265 手機充電器塑料模具

265 手機充電器塑料模具,手機充電器,塑料模具 制作壓電陶瓷/聚合物復合注塑萊斯利 J. Bowen 和肯尼思 W.法國,材料 Systems 公司 53 Hillcrest 路,康科德,碩士 01742摘要在材料研究實驗室,賓州州立大學研究已經(jīng)證明改進水聽器表現(xiàn)的潛力使用壓電的制陶藝術/聚合物合成物. 為這些合成物 ,材料系統(tǒng)有成本效益的制造業(yè)技術正追求一制陶藝術的制造接近注射模塑. 本文簡要概述主要特征的陶瓷注塑成型工藝, 接著介紹的方式和方法可以被用來制造壓電陶瓷/聚合物復合材料. 性能和應用注塑壓電陶瓷與常規(guī)加工材料.簡介壓電的制陶藝術/聚合物合成物給予關于單相陶瓷和聚合物階段制陶藝術壓電的材料在遙感和實際應用兩方面設計多技能和表現(xiàn)優(yōu)勢。這些合成物已經(jīng)在以及發(fā)展的海軍應用高分辨醫(yī)學超聲中找出使用. 在過去13 年對許多實驗室進行了已建成組合配置和評價. 全球最成功的組合 ,指定 1-3 復合岡維爾的五線譜[l] 有一個連在尺寸上陶瓷相( 壓電纖維)控制在一個三維連通有機高分子階段. 水聽器人物優(yōu)異這種復合材料可取得超過一萬倍以上的固體壓電陶瓷 由適當選擇的階段性特征和復合結構在賓夕法尼亞州立復合材料[l]進行手工調擠壓壓電陶瓷棒在跳汰及封裝 環(huán)氧樹脂, 然后切片到適當?shù)暮穸群蜆O化的陶瓷. 除了展現(xiàn)優(yōu)越的技術性能, 這種材料, 在賓夕法尼亞州工作的突出困難,編造 1-3 復合材料的大規(guī)模 甚至為原型的目的. 這些措施包括:1） 把許多的許多 PZT 纖維排成一排在包裝期間經(jīng)過聚合物和支撐要求.2） 2)在滑行期間電介質故障,起源于遭遇在一典型大陣列.中一根或更多有缺陷纖維的重要可能性的高發(fā)生.過去五年已做了一些嘗試,以簡化裝配過程 1-3 傳感器與 有意提高制造業(yè)的可行性, 并降低材料成本. 早期從事固體切丁塊壓電陶瓷成為理想的配置和回填土的空間內(nèi)的一種高分子 相. 這項技術已廣泛接受了超聲醫(yī)學業(yè)生產(chǎn)高頻傳感器[2]. 最近, 纖維材料股份有限公司已證明適用其織造工藝纖維復合材料向大會壓電陶瓷復合材料 [3]. 另勘探技術涉及復制的多孔面料有適當?shù)倪B通[4].為極其好刻度合成物,纖維,大約 25 到 100 pn 和超過五一個尺寸與另一個尺寸之比有直徑需要來遭遇裝置表現(xiàn)目標. 因此 ,這些困難被附加挑戰(zhàn)用形成沒有缺點和處理在大數(shù)量中極其好纖維構成了. 最近,研究人員在西門子公司已表明很細尺度復合材料可以產(chǎn)生一個逃犯模具技術. 但是,這種方法需要制作一個新的模具,每部分[5].本文描述了一種新方法,壓電復合材料的制備, 即:陶瓷注射成型. 陶瓷注射成型技術是一種有成本效益的制備方法雙方海軍的壓電陶瓷/聚合物復合材料的制備超細 規(guī)模壓電復合材料, 例如那些需要高頻醫(yī)用超聲和無損評價. 注塑成型過程中, 克服困難, 裝配為主的陶瓷纖維復合成換用網(wǎng)狀預成型品陶瓷纖維 陣列 . 除了這方面的優(yōu)勢, 這一進程使得有可能建造復合傳感器具有更復雜的陶瓷元件幾何比原先設想 導致更大的靈活性, 設計為改進的聲阻抗匹配和橫向模式取消加工工藝注塑廣泛應用于塑料業(yè)作為一種手段,快速大量生產(chǎn), 形狀復雜, 在 成本低. 應用陶瓷一直最成功的小型截面形狀,例如: 螺紋指南,及大型復雜形狀不需要燒結密度高,如渦輪葉片鑄造刀片. 最近,這一進程已展開調查,作為生產(chǎn)工藝熱發(fā)動機渦輪部件[6,7]圖 1:注射模塑過程路線.注塑成型用于 PZT 成型見圖 1. 注的熱點熱塑性混合陶瓷粉及有機結合成一個冷卻結晶 復雜的形狀,可以形成與方便與快捷通常與塑料成型. 防范措施,如硬面臨的金屬接觸面, 這些都是重要的,以盡量減少金屬污染的加劇和成型機器. 陶瓷的粘結劑必須拆除非破壞性地, 使成為必要高固體量,嚴格控制粘結劑,拆除過程中, 和正確裝夾. 一旦粘結劑是拆掉, 隨后射擊 極化和環(huán)氧包封過程類似于常規(guī) pzti 聚合物復合[1]. 因此, 過程具有以下優(yōu)點替代加工路線: 復雜 近凈形能力處理許多纖維同時發(fā)生; 快速吞吐量(通常每秒); 兼容性與統(tǒng)計過程控制; 低的材料浪費; 靈活應變傳感器設計( 允許變化壓電元件間距和形狀 ); 成本低,在中度到高度卷. 總的來說,由于高的初始成本,工裝, 陶瓷注射成型是最好的應用復雜形狀零件需要低成本高產(chǎn)量制造和評價采取這種辦法,編造 1-3 壓電復合載在圖 2a, 它說明了壓電陶瓷預制棒的概念, 光纖定位是實現(xiàn)以共同塑造積分陶瓷基地. 聚合物后封裝在陶瓷拆除磨. 除了處理許多纖維 這預制棒做法使廣大緯度在選擇壓電陶瓷元件幾何形狀的綜合性能優(yōu)化. 工具的設計是成功的重要注塑壓電陶瓷復合材料. 辦法列于圖 2b 用途形工具刀片允許改變部分設計,又不過分更換工具成本. 圖 2c 顯示了個體預制棒配置,能夠形成較大的陣列圖 2:預制棒的方法綜合加工.在實踐中, 材料成型參數(shù)必須優(yōu)化整合注塑模具設計實現(xiàn)完整的預制彈射后 成型. 關鍵參數(shù),包括:壓電/粘合劑比,壓電元件直徑和錐形 ,基地 PZT 的厚度 ,刀具表面光潔度, 而塑造的一部分彈射機制設計. 為了評價這些工藝參數(shù), 又不過分工具成本 工具設計,僅有兩排 19PZT 的每一分子已經(jīng)通過實驗目的. 每一行包含有三個 (0,1 和 2 度) 和兩個直徑(0.5lmm). 容納成型收縮, 大小坯維持在 5ox50mm 以盡量剪過的最外層纖維在 冷卻部分的成型周期.圖 3:注射塑造 1-3 混合成的預成型品.圖 3 顯示綠色陶瓷預制裝配使用此工具配置. 看到所有的 PZT 分子趕出完好無損后成型, 包括具有無縱一端漸漸變細變尖方便彈射. 慢熱空氣已被認為是一種合適的方法有機結合搬遷. 最后,燒出預制棒燒結在氣氛 97-98%的理論密度. 沒有遇到任何問題與控制體重燒結過程中, 這些組合坯 即使是這些優(yōu)秀的尺度,比表面積高預制棒是為高頻超聲波.圖 4:掃描電子顯微鏡對所塑造(上) 以及燒結(下) 面壓電纖維 .圖 4 說明了表面為成型和燒結纖維 顯示駐留淺褶皺系大約寬十所特征的注塑成型過程. 纖維呈現(xiàn)輕微開槽沿其長度,由于噴出的工具. 圖 5 顯示的能力近凈成型模具制作非常精細規(guī)模預制棒; 壓電元件尺寸只有 30pm 性已經(jīng)顯現(xiàn). 等離子燒結面這些元素顯示了壓電陶瓷微觀結構致密,均勻.為了展示裁員的辦法,為復合材料, 復合材料約 10 體積%了 PZT-5H"纖維和 spurrs 環(huán)氧樹脂材料環(huán)氧灌封奠定了對 注塑成型及燒結纖維整齊之后磨走了壓電陶瓷股票用來塑造復合預制棒. f 5-26 顯示復合材料制成的鮮混合 pzt/粘合劑混合物和重用材料 . 循環(huán)中的復雜化,并塑造材料似乎是完全可行的,結果大大提高材料的利用率圖 5:細 2-2 級復合材料組成的近余量成形( 上顯微照片). 由于燒結面(下顯微照片).為了展示裁員的辦法,為復合材料, 復合材料約 10 體積% 了 PZT-5H"纖維和環(huán)氧樹脂材料環(huán)氧灌封奠定了對 注塑成型及燒結纖維整齊之后磨走了壓電陶瓷股票用來塑造復合預制棒. f 5-26 顯示復合材料制成的混合 pzt/粘合劑混合物和重用材料 . 循環(huán)中的復雜化, 并塑造材料似乎是完全可行的,結果大大提高材料的利用率.表 1 比較了壓電及介電性能的注塑壓電陶瓷標本所報道的壓了 PZT-5H 樣品制備的粉末的廠商. 當燒結條件,適合了 PZT-5H 制定, 壓電和介電性能比較兩種材料. PZT-5H 制定預計將特別敏感鐵污染的注塑設備, 言下之意, 這些測量是這種污染是微不足道, 在這注塑壓電材料.概要陶瓷注射成型技術已被證明是一種可行的工藝制備兩種壓電陶瓷和壓電陶瓷/聚合物換能器. 電氣性能注塑壓電陶瓷媲美備傳統(tǒng)的粉末緊迫, 但沒有證據(jù)的有害影響來自金屬污染引起的接觸套匯和成型設備. 用陶瓷注塑造復合坯 然后打下了預制棒,形成較大復合陣列.結束語這項工作是由辦事處的海軍研究的指導下,斯蒂芬 e.newfield. 作者要感謝洪女士范用于技術援助, 而威博士 shrout 的材料研究實驗室, 西恩. 州立大學電氣測量.