φ50x30蓋塞注塑模具設(shè)計(jì)

50x30蓋塞注塑模具設(shè)計(jì),50,x30蓋塞注塑模具設(shè)計(jì),50,x30,注塑,模具設(shè)計(jì) 摘要 塑料制品在生活中無處不在，所以塑料模具在模具產(chǎn)業(yè)中具有舉足輕重的地位，特別是注塑模。所以，對(duì)于注塑模具的研究，以及提高注塑件的生產(chǎn)質(zhì)量具有很重要的意義，本次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)蓋塞的注塑模具設(shè)計(jì)，本文將通過對(duì)比分析注塑過程中的工藝，設(shè)計(jì)一款針對(duì)蓋塞生產(chǎn)的注塑模具。本文所設(shè)計(jì)模具從結(jié)構(gòu)性質(zhì)出發(fā)，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑件的選擇等方面都進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。 通過本次模具設(shè)計(jì)，可以對(duì)注塑模具有一個(gè)深入的認(rèn)識(shí)，在設(shè)計(jì)中可以遇到很多細(xì)節(jié)上的問題，通過解決這些問題是會(huì)使自身對(duì)注塑模具設(shè)計(jì)有一個(gè)更進(jìn)一步的了解，通過零件圖與裝配圖的繪制，可以快速的提高CAD工程圖繪制技能，為以后的設(shè)計(jì)工作奠定基礎(chǔ)。關(guān)鍵字: 塑料模具；注射機(jī)；型腔；澆注系統(tǒng)AbstractPlastic is everywhere in the world today with , Therefore has great development prospects of plastic , especially in Injection Molding ,so the study of plastic injection molds for understanding the production process and improve the quality of products have great significance. This topic mainly aims at bottle caps mold design, Through to models to carry on the technological analysis and the comparison , This topic embarks from the product mix technology capability and the concrete mold structure , To molds gating system, the mold formation parts structure, goes against the system, the cooling system, injection molding machines choice and the related parameter examination, has the detailed design, Simultaneously and simple establishment molds processing craft. Through the entire design process indicated that this mold can achieve this to model the processing craft which an institute requests. Is the teacup covers injection molds design according to the topic designs primary mission. Is also designs an injection mold to produce the teacup to cover models a product, realizes the automation to raise the output Through the design, injection mold can have a deeper understanding of the design notes that some of the details to understand the structure you can create a simpler components parts store, and effective improve efficiency; through painting assembly drawing, part drawings, and further deepen the CAD system proficiency, a better understanding of the various parts of mold. Key Words: Plastic Mold；Injection Machine； Mold Cavity；Pouring System目 錄第一章 緒論11.1模具簡(jiǎn)介11.2模具的定義11.3模具的功能1第二章 注塑件的設(shè)計(jì)32.1 功能設(shè)計(jì)32.2 材料選擇3 2.2.1材料性能3 2.2.2成型特性及條件3 2.2.3結(jié)構(gòu)工藝性42.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4 2.3.1 壁厚4 2.3.2 脫模斜度4 2.3.3 圓角52.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量5 2.4.1尺寸精度5 2.4.2塑件的表面質(zhì)量5第三章 注塑成型的準(zhǔn)備63.1 注塑成型工藝簡(jiǎn)介63.2 注塑成型工藝條件63.3注塑機(jī)的選擇73.4 注射機(jī)的校核8 3.4.1 最大注塑量的校核8 3.4.2 鎖模力的校核8 3.4.3 噴嘴尺寸校核8 3.4.4定位圈尺寸校核8 3.4.5模具外形尺寸校核9 3.4.6 模具厚度校核9 3.4.7模具安裝尺寸校核9 3.4.8開模行程校核9 3.4.9注射壓力的校核9第四章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)104.1分型面的確定104.2型腔數(shù)目的確定及其配置104.3澆口確定114.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)114.5模架的確定12 4.5.1型腔壁厚和底板厚度計(jì)算12 4.5.2模架的選用134.6導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)134.7頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)14 4.7.1脫模力的計(jì)算14 4.7.2推桿脫模機(jī)構(gòu)154.8成型零件工作尺寸的計(jì)算16 4.8.1凹模工作尺寸的計(jì)算16 4.8.2凸模工作尺寸的計(jì)算17 4.8.3中心距尺寸的確定17 4.8.4小孔型芯直徑17 4.8.5螺紋型環(huán)的尺寸計(jì)算174.9排氣設(shè)計(jì)184.10溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)18 4.10.1溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響18 4.10.2對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求18 4.10.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)：19總結(jié)20參考文獻(xiàn)21致 謝22沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論第一章 緒論1.1模具簡(jiǎn)介模具是近代工業(yè)產(chǎn)品大量生產(chǎn)所依賴的一項(xiàng)重要工業(yè)與技術(shù)。模具制造的精密程度和技術(shù)層次，對(duì)于生產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)，生產(chǎn)原料的有效利用，以及生產(chǎn)力的提高等方面，均有絕對(duì)性的影響。模具作為當(dāng)今時(shí)代工業(yè)產(chǎn)品大量生產(chǎn)的一項(xiàng)重要技術(shù)，在生產(chǎn)加工領(lǐng)域具有較高的地位。模具制造的精度及技術(shù)等級(jí)對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量、原材料的有效利用還有生產(chǎn)效率上都有著重要的影響。模具業(yè)為一切工業(yè)之母，而模具業(yè)又以塑料模為主。與我們生活息息相關(guān)的家電產(chǎn)品，電信產(chǎn)品及汽車零件中，大部分皆為塑料制品。