玩具上蓋的注射模具設(shè)計-抽芯塑料注塑模含NX三維及19張CAD圖帶開題

玩具上蓋的注射模具設(shè)計-抽芯塑料注塑模含NX三維及19張CAD圖帶開題,玩具,注射,模具設(shè)計,塑料,注塑,nx,三維,19,cad,開題 注塑模的智能制造工具機械工程部，路易斯安那大學摘要本文介紹了正在在拉法路易斯安那州大學研究的旨在建立一個電腦化的智能制造過程工具。制造過程工具是一種有助于制造商解決與注塑相關(guān)問題計算機程序。這些問題包括：開始成型的時間，非優(yōu)化的周期時間和控制不良的注塑過程。制造過程中工具將有助于機器運行(不一定是專家), 優(yōu)化和控制注塑成型過程。從而獲得最大限度地生產(chǎn)效率,特別是注塑機 。注塑模是目前世界上最常用的方法用于制造復雜的商業(yè)塑料部件并具有良好的尺寸公差。依照 C-模子設(shè)計指導,被處理的所有塑料的重量的32% 通過注入成型機器,制造塑料的注入成型是最重要的制造工藝之一。最終的成型質(zhì)量則主要取決于材料的類型, 模具設(shè)計及成型過程的設(shè)置。一旦材料和模具確定,零件質(zhì)量基本上取決于成型過程。成型過程是一個相當復雜的,涉了及許可變的工藝參數(shù),如壓力,溫度和時間設(shè)定 。為了提高零件質(zhì)量,最大限度地提高注塑機生產(chǎn)能力，這些工藝參數(shù)必須被設(shè)定。這樣一個復雜的過程要求用學歷與個人的經(jīng)驗建立和完善。這些獨立的成型工藝控制是在試驗和誤差的基礎(chǔ)上, 這通常是很耗費時間的。這些控制成型過程的方法主要依靠操作者的直覺和一些經(jīng)驗法則，這些“經(jīng)驗法則”是操作者在過去一段時間,用不同的材料,壓力,溫度和時間設(shè)定 得到的。本文概要列出了目前正在拉法洲路易斯安那州大學進行的涉及基于注塑成型過程知識工程模塊(ikem) 智能化發(fā)展的研究。ikem有不同的模式,即:句法分析,模具設(shè)計,周期時間和制造模塊,這些是相互關(guān)聯(lián)的。本文主要集中在制造模塊 ，其中涉及開發(fā)一種智能調(diào)節(jié)工藝的過程工具,所謂的 優(yōu)化器。圖1和2顯示了不同ikem單元的數(shù)據(jù)傳遞。圖1：基于工程塑料注射成型的智能知識庫圖2：數(shù)據(jù)流程圖優(yōu)化器的注塑過程從這方面的專家捕捉不確定性知識, 并且以查看表小冊子等形式使用確定性知識。優(yōu)化器是寫在VisualBasic中,將協(xié)助機器操作建立, 優(yōu)化和控制注塑成型工藝,從而最大限度地生產(chǎn)效率,特別是注塑機。如圖3所示,優(yōu)化器幫助制造商設(shè)定成型機的初步優(yōu)化工藝參數(shù)值。為得到最大效率，這些參數(shù)值可以由操作者用自己的直覺和猜測進行微調(diào)。基于知識設(shè)計模塊一個專門的系統(tǒng),或以知識為基礎(chǔ)的系統(tǒng),定義為模式和相關(guān)程序, 在一個特定的區(qū)域, 某種程度上的解決問題是相等于一個人類專家，各類專家系統(tǒng)是有用的,都有各自的優(yōu)點和缺點?；谥R系統(tǒng)的基于規(guī)則這一項就是最常用 。它基本上由包含基于知識的含有“IF-THEN”的語句，稱作規(guī)則。ikem該項目涉及建立一個專門系統(tǒng)包含一套if-then規(guī)則，這些規(guī)則是專家在知識工程師的幫助下建立的。最重要的兩個問題是這一基于規(guī)則專家系統(tǒng), 獲取知識和知識表達的可靠性。知識的獲取這是知識工程師最初從人類專家提取規(guī)則的辦法。 這一步是勞力密集型,并一直被視專家系統(tǒng)的發(fā)展過程的瓶頸。 知識的獲取,主要是靠知識工程師的技術(shù)。 其主要目的是提取策略或人類專家經(jīng)驗法則,并把它移交到知識庫。必須慎重獲取知識的過程,因為它直接影響到后面的知識表達計劃。這里有知識獲取的兩個基本類型: 1. 知識直接從人類專家獲取(不確定性知識)2. 獲取知識是從先前的案件中的關(guān)系,查找表(確定性知識)。智能工具制造業(yè)正在研制捕捉從這方面經(jīng)驗得到的不確定性的知識,以及更多確定性知識的小冊子形式的關(guān)系,查找表等。 拉菲特路易斯安那州大學一個學生知識工程師一直在工業(yè)灰努力工作,這主要是注塑廠。 知識工程師訪問的灰產(chǎn)業(yè)方面的人類專家。然后,他組織從邏輯上提取這個數(shù)據(jù)，這種從專家提取的知識是以的啟發(fā)形式或更精確的經(jīng)驗法則 規(guī)則。專家開發(fā)這些啟發(fā)形式或經(jīng)驗法則和從他在這個領(lǐng)域的經(jīng)驗。這些通則作為指導方針用于得到最優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量成型過程。 一組典型的例子經(jīng)驗法則 或啟發(fā)形式的發(fā)展在計算卡式噸位是有用的: 規(guī)則1: IF部分壁厚=0.04英寸And物質(zhì)=結(jié)晶THEN鉗重量=2.0噸/ 英尺2* 規(guī)則2: IF部分壁厚0.04英寸And物質(zhì)=結(jié)晶THEN鉗噸位=2.6噸/ 英尺2規(guī)則3: IF部分壁厚=0.04英寸And物質(zhì)=非晶THEN鉗噸位=3. 噸/ 英尺2 規(guī)則4: IF部分壁厚0.04英寸And物質(zhì)=非晶，THEN鉗噸位=3.6噸/ 英尺2 英尺2代表零件在模具中垂直于注塑機的噴管的總斷面面積 這個規(guī)則給我們一對另外的規(guī)則,以確定選定材料是無定形或晶體。 運用這六項規(guī)則專家系統(tǒng)可以計算所需鉗噸位。規(guī)則5: IF模收縮,材料的線性流速*=12 THEN =物質(zhì)的結(jié)晶.知識表達知識表達是知識工程過程的第二階段, 知識以編碼形式編入知識庫。啟發(fā)形式是由知識工程師從人類專家在知識庫用if-then規(guī)則才能作出結(jié)論的專家系統(tǒng)獲取。這些if-then規(guī)則被編在VisualBasic中。一個單獨的材料數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)被創(chuàng)建在Microsoft Access中,并且與VisualBasic程序相關(guān)聯(lián)。如圖4所示。圖4.訪問 VisualBasicLinkage注塑模收縮,從材料數(shù)據(jù)庫索取線性流速產(chǎn)出優(yōu)化器給出了影響注塑成型工藝的各種參數(shù)的最優(yōu)化值, 這是在生產(chǎn)中必須要加以控制以確保獲得高質(zhì)量的零件最經(jīng)濟方式。優(yōu)化器的產(chǎn)出限于四種不同類別,分別是:溫度,壓力,時間和距離。 每個產(chǎn)出如圖5所示并且下文有詳細的討論。 圖5 優(yōu)化器.溫度:現(xiàn)今生產(chǎn)的大約80%的塑料制品是由熱塑性塑料組成。 熱塑性可以界定為“加熱時發(fā)生物理變化的塑料材料?！?不同種類的熱塑性塑料有: 非晶材料, 基本隨著溫度升高而軟化,并且隨著吸收更多的熱量而變得越來越軟, 直到他們分解。晶體材料, 這些材料并沒有軟化階段,但直至它們被加熱到某一溫度點是才開始融化，如果吸收了更多的熱量就會分解。 考慮到非晶和晶體材料的不同性質(zhì), 我們在注塑機上設(shè)定了不同的溫度。 1. 熔體溫度:塑性材料在再注入模具之前必須已被加熱. 優(yōu)化熔體溫度效果在于控制材料的流量,材料分解,脆性和閃點。 2. 筒內(nèi)的溫度:注塑成型機料筒內(nèi)的前，中，后段設(shè)置不同的溫度。3. 噴嘴的溫度:設(shè)定機噴嘴右前方的加熱區(qū)(筒)的塑料溫度。 4. 模具溫度: 必須設(shè)定注塑模具溫度以獲得一個高品質(zhì)塑料零件，降低成型周期時間。優(yōu)化的模具溫度有助于獲得更短的成型周期時間以及更好的零件質(zhì)量。壓力:這里有很多在注塑成型機上需要優(yōu)化的壓力。1螺絲鉗壓力:壓力保持模具緊緊合在一起來抵抗注射壓力.最佳的螺絲鉗壓力是能組織模子由于比較少的螺絲鉗噸位閃現(xiàn)。它甚至能節(jié)省能源和避免模具由于高鉗噸位而倒塌。 2. 注射壓力:該項壓力顯示型腔內(nèi)初次填充物(95%)。 最佳注射壓力有助于得到高質(zhì)量,不收縮,不變形的零件, 并且這是容易取出零件。3.保壓壓力:注射壓力的第二階段,而且通常是填補了剩下的5%的型腔。它通常是保持模具中塑料不被流回注射筒。 4. 背壓: 由塑料施加在螺絲紡錘上的壓力。優(yōu)化背壓有助于取得較好密度及少空隙的零件。時間:冷卻時間: 它是塑料零件在型腔成型到安全取出所需的時間。 優(yōu)化冷卻時間有利于縮短成型周期時間。 距離:模具開模行程:開模距離為了使零件安全的從模具上取出。優(yōu)化模具開模行程有利于縮短成型周期時間。 結(jié)論在本文討論的過程制造工具已在在拉法路易斯安那州大學開發(fā)。 當完成了這一工具時，它將能作出初步優(yōu)化工藝參數(shù)值, 這對于起始注塑成型過程是關(guān)鍵的。為得到個人想要的效果,經(jīng)營者可以用自己的直覺和猜測對這些參數(shù)值可以微調(diào)。參考資料1. 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CHAMBERSChambers博士是一個助理教授以及拉法路易斯安那州大學機械工程系機械工程/ LEQSF教授。他的研究興趣包括優(yōu)化設(shè)計,人工智能。他是ASME 和ASEE 的成員, 并且目前擔當ASEE 海灣西南部分的副會長。Chambers是一名在得克薩斯州和路易斯安那注冊的專業(yè)工程師。Bill Best Bill Best是在拉菲特灰產(chǎn)業(yè),LA的一個廠長經(jīng)理。他對注塑成型有經(jīng)驗超過40年,他是這方面的專家。 XX設(shè)計開題報告課 題 名 稱： 玩具上蓋注射模具設(shè)計 學 生 姓 名： XX 指 導 教 師： XX 所 在 學 院： 南XX 專 業(yè) 名 稱： XX XX20XX年 1月 20 日開題報告學生姓名學 號 專 業(yè)指導教師姓名職 稱副教授 所在系部課題來源自擬課題課題性質(zhì)工程技術(shù)研究課題名稱玩具上蓋注射模具設(shè)計畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和意義1主要內(nèi)容： 塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類。