皮帶輪注塑模具設(shè)計,皮帶輪,注塑,模具設(shè)計
大型注塑模具設(shè)計仿真工具：2400升固體廢棄物集裝箱
摘要
大型容器產(chǎn)品通常使用諸如滾塑的程序，這些技術(shù)沒有零件重量或尺寸限制。TIIP，薩拉戈薩大學(xué)注塑成型的機(jī)械工程，在歐洲標(biāo)準(zhǔn)下研發(fā)的CONTENURTM固體廢物的新容器高達(dá)2000升 ，其結(jié)果是一個新的主體達(dá)60公斤重。設(shè)計過程中結(jié)合了數(shù)項CAE工具（美學(xué)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計及流變模擬），并在去年6月，顯示了最終結(jié)果，通過了不同的測試。如今，在市場上有超過5000個成品在模具生產(chǎn)過程中沒有做過基本的修改（超過100噸的重量）。本文重點(diǎn)論述集成工具和流程的設(shè)計與產(chǎn)品定義（即注射壓力，沖擊厚度和形狀的一部分力量）的方法。在這個過程中，特別是模具控制一些參數(shù)（注射速度，溫度，粘度，澆口位置...）的細(xì)節(jié)。
關(guān)鍵詞：CAE設(shè)計；容器；注塑成型
1.引言
過去的幾年，CAE工具在注射熱塑性彈性體成型行業(yè)，構(gòu)建了一個真實的革命。一個開始直到最終的解決方案（包括幾個過程如開發(fā)、測試的原型,修改數(shù)據(jù),新的測試,……）的過程已經(jīng)被一個更快的設(shè)計、翻譯過程和最終的客戶在同一個電腦文件下一起工作（“并行工程”）的過程取代。因此,對模具制造和完成時間減少極大,同時,引入了一些關(guān)于使用CAE的建議。
薩拉戈薩工業(yè)大學(xué)注射塑料(T.I.I.P)車間,C.S.I.C相關(guān)單位,在注射熱塑性彈性體成型中，使用CAE工具已經(jīng)超過了15個年頭，同時在不同行業(yè)（機(jī)動車、家電、包裝、玩具等）的上百個項目中積累了很多的經(jīng)驗。T.I.I.P.的工作也包含著和歐洲不同的公司一起調(diào)研的項目（聚合物流變性、半自動磨具設(shè)計等）。
同時，這個組織一直意識到安排仿真技術(shù)制造的重要性，這種形式已經(jīng)合作并且由塑料工業(yè)基金會注射成型部研究會體質(zhì)指導(dǎo)。這個組織給注射成型企業(yè)提供了各項服務(wù)，并且從中沒有任何盈利（如圖1）。許多國家的工業(yè)組織通過不同的程序和研究方向?qū)@個中心進(jìn)行了支持（新的工藝比如氣輔技術(shù)或噴流注射成型；新的設(shè)計比如使用壓力和溫度的設(shè)備的過程測量技術(shù)）。
圖1 T.I.I.P注塑成型區(qū)域概貌
2.容器工程
1999年，第一個參與城市固體剩余物收集容器制造的西班牙公司（Contenur SPAIN，SL）去T.IIP-aiTIIP集團(tuán)共同進(jìn)行大尺寸的注塑件的設(shè)計工作，隨后測試了這些方案在這一領(lǐng)域應(yīng)用的實際可能性。
該項目的主要目標(biāo)是快速制造大容量（2400 L和更多）的容器，與市場產(chǎn)品中加入了昂貴的加固結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)成型的焊接金屬板或塑料制品產(chǎn)生競爭。顯然，構(gòu)成容器的所有部件中，主要的困難是單一模腔部分的制造。
這個文獻(xiàn)提供了幾個零件和模具設(shè)計的例子和失敗的建議[2,3]，但是不太可能找到40kg重的大的塑料部件，而且，這個模具尺寸上的一個錯誤沒有簡單的解決方案（運(yùn)輸?shù)侥＞吖ぞ咧圃焐痰闹圃旃S將會太昂貴，試驗和誤差的方法也是不提供）。
對于這個部件的設(shè)計，必須考慮到以下幾個方面：
?與歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN12574[4]要求的基本尺寸一致；
?卸載電阻（排出側(cè)）如（圖2）；
?在功能條件和位置區(qū)具有高的耐沖擊性；
?表面容易清洗；
?美學(xué)設(shè)計；
?最低的成本（不僅是加工和裝配，還包括維護(hù)）；
?安裝的沖壓機(jī)施加的鎖模力限制（大型機(jī)器鎖模力的限制范圍在5000噸和10000噸之間）；
?準(zhǔn)備標(biāo)記，也就是說，有自由的和平坦的空間;；
?材料的限制：采用其他CONTENUR設(shè)計的相同材料。
圖 2. 裝卸作業(yè)的邊界條件，材料非線性模型，有限元模型。
特別注意的兩個限制：范圍內(nèi)的最低成本和最大鎖模力。對于最低成本，厚度是關(guān)鍵（原料的成本），在制造時確定；因此，派生機(jī)器的成本大約為厚度[5]的平方。
另一方面，為了降低其合模力，部件的投影面積和分布的壓力與一部分厚度也有很大的關(guān)系（狹窄區(qū)域產(chǎn)生較高的注射壓力，可能也會產(chǎn)生大合模力）。
由Castany等研發(fā)的方法，不僅用于注射成型，也適用于其它類似的技術(shù)[6-8]，如下：
（a） 測定產(chǎn)品的可行性：鎖模力和厚度在歐洲標(biāo)準(zhǔn)允許的基本幾何條件下調(diào)整尺寸。在這一步只是一般的線條設(shè)計，而不做功能細(xì)節(jié)。一些基本的結(jié)果如下表1所示。這些分析通過遺傳物質(zhì)的基本參數(shù)，高密度聚乙烯（表2）得到。對于高級步驟，通過幾個溫度條件計算。
（b） 選擇材料，結(jié)合熔體流動指數(shù)（MFI）和機(jī)械性能，在注入點(diǎn)的位置進(jìn)行模擬，甚至不知道組件最終的幾何形狀，但得出幾個注入點(diǎn)的最好的位置是在容器主體的底部區(qū)域。該標(biāo)準(zhǔn)同時與模具結(jié)構(gòu)和零件的形狀有關(guān)。
（c） 分析主體的形式和零部件的厚度，比較結(jié)構(gòu)上的選擇方案：側(cè)壁形狀，包括氣體輔助技術(shù)注入管的側(cè)壁形狀增加的慣性等也被列入考慮。
（d） 顯然，模具的尺寸和凹陷的存在使得部件和模塊設(shè)計出現(xiàn)了一個其他問題。這種方式中，容器上部邊框的半圓形狀是一個很困難的設(shè)計問題，它由使用性能確定，但是在合模區(qū)域存在滑移。
（e） 將合適的零件體積和可行的不同形式與厚度和機(jī)械阻力的形式制造相結(jié)合。在這一步驟，有限元分析、3D設(shè)計和注料仿真技術(shù)同時進(jìn)行（圖3、4）。最終的零件尺寸如表3。?