模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，然而塑料注塑模具在模具領(lǐng)域中有著舉足輕重的地位。例如：家電產(chǎn)品的外殼、汽車內(nèi)飾、外飾等零件中大部分都是以塑料為加工材質(zhì)的。科技文明的進(jìn)步，人類生活水平不斷提高在工業(yè)社會(huì)里各產(chǎn)品推陳出新。為達(dá)到此目的，必須以模具大量生產(chǎn)，以達(dá)到尺寸穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。1.2模具的定義模具必須具有堅(jiān)固的“復(fù)雜空間”結(jié)構(gòu)體。在操作中，它必須呈密封空間以確保熱熔樹脂在注射壓力及速度下，充填并擠壓模腔時(shí)，不會(huì)發(fā)生脹裂或溢料。此外還需要適當(dāng)?shù)胤骄哂信艢饪滓员阍谧⑸涑涮畹亩虝r(shí)間內(nèi)，能讓熔融樹脂快速取代這個(gè)空間。在成型周期結(jié)束，熱熔樹脂以固化時(shí)，可在分型線處打開，在平行開模方向上，沒有任何嵌口的情況下，將成品頂出來。1 1.3模具的功能1.復(fù)制的功能將熱熔樹脂填滿由型腔及型芯所構(gòu)成的密封空間，借助熱交換功能，時(shí)期固化被“復(fù)制”出來。當(dāng)然一方面復(fù)制成品形狀（加入收縮率）另一方面是復(fù)制表面的咬花花紋2.熱交換功能（1）熱塑性塑料：將吸收熱量所熔化的樹脂材料所代入的熱量，采用水冷、空冷或者油冷的方式，通過間接的方式將型芯、型腔還有其它模板的熱量吸收，讓樹脂固化。油或水是經(jīng)冷卻循環(huán)管道流暢，這其中牽涉到冷卻速度及冷卻能力。(2) 熱固性塑料：將通過吸收熱量熔化的樹脂材料注射到模腔內(nèi)部后，利用電加熱的方式間接的傳遞給模腔中的樹脂材料使樹脂發(fā)生固化交聯(lián)，這個(gè)過程涉及到固化的速度、能力及程度。27 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 注塑件的設(shè)計(jì)第二章 注塑件的設(shè)計(jì)2.1 功能設(shè)計(jì)功能設(shè)計(jì)是對(duì)所設(shè)計(jì)的塑件提出能夠滿足實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能的要求，并且能夠達(dá)到預(yù)計(jì)設(shè)定指標(biāo)。本次設(shè)計(jì)的構(gòu)件屬于日常用品，主要用于密封，平時(shí)收到外力的沖擊情況較少，塑件所工作的環(huán)境溫度為正常室溫，所以在設(shè)計(jì)初期考慮到塑件對(duì)熱變形、脆化、分解等溫度要求相對(duì)較低；其生產(chǎn)批量為中等，所以在設(shè)計(jì)初期應(yīng)該考慮到模具的使用年限和生產(chǎn)的成本，在選材的過程中要考慮到諸多因素。2.2 材料選擇通常情況下，塑件的材料選擇依據(jù)為其加工時(shí)的環(huán)境還有功能要求以及原材料的性能數(shù)據(jù)。對(duì)于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來說,要考慮的主要是材料的力學(xué)性能,如屈服應(yīng)力,彈性模量,彎曲強(qiáng)度,表面硬度等.該塑件對(duì)材料的要求首先必須是密封性好,其次才是成型難易和經(jīng)濟(jì)性問題。綜合以上考慮選擇PS（聚苯乙烯）作為注射材料如下：2.2.1材料性能 PS為熱塑性材料，密度為1.05g/cm3，抗彎強(qiáng)度61-98MPa,抗拉強(qiáng)度35-63MPa,拉伸彈模量3200-3400MPa，收縮率0.5%-0.8%，一般取0.6%.該材料綜合性能好，具有非常好的幾何穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光學(xué)透光性、電絕緣特性，以及很微小的吸濕性，抗拉抗彎強(qiáng)度高，但耐磨性差，質(zhì)脆，抗沖擊性差。 2.2.2成型特性及條件 （1）吸濕的性能較差，通常不需要干燥，建議干燥條件為80攝氏度條件下2到3小時(shí)。（2）塑料的加熱溫度對(duì)塑料的質(zhì)量影響較大，溫度過高易于分解熔化溫度180C-280C，對(duì)于阻燃型材料其上限為250C，模具溫度40-50C，注射壓力200-600har。聚苯乙烯材質(zhì)特性質(zhì)地較脆容易出現(xiàn)裂紋，所以其脫離模具的斜度不宜太小，脫模頂出時(shí)受力要均勻，熱漲的系數(shù)偏大，所以塑件中最好不要有嵌件。假如有嵌件就會(huì)因?yàn)閮蓚€(gè)件的熱漲系數(shù)相差較大而導(dǎo)致開裂的現(xiàn)象。由于材質(zhì)的流動(dòng)性良好所以應(yīng)考慮模具的間隙良好防止成型時(shí)產(chǎn)生飛邊澆口形式一般采用側(cè)澆。材料和模具均宜采用高溫，并且注射壓力不宜過高，注射時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)，防止縮孔和變形產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。2.2.3結(jié)構(gòu)工藝性零件的壁厚保證均勻，并且均要大于最小壁厚0.8mm以防止產(chǎn)生填充不足的現(xiàn)象。（借助Pro/E 和C-mold、C-flow 等軟件的模擬分析功能）2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性是指其結(jié)構(gòu)能適應(yīng)成型工藝方法，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，成型工藝會(huì)對(duì)塑件的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸精度等方面提出要求，這樣可以降低模具的復(fù)雜程度以及制造難度，能夠降低產(chǎn)品成本。設(shè)計(jì)工作者通過塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析，可以提前了解塑件的加工難點(diǎn)，為接下來的模具制造的可行性提出依據(jù)。2.3.1 壁厚 各種各樣注塑件，無論是板壁還是結(jié)構(gòu)件，根據(jù)設(shè)計(jì)要求一定要有壁厚，并且厚度合理能保證強(qiáng)度。通常來說再滿足力學(xué)性能的前提要求下壁厚不宜太大，這樣不僅能夠節(jié)省原材料還能夠降低成本，最重要的是還能縮短塑件的冷卻時(shí)間提高其生產(chǎn)效率；而且厚度太大還會(huì)出現(xiàn)縮痕、凹陷等質(zhì)量問題，下面介紹的是PS的壁厚推薦值：最小壁厚mm小型件壁厚mm中型件壁厚m 大型件壁厚mm0.75 1.25 1.6 3.25.4該塑件屬于小型件,從圖1上看,塑件的壁厚基本均勻，利于成型。圖1 裝配圖2.3.2 脫模斜度 一般注塑件在成型的過程中需要冷卻，冷卻過程產(chǎn)品會(huì)發(fā)生收縮，這樣塑件會(huì)禁錮在型芯或者凸模上，這樣會(huì)促使脫模力過大而是塑件表面受損，所以塑件應(yīng)具有一定的脫模斜度，以保證分模順利，一下是PS脫模斜度的推薦值： 制件外表面351.35 制件內(nèi)表面 301 2.3.3 圓角注塑件外輪廓的過渡和臂之間的連接處，通常采用圓角連接，只有當(dāng)明確特殊要求是才會(huì)采用尖角。尖角很容易發(fā)生應(yīng)力集中，在受到?jīng)_擊時(shí)容易發(fā)生破裂。圓角不僅利于物料填充還有利于脫模和融料在模具內(nèi)部的流動(dòng)性，本次設(shè)計(jì)中圓角定為R1。2.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量2.4.1尺寸精度（1）尺寸精度的選擇；注塑件的尺寸精度是其制造質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中再滿足預(yù)定指標(biāo)的前提下一般會(huì)降低精度，這樣可以節(jié)省制造過程中的成本還會(huì)降低制造難度。在實(shí)際加工過程中對(duì)塑件的精度要求，要根據(jù)尺寸公差來定。本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)精度為四級(jí)精度。2.4.2塑件的表面質(zhì)量表面質(zhì)量這個(gè)概念特別重要，包含了微觀的幾何形狀等技術(shù)指標(biāo)而且也并不單純是表面粗糙度的問題。表面缺陷是塑件的質(zhì)量指標(biāo)，它包括益料、缺料與飛邊、氣孔、翹曲、凹陷等問題。塑件表面的粗糙度主要取決于型腔表面粗糙度，一般型腔表面粗糙度要比塑件搞一個(gè)等級(jí)。該塑件要求對(duì)型腔拋光，所以對(duì)粗糙度的要求比較高，查表得PS拋光后順紋路方向的表面粗糙度為0.02m，垂直紋路方向的表面粗糙度為0.26m。沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 注塑成型的準(zhǔn)備第三章 注塑成型的準(zhǔn)備3.1 注塑成型工藝簡(jiǎn)介注塑成型工藝主要是利用塑料的可模塑性和可擠壓性，首先將通過注塑機(jī)的料斗將粒狀或者粉狀的物料加入到高溫的料筒能熔化，使物料成為熔體，然后在柱塞的高壓推動(dòng)下，以一個(gè)比較大流速注射到溫度相對(duì)較低的閉合的模具中，并且進(jìn)過一個(gè)保壓冷卻的過程，便可開啟模具脫出一個(gè)具有形狀和尺寸的塑料制件。3.2 注塑成型工藝條件1）溫度；注塑成型整個(gè)工藝過程中料筒、噴嘴、模具等溫度都需要控制。料筒的最高溫度一般稍微比噴嘴的溫度略大，這樣可以防止融料發(fā)生“留涎現(xiàn)象”；模具體的溫度通常通過冷卻系統(tǒng)控制；模具的溫度一定要低于塑料的熱變形溫度，這樣能夠避免塑件的翹曲和變形，還能夠保證塑件具有較高的尺寸精度和形狀精度。PS料與溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3-1所示。表3-1 溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 料筒溫度 /噴嘴溫度/模具溫度/熱變形溫度 /后段中段前段1.82MPA0.45MPA15021017023019025024025057565962）壓力；整個(gè)注射成型的過程所具有的壓力分別為：注射壓力、背壓力、保壓壓力。注射壓力的主要作用是用來克服融料向型腔流動(dòng)的阻力，可以增加充模的速度并可以對(duì)融料起到壓實(shí)的作用。背壓力是指注塑機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后腿時(shí)所受到的壓力，背壓力不僅可以增大熔體的密實(shí)度，還能夠驅(qū)除留在物料中的空氣，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)背壓力一般取3.4MPA到27.5MAPA；保壓壓力，它的大小與塑件的壁厚、材料及形狀有關(guān)。3）時(shí)間：成型周期定義為完成一次注塑成型所需要的時(shí)間。這個(gè)周期包括：注塑、保壓、冷卻還有其它的時(shí)間總和，（其他時(shí)間包含開模、脫模、閉模等時(shí)間）。在滿足不影響質(zhì)量的前提下應(yīng)該遵守盡量縮短這個(gè)周期的原則，這樣能夠提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本，在這個(gè)周期中最重要的是注塑和冷卻的時(shí)間，通常情況下注塑時(shí)間為3s到5s，保壓時(shí)間為20s到120s,冷卻時(shí)間通常為30s到120s。3.3注塑機(jī)的選擇由公稱注射量選定注射機(jī)1.零件體積及質(zhì)量估算（可用Pro/E 等模擬軟件的模擬分析功能） （1）單個(gè)塑件 體積V=11.22cm3 質(zhì)量m=11.221.05=11.78g (2 ) 兩個(gè)塑件和澆注系統(tǒng) 總體積V=29.13cm3 總質(zhì)量m總=30.63g 從實(shí)際注射量應(yīng)在核定注射量的20%-80%之間考慮，初選額定注射量在60cm3以上的臥式注射成型機(jī)XS-ZY-60，該設(shè)備的技術(shù)規(guī)范見表1：表1 XS-ZY-60注射成型機(jī)的技術(shù)規(guī)范注射 裝置 一次注射量/cm360柱塞直徑/mm38注射壓力/Mpa122最大注射面積/mm2130噴嘴孔直徑/mm4噴嘴球半徑R/mmR12噴嘴移動(dòng)距離/mm120合模裝置拉桿內(nèi)間距/mm190300壓板尺寸/mm330440模板行程/mm180模具厚度/mm70-200模板最大開距/mm380合模力/KN500其他頂出行程 中心頂出380注射機(jī)頂桿直徑/mm16定位圈尺寸/mm55 3.4 注射機(jī)的校核3.4.1 最大注塑量的校核為了保證注塑件的質(zhì)量，注塑模一次成型的塑件質(zhì)量（包括流道凝料質(zhì)量）應(yīng)在公稱注塑量的百分之二十到百分之八十范圍內(nèi)，最大可以達(dá)到百分之八十，最小不能夠小于百分之十。為了能夠保證注塑件的質(zhì)量，通常選擇的范圍在百分之五十到百分之八十。 最大注射量80%=6080%=48cm311.22cm3 滿足要求。3.4.2 鎖模力的校核 s=1.2359.0746100=38113.32=38.113(t) （3-1）s -鎖模力（）K-安全系數(shù)，約為1-1.2p-型腔平均壓力（a）As-塑件在分型面上的投影面積（cm2） 取P=35Mpa A=r2=3.14172=9.0746(cm2) （3-2） Fs=1.2359.0746100=38113.32=38.113(t)而XS-ZY-60的鎖模力為550t，能滿足要求 3.4.3 噴嘴尺寸校核在實(shí)際工況環(huán)境下，注射機(jī)噴嘴球面半徑R1要比主流道襯套始端面的求半徑R2小1到2毫米，注射機(jī)噴嘴直徑d要比主流道小端直徑達(dá)0.5到1毫米，如圖2所示，注塑機(jī)噴嘴的尺寸是標(biāo)準(zhǔn)的，模具的加工制造要以它為準(zhǔn)。圖2 噴嘴3.4.4定位圈尺寸校核 注塑機(jī)固定模板臺(tái)面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱之為定位孔。注塑模端面凸臺(tái)徑向尺寸須與定位孔成間隙配合，便于模具安裝，并使主流道的中心線與噴嘴的中心線相重合。模具端面凸臺(tái)高度應(yīng)小于定位孔深度。3.4.5模具外形尺寸校核注塑機(jī)工作臺(tái)面的有效尺寸規(guī)定應(yīng)該大于注塑模外形尺寸。模具長(zhǎng)與寬方向的尺寸應(yīng)該與注塑機(jī)拉桿的間距保持良好，其應(yīng)至少有一個(gè)方向的尺寸能夠保證穿過拉桿間的空間裝載注塑機(jī)的工作臺(tái)面上。因模具外形尺寸為200mm200mm230mm長(zhǎng)與寬小于XS-ZY-60注射機(jī)的拉桿空間，膜厚又在允許范圍內(nèi)故合格。3.4.6 模具厚度校核模具厚度必須滿足下式：H HH XS-ZY-60注射機(jī)允許模具的最小閉合高度為200mm最大閉合高度為300mm而型號(hào)為QJ842.2-84的標(biāo)準(zhǔn)模架厚度為230mm，符合上述要求 所以滿足要求。3.4.7模具安裝尺寸校核通常注塑機(jī)的定模板與動(dòng)模板臺(tái)面上回有很多不同間距的T型槽或者螺釘，它們是用于固定模具用的。模具安裝固定的方式為：壓板與螺釘固定。采用壓板固定時(shí)，通常在模具的固定板附近會(huì)有螺孔，一般中小型模具會(huì)用這種方法，因?yàn)樗哂休^高的靈活性；采用螺釘固定的通常為大型模具，模具的動(dòng)、定板上的螺孔之間的距離要與注塑機(jī)模版臺(tái)面上的螺孔相一致。本次設(shè)計(jì)的模具屬于小型模具，采用壓板固定的方法，其外形吃尋為200400。3.4.8開模行程校核XS-ZY-60注射機(jī)最大開模行程為300，而本塑件所需開模距S=H1+H2+(5-10) （3-3） S注射機(jī)的最大開模行程H1塑件脫模距離H2包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度S =20+70+（5-10）=95-100mm300mm 故合格 3.4.9注射壓力的校核 注射壓力由XS-ZY-60注射機(jī)的注射壓力為122MPa而本塑件注射壓力為60-100MPa因此滿足要求沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第四章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1分型面的確定 型芯與型腔在模具閉合的情況小所接觸的面稱為分型面。分型面的位置通常設(shè)置在注塑件斷面尺寸峰值處，這樣可以方便脫模。本次設(shè)計(jì)的分型面位置如圖3所示。圖3 分型面4.2型腔數(shù)目的確定及其配置 模具型腔的確定方法可分為：脫模力、注射機(jī)的最大注射量、注塑件精度、經(jīng)濟(jì)性等方法來確定。 該零件主要從經(jīng)濟(jì)性上考慮來確定型腔。通常大批量生產(chǎn)需要采用多型腔，而小批量或者試制件較多采用單型腔或者少型腔，本次設(shè)計(jì)注塑模具所生產(chǎn)的零件屬于中等產(chǎn)量，固模腔數(shù)定為兩個(gè)，通過注射機(jī)的一次注射能夠生產(chǎn)兩個(gè)塑件。如圖4所示模腔可有效的解決模腔充滿的平衡問題。圖4模腔能夠保證型腔在同一時(shí)間充滿。這個(gè)平衡澆鑄模具系統(tǒng)，從分流道澆口及型腔，其形狀、圓角、尺寸、模壁的冷卻條件都是一模一樣的。4.3澆口確定PS材料的流動(dòng)性比較好，適合各種你澆口，本次設(shè)計(jì)選用側(cè)澆口，這樣不僅不影響外觀還會(huì)簡(jiǎn)化模型結(jié)構(gòu)。4.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)模具中注塑機(jī)噴嘴開始到型腔入口為之的塑料熔體的流動(dòng)通道即為注塑模具的澆注系統(tǒng)，它的組成分別是：主流道、分流道、冷料穴、澆口。它向型腔內(nèi)部傳質(zhì)、傳壓、傳熱的情況是決定注塑件外表面質(zhì)量的主要參考。它的布置影響了模具的加工難度成型的難度，所以澆注系統(tǒng)對(duì)于注塑模具來說非常重要。