參考文獻[l] R. E. Newnham et al, "復合材料壓電換"材料工程卷, 2,pp. 93-106,1980年12 月.[2] C. Nakaya et al, IEEE Ultrasonics Symposium Proc., Oct. 16-18, 1985, p 634[3] S. D. Darrah,"大面積壓電復合材料",proc. 該adpa會議上活躍的材料和結構, 弗吉尼亞州亞歷山,11月4日至8日,1991年版. g.knowles物理研究所出版,pp139-142.[4]A. Safari and D. J. Waller,"細尺度壓電纖維 /高分子復合材料 "會上adpa會議上活躍的材料和結構,弗吉尼亞州亞歷山,11月4日至8 日,1991年.[5] U. Bast, D. Cramer and A. Wolff,, "A New Technique for the Production of Piezoelectric Composites with 1-3 Connectivity," Proc. of the 7th CIMTEC, Montecatini, Italy, June 24-30, 1990, Ed. P. Vincenzini, Elsevier, pp 2005-201 5.[6] G. Bandyopadhyay and K. W. French,"Fabrication of Near-net Shape Silicon Nitride Parts for Engine Application," J. Eng. for Gas Turbines And Power,[7]J. Greim et al, "Injection Molded Sintered Turbocharger Rotors," Proc. 3rd. Int. Symp. on Ceramic Materials and Components for Heat Engines, Las Vegas, Nev., pp. 1365-1375, Amer. Cer. Soc. 1989 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第Ⅲ頁畢業(yè)設計（論文）任務書班 級 機電 2 班 學生姓名 莊 勇 學 號 20030346 發(fā)題日期： 2007 年 3 月 25 日 完成日期： 6 月 23 日題 目 通用手機電池充電器外殼注塑模設計及編程 1、本論文的目的、意義意義模具設計工件是需要非常專業(yè)的知識和多年的經(jīng)驗才能勝任的。隨著我國機械行業(yè)的飛速發(fā)展，模具設計工程師越來越短缺。已經(jīng)嚴重制約了模具行業(yè)的健康發(fā)展。在廣東、浙江、上海、江蘇等地找到五年以上設計經(jīng)驗的模具工程非常困難，而剛剛畢業(yè)的模具專業(yè)的學生又遠遠不能滿足企業(yè)的需要。通過本次畢業(yè)設計實踐， 采用 CAD/CAM(MasterCAM、UG、Per/E)技術可以使設計者從繁沉計算和繪圖工件中得到解脫。采用人機結合，各盡所長，充分發(fā)揮其人的創(chuàng)造思維能力，控制設計過程，使模具設計趨于合理化。而計算機則發(fā)揮其計算分折和儲存信息的能力。兩者結合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，有利于獲得最優(yōu)的設計成果，縮短開發(fā)周期。采用 CAE 技術，可以實現(xiàn)在計算機上“試?！?，即對整個注射過程進行仿真分折’;抱括“填充、保壓、冷卻、纖維取向，結構應力和收縮，以及整個塑料封裝成型和熱固性塑料流動分折”預測未來產(chǎn)品可能纖維出現(xiàn)的缺陷，對存在的問題在設計階段予以解決，直至提出最優(yōu)的設計參數(shù)，使一次試模成為可能;實現(xiàn)并行工程，從而可以加快產(chǎn)品的開發(fā)進程，降低試模成本，提高生產(chǎn)效率。 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第Ⅲ頁2、學生應完成的任務 1、塑件制品分折;2、注塑機的確定 ;3、 模具設計的有關計算; 4、模具結構設計 ;5、注塑機的參數(shù)校核; 6、模具凹凸模零件加工藝 ;7 、后置處理及計算機編程;8、后附翻譯和實習報告 3、論文各部分內(nèi)容及時間分配：（共 12 周）第一部分 注塑模具設計資料收集 (1 周) 第二部分 塑件制品分折、注塑機的確定 ( 1 周) 第三部分 模具設計的有關計算 (3 周)第四部分 模具結構設計 ( 4 周) 第五部分模具凹凸模零件加工藝、后置處理及計算機編程 ( 2 周)評閱及答辯 ( 1周)備 注 參考文獻：洪慎章《塑料成型及模具設計》機械工業(yè)出版社，2006 年;唐海翔《UG NX2 注塑模具設計》清華大學出版社，2005 年 《模具結構設計》 模具設計與制造技術教育叢書編委會編 機械工業(yè)出版社 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第Ⅲ頁20005 年 《注塑模設計與制造實戰(zhàn) 》 宋滿倉 黃銀國 機械工業(yè)出版社 2005 年 指導教師： 張敬 2007 年 4 月 10 日審 批 人： 年 月 日 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁摘 要摘 要分析了手機充電器外殼的工藝特點，介紹了手機充電器外殼上蓋注射模結構及模具的工作過程。重點介紹了手機充電器外殼注射模結構的設計方法。分析和闡述了模具型芯零件及各標準件的選材、熱處理工藝，手機充電器外殼的塑件的結構要素，塑件的尺寸公差和精度的選擇，塑件的體積和質量的計算方法以及注射機的選擇和校核。此手機充電器外殼注射模設計的結構特點是點澆口形式的單分型面的注射模。該模具結構設計巧妙，操作方便，使用壽命長，塑件達到技術要求。關鍵詞：手機充電器外殼；注射模；型芯；型腔AbstractHas analyzed the handset battery charger outer covering craft characteristic, introduced the handset battery charger outer covering top head injection mold structure and the mold work process. Introduced the handset battery charger outer covering injection mold structure design method with emphasis. Analyzed and elaborated the mold core components selection, the heat treatment craft, the handset battery charger outer covering model the member, model the size common difference and the precision choice, model a volume and the quality computational method. This handset battery charger outer covering injection mold designs the unique feature is the runner form three minute profiles injection molds, is lateral pulls out the coreinjection mold. After production confirmation, this mold structural design ingenious, the ease of operation, the service life is long, models to achieve the specification.Key words: handset battery charger outer；covering injection mold；slide；core. 