因此研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。所以，此課題主要研究以下三個方面：注射成型的基本原理，特別是側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理，并對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計原則。注射模具的材料及工藝分析，澆注系統(tǒng)、主要零部件、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計過程，并對模具各參數(shù)選取和校核做相應(yīng)說明。利用Auto CAD和世界最先進的三維CAD/CAM軟件UG及 UG的Moldwizard模塊，對導柱、導套及各標準件和標準模架進行了參數(shù)化設(shè)計。總結(jié)模具設(shè)計過程，編寫10000字以上的課題設(shè)計說明書。2畢業(yè)設(shè)計的意義： 塑料制件是現(xiàn)代新興產(chǎn)品之一，猶如空氣，塑料時時刻刻圍繞在人們的身旁。如今我們可謂生活在“塑料世界”里。由于塑料具有密度小、化學穩(wěn)定性好、電絕緣性能高、比強度大等優(yōu)異性能，在加上原料豐富、制作方便及成本低廉等優(yōu)點，所以在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域的方面應(yīng)用廣泛。無論是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、郵電通訊、軍事國防、儀器儀表、文體醫(yī)衛(wèi)及建筑五金，還是能源開發(fā)、海洋利用等，各行各業(yè)都有這種新穎、性能特異的塑料產(chǎn)品。塑料是從石油生產(chǎn)出來的合成樹脂加入增塑劑、穩(wěn)定劑、填充劑及著色劑等物質(zhì)而組成，原料為小顆?；蚍蹱?。將這些小顆粒塑料加熱熔化成粘流狀，注射到一個具有所需產(chǎn)品形狀的型腔中，待塑料冷卻后取出來，就得到了一個與型腔形狀一樣的塑件，這個具有型腔的東西就叫做模具，因為它專門用于制作塑料件，所以通常稱為注塑模具。目前，塑料制品得到了越來越廣泛的應(yīng)用，塑料的成型方法也越來越多，如注射成型、擠壓成型、真空成型、發(fā)泡成型、中空吹塑成型、薄膜吹塑成型，以及熱固型塑料的各種成型等。其中，塑料的注射成型是最主要的成型方法，塑料注射模則是注射成型的工具。在現(xiàn)代塑料注射成型的生產(chǎn)實踐中，高效的塑料注射機、先進的塑料注射模具和合理的成型工藝是不可缺少的三項主要因素。從模具設(shè)計和制造兩方面來看，模具發(fā)展趨勢可歸納為一下幾個方面：(1) 高速、高效的自動化模具 現(xiàn)在的塑料模具基本上都能實現(xiàn)自動脫出產(chǎn)品、自動脫出澆注系統(tǒng)、自動墜落，大型制品或不能自動墜落的制品則采用機械手或機器人取出制品，對又側(cè)抽芯或帶螺紋的制品多采用自動側(cè)抽芯或自動旋出螺紋型芯的結(jié)構(gòu)。(2) 高精度注塑模具 能否產(chǎn)出高精度的塑件取決于模具、機器、原料、工藝、環(huán)境五大影響因素，只有當成型機械精度高、工藝穩(wěn)定、環(huán)境不變、原料收縮率波動小，特別是模具精度高時，才能生產(chǎn)出高精度的塑件。(3) 大型塑料模具 隨著塑料制品應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴大，在建筑、機械、汽車、儀器、儀表、家用電器上采用了許多大型塑料制品，如洗衣機桶、大周轉(zhuǎn)箱，甚至汽車車體，這就相應(yīng)的需要大型模具，特別是注塑模具。大型注塑模具物流流程長，彈性變形大，自重大，因此它的設(shè)計、安裝、使用都有特殊之處。文獻綜述文獻綜述(4) 計算機技術(shù)與模具技術(shù)完美結(jié)合 模具計算機輔助設(shè)計(CAD)、輔助工程(CAE)是20世紀70年代迅速發(fā)展起來的，在80年代已進入實用化，使設(shè)計質(zhì)量提高，設(shè)計速度加快很多倍。(5) 模具設(shè)計新工藝的進展 塑料模具制造中最困難的莫過于型腔，特別是異形復雜型腔的切削加工。為縮短制模周期，提高模具精度，減少鉗工等的手工操作量，采用了各種坐標機床、仿形機床、光控機床和數(shù)控機床等。而別是近年來發(fā)展起來的計算機輔助制造使模具制造技術(shù)取得了突破性的進展，它采用計算機程序來控制數(shù)字機床的刀具和工件運動軌跡和加工程序，來完成模具型腔的加工 過程。(6) 簡易制模工藝的研究 為了及時地更新產(chǎn)品的花色品種，降低成本和適應(yīng)小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的要求，開展了簡易制模工藝的研究。這些模具雖然精度較差，壽命不長，但制模周期特別短，成本低，有一定的適用范圍。(7) 模具標準化 近年來我國的模具標準化工作有了很大的進展，基本上配齊了各種主要模具類別的零件標準。在塑料模具方面有塑料模零件標準，塑料注塑模零件技術(shù)條件、塑料注塑模模架標準、塑料注塑模技術(shù)條件等，其中零件標準包括模板、墊塊、推桿、導柱等十余種零件。(8) 特種塑料成型模具的研制 例如隨著成型新工藝不斷發(fā)展而出現(xiàn)的氣體輔助注塑成型模具、低頭泡制品注塑模具、反應(yīng)注塑成型模具、多層多腔注塑模具、多色注塑模具以及低發(fā)泡擠出機頭、多層復合機頭等。此外在模具制造上采用特殊的模具專用鋼材，采用特殊的表面處理技術(shù)如離子注入、物理沉積、噴鍍、刷鍍等提高模具的使用壽命。表面花紋加工新技術(shù)可提高塑件外觀質(zhì)量等。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。鑒于振興我國模具工業(yè)的重要性，在1989年3月國務(wù)院頒布的關(guān)于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定中，把模具列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位。1997年以來，國家又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄和鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄。經(jīng)國務(wù)院批準，從1997年到2002年，對全國部分重點專業(yè)模具廠實行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。1999年7月國家計委和科學技術(shù)部發(fā)布的當前國家優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南(目錄)，把電子專用工模具、塑料成形新技術(shù)與新設(shè)備、快速原型制造工藝及成套設(shè)備、激光加工技術(shù)及成套設(shè)備、汽車關(guān)鍵零部件等等，都列進去了。1999年8月20日黨中央和國務(wù)院發(fā)布的關(guān)于加強技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展高科技實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的決定指出：要在電子信息特別是集成電路設(shè)計與制造、網(wǎng)絡(luò)及通訊、計算機及軟件、數(shù)字化電子產(chǎn)品等方面，在生物技術(shù)及新醫(yī)藥、新技術(shù)、新能源、航天航空、海洋等有一定基礎(chǔ)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，加強技術(shù)創(chuàng)新，形成一大批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、具有競爭優(yōu)勢的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。要加強傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級。注重電子信息等技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的嫁接，大幅度提高國產(chǎn)技術(shù)裝備的水平。所有這些，都充分體現(xiàn)了國務(wù)院和國家有關(guān)部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。從以下四個方面，可以看出模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位與作用。第一，模具工業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分。例如：屬于高新技術(shù)領(lǐng)域的集成電路的設(shè)計與制造，不能沒有做引線框架的精密級進沖模和精密的集成電路塑封模；計算機的機殼、接插件和許多元器件的制造，也必須有精密塑料模具和精密沖壓模具；數(shù)字化電子產(chǎn)品(包括通訊產(chǎn)品)的發(fā)展，沒有精密模具也不行。不僅電子產(chǎn)品如此，在航天航空領(lǐng)域也離不開精密模具。例如：形狀誤差小于0.10.3的空空導彈紅外線接收器的非球面反射鏡，就必須用高精度的塑料模具成形。因此可以說，許多高精度模具本身就是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分。有些生產(chǎn)高精度模具的企業(yè)，已經(jīng)被命名為“高新技術(shù)企業(yè)”。第二，模具工業(yè)又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的制造技術(shù)水平，是推動模具工業(yè)技術(shù)進步的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。CADCAECAM技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用，快速原型制造技術(shù)的應(yīng)用，使模具的設(shè)計制造技術(shù)發(fā)生了重大變革。模具的開發(fā)和制造水平的提高，還有賴于采用數(shù)控精密高效加工設(shè)備。