如圖5所示澆注系統(tǒng)一般有主流道、分流道、澆口、冷料穴四部分組成。其作用是使來自注射機(jī)的熔體，穩(wěn)定而順利地流入并充滿全部型腔，同時(shí)，再充模的過程中將注射壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位，以保證塑件的完整成。 圖5 澆注系統(tǒng)（1）主流道 上端直徑d=注射機(jī)噴嘴直徑+1mm=5mm， R=噴嘴球半徑+2mm=14mm 下端直徑D=10mm。（2）冷料穴 本模具采用Z型冷料穴，C=D=10mm。（3）分流道 分流道是主流道和澆口之間的通道。再多型腔模中一般均設(shè)置分流道。為了便于制造本模具分流道為半圓形，只設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。分流道寬度同主流道直徑，高度h=4mm,長(zhǎng)度l=1-2.5D=16mm。（4）澆口 考慮到零件的適用場(chǎng)合及外觀要求，采用點(diǎn)交口，澆口寬度b=2mm，長(zhǎng)度h=0.8mm.（5）定位環(huán)及澆口套 根據(jù)注射機(jī)定模板中心孔尺寸，選定定位環(huán)尺寸55mm,澆口套公稱直徑為20mm.其他尺寸根據(jù)相關(guān)情況選定。 4.5模架的確定 4.5.1型腔壁厚和底板厚度計(jì)算在注塑成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度。如果型腔壁厚和底版的厚度不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型腔材料本身的許用應(yīng)力時(shí)，型腔將導(dǎo)致塑性變形，甚至開裂。與此同時(shí)，若剛度不足將導(dǎo)致過大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對(duì)型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算，尤其對(duì)重要的，精度要求高的大型塑件的型腔，不能僅憑經(jīng)驗(yàn)確定。根據(jù)大型模具按剛度條件設(shè)計(jì)，按強(qiáng)度校核；小型模具按強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)，按剛度校核原則：圓形底板厚的計(jì)算從剛度的觀點(diǎn)出發(fā)型腔最小壁厚c=r(E/rp-11-+/rp)1/2-1 (4-1) =34(E/rp-11-+/rp)1/2-1=2.278mmE-塑料的彈性模量（3200-3400MP）=1=5mmr-型腔平均內(nèi)徑34mmP-型腔內(nèi)熔體壓力一般取25-45MPa取30MPa-泊松比0.25從強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)型腔最小壁厚為 S c=r(/ -2P)1/2-1 (4-2)=3.012mm4.5.2模架的選用本設(shè)計(jì)中所選用的模架為中華人民共和國(guó)航天工業(yè)部部標(biāo)準(zhǔn)QJ842-866-84中的標(biāo)準(zhǔn)模架，該標(biāo)準(zhǔn)已在1984-09-05發(fā)布（1）模仁尺寸的確定因?yàn)椴捎玫氖钦w嵌入式凹模和整體式凸模，所以模架的大小可以任意制定，模架所承受的力最終是傳遞到凸模與凹模上，為了節(jié)省材料和減小模具外形尺寸，模架的取值越小越理想，但在實(shí)際工作環(huán)境狀況下要考慮冷卻的因素所以為了留給冷卻系統(tǒng)足夠的空間，本次設(shè)計(jì)所采用的模架大小為200180mm。（2）凸、凹模尺寸的確定由于凸模與凹模受到力的作用，它們的尺寸需要進(jìn)行強(qiáng)度或者剛度的校核。更具上文的計(jì)算的出來的結(jié)果，只要幫正凹模的長(zhǎng)邊寬度達(dá)到4mm就能夠滿足剛度要求，所以理論取上不小于4mm的值就能夠滿足設(shè)計(jì)要求。但在實(shí)際工況下應(yīng)考慮導(dǎo)柱與導(dǎo)套還有螺釘與冷卻水孔等對(duì)模架的強(qiáng)度與剛度有著削弱的作用，所以現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)環(huán)境中一般取值要比理論取值大很多，在本文所設(shè)計(jì)的注塑模具中，型腔到模具邊的單邊寬度選取為30.05mm，取模仁到模具邊寬度為13mm。所以凸、凹模尺寸為200150mm。（3）模具高度尺寸的確定合理的厚度是怎樣選擇的，一般有兩個(gè)尺寸需要考慮：凹模厚度；為了達(dá)到塑件的厚度要求本設(shè)計(jì)中凹模厚度取24mm推桿推出距離；在模具分模的時(shí)候一般注塑件是粘連在型芯上的，這就需要通過推桿利用外力推出一定的距離才能夠使塑件脫離型芯，本次設(shè)計(jì)中，注塑件的高度大約為35mm，粘連在型芯上的尺寸大約為19mm，所以滿足推出的距離大于19mm就能夠滿足塑件與型芯相分離。但由于本設(shè)計(jì)所采用的是借助斜面推出為了確保塑件能夠穩(wěn)定推出設(shè)定推桿的推出距離為21mm。 4.6導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。（1）本次設(shè)計(jì)采用有肩的導(dǎo)柱。（2）導(dǎo)柱的布置：為了確保動(dòng)模與定模合模方向一致，故采用直徑相同的導(dǎo)柱進(jìn)行不對(duì)稱布置。為了確保型芯不會(huì)破損，導(dǎo)致設(shè)計(jì)在動(dòng)模那一側(cè)，本次設(shè)計(jì)注塑模具，采用正裝形式。導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具。導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。4.7頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì) 注塑件的脫模要求不同這樣對(duì)頂出系統(tǒng)也提出了不同要求，但是頂出結(jié)構(gòu)所要達(dá)到的目的基本上是一致的，在注塑件開模頂出的過程中要保證其不會(huì)受損，還得保證在頂出的過程中注塑件能夠保留在動(dòng)模中，本次設(shè)計(jì)的頂出系統(tǒng)采用一次脫模機(jī)構(gòu)。（1）推桿數(shù)量及結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)推桿布置許可空間，每個(gè)制品需設(shè)4根推桿，共8根；推桿頭部直徑為8.（2）頂出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向 通常推桿會(huì)安裝在頂出固定板與頂出板之間，其中頂出板的工作過程中的導(dǎo)向是特別重要的，導(dǎo)向出現(xiàn)問題推桿會(huì)發(fā)生折斷變形等問題。頂出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向裝置可選用頂板導(dǎo)柱和導(dǎo)套導(dǎo)向（兩套，對(duì)稱布置），導(dǎo)柱、導(dǎo)套公稱直徑為14mm。（3）拉料桿 如前面澆注系統(tǒng)所示，采用球形型拉料桿，公稱值8mm。（4）頂出距離 為確保頂出時(shí)塑件能完全脫離動(dòng)模，頂出距離不小于20mm。4.7.1脫模力的計(jì)算圓形塑件斷面的脫模力 =1=5mm (4-3)k=1+fsinxcosx1 是無因次系數(shù)s-塑料平均收縮率（%） 0.6E-塑料的彈性模量（3200-3400MP） l-塑件對(duì)型芯的包容長(zhǎng)度（82mm）f-塑件與型芯之間的靜摩擦系數(shù)，常?。?.1-0.2）-模具型芯的脫模斜度 （0）A-是盲孔塑件型芯在脫模方向上的投影面積 通孔塑件A=04.7.2推桿脫模機(jī)構(gòu)推桿脫模機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，具有方便制造、方便更換、工作效果好等特點(diǎn)、在模具制造過程中較為常用。工作時(shí)直接與塑件相接觸，開模后能夠?qū)⑺芗苯油瞥瞿＞邇?nèi)部。推桿的很截面通?？梢苑譃閳A形、橢圓形、或者方形等形狀，通常根據(jù)注塑件的頂出部位來確定，實(shí)際生產(chǎn)中最常見的就是圓形截面；推桿可分為兩種：第一種普通推桿單純的起到推出注塑件的作用，第二章成型推桿不能能夠滿足第一種作用而且還能夠參與局部成型。1.推桿的強(qiáng)度，剛度的校核推桿的尺寸 (4-4)-是安全系數(shù) 取=1.5l -是推桿長(zhǎng)度（90mm）F-是脫模力n-是推桿的數(shù)目 E-是推桿材料的彈性模量（MP） 根據(jù)以上計(jì)算推桿的直徑大于其在滿足剛度.強(qiáng)度時(shí)的最小直徑，所以推桿直徑的尺寸滿足要求 推桿強(qiáng)度的校核 -是推桿材料的許用應(yīng)力1-是推桿所受的應(yīng)力2）推桿的固定形式：最常見的推桿形式就是固定板中的形式，除此之外還有很多種形式例如，螺釘緊固等其他形式。