表1
簡單塑料模型，第一次仿真分析結(jié)果
主體厚度(mm)/質(zhì)量(kg) 最大注射壓力 (MPa) 鎖模力(kN)
6/52 96 166,000
7/60 71 122,000
8/68 55 94,000
9/76 44 74,000
10/84 35 59,000
表2
基本模擬計算參數(shù)
熔體溫度（℃） 240
在恒定速度下的注射時間
秒 20
百分率 50
模具溫度（℃） 40
表3
2400 L主體的基本尺寸（毫米）
高度 1600
寬度 1480
長度 1600
圖3. 3D數(shù)模（Pro-E繪制）
圖4. C-mold軟件：噴出的塑料溫度和冷卻線管路
用這些基本尺寸核算這四步，設(shè)計組對于最終的幾何圖樣有一個初始目標(biāo)，這些細(xì)節(jié)包含輸出角度，收音機(jī)，設(shè)置的輔助配件的位置（軟木、滑軌等）。生產(chǎn)流動分析為關(guān)鍵性的方式，與美國，日本和墨西哥實業(yè)公司模具廠的模具工人一起將模具的各部分固定在最佳的位置。
這個過程的主要方面和仿真技術(shù)（為了保證注射工人的操作其他的細(xì)節(jié)不能存在）是：
1. 2.5D幾何圖形式樣模型。
2. 模腔注澆口位置。使用速度軌道去更好的控制料的流動性。根據(jù)軌道的流動澆注的設(shè)計原則使?jié)沧⑴c填滿模腔同步結(jié)束（避免保壓效應(yīng)），尤其要考慮到半圓形區(qū)域的邊界形狀。
3.最佳條件：溫度的選擇、涉及的厚度、設(shè)計的耐久強(qiáng)度評價條件。溫度在210℃到250℃的評價。
4. 必須要依靠正確的速度程序調(diào)節(jié)填料形式。在恒定速度的條件下，假想不允許的壓力值的增長，強(qiáng)化機(jī)器的極限。集裝箱磨具的最終布置，建議使用幾個沖壓速度。
這個步驟用目前已經(jīng)存在的小型集裝箱（如圖5），進(jìn)行了現(xiàn)實的試驗驗證。
圖5 用于工業(yè)生產(chǎn)條件為2400L試驗驗證真正的集裝箱模型
用CAE技術(shù)計算側(cè)面標(biāo)準(zhǔn)的沖壓速度如圖6所示。但是這個“函數(shù)”如果沒有實用性的編程就不能編入到注射成型機(jī)內(nèi)部，因為液壓系統(tǒng)不能精確的隨著所有梯度上升。無論如何，這個優(yōu)化程序后，能夠得到大約15%的鎖模力。
圖6 計算機(jī)顯示的側(cè)面理論沖擊速度
5. 加注條件準(zhǔn)備好以后，模具制造者從一個初步設(shè)想到設(shè)計的裝備，已經(jīng)用一個新的數(shù)值模型和最終的熱流道系統(tǒng)模具所驗證。對于減少填充壓力，這個連續(xù)的工藝是有可能性的，但是實際的工藝安排，維護(hù)，一定的停工降低了其用途。
6. 最后，模具冷卻分析、包裝和彎曲矯正過程走向成熟。在這種方式下，Kyowe工業(yè)公司根據(jù)材料的傳熱性采用不同的建筑材料，調(diào)整冷卻管路。成品模具的重量超過了150，000kg（相當(dāng)于150公噸）。
事實上，在注射成型中，超過6000個部件在制造中沒有發(fā)現(xiàn)任何問題。報廢、使用性能、加工比率是和目前1000L的集裝箱（每小時20-25個零件）相似的。其他組件同時設(shè)計，實際上，得到的最后的結(jié)果非常復(fù)雜，比如：集裝箱的系統(tǒng)，明顯的小于它的主體。
本文作者，定論：CAE輔助工具在設(shè)計中是最基本的工具，同相關(guān)知識和使用相似的模具進(jìn)行真實的實驗驗證相比。
鳴謝
本文作者，對于T.I.I.P-a.i.T.I.I.P組織和CONTENUR 技術(shù)人員的支持、設(shè)備和最終的目標(biāo)致以衷心的感謝。特別感謝D.Castany，感謝他們的專門技能在塑料注射成型工藝、設(shè)計、在很多培訓(xùn)班里面進(jìn)行的講解和世界研討會。
分類號：
畢業(yè)設(shè)計（論文）
題 目 皮帶輪注塑模具的設(shè)計
I
摘要：隨著高性能工程塑料的不斷發(fā)展，各種塑料制品行業(yè)，該行業(yè)需要繼續(xù)增長，注射成型工藝越來越多地用于成形制造的產(chǎn)品的各種性能要求。注塑模具設(shè)計的質(zhì)量，對注塑機(jī)的生產(chǎn)效率直接影響成型，產(chǎn)品的質(zhì)量和成本。模具可以是一個很好的注射成型上百萬次，因為其較長的壽命，在另一方面，降低了塑件的成型和模具成本，作為一個結(jié)果，一個好的更換，維修少，從而提高生產(chǎn)效率。為了滿足日益增長的工業(yè)需求和生活質(zhì)量的需要，應(yīng)繼續(xù)研究和開發(fā)，已被設(shè)計來提高注塑模具的性能，滿足各行各業(yè)的需求。
在本設(shè)計中，通過對皮帶輪，CAD模具設(shè)計和開發(fā)利用包括凸，凹模的設(shè)計，頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計，注射機(jī)的選擇和校核，澆注系統(tǒng)的設(shè)計，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，模具及其他工作選擇。在本設(shè)計中，重點(diǎn)設(shè)計了以成形件的凸，凹模的設(shè)計，澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計的靈魂和冷卻設(shè)計，澆注系統(tǒng)的設(shè)計直接影響著塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率[ 1 ]。因此，澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注塑模具設(shè)計工作的關(guān)鍵。同時，模具溫度對塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率有著直接的影響，對模具的凝固時間和收縮應(yīng)力，模具溫度的控制直接影響，從而影響模具和塑料件質(zhì)量的成型周期，和表面粗糙度。凸，凹模尺寸，澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計重點(diǎn)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過這樣的設(shè)計，我們首先學(xué)習(xí)了解當(dāng)前的形勢和發(fā)展情況，中國塑料模具結(jié)構(gòu)和成型工藝的模具及注塑模具設(shè)計的基本原理。
