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摘 要
塑料注塑模具是當(dāng)今普遍的模具的類型,而且注塑模具是比較熱門且常用的模具,因此,研究注塑模具對(duì)了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大的意義.
本文設(shè)計(jì)介紹了快餐勺子注射成型的基本原理,特別是單分型面和一抹多腔注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理,對(duì)注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則;詳細(xì)介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程,并對(duì)模具強(qiáng)度要求做了說(shuō)明;
通過(guò)本設(shè)計(jì),可以對(duì)注塑模具具有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí),注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問(wèn)題,了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理.
關(guān)鍵詞: 塑料模具 分型面 標(biāo)準(zhǔn)
ABSTRACT
Abstract Now The plastics industry in one of the growing quickest industry classes in the world, but the injection mole is develops the quick type .Therefore,There have biggist significance to research injection mold to understood that the plastic of production processimprove the product quality .
This desin introduced the basic principle of infection molding,specially single is divided the profile to infect moles structurethe principle of work, That proposes the basic design principle of products; Introduched the details of the system that are cold folw channel infection of mold gating、the temperature control systemthe design process of going against system ,has given the explanation to the mold intensity repuest; Through this design,may to cast the mold to have a preliminary understanding,motes some certain detail questions in design,understands the mold structurethe principle of working.
Key word: Plastic mould parting surface standard
目 錄
第一章 緒論.....................................................1
1.1課題的來(lái)源和意義.............................................1
1.2國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r.................................................1
1.3國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r.................................................2
第二章 塑件成型工藝分析.........................................3
2.1塑件及材料的分析.............................................3
2.2擬定模具的結(jié)構(gòu)形式...........................................5
2.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)...............................................7
第三章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算................................12
3.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)..........................................12
3.2成型零件鋼材的選用...........................................13
3.3成型零件工作尺寸的確定.......................................13
3.4模架的確定...................................................14
3.5各模板尺寸的確定.............................................15
3.6脫膜推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)...........................................15
3.7冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)...............................................15
3.8導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).........................................19
第四章 整體設(shè)計(jì)................................................20
謝辭............................................................21
參考文獻(xiàn)........................................................22
大連交通大學(xué)2017屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第一章 緒論
1.1課題的來(lái)源和意義
模具應(yīng)用廣泛，現(xiàn)代制造業(yè)中的產(chǎn)品構(gòu)件成形加工，幾乎都需要使用模具來(lái)完成。所以，模具產(chǎn)業(yè)是國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是重要的、寶貴的技術(shù)資源，也是關(guān)鍵的基礎(chǔ)工業(yè)。隨著塑料制品在機(jī)械、電子、交通、國(guó)防、建筑、農(nóng)業(yè)、等各個(gè)行業(yè)廣泛應(yīng)用，對(duì)塑料模具的需求日益增加，塑料模在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性也日益突出。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，也成為民族工業(yè)的支柱行業(yè)之一。
