一次性医疗设备连接头塑料模具设计

南 京 工 程 学 院毕业设计说明书(论文)作 者： 学 号： 学 院： 专 业： 材料成型及控制工程（模具设计） 题 目： 一次性医疗设备连接头塑料模具设计 指导者： 评阅者： 2011 年 5 月 南 京 毕业设计说明书（论文）中文摘要本文分析了一次性医疗连接头塑料制件的成型工艺特点和模具设计工程。在设计工作前进行大量的资料搜集汇总，然后开始着手于模具设计。其中包括利用Pro/e软件绘制零件的三维图并由此进行3D开模、工件的工艺分析、注塑机的选用和校核、模具设计和确定了型腔的排布的难点，浇注系统的设计和模具总体结构。详细介绍了型芯、型腔、推件装置等零部件的设计和制造。最后完成了模具总装图的设计及主要零件图的绘制，确保模具结构功能的合理，实用。关键词 医疗连接头 塑料模 设计 制造第I页毕业设计说明书（论文）外文摘要Title The toy handle crust plastics piece inject a mold design AbstractThis paper analyzes the lighter plastic component of the toy handle crust molding process characteristics and die design engineering. Before designing work headway to go a great deal of data collection to gather, then enter upon to design in the molding tool. Pro/e including the use of the software 3D rendering parts of the map and thus open for 3D model, the process workpiece, Injection Molding Machine Selection and Verification, mold design and difficult to determine the cavity of the arrangement, Gating system design and mold overall structure. Details on the core, cavity and pushing pieces of equipment, and other parts of the design and manufacturing .In the end I completed designed the assemble diagram and the major partsdiagram and made sure the credibility,rationality,and the function of the molding tool structure.Keywords toy handle crust plastic mould design manufacturing第页南京工程学院毕业设计说明书（论文） 目录目录1前 言4第一章 绪论51.1 塑料模具设计的发展现状和趋势51.2 塑料制件的设计原则8第二章 一次性医疗连接头成型的工艺设计92.1 塑件的原材料分析102.2 工艺参数152.3塑件结构分析162.4 塑件的尺寸精度分析162.5 塑件的壁厚分析162.6 塑件的表面质量分析16第三章一次性医疗连接头的模具设计173.1模具总体结构设计173.1.1模具结构形式的确定173.1.2模板尺寸的确定173.2注射机的型号选取1833 模具参数的校核193.3.1注射量的校核193.3.3.锁模力的校核203.3.4模具厚度的校核203.3.5模具开模行程的校核213.4 拟定模具结构形式213.5 分型面位置的确定223.6 浇注系统形式和浇口的设计233.6.1 主流道的设计233.6.2.浇口套的设计233.6.3浇口套的固定243.6.4 分流道的设计243.6.5 浇口的设计263.6.6 浇注系统的平衡283.6.7冷料穴的设计283.7 排气系统的设计293.8 冷却系统的设计303.8.1 冷却水道的开设原则303.8.2 冷却水道及连通方式303.8.3 型腔的冷却313.9 成型零件的设计323.9.1 型腔的结构设计323.9.2 型芯的结构设计333.9.3 型腔和型芯向尺寸的计算343.9.4 成型零件的加工工艺343.10 复位机构的设计353.11 推出机构的设计353.11.1推出脱模机构的选用原则：363.11.2推出结构的定位：363.11.3确定推出机构的形式363.12结构零部件设计373.12.1 支承零部件设计373.12.2 合模导向结构设计383.13 模具的工作原理39第四章 Pro/E3D开模404.1 模具设计流程404.2分模图41第五章医疗连接头的模拟分析425.1 CAE技术在注射模具中的应用425.2基于 Moldflow 的注塑工艺模拟425.2.1Moldflow在注塑模设计中的作用：425.2.2 Moldflow的 MPIFlow模块分析过程435.3 应用 Moldflow进行连接头注射阶段流动分析的方法435.3.1 几何建模435.3.2 网格划分445.3.3 浇口位置及数量的确定445.3.4 材料及工艺参数设置445.4最佳方案的确定455.4.1浇口位置455.4.2充模时间455.4.3 压力分布455.4.4熔料温度分布465.4.5 熔接痕分布465.4.6气泡分布475.4.7最大剪切应力分布475.4.8锁模力485.5 总结48第六章结论49致 谢50参考文献51 前 言 本次毕业设计的题目是医疗连接壳塑料模设计，它来自于工程设计。