關(guān)鍵詞：皮帶輪；注射模；設(shè)計；PB
Abstract: with the development of high performance engineering plastics, plastic products industry, the industry needs to continue to grow, the injection molding process is more and more used in various performance requirements for manufacturing products. The quality of injection mold design, injection molding machine for the production efficiency directly affects the forming, quality and cost of products. The mold can be a very good injection molding millions of times, because of its long life, on the other hand, reduces the cost of molding and mold plastic parts, as a result, a good replacement, repair, so as to improve the production efficiency. In order to meet the growing needs of the industry and the quality of life needs, should continue to research and development, has been designed to improve the performance of the plastic injection mold, to meet the needs of all walks of life.
In this design, the cover plate, the design and development of CAD die comprises a convex, concave mold design, the ejection mechanism design, selection and optimization of injection machine, the design of gating system, cooling system design, mold and other work. In this design, designed to focus on forming the convex, concave die design, gating system, cooling system. The gating system is the soul of the mold design and cooling design, the design of gating system directly affects the plastic parts molding quality and production efficiency [1]. Therefore, the design of gating system of injection mold design is the key work. At the same time, the mold temperature has a direct impact on the quality of plastic parts and production efficiency, solidification time and shrinkage stress of die and mold temperature control of a direct impact, thus affecting the molding cycle of molds and plastic parts quality, and surface roughness. The size of the convex die size, focus on design and system structure design of gating system and cooling system. Through this design, we first learn to understand the situation and the current development situation, basic principle of injection mold and die design Chinese plastic mould structure and injection molding process.
Keywords:cover; injection mould; design; PA
II
目 錄
第1章 緒論 3
1.1蓬勃發(fā)展的模具工業(yè) 3
1.2塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀和技術(shù)的主要發(fā)展方向 4
第2章 皮帶輪塑料模工藝設(shè)計 8
2.1皮帶輪塑件的工藝分析 8
2.1.1塑料材料的性能及基本成型工藝參數(shù) 8
2.1.2皮帶輪塑料的選材 8
2.2注射成型基本過程 9
2.3皮帶輪的設(shè)計件 11
第3章 注射機(jī)的選擇和校核 12
3.1注射機(jī)規(guī)格的選擇 12
3.2注射機(jī)的校核 12
3.2.1注射機(jī)注射容量的校核 12
3.2.2注射機(jī)注射壓力的校核 13
3.2.3注射機(jī)鎖模力的校核 13
3.2.4注射機(jī)模具厚度校核注射機(jī)模具厚度校核 14
3.2.5注射機(jī)最大開模行程校核 14
3.3確定型腔數(shù)目和分模面的選擇 14
3.3.1確定型腔數(shù)目 14
3.3.2分模面的選擇 14
第4章 澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計 16