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虛擬技術(shù)等先進制造技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用，也要與電子信息等高新技術(shù)嫁接，實現(xiàn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。第三，模具工業(yè)是裝備工業(yè)的一個組成部分。在1998年以前，許多人把機械工業(yè)當作一般的加工工業(yè)。1998年11月召開的中央經(jīng)濟工作會議，首次明確提出了加大裝備工業(yè)的開發(fā)力度，推進關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化。將機械工業(yè)作為裝備工業(yè)，把它同一般的加工工業(yè)區(qū)別開來，是對機械工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位與作用的重新定位。模具作為基礎(chǔ)工藝裝備，在裝備工業(yè)中自然有其重要地位。因為國民經(jīng)濟各產(chǎn)業(yè)部門需要的裝備，其零部件有很大一部分是用模具做出來的。第四，模具工業(yè)地位之重要，還在于國民經(jīng)濟的五大支柱產(chǎn)業(yè)機械、電子、汽車、石化、建筑，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)。機械、電子、汽車工業(yè)需要大量的模具，特別是轎車大型覆蓋件模具、電子產(chǎn)品的精密塑料模具和沖壓模具，目前在質(zhì)與量上都遠不能滿足這些支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。這幾年，我國每年要進口近10億美元的模具。我國石化工業(yè)一年生產(chǎn)500多萬噸聚乙烯、聚丙烯和其他合成樹脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于生產(chǎn)和生活的消費。生產(chǎn)建筑業(yè)用的地磚、墻磚和衛(wèi)生潔具，需要大量的陶瓷模具;生產(chǎn)塑料管件和塑鋼門窗，也需要大量的塑料模具成形。從五大支柱產(chǎn)業(yè)對模具的需求當中，也可以看到模具工業(yè)地位之重要。文獻綜述研究內(nèi)容參考文獻1張洪峰塑料模具設(shè)計與制造M河南:河南科學技術(shù)出版社20062唐志玉21 世紀模具設(shè)計與制造系列教材注塑模具設(shè)計M廣州:華南理工大學出版杜2006 3hHYPERLINK http:/baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010tHYPERLINK http:/baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010tHYPERLINK http:/baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010pHYPERLINK http:/baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010:HYPERLINK http:/baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010/HYPERLINK http:/baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010/HYPERLINK http:/baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010bHYPERLINK http:/baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010aHYPERLINK http:/baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010iHYPERLINK http:/baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010kHYPERLINK http:/baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010eHYPERLINK http:/baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010.HYPERLINK http:/baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010bHYPERLINK http:/baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010aHYPERLINK http:/baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010iHYPERLINK http:/baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010dHYPERLINK 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12塑料模具技術(shù)手冊編委會.塑料模具技術(shù)手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，1992. 13吳生緒.塑料成型模具設(shè)計手冊M.北京機械工業(yè)出版社，2008.14洪慎章.實用注塑模具結(jié)構(gòu)圖冊M.上海：上海交通大學出版社，2006. 15董加坤,陸靖嘉.國外典型塑料模具鋼種類和特性的概述J.模具技術(shù),2009,6:5055 16朱光力.如何正確選用注射模的標準模架J.模具制造,2003,12:525417W.M.Chan,LYan,W.Xiang,etal.A3D.CAD Knowledge-based assisted in jection mould design systemM.Publisher:Springer-Verlag London Ltd,2006.18張克惠.注塑模設(shè)計M.陜西：西北工業(yè)大學出版社，1995.19陳萬林.實用塑料模具設(shè)計與制造M.北京:機械工業(yè)出版社,2000 20伍先明,王群,龐佑霞.塑料模具設(shè)計指導M.北京:國防工業(yè)出版社,20061設(shè)計、研究思路：本畢業(yè)設(shè)計分以下步驟進行；（a）認真跟老師溝通，了解所要設(shè)計的產(chǎn)品；(b)復習以前學過的知識，理順設(shè)計的大概思路；(c)查閱大量資料，細致化自己的思路；(d)查閱網(wǎng)上最新資料，開動腦筋，看能不能走出自己的路；(e)跟老師溝通，看有無出錯；（f）熟悉各類軟件，如AutoCAD，PRO/E，MOLDFLOW 等; (g)完成畢業(yè)設(shè)計的一系列任務(wù)；2課題研究的主要內(nèi)容：圖1.1為手柄零件圖，零件雖小，但有著復雜的外形和光滑的外表，在設(shè)計過程中應(yīng)該從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點和模具的制造加工工藝出發(fā)盡量簡化模具的結(jié)構(gòu)。手柄厚度為1.5 mm，最大長度、寬度、高度分別為46.42，24.14，22.09研究內(nèi)容 3解決的關(guān)鍵問題（1）模具的出模、分型面。（2）注射模具的設(shè)計計算說明。（3）模具成型的質(zhì)量，表面光潔度。（4）模具的制造難度和加工成本。這些問題都是設(shè)計該模具的關(guān)鍵問題，所以在設(shè)計過程中，認真分析塑料制品的結(jié)構(gòu)，尋求最佳的設(shè)計方案；且通過查閱有關(guān)文獻資料來解決。4預(yù)期成果（1）該模具技術(shù)要求一份、訂料表文件一份；（2）開題報告一份、外文翻譯資料一份；（3）3D裝配圖一份；（4）2D裝配圖一份和零件圖若干份（不少于3張A0圖紙）；（5）畢業(yè)論文一份；研究計劃2014.11.212015.01.08：查閱資料，撰寫開題報告；2015.01.092015.03.07：準備開題報告答辯；2015.03.082015.04.01：整體方案設(shè)計；2015.04.022015.04.22：相關(guān)設(shè)計計算；2015.04.232015.05.13：繪制所有圖紙；2015.05.142015.05.24：撰寫設(shè)計說明書；2015.05.252015.06.01：完善資料準備答辯；特色與創(chuàng)新隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)及其應(yīng)用日趨成熟，模具CAD/CAM技術(shù)日益深入人心，并且發(fā)揮著越來越重要的作用。因此，對于大型復雜的模具設(shè)計是必不可少的技術(shù)。在本次畢業(yè)設(shè)計，本人將應(yīng)用CAD、UG技術(shù)來設(shè)計與制造模具。在模具設(shè)計方面，應(yīng)用UG軟件對模具進行設(shè)計，并完成三維模具總裝圖。由于學習該軟件需要一定的模具成型實踐知識，在使用上要多查閱這方面的資料。指導教師意 見 指導教師簽名： 2015年 1 月 21日教研室意見 主任簽名： 2015 年 1 月 22日學院（系部）意見 教學院長（主任）簽名： 2015年 1 月 23日XX答辯課件,班級：XX設(shè)計者：XX指導老師:XX,課題名稱:,玩具上蓋注射模具設(shè)計,主要內(nèi)容：,一、畢業(yè)設(shè)計課題的概述二、塑件的工藝性分析三、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計四、總結(jié),塑料模設(shè)計,零件名稱：玩具上蓋材料：ABS,一產(chǎn)品材料的分析,ABS:ABS有極好的抗沖壓強度，有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。,二塑件的工藝分析：,該塑件尺寸不大，一般精度等級，為降低成型費用，采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)來提高生產(chǎn)率。