4.8 成型零件工作尺寸的計(jì)算成型零件的工作尺寸是指凸模與凹模構(gòu)成塑件的尺寸。通常計(jì)算方法分為兩種：第一種方法比較復(fù)雜是通過極限收縮率、極限制造公差和磨損量來進(jìn)行計(jì)算的，能夠保證尺寸精度，第二種方法比較簡(jiǎn)單是平均值法，它是按照平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計(jì)算的；本次設(shè)計(jì)所采用的是第二種方法，平均值法。圖6 成型零件如圖6所示 材料為PS、收縮率為0.5%-0.8%，則塑料的平均收縮率 S=0.5%+0.8%/2=0.65%4.8.1 凹模工作尺寸的計(jì)算 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中凹模的磨損會(huì)使包容尺寸逐漸變大。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地，以及裝配的需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。（1）凹模徑向尺寸的計(jì)算Am+1(1+s)As-x+1 (4-5) (1+0.065)33.79-3/40.42 +0.14=33.695+0.14(2)凹模深度尺寸m+1(1+s)s-2/3+1 =(1+0.065)23.84-2/30.32 +0.17=23.995+0.14.8.2凸模工作尺寸的計(jì)算(1)凸模徑向尺寸m-1(1+s)s+x-1 （4-6） (1+0.065)24.16+3/40.3 -0.17=24.557-0.17m-1(1+s)s+x-1=(1+0.065)6+3/40.18 -0.06=6.1740-0.06（2)凸模高度尺寸hm-1(1+s)hs+2/3-1 （4-7） (1+0.065)19+2/30.32 -0.17=19.340-0.174.8.3中心距尺寸的確定型芯之間或成型孔之間等中心距尺寸Cm1(1+s)Cs+x1 （4-8）(1+0.0065)60.03=6.0390.034.8.4小孔型芯直徑dm-1(1+s)ds+3/4-1 （4-9） (1+0.065)6.09+3/40.18 -0.06=6.2650-0.064.8.5螺紋型環(huán)的尺寸計(jì)算(1)螺紋型環(huán)的大徑尺寸大+中(1+s)s大-中+中 (4-10) (1+0.065)29.75-1 +0.25=28.943+0.25(2) 螺紋型環(huán)的中徑尺寸 中+中(1+s)s中-中+中 (4-11)(1+0.065)26.75-1 +0.25=25.923+0.25(3) 螺紋型環(huán)的小徑尺寸小+中(1+s)s小-中+中 (4-12)(1+0.065)23.75-1 +0.25=23.904+0.25 中（/-/）中（本計(jì)算中去/中）中按金屬螺紋公差精度最低級(jí)選?。ㄈ。?4.9排氣設(shè)計(jì)注塑的過程中出了模腔內(nèi)原有的空氣之外，還會(huì)有塑料原本所帶水分產(chǎn)生的水蒸氣，塑料均布分解也會(huì)產(chǎn)生會(huì)發(fā)的氣體，還有一些別的氣體等，假如這些氣體不能順利的排出，就會(huì)在塑件上行程氣泡，表面輪廓不清晰，不能夠完全填充型腔等問題。模具排氣的方法有很多，例如，利用型芯、推桿、分型面、氣槽等都可以進(jìn)行排氣。本次設(shè)計(jì)零件采用一模兩型腔形式，所以利用推桿或者分型面都可以進(jìn)行排氣，不需要單獨(dú)考慮特殊的排氣方式。4.10溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在實(shí)際生產(chǎn)過程中，模具的溫度對(duì)生產(chǎn)效率和塑件成型有著直接的影響。由于材質(zhì)的不同，成型工藝和材料的性能也有差別，那么對(duì)于模具溫度的要求也是不相同的。一般的模具通過通入常溫的水來進(jìn)行冷卻，模具溫度通過調(diào)節(jié)水流量來調(diào)節(jié)，為了能夠縮短周期還可以通過降低水溫的辦法來提高冷卻速度，提高成型效率。本次設(shè)計(jì)推薦的成型溫度為170到280攝氏度，模具溫度為20到70攝氏度。4.10.1溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響1）采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率；2）模溫均勻，冷卻時(shí)間短，注射速度快可以減少塑件的變形；3）對(duì)塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質(zhì)量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)。4.10.2對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求1）根據(jù)塑料的品種確定是對(duì)模具采用加熱方式還是冷卻方式；2）希望模溫均一，塑件各部同時(shí)冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量；3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；4）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉；從成型溫度和使用要求看，需要對(duì)該模具進(jìn)行冷卻，以提高生產(chǎn)率。4.10.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)原則1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；2）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對(duì)塑件的冷卻效果越好；3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗(yàn)表明，冷卻水管中心距B大約為2.53.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.81.5B。最小不要小于10。4）澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳；5）應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過56）冷卻水的開設(shè)方向以不影響操作為好，對(duì)于矩形模具，通常沿寬度方向開設(shè)水孔。7）合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。具體措施是布置冷水水管。（1）冷卻水管直徑 8mm。（2）冷卻回路的形式 型腔和型芯一樣均采用單一矩形回路。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 總結(jié)總結(jié)通過查閱資料，請(qǐng)教老師，了解了注塑模具方面相關(guān)知識(shí)，是我在較短的時(shí)間里對(duì)注塑模具有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)和全新的理解。本文所設(shè)計(jì)的蓋塞注塑模具主要完成了以下工作：（1） 本文介紹了模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r及本次設(shè)計(jì)模具的只要內(nèi)容。（2） 確定了模具的澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。（3） 對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)計(jì)算及強(qiáng)度交合，確定該磨具的脫模機(jī)構(gòu)。畢設(shè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)，也是大學(xué)生涯的最后一課，是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的檢驗(yàn)。伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，模具已然成為生產(chǎn)中的主力加工方式，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我的專業(yè)知識(shí)得到了鞏固，使我對(duì)注塑模具的設(shè)計(jì)有了全新的認(rèn)識(shí)。由于本人水平有限，在本次設(shè)計(jì)中仍然存在很多不足之處，希望老師批評(píng)指正。沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1齊曉杰 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社.2005.22申開智 塑料模具設(shè)計(jì)與制造.化學(xué)工業(yè)出版社.2006.23王孝培.塑料成型工藝及模具簡(jiǎn)明手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社 .2000.64顏智偉.