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁目 錄第 1 章 緒 論 - 1 -1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位 - 1 -2.2 國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 - 1 -第 2 章 塑件工藝分析 - 3 -2.1 塑件的結構要素 - 3 -2.1.1 ABS 的使用性能 - 3 -2.1.2 ABS 材料的成形特點 - 3 -2.1.3 ABS 的成型工藝 - 4 -2.2 注射成型工藝 - 4 -第 3 章 塑件幾何形狀的設計 - 6 -3.1 塑件幾何形狀的設計 - 6 -3.1.1 脫模斜度 - 6 -3.1.2 加強筋 - 6 -3.1.3 塑件的圓角 - 7 -3.1.4 塑件的壁厚 - 7 -3.1.5 孔 - 7 -3.1.6 支承面 - 7 -3.2 塑件尺寸公差與精度 - 7 -第 4 章 分型面及型腔數(shù)目的確定 - 9 -4.1 型腔分型面及型腔數(shù)目 - 9 -4.2 型腔、型芯的結構 - 9 -4.2.1 型腔的結構設計 - 10 -4.2.2 型芯的結構設計 - 10 -第 5 章 注射機的選取和校核 - 11 -5.1 根據(jù)型腔數(shù)選擇注射機 - 11 -5.1.1 根據(jù)塑件形狀估算其體積和重量 - 11 -5.1.2 選擇注射機 - 11 -5.2 校核注射機有關工藝參數(shù) - 12 -5.2.1 注射量的校核 - 12 -5.2.2 鎖模力的校核 - 12 -5.2.3 開模行程的校核 - 13 -第 6 章 成型零件的設計 - 13 -6.1 成型零件的結構設計 - 13 -6.1.1 凹模的結構設計 - 14 -6.1.2 凸模和型芯的結構設計 - 14 -6.2 成型零件工作尺寸的計算 - 14 -6.2.1 凹模與凸模工作尺寸 - 15 -6.2.2 凹模與凸模尺寸計算 - 15 -6.2.3 型腔的強度設計 - 16 -第 7 章 澆注系統(tǒng)的設計 - 17 -7.1 主澆道的設計 - 17 -7.2 分澆道的設計 - 17 - 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁7.3 澆口的設計 - 18 -7.4 冷料穴的設計 - 18 -第 8 章 結構零件的設計 - 19 -8.1 脫模機構的設計 - 19 -8.1.1 機構的設計原則 - 19 -8.1.2 脫模機構分類 - 19 -8.2 脫模機構的導向與復位 - 20 -8.2.1 導向零件 - 20 -8.2.2 復位零件 - 20 -第 9 章 塑料模具鋼的選用 - 21 -9.1 塑料模具材料應具有的性能 - 21 -9.2 模具選材原則 - 21 -第 10 章 模具結構及其工作過程 - 24 -9.1 模架的選擇 - 24 -9.2 模具工作過程 - 24 -結 論 - 26 -致 謝 - 27 -參 考 文 獻 - 28 - 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁1 前言1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。早在 1989 年 3 月中國政府頒布的《關于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。模具工業(yè)既是高新技術產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產(chǎn)業(yè)化的重要領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中 60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經(jīng)濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005 年將達到 170 種。一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元。為了適應市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有 80％的模具需要更換。中國摩托車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計，中國摩托車共有 14 種排量 80 多個車型，1000 多個型號。單輛摩托車約有零件 2000 種，共計 5000 多個，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個型號的摩托車生產(chǎn)需 1000 副模具，總價值為1000 多萬元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數(shù)控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。1.2 各種模具的分類和占有量模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。（1）沖模：沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。沖模占模具總數(shù)的 50％以上。按工藝性質的不同，沖?？煞譃槁淞夏?，沖孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復合模，連續(xù)模。 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁（2）鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機用鍛模，水壓機用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機用鍛模，輥鍛機用鍛模，楔橫軋機用鍛模等。按工藝用途不同，鍛模可分為預鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的 35％，而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。（4）壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的 6％。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結模等。模具所涉及的工藝繁多，包括機械設計制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論） ，塑性加工，玻璃等諸多學科和行業(yè)，是一個多學科的綜合，其復雜程度顯而易見。1.3 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀自 20 世紀 80 年代以來，我國的經(jīng)濟逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。20 世紀 90 年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產(chǎn)值在 1990 年僅 60 億元人民幣，1994 年增長到 130 億元人民幣，1999 年已達到 245 億元人民幣，2000 年增至 260~270 億元人民幣。今后預計每年仍會以 10℅~15℅的速度快速增長。目前，我國 17000 多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達數(shù)千家，成為我國國內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。其中，沖壓模具約占 50℅（中國臺灣：40℅） ，塑料模具約占 33℅（中國臺灣：48℅ ） ，壓鑄模具約占 6℅（中國臺灣：5℅） ，其他各類模具約占 11（中國臺灣：7℅） 。中國臺灣模具產(chǎn)業(yè)的成長，分為萌芽期（1961——1981） ，成長期（1981——1991） ，成熟期（1991——2001）三個階段。萌芽期，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設備與技術的不斷改進。