塑件的壁厚為2.5mm，對制品不進行后加工。側(cè)向抽芯的設(shè)計：選擇機動分型抽芯機構(gòu)根據(jù)此次零件的自身特點，則型芯做成組合式型芯，這樣易于加工，而且制造成本低，,三塑件的工藝性分析,1.塑件表面質(zhì)量分析,該塑件要求外觀美觀,色澤鮮艷,上表面沒有斑點及印痕,而下表面沒有較高的尺寸和粗糙度要求,2.塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析,結(jié)構(gòu)比較復雜，屬于中等偏大的薄壁塑件,根據(jù)塑件的工作要求和表面特征及材料性能,故選一般精度精度等級五級.,四確定成型設(shè)備選擇,1.計算塑件的體積和重量,塑件體積：V1=122458.3mm塑件質(zhì)量:M1=V1=126.74g,2.計算澆注系統(tǒng)的體積,澆注系統(tǒng)凝料體積V2=6197.373一次注射所需總的ABS質(zhì)量M=M1+M2=133.16g,根據(jù)塑件形狀及尺寸要求采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu),參考模具設(shè)計手冊初選注射機：XSZY125。,注射機型號和主要技術(shù)規(guī)格,五注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計,1.分型面的選擇,在選擇分型面時,根據(jù)分型面的選擇原則,考慮不影響其外觀質(zhì)量以及成型后能順利脫模取出塑件,設(shè)計分型如下圖所示,2.主流道的設(shè)計（1）澆口套的內(nèi)孔呈圓錐形，錐度為26。（2）主流道的長度：本模具初取55mm進行設(shè)計。（3）主流道進料直徑：主流道進料直徑應(yīng)比注射機噴嘴直徑大0.51mm，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，故d1=d+(0.51)mm=4+1=5mm。（4）主流道球面半徑：主流道凹球面半徑要比噴嘴球面半徑大12mm，所以，主流道球面半徑為R=r+(12)mm=10+1=11mm。（5）澆口套的結(jié)構(gòu)如圖3-4所示：,3.分流道的設(shè)計分流道是主流道的連接部分，其基本作用是在壓力損失最小的條件下，將來自主流道的熔融塑料，以較快的速度送到澆口處充模。同時，在保證充滿型腔的前提下，要求分流道中殘留的熔融塑料最少，以減少冷料的回收。查模具設(shè)計手冊得各流道的截面形狀的效率及性能不同流道截面形狀的效率及性能。綜合考慮，分流道采用圓形流道。,4.型腔尺寸的計算(成型收縮率0.3%-0.8%),(1)型腔徑向尺寸計算,型腔長度尺寸計算為：,mm,(2)型腔深度尺寸計算,型腔深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下：,mm,5.型芯尺寸的計算,(1)型芯徑向尺寸計算,型芯長度尺寸計算為：,mm,(2)型芯高度尺寸計算,mm,六冷卻系統(tǒng)的設(shè)計,冷卻系統(tǒng)的布置如下圖：,七推出機構(gòu)的設(shè)計,該模具采用推桿推出,直通式推桿最為常用、結(jié)構(gòu)簡單，則本次設(shè)計采用直通式推桿，材料選用T8A，推桿直徑d與模板上相應(yīng)的孔采用H8/f7間隙配合，熱處理硬度要求5055HRC。,八標準模架的選擇,由型腔布局及成型零件尺寸并結(jié)合標準模架，選用龍記集團（LKM）大水口系列模架，模架結(jié)構(gòu)如下圖,九模具結(jié)構(gòu)設(shè)計,1.凹模結(jié)構(gòu)：,凸模結(jié)構(gòu)如右圖：,模具總體結(jié)構(gòu)3D：,moldflow分析(澆注系統(tǒng)省略),十裝配圖,2d裝配圖,模具設(shè)計總結(jié),通過本設(shè)計，對注塑模具有一個初步的認識，注意到設(shè)計中的某些細節(jié)問題，掌握了模具結(jié)構(gòu)及工作原理。使自己的所學的知識得以綜合運用。通過對UG和AutoCAD的學習，從而有效的提高工作效率。玩具后蓋不算復雜，但是模具設(shè)計中要考慮的因素有很多，除考慮它的出模、分型面，還需考慮它成型的質(zhì)量，表面光潔度等。更重要的是考慮它的制造難度和加工成本。所以設(shè)計認真分析塑料制品的結(jié)構(gòu)，尋求最佳的設(shè)計方案。,謝謝！,XXX設(shè)計說明書(XX)作 者： XXX 學 號： 學院（系、部）： XXX 專 業(yè)： XXXX 題 目： 玩具上蓋注射模具設(shè)計 指導者： 評閱者： 20XX年 4 月 XX摘 要塑料工業(yè)是當今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類。因此研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。本設(shè)計介紹了注射成型的基本原理，特別是側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理，并對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計原則。詳細介紹了注射模具的材料及工藝分析，澆注系統(tǒng)、主要零部件、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計過程，并對模具各參數(shù)選取和校核做相應(yīng)說明。本設(shè)計利用Auto CAD和世界最先進的三維CAD/CAM軟件UG及 UG的Moldwizard模塊，對導柱、導套及各標準件和標準模架進行了參數(shù)化設(shè)計。關(guān)鍵詞：塑料模具；參數(shù)化；鑲件；分型面；成型AbstractPlastic industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mold is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance.This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request; Finally introduced Auto CAD and UG Moldwizard, and led the wrap to the guide pillar to carry on the parametrization design.Key word: The plastic mold；the parametrization;；inlays；divides the profile；Model.II目 錄摘 要IAbstractII目 錄III第一章 緒論11.1 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11.2 塑料的注射成型過程11.2.1 塑化過程21.2.2 注射過程21.2.3 模塑過程21.3 塑料注塑模具介紹31.3.1 塑料模具結(jié)構(gòu)的組成31.3.2 塑料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計要點41.4 工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位41.5 本次畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容及本文章節(jié)組成4第二章 塑料注射成型工藝及塑料注射模具設(shè)計52.1 塑料注射成型工藝52.1.1 注塑成型原理簡介5 2.1.2 注塑成型工藝過程5 2.1.3 塑件材料的化學和物理特性62.2 注射成型機械72.2.1 注射機型號初選72.2.2 注射機的校核8第三章 注射模具的設(shè)計計算說明書103.1 型腔布置和分型面確定103.1.1 型腔數(shù)計算103.1.2 分型面確定103.2 澆注系統(tǒng)確定和模具成型時間周期分配113.2.1 塑件的外觀要求分析113.2.2 塑件尺寸公差標準113.2.3 利用MPI確定澆口113.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計123.3.1 澆注系統(tǒng)的組成123.3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計的基本原則123.3.3 主流道的設(shè)計133.3.4 分流道的設(shè)計143.4 成型零件設(shè)計和模架設(shè)計143.4.1 成型零件的尺寸計算143.4.1 分型結(jié)果163.4.2 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計183.4.3 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計183.4.4 模架的選擇193.5 脫模機構(gòu)的設(shè)計203.5.1 推桿設(shè)計及強度校核203.5.1.3 開模行程的校核213.6 排氣方式的選擇223.6.1 排氣不良的危害性223.6.2 排氣方法223.6.3 排氣槽結(jié)構(gòu)223.7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計233.7.1 模溫調(diào)節(jié)的重要性和冷卻管道的設(shè)計原則233.7.2 冷卻水道的設(shè)計與計算233.8 側(cè)向抽芯的設(shè)計263.8.1 抽芯距的計算263.8.2 側(cè)向抽拔力的計算273.8.3 斜楔和滑塊的設(shè)計283.9 其它零部件的設(shè)計283.9.1 大水口澆口套的設(shè)計（唧咀）28第四章 成型零件的制造工藝304.1 型腔零件的制造工藝304.2 型芯零件的制造工藝314.3 注射模具工程圖說明32第五章 設(shè)計總結(jié)34參考文獻35致 謝37附 錄381 MoldFlow軟件介紹382.注塑件的分析過程382.1產(chǎn)品網(wǎng)格劃分382.2 最佳澆口位置的設(shè)計393. 模擬結(jié)果分析3942第一章 緒論塑料制件是現(xiàn)代新興產(chǎn)品之一，猶如空氣，塑料時時刻刻圍繞在人們的身旁。如今我們可謂生活在“塑料世界”里。塑料是從石油生產(chǎn)出來的合成樹脂加入增塑劑、穩(wěn)定劑、填充劑及著色劑等物質(zhì)而組成，原料為小顆?；蚍蹱?。