4.1澆注系統(tǒng)設(shè)計 16
4.1.1主流道的設(shè)計 16
4.1.2分流道的設(shè)計 16
4.1.3澆口設(shè)計 17
4.1.5澆注系統(tǒng)的平衡 18
4.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計 18
4.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計 18
4.3.1設(shè)計冷卻系統(tǒng)的必要性 18
4.3.2冷卻系統(tǒng)尺寸計算 19
4.4 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 20
4.4.1 型腔數(shù)目的確定 20
4.4.2 型腔的排列 22
第5章 成型零件設(shè)計 23
5.1 模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計 23
5.2 成型零件的尺寸確定 24
第6章 其他零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 26
6.1脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計 26
6.1.1脫模機(jī)構(gòu)的分類 26
6.1.2脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計原則 26
6.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 26
6.2.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計原則 26
6.2.2導(dǎo)柱的外形尺寸計算 27
6.2.3導(dǎo)向孔的設(shè)計 27
6.2.4導(dǎo)柱的數(shù)量和布置 28
6.3定位圈 28
6.3.1定位圈的定義 28
6.3.2導(dǎo)柱的數(shù)量和布置 28
6.4主流道襯套 28
6.5其他結(jié)構(gòu)零件設(shè)計 28
第7章 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)校核 31
7.1模具閉合高度的確定 31
7.2注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 31
7.3模具安裝和試模 31
結(jié) 論 33
參考文獻(xiàn) 34
致 謝 35
第1章 緒論
1.1蓬勃發(fā)展的模具工業(yè)
塑料模具是在一個特定的形狀具有一定形狀和尺寸的塑料工具形狀。塑料模具塑料制品和易于使用的生產(chǎn)，外觀要求的運(yùn)行質(zhì)量，對模具的各方面的物理性能有顯著的影響，并應(yīng)滿足要求，效率高，操作方便，結(jié)構(gòu)合理，制造容易，成本低。在一個合理、高效的設(shè)備現(xiàn)代塑料加工技術(shù)，先進(jìn)的模具是必不可少的三個重要因素。尤其是塑性加工技術(shù)的塑料模具，對備件的需求和設(shè)計實現(xiàn)所需的一個很重要的角色。因此，塑料模具制造也提出了更高的要求。因此，不停地促進(jìn)模具的開發(fā)。
模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量和市場競爭力的技術(shù)水平。隨著中國加入“WTO”加快腳步不停?！敝袊＞咝袠I(yè)入世”將產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響，經(jīng)濟(jì)全球化的勢頭越來越明顯，與世界許多知名公司的持續(xù)變革，國內(nèi)和國際市場的進(jìn)一步的今天，該行業(yè)將經(jīng)歷一個巨大的影響，競爭將更加激烈。在這樣一個艱難的行業(yè)背景，通過對中國的模具制造水平不停止改革，我們的技術(shù)人員創(chuàng)新有了很大的提高，大型，復(fù)雜，精密，上一個新臺階、效率高、壽命長的模具。
塑料成型塑料制品已成為產(chǎn)品的實際價值的重要組成部分。工作人員已超過40種的塑料成型方法。其中最重要的是，注塑，擠出，吹塑和壓制。他們占了近85%，塑料成型；注射特別突出，超過塑料成型30%會計。注射成型的熱塑性塑料的成型方法，幾乎所有的熱塑性塑料可以用這種方法成型，部分熱固性塑料也可用于注射成型。
從20世紀(jì)80年代早期的第二十世紀(jì)80年代開始，發(fā)達(dá)工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機(jī)床產(chǎn)業(yè)中分離出來，和一個獨(dú)立的工業(yè)部門的發(fā)展，其產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)的價值。然后，隨著模具技術(shù)的發(fā)展，模具行業(yè)也被廣泛用于航空航天，汽車，電子，儀器儀表，輕工，塑料制品，日用品等工業(yè)部門。在發(fā)達(dá)國家，人們認(rèn)為，沒有死亡，沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。模具享受“重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)”；“一個企業(yè)的心“；”的美譽(yù)，富裕的社會的一種力量”。改革開放以來，在中國模具工業(yè)的發(fā)展也很迅速。近年來，15%的年增長率快速發(fā)展。模具企業(yè)如竹筍春雨，快速啟動后，發(fā)展。
隨著模具工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，中國的模具技術(shù)水平較高，可以做成很大，反映現(xiàn)代模具設(shè)計與制造水平的精密模具，模具的部分已達(dá)到國際先進(jìn)水平。雖然中國模具工業(yè)有了長足的進(jìn)步，對模具的部分已達(dá)到國際先進(jìn)水平，但無論是數(shù)量和質(zhì)量還不能滿足國內(nèi)市場的需求，大型，精密，復(fù)雜模具仍需要每年進(jìn)口1000000000美元。為了減少模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家之間的差距，模具在中國正朝著大型，精密，復(fù)雜模具的開發(fā)；加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；推廣CAD／CAM／CAE技術(shù)的發(fā)展。