本次設(shè)計(jì)以快餐勺子為設(shè)計(jì)課題，并應(yīng)熟練地使用ProE、AutoCAD等軟件來(lái)完成課題。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)方法、軟件繪圖、資料查詢、論文寫(xiě)作、外文翻譯等方面進(jìn)行全方位的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們初步的設(shè)計(jì)能力，并加強(qiáng)我們對(duì)模具行業(yè)的理解和認(rèn)知。
1.2國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r
盡管我國(guó)在注塑模的開(kāi)發(fā)與研究方面起步較晚，但歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì),我國(guó)的模具工業(yè)水平有了飛躍的發(fā)展,但與需求相比,顯然供不應(yīng)求,其主要缺口集中于精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具領(lǐng)域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面。中國(guó)與國(guó)際平均水平和發(fā)達(dá)國(guó)家仍有較大差距，因此每年需要大量進(jìn)口模具。但相比于不足，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的小模數(shù)塑料齒輪等精密塑料模具已達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。在齒輪模具設(shè)計(jì)中采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型壓縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線造型要求。
目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段。一方面，國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移以及跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具采購(gòu)趨向也十分明顯。因此，放眼未來(lái)，模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無(wú)圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營(yíng)國(guó)際化的方向發(fā)展。這對(duì)我們新時(shí)代的年輕人來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的機(jī)會(huì)也是一次強(qiáng)大的挑戰(zhàn)。
1.3國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r
國(guó)外注塑模具制造行業(yè)的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到70%～80%，實(shí)現(xiàn)部分資源共享，大大縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期，降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力 滿足用戶需求。
目前在歐美，CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在CAD的應(yīng)用方面，已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級(jí)階段，目前3D設(shè)計(jì)已達(dá)到了70%～89%。PRO/E、UG、CIMATRON等軟件的應(yīng)用很普遍。應(yīng)用這些軟件不僅可完成2D設(shè)計(jì)，同時(shí)可獲得3D模型，為NC編程和CAD/CAM的集成提供了保證。應(yīng)用3D設(shè)計(jì)，還可以在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行裝配干涉的檢查，保證設(shè)計(jì)和工藝的合理性。數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用，保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量。30～50人的模具企業(yè)，一般擁有數(shù)控機(jī)床十多臺(tái)。經(jīng)過(guò)數(shù)控機(jī)床加工的零件可直接進(jìn)行裝配，使裝配鉗工的人數(shù)大大減少。CAE技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE分析軟件，模擬塑料的沖模過(guò)程，分析冷卻過(guò)程，預(yù)測(cè)成型過(guò)程中可能發(fā)生的缺陷。實(shí)現(xiàn)了多工位、高效率、自動(dòng)化、連續(xù)化、低成本等優(yōu)點(diǎn)。
第二章塑件工藝性分析
2.1塑件及材料的分析
2.1.1塑件性能分析
本設(shè)計(jì)實(shí)例為一快餐勺子，塑件比較簡(jiǎn)單，塑件的質(zhì)量要求是不允許有裂紋和變形缺陷；脫模斜度為2度；塑件材料為ABS，生產(chǎn)批量為大批量，塑件公差按模具設(shè)計(jì)基本要求進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
圖2.1塑件
尺寸精度：塑料有 5、6、7 三種精度等級(jí)，我們?nèi)⊥獗砻鏋?7 級(jí)精度。塑料制品的表面光潔度，除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點(diǎn)外，主要由模具光潔度決定。一般模具表面光潔度要比塑料制品高一級(jí)。因此制件外表面取 Ra6.3μm。
2.1.2 ABS性能分析
（1）使用性能 綜合性能好，沖擊強(qiáng)度、力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性，電氣性能良好；易于成型和機(jī)械加工，其表面可鍍鉻，適合制作一般機(jī)械零件、減磨零件、傳動(dòng)零件和結(jié)構(gòu)零件。
（2）成型性能
1）無(wú)定形塑料。 其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異應(yīng)按品種來(lái)確定成型方法及成型條件。
2）吸濕性強(qiáng)。 含水量應(yīng)小于 0.3%（質(zhì)量），必須充分干燥，要求表面光
澤的塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。
3）流動(dòng)性中等。益邊料 0.04mm 左右。
4）模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進(jìn)料口位置、形式。推出力過(guò)大或
機(jī)械加工時(shí)塑件表面呈現(xiàn)白色痕跡。
（3） ABS 的主要性能指標(biāo) 其性能指標(biāo)見(jiàn)表 2-1。
密度g·cm-1
1.02～1.08
屈服強(qiáng)度/Mpa
50
比體積/cm·g-1
0.86～0.98
拉伸強(qiáng)度/Mpa
38
吸水率(%)
0.2～0.4
拉伸彈性模量/Mpa
1.4×103
熔點(diǎn)/℃
130～160
抗彎強(qiáng)度/Mpa
80
計(jì)算收縮率(%)
0.4～0.7
抗壓強(qiáng)度/Mpa
53
比熱容/J·(kg·℃)