塑料模具設(shè)計(jì)與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)國(guó)防工業(yè)出版社 .2006.6 5周小玉.實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.2002.11 6中華人民共和國(guó)航天部部標(biāo)準(zhǔn).QJ中華人民共和國(guó)航天工業(yè)部批準(zhǔn).1986-03-017催曉利.中文版CAD工程制圖.清華大學(xué)出版社.2006.88周斌興.塑料模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)教程.國(guó)防工業(yè)出版社.2004.89翁其金.塑料模塑工藝與塑料模設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005.410全滌塵 宋放之.現(xiàn)代模具制造技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2001.111王伯平.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社.1999.912Gu P，Yan XNeural network approach to the reconstruction of free form surface for reverse engineeringComputer Aided Design，1995:54-6413Chan V H，Bradley C，Vickers G WA multi-sensor approach to automating co-ordinate measuring machine-based reverse engineeringComputers in Industry，2001:105-115沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝致 謝大學(xué)四年的生活轉(zhuǎn)瞬即逝，畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)的最后一個(gè)過程，是對(duì)這四年多學(xué)知識(shí)的總結(jié)，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，鞏固了機(jī)械制圖、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等專業(yè)知識(shí)。對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造與加工有了更深層次的認(rèn)識(shí)，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的，為以后從事設(shè)計(jì)工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在此感謝我的指導(dǎo)老師陳老師，對(duì)我專業(yè)知識(shí)上的悉心指導(dǎo)，還要感謝全體機(jī)械組對(duì)我關(guān)心過指導(dǎo)過的老師，也要感謝大學(xué)四年一起同窗的同學(xué)給予的幫助，在此對(duì)你們表示由衷的感謝！PBT玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料水輔注塑成型的實(shí)驗(yàn)研究摘要：本報(bào)告的目的是通過實(shí)驗(yàn)研究聚對(duì)苯二甲酸丁二醇復(fù)合材料水輔注塑的成型工藝。實(shí)驗(yàn)在一個(gè)配備了水輔注塑統(tǒng)的80噸注塑機(jī)上進(jìn)行，包括一個(gè)水泵，一個(gè)壓力檢測(cè)器，一個(gè)注水裝置。實(shí)驗(yàn)材料包括PBT和15%玻璃纖維填充PBT的混合物以及一個(gè)中間有一個(gè)肋板的空心盤。實(shí)驗(yàn)根據(jù)水注入制品的長(zhǎng)度的影響測(cè)得了各種工藝參數(shù)以及它們的機(jī)械性能。XRD也被用來分別材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)。最后,作了水輔助和氣體輔助注塑件的比較。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熔體壓力,熔融溫度，及短射類型是影響水注塑行為的決定性參數(shù)。材料在模具一面比在水一面展示了較高的結(jié)晶度。氣輔成型制品也要比水輔成型制品結(jié)晶度高。另外，制品表面的玻璃纖維大部分取向與流動(dòng)方向一致，而隨著離制品表面距離的增加，越來越多的垂直與流動(dòng)方向。關(guān)鍵詞：水輔注塑成型，玻璃纖維增強(qiáng)PBT，工藝參數(shù)，機(jī)械性能，結(jié)晶1前言依靠重量輕，成型周期短，消耗低，水輔注塑成型技術(shù)在塑料制品制造方面已經(jīng)取得了突破。在水輔注塑成型中，模具行腔被部分注入聚合物熔體，而后向這些聚合物中心注入水。水輔注塑成型的原理如圖1圖1 水輔注塑成型的原理如圖水輔注塑成型能夠在更短的循環(huán)時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出收縮小，翹曲小，表面質(zhì)量好的各種薄厚的制品。水輔注塑成型工藝也可根據(jù)工具及設(shè)備的承受壓力在設(shè)計(jì)，節(jié)省材料，減輕重量，減少成本方面取得更大的自由。典型的應(yīng)用有棒，管材，水路管網(wǎng)建設(shè)用的大型復(fù)合結(jié)構(gòu)管。另一方面，盡管有很多優(yōu)勢(shì)，由于加入了額外的工藝參數(shù)，模具和工藝控制變的更加嚴(yán)峻和困難。水也可能腐蝕模具鋼，同時(shí)一些材料包括熱塑性塑料難以成型。成型后水的清除也是對(duì)這個(gè)新技術(shù)的一個(gè)挑戰(zhàn)。表1列出了水輔注塑成型技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和局限性。優(yōu)勢(shì)局限性1，成型周期短2，成本低（水更便宜而且可方便地循環(huán)利用）3，制品內(nèi)部不產(chǎn)生泡沫現(xiàn)象。1，水腐蝕模具2，需要較大的注塑元件。（容易陷入聚合物熔體）3，一些材料難以成型（尤其是非晶態(tài)熱塑性材料）4，成型后需要清除水表1水輔注塑成型有優(yōu)勢(shì)超過它更有名的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，氣輔注塑成型，因?yàn)橐揽克诔尚瓦^程中更好的冷卻能力，水輔注塑成型獲得了更短的成型周期。它的不可壓縮性，低成本以及易循環(huán)利用，水成為這一過程的理想媒介。既然水不會(huì)溶解和擴(kuò)散到聚合物熔體中，那么經(jīng)常在氣輔成型工藝出現(xiàn)的氣泡現(xiàn)象也便消除了。另外，水輔注塑成型能更好的用小剩余壁厚成型大型制件。表2是對(duì)水輔和氣輔成型工藝的一個(gè)比較。表2水輔和氣輔成型工藝比較。水輔氣輔1成型周期2介質(zhì)成本3氣泡現(xiàn)象5殘余壁厚6表面粗糙度7表面光澤8指形效應(yīng)9非均勻穿透10制品透明度11內(nèi)表面（熱塑性半晶）12內(nèi)表面（熱固性）短低無小小高大穩(wěn)定高平滑粗糙長(zhǎng)高有大高低小不穩(wěn)定低粗糙平滑 隨著對(duì)密度小，強(qiáng)度高，價(jià)格便宜，成型周期短的優(yōu)良性能材料需求的增加，塑料工程是一個(gè)不可忽視的工藝。這些塑料包括熱塑性和熱固性塑料。一般來說，熱塑性塑料以其更高的沖擊強(qiáng)度，斷裂阻力，疲勞強(qiáng)度而更有優(yōu)勢(shì)。這使得熱塑性塑料在工程建設(shè)中廣泛使用。PBT是廣泛使用的熱塑性工程塑料之一，它有1，4丁烯乙2醇和DMT聚合而成。玻纖增強(qiáng)混合材料適用于提高原材料的機(jī)械性能。今天，短玻璃纖維增強(qiáng)PBT已被廣泛應(yīng)用與電子，通信，汽車領(lǐng)域。所以，對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)PBT的研究更加重要了。本文是通過實(shí)驗(yàn)研究聚對(duì)苯二甲酸丁二醇水輔注塑的成型工藝，實(shí)驗(yàn)在一個(gè)配備了水輔注塑統(tǒng)的80噸注塑機(jī)上進(jìn)行，包括一個(gè)水泵一個(gè)壓力檢測(cè)器，一個(gè)注水裝置。實(shí)驗(yàn)材料包括PBT和15%玻璃纖維填充PBT的混合物以及一個(gè)中間有一個(gè)肋板的空心盤。實(shí)驗(yàn)根據(jù)水注入制品的長(zhǎng)度的影響測(cè)得了各種工藝參數(shù)以及它們的機(jī)械性能。XRD也被用來分別材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)。最后,作了水輔助和氣體輔助注塑件的比較。