由于紡織，電子，電氣，電機和機械業(yè)等產(chǎn)品外銷表現(xiàn)暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商（如熱處理產(chǎn)業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁1981 年——1991 年是臺灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模具產(chǎn)業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自 1982 年起，臺灣地區(qū)就將模具產(chǎn)業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍”，大力推動模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關工業(yè)產(chǎn)品的外銷策略，全力發(fā)展整體經(jīng)濟。隨著民生工業(yè)，機械五金業(yè)，汽機車及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從 1985 年起，模具產(chǎn)業(yè)已在推行計算機輔助模具設計和制造等 CAD/CAM 技術，所以臺灣模具業(yè)接觸 CAD/CAM/CAE/CAT 技術的時間相當早。成熟期，在國際化，自由化和國際分工的潮流下，1994 年，1998 年，由臺灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“ 工業(yè)用模具技術研究與發(fā)展五年計劃”與“ 工業(yè)用模具技術應用與發(fā)展計劃 ”，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產(chǎn)業(yè)升級，朝向開發(fā)高附加值與進口依賴高的模具。1997 年 11 月間臺灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實力，獲得世界模具協(xié)會（ISTMA）認同獲準入會，正式成為世界模具協(xié)會會員， 。整體而言，臺灣模具產(chǎn)業(yè)在這一階段的發(fā)展，隨著機械性能，加工技術，檢測能力的提升，以及計算機輔助設計，臺灣模具廠商供應對象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機車運輸工具業(yè)，提升到計算機與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。1.4 世界五大塑料生產(chǎn)國的產(chǎn)能狀況美國塑料(原料)的產(chǎn)量多年來一直雄居各國之首。早在 80 年代前期，美國塑料產(chǎn)量就已達2000 萬噸之多，1986 年增至 23l0 萬噸，占全球總產(chǎn)量 8100 噸的 28.5％，此后美國塑料產(chǎn)量繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)定增長之勢，1988 年、1990 年、1992 年、1994 年、1996 年和 1998 年分別增加到2710 萬噸、2810 萬噸、3010 萬噸、3410 萬噸、4000 萬噸和 4360 萬噸，占世界總產(chǎn)量的比例從1996 年起提高到 30％以上。2001 年美國塑料產(chǎn)量為 4170 萬噸，其中以聚乙烯為最多，達 1500多萬噸。其次分別是氯乙烯 650 萬噸、聚丙烯 720 萬噸、聚苯乙烯對酞酸脂 320 萬噸、聚苯乙烯 280 萬噸。國內(nèi)塑料消費量( 產(chǎn)量+ 進口量一出口量)，美國也是全球最多的。美國的全部塑料消費量 2001 年為 4280 萬噸。美國人均塑料消費量也是很高的，2000 年為 159 公斤，2001 年略減為 155 公斤 ，居全球第 3 位。美國現(xiàn)有各種大小塑料企事業(yè)單位 1 萬多家，其中職工人數(shù)少于 50 人的占總數(shù)的 53％，50~l00 人的占 21％，100~500 人的占 23％，超過 500 人的占近4％，職工總數(shù)近 90 萬人。在美國塑料制品加工業(yè)的就職人數(shù)達 110 萬，2001 年的出貨金額為2150 億美元，人均出貨金額為 195 美元。德國是世界最大的塑料( 原料) 生產(chǎn)國之一，上世紀 90 年代初的 1991 年、1992 年和 1993 年，德國塑料產(chǎn)量都為 990 多萬噸，1994 年增達超過 1000 萬噸的 1110 萬噸．1998 年達近 1300 萬噸，1999 年為近 1400 萬噸，2000 年增至 1550 萬噸，超過日本為世界第 2 大塑料生產(chǎn)國，2001年上升為 1580 萬噸，2002 年已過 1600 萬噸。2001 年德國生產(chǎn)的種種塑料原料中，聚乙烯為285 萬噸( 低密度聚乙烯 160 萬噸，高密度聚乙烯 125 萬噸 )，氯乙烯 175 萬噸，聚丙烯 160 萬噸。德國 2001 年的國內(nèi)塑料消費量為 1280 萬噸，其中聚乙烯 265 萬噸，聚丙烯 155 萬噸．氯乙烯152 萬噸。德國人均塑料消費量 2001 年為 160 公斤，在世界上僅少于比利時的 172 公斤，高于美國的 155 公斤，排在世界第 2 位。德國塑料制品加工業(yè)的職工總計有近 30 萬人，2001 年的出 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁貨金額為 360 億美元，人均 126 美元。德國塑料制品加工企業(yè)中職工少于 50 人的占44％，50~100 人的占 28％，100~500 人的占 25％，500 人以上的占 4％。中國塑料工業(yè)多年持續(xù)高速增長，1991 年產(chǎn)量僅為 250 萬噸，1995 年增為 350 萬噸，1998年超過 700 萬噸，到 2002 年已增達約 1400 萬噸，超過日本而成為世界第 3 大塑料原料生產(chǎn)國。中國今年塑料制品市場將持續(xù)走強，在包裝、工程、建材、農(nóng)用和日用塑料制品等各個領域都將有較大幅度的增長，需求量將超過 2500 萬噸。其中包裝塑料制品今年需求量將超過 850 萬噸，工程塑料制品需求量將達 400 萬噸左右，建材塑料制品需求量將達 300 萬噸以上，農(nóng)用塑料制品需求量將在 500 萬噸左右，日用塑料制品需求量約為 80 萬噸左右。日本在很長的時期內(nèi)都是僅次于美國的世界第 2 大塑料生產(chǎn)國。一直到 1997 年，日本塑料產(chǎn)量曾經(jīng)連續(xù)多年增長，年產(chǎn)量在 70 年代中期就已達 500 多萬噸，1987 年突破 1000 萬噸，1991 年達約 1300 萬噸，1992 年和 1993 年因受日本經(jīng)濟下滑的影響，產(chǎn)量略有減少，分別降至1258 和 1225 萬噸。從 1994 年起產(chǎn)量再度增長，1994 年、1995 年和 1996 年分別回升到 1300 萬噸、1400 萬噸和 1470 萬噸，1997 年的產(chǎn)量又比上年增長 3.7％，達到 1521 萬噸，首次超過1500 萬噸。但這種增勢在 1998 年受到遏制，產(chǎn)量大幅度減少。1998 年，日本塑料產(chǎn)量為 1390萬噸，比上年減少了 8.7％。1999 年和 2000 年日本塑料產(chǎn)量分別回升到 1432 萬噸和 1445 萬噸，但仍遠未恢復到 1997 年的水平。2001 年和 2002 年日本塑料產(chǎn)量再度下降至 1400 萬噸以下的1364 萬噸和 1361 萬噸。2002 年日本塑料(原料) 產(chǎn)量減為 1361 萬噸。而中國則增為 1366 萬噸，日本又退居第 4 位。韓國塑料產(chǎn)量增長十分迅速，1986 年超過 200 萬噸，1990 年增達 300 萬噸，1992 年突破500 萬噸，1994 年、1996 年和 1997 年分別上升到 600 多萬噸、700 多萬噸和 800 多萬噸，1998年產(chǎn)量增至 850 萬噸，1999 年突破 900 萬噸，2001 年達 1200 萬噸，躋身于世界 5 大塑料生產(chǎn)國之列。韓國塑料原料產(chǎn)品中以聚乙烯居首，2001 年產(chǎn)量為 340 萬噸(低密度聚乙烯 160 萬噸，高密度聚乙烯 180 萬噸)，聚丙烯以 238 萬噸排在第 2 位，其次分別是聚酯 161 萬噸、氯乙烯124 萬噸、ABS·AS 樹脂 86 萬噸、聚苯乙烯 77 萬噸。