某型机构防尘盖成型模具设计
某型机构防尘盖成型模具设计
1 引言
随着高分子聚合物的高速发展，以高分子聚合物为主要成分的塑料也得到了长远的发展。塑料，由于其原料丰富，制造方便，加工容易，质地优良，轻巧耐用，用途广泛等一系列优点而受到人们的重视，这也是塑料成为人类最常用的材料的原因。此次课题研究的是塑料制件中滚筒洗衣机过滤器门的成型模具设计，要想完成这个课题的研究，需要对塑料成型方法与模具有个较为直观清晰地认识。 塑料的成型方法很多，主要有注射成型，挤出成型，中空成型，压缩成型，压注成型和固相成型等。不同的成型方法对应着不同的模具类型。
塑料模具顾名思义就是在塑料工业中用于塑料成型的配套工具，使得到的塑料制品可以拥有更加完美的构型和更加精确的尺寸，至于塑 料模具设计就是对于塑料模具进行的设计。
现在的塑料模具设计行业在我国有着良好的发展势头，在过去的几十年中以一步一个脚印的稳步发展，在这期间不断的进行完善和提高 ，已经逐步摆脱了“小而全、大而全”生产加工模式，在竞争如此激烈的时代中，确立了该行业在社会上的地位和信誉。而且各大厂家 还在不断地创新、积极的进取，还向其他地方引进了先进的生产工艺，争取把塑料模具设计推上一个更高的台阶。
从中国家电配件模具的行业布局看，家电塑料模具制造地集中在广东、浙江、山东，家电配件发泡模具则集中于安徽滁州地区，家电冲压模具在江苏较为集中。围绕大型家电集团服务的各类模具企业集群，使家电企业的供应体系得到保证。据国际模协秘书长罗百辉调查，目前国内家电制造模具占市场份额的80%以上，完全能够自给自足，而且国内模具制造企业在大型液晶电视塑料模具、背板冲压模具等成型技术要求较高的模具
生产上也完全能够胜任。可以预见，大型、精密、设计合理主要针对薄壁制品的注塑模具将得到家电企业的关注。快速响应、快速实现配件交货，为家电企业抢占市场份额也是依靠先进的模具成型工艺来保证，以海尔为例，海尔一年采购模具约6000副，价值超过5亿元，由于海尔模具公司与海尔产品设计研发是一体化的，这为海尔的产品快速推向市场节省了宝贵的时间。
2011年，在我国经济高速增长和全球经济回暖的影响下，我国模具行业在后危机时期获得了较好的恢复性增长，全国模具总销售额达到约1240亿元，同比增长15%。中国的模具出口地区，除传统的美国、日本及欧洲和东南亚市场外，巴西、印度、俄罗斯、澳大利亚等新兴市场的开拓已取得成效。目前，我国模具出口已达40多个国家和地区。据国际模协秘书长罗百辉调查，模具出口主要来自广东、浙江和江苏，其次为上海、山东、福建、天津、辽宁、北京和吉林，可见珠三角、长三角、京津地区仍为模具生产发达地区，同时也是家电模具的集聚地区。2013年前三季度，我国吹塑机进、出口贸易逆差达4876万美元，同比大幅下降72.2%；吹塑机占据前十大进口领域中47.7%为改性塑料。吹塑机是国塑机市场商业逆差最大的品类之一。挤出机是我国塑机外贸市场仅次于注塑机进口的机械之一。2013年前三季度，我国累计出口挤出机9262台、2.38亿美元，在前十大出口目的地中占据了48.2%。
从细分种别看，2013年前三季度，我国累计入口至巴西、泰国、土耳其、印度尼西亚、美国等地的注塑机大抵天壤之别，局限在4544-4962万美元之间；而这五大进口本源地累计进口我国注塑机占同期我国注塑机出口总额的34.8%；从去年年以来，我国注塑机进口就开始下降，降幅高达18.1%.总体来讲，进口略有增进，但同比增幅微小。
塑料在注塑机加热料筒中塑化后，由柱塞或往复螺杆注射到闭合模具的模腔中形成制品的塑料加工方法叫做注射成型。此法能加工外形复杂、尺寸精确或带嵌件的制品，生产效率高。大多数热塑性塑料和某些热固性塑料（如酚醛塑料）均可用此法进行加工。用于注塑的物料须有良好流动性，才能充满模腔以得到制品。
注射成型在过去、现在和将来都是塑料制品的主要成型方法之一，目前正向着节能、精密成型、降低噪音和高度自动化方向发展。影响成型工艺和制品性能的各种问题正逐步进行解决，注塑机、模具也更多的采用CAD/CAM/CAE技术进行设计和制造。使设备水平进一步趋向系列化、标准化、科学化、通用化。也出现了一些新的加工技术和设备，如气体辅助注塑成型技术、热流道模具技术等，对改善成型工艺和制品性能效果显著。