1.2塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀和技術(shù)的主要發(fā)展方向
（1）現(xiàn)狀
塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，在我國起步比較晚，但是，發(fā)展非常迅速，特別是近幾年來，無論在質(zhì)量上有了很大的發(fā)展，技術(shù)和制造能力，取得了巨大的成就。中國30年的發(fā)展歷程，過去90年在海外的塑料模具的發(fā)展，現(xiàn)在有相當(dāng)規(guī)模。1987我有塑料產(chǎn)量已達(dá)2970000噸，居世界第五位?，F(xiàn)在，中國的塑料工業(yè)已形成完整的具有相當(dāng)規(guī)模，設(shè)計系統(tǒng)，塑料模具的設(shè)計和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)，CAPA技術(shù)具有相應(yīng)的。塑料生產(chǎn)，加工，塑料機(jī)械及設(shè)備。模具工業(yè)以及科研等，都已發(fā)展都了一定規(guī)模。
近年來，在中國塑料模具已取得了很大的進(jìn)步，大型，復(fù)雜，高效、長壽命的模具和一個新的水平，尤其是在高技術(shù)應(yīng)用的廣度和深度，性能的幾個方面列舉如下：
（1）的CAD／CAM／CAE技術(shù)的廣泛應(yīng)用，特別是處理，計算機(jī)建模，通過數(shù)控機(jī)床編程與加工一直是主要的方法，CAE軟件也得到了廣泛的應(yīng)用，提高設(shè)計水平。
（2）和熱流道技術(shù)的推廣應(yīng)用，爭取進(jìn)一步提高，加熱裝置的通道，自制的熱噴嘴和熱噴嘴的介紹已經(jīng)應(yīng)用，有的已達(dá)到國際先進(jìn)水平。
（3）氣體輔助注射技術(shù)已應(yīng)用，許多廠家都采用此技術(shù)，如熊貓公司開發(fā)的氣輔模具，用C型分析軟件進(jìn)行氣輔模具研制成功。
（4）高質(zhì)量的塑料模具鋼的應(yīng)用，注塑模具現(xiàn)在少采用45鋼，P20鋼廣泛應(yīng)用，大大提高了使用壽命和表面光潔度。
（5）抽芯機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計，許多制造商設(shè)計具有結(jié)構(gòu)新穎，易于脫模，脫模機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，具有創(chuàng)新意識，并解決了很多難題之前釋放但與發(fā)達(dá)國家。
（6）精密，大型，復(fù)雜，模具制造水平高的生活有了很大的提高。的尺寸精度高，模具零件需要互換，塑料模具的復(fù)雜形狀的零件，由于技術(shù)的CAD三維注塑成型計算機(jī)模擬使用，氣輔技術(shù)先進(jìn)的方式，使模具已達(dá)到國外同類模具的水平。模具的壽命已達(dá)到1000000或更高。
中國的模具行業(yè)在“九五”期間盡管發(fā)展迅速，但與一些快速發(fā)展的國家，目前在我國仍然是一個相當(dāng)大的差距。據(jù)統(tǒng)計，CAD，CAE應(yīng)用，發(fā)達(dá)國家比中國高得多，而應(yīng)用程度，中國都遠(yuǎn)低于香港，臺灣。特別是在流程軟件和很酷的軟件，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)普及，中國才剛剛開始。大的差異，感覺。在模具標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)件模具方面，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)流行，并實現(xiàn)商業(yè)化，以及中國大陸的國家標(biāo)準(zhǔn)尚未實現(xiàn)商業(yè)化。在發(fā)達(dá)國家中管技術(shù)已經(jīng)熱流道和熱的大量使用，并形成了一系列的標(biāo)準(zhǔn)和。但在中國大陸，70年代開始研究到目前為止沒有標(biāo)準(zhǔn)。
在發(fā)達(dá)國家，塑料模具工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)小、專業(yè)化方向發(fā)展；向技術(shù)密集型發(fā)展；高技術(shù)和高技術(shù)相結(jié)合；生產(chǎn)規(guī)模小而見長的專業(yè)和靈活的組合。而在中國大陸則剛好相反。獨(dú)立的模具廠生存；屬于勞動密集型企業(yè)；有一種傾向，忽略高技能；大而全的；沒有專業(yè)的和靈活的組合規(guī)劃。和大型，精密，復(fù)雜，長壽命模具產(chǎn)需矛盾仍然十分突出，高檔模具進(jìn)口比例超過40%，和一些模具有盈余。
（2）發(fā)展趨勢
隨著人類社會的不斷進(jìn)步不斷發(fā)展和高新技術(shù)，人們對產(chǎn)品的要求越來越高，這促使我們必須大力發(fā)展模具設(shè)計技術(shù)。塑料模具的設(shè)計技術(shù)的世界也給予了高度重視，投入了大量的研究和開發(fā)。在塑料模具的未來主要進(jìn)行了以下幾個方面的國際發(fā)展趨勢：
①在模具設(shè)計制造中全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑，實踐證明，CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。
②注射模CAD的實用化
塑料模Mold——Flow或C——Flow軟件和塑料模Mold——Cool或C——Cool軟件已經(jīng)商品化，注射模CAD正向?qū)嵱没较蜻~進(jìn)。我國政府對注射模CAD實用化進(jìn)程也十分重視。專門組織了“八五”國家重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)項目“注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研究”。目前，美國PSP公司的IMES專家系統(tǒng)，能幫助模具設(shè)計人員用專家的知識解決注射模的問題。