韓國國內(nèi)塑料消費量 2001 年 420 萬噸，只相當于產(chǎn)量的 1/3 略高。人均塑料消費量 2001 年為 106 公斤，韓國塑料制品加工業(yè)的職工總數(shù) 2001 年為 3.1 萬人，出貨金額為 85 億美元，人均 276 美元。塑料產(chǎn)量位居世界前 10 名的國家和地區(qū)還有法國 660 萬噸、比利時 600 萬噸、中國臺灣598 萬噸、加拿大 432 萬噸和意大利 385 萬噸(均為 2001 年產(chǎn)量) 。1.5 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢20 世紀 80 年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以 15％的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁國。中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48"（約 122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG 大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技術，模具的電加工和數(shù)控加工技術，快速成型與快速制模技術，新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數(shù)量還是質量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進口 10 多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。（1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。（2）加強模具標準件的應用；使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。（3）推廣 CAD/CAM/CAE 技術；模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。（4）重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期；隨著先進制造技術的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術，高速銑削加工技術，以及自動研磨拋光技術將在模具制造中獲得更為廣泛的應用。1 塑件工藝分析1.1 塑件的結構要素其內(nèi)腔存在很多孔和凸臺，結構較復雜。該塑件為手機允電器外殼，要求有一定的強度、剛度、耐熱和耐磨損等性能。同時作為手機充電器，必須滿足絕緣性。結合以上要求以及經(jīng)濟因素，故該塑件采用 ABS 塑料。 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁(1)脫模斜度。脫模斜度足為了便于塑件的脫模，以免在脫模過程中擦傷制品表面，其大小取決于塑料的收縮率。脫模斜度的取向要根據(jù)塑件的內(nèi)外型尺寸而定。塑件內(nèi)孔以型心小端為準，尺寸符合圖紙要求，斜度沿形狀擴大方向標出，塑件外形以型腔大端為準，尺寸符合圖紙要求，斜度沿形狀減小方向標出。要求開模后塑件留在型芯上，塑件表面的脫模斜度應小于外表面的脫模斜度。根據(jù) ABS 的性能，型芯的脫模斜度取 1o。(2)加強筋。為了使塑件有一定的強度和剛度，又能避免因壁過厚而產(chǎn)生成型缺陷，在塑件中部的凹坑與外壁之間增設兩個加強筋，厚度 2mm。(3)塑件的圓角。 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁為了防止塑件轉角外產(chǎn)生應力集小，需要在塑件的轉角處或內(nèi)部連接處采用圓角過渡，內(nèi)外徑均取 R5mm。塑件形狀工藝性非常復雜，沒有一個規(guī)則的外表面，里面又有很多螺釘柱和加強筋，使得脫模力增大，塑件的下平面又有僅 1mm 的臺階，采用推板推出必然導致螺釘柱拉斷，使得注塑工藝無法進行。所以，在螺釘柱和加強筋附近必須設有推桿，以便推出塑件。(4)塑件的壁厚。塑件壁厚對塑件的成型、冷卻及變形會產(chǎn)生較大的影響。塑件壁厚不均，會導致各個部分固化收縮不均勻，易產(chǎn)生氣孔、裂紋、內(nèi)應力等缺陷。根據(jù)手機充電器外殼的材料，結構、強度等方面的要求，壁厚取 2mm。(5)孔。制品上各種孔的位置應盡可能設置在不減弱制品的機械強度的部位，孔的形狀也應力求不增加模具制造工藝的復雜性。(6)支承面。以制品的整個底面作為支承面是不合理的，因為制品稍許翹曲或變形就會使底面不平。通常采用凸起的邊框或底腳(三點或四點)來作支承。當制品底部有加強筋時，筋的端部應低于支承面約 O.5mm 左右。1.2 塑件尺寸公差與精度該制品長 140mm，寬 80mm，最高 60mm，重 83.6g，其粗糙度值為 RaO.06mm。影響塑件公差的主要因素是：模具制造誤差及磨損誤差，尤其是成型零件的制造和裝配誤差以及使用中的磨損、塑料收縮的波動、注射工藝條件的變化、塑件制品的形狀和飛邊厚度的波動、脫校斜度及成型后制品的尺寸變化。手機充電器外殼上蓋的塑件選用的尺寸精度等級為 6 級，公差為 GB1800-79 尺小公差數(shù)值。2 模具設計要點 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁2.1 方案的確定方案一：1 模 2 腔，購塑件平行放置，方向相反以便側向抽芯。澆口設在零件的上表面，使用定距拉桿加導柱和彈簧，確保第一次分型面在定模座板和中間板之間分開，凝料先被拉斷。第二次分型而在動模板和中間板之間分開，以便取出制品。這樣分型有利于模具加工、注射、排氣、脫模，同時使得操作簡單方便。方案二：1 模 2 腔，兩塑件平行放置，方向相反以便側向抽芯。澆口設在零件的下表面，澆口道從推桿旁邊進去，即做成潛伏澆口。但由于制品較高，流道太長，容易有澆注不足的現(xiàn)象發(fā)生。使用定距拉板分型自動脫落凝料和制品。但制品是殼體，下表面有臺階，而且多加兩塊推板使得本來就很長的流道加長，澆注不足的可能性就更大。方案三：1 模 2 腔，兩塑件平行放置，方向相反以便側向抽芯。儀用熱流道，可以消除廢料的產(chǎn)生，但流道過長加熱較復雜，而且 ABS 塑料流動性較好易產(chǎn)生涎流現(xiàn)象，改用 PP 等其它符合熱流道的塑料，不僅塑性能不能滿足制件功能要求，而且增加生產(chǎn)成本。結合塑件注射可行性和經(jīng)濟性，對比以上 3 個方案，本次設計選擇方案一。 2.2 確定型腔分型面及型腔數(shù)目模具上用以取出制品及澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表而稱為分型面，在制品設計時，必須要考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。因側向合模鎖緊力較小，故對于投影畫較大的大型制品，應將投影面積大的分型面放在動、定模的合模主平面上，而將投影面積較小的分型面作為側向分型面。本模具的分型而選擇在塑件的大平面處。采用 1 模 2 腔結構。2.3 型腔、型芯的結構(1)型腔的結構設計：本設計采用嵌入式型腔結構。該結構廣泛應用于中小型塑件的模具中。加工方法可采用普通機加工、數(shù)控機床、電火花、電鑄成型等方法。將一個整體型腔嵌入到型腔固定板中，嵌入的型腔材料可用低碳鋼或低碳合金鋼，滲碳淬火后拋光。 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁(2)型芯的結構設計：型芯是用來成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件。本模具中型芯采用組合式型芯結構。采用該種結構可節(jié)省優(yōu)質模具鋼，便于機加工和熱處理，也便于動模和定模位置精度，即有利于型芯冷卻和排氣的實施。2.4 澆口的設計澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件的質量影響很大。其主要作用有兩個：一是塑料熔體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。