2實(shí)驗(yàn)步驟2.1 材料實(shí)驗(yàn)材料包括PBT（牌號(hào)1111FB，南亞塑料，臺(tái)灣）和15%玻璃纖維填充PBT的混合物（牌號(hào)1210G3，南亞塑料，臺(tái)灣）。表3列出了此混合材料的特征。表3 纖維增強(qiáng)PBT復(fù)合材料特征性質(zhì)ASTMPBT15%G.F.PBT屈服應(yīng)力(kg/cm2)彎曲應(yīng)力(kg/cm2)硬度熱變形溫度（）MFI沖擊強(qiáng)度熔點(diǎn)（）D-638D-570D-785D-648D-1238D-256DSC60090011960405224100015001202002552242.2 水輔注塑元件 一個(gè)實(shí)驗(yàn)室注水元件，包括一個(gè)水泵，一個(gè)壓力檢測(cè)器，一個(gè)注水閥，一個(gè)配備了溫度調(diào)節(jié)裝置的水箱，以及一個(gè)控制電路。這個(gè)孔板型注水閥每邊有兩個(gè)孔，用來成型制件。實(shí)驗(yàn)過程中，注水閥的控制電路收到由注塑機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間和注水壓力的控制。在注入模具行腔之前，水在有溫控裝置的水箱里加熱30分鐘。2.3注塑機(jī)和模具 水輔注塑成型實(shí)驗(yàn)在一個(gè)最高注塑速率109cm3/s的80噸注塑機(jī)上進(jìn)行。研究使用了一個(gè)中間有一個(gè)肋板的空心盤。圖2顯示了這個(gè)行腔的尺寸。模具溫度由一個(gè)水循環(huán)模溫控制元件調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)根據(jù)水注入制品的長(zhǎng)度的影響測(cè)得了各種工藝參數(shù)，包括熔體溫度，模具溫度，熔體充模壓力，水溫和水壓，注水延遲時(shí)間和保持時(shí)間，以及熔體短射類型。表4列出這些工藝參數(shù)及在實(shí)驗(yàn)中的數(shù)值。A BCDEF熔體壓力熔體溫度短射類型水 壓水 溫模具溫度140126114988428027527026526076777880818910111280757065608075706560表 42.4氣輔注塑元件 為了對(duì)水輔和氣輔注塑成型制件進(jìn)行比較，氣輔注塑成型實(shí)驗(yàn)使用了一個(gè)商用氣輔注塑成型元件，其具體配置可參考RCFS。氣輔注塑成型工藝控制和水輔注塑成型一樣，除了氣體溫度設(shè)置為25外。 圖2 模具行腔的尺寸和外形2.5 XRD 為了分析水輔注塑成型制品的晶體結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)使用了具有二維探測(cè)分析傳輸模式的廣角X射線衍射儀。更特別的是實(shí)驗(yàn)對(duì)水輔注塑成型制品模具一邊和水一邊的樣品在7到40的范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。分析所用的樣品來自制品中心。為了獲得XRD樣品要求的厚度，多余的部分在一個(gè)旋轉(zhuǎn)輪上打磨掉。首先用濕的碳硅紗布，而后用粒度300的，再用粒度600和1200的，以獲得更好的表面質(zhì)量。2.6機(jī)械性能 拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度測(cè)試在一個(gè)拉力測(cè)試機(jī)上進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)對(duì)水輔注塑成型制件樣本進(jìn)行拉力測(cè)試以評(píng)估水溫對(duì)拉伸性能的影響。樣本的尺寸為30mm*10mm*1mm. 水輔注塑成型制件的彎曲實(shí)驗(yàn)也在室溫下進(jìn)行。彎曲樣本的尺寸為20mm*10mm*1mm2.7顯微鏡觀察 用電子掃描顯微鏡（型號(hào)5410）觀察制品中纖維的分子取向。樣品為取自注塑成型制件厚度方向上（圖3）。在垂直于流動(dòng)方向了對(duì)截面進(jìn)行觀察。觀察前，所有樣品表面鍍金。圖3拉伸和彎曲測(cè)試切取樣品的位置圖示3結(jié)果和討論所有實(shí)驗(yàn)在一個(gè)最高注塑速率109cm3/s的80噸注塑機(jī)上進(jìn)行。所有研究中使用了一個(gè)中間有一個(gè)肋板水道的空心盤。3.1制品的指形效應(yīng) 所有制品都在水道的過度區(qū)域出現(xiàn)了指形效應(yīng)。并且，玻璃纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料指形效應(yīng)比不增強(qiáng)的更嚴(yán)重，如圖4所示。指形效應(yīng)一般在一種密度小，粘性低的液體穿過另一種密度大，粘性高的不相溶液體時(shí)產(chǎn)生。考慮一個(gè)密度和黏度變化都很快的兩相界面或區(qū)域。流體移動(dòng)的壓力P2-P1導(dǎo)致有效的置換量用下式描述這里U是特性速率，K是穿透性。當(dāng)壓力為正時(shí)，任何很小的置換量都會(huì)被放大，導(dǎo)致不穩(wěn)定并出現(xiàn)指形效應(yīng)。當(dāng)一種液體被比它密度低，黏度小的液體置換時(shí)，我們知道=1-20，而且UO。這時(shí)，當(dāng)一個(gè)黏度較高的液體被一種黏度較低的液體置換時(shí)，這種液體流動(dòng)性較高，會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定和指形效應(yīng)。這次研究的結(jié)果顯示玻璃纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料更傾向于指形效應(yīng)。這也許是因?yàn)椴ＡЮw維增強(qiáng)的復(fù)合材料和水的黏度差比較大。因此水輔注塑成型復(fù)合材料顯示了更嚴(yán)重的指形效應(yīng)。3.2水穿透對(duì)工藝參數(shù)的影響 圖4 PBT復(fù)合材料水輔注塑成型照片3.2工藝參數(shù)對(duì)水穿透的影響實(shí)驗(yàn)根據(jù)水穿透行為的影響測(cè)得了各種工藝參數(shù)。表4列出這些工藝參數(shù)以及實(shí)驗(yàn)中使用的數(shù)值。為了成型制件，引用了一個(gè)重要工藝條件。通過在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)中改變一個(gè)參數(shù)，我們可以更好的理解在復(fù)合材料水輔注塑成型中每個(gè)參數(shù)對(duì)水穿透行為的影響。成型后，實(shí)驗(yàn)測(cè)量了水注塑的長(zhǎng)度。圖5-10顯示了工藝參數(shù)對(duì)水注塑長(zhǎng)度的影響，包括熔體充模壓力，熔體溫度，模具溫度，短射類型，水溫以及水壓。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，水在純凈PBT中比在玻璃纖維增強(qiáng)PBT復(fù)合材料中穿透更深。這是由于玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料冷卻過程中體積收縮更小，因此，制品被水穿過的長(zhǎng)度要短些。熔體充模壓力圖5，熔體充模壓力對(duì)水穿過長(zhǎng)度的影響熔體溫度圖6 熔體溫度對(duì)水穿過長(zhǎng)度的影響模具溫度圖7模具溫度對(duì)水穿過長(zhǎng)度的影響短射類型圖8短射類型對(duì)水穿過長(zhǎng)度的影響水溫圖9水溫對(duì)水穿過長(zhǎng)度的影響水壓圖10水壓對(duì)水穿過長(zhǎng)度的影響由圖5可以看出，水穿過長(zhǎng)度隨著熔體充模壓力的增大而減小。這可以解釋為由于熔體充模壓力增大，模具行腔對(duì)流動(dòng)的阻力增加，因此水更難以進(jìn)入材料的內(nèi)部。水穿過長(zhǎng)度因而變短。圖6可以看出成型PBT復(fù)合材料制品時(shí)，隨著熔體溫度是增加水穿過長(zhǎng)度也會(huì)變短。這也許是因?yàn)殡S著溫度增加聚合物熔體的黏度降低。較低的熔體黏度有利于水包裹住水道，減少空閑區(qū)域，而不是更深的穿透。水道開頭孔的變小導(dǎo)致了水穿過長(zhǎng)度的變短。如圖7，增加模具溫度稍微降低了水在成型制品中的穿過長(zhǎng)度。這也許是因?yàn)樵黾幽＞邷囟冉档土死鋮s速率以及材料的黏度。于是水就包裹了水道，減少了水道口附近的空閑空間，而不是更深的穿透制品。如圖8，增加短射率降低了水穿過長(zhǎng)度。在水輔注塑成型中，模具行腔被部分注入聚合物熔體，而后向這些聚合物中心注入水。聚合物熔體短射率的增加降低了水在成型制品中的穿過長(zhǎng)度。作為實(shí)驗(yàn)中的工藝參數(shù)，增加水溫或者水壓都增加了水在成型制品中的穿過長(zhǎng)度。增加水溫降低了冷卻速率，是聚合物熔體更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保溫，它的黏度也因此降低。這有利于水更深的進(jìn)入進(jìn)品中心。增加水壓也有利于水穿過物體，因此而獲得更深的穿透長(zhǎng)度。最后，制品的偏差，各種工藝參數(shù)測(cè)量的主觀性，最大的制品偏差是翹曲。