希望通过本次设计锻炼在塑料模具设计这方面的能力，并对相关知识熟练掌握。同时也对四年所学的知识做一次规律性的总结。模具是工业产品生产用的工艺装备，在现代工业生产中，60%90%的工业产品需要使用模具，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车摩托车轻工电子航空等行业尤为突出。模具工业发展的关键是模具技术的进步。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造水平的重要标准之一，世界上许多国家，特别是一些工业发达国家都十分重视模具技术的开发，大利发展模具工业，积极采用先进技术和设备提高模具制造水平，并且已经取得了显著的经济效益。不论经济繁荣时期还是经济萧条时期模具工业都不可缺。经济发展快时产品畅销，企业必然千方百计开发新产品，同样会对模具带来强劲需求。本次设计得到了庄卫国老师的大力指导，同时也得到了系里其他老师和同学的帮助。在此，感谢他们。 第一章 绪论1.1 塑料模具设计的发展现状和趋势整体来看，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具却供过于求，市场竞争激烈，还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也有供过于求的趋势。虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅，但所增加的绝对量仍是进口大于出口，致使模具外贸逆差逐年增大。这模具外贸逆差增大主要有两方面原因：一是国民经济持续高速发展，特别是汽车产业的高速发展带来了对模具旺盛需求，有些高档模具国内的确生产不了，只好进口；但也确实有一些模具国内可以生产，也在进口。这与中国现行的关税政策及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其它机电产品一样，出口退税率只有13%，而未达17%。从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保持20%左右的水平。 近年来，港资、台资、外资企业在中国大陆发展迅速，这些企业中大量自产自用塑料模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2m，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。经过近几年的发展，塑料模具的开发、创新和企业管理等方面已显示出一些新的发展趋势：（1）在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将交货周期放在首位。要求模具公司尽快交货，这已成为一种趋势。企业千方百计提高自己的适应能力、提高技术水准、提高装备水平、提高管理水平及提高效率等都是缩短模具生产周期的有效手段。（2）大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法，手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。（3）随着模具企业设计和加工水平的提高，模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。中国模具行业目前已有10多个国家级高新技术企业，约200个省市级高新技术企业。与此趋势相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求。当然，目前及相当长一段时间内，技艺型人才仍十分重要，因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。 （4）模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展。在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。（5）随着人类社会的不断进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇、开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的业务很是红火，利润水平和职工收入都很好。因此，模具企业应把握这个趋向，不断提高综合素质和国际竞争力。（6）发达工业国家的模具正加速向中国转移，其表现方式为：一是迁厂，二是投资，三是采购。中国的模具企业应抓住机遇，借用并学习国外先进技术，加快自己的发展步伐。在信息化带动工业化发展的今天，我们既要看到成绩，又要重视落后，要抓住机遇，采取措施，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，尽快提高塑料模具的水平，融入到国际市场中去，以促进中国模具行业的快速发展，有两方面应予以重视： 一是政府相关政策对促进模具工业的发展起着非常重要的作用。