截至目前，中国的注塑模具制造企业整体上的营销水平还处于世界的初级阶段，没有建立品牌，没有技术创新能力，更谈不上对产业链的控制。主要体现在销售渠道单一，原材料供应受制约，资源整合的意识不强，产品质量管理，现场生产管理没有有效方法和措施不能达到有效控制。
德国、美国、日本等国家的注塑模具企业是以质量、合理利益、为用户服务、建立企业信誉为宗旨，组织、教育员工，管理企业；以每副模具计划项目，并以其生产过程为控制与管理单元，以控制、保证每副模具的质量与性能。这些因素造成了国内行业与这些发达国家还存在较大的差距。
但总的来说，我国的注塑模具虽有发展，但与国外发达国家相比还有差距，还需继续努力发展。
2 产品结构性能及工艺分析
2．1 产品结构性能简介
本次毕业设计课题为“某型机构防尘盖成型模具设计”，其三维造型（图2-1）
图2-1 产品三维造型
如图2-1该塑件为某型机构塑料防尘盖，整个塑件质量为16.5g。塑件最大直径为74.2mm,壁厚最大处为3mm，内圆弧半径为28.1mm，整体高度为21.7mm。上部台阶深度为4.6mm，下部外侧台阶深度为4.7mm,中间台阶深度为11.8mm。塑件整体呈环状，上下侧面共有五处通孔需要侧抽芯，且呈不同的角度，难度较大，决定采用滑块与斜导柱配合的侧向抽芯机构。滑块部分采用组合式的。
2．2 产品材料工艺分析
根据对塑件的主要用途、基本性能及经济性进行分析，该塑件采用丙烯腈丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS）材料。具体牌号为ABS/AF-312C/LG化学。该材料除具有一般的ABS材料所具有的高流动性的优点外，还具有阻燃等适合于电子电器用料的一些性能。具体性能如下表。
表1
ABS/AF-312C/LG化学
厂家 LG化学
用途 电子电器部件，家用电器，注塑料，
原料技术数据
性能项目 测试方法 测试数据 实验条件
成型收缩率 ASTM D-955 0.4-0.7%
比重 ASTM D-792 1.18
弯曲强度 ASTM D-790 710kg/cm2 23℃,15mm/min
熔指 ASTM D-1238 50g/10min 220℃,10kg
断裂伸长率 ASTM D-638 20% 23℃,15mm/min
3 设计方案及设计步骤
3．1 设计目标
该塑料制件在机构中应用广泛，是长期占据市场的商品，为大批制造生产品质量为41.5g，年产量为30万件，模具预计寿命为50万件，塑件精度为MT4。
3．2 成型工艺方案
根据PBT塑料的抗冲击韧性和易于塑性成型，采用注塑成型，注塑机拟选用HTF60W2-2型，本设计预备采用注射成型方法,有以下特点：成型周期短，能一次成型复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件；对成型各种塑料的适应性强。注塑成型是热塑性塑料成型的一种方法，几乎所有热塑性塑料都可以用这种方法成型，某些热固性塑料也可以用注塑模成型。所以根据制件的材料选择该产品的加工方法为注塑成型，对此要选择合适的注射机来实现该产品的制造。
3．3 注射成型机的选择
注塑机是塑料注塑成型所用的主要设备。注塑成型有两个方面需要去进行校核：一是校核模具的所需要的锁模力是否在注塑机的允许范围之内；二是模具的开模行程和模具的最大闭合高度，以下为校核数据。
根据计算，选用JN128-E卧式注射机，主要技术参数如表4。
表4 JN128-E注塑机参数表
螺杆（柱塞）直径 mm 40
注射容量 g 210
注射压力 MPa 150
锁模力 10KN 128
开模行程 mm 350
最大模具厚度 mm 380
最小模具厚度 mm 145
顶出行程 mm 130
顶出力 KN 42
喷嘴孔直径 mm 3
定位孔直径 mm 1000+0.054
下面从注射量、注射压力和锁模力三个方面对该注塑机进行校核，以检验其是否能满足制品成型的要求。
1 引言