表11的結(jié)果顯示制品翹曲隨著水在成型制品中的穿過長(zhǎng)度的降低而減少。這是因?yàn)樗┻^制品的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，包裹聚合物材料的水就越多。制品的翹曲和收縮也因而降低。水穿過制品的長(zhǎng)度3.3成型制品的結(jié)晶 PBT是一個(gè)結(jié)晶速率很高的半結(jié)晶熱塑性聚脂。在水輔注塑成型過程中，結(jié)晶在非等溫條件下發(fā)生，冷卻速率隨著冷卻時(shí)間而變化。這里研究了各種工藝參數(shù)包括充熔體溫度，模具溫度，以及水溫對(duì)成型制品結(jié)晶的影響。測(cè)量使用了2維廣角X射線衍射儀。表12的結(jié)果顯示所有材料在模具層的結(jié)晶比在水層的結(jié)晶度要高。這個(gè)結(jié)果標(biāo)志著在冷卻過程中水有著更好的冷卻能力。這與我們?cè)缦韧ㄟ^測(cè)量模內(nèi)溫度分布得到的結(jié)果一致。另外，表12C的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示成型材料的結(jié)晶隨著水溫的增加而增加。這是因?yàn)樵黾铀疁亟档土死鋮s過程中的材料冷卻速率。成型制品因而有更高的結(jié)晶度。 熔體溫度，模具溫度，以及水溫對(duì)水輔成型制品結(jié)晶的影響 另一方面，為了對(duì)水輔和氣輔注塑成型制品的結(jié)晶作一個(gè)比較，我們?cè)谕慌_(tái)注塑機(jī)上做了實(shí)驗(yàn)，不同的是注塑機(jī)裝備了一個(gè)高壓氮?dú)庾⑺苎b置。圖13的結(jié)果顯示氣輔注塑成型制品比水輔注塑成型制品有著更高的結(jié)晶度。這是因?yàn)樗瓤諝獾睦鋮s能力高，冷卻快。因而水輔注塑成型制品比氣輔注塑成型制品的結(jié)晶度要低些。圖13，水輔和氣輔成型制品的結(jié)晶度3.4機(jī)械性能 對(duì)水輔注塑成型制品樣本進(jìn)行拉伸測(cè)試以觀察水溫對(duì)拉伸性能的影響，表14的測(cè)量結(jié)果顯示其隨水溫增高而降低。正如我們看到的，PBT材料的屈服應(yīng)力和拉伸應(yīng)力都隨著溫度增高而降低。另一方面，PBT水輔注塑成型制品彎曲強(qiáng)度測(cè)試也在室溫下進(jìn)行。圖15的測(cè)試結(jié)果顯示，制品的彎曲強(qiáng)度也隨溫度升高而降低。圖15 水溫對(duì)PBT制品彎曲強(qiáng)度的影響圖14水溫對(duì)PBT制品拉伸性能的影響 一般來說，增高水溫降低了冷卻速率，使制品的結(jié)晶度增高。正如我們所知，對(duì)于半結(jié)晶熱塑性塑料，較高的結(jié)晶度意味著較低的自由體積因而增加了制品的剛度。但是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，結(jié)晶度對(duì)PBT力學(xué)性能的影響是微不足道的，有更重要的增加了PBT材料的拉伸和彎曲應(yīng)力。成型材料的機(jī)械性能取決于成型過程中結(jié)晶的數(shù)量和晶體類型。PBT的延展性隨著結(jié)晶降低的事實(shí)說明PBT在冷卻速率較低的成型過程中結(jié)晶度和剛性增加，因?yàn)槿狈ρ诱剐?，成型制品在拉伸測(cè)試中的數(shù)值較高，而剛度沒有預(yù)期的高。無論如何，需要更詳細(xì) 的實(shí)驗(yàn)研究水輔注塑成型制品的形態(tài)參數(shù)以及相關(guān)的機(jī)械性能。3.5成型制品中纖維取向從制品的中間切取小的樣品用來觀察纖維的取向。觀察的位置如圖3所示。觀察前，所有樣品的表面被磨光并鍍金。圖16顯示了水輔注塑成型制品的微型結(jié)構(gòu)。圖16 PBT復(fù)合材料水輔注塑成型制品的纖維取向測(cè)量結(jié)果顯示水輔注塑成型制品中的纖維取向與常規(guī)注塑制品有明顯區(qū)別。 在常規(guī)注塑制品中一般觀察兩個(gè)區(qū)域：薄壁處與中心。在薄壁區(qū)域，所有纖維取向與流動(dòng)方向平行，而在中心，纖維在流動(dòng)平面內(nèi)取向隨意。與常規(guī)注塑成型相比，水輔注塑成型技術(shù)的充模方式不同。對(duì)于常規(guī)注塑機(jī)，一個(gè)循環(huán)周期被定義為充模，保壓，冷卻3個(gè)階段。而在水輔注塑成型過程中，模具行腔被部分注入聚合物熔體，而后向這些聚合物中心注入水。這個(gè)新穎的充模方式明顯影響了纖維的取向。由圖16可以看出，水輔注塑成型制品的纖維取向大致可分為3個(gè)區(qū)域，在模具一邊的表面，這里充模時(shí)剪切很嚴(yán)重，纖維很規(guī)則的平行。在水一側(cè)的表面，剪切作用不明顯，速率快，在這種情況下，纖維更傾向與垂直與注射方向。在制品中心，纖維取向很隨意。 總的來說，模具一邊的制品表面的玻璃纖維取向大部分與流動(dòng)方向一致，而隨著離這一表面距離的增加，纖維取向逐漸的垂直與流動(dòng)方向。最后，應(yīng)該注意的是，我們實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該在今后的研究中對(duì)水輔注塑成型和常規(guī)注塑成型的纖維取向和形態(tài)做一個(gè)定量的比較。4結(jié)論本報(bào)告的目的是通過實(shí)驗(yàn)研究聚對(duì)苯二甲酸丁二醇復(fù)合材料水輔注塑的成型工藝。基于當(dāng)前實(shí)驗(yàn)可得出以下結(jié)論1. 水輔注塑成型制品在水道的過度區(qū)域出現(xiàn)了指形效應(yīng)。并且，玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的指形效應(yīng)比不增強(qiáng)的更嚴(yán)重2. 研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示PBT復(fù)合材料的水穿透長(zhǎng)度隨著水溫和水壓的增加而增加。隨著熔體充模壓力，熔體溫度，模具溫度，短射量的增加而降低。，3. 制品的翹曲隨著水穿透的程度而降低了。4. 注塑制品的結(jié)晶度隨著水溫的升高而提高。水輔成型制品的結(jié)晶度比氣輔的要低。5. 模具一邊的制品表面的玻璃纖維取向大部分與流動(dòng)方向一致，而隨著離這一表面距離的增加，纖維取向逐漸的垂直與流動(dòng)方向感謝感謝臺(tái)灣科學(xué)委員會(huì)對(duì)研究工作的資金支持！參考文獻(xiàn)1 Knights M. Plast Technol 2002(April):42.2 Michaeli W, Juntgen T, Brunswick A. Kunststo. Plast Europe3 Liu SJ, Chen YS. Polym Eng Sci 2003;43:1806.4 Liu SJ, Chen YS. Compos Part A: Appl Sci Manuf 2004;35:171.5 Johnson L, Olley P, Coates PD. Plast Rubber Compos 2000;29:31.6 Potente H, Moritzer E, Oberman CH. Polym Eng Sci 1996;36:2163.7 Fung CP. Plast Rubber Compos 2004;33:170.8 Ludwig H-J, Eyerer P. Polym Eng Sci 1988;28:143.9 Chisholm BJ, Fong PM, Zimmer JG, Hendrix R. J Appl Polym Sci1999;74:889.10 Yoshioka T, Tsuji M, Kawahara Y, Kohjiya S, Manabe N, YokotaY. Polymer 2005;46:4987.11 Liu SJ, Wu YC. Int Polym Process 2000;15:297.12 Liu SJ, Chang JH, Ho CY, Hung SW. Int Polym Process 1999;14:191.13 Liu SJ, Chang JH. Polym Compos 2000;21:322.14 Liu SJ, Yang CY. Plast Rubber Compos 2002;31:36.15 Liu SJ, Lin IH. Plast Rubber Compos 2002;31:28.16 Homsy GM. Ann Rev Fluid Mech 1987;19:271.17 Liu SJ, Chen WK. Plast Rubber Compos 2004;33:260.18 Sarasua JR, Lopez Arraiza A, Balerdi P, Maiza I. Polym Eng Sci19 Ludwig H-C, Fischer G, Becker H. Compos Sci Technol 1995;53:235.20 Mlekusch B, Lehner EA, Geymayer W. Compos Sci Techol21 Tucker III CL. In: Isayev AI, editor. Injection and compressionmolding fundamentals. Marcel Dekker; 1987 Chapter 7