从国际上看，各国模具工业在发展初期都得到了政府的大力扶持。就中国实际情况看，应降低国内不能生产的进口精密模具生产设备的关税、执行好国家对部分专业模具厂的优惠政策等，通过政策引导作用可加快行业的发展和进步。二是随着市场的发展，塑料新材料及多样化成型方式今后必然会不断发展，因此对模具的要求也越来越高。为了满足市场需要，未来的塑料模具无论是品种、结构、性能还是加工都必将有较快发展，而且这种发展必须跟上时代步伐。展望未来，下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广。（1）超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。（2）多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发展。（3）为各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的RP/RT技术将得到快速发展。（4）模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等将向智慧化、集成化和网络化方向发展。（5）更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广应用。（6）更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些特殊的和更为先进的加工方法。（7）各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会不断得到发展。（8）逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。（9）热流道技术将会迅速发展，气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所发展。（10）模具标准化程度将不断提高。（11）在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天，“绿色模具”的概念已逐渐被提到议事日程上来。即，今后的模具，从结构设计、原材料选用、制造工艺及模具修复和报废，以及模具的回收利用等方面，都将越来越考虑其节约资源、重复使用、利于环保，以及可持续发展这一趋向。 1.2 塑料制件的设计原则塑料制件主要是根据使用要求进行设计。要想获得优质的塑件，除考虑充分发挥所有塑料的性能特点外，还应考虑塑件的结构工艺性，在满足使用条件的前提下，塑件的结构、形状应尽可能做到简化模具结构，且符合成型结构特点，从而降低成本，提高生产效率。在塑件结构工艺性设计时，应考虑以下几个方面的因素：塑料的各项性能特点，如物理机械性能（如力学性能、电性能、耐化学腐蚀和耐热性能等）、成型工艺性能（流动性和收缩率等）等；在保证各项使用性能的前提下，塑件的结构形状力求简单，且有利于充模流动、排气、补缩和高效冷却硬化（热塑性塑料制件）或快速受热固化（热固性塑料制件）；模具的总体结构应使模具零件易于制造，特别是抽芯和脱模机构。合理的塑件结构工艺性是保证塑件符合使用要求和满足成型条件的一个关键问题。塑料制件结构工艺性设计的主要内容包括塑件的尺寸和精度、表面粗糙度、形状、壁厚、斜度、加强肋、支撑面、圆角、孔、螺纹、齿轮、嵌件、绞链、标记、符号及文字等。第二章 一次性医疗连接头成型的工艺设计本产品材料为聚碳酸脂(PC)，成型收缩率为0.50.8 %,产品图2.1如下所示：图 2.1 连接头零件图2.1 塑件的原材料分析PC树脂的材料特性和成型工艺聚碳酸酯(PC)树脂是一种性能优良的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击能力，耐蠕变和尺寸稳定性好，耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。目前广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域，随着改性研究的不断深入，正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等高科技领域。PC树脂的应用与发展：70年代PC多用作连接器、开关等电气、电子零件，到80年代前半期应用扩展至精密机械(照相机、钟表)、电动工具和光学机械上，成为PC的第一发展期。80年代后半期PC的应用进一步扩大到办公设备、汽车、激光唱片(CD),需求量大增而成为第二个发展期。进入90年代以后受经济影响速度放缓,但在19921994年间仍有1015的增长率。PC之所以有大的市场容量是由于它具有比较全面平衡的性能优良的耐冲击性、耐热性、尺寸稳定性、透明及自熄性等，因此在电气、电子、精密机械、汽车、保安、医疗等领域成为可广泛使用的工程塑料。90年代中期又开发出PC/ABS合金的复合化技术,更扩大了应用领域。目前PC广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域，随着改性研究的不断深入，正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等高科技领域。