在點澆口的限制性斷面前加工出圓弧，有利于延緩澆口處熔體凍結，對向型腔中補料有利。根據(jù)制品的結構要求，本設計采用點澆口形式。點澆口的參數(shù)：由推薦值取點澆口直徑 d=1.2mm，澆門長度 L=1mm。2.5 冷料穴的設計當分流道設計得比較長時，其末端留有冷料穴。其作用是收集塑料熔體的前鋒冷料，以防前鋒冷料堵塞澆口或進入型腔，造成充模不足或影響制品的熔接強度或形成冷疤等缺陷。常用的冷料穴主要有帶工形拉料桿的冷料穴、帶推桿的倒錐形冷料穴，帶推桿的圓形冷料穴、帶拉料桿的球頭形冷料穴、帶椎桿的菌形冷料穴、主澆道延長式冷料穴。本次設計采用的是帶工形拉料桿的冷料穴，其特點是容易加工，而且有利于脫模時除去澆道口廢料，如圖 3 所示。 3 模具結構及其工作過程 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁模具的分型面選擇在塑件的大平面處，1 模 2 件。為減少澆口疤痕，采用點澆口注射。模具的結構如圖 4 所示。 1 動模座板 2 8 12 21 24 26 31 36 螺釘 3 14 18 導柱 4 16 導套 5 墊塊 6 支撐板 7凸模板 9 凹模板 10 限位拉板 11 限位圓柱銷 13 28 彈簧 15 定模座板 17 凸模型芯鑲塊 19 推桿固定板 20 推板 22 23 推桿 25 限位擋塊 27 彈簧墊圈 29 滑塊 30 楔塊 32斜導柱圓定板 33 斜導柱 34 定位圏 35 澆口套 37 拉料桿 38 復位桿 39 限位釘由于模具的凸模部分存在很多孔和凸臺，本設計凹模采用整體式凹模結構。凸模采用組合式凸模結構，比較緊湊。針對側向抽芯距離比較短的情況，設計了二次分型滑動抽芯結構。注射成型后，先從 I—I 而進行一次分型，完成側向抽芯動作，當限位圓柱銷碰到限位拉板的端頭時開始從Ⅱ-Ⅱ面二次分型，目的是拉斷點澆口，塑件包緊在凸模型芯上，當運動到一定距離時，然后注射機推動推桿固定板，推桿發(fā)生作用，推出塑件脫落。同時拉料桿將凝料推出自動脫落。模具的工作過程：注射成型后，開模時，在彈簧 13 和凝料拉料桿 37 的拉緊作用下，從 I—I 面一次分型，定模底板 15 與凹棋板 9 分開，凝料留在凹模板 9 一側；凹模板 9帶動滑塊 29 后移，在斜導柱 33 的作用下，滑塊 29 在凸模板 7 上沿著導軌作橫向移動從而完成側向抽芯動作。當限位圓柱銷 11 的端頭碰到限位拉板的端頭時凹模板 9 停止不動，一次分型結束，滑塊 29 與凸模板 7 繼續(xù)運動，開始從Ⅱ—Ⅱ而二次分型，首先拉斷點澆口，在塑件包緊凸模的包緊力作用下，塑件隨著凸模型芯 17 繼續(xù)運動。當運動到一定距離時，注射機的頂桿推動推桿固定板 19，帶動推桿將塑件推出動模，同時拉料桿 37 將疑料推出。 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁模具合模時，動模運動到Ⅱ—Ⅱ分型面使型芯和型腔嚙合。推桿 22、23 和復位桿38 首先復位；繼續(xù)運動，當滑塊 29 在楔塊 30 和斜導柱 33 的作用下，產(chǎn)生相對運動，壓制滑塊 29 沿導軌產(chǎn)生橫向運動，迫使滑塊復 位，當凹模板 9、和定模座板 15 完全嚙合時，結束合模。開始下一個工作循環(huán)過程。4 注塑成型的準備4.1 注塑成型工藝簡介注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作。圖4-1 注塑成型壓力—時間曲線（1）物料準備；成型前應對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質等進行檢驗，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標。對于吸濕性強的塑料，應根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進行適當?shù)念A熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對模具進行適當?shù)念A熱，以避免收縮應力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。（2）注塑過程；塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達到流動狀態(tài)后，進入模腔內(nèi)的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，注塑過程可以用如圖所示3.1所示。圖中T0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻；當模腔充滿熔體（T=T1）時，熔體壓力迅速上升，達到最大值P0。從時間T1到T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補因冷卻收縮而產(chǎn)生的 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁空隙。由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結束（時間從T2到T3） ，由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。倒流一直進行到澆口處熔體凝結時為止。其中，塑料凝結時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。（3）制件后處理；由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結晶、取向和收縮，導致制件內(nèi)產(chǎn)生相應的結晶、取向和收縮應力，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學性能，光學性能及表觀質量變壞，嚴重時會開裂。故有的塑件需要進行后處理，常用的后處理方法有退火和調濕兩種。退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應力，此外，退火還可以對制件進行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的10~20度至熱變形溫度以下10~20度之間；調濕處理是一種調整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.調濕處理所用的加熱介質一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點為121℃，加熱溫度為100～121℃ ，保溫時間與制件厚度有關，通常取2～9小時。4.2 注塑成型工藝條件1）溫度；注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。PS料與溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表 3-1所示。表4-1 溫度的經(jīng)驗數(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 1.82MPA0.45MPA150~210 170~230 190~250 240~250 5~75 65~96 ——2）壓力；注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度及對熔料進行壓實等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關。對于像 PS 流動性好的料，保壓力應該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉動后退時所受到的壓力，背壓力除了可驅除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，背壓的使用范圍約為 3.4~27.5MPA。3）時間；完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間， 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等） ，在保證塑件質量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般為 3~5 秒，保壓時間一般為 20~120 秒，冷卻時間一般為 30~120 秒（這三個時間都是根據(jù)塑件的質量來決定的，質量越大則相應的時間越長） 。