随着高分子聚合物的高速发展，以高分子聚合物为主要成分的塑料也得到了长远的发展。塑料，由于其原料丰富，制造方便，加工容易，质地优良，轻巧耐用，用途广泛等一系列优点而受到人们的重视，这也是塑料成为人类最常用的材料的原因。此次课题研究的是塑料制件中滚筒洗衣机过滤器门的成型模具设计，要想完成这个课题的研究，需要对塑料成型方法与模具有个较为直观清晰地认识。 塑料的成型方法很多，主要有注射成型，挤出成型，中空成型，压缩成型，压注成型和固相成型等。不同的成型方法对应着不同的模具类型。
塑料模具顾名思义就是在塑料工业中用于塑料成型的配套工具，使得到的塑料制品可以拥有更加完美的构型和更加精确的尺寸，至于塑 料模具设计就是对于塑料模具进行的设计。
现在的塑料模具设计行业在我国有着良好的发展势头，在过去的几十年中以一步一个脚印的稳步发展，在这期间不断的进行完善和提高 ，已经逐步摆脱了“小而全、大而全”生产加工模式，在竞争如此激烈的时代中，确立了该行业在社会上的地位和信誉。而且各大厂家 还在不断地创新、积极的进取，还向其他地方引进了先进的生产工艺，争取把塑料模具设计推上一个更高的台阶。
从中国家电配件模具的行业布局看，家电塑料模具制造地集中在广东、浙江、山东，家电配件发泡模具则集中于安徽滁州地区，家电冲压模具在江苏较为集中。围绕大型家电集团服务的各类模具企业集群，使家电企业的供应体系得到保证。据国际模协秘书长罗百辉调查，目前国内家电制造模具占市场份额的80%以上，完全能够自给自足，而且国内模具制造企业在大型液晶电视塑料模具、背板冲压模具等成型技术要求较高的模具
生产上也完全能够胜任。可以预见，大型、精密、设计合理主要针对薄壁制品的注塑模具将得到家电企业的关注。快速响应、快速实现配件交货，为家电企业抢占市场份额也是依靠先进的模具成型工艺来保证，以海尔为例，海尔一年采购模具约6000副，价值超过5亿元，由于海尔模具公司与海尔产品设计研发是一体化的，这为海尔的产品快速推向市场节省了宝贵的时间。
2011年，在我国经济高速增长和全球经济回暖的影响下，我国模具行业在后危机时期获得了较好的恢复性增长，全国模具总销售额达到约1240亿元，同比增长15%。中国的模具出口地区，除传统的美国、日本及欧洲和东南亚市场外，巴西、印度、俄罗斯、澳大利亚等新兴市场的开拓已取得成效。目前，我国模具出口已达40多个国家和地区。据国际模协秘书长罗百辉调查，模具出口主要来自广东、浙江和江苏，其次为上海、山东、福建、天津、辽宁、北京和吉林，可见珠三角、长三角、京津地区仍为模具生产发达地区，同时也是家电模具的集聚地区。2013年前三季度，我国吹塑机进、出口贸易逆差达4876万美元，同比大幅下降72.2%；吹塑机占据前十大进口领域中47.7%为改性塑料。吹塑机是国塑机市场商业逆差最大的品类之一。挤出机是我国塑机外贸市场仅次于注塑机进口的机械之一。2013年前三季度，我国累计出口挤出机9262台、2.38亿美元，在前十大出口目的地中占据了48.2%。
从细分种别看，2013年前三季度，我国累计入口至巴西、泰国、土耳其、印度尼西亚、美国等地的注塑机大抵天壤之别，局限在4544-4962万美元之间；而这五大进口本源地累计进口我国注塑机占同期我国注塑机出口总额的34.8%；从去年年以来，我国注塑机进口就开始下降，降幅高达18.1%.总体来讲，进口略有增进，但同比增幅微小。
塑料在注塑机加热料筒中塑化后，由柱塞或往复螺杆注射到闭合模具的模腔中形成制品的塑料加工方法叫做注射成型。此法能加工外形复杂、尺寸精确或带嵌件的制品，生产效率高。大多数热塑性塑料和某些热固性塑料（如酚醛塑料）均可用此法进行加工。用于注塑的物料须有良好流动性，才能充满模腔以得到制品。
注射成型在过去、现在和将来都是塑料制品的主要成型方法之一，目前正向着节能、精密成型、降低噪音和高度自动化方向发展。影响成型工艺和制品性能的各种问题正逐步进行解决，注塑机、模具也更多的采用CAD/CAM/CAE技术进行设计和制造。使设备水平进一步趋向系列化、标准化、科学化、通用化。也出现了一些新的加工技术和设备，如气体辅助注塑成型技术、热流道模具技术等，对改善成型工艺和制品性能效果显著。