③塑料模專用材料研究和開發(fā)
目前，塑料模鋼擁有的類型有：基本型、預(yù)硬化型、時效硬化型、熱處理硬化型、馬氏體時效鋼和粉末冶金模具鋼等鋼種。在“八五”期間，國家也組織了諸多鋼鐵廠單位大力研究和開發(fā)塑料模專用系列鋼，這將進(jìn)一步擴(kuò)大和完善塑料模鋼材。
④塑料模加工程控化
機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的密切結(jié)合，日益更多地采用數(shù)控數(shù)顯、計算機(jī)程序控制的加工方法，實現(xiàn)高層次、多工位加工，使塑料模在質(zhì)量上、效率上產(chǎn)生一個新的飛躍。⑤模具研磨拋光自動化、智能化
模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響,我國目前仍以手工研磨拋光為主,不僅效率低（約占整個模具周期的1/3),且工人勞動強(qiáng)度大,質(zhì)量不穩(wěn)定,制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展。因此,研究拋光自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機(jī),可實現(xiàn)三維曲面模具的自動化研磨拋光。
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活的新技術(shù)不斷取得新的進(jìn)展和突破，不斷發(fā)展的市場經(jīng)濟(jì)，帶動更多的工業(yè)產(chǎn)品和多品種，小批量，高質(zhì)量，低成本的方向，是多種產(chǎn)品的模具制造的關(guān)鍵工藝設(shè)備的要求越來越高，模具將有以下發(fā)展勢頭：
1模具CAD／CAM／CAE技術(shù)將越來越深入人心，發(fā)揮著越來越重要的作用。CAD／CAM／CAE網(wǎng)絡(luò)將開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的整合統(tǒng)一，兼容性和專業(yè)。CAD／CAM軟件，智能對象，基于制造的特點(diǎn)，將得到長足的進(jìn)步。模具三維分析更清晰的重要性。國產(chǎn)CAXA軟件系統(tǒng)，功能和造血干細(xì)胞的系統(tǒng)和z-molo軟件將繼續(xù)改進(jìn)和完善水平。
2模具的精度將越來越高，越來越多，現(xiàn)在模具的精度已達(dá)到2 ~ 3毫米，長1毫米的精密模具將上市。作為微觀和精度要求的不斷提高，超精密加工的需要發(fā)展。另一方面，由于成型零件越來越多的多腔模具和要求，開發(fā)和有效利用，將需要大規(guī)模的。
3隨著熱流道技術(shù)的日漸推廣應(yīng)用，熱流道模具塑料模具中的比重將逐步提高，為模具熱流道技術(shù)可以提高生產(chǎn)力和零部件，原材料的質(zhì)量，并可大大減少工件，所以熱流道技術(shù)的應(yīng)用將得到快速發(fā)展，將逐漸增加比例。
4，不斷完善和發(fā)展的塑性成形工藝，氣輔模具及適應(yīng)模具壓注射成型技術(shù)和發(fā)展?？梢愿纳仆庥^和氣體輔助注射成型技術(shù)的內(nèi)在質(zhì)量的塑料部件。與注射壓力低，變形小，節(jié)約原材料，提高了生產(chǎn)效率，大大降低了成本優(yōu)勢從等等。高壓噴射可以減少樹脂的收縮，提高了塑件的尺寸穩(wěn)定性，提高其精度。
5經(jīng)濟(jì)快速模具技術(shù)具有廣闊的前景，在快速原型（RP）的快速模具制造（RT）的出色表現(xiàn)。在第二十一世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比重將達(dá)到75%。模具的生產(chǎn)周期將越來越短，成本會相應(yīng)降低。精度和RP + RT壽命能滿足生產(chǎn)的要求成為國內(nèi)和國際的RPM行業(yè)使用大力發(fā)生的領(lǐng)域，大力快速模具制造（RTM）的發(fā)展，一些新的快速成型方法的出現(xiàn)，RPM是電腦，激光，光學(xué)掃描，新的先進(jìn)材料，計算機(jī)計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD），計算機(jī)輔助制造（CAM），數(shù)值控制（CNC）高新技術(shù)的應(yīng)用。它可以用來直接或間接快速模具?？焖倌＞咧圃旒夹g(shù)以滿足市場的需求，將呈現(xiàn)多元化的發(fā)展勢頭。
6模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將更加廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)件不僅可以縮短成型周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，因此模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將更加廣泛，在模具市場將成為一個非?；钴S和迅速發(fā)展的產(chǎn)品。
模具開發(fā)7三維掃描儀和高速，逆向工程技術(shù)已成為模具制造，信息傳輸方便，模具CAD／CAM是一項關(guān)鍵技術(shù)。
8高性能模具鋼的消費(fèi)也在快速增長，因為更多的模具鋼的要求更高，為發(fā)展高強(qiáng)度，高硬度的迫切需要，高耐磨性，機(jī)械加工，熱處理，模具材料性能的導(dǎo)熱系數(shù)，并得到廣泛的應(yīng)用。如各種軌道型材模具，塑料，PVC。
隨著塑料鋼的進(jìn)一步發(fā)展，塑料模具將繼續(xù)加大發(fā)展步伐的比例將高于死亡。模具的要求也越來越高，市場份額將逐步擴(kuò)大高檔模具。
35
第2章 皮帶輪塑料模工藝設(shè)計
2.1皮帶輪塑件的工藝分析
2.1.1塑料材料的性能及基本成型工藝參數(shù)