PC合金改性PCABS合金：PC与ABS共混物可以综合PC和ABS的优良性能，提高ABS的耐热性、抗冲击和拉伸强度，降低PC成本和熔体粘度，改善加工性能，减少制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性。目前PCABS合金发展迅速，全球产量约为80万吨/年左右，世界各大公司纷纷开发推出PCABS合金新品种，如阻燃、玻纤增强、电镀、耐紫外线等品种，尤其是在汽车工业中得到广泛应用，另外还广泛应用于计算机、复印机和电子电气部件等。我国近年来也开始一定研究和生产，如上海杰事杰公司的PCABS合金材料已应用于汽车装饰件、灯壳和耐热电器壳体；中科院长春应用化学所开发的高耐热、高耐热高抗冲、高耐热阻燃三个品级的PCABS合金材料已被国内数家汽车制造公司使用，用做前装饰板、仪表板及物品箱盖专用料等。兰州大学研究在PCABS共混体系中加入高压聚乙烯进行增容改性，得到混合物流动性好且低温韧性与模量几乎不受影响，适用于制作薄壁板材；国内研究人员为了降低PCABS两相之间的界面能，在PC和ABS中加入抗冲击剂MBS，合金的空冲击度可以达到极高值，PCABSMBS外观呈象牙白、质地均匀、手感极佳。PCPS合金：该合金为部分兼容、非晶非晶体系。在PC中加入PS可以降低PC粘流活化能，从而改善PC的加工流动性，加入少量的PS可使PC熔体粘度大幅度下降，PS在PC中还可以起到刚性有机填料的作用，PC与PS均为透明材料，二者折射率非常接近，因此PCPS合金透明，具有良好的光学特性。PCPS合金组成对合金力学性能、热性能和加工性能影响较大，随着PS含量的增加，PCPS体系的流动性增加，硬度、拉伸强度和冲击强度提高，而热变形温度下降。当PS含量在某一值时候，冲击强度和拉伸强度出现极大值。因此选择合适的PC和PS配比，可以制得高性能的PCPS合金。另外增容剂对PCPS共混体系的性能有较大影响，通常选用苯乙烯，通过在PC末端引发双键接枝苯乙烯，得到接枝聚合物对PCPS共混体系有增容作用，可以大大提高PC与PS兼容性，这种材料适合制作光盘等。近年来PCPS合金应用范围不断扩大，新品种不断涌现，如日本推出的PCPS合金Novally x 7000， 同ABS一样，易上漆及进行油墨印刷；日本出光石化推出不合卤素的PCPS阻燃合金系列，与阻燃ABS相比，具有韧性高、流动性好、刚性高、阻燃性好等特点。PCPBT合金：PBT具有优异的力学性能、耐化学腐蚀及易成型等特点，将PBT与PC共混制得合金材料可以提高PC流动性、改善了加工性能和耐化学药品性。由于PBT是结晶聚合物，与PC共混时易发生相分离，界面粘结不好，因而其冲击韧性不理想，通常加入一定量弹性体以提高共混物的冲击强度。如热塑弹性体乙烯甲基丙烯酸酯共聚物的锌盐，对PCPBT共混体系起到增容增韧作用。另外加入一些结晶成核剂可以提高共混体系结晶度；在PCPBT共混体系中加入少量低压聚乙烯，可以提高共混物的流动性，对共混体系起增韧作用，并可改善合金的外观；在PCPBT中加入乙烯乙酸乙烯酯共聚物可以进一步增强兼容性并提高耐冲击强度；PC与PBT之间发生酯化反应，可以提高其兼容性，日本科研人员用PC和PBT在酯交换催化剂存在下，制得PCPBT共混物，综合性能良好，而且具有较好透明性；用与PC折光率相近的玻璃纤维增强PCPBT，不但体系综合性能优良，且透明性好，可以做玻璃代替材料。目前国外PCPBT合金产品主要用于汽车保险杠、包装薄膜材料、汽车底座和座位等。PCPET合金：PET具有较好的力学性能和耐化学药品性，PCPET既有PC的刚性和耐热性，又有PET的耐溶剂性，而且PET的加入还能改善PC的加工流动性。国内研究人员发现，当PCPET比例为13的时候，两相之间形成了界面层，此时PCPET兼容性最好。另外PC与PET发生酯交换反应是提高兼容性最好的办法之一，其中催化剂种类选择对反应影响非常大，通过研究发现镧系催化剂与传统的催化剂(如钛类)相比有较高的催化活性，而且没有副反应，同时发现酯交换反应主要发生于两相界面处。在PCPET共混体系中，加入弹性体如聚丙烯酸丁酯，可以提高合金的韧性和抗冲击强度。 目前关于PC合金的研究与开发日新月异，还有多种PC合金不断被开发并推向市场，尤其是聚酯共混改性PC，如PETPCL(由乙二醇、低分子量聚己内酯和对苯二甲酸共聚而成的多嵌段共聚酯)与PC共混改性；由1，4环已烷二甲醇、乙二醇和对苯二甲酸制的聚酯与PC共混改性，可以明显提高PC弯曲弹性模量、拉伸强度等；聚己内酯以玻璃纤维作为增强材料，用酯交换催化剂促进聚己内酯与PC进行共混改性，可以得到加工性能好、高刚性的透明材料；聚(1，4环己烷二甲酸1，4环己烷二甲醇)酯改性PC，可以明显改善PC的透明性和耐黄变性能，可以用作光盘材料；液晶聚酯改性PC，可以用来改善PC的熔融加工性能和力学性能。应用领域拓展 随着PC合金材料的研究不断进展，PC的应用范围不断扩大，以下简要介绍一些国内PC极具开发前景的应用领域。宽波透光的光学器械：作为一种透明性能良好的工程塑料，PC作为光盘基材在全球大量使用， 不仅可以制备CD、VCD、DVD光盘，还可以适用于高密度记录光盘的基材，尤其是PC与苯乙烯接枝生成的共聚物具有极佳的应用效果。PC片材特别适宜于制作眼镜镜片，在PC分子链中引入硅氧基团，可以提高其硬度及耐擦伤性。PC作为高折射率塑料，用于制作耐高温光学纤维的芯材，若在PC分子链中的CH链为CF链所取代，则可以对可见光的吸收减少，能有效降低传递途中的信号损失。