截至目前，中国的注塑模具制造企业整体上的营销水平还处于世界的初级阶段，没有建立品牌，没有技术创新能力，更谈不上对产业链的控制。主要体现在销售渠道单一，原材料供应受制约，资源整合的意识不强，产品质量管理，现场生产管理没有有效方法和措施不能达到有效控制。
德国、美国、日本等国家的注塑模具企业是以质量、合理利益、为用户服务、建立企业信誉为宗旨，组织、教育员工，管理企业；以每副模具计划项目，并以其生产过程为控制与管理单元，以控制、保证每副模具的质量与性能。这些因素造成了国内行业与这些发达国家还存在较大的差距。
但总的来说，我国的注塑模具虽有发展，但与国外发达国家相比还有差距，还需继续努力发展。
2 产品结构性能及工艺分析
2．1 产品结构性能简介
本次毕业设计课题为“某型机构防尘盖成型模具设计”，其三维造型（图2-1）
图2-1 产品三维造型
如图2-1该塑件为某型机构塑料防尘盖，整个塑件质量为16.5g。塑件最大直径为74.2mm,壁厚最大处为3mm，内圆弧半径为28.1mm，整体高度为21.7mm。上部台阶深度为4.6mm，下部外侧台阶深度为4.7mm,中间台阶深度为11.8mm。塑件整体呈环状，上下侧面共有五处通孔需要侧抽芯，且呈不同的角度，难度较大，决定采用滑块与斜导柱配合的侧向抽芯机构。滑块部分采用组合式的。
2．2 产品材料工艺分析
根据对塑件的主要用途、基本性能及经济性进行分析，该塑件采用丙烯腈丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS）材料。具体牌号为ABS/AF-312C/LG化学。该材料除具有一般的ABS材料所具有的高流动性的优点外，还具有阻燃等适合于电子电器用料的一些性能。具体性能如下表。
表1
ABS/AF-312C/LG化学
厂家 LG化学
用途 电子电器部件，家用电器，注塑料，
原料技术数据
性能项目 测试方法 测试数据 实验条件
成型收缩率 ASTM D-955 0.4-0.7%
比重 ASTM D-792 1.18
弯曲强度 ASTM D-790 710kg/cm2 23℃,15mm/min
熔指 ASTM D-1238 50g/10min 220℃,10kg
断裂伸长率 ASTM D-638 20% 23℃,15mm/min
3 设计方案及设计步骤
3．1 设计目标
该塑料制件在机构中应用广泛，是长期占据市场的商品，为大批制造生产品质量为41.5g，年产量为30万件，模具预计寿命为50万件，塑件精度为MT4。
3．2 成型工艺方案
根据PBT塑料的抗冲击韧性和易于塑性成型，采用注塑成型，注塑机拟选用HTF60W2-2型，本设计预备采用注射成型方法,有以下特点：成型周期短，能一次成型复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑料制件；对成型各种塑料的适应性强。注塑成型是热塑性塑料成型的一种方法，几乎所有热塑性塑料都可以用这种方法成型，某些热固性塑料也可以用注塑模成型。所以根据制件的材料选择该产品的加工方法为注塑成型，对此要选择合适的注射机来实现该产品的制造。
3．3 注射成型机的选择
注塑机是塑料注塑成型所用的主要设备。注塑成型有两个方面需要去进行校核：一是校核模具的所需要的锁模力是否在注塑机的允许范围之内；二是模具的开模行程和模具的最大闭合高度，以下为校核数据。
根据计算，选用JN128-E卧式注射机，主要技术参数如表4。
表4 JN128-E注塑机参数表
螺杆（柱塞）直径 mm 40
注射容量 g 210
注射压力 MPa 150
锁模力 10KN 128
开模行程 mm 350
最大模具厚度 mm 380
最小模具厚度 mm 145
顶出行程 mm 130
顶出力 KN 42
喷嘴孔直径 mm 3
定位孔直径 mm 1000+0.054
下面从注射量、注射压力和锁模力三个方面对该注塑机进行校核，以检验其是否能满足制品成型的要求。
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