將這些小顆粒塑料加熱熔化成粘流狀，注射到一個具有所需產(chǎn)品形狀的型腔中，待塑料冷卻后取出來，就得到了一個與型腔形狀一樣的塑件，這個具有型腔的東西就叫做模具，因為它專門用于制作塑料件，所以通常稱為注塑模具。目前，塑料制品得到了越來越廣泛的應(yīng)用，塑料的成型方法也越來越多，如注射成型、擠壓成型、真空成型、發(fā)泡成型、中空吹塑成型、薄膜吹塑成型，以及熱固型塑料的各種成型等。其中，塑料的注射成型是最主要的成型方法，塑料注射模則是注射成型的工具。在現(xiàn)代塑料注射成型的生產(chǎn)實踐中，高效的塑料注射機、先進的塑料注射模具和合理的成型工藝是不可缺少的三項主要因素。1.1 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢塑料制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率與塑料模具的技術(shù)水平關(guān)系十分密切。模具的結(jié)構(gòu)、型腔的精度、表面粗糙度、分型面位置、脫模方式對塑件的尺寸精度、形位精度、外觀質(zhì)量影響很大。模具的溫度控制、充模速度、澆口位置、排氣槽大小對塑件內(nèi)分子取向、結(jié)晶形態(tài)等凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)以及由它們決定的力學性能、殘余應(yīng)力水平、光學、電學性能以及氣泡、凹陷等各種制品缺陷又重要的關(guān)系。1.2 塑料的注射成型過程注射成型是熱塑性塑料的主要成型方法。它的成型過程是，塑料在塑料注射機的料桶中加熱到一定溫度，使其熔融并保持流動狀態(tài)，然后在注射機擠壓系統(tǒng)的高壓下，定溫、定壓、定量地注射到閉合的模腔內(nèi)成型，熔料經(jīng)過冷卻固化成與模腔相對應(yīng)的形狀，模具開啟后將成型的塑件頂出，其注射成型的工藝流程如圖1-1所示。圖1-1 塑料注塑成型工藝流程方框圖但總體歸納起來塑料的注射過程實質(zhì)上是塑化、注射和模塑三個重要過程。1.2.1 塑化過程指塑料在機筒內(nèi)經(jīng)加熱達到流動狀態(tài)，經(jīng)螺桿旋轉(zhuǎn)或柱塞的推擠達到組織分布均勻并具有良好可塑性的過程，即塑化過程只是注射成型的準備過程。對塑化的要求是，熔料在進入模腔之前應(yīng)達到規(guī)定的成型溫度，且溫度應(yīng)前后內(nèi)外均勻一致，并在規(guī)定的時間內(nèi)提供足夠數(shù)量的熔融塑料。1.2.2 注射過程塑料由料筒注射進入模腔需要克服一系列的流動阻力和運動阻力，即必須克服熔料與料筒、澆口澆道和模腔的的外摩擦力和熔料間的內(nèi)摩擦力。因此所用的注射壓力很高，一般噴嘴的的注射壓力常在80120MPa之間。1.2.3 模塑過程從塑料熔體注射如模具開始，經(jīng)過模腔注滿熔體冷卻固化定型，直到塑件制品從模腔內(nèi)脫出的這一過程稱模塑。模塑大體分為兩個階段。1. 充模階段0t1從柱塞或螺桿開始想向前推動熔料起直至塑料充滿模腔為止。在這個過程中，起決定性作用的是注射壓力，它決定了充模時間。2. 保壓階段t1t2從熔體充滿模腔時起柱塞或螺桿撤回為止這段過程，由于塑料熔體在模腔受到冷卻而發(fā)生收縮，但因模腔內(nèi)的的塑料仍處于柱塞或螺桿的穩(wěn)壓之下，料筒內(nèi)的熔料必然向模腔內(nèi)繼續(xù)填充，以補足因收縮而留出的空間。1.3 塑料注塑模具介紹塑料成型生產(chǎn)中使用的模具簡稱注塑模，它是實現(xiàn)注塑成型生產(chǎn)的工藝裝備。注塑模、塑料原材料和注塑機通過成型工藝聯(lián)系在一起，形成注塑成型生產(chǎn)單元。1.3.1 塑料模具結(jié)構(gòu)的組成注塑模的結(jié)構(gòu)是根據(jù)選用的注塑機種類、規(guī)格和塑件本身的形狀結(jié)構(gòu)特點所決定，注塑機的種類和結(jié)構(gòu)形式是很多的，而塑件的形狀結(jié)構(gòu)根據(jù)使用要求不同更是千變?nèi)f化，從而導致注塑模的結(jié)構(gòu)形式也是十分繁多的。根據(jù)模具上各個部件的不同作用，可細分為以下幾個部分：(1) 成型零部件 主要用來決定塑件的幾何形狀和尺寸，它通常由凸模（成型塑件內(nèi)部形狀），型腔（成型塑件外部形狀），型芯或成型桿、鑲塊，以及螺紋型芯或型環(huán)等組成。(2) 澆注系統(tǒng) 將塑件熔體由注塑機噴嘴引向型腔的一組流動通道，它由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。注系統(tǒng)設(shè)計的好壞會直接關(guān)系到塑料制件的質(zhì)量和注塑成型的效率。(3) 向?qū)Р考?為了確保動模與定模在合模時能準確對中，在模具中必須設(shè)置向?qū)Р考?。通常向?qū)Р考蓪е蛯蚩捉M成。(4) 脫模機構(gòu) 脫模機構(gòu)是指在開模過程的后期，將塑件從模具中脫出的機構(gòu)，它由拉料桿，推桿、復位桿、推桿固定桿和推板組成(5) 側(cè)向分型抽芯機構(gòu) 對于有些帶帶外側(cè)凹槽或側(cè)孔的塑件，在被推出模具之前，模具必須先進行側(cè)向分型，拔出側(cè)向凸模或抽出側(cè)向型腔或側(cè)向抽芯，然后方能順利脫模，此時需要設(shè)置側(cè)向分型抽芯機構(gòu)。(6) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 為了滿足塑料成型工藝對模具溫度的要求，需要有溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對模具的溫度進行調(diào)節(jié)。模具冷卻，一般在模板內(nèi)開設(shè)冷卻水道。加熱則在模具內(nèi)或周圍安裝加熱元件。(7) 排氣系統(tǒng) 塑料模中設(shè)置排氣結(jié)構(gòu)是為了在塑料熔體充模過程中排除模腔中的空氣和塑料本身揮發(fā)出的各種氣體，以避免它們對塑件成型造成缺陷。1.3.2 塑料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計要點塑模具是成型塑料制品的主要工具。而一般來說塑料制品通常是批量和大批量生產(chǎn)，因此要求塑料模具在使用時具有高效率、高質(zhì)量及成型后少加工或不再加工，所以在模具設(shè)計時就必須考慮這些問題。1.4 工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。1.5 本次畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容及本文章節(jié)組成本次畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容為玩具后蓋的注射工藝分析及塑料注射模具設(shè)計。本文首先分析制品結(jié)構(gòu)，建立注塑模具的基本結(jié)構(gòu)形式并確定分型面，然后利用 Moldflow 軟件進行注塑過程模擬，包括最佳澆口位置、填充、流動、冷卻等仿真。進而應(yīng)用 UG NX6.0 中 MoldWizard 插件結(jié)合 Auoto CAD ，根據(jù)注塑機的主要工藝參數(shù)完成注射模具中澆注系統(tǒng)、抽芯機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)等設(shè)計。最后應(yīng)用二維 CAD 軟件完成模具裝配圖及主要零件圖的繪制。本文的重點在于注射模具的相關(guān)設(shè)計說明，主要是對型腔布置和分型面確定、澆注系統(tǒng)和模具成型時間周期的分配、成型零件和模架的設(shè)計，然后通過計算，選擇合適的脫模機構(gòu)和側(cè)向抽芯方式、以及排氣和冷卻系統(tǒng)。第二章 塑料注射成型工藝及塑料注射模具設(shè)計2.1 塑料注射成型工藝2.1.1 注塑成型原理簡介注塑成形又稱注射成形，是熱塑性塑料成形的主要方法。注塑成形的原理下圖所示，將玻璃態(tài)(粒 狀或粉狀)的塑料加入到注塑機的料斗，在注塑機內(nèi)塑料受熱熔化，由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化為熔融態(tài)并保持流動 狀態(tài)，然后，在一定的壓力作用下注入到閉合的模具中，經(jīng)冷卻定型后，熔體塑料就固化成為所需的塑件，下圖2-1為注塑原理示意圖。 1料斗2螺桿轉(zhuǎn)動傳動裝置3注射液壓缸 4螺桿5加熱器6噴嘴7模具圖2-1 注塑原理圖2.1.2 注塑成型工藝過程注塑成型的工藝過程：包括成型前準備、注射過程和塑件的后處理等。（1） 成型前準備：對 ABS 的色澤、細度和均勻度進行檢驗。由于 ABS 的吸水率大約為 0.2%0.8%， 容易吸濕，成型前應(yīng)進行充分的干燥，干燥至水分含量0.3%。 （2）注射過程：塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模 具型腔成型，其具體過程大致如下圖 2.2 所示的基本程序。 （3）塑件后處理：采用調(diào)濕處理，處理溫度為 70，保濕時間 24 小時。圖 2-2注塑過程示意圖2.1.3 塑件材料的化學和物理特性該產(chǎn)品如圖2-1 所示材料是ABS。圖2-3 產(chǎn)品圖產(chǎn)品材料基本特性：ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合力學性能。ABS有極好的抗沖壓強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70C左右，熱變形溫度為93C左右。耐氣候性差，在紫外線作用下變硬變脆。 2.2 注射成型機械2.2.1 注射機型號初選注射模是安裝在注射機上使用的工藝裝備，因此使用注射模時應(yīng)該詳細了解注射機的技術(shù)規(guī)范，方 能設(shè)計出符合要求的模具。根據(jù)產(chǎn)品三維圖，利用軟件的分析功能進行計算，得出以下數(shù)據(jù)塑件體積V1= 122458.33 塑件質(zhì)量M1=V1 =126.74 g 澆注系統(tǒng)凝料體積 V2=6197.373 澆注系統(tǒng)凝料質(zhì)量 M2=V2 =6.41 g 一次注射所需總的ABS 體積 V=V1+V2=128655.67cm3 一次注射所需總的ABS質(zhì)量 M=M1+M2=133.16g 塑件表面積 =81316.0732塑件平均厚度=2.5mm 塑件最大體積=189.18mm171.14 mm 77.55 mm 塑件投影面積 A114825.702根據(jù)現(xiàn)有廠家的設(shè)備選擇理論注射容量為200g。