另外PC良好透光性，在透明窗材高层建筑幕墙、机场和体育场馆透明建筑材料等方面应用非常普遍和具有潜力，今后重点是提高表面硬度和抗静电性。阻燃环保的通信电器：由于PC良好电绝缘性能，广泛应用于通信电信设备领域， 目前PC已经大量替代原有的酚醛塑料，今后重点开发阻燃PC用于通信电器领域中，因此无污染阻燃PC材料成为开发重点，溴系阻燃剂由于毒性在减少使用，而无卤环保磷系阻燃剂会明显降低PC的热变形温度和冲击强度，因此比较适宜的是有机硅系阻剂。另外随着通信电器轻量小型化对PC材料提出更高要求，目前PCABS合金就特别适宜在通信电器及航空航天工业中应用。表面金属化的汽车部件：PC表面金属化后具有良好的金属光泽及高强度，广泛应用于各种汽车零部件中，但是电镀过程中会降低它的冲击韧性，因此采用弹性体与PC共混改性，所合弹性体分散了致开裂应力，虽经电镀也不会降低其冲击韧性，因此电镀级PC树脂非常具有开发前景。另外表面金属化的PC还可以作为电磁波的屏蔽材料，应用于计算机中。低残留有害物的食品容器：工业合成PC是双酚义型，由于合成时有微量未反应的单体双酚A残留在树脂中，在作为饮用水桶和食品容器时，易被溶出而影响人们身体健康，因此要开发卫生级的PC树脂，用作饮水桶和其它食品容器的生产与使用，国内应用前景非常看好。防开裂脆化的医疗器械：PC具有诸多优异性能，目前已应用于医疗器械中，由于其耐化学品性较差，在化学药品存在下易引起内应力开裂，如PC在人工透析器、人工肺等医疗器械中应用要解决高温消毒导致裂纹的老化现象，若克服这些缺点，PC在医疗器械中应用可迅速扩大。PC树脂的材料性能PC（聚碳酸酯）是一种无色透明的工程塑料，具有极高的冲击强度，宽广的使用温度范围，良好的耐蠕变性、电绝缘性和尺寸稳定性、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性；且收缩率很低，一般为0.1%0.2%。PC有很好的机械特性，但流动特性较差，因此这种材料的注塑过程较困难。在选用何种品质的PC材料时，要以产品的最终期望为基准。如果塑件要求有较高的抗冲击性，那么就使用低流动率的PC材料；反之，可以使用高流动率的PC材料，这样可以优化注塑过程。PC的最大特征是非晶型透明塑料，成型后的尺寸稳定性好，从低温到高温均能保持稳定的机械强度，它的拉伸与形变特性比较接近金属材料，存在着明显的弹性极限。因此PC作为结构材料应用时的强度计算可以参照金属材料的公式，在PC的开发初期曾大量用作代替金属的轻量化透明材料。PC树脂的成型工艺：PC树脂的工艺特点1、聚集态特性属于无定型非结晶性塑料，无明显熔点，熔体黏度较高。玻璃化温度140150，熔融温度215225，成型温度250320。2、在正常加工温度范围内热稳定性较好，300长时停留基本不分解，超过340开始分解，粘度受剪切速率影响较小。3、流变性接近牛顿性液体，表观黏度受温度的影响较大，受剪切速率的影响较小，相对分子质量的增大而增大。PC分子链中有苯环，所以分子链刚性大。4、PC的抗蠕变性好，尺寸稳定性好；但内应力不易消除。5、PC高温下遇水易降解，成型时要求水分含量在0.02%以下。6、制品易开裂。PC树脂的成型工艺控制在成型加工上，水分控制及成型加工条件之选择是影响成型品质最重要的两个因素，兹分述如下：A、水分控制 PC类塑胶即使用遇到非常低之水分亦会产生水解而断键、分子量降低和物性强度降低之现象，因此在成型加工前应严格地控制PC树脂之水分在0.02%以下，以避免成型品的机械强度降低或表面产生气泡、银纹等异常外观。为避免水分所产生异常之情况，聚碳酸脂在加工前，应先经热风干燥35h以上，温度定为120，或者用除湿干燥机来处理水分。B、原料选择 为满足各种成型工艺的需求，PC树脂有不同熔体流动速率的规格。通常熔体流动速率介于525g/10min都可适用于注塑成型。但是其最佳加工条件因注塑机种类、成型品之形状以及PC树脂规格不同而有相当之差异，应根据实际情况加以调整。C、注塑机选择要点 锁模压力：以成品投影面积每cm2*0.470.48T（或每平方寸*35T）机台大小：成品重量约为注塑机容量的4060%为最佳，如机台以PS来表示容量（盎斯）时，需减少10%，始为使用PC之容量，（1盎斯=28.3公克）。螺杆：螺杆长度最少应有15个直径长，其L/D为20：1最佳，压缩比宜1.5：1至30：1。螺杆前端之止流阀应采用滑动环式， 其树脂流动间隙最少应有3.2mm。喷嘴：尖端开口最少有4.5mm直径。若成品重量为5.5kg以上，则喷嘴直径应为9.5mm以上，另外，尖端开口需比浇口直径少0.51mm，且段道愈短愈好，约为5mm。D、成型条件要点：熔融温度与模温：最佳的成型温度设定与很多因素有关，如注塑机大小，螺杆组态、模具及成型品的设计和成型周期等。一般而言，为了让塑料渐渐在熔融，在料管后断/进料区设定较低的温度，而在料管前段设定较高的温度。但若螺杆设计不当或L/D值过小。逆向式的温度设定亦可。模温方面，高模温可提供较佳的表面外观，残留应力也会较小，且对较薄或较长的成型品也较填满；而低模温则能缩短成型周期。螺杆回转速度：在4070rpm较佳，但需视机台与螺杆设计而调整。注射压力：根据制品壁厚程度可采取85140kg/cm2。背压：一般设定愈低愈好，便为求进料均匀，建议使用314kg/cm2。注射速度：射速度浇口设计有很大关系。