確定成型周期的經(jīng)驗數(shù)值如表 4-2 所示。表 4-2 成型周期與壁厚關系制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s0.5 10 2.5 35 1.0 15 3.0 45 1.5 22 3.5 65 2.0 28 4.0 85 經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設置也不一致，結合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表 4-3 所示。表 4-3 制品成型工藝參數(shù)初步確定特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容注塑機類型 螺桿式 螺桿轉速（r/min） 48 噴嘴形式 直通式 模具溫度 50噴嘴溫度(℃) 230 后段溫度( ℃) 150~210中段溫度(℃) 170~230 前段溫度(℃) 190~250 注射壓力 MPa 90 保壓力 MPa 80注射時間 s 1.5 保壓時間 s 5冷卻時間 s 20 其他時間 s 3成型周期 s 30 成型收縮(%) 0.6干燥溫度(℃) 60~80 干燥時間(℃) 1~3 后處理溫度 70℃，保溫時間 2 小時。4.3 注塑機的選擇4.3.1 注塑機簡介1956年制造出世界上第一臺往復螺桿式注塑機,這是注塑成型工藝技術的一大突破,目前注塑機加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30%;注塑機的產(chǎn)量占整個塑料機械產(chǎn)量的50%.成為塑料成型設備制造業(yè)中增長最快,產(chǎn)量最多的機種之一.注塑機的分類方式很多,目前尚未形成完全統(tǒng)一標準的分類方法.常用的說法有:（1）按設備外形特征分類:臥式 ,立式,直角式,多工位注塑機； 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁（2）按加工能力分類:超小型 ,小型,中型,大型和超大型注塑機。此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類,但日常生活中用的較少。4.3.2 注塑機基本參數(shù)注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝置的基本尺寸,開合模速度,空循環(huán)時間等.這些參數(shù)是設計,制造,購買和使用注塑機的主要依據(jù).(1)公稱注塑量；指在對空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時 ,注射裝置所能達到的最大注射量,反映了注塑機的加工能力.(2)注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力 ,螺桿( 或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力.(3)注射速率；為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外 ,熔料還必須有一定的流動速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度.常用的注射速率如表3-4所示。表4-4 注射量與注射時間的關系注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 100003注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射時間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5(4)塑化能力；單位時間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調 ,若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會加長成型周期.(5)鎖模力；注塑機的合模機構對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應被熔融的塑料所頂開.(6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距 ,動模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍.(7)開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn),以及開模,推出制件時不使塑料制件損壞 ,要求模板在整個行程中的速度要合理,即合模時從快到慢,開模時由慢到快在到停.(8)空循環(huán)時間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動作的情況下 ,完成一次循環(huán)所需的時間.4.3.3選擇注塑機由注射量選定注射機.由PRO/E建模分析得（材料密度取 ）:31.05kgdm????總體積V=79.6cm ；3總質量M=83.6g ；流道凝料V’=0.5V (流道凝料的體積(質量) 是個未知數(shù),根據(jù)手冊取0.5V(0.5M) 來估算,塑件越大則比例可以取的越小)；實際注射量為:V =79.6×1.5=119.43 cm ；實 3實際注射質量為M =1.5M=83.65×1.5=125.40g；實 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁根據(jù)實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則, 即： 0.8V ≧ V （3—1） 公 實V = V /0.8 公 實=119.43÷0.8=149.29 cm ；3結合上面的計算，初步確定注塑機為表3-5所示，查國產(chǎn)注射機主要技術參數(shù)表取SZ-250/160,主要技術參數(shù)如下。表4-5 國產(chǎn)注射機SZ-160/1000技術參數(shù)表特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容結構類型 臥 拉桿內(nèi)間距(mm) 415x385理論注射容積（cm ）3314 移模行程(mm) 280螺桿(柱塞) 直徑(mm) 50 最大模具厚度(mm) 400注射壓(MP )a147 最小模具厚度(mm) 205注射速率(g/s) 227 鎖模形式(mm) 液壓塑化能力(g/s) 21 模具定位孔直徑(mm) 120螺桿轉速(r/min) 10-200 鎖模力(KN) 16004.4 注射機的校核4.4.1 最大注塑量的校核為確保塑件質量，注塑模一次成型的塑件質量（包括流道凝料質量）應在公稱注塑量的35%~75%范圍內(nèi)，最大可達 80%，最小不小于 10%。為了保證塑件質量，充分發(fā)揮設備的能力，選擇范圍通常在 50%~80%。V =119.43 cm ； V ＝314 cm ；實 3公 3=41.3% 滿足要求。19.42?4.4.2 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力：F＞K A ·P （3—分 型3）＞1.2×2× ×30×10 1408?6＞ 804.6 KN 滿足要求。 式中 F 注塑機額定鎖模力：1000KN； K 安全系數(shù)，通常取 1.1~1.2，取 K=1.2； 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁P 型腔壓力，取P =30MP ；A 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和；型 型 a分3.4.3 塑化能力的校核由 3.2.3 初定的成型周期為 30 秒計算，實際要求的塑化能力為 成 型 周 期每 次 實 際 注 射 量即： =8.36（g/s ） ，小于注塑機的塑化能力 21（g/s ） ，說明注射機能完全滿足塑化要求。