表 2-1 注射機型號和主要技術(shù)規(guī)格HTFXSpecification2HTF450X-A螺孔直徑mm70最小板厚mm330L/D22.9頂出行程mm200理論容量cm3200頂出力KN110射出量1296頂出根數(shù)13射出速度mm/s352最大泵壓力MPa16塑料化能力g/s44.9馬達輸出功率KW45射出壓力MPa204加熱器輸出功率KW23.85螺旋回轉(zhuǎn)數(shù)r/min0160機械外形尺寸m7.92.33.2鎖模力KN1000機械重量19鎖模行程mm740貯料器容量kg100最大板厚mm780料筒體積L10502.2.2 注射機的校核2.2.2.1 最大注射量的校核為確保塑件質(zhì)量，注射模一次成型的塑料重量（塑件和流道凝料重量之和即 Vz+ Vj）應(yīng)在理論注射量（Vg）的 10%80%之間。 其中：Vz塑件的質(zhì)量；Vj澆注系統(tǒng)凝料質(zhì)量；Vg注射機的額定注射量133.16g/200g=66.5%,介于 10%80%之間，滿足要求。2.2.2.2 注射壓力的校核所選用的注射機的注射壓力必須大于成形塑件所需的注射壓力。成形所需注射壓力與塑料品種，塑件的形狀及尺寸，注射機類型，噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。由于成型所需的注射壓力一般很難確定，根據(jù)一般原則其值一般在 70150Mp 范圍。注射機額定壓力為204Mp,滿足注射成型壓力需求。2.2.2.3 鎖模力的校核高壓塑料熔體充滿模腔時，會產(chǎn)生使模具沿分型面分開的脹模力，為防止模具分型面被脹模力頂開， 必須對模具施以足夠的鎖模力，否則在分型面處將產(chǎn)生溢料。故注射機的鎖模力必須大于脹模力。此脹模力等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積。鎖模力必須大于型腔內(nèi)壓力，以免在注射過程中由于鎖模力過小而造成模具脹開發(fā)生溢料現(xiàn)象。按下式校核注射機的額定鎖模力：TKPA(N)式中 ：T注射機額定鎖（合）模力 （KN）； T=1000KN A塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的總投影面積（mm2）； A=1.35A1=20014.695mm2 K安全系數(shù)，通常取 1.11.2。 P模內(nèi)平均壓力（型腔內(nèi)熔體的平均壓力）； 由于制品材料為 ABS，屬于中等粘度塑料和有精度要求的制品，P 為29.634.4MPa，取 p=30MPa 進行校核。塑件在分型面上的投影面積 A1=14825.70mm2，澆道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積 A2 在模具設(shè)計之前是個未知數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計分析 A2 是 A1 的 0.20.5 倍，因此可用0.35A1 來估算。則 T=1000KN 1.353020014.695=810.60 KN所選注射機的鎖模力為 1000KN 大于810.60 KN，故鎖模力可靠。第三章 注射模具的設(shè)計計算說明書3.1 型腔布置和分型面確定3.1.1 型腔數(shù)計算注塑模具的型腔數(shù)是由最終產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量、交貨時間和塑機的型號來決定的?，F(xiàn)采用交貨期限來計算型腔數(shù)。由設(shè)計任務(wù)可知此副模具的生產(chǎn)率為：80000/年（單班）。當產(chǎn)品采用一副模具生產(chǎn)時可用下式來確定型腔數(shù)，即：n = 1.05Ntc3600th (to - tm ) = 1.05800001003600 240 111.882式中：1.05 為故障系數(shù)（以 5%計）； N 為一副模具訂貨量（件）為 50000；to 為從訂貨到交貨時間(月) 為 12；tc 為成型周期（s）取 100； tm 為模具制造時間（月）為 1； th 為所在廠的每月工作時間（h/月） 為 240。綜上述：型腔數(shù)取 2 。3.1.2 分型面確定分開模具取出塑料制品的界面稱為分型面，也可稱為合模面。分型面的類型選擇是否恰當，設(shè)計是否合理，在模具設(shè)計中非常重要。它不僅直接關(guān)系到模具結(jié)構(gòu)的復雜程度，而且對制品的成型質(zhì)量和生產(chǎn)操作等都有影響。此次設(shè)計的分型面示意圖如圖3-1和圖3-2所示。圖 3-1 型芯分型示意圖圖 3-2 型腔分型示意圖3.2 澆注系統(tǒng)確定和模具成型時間周期分配3.2.1 塑件的外觀要求分析該制件為外觀件，要求外表美觀無斑點、無熔接痕，表面粗糙度可取 Ra1.6。 模具型腔的表面粗糙度通常應(yīng)比塑件對應(yīng)部位的表面粗糙度在數(shù)值上要低 1-2 級。3.2.2 塑件尺寸公差標準影響塑件尺寸精度的因素主要有：塑料材料的收縮率及其波動、塑件結(jié)構(gòu)的復雜程度、模具因素（含 模具制造、模具磨損及壽命、模具的裝配、模具的合模及模具設(shè)計的不合理所可能帶來的形位誤差等）、 成型工藝因素（模塑成型的溫度 T、壓力 p、時間 t 及取向、結(jié)晶、成型后處理等）、成型設(shè)備的控制 精度等。3.2.3 利用MPI確定澆口已知塑件材料為 ABS，密度 =1.021.05g/cm,模具采用一模兩腔。該塑件結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。結(jié)構(gòu)比較復雜，屬于中等偏大的薄壁塑件。根據(jù)塑件表面要求，采用三板式細水口的多澆口注塑方式。澆口中連接流道與型腔之間的一段細短通道是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分, 起著調(diào)節(jié)料速、補料時間及防 止倒流等作用。澆口的數(shù)量、形狀、尺寸和進料位置對塑件成型質(zhì)量影響很大。Autodesk MPI 是專業(yè)模流軟件, 可以模擬熱塑性塑料注射成型過程中的填充、保壓和冷卻過程, 并 能輸出量化的過程參數(shù)、曲線和圖表。作為分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否合理、怎樣選擇合適的注射材料、怎樣確定合理的澆口設(shè)置、預(yù)測熔接痕位置、最終制品質(zhì)量如何等項目的依據(jù)。在進行成型分析前, 已完成的前處理工作主要包括: 項目的創(chuàng)建和模型的導入；網(wǎng)格模型的建立與修改； 澆注系統(tǒng)的創(chuàng)建；冷卻系統(tǒng)的創(chuàng)建；材料選擇和工藝參數(shù)的設(shè)定等。3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)是指模具中從接觸注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道，其作用是使塑料熔體平穩(wěn)且有順序地填充到型腔中，并在填充和凝固過程中把注射壓力充分傳遞到各個部位，以獲得組織緊密、外形清晰的塑件。澆注系統(tǒng)的作用是使熔融塑料平穩(wěn)、有序地填充到型腔中去，且把壓力充分地傳遞到型腔的各個部分，以獲得組織致密、外形清晰、美觀的塑件。3.3.1 澆注系統(tǒng)的組成本澆注系統(tǒng)有主流道、分流道、澆口和冷料穴四個部分組成參考文獻3。（1）主流道 是從注射機噴嘴與模具的接觸部分起到分流道為止的一段流道。（2）分流道 是介于主流道和澆口之間的一段通道，它是熔融塑料由主流道流入型腔的過渡通道，能使塑料的流向得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換。（3）澆口 它是分流道與型腔之間的狹窄部分。這一狹窄短小的澆口能使分流道輸送來的熔融塑料產(chǎn)生加速，形成理想的流動狀態(tài)而充滿型腔。（4）冷料穴 是直接對著主流道的孔。其作用是儲藏注射間隔期間產(chǎn)生的冷料頭，以防止冷料進入型腔而影響塑件質(zhì)量。3.3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計的基本原則（1）適應(yīng)塑料的成型工藝性 注射成型時，熔融塑料在澆注系統(tǒng)和型腔中的溫度、壓力和剪切速率是隨時變化的，相應(yīng)的表觀粘度也不斷發(fā)生變化。因此在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，綜合考慮這些因素，以便在沖模這一階段能使熔融塑料以盡可能低的表現(xiàn)粘度和較快的速度充滿整個型腔，而在保壓這一階段又能通過澆注系統(tǒng)，使壓力充分的傳遞到型腔的各個部位，以獲得外形清晰、尺寸穩(wěn)定、質(zhì)量較好的塑件。（2）利用型腔內(nèi)氣體的排出 澆注系統(tǒng)順利而平穩(wěn)的引導熔融塑料充滿型腔的各個角落，在沖填過程中不產(chǎn)生紊亂或渦流，使型腔內(nèi)的氣體順利排出。（3）減少塑料熔體的熱量及壓力損失 澆注系統(tǒng)能使熔融塑料通過時其熱量和壓力損失減小，以防止因過快的降溫降壓而影響塑件的成型質(zhì)量。（4）便于修整和不影響塑件的外觀質(zhì)量 設(shè)計澆注系統(tǒng)時要結(jié)合塑件的大小形狀及技術(shù)要求綜合考慮，做到去除、修整澆口凝料方便，并且不影響塑件的美觀和使用。（5） 防止外罩翹曲變形 考慮由于澆口收縮等問題，而采取措施予以防止。（6）便于減少塑料消耗和減少模具尺寸 在滿足以上各項原則的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減小模具尺寸，節(jié)約模具材料。3.3.3 主流道的設(shè)計（1）澆口套的內(nèi)孔呈圓錐形，錐度為26。若錐度過大會造成壓力減弱，流速減慢，塑料形成渦流，熔體前進時易混進空氣，產(chǎn)生氣孔；錐度過小，會使阻力增大，熱量損耗大，表面粘度上升，造成注射困難。（2）主流道的長度：本模具初取55mm進行設(shè)計。（3）主流道進料直徑：主流道進料直徑應(yīng)比注射機噴嘴直徑大0.51mm，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，故d1=d+(0.51)mm=4+1=5mm。