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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯 系 別 電信息系系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) B070203 姓 名 李 勇 學(xué) 號(hào) B0706011 外文出處 ScienceDirect International Journal of Machine Tools & Manufacture 47 (2007) 740–747 附 件 1. 原文； 2. 譯文 分析快速成型注塑模具加工程序 Sadegh Rahmati, Phill Dickens 摘要 隨著全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，企業(yè)壓力增加，不斷調(diào)低產(chǎn)品生產(chǎn)周期。由于交貨時(shí)間和工具加工成本趨于下降的趨勢(shì),所以現(xiàn)代工具制造廠必須在壓力下快速、準(zhǔn)確、以較低成本來生產(chǎn)產(chǎn)品。縮短生產(chǎn)原型產(chǎn)品是時(shí)間加快新產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵?？焖俪尚湍＞呱a(chǎn)當(dāng)中，特別使用快速成型技術(shù)制造注塑模具裝配可節(jié)約生產(chǎn)成本并減少時(shí)間。在本文中,快速成型技術(shù)是用來直接生產(chǎn)快速注射模這種短期生產(chǎn)工具。對(duì)快速成形工具成功注射的數(shù)量及其性能進(jìn)行評(píng)價(jià)分析?？焖俪尚铜h(huán)氧工具能抵抗注射壓力、注射溫度以及500次注射次數(shù)。對(duì)注射過程中工具失效機(jī)制調(diào)查得知工具的失效是由于過度的彎曲應(yīng)力或是因?yàn)橛捎诩羟袘?yīng)力過大而造成的。 2006年愛思唯爾出版社有限公司版權(quán)所有。 介紹 設(shè)計(jì)降低生產(chǎn)新部件時(shí)間的方法,因?yàn)楫a(chǎn)品的交貨時(shí)間拖很久的話無法滿足客戶需求[1,2]。設(shè)計(jì)能力提高、產(chǎn)品品種增加、交貨時(shí)間縮短，以及產(chǎn)量降低，均是快速模具技術(shù)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力,生產(chǎn)期間，加工時(shí)間和生產(chǎn)成本明顯有所降低[3 - 5]。與此同時(shí),快速成型模具加工技術(shù)正在不斷提高,并在制造商企業(yè)內(nèi)越來越受歡迎 [6 - 8]。在諾丁漢大學(xué)研發(fā)的快速成型注塑模具工具方面占有兩種優(yōu)勢(shì)。 第一種是在在應(yīng)力和溫度的極端條件下針對(duì)工具的設(shè)計(jì)可提供資料數(shù)據(jù),并能從不同的測(cè)試中獲取數(shù)據(jù), 類似于真實(shí)情況[9]。第二種是研發(fā)一種理論分析快速成型注塑模具過程的方法 [10]。這證明可使用少量的快速成型注塑模具成功生產(chǎn)五百個(gè)以上數(shù)量的工具零件。 作者：S. Rahmati的郵箱，rahmati@rapidtoolpart.com。英國(guó)拉夫堡大學(xué)快速生產(chǎn)研究小組的負(fù)責(zé)人和教授。 實(shí)驗(yàn)方法 在構(gòu)建快速成型注塑模具工具過程當(dāng)中，根據(jù)光固化快速成型250型號(hào)快速成型機(jī)上的CAD數(shù)據(jù)，直接將環(huán)氧樹脂殼層嵌入到模具當(dāng)中。這些嵌入物正好通過鋼框架插入到鋼模具當(dāng)中，模具背面用鋁粉或是鋁薄片和環(huán)氧樹脂的混合物填充(圖1)。這些混合物額外增加了嵌入物力量并使模具具有散熱特點(diǎn)。使用50噸的巴頓菲爾注塑機(jī)測(cè)試快速成型工具，生產(chǎn)聚丙烯和丙烯腈丁二烯苯乙烯零件。如圖2 彈簧澆注系統(tǒng) 快速成型模具 上內(nèi)模 腔鋼框架 模后填充材料 鐵心用鋼框架 頂出 針 快速成型模具下內(nèi)膜 圖1：快速成型模具工具鑲件橫截面 圖2：從快速成型工具取出后的模具狀態(tài) 模具加工過程當(dāng)中，測(cè)出型腔模具溫度和壓力，利用不同的熱電偶控制熔體溫度，以盡可能地確保型腔狀態(tài)保持一致。使用光學(xué)顯微鏡或是掃描電子顯微鏡檢測(cè)兩種模具斷裂樣本。裂縫的立方體用于橫截面和斷裂面的研究。裂縫當(dāng)中嵌入模具材料的立方體，使用鑄造材料鑄好，切割然后使用光學(xué)顯微鏡將其拋光，以便于檢測(cè)?？墒牵褂脪呙桦娮语@微鏡研究立方體斷裂面和模心，導(dǎo)致快速成型模具工具出現(xiàn)失效機(jī)理。 