1470
彎曲彈性模量/Mpa
1.4×103
2.1.3 ABS的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù)?
（1）注射成型過(guò)程
1）成型前的準(zhǔn)備。對(duì) ABS 的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn)，由于 ABS 吸水性較大，成型前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥。
2）注射過(guò)程。塑件在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由于模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過(guò)程可分為沖模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。
3）塑件的后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為 60～75℃，處理時(shí)間為 16～20s。
（2）注射工藝參數(shù)
1）注射機(jī)：螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為 30r/min。
2）料筒溫度（℃）：后段 150～170；
中段 165～180；
前段 180～200。
3）噴嘴溫度（℃）：170～180。
4）模具溫度（℃）：50～80。
5）注射壓力（MPa）：60～100。
6）成型時(shí)間（s）：30（注射時(shí)間取 1.6，冷卻時(shí)間取 2.9，輔助時(shí)間 8）。
?
2.2擬定模具的結(jié)構(gòu)形式
2.2.1分型面位置的確定
通過(guò)對(duì)塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)選在端蓋截面積最大且利于開(kāi)模取出塑件，分型面如圖2-2所示
圖2.2分型面
2.2.2型腔數(shù)量和排列方式的確定
（1）型腔數(shù)量的確定 該塑件采用的精度一般為4級(jí)，且為大批量生產(chǎn)，可采取一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑件的尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，以及制造費(fèi)用和各種成本費(fèi)等因素,初步定為一模四腔結(jié)構(gòu)形式。
（2）型腔排列形式的確定 多型腔模具盡可能采用平衡式排列布置，且要力求緊湊，并與澆口開(kāi)設(shè)的部位對(duì)稱。由于該設(shè)計(jì)選擇的是一模四腔，故采用直線對(duì)稱排列，如圖 2-3 所示。
圖2-3型腔布置
（3）模具結(jié)構(gòu)形式的確定 從上面的分析可知，本模具設(shè)計(jì)為一模四腔，對(duì)稱直線排列，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形狀，推出機(jī)構(gòu)擬采用推桿推出的推出形式。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，流道采用H型平衡式分流道，澆口采用側(cè)澆口，且開(kāi)設(shè)在分型面上。因此，定模部分不需要單獨(dú)開(kāi)設(shè)分型面取出凝料，由上綜合分析可確定選用推桿的單分型面注射模。
2.2.3注射機(jī)型號(hào)的選擇
（1）注射量的計(jì)算 通過(guò)三維軟件建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算得
塑件體積： V塑=1.34cm3
塑件質(zhì)量： m塑=ρV塑=1.34×1.02g=1.37g
式中，ρ可取1.02g/cm3
（2） 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算??澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不能確定的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.2～1倍來(lái)估算。由于本次采用流道簡(jiǎn)單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.3倍來(lái)估算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和4個(gè)塑件體積之和）為?
V總=V塑（1+0.3）×4=1.3×1.34×4=6.97cm3
（3）選擇注塑機(jī)??根據(jù)第二步計(jì)算得出一次注入型腔的塑料總質(zhì)量
V總=6.97cm3；V總/0.8=6.97/0.8cm3=8.71cm3。
根據(jù)以上的計(jì)算，初步選定公稱注射量為125cm3,?注射機(jī)型號(hào)為xs-zy 125臥式注射機(jī)，主要技術(shù)參數(shù)如下：
理論注射容量/cm3
125
移模行程/mm
300
螺桿柱塞直徑/mm
42
最大模具厚度/mm
406
注射速率/g.s-1
135
最小模具厚度/mm
165
塑化能力/g.s-1
45
鎖模形式
雙曲肘
螺桿轉(zhuǎn)速/r.min-1
10~140
模具定位孔直徑/mm
100
鎖模力/kN
900
噴嘴球直徑/mm
12
拉桿內(nèi)間距/mm
260*360
噴嘴口孔徑/mm
4
注射壓力/Mpa
150
表2.1注射機(jī)參數(shù)
（4）注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核
1）注射壓力校核。ABS所需要注射壓力為80～110MPa,這里取p0=90MPa,該注射機(jī)的公稱注射壓力P公=119MPa,注射壓力安全系數(shù)k1=1.25~1.4，這里取k1=1.3,則：
k1P0=1.3×90=117
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