使用直接浇口或边缘浇口时，为防止日晖现象和波流痕现象，则应用较慢这射速，另外，如成品厚度在5mm以上，为避免气泡或凹陷慢速射出会有帮助。一般而言，射速原则为薄者快，厚者慢。从注塑切换到保压，保压要尽量低。以免成型品发生残留应力。而残留应力可用退火方式来解除或减轻，条件是120130约三十分钟至一小时。料筒清扫1、在PC树脂的成型温度下，加入清洗料(通用级聚苯乙烯或透苯)，连续射出二十至三十次。2、将射台后退，连续将清洗料空射，直至射出的清洗料开始膨胀起泡。3、将料筒温度重新设定到200至230。4、继续将清洗料空射，直到清料熔胶温度达到260 2.2 工艺参数工艺参数塑料名称ABS注射机螺杆式温度料筒温度后/中/前/180200210230200210喷嘴温度/180190模具温度/5070压力注射压力/MPa7090时间注射时间/S35保压时间/S1530冷却时间/S1530总周期/S4070螺杆转速（R/MIN）30 收缩率（%）0.40.9后处理方法红外线灯，鼓风烘干温度/6090时间/h1备注通用级 2.3塑件结构分析该零件结构比较简单，成型的重点是两个侧钩，它们的抽芯距不大，从模具结构尽量简单化的角度，可以采用斜推杆机构来成型侧凹部分。利用侧向抽芯比较麻烦，直接在型芯上成型，使设计简单化，更利于加工。2.4 塑件的尺寸精度分析塑件尺寸的大小受塑料流动性的影响，在注射成型和压注成型中，流动性差的塑料和壁薄的制件尺寸不能设计的过大，否则容易造成填充不足或冷接缝，从而影响制件的外观和强度。很多资料认为，在引起塑件尺寸的误差中，模具制造公差和成型收缩率波动引起的误差各占1/3。实际上，对于小尺寸塑件，模具的制造公差对塑件尺寸精度影响相对要大一些，而对于大尺寸塑件，收缩率波动则是影响塑件尺寸精度的只要因素。该塑件为小尺寸塑件，制造公差对塑件尺寸影响较大。图中给出塑件的精确精度等级，本塑件取MT3级。2.5 塑件的壁厚分析从塑件的壁厚来看，该塑件的壁厚比较薄,壁厚为1.5mm,壁厚均匀，有利于零件的成型。2.6 塑件的表面质量分析该塑件为医疗连接头，要求表面光滑，粗糙度低，并且有较高的表面质量。 第三章一次性医疗连接头的模具设计3.1模具总体结构设计影响塑件质量及生产效率的所有因素中，模具设计因素大约占80左右,所以塑件模具的设计非常重要。3.1.1模具结构形式的确定因为该零件为医疗连接头，在设计模具中采用典型的两板式模具结构。3.1.2模板尺寸的确定模架是注射模的的骨架和基体，通过它将模具的各个部分有机的联系为一个整体，标准模架一般由定模座板，定模板，动模板，动模支承板，垫块，动模座板，推杆固定板，推板，导柱，导套，及复位杆等组成。另外还有特殊结构的模架，如点浇口模架，带推件板推出的模架等，模架中其他部分可根据需要进行补充，如精确确定定位装置，支承柱等。它分为基本型组合和派生型组合，在这次设计中采用基本型组合，推杆推出结构，模板尺寸为250300mm前后模板厚度为60mm。图3.1 模架3.2注射机的型号选取注射机是注射成型的设备，注射模是安装在注射机上生产的。注射机选用是否合理，直接影响模具结构的设计，因此，在进行模具设计时，必须对所选用活动注射机的相关技术参数有全面的了解。本套模具选用型号为XS-ZY-125的国产注射机，该型号的注射机的技术规格如下：最大注射量：125 cm3螺杆直径：42 mm最大注射压力：120MP最大锁模力：900KN最大开模行程：300mm模具最大厚度：300mm模具最小厚度：200mm拉杆空间（长宽）：290260mm定位孔直径：100 mm喷嘴球半径：12mm喷嘴孔径：4mm33 模具参数的校核3.3.1注射量的校核最大注射量是指注射机在对空注射的条件下，注射螺杆或柱塞作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的最大注射量。设计模具时，应满足注射成型塑件所需的总注射量小于所选注射机的最大注射量。即：式中： -型腔数量； -单个塑件的体积或质量； -浇注系统凝量； -注射机最大注射量； -注射机最大注射量利用系数，一般取0.8。（对于螺杆式注射机，单位取cm）其中，该模具采用一模四腔，因此，n取4；单个塑件的体积：=8.47cm浇注系统凝量：mm=6.72cm ； 由此可以得出，；远远小于注射机的最大注射量的80，即： 3.3.2注射压力的校核注射压力的校核是校验注塑机的最大注射压力能否满足制品成型的需要，注塑压力的大小与制品复杂程度、模具结构、塑料品种、注射速度、流动比，喷嘴及模具流道系统等因数有关。由于所选的塑料ABS的流动性好，易流动，其注射压力在7090MP之间，其值在所选的注塑机的最大注射压力之内。3.3.3.锁模力的校核注射时塑料熔体进入型腔内仍然存在较大的压力，它会使模具从分型面涨开。为了平衡塑料熔体的压力，锁紧模具保证塑件的质量，注塑机必须提供足够的锁模力。它同注射量一样，也反映了注射机的加工能力，是一个重要的参数。涨模力等于塑件和浇注系统在分型面上不重合的投影面积之和乘以型腔的压力，它应小于注射机的额定锁模力Fn，才能使注射时不发生溢料和涨模现象，即：式中： -单个塑件在模具分型面上的投影面积； -浇注系统在模具分型面上的投影面积； -塑料熔体对型腔的成型压力，其大小一般是注射压力的80%; -注射机的额定锁模力。其中，取4； ；注射压力在7090MPa，所以可以选64MPa； 计算得出，所以模具在所选注射机的作用下，在成型过程中是完全锁紧的，不会因模具锁模力过大而出现涨模溢料现象。