3024.15?4.4.4 定位圈尺寸校核注塑機固定模板臺面的中心有一規(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。模具端面凸臺高度應小于定位孔深度。4.4.5 模具外形尺寸校核注塑模外形尺寸應小于注塑機工作臺面的有效尺寸。模具長寬方向的尺寸要與注塑機拉桿 間距相適應，模具至少有一個方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注塑機的工作臺面上。4.4.6 模具厚度校核模具厚度必須滿足下式：H H H （3—4）min?max205 300 400 滿足要求。式中 H ——所設計的模具厚度 301 mm； H ——注塑機所允許的最小模具厚度m in205mm；H ——注塑機所允許的最大模具厚度 400 mm；ax4.4.7 模具安裝尺寸校核注塑機的動模板，定模板臺面上有許多不同間距的螺釘孔或“T”形槽，用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種：螺釘固定，壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具常用這種方法） ，模具動，定模板上的螺孔及其間距，必須與注塑機模板臺面上對應的螺孔一致；采用壓板固定時（中，小模具多用這種方法） ，只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有較大的靈活性。該模具外形尺寸為 300×400 屬中，小型模具，所以采用壓板固定法（一般認為當尺寸在500×500 內(nèi)為中，小模具） 。4.4.8 開模行程校核所選注塑機為全液壓式鎖模機構，最大開模行程受模具厚度影響。此時最大開模行程 S等于注塑機移動、固定模板臺面之間的最大距離減去模具厚度。開S ≧H +H +（5~10）mm （3—開 12 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁5） 280 ≧15+67+10 280≧92 滿足要求。 式中 S ——注塑機移模行程 280 mm； H ——推出距離 15 mm；開 1H ——流道凝料與塑件高度 67 mm。25 澆注系統(tǒng)設計注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設計及加工的復雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設計中的主要內(nèi)容之一。5.1 主流道主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關，如下：主要參數(shù)： 錐角 =3°； 內(nèi)表面粗糙度 Ra=0.63 ； 小端直徑 D=d+(0.5~1)?m?mm；半徑 R =R +(1~2)mm ； 材料 T8A；21由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質的鋼材單獨加工和熱處理。5.2 分流道 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表 5-1 所示。表 5-1 流道斷面尺寸推薦值塑料名稱 分流道斷面直徑mm塑料名稱 分流道斷面直徑 mm 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁ABS，AS 聚乙烯尼龍類聚甲醛丙烯酸抗沖擊丙烯酸醋酸纖維素聚丙烯異質同晶體4.8~9.51.6~9.51.6~9.53.5~108~108~12.55~105~108~10聚苯乙烯軟聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯熱塑性聚酯聚苯醚聚砜離子聚合物聚苯硫醚3.5~103.5~106.5~166.5~8.03.5~8.06.5~106.5~102.4~106.5~13分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U 形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。在該模具上取圓形斷面形狀，直徑為 6mm。6. 模架的確定 6.1 模架的選用注塑模模架國家標準有兩個，即 GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術條件》和 GB/T12555——1990《 塑料注射模大型模架》 。前者適用于模板尺寸為B×L≤560mm×900mm；后者的模板尺寸 B×L 為（630mm×630mm）～（1250mm×2000mm） 。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國的部分地區(qū)形成了自己的標準，該設計采用龍記標準模架。（1）模仁尺寸的確定因為采用的是整體式凹模和整體式凸模，所以模仁的大小可以任意制定，模仁所承受的力最終是傳遞到凸、凹模上，從節(jié)約材料和見效模具尺寸出發(fā)，模仁的值取的越小越好，但實際中因為要考慮冷卻因素，又因為經(jīng)過模仁的冷卻系統(tǒng)比經(jīng)過模仁外部的冷卻系統(tǒng)效率高，所以為了給冷卻系統(tǒng)留有足夠的空間，該設計取模仁的大小為 180×302 mm。（2）凸、凹模尺寸的確定凸、凹模受力的作用，其尺寸需要進行強度或剛度校核來確定。根據(jù) 4.3.3 的計算結果，只要凹模長邊的寬度滿足 12 mm 就可以達到剛度要求，理論上只要取大于 12 mm 的值就滿足設計要求，但考慮到導柱和導套、螺釘、冷卻水孔等對模架強度、剛度的削弱作用，實際生產(chǎn)中都取比理論值大得多的值，在本設計中，在長度方向，取模仁到模具邊的單邊寬度為 45 mm，在寬度方向，取模仁到模具邊的單邊寬度為 49 mm（實際生產(chǎn)中寬度方向的邊值一般比長度方向的邊值大） 。所以凸、凹模尺寸為 270×400 mm。（3）模具高度尺寸的確定各塊板的厚度已經(jīng)標準化，所需要的只是選擇，如何選擇合理的厚度，這里有兩個尺寸需要注意： 西南交通大學本科畢業(yè)設計(論文) 第 1 頁①凸模底板厚度和凹模底板厚度；在注射成型時型腔中有很大的成型壓力，當塑件和凝料在分型面上的投影面積很大時，若凸模底板厚度不夠，則極有可能使模架發(fā)生變形或者破壞，所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能確定，為了安全，取底板厚度為 50 mm， 。凹模的底板因為是與注塑機的工作臺接觸的，所受的力傳遞到工作臺上，所以凹模底板的厚度同樣只要留有走冷卻系統(tǒng)的空間就可以，該設計取凹模底板厚度為 30 mm。②推板推出距離；在分模時塑件一般是黏結在型芯上的，需要推桿或推板推出一定的距離才能脫離型芯，該塑件的高度為 60 mm 左右，黏結在型芯上的尺寸約 55 mm 左右，所以當推出距離為 55 mm 時就能使塑件和型芯分離。如果 C 板（即模腳）的高度太小，則推出的距離不夠而使塑件不能脫離型芯，如圖所示：需要滿足關系：H－h(huán)1－h(huán)2－h(huán)3－h(huán)＞0 H——C 板高度；h1——擋銷高度；h2——推板厚度；h3 推桿固定板厚度； h——推出距離； 完成了以上的工作，確定模具尺寸為270×400 mm， A 板厚度 70 mm，B 板厚度80 mm，C 板厚度 100mm，為了保證凸、凹模不碰傷，A 板和 B 板之間取 1 mm 間隙。 7..導向與定位機構注射模的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向機構用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。錐面定位機構用于動、定模之間的精密對中定位。導柱：國家標準規(guī)定了兩種結構形式，分為帶頭導柱和有肩導柱，大型而長的導柱應開設油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導柱導向的摩擦。若導柱需要支撐模板的重量，特別對于大型、精密的模具，導柱的直徑需要進行強度校核。導套：導套分為直導套和帶頭導套，直導套裝入模板后，應有防止被拔出的結構，帶頭導柱軸向固定容易。設計導柱和導套需要注意的事項有：1）合理布置導柱的位置，導柱中心至模具外緣至少應有一個導柱直徑的厚度；導柱不應設在矩形模具四角的危險斷面上。通常設在長邊離中心線的 1/3 處最為安全。導柱布置方式常采用23h