（4）主流道球面半徑：主流道凹球面半徑要比噴嘴球面半徑大12mm，所以，主流道球面半徑為R=r+(12)mm=10+1=11mm。（5） 澆口套不能制成拼塊結(jié)構(gòu)，以免塑料進入接縫處，造成冷料脫模困難。（6）澆口套的長度應(yīng)與定模板厚度一致，它的端部不應(yīng)凸出在分型面上，否則會造成合模困難，不嚴密，產(chǎn)生溢料，甚至壓壞模具。（7）澆口套的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示：圖3-3 澆口套的結(jié)構(gòu)3.3.4 分流道的設(shè)計（1）分流道的作用 分流道是主流道的連接部分，其基本作用是在壓力損失最小的條件下，將來自主流道的熔融塑料，以較快的速度送到澆口處充模。同時，在保證充滿型腔的前提下，要求分流道中殘留的熔融塑料最少，以減少冷料的回收。（2）分流道的類型分流道是主流道與澆口之間的通道，在多形腔的模具中必不可少。常用的分流道截面有圓形、梯形、U形和六角形。流道的截面積越大壓力損失越??；流道的表明積越小，熱量的損失越少。查模具設(shè)計手冊5得各流道的截面形狀的效率及性能不同流道截面形狀的效率及性能。綜合考慮，分流道采用圓形流道。3.4 成型零件設(shè)計和模架設(shè)計成型零部件決定了塑件幾何形狀和尺寸，通常包括：凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。與有成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須具有足夠的強度、硬度耐磨等性能：3.4.1 成型零件的尺寸計算1、型腔尺寸的計算該零件材料8ABS，查相關(guān)手冊得成型收縮率為0.3%0.8%，取平均值，Scp=0.55%。 (1) 型腔徑向尺寸計算型腔徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式6如下： （3-1）式中：型腔徑向尺寸（mm）；塑件的平均收縮率（ABS收縮率0.3%0.8%，取平均值Scp=0.55%。）；塑件徑向公稱尺寸（mm）；塑件公差值(mm)（3/4項系數(shù)隨塑件精度和尺寸變化，一般在0.50.8之間，取0.6）；z型腔制造公差（mm）(當尺寸小于50mm時，z=1/4；當塑尺寸大于50mm時，z=1/5其中查尺寸公差表所得)；塑料的最小收縮率（）。由式（3-1）知：型腔長度尺寸計算為：mm型腔寬度尺寸計算為：mm(2) 型腔深度尺寸計算型腔深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： （3-2） 式中：型腔深度尺寸（mm）；塑件深度公稱尺寸（mm）；2/3的系數(shù)0.5； 其他符號意義同上。由式（3-2）知：mm2、型芯徑向尺寸計算型芯徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下： （3-3） 式中：型芯徑向尺寸（mm）；型芯的制造公差（mm）；其他符號意義同上。由式（3-3）知：型芯長度尺寸計算為：mm型芯寬度尺寸計算為： mm3、型芯高度尺寸計算型芯高度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： （3-4） 式中：型芯高度尺寸（mm）；塑件孔深度尺寸（mm）；其他符號意義同上。由式3-4知：mm3.4.1 分型結(jié)果根據(jù)所選分型面，利用 UG，先對塑件表面進行補孔、補塊，再用自動分型功能得到圖3-11所示型芯和圖3-12型腔模仁以及后側(cè)的抽芯模仁。然后再從型芯模仁上切割得到滑塊頭部的結(jié)構(gòu)，如圖 3-13 所示。至此該塑件的所有成型零件都已經(jīng)設(shè)計出來。 圖 3-11 型芯模仁圖 3-12 型腔模仁圖 3-13 滑塊結(jié)構(gòu)3.4.2 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模用以成形塑件的外表面，按其結(jié)構(gòu)不同，可分為六種：1. 整體式凹模2. 整體嵌入式凹模3. 局部鑲嵌式凹模4. 大面積鑲嵌組合式凹模5. 四壁拼合式凹模 根據(jù)此次零件的自身特點，則凹模形式做成整體嵌入式凹模，這樣易于維修和減少材料,而且加工工藝性好，排氣效果好，但裝配調(diào)整困難，有時塑件表面會留有拼接的痕跡，如圖 3-12所示3.4.3 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計型芯用來成形塑件的內(nèi)表面，型芯可分為如下形式：1. 整體式型芯2. 組合式型芯 根據(jù)此次零件的自身特點，則型芯做成組合式型芯，這樣易于加工，而且制造成本低，如圖 3-11所示。3.4.4 模架的選擇選用標準模架能夠降低模具生產(chǎn)成本，簡化模具的設(shè)計和制造，縮短模具的生產(chǎn)周期，同時使用 標準模架還能保證模具的加工精度，而且模具易損零件的互換性好，便于模具的維修。由型腔布局及成型零件尺寸并結(jié)合標準模架，選用龍記集團（LKM）大水口系列模架，模架結(jié)構(gòu) 如圖 3-13 所示，具體尺寸見表 3-1。圖 3-13 LKM 大水口系列模架結(jié)構(gòu)示意圖表 3-1 模板尺寸表（單位：mm）模架規(guī)格（WL）270400動模座板厚度(BCP_h)25定模座板厚度(TCP_h)25墊塊高度(CP_h)90定模板 A 厚度(AP_h)70推板20動模板 B 厚度(BP_h)70推板固定板15模具厚度的校核:注射機允許安裝的模具最高厚度為780mm；注射機允許安裝的模具最小厚度為330mm。模具實際厚度=2911mm,介于 330780mm 之間，模具厚度滿足要求。3.5 脫模機構(gòu)的設(shè)計在注射成型的每一個循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機構(gòu) 稱為脫模機構(gòu)（或稱推出、頂出機構(gòu)）。在設(shè)計脫模推出機構(gòu)時應(yīng)遵循下列原則：（1）推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)。（2）保證塑件不應(yīng)推出而變形損壞。（3）機構(gòu)簡單、動作可靠。（4）良好的塑件外觀。（5）合模時的正確復位。 根據(jù)制品形狀和布局，本模具采用圓形截面推桿（頂桿）脫模機構(gòu)。 如圖 3-14所示。 圖 3-143.5.1 推桿設(shè)計及強度校核推桿是脫模機構(gòu)中最常見的一種形式。由于推桿結(jié)構(gòu)簡單，加工、裝配及更換方便，滑動阻力小， 適用效果好，設(shè)置布局自由度大，因此應(yīng)用非常廣泛。但是，由于推桿于塑料件的接觸面積比較小，易 于造成應(yīng)力集中，從而可能使塑料件變形或損傷。故不宜用于斜度小和脫模阻力大的管形或箱形類塑料 件的推桿。推桿的形狀:直通式推桿、階梯式推桿、組合結(jié)構(gòu)、錐面推桿。直通式推桿最為常用、結(jié)構(gòu)簡單，則本次設(shè)計采用直通式推桿，材料選用 T8A，推桿直徑 d 與模板 上相應(yīng)的孔采用 H8/f7 間隙配合，熱處理硬度要求 5055HRC。3.5.1.1 脫模力的計算 脫模力是從動模一側(cè)的主型芯上脫出塑件所需施加的外力，需克服塑件對型芯包緊力、真空吸力、粘附力及脫模機構(gòu)本身的運動阻力。一般按如下經(jīng)驗公式進行估算： Qe = Qc + Qb式中： Qc 為塑件對型芯包緊的脫模阻力（N）， Qb 為使封閉殼體脫模需克服的真空阻力（N）。其中Qc =ps cosa ( f- tan a )1 + f sin a cosa式中： p 為塑件對型芯包緊產(chǎn)生的壓強（MPa），p 經(jīng)驗值一般取 8 20MPa，本設(shè)計取為 15MPa。f 為摩擦系數(shù)取 0.5， 為型芯斜度，粗略取塑件型芯整體斜度=2。s 為塑件包緊型芯的側(cè)面積（mm2），因為塑件存在內(nèi)凹結(jié)構(gòu)，即對型腔存在抱緊力，所以塑件對型芯產(chǎn)生的有效脫模力的側(cè)面積 s=S（型芯）-S（型腔）3.5.1.2 推桿直徑的計算圓截面推桿直徑設(shè)計公式 d = K ( 64Q e (mL)2nEp 31) 45mm式中： Qe 為脫模力（N）； n 為推桿數(shù)目取 n=43；K 為安全系數(shù)，K=1.3；L 為推桿長度（mm）；這里L 取最長推桿的長度，L=187mm； 為壓桿的長度系數(shù)，取 =0.5；E 為材料彈性模量（MPa），E=2*105MPa。 以下以 43 根 F 10 的推桿；來校核推桿的應(yīng)力。s =（4 481500）/（43 3.14 102）=142.6N/mm2一般 T8A 鋼s =32000 N/mm2，則s S,故開模行程滿足要求。3.6 排氣方式的選擇3.6.1 排氣不良的危害性從某種意義上講，注射模也是一種置換裝置，塑料熔體進入模腔，同時置換出模腔內(nèi)的空氣。實際上模具內(nèi)的空氣并不局限于型腔內(nèi)，特別是三板式注射模，不能忽視存在于流道中的空氣。此外，塑料熔體會產(chǎn)生微量分解的氣體。這些氣體必須及時排出。若這些氣體大量處在于模腔內(nèi)，存在以下危害性： (1) 在膠件表面形成烘印、氣花、接縫，使表面輪廓不清；(2) 充填困難，或局部飛邊；(3)嚴重時在表面產(chǎn)生焦痕；(4)降低充模速度，延長成型周期。3.6.2 排氣方法此模具屬于中型模具且塑件是薄壁件，排氣方式可采用模具的自身結(jié)構(gòu)的特點來完成。1.利用分型面之間的空隙來排氣；2.利用頂桿配合間隙排氣；3.用型芯與模板的配合間隙排氣；4.利用排氣槽空隙排氣；3.6.3 排氣槽結(jié)構(gòu)針對本塑件所設(shè)計的模具可先不開排氣槽，在試模后視具體情況選擇是否要開槽。排氣槽一般開設(shè)在前模分型面熔體流動的末端，寬度 b=(58)mm，長度 L 為 8.0mm10.0mm 左右。3.7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計3.7.1 模溫調(diào)節(jié)的重要性和冷卻管道的設(shè)計原則模具溫度對塑料制件的質(zhì)量及生產(chǎn)效率有極大的影響。每一種塑料都有其適宜的成形模溫，在生產(chǎn) 過程中若能始終維持想適宜的模溫，則其成形性能得到改善。若模溫過低，會降低塑料熔體流動性，使塑件輪廓不清，甚至充模不滿；模溫過高，會使塑件脫模時和脫模后發(fā)生變形，使其形狀和尺寸精度降 低。利用模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模溫恒定，能有效減少塑件成型收縮的波動，提高塑件的合格率。