3.3.4模具厚度的校核由于注射机的动模和定模固定板之间的距离都有一定的调节量H，因此，对安装使用的模具厚度有一定的限制，一般情况下，模具的实际厚度必须在注射机允许安装的最大模具厚度及最小模具厚度之间。所选注射机的模具最大厚度为300，最小模具厚度为200。本套模具的实际模具厚度为210，此值符合该注射机的选择范围。因此，设计的模具厚度满足注射机对模具的合模要求3.3.5模具开模行程的校核当模具厚度确定后，开模行程S的大小直接影响模具所能成型的制品高度，因此，设计模具时必须校核它所需用的开模距离是否与注射机的开模行程相适应。 由于所选的注射机是带有液压机械联合作用的锁模机构，开模行程由连杆机构的冲程所确定，其最大值与冲程的调节量有关，而与模具厚度无关，其值不受模具厚度的影响。设计的模具的分型面为单分型面，因此，模具的开模行程可以按下式来校核：式中： -塑件的脱出距离(mm)；-包括流道溢料在内的塑件高度(mm)。塑件的脱模距离H1的算法如下：开模行程即脱模距离为； 通过计算，模具的开模行程为：H2=68.8mm。因所选注射机的最大开模行程300，而模具的实际开模行程为95.6，远小于注射机允许的最大开模行程，所以模具所需用的开模距离与所选注射机的的开模行程相适应。综合上述可以得出，本套模具与所选注射机相互适应，模具的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、模具安装尺寸及开模行程等都在所选注射机的技术规格之内。因此，所选注射机XS-ZY-125能够满足本套模具设计的使用要求。 3.4 拟定模具结构形式型腔的数量n可以按注射机的最大注射量的确定:式中： -注射机最大注射量; -浇注系统凝量; -单个塑件的体积或质量; 所以可以得出多型腔在模板上通常采用圆形排列、H行排列、直线行排列以及复合排列等。尽可能采用平衡式排列，以便构成平衡式浇注系统，确保制品质量的稳定。根据经验，在模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度就要降低4%。根据产品的尺寸和节省成本，在本设计中采用一模四腔的布置，从而使生产大量化。图3.2 一模四腔的布置3.5 分型面位置的确定分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，因此，分形面的选择是注射模设计中的一个关键。选择分型面时一般应遵循以下几个原则： 分型面应选在塑件外形最大轮廓处；便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边；保证塑件的精度要求；满足塑件的外观质量要求；便于模具加工制造；对成型面积的影响；对排气效果的影响；对侧向抽芯的影响。其中最重要的是第和第、第点。为了便于模具加工制造，应尽量选择平直且易于加工的分型面。本塑料模具的分型面的选择如图3.3表示。本模具的分型面选在倒钩的中间部位地方。AA图3.3 分型面的选择3.6 浇注系统形式和浇口的设计3.6.1 主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。根据所选的注射机喷嘴的尺寸，为了使熔融的塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径R=注射机喷嘴半球半径R1+（1-2mm），其小端直径D=注射机喷嘴直径d +（0.5-1mm）。所以，其R=13mm，D=3.7mm。3.6.2.浇口套的设计主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式（俗称浇口套），以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。常用浇口套分为A型和B型两种。图3.4为后者，B型用于配装定位圈。浇口套的规格有12，16，20等几种。由于注射机的喷嘴半径为12mm，所以浇口套的R为13mm。图3.4 浇口套3.6.3浇口套的固定因为采用的B型浇口套，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是标准件，外径为100mm，内径35mm。具体固定形式如图3.5所示。图3.5 浇口套的固定3.6.4 分流道的设计在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。1.主分流道的形状及尺寸主分流道是图3.6中定模板和动模板之间的一段水平的流道。为了便于加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上，分流道截面形状一般为圆形、梯形、U形、半圆形及矩形等，为加工方便，用半圆形截面流道。由于ABS塑料的分流道宽度范围在5mm10mm之间，这里取道主分流道8mm。副分流道为7mm,所以取主分流道的直径为8mm。图3.6 主流道2.主分流道长度分流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。将分流道设计成直的，总长72mm。3.副分流道的设计副分流道为圆形，其直径为7mm，单段长度为15mm，总长为60mm。4.