塑料是在室溫下為高分子聚合物的高彈態(tài)。這是樹脂（聚合物）為主要成分，改善其加工性能的添加劑的使用性能，在一定的溫度，壓力，溶劑的影響，模具可成型為一定形狀和塑料零件的尺寸，并能保持一類的材料，在正常的溫度和壓力，在形式的多樣性，并具有不同的性能不同的塑料。塑料一般具有重量輕，低密度的優(yōu)點(diǎn)，比強(qiáng)度高，電，熱，聲和優(yōu)良的絕緣性能，耐腐蝕性能和光學(xué)性能強(qiáng)，耐磨性強(qiáng)，優(yōu)秀的。塑料成型過程中在許多方面的性能特點(diǎn)，一些操作相關(guān)，一些特性直接影響成型方法及工藝參數(shù)的選擇。熱塑性塑料，成型工藝參數(shù)包括收縮期，流動性，相容性，吸濕性和熱靈敏度和熱力學(xué)性質(zhì)，結(jié)晶度和取向
2.1.2皮帶輪塑料的選材
塑料材料是根據(jù)材料的選擇和使用，尼龍（Nylon），又翻譯為耐綸。英文名稱Polyamide（簡稱PA），是分子主鏈上含有重復(fù)酰胺基團(tuán)—[NHCO]—的熱塑性樹脂總稱。包括脂肪族PA，脂肪—芳香族PA和芳香族PA。其中，脂肪族PA品種多，產(chǎn)量大，應(yīng)用廣泛，其命名由合成單體具體的碳原子數(shù)而定。尼龍是美國杰出的科學(xué)家卡羅瑟斯(Carothers)及其領(lǐng)導(dǎo)下的一個科研小組研制出來的，是世界上出現(xiàn)的第一種合成纖維。尼龍的出現(xiàn)使紡織品的面貌煥然一新，它的合成是合成纖維工業(yè)的重大突破，同時也是高分子化學(xué)的一個重要里程碑。
2.1.3 聚酰胺材料成型特性
①無定形塑料,流動性中等,吸濕性小, 一般不需要很大程度上干燥，也能獲得較好的表面質(zhì)量塑料零件。
②高料溫,高模溫,材料分解溫度為>270度，對精度要求較高的塑件,模溫宜取50-60度,對高光澤度高，耐熱塑件,模溫宜取60-80度。
③如出現(xiàn)水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變澆口位置等方法。
2.2注射成型基本過程
圖2.1. 注射成型基本過程
生產(chǎn)前的準(zhǔn)備工作一般是為了使注射成型生產(chǎn)順利進(jìn)行和保證制件質(zhì)量，在生產(chǎn)前進(jìn)行的包括原料的預(yù)處理、清洗機(jī)筒、預(yù)熱嵌件和選擇脫模劑等準(zhǔn)備工作。
1、原料的預(yù)處理
原料的預(yù)處理包括三個方面：一是質(zhì)量檢驗，造型材料的分析。這一部分包括材料，水含量測試的顏色，紋理，無雜質(zhì)，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性，收縮率。粉狀物料，在注塑前還將制成小丸的要求。兩個，著色。根據(jù)塑件成型的產(chǎn)品需求，成型材料中添加一個顏色或顏色的材料，以達(dá)到所需的顏色。粉狀或粒狀熱塑性塑料的著色，用直接法和間接法兩種方法實現(xiàn)。前者稱為著色的方法，它是天然的彩色塑料著色劑和精細(xì)的簡單混合粉末可直接用于成型，或其他用于塑化成型。該方法比較簡單，容易操作。間接染色方法相比是更困難的，它需要使用被稱為“塑料粒子、彩色塑料顆粒高的顏料濃度色母比例稱重放入攪拌機(jī)，攪拌，然后發(fā)送到成型設(shè)備的使用。其步驟簡單，容易染色的分散均勻，色澤明亮的部分和沒有顏料粉塵污染，并能實現(xiàn)自動著色工藝。但因為它是簡單和自然的彩色塑料顆?；旌希瑳]有混合功能或只成型設(shè)備的混合功能很差，所以當(dāng)成型顏色均勻性高的產(chǎn)品不需要使用顏色形成材料。三，預(yù)熱和干燥。對材料的吸濕性和粘性的水性強(qiáng)，預(yù)熱干燥適當(dāng)根據(jù)水的要求允許的注射成型工藝，以在材料和揮發(fā)水分太多出去，成型后的產(chǎn)品以防止氣泡和裂紋缺陷，而且可以避免注水時間的降解。但是，吸濕性和粘性的水是不強(qiáng)的材料，如果包裝是更好的可以不預(yù)熱干燥。
2、清洗料筒
如果你需要在塑料制品的生產(chǎn)，改變顏色或更換，更換材料在熱分解或降解反應(yīng)時間形成的過程中發(fā)現(xiàn)，對注塑機(jī)清洗桶的需要。通常，筒柱塞式機(jī)庫存量大，必須拆卸清洗機(jī)筒，螺桿機(jī)筒，可用于清潔空氣噴射的方法。
3、預(yù)熱嵌件
本程序主要用于塑料插入，因為金屬和塑料收縮率不同，導(dǎo)致插入周圍的塑料易收縮應(yīng)力和裂縫，為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在成型前可插入的預(yù)熱溫度，減少它融化的塑料在成型，避免或全塑性收縮應(yīng)力和裂紋插入的抑制作用。
4、選擇脫模劑
常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟（白油）和硅油等。其中除了硬脂酸鋅不能用于聚先胺外，這三種脫模劑對于一般塑料均可使用，尤其是硅油的脫模效果是最好的，只要對模具施用一次，即可以長效脫模，但是價格昂貴。硬脂酸鋅通常多用于高溫模具而液體石蠟多用于中低溫模具。另外，對于含有橡膠的軟制品或透明制品不宜采用脫模劑，否則將影響制品的透明度。
加料：計量將粒料和粉料加入料斗，通過料斗進(jìn)入注射機(jī)料筒，物料一般是在注射機(jī)的料筒中塑化。通過對塑化計量的計算設(shè)定好后，物料在設(shè)定的計量中塑化完全，即粒料和粉料變成塑料熔體后，注射模閉合，注射機(jī)注射充模。
注射充模：注射充模一般劃分為流動充模、保壓補(bǔ)縮和倒流三個階段。注流指的過程中熔體注射將好的塑料進(jìn)入模腔。在注射壓力注射過程中隨時間而變化，流動期，噴射壓力、噴嘴壓力迅速上升，而腔（柵極端子）壓力接近于零，所以注射壓力主要是用來克服阻力，熔體在模腔中的思想。在填充過程中，熔體流入模腔，模腔壓力的急劇增加，注射壓力和噴嘴的壓力將增加到最大，然后停止變化，注射壓力對熔體起兩個作用，一是克服在模具型腔的液流，二是壓實熔融程度。包裝料，夾持進(jìn)給階段從熔體充滿型腔在機(jī)筒螺桿回現(xiàn)在開始。壓力定義為熔體的注射壓力，模腔的壓實過程，喂養(yǎng)是注塑機(jī)的包裝工藝，模具型腔逐漸開始空冷熔體由于成型收縮，美聯(lián)儲的行動。反在機(jī)筒柱塞或螺桿后退（即解除保羅的壓力），熔體在澆口和流道流動方向相反的方向。
冷卻：冷卻凍結(jié)時間開始從大門，放行產(chǎn)品到目前為止，這是注射成型過程的最后階段。在這個階段，有問題的注模腔壓力，冷卻部分的密度，熔體在模和脫模條件。