注射壓力分析 在噴射器底部放上測(cè)壓軟件來檢測(cè)壓力剖面（如圖3）。 澆道套 模制 澆鑄道 噴射器內(nèi)角 模腔邊 噴射器中間 噴射器 測(cè)壓元件 模蕊側(cè)  噴射器中間 測(cè)壓元件電纜 圖3：噴射器和測(cè)壓元件的位置 在頂針施加的壓力將轉(zhuǎn)移到放置在噴射器另一末端的測(cè)壓元件上。取五個(gè)頂針其中的三個(gè),其中一放在噴射器中間，另外兩個(gè)放在噴射器拐角處，測(cè)量壓力。所有的測(cè)壓元件與數(shù)據(jù)記錄器連接，并用電腦操作。在注射過程中記錄的變化電壓轉(zhuǎn)換成為壓力。結(jié)果如圖4描繪所示，在噴射器中間達(dá)到最大噴射壓力1650 psi （11.4兆帕), 在噴射器拐角壓力下降到約1300psi(9兆帕)。 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 快速成形環(huán)氧樹脂模具型腔三個(gè)地方的壓力剖面 Corner Pressure 1 Middle Pressure Corner Pressure 3 0 3 6 9 12 15 18 21 24 時(shí)間 (秒) 圖4. 快速成形環(huán)氧樹脂模具型腔三個(gè)地方的壓力剖面。 快速成型環(huán)氧樹脂模具工具相關(guān)溫度和材料的研究 圖5記錄了在周期時(shí)間內(nèi)的典型實(shí)際溫度，在開始下一次注射前，溫度達(dá)到451攝氏足夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成使模具冷卻過程。為了計(jì)算抗?jié)q強(qiáng)度和剪切應(yīng)力，需準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)樣品，規(guī)格按照ISO527測(cè)量剪切應(yīng)力，按照ISO179檢測(cè)沖擊強(qiáng)度。 120 100 80 60 40  模心1 模心2 模心3 模心4 型腔1 型腔2 型腔3 型腔4 20 0 0 100 200 300 400 500 600 時(shí)間 秒) 圖5：環(huán)氧樹脂模具工具內(nèi)逐次循環(huán)溫度變化 沖擊強(qiáng)度平均值被測(cè)定為28.4 kJ/m2 ，不同溫度平均值如圖6描繪所示。環(huán)氧樹脂拉力和剪切力測(cè)試結(jié)果如圖7所示。 100 90 沖擊強(qiáng)度 80 70 60 50 40 30 20 10 20 30 40 50 60 70 80 90 溫度 (攝氏度) 圖6：飽和環(huán)氧樹脂的不同溫度下相關(guān)的沖擊強(qiáng)度。 70 70 60 60 抗拉強(qiáng)度(MPa) 50 剪切應(yīng)力(MPa) 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 溫度 (°C) 圖7：快速成型環(huán)氧樹脂5170型號(hào)模具的相關(guān)溫度下的最大抗拉強(qiáng)度和最大剪切應(yīng)力 失效機(jī)理分析 當(dāng)塑膠被注入到在型腔時(shí),型腔內(nèi)突然壓力上升, 在成型周期期間內(nèi)腔壓力達(dá)到最高(圖4)。這種壓力表現(xiàn)出核心特征,這可能導(dǎo)致工具斷裂,如果超過材料的極限抗拉強(qiáng)度極限抗撓曲強(qiáng)度，圖8顯示了在注塑期間各種可能發(fā)生的情況,。在8(a),沒有失敗,8(b)中出現(xiàn)一個(gè)彎曲故障，8(c)有一個(gè)剪切破壞。瞬間彎曲應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致過程失敗,或是裂紋擴(kuò)展，疲勞失效。 立方體 模制 流動(dòng)方向 旋轉(zhuǎn)點(diǎn) 熔體壓力傳感器 熔體壓力傳感器 (a) (b) (c) 圖8：注射期間發(fā)生不同情況下示意圖，(a) 沒有失敗; (b) 玩去破壞; (c) 剪切失敗. 在注射過程中抗彎失敗 觀察到絕大多數(shù)失敗的情況是在彎曲應(yīng)力上。出現(xiàn)彎曲故障時(shí)注射壓力克服了工具的抗彎強(qiáng)度,致使繞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn),最終導(dǎo)致斷裂(圖8(b))。如果注射壓力超出了快速成型模具工具的抗彎強(qiáng)度這種情況可能會(huì)出現(xiàn),但通?？箯澥∈怯捎谑褂么螖?shù)過多 (圖9)。表1記錄了快速成型模具立方體的抗彎強(qiáng)度的相關(guān)理論計(jì)算。 