模具型芯與型腔溫差過大，會使塑件收縮不均勻，導致塑件翹曲變形。適當提高模具溫度能有效地改善塑件外觀質(zhì)量。過低的模溫會使塑件輪廓不清，產(chǎn)生明顯的銀絲，云紋等缺陷，表面無光澤或粗糙度增加等。就注射成形過程講，可把模具看成為熱交換器。塑料熔體凝固時釋放出的熱量中約有 5%以輻射、 對流的方式散發(fā)到大氣中，其余 95%由模具的冷卻介質(zhì)（一般為水）帶走。因此模具的生產(chǎn)效率主要取決于冷卻介質(zhì)的熱交換效果。冷卻管道的設(shè)計主要遵循以下原則：1. 合理確定冷卻管道的直徑，中心距及型腔壁的距離。2. 降低進水與出水的溫度差。3. 澆口處應(yīng)加強冷卻。4. 應(yīng)避免將冷卻管道開設(shè)在塑件的熔合紋部位，并注意干涉及密封等問題。5. 冷卻水道應(yīng)便于加工和清理。3.7.2 冷卻水道的設(shè)計與計算冷卻介質(zhì)從模具中帶走的熱量值 根據(jù)牛頓冷卻定律，冷卻介質(zhì)從模具中帶走的熱量為： Q = a * A * DT *q ( J )式中： 冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱系數(shù)（W/m2K）；A冷卻管道壁的傳熱面積（cm2）； T模具溫度與冷卻介質(zhì)溫度之差值（K）； 冷卻時間（S）。當需傳遞熱量 Q 不變時，可通過提高傳熱系數(shù) ，提高模具和冷卻介質(zhì)溫度之差值 T，并增大冷 卻管道壁的傳熱面積 A 三方面來考慮縮短冷卻時間。填充結(jié)束時，塑件的溫度在 241.6C 左右，而模具溫度根據(jù)經(jīng)驗是 4070C。設(shè)常溫水的溫度為 25C，出水口的溫度 300C。成型周期為 80s，其中冷卻時間為 30S，每次成型的 重量為 401.75g，則每小時的產(chǎn)量為（3600/80401.75）g/h=18.08Kg/h。塑件每小時釋放出的熱量為： Q = GDi( J ) 式中： i塑料成形時在模內(nèi)釋放的熱含量（J/Kg）；G單位時間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量（Kg/h）,由塑料模具技術(shù)手冊中表 341 查得 ABS 成形時放 出的熱量為 D i=3.8105 （J/Kg）。則 Q=G i=18.083.8105=6.87106 （J/h）冷卻水體積流量公式如下：V=（Gi）/60C （t1-t2）（m3/min） 式中：V冷卻水體積流量（m3/min）；C冷卻水的比熱容（J/Kg.K）； 冷卻水的密度（Kg/m3）；t1冷卻水出水口溫度 （）；t2冷卻水入水口溫度 （）；（t1-t2）2精密塑件（SJ1372-7834 級）（t1-t2）10一般塑件（SJ1372-7856 級）（t1-t2）30（SJ1372-7878 級） 則 V=（Gi）/60C （t1-t2）=（6.87106）/（601034187（30-25）=5.4710-3 （m3/min）根據(jù)體積流量，由塑料模具技術(shù)手冊中表 344 得，取冷卻水孔直徑為 d=8mm。冷卻水流速 v 的計算，公式如下：v=4V/ d2 （m/s）則 v=（44.5210-3）/（3.14（0.008）260）=1.82（m/s） 管道子孔與冷卻介質(zhì)間傳熱系數(shù) a 的計算，公式如下： = （ v）0.8/d0.2 （W/m2.K） 式中： 與冷卻介質(zhì)有關(guān)的物理系數(shù)； 冷卻介質(zhì)在該溫度下的密度（Kg/m3）根據(jù)水溫為 27.50C（平均），由塑料模具技術(shù)手冊中表 338 查得 =7.22則 = （ v）0.8/d0.2 （W/m2.K） =7.22（9961.82）0.8/（0.008）0.2=7.666103 （W/m2.K）冷卻水孔總傳熱面積 A 的計算，公式如下：A=（G i）/3600 （T -T）（m2） 式中：Tw模具溫度；T冷卻水的平均溫度；則取模具溫度 Tw=40 C冷卻水的平均溫度 T=26.5 C；w則 A=（G i）/3600 （T -T）= 6.87106=0.0199（m2）/（36007.666103（40-27.5）冷卻水孔數(shù)的計算，公式如下：n=A/（ d*L）；則 n =0.0199/（3.140.0080.7）=1.13 1從計算結(jié)果看，所需冷卻水道只需要一個，但一條冷卻水道會導致冷卻不均勻，對模具來說是不可 取的。根據(jù)注塑廠的生產(chǎn)經(jīng)驗，在強制脫模的情況下，型芯必須冷卻，型芯縱向分 2 排布置，若是采用 串聯(lián)水道，勢必導致型芯溫差較大，因此兩排型芯應(yīng)分別采用 2 條進出水道，在注射工藝過程中，根據(jù) 具體情況確定采用并聯(lián)還是串聯(lián)水道。在定模部分的流道也應(yīng)得到冷卻，可開設(shè)一條往返水道，模外膠管串聯(lián)，水道流量大小可根據(jù)注射 時具體工藝情況進行調(diào)整。綜上所述得：d=8mm分布情況圖 3-15所示 圖 3-15模仁的水道分布示意圖3.8 側(cè)向抽芯的設(shè)計凡是能夠獲得側(cè)向抽芯或側(cè)向分型以及復位動作的機構(gòu)，統(tǒng)稱為側(cè)向分型抽芯機構(gòu)。從廣義來講， 它也是實現(xiàn)塑件脫模的裝置。這類模具脫出塑件的運動有兩種情況：一種是開模時首先完成側(cè)向分型或抽芯，然后推出塑件：第二種是側(cè)向抽芯或分形與塑件的推出同步進行。側(cè)向分形抽芯機構(gòu)類型很多，通常按動力來源分三種類型19：手動側(cè)向分型抽芯機構(gòu)、機動側(cè)向分型抽芯機構(gòu)、液壓或氣壓側(cè)向分型抽芯機構(gòu)。根據(jù)這三種類型，此模具選擇機動分型抽芯機構(gòu)。3.8.1 抽芯距的計算所謂抽芯距，就是側(cè)向型芯或側(cè)向成形模腔從成形位置到不妨礙塑料件的脫模推桿位置所移動的距 離。抽芯距用 S 來表示。為安全起見，側(cè)向抽芯距離通常比塑料件上的側(cè)孔、側(cè)凹的深度或側(cè)向凸臺的高度大 23mm。但在某些特殊情況下，當側(cè)型芯或側(cè)型腔從塑料件中雖已脫出，卻仍然阻礙著塑料件 脫模時，就不能簡單的使用這種方法來確定抽芯距離。本塑件存在兩處的抽芯，且都處于不同側(cè)，如圖紅色圈內(nèi)3-16所示。圖 3-16塑件抽芯位置示意圖通過軟件，測量得到最大的凹槽深度為1.5mm。事實上，避免塑件在開模時候隨動模移動而包附在型腔上。 根據(jù)上述方法得此模具的抽芯距：S=S1+(23)=2.5，考慮到滑塊的滑動特性和實際效果，取 S=5。3.8.2 側(cè)向抽拔力的計算抽芯力的計算同脫模力的計算相同。對于側(cè)向凸起較少的塑料件，其抽芯力往往是比較小的，僅僅 是克服了塑料件與側(cè)型腔的粘附力和側(cè)型腔滑塊移動時的摩擦阻力。對于側(cè)型芯的抽芯力，根據(jù)以下公 式進行估算：Fc=chp( cos -sin )。式中：Fc-抽芯力（N）；c-側(cè)型芯成型部分的截面平均周長（m）；取 c=（ 682+24+21）10-3m=0.727m；h-側(cè)型芯成型部分的高度（m）；取 h= 1.510-3m；P-塑料件對側(cè)型芯的收縮應(yīng)力（包緊力），其值與塑料件的幾何形狀及塑料的品種、成型工藝有 關(guān)，一般情況下模內(nèi)冷卻塑料件，p=(0.81.2)107Pa，模外冷卻的塑料件，p=(2.43.9）107Pa； 取 P= 1.0107 Pa； -塑料在熱狀態(tài)時對鋼的摩擦因素，一般 =0.150.20；取 = 0.18； -側(cè)型芯的脫模的斜度或傾斜角（）；取 = 0.8 得：Fc=1810.45N3.8.3 斜楔和滑塊的設(shè)計通過分型得到的型芯和抽芯模高度和為 70m，即等于滑塊的高度。為了保證斜楔在臨界位置能順利進入滑塊槽內(nèi)，取兩斜面間距 S2=2mm，考慮到滑塊導軌壓板的高度，取斜楔的高度H1=51mm，滑塊內(nèi)槽深度 H2=52mm。 設(shè)斜楔的傾斜角= ， 一般小于 20。則(S+S2/cos )/ H1=tan ,由于 較小，S2/cos S2。得到 =16。圖 3-17抽芯結(jié)構(gòu)示意圖3.9 其它零部件的設(shè)計3.9.1 大水口澆口套的設(shè)計（唧咀）澆口套基本形式如圖3-18所示，該零件與注塑機配套使用，屬于非國標通用零件。裝配要求：螺釘規(guī)格：M620mm，數(shù)量：2。 圖 3-18大水口澆口套第四章 成型零件的制造工藝4.1 型腔零件的制造工藝制品的精度高低、表面質(zhì)量好壞，取決于成型零件的制造工藝，因此編制一個科學合理的制造工藝， 是保證成型零件質(zhì)量，進而保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。 塑料模制造的特點(1) 型腔(芯)呈立體型面。塑件的外形和內(nèi)部形狀是由模具的型腔、型芯直接成型的，型腔、 型芯的形狀是塑件的復映，這些復雜的立體形加上難度比較大，特別是盲孔型內(nèi)成型表面加工，采用通 用機床加工時，不僅要求工人技術(shù)等級高，刀具多，而且加工周期長。(2) 精度要求高。塑料模具的型腔(芯)尺寸精度，一般為 IT89 級，精密塑件的型腔(芯)尺寸 精度為 IT67 級，配合部分精度為 IT78 級，為了提高模具的使用壽命，成型零件還需進行淬火。因 此，塑料模具加工中，成型磨削、電加上等精密精密占的比例比較大。(3) 表面質(zhì)量要求高。型腔、型芯的表面粗糙度一般為 Ra0.20.1 m，有鏡面要求的表面粗 糙度為 Ra0.5 m 以下，為達到粗糙度要求，型腔、型芯經(jīng)精加工后，必須經(jīng)過嚴格的研磨、拋光。目 前，多數(shù)采用于手工研磨和拋光，其手工加工的比例約占整副模具加工量的 40左右。精密塑件的模 具，由于多為鑲拼結(jié)構(gòu)，手工加工量約為 10左右。(4) 工藝流程長。塑料模的成型部分是由定模、動模、滑塊等部件構(gòu)成，而定模、動模具零件 的制造過程與一般機械零件的加工過程類似，可分為毛坯準備、毛坯加工、零件加工、光整加工、裝配 與修整等幾個過程。型腔的加工內(nèi)容主要有銑削坯料端面、銑削成型面，鉆主流道孔、鑲件孔、冷卻水孔、邊倒圓等， 具體制造工藝過程見下表。表 4-1 型腔零件制造工藝序號工序名稱工序主要內(nèi)容及要求設(shè)備1備料切 16726751 做坯料慢走絲線切割機床2銑削在銑床上裝夾找正，銑六面立式銑床3銑削銑成型表面數(shù)控銑床4鉆削鉆型芯孔、冷卻水道孔鉆床5熱處理淬火加低溫回火，表