的后處理部分：從模具零件，在塑性成形過程中熔體的流動行為的溫度和壓力是非常復(fù)雜的，再加上不均勻的熔體流動前沿和冷卻速率不同填充塊后，往往會出現(xiàn)一些結(jié)晶，部分不均勻取向和收縮，產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶，取向和收縮應(yīng)力，脫模后的變形的影響，還可使機(jī)械零件
可轉(zhuǎn)換的光學(xué)性能，和表面質(zhì)量，甚至開裂，需要解決一系列我們必須作出相應(yīng)的處理問題。
當(dāng)這個過程完成后我們將推出的產(chǎn)品，卸料，清洗模具，可總回筒重新塑化注射成型周期，開始循環(huán)。
2.3皮帶輪的設(shè)計件
該塑件經(jīng)測量所得，其基本幾何值為：
密度：p=0.9g/cm3；
體積：V=21cm3；
質(zhì)量：M=18.9g；
長度：L=150mm；
塑件平均寬度：B=60mm；
投水平投影面積：S=73.4cm2；
制件表面積：S=194.3cm2
第3章 注射機(jī)的選擇和校核
3.1注射機(jī)規(guī)格的選擇
注射機(jī)為塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可以分為立式、臥式、直角式三種注射機(jī)。按塑料在料筒中的塑化方式分可以分為，柱塞式和螺桿式兩種注射機(jī)。
在此我們通過假設(shè)的模腔數(shù)目初步確定注射機(jī)的規(guī)格。初步設(shè)計模腔個數(shù)為兩個，PA材料的密度p為p=0.9g/cm3（0.9~0.91）。通過測量所得出塑件的體積（V）和質(zhì)量（M）以及水平投影面積（S）分別為V=21cm3、M=18.9g、S=73.4cm2。一模設(shè)計兩個模腔，那么每次注射機(jī)的注射量必須大于：2M= 2×21cm3=42cm3。根據(jù)注射機(jī)的最大注射量初步選擇型號為XS?Z?60的注射機(jī)，其工藝參數(shù)如下：
螺桿直徑/mm：φ38
注射容量cm3：60
注射壓力/105Pa：122
鎖模力/10KN：500
最大成型面積/cm2：130
模板最大行程/mm：180
定位孔直徑/mm： 55mm
模具厚度/mm：（最大）：200（最?。?0
噴嘴：（球半徑/mm）：12（孔直徑/mm）：φ4
3.2注射機(jī)的校核
3.2.1注射機(jī)注射容量的校核
模具設(shè)計時，必須是得在一個注射成型周期內(nèi)所需注射的塑件料溶體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)，且在一個注射成型周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料溶體的容量和質(zhì)量，應(yīng)為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容量和質(zhì)量之和，即V=nVn+Vj或M=nMn+Mj
式中：V（M）——一個成型周期內(nèi)所需要注射的塑料容積和質(zhì)量，cm3或g；
n—— 型腔數(shù)目；
Vn（Mn）——單個塑件的容量或質(zhì)量，cm3或g；
Vj（Mj）——澆注系統(tǒng)凝料的容量和質(zhì)量，cm3或g；
故應(yīng)使0.8Vn+Vj≤0.8Vg或M=0.8Mn+Mj≤0.8Mg式中：Vg（Mg）——注射機(jī)額定注射量，cm3或g；將數(shù)據(jù)代入以上不等式（取其中之一的質(zhì)量不等式來對注射量進(jìn)行校核）得：M=nMn+Mj=2×18.9+5.5=43.3g≤0.8Mg=0.8×60=48g滿足要求上式中的：
Mj=M主流道+M橫澆道+M分流道+M澆口+M拉料鉤≈5.5g
由于為制件所選的材料為PA，該材料非熱敏性材料，所以只需對其進(jìn)行最大注射量即可，不必對其進(jìn)行最小注射量的校核。
3.2.2注射機(jī)注射壓力的校核
注射壓力的校核是校驗注射機(jī)的最大注射壓力能否滿足制品的成型要求。只有在注射機(jī)額定的注射壓力內(nèi)才能調(diào)整出某一制件所需要的注射壓力，因此注射機(jī)的最大注射壓力要大于該制件所要求的注射壓力。制件成型時所需要的注射壓力，與塑料品種、注射機(jī)類型、噴嘴形狀、制件形狀的復(fù)雜程度和澆注系統(tǒng)等因素有關(guān)系?？梢愿鶕?jù)塑料的成型工藝參數(shù)數(shù)據(jù)來確定制品成型時所需要的注射壓力。根據(jù)塑料成型工藝參數(shù)表查得PA材料的成型注射壓力在（70~120Mpa）之間，而我們所選擇的注射機(jī)的額定注射壓力為119Mpa，在其設(shè)定的注射壓力之間，滿足工藝要求。
3.2.3注射機(jī)鎖模力的校核
當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個沿注射機(jī)軸向的很大的推力，該推力的大小必須小于注射機(jī)的鎖模力，否則在注射成型時會因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。型腔內(nèi)塑料熔體的壓力（MPa）值可根據(jù)以下經(jīng)驗公式算得：P=KPo
式中：P —— 型腔內(nèi)塑料熔體的壓力 （MPa）
Po —— 注射壓力（MPa）
K —— 壓力損耗系數(shù) 0.2~0.4
將數(shù)據(jù)代入上式得：P=KPo=(0.2~0.4)×119MPa=23.8MPa~47.6MPa
在該次設(shè)計中，并基于PA這種塑料上我們?nèi)⌒颓恢腥垠w的平均壓力為：P=30MPa再由公式T=PS計算推力大小。
式中：T —— 塑料熔體在注射機(jī)軸向上的推力（MPa）
P —— 型腔內(nèi)塑料熔體的壓力，在此我們?nèi)=30MPa
S —— 制件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（cm2）
將數(shù)據(jù)代入該公式得：T=PS=30MPa×73.4cm2≈220.2KN≤500KN滿足要求經(jīng)校核合格。
3.2.4注射機(jī)模具厚度校核注射機(jī)模具厚度校核
注射機(jī)規(guī)定的模具的最大與最小厚度是指模板閉合后達(dá)到規(guī)定鎖模力時動模板到定模板的最大與最小距離。所以，所設(shè)計的模具的厚度必須要在注射機(jī)規(guī)定的模具最大與最小厚度范圍內(nèi)，否則將不可能獲得規(guī)定的鎖模力，當(dāng)模具厚度小時，可以加墊板。根據(jù)要求模具的厚度必須滿足Hmin
收藏