分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6m左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模，省掉加工纹理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，即用打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。）5.分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。再加上该模具是一模四腔的结构，所以可按矩形布局排列。本模具的流道布置形式如下图3.7所示：图3.7 分流道3.6.5 浇口的设计浇口也称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道。浇口的设计与位置的选择恰当与否，直接关系到塑件能否被完好高质量的注射成型。1.浇口的选用浇口可分为限制性和非限制性浇口两种。与非限制性浇口比较而言，对料流速度、流量、方向等有一定限制的浇口称为限制性浇口。本模具将采用的是限制浇口，如图3.8所示限制性浇口一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，使其成为理想的流动状态，迅速面均衡地充满型腔；另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分离的作用。图3.8 浇口的形式从图中看，我采用的是侧浇口，它适应于一模四腔的。侧浇口一般开设在分型面上，从塑件的侧面进料。它广泛用于一模多腔的模具中，适用于成型各种形状的塑件。其截面多为矩形，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这种浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。2.浇口位置的选择模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：尽量缩短流动距离；浇口应开设在塑件壁厚最大处；必须尽量减少熔接痕；应有利于型腔中气体排出；考虑分子定向影响；避免产生喷射和蠕动；浇口处避免弯曲和受冲击载荷；注意对外观质量的影响。本模具结构浇口位置如图3.9所示。图3.9Mold Flow浇口位置由该图可以看出，浇口的最佳浇口位置在塑件圆弧前端处，但是由于模具制造要求尽量简单容易，所以，将浇口设置在图中最合适浇口处。浇口的尺寸为20.52mm。3.6.6 浇注系统的平衡为了提高生产效率，降低成本，小型塑件往往采用一模多腔的结构形式。在这种结构形式中，浇注系统的设计应使所有的型腔能同时得到塑料熔体均匀的充填。换句话说，应尽量采用从主流道到各个型腔分流道的形状及截面尺寸相同的设计，即型腔平衡式布置的形式。若根据某种需要设计成型腔非平衡式布置的形式，则需要通过调节浇口尺寸，使各浇口的流量及成型工艺达到一致，这就是浇注系统的平衡，亦称浇口的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。3.6.7冷料穴的设计冷料穴一般开设在主流道末端，当分流道较长时，其末端也可设置冷料穴；也可设置在模腔的旁侧。冷料穴的作用是收集每次注射成型时流动流体前端的冷料头（前锋冷料），避免这些冷料进入型腔影响制品成型质量，或防止这些冷料堵塞浇口，造成制品缺料。如果需要防止型腔内不同流向的流体汇合时因冷料头而影响熔接痕强度，亦可将冷料穴就近开设在熔体汇合之处的型腔外，并与型腔连通。冷料穴有两种基本形式，常用的是端部带Z字形拉料杆和倒锥形拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。本模具中的冷料穴为倒锥形，拉料杆为Z型，其疑料推杆固定在推出固定板上，开模时靠倒锥起拉料作用，然后由推杆强制推出，具体位置和形状如3.10所示。图3.10冷料穴3.7 排气系统的设计当塑料熔体充满模具型腔时，必须将浇注系统和模具型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外。如果型腔内各种原因产生的气体不能排除干净，塑件上会形成气泡，产生熔接不牢、表面轮廓不清及充填不满等成型缺陷，另外气体的存在还会产生反压力而降低充模速度，因而在设计模具时必须考虑型腔的排气问题。对于由于排气不畅而造成局部充填困难时，除了排气系统外，还可以考虑开设溢流槽，用于在容纳冷料的同时也容纳一部分气体，有时采用这种措施是十分有效的。注塑模通常以如下三种方式排气：利用配合间隙排气：对于简单型腔的小型模具，可以利用推杆、活动型芯、活动镶件以及双支点固定的端部与模板的配合间隙排气。这种类型的排气形式，其配合间隙不能超过0.05mm，一般为0.03-0.05mm，视成型塑料的流动性能好差而定。在分型面上开设排气槽：在分型面上开设排气槽是注射模排气的主要形式。其形式有多种。利用排气塞排气：如果型腔最后充填的部分不在分型面上，而其附近有没有活动型芯或推杆，可在型腔深处镶入排气槽。本套模具可以利用配合间隙排气。3.8 冷却系统的设计塑料模具可以看作是一种热交换器，如果冷却介质不能及时有效地带走必须带走的热量，不能实现均一的快速冷却，则在一个成型周期内就不能维持热平衡，会使塑件内部产生应力而导致产品变形或开裂，从而就无法进行稳定的模塑成型。因此，设置冷却效果良好的冷却水回路的模具是