Z Y X軸方向的彎曲應(yīng)力 X a h Y Y 中性軸 塑性流動(dòng) 圖9立方體壓力參量和迎風(fēng)氣流示意圖 表 1 快速成型模具立方體彎曲應(yīng)力 慣性矩 力矩 彎曲應(yīng)力 40 1攝氏度 撓曲強(qiáng)度 （m4) (N m) (Mpa) (Mpa) 立方體1 108 x 10—12 1.687 46.85 65.0 然而,在實(shí)踐當(dāng)中,產(chǎn)生了數(shù)以百計(jì)的快速成型模具工具零件失效情況,過高地估計(jì)理論模型的彎曲應(yīng)力。這兩個(gè)理由，第一，最小寬高比為10時(shí)彎曲應(yīng)力方可承擔(dān),而實(shí)驗(yàn)當(dāng)中高寬比為四。第二, 在注射過程中注射壓力施加應(yīng)該在在立方體的前面,但是現(xiàn)實(shí)中這種壓力施加在熔壓方塊的后面。 疲勞裂紋擴(kuò)展 圖10是一幅拍攝在實(shí)際故障發(fā)生前的制模斷面圖，圖中顯示的是在后續(xù)注射制模時(shí)真實(shí)的逆裂紋方向，也就是裂紋產(chǎn)生的相反方向。圖11顯示了一個(gè)簡(jiǎn)單的立方體的抗彎失敗圖,而圖10是經(jīng)過大量的鏡頭拍攝得到的。在快速成型模具工具在設(shè)置應(yīng)力集中時(shí)發(fā)生裂紋萌生,如尖銳的角度和階梯(此為快速成型模具工具零件固有性質(zhì))。 圖10：制模過程失敗前產(chǎn)生的多余的裂紋 圖11：抗彎失敗后裂紋擴(kuò)展圖 裂縫破壞的跡象如圖12所示,能看到在破裂面條紋形式排列,每條裂紋都代表裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。 圖12 掃描式電子顯微鏡下觀察到的斷裂面上的真實(shí)條紋 剪切破壞 剪切破壞在熔體流動(dòng)的方向剪切時(shí)出現(xiàn)。圖13展示了快速成型模具立方體的剪切斷面圖。值得注意的是,快速成形模具立方體是通過塑料流動(dòng)堆積而成的表2記錄了剪切應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果, 在操作期間產(chǎn)生快速成型工具的最大剪切應(yīng)力，均低于快速成型工具工具的抗剪強(qiáng)度。此外, 在表2最后一列所示注射溫度超過401攝氏度時(shí)快速成型工具可以被制做成功。圖14,描繪立方體各點(diǎn)最大剪切應(yīng)力的剪切應(yīng)力與平均剪切應(yīng)力比較，以及最大剪切應(yīng)力各點(diǎn)拋物曲線情形。 表 2 快速成型模具立方體個(gè)點(diǎn)剪切應(yīng)力 剪切面積 AS (mm2) 剪切力 V (N) 剪切應(yīng)力 tave (Mpa) 剪切強(qiáng)度（40 1攝氏度） (Mpa) 最高溫度 (1C) 立方體1 36 421.64 11.71 24.3 65.3 立方體2 2 30 421.64 14.05 24.3 61.5 立方體3 3 24 421.64 17.57 24.3 55.9 立方體4 18 421.64 23.42 24.3 46.4 ? ? N.A. 圖14：最大立方體底部剪切壓力分布圖 結(jié)論 該技術(shù)成功的關(guān)鍵是快速成形工具必須有極低的導(dǎo)熱系數(shù)和較短的注射時(shí)間 (圖15)。這兩個(gè)因素是快速成型注塑模具成功的關(guān)鍵, 可大多情況下都被忽略了。 圖15：注射期間壓力與溫度相關(guān)分布圖 工作的結(jié)果可歸納如下: ?使用環(huán)氧樹脂過以生產(chǎn)超500個(gè)零件，并且使用外間空氣冷卻型腔到451攝氏度。 ?在注射過程中工具的失效歸因于塑料溫度。 ?在注射過程中在工具韌性不好,或在工具溫度過高時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)失敗。 ?經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算確認(rèn),在注射過程中大多是由于抗彎曲應(yīng)力失效而失敗。減少了長(zhǎng)寬比的特征會(huì)降低工具抗彎曲失敗的現(xiàn)象。 ?在注射過程中很少可能由于彎曲破壞而導(dǎo)致剪切應(yīng)力失效，由于快速成形工具要求特定條件，溫度超過401攝氏度才能注射。 參考文獻(xiàn) 1. [1] D. Chen, F. Cheng，《工業(yè)技術(shù)一體化的產(chǎn)品和工藝開發(fā)過程使用快速成型和工作細(xì)胞仿真技術(shù)雜志》16(1)(2000)。 2. J.A. McDonald, C.J. Ryall, D.H. Wimpenny快速原型個(gè)案資料，專業(yè)工程出版，英國(guó)，2001。 3. M.A. Evans, R.I. Campbell，使用快速成型模型比較評(píng)估工業(yè)設(shè)計(jì)和加工技術(shù)研討會(huì)，快速樣機(jī)成型雜志 9（5）（2003） 4. A. Venus, S. Crommert,快速成型注塑模具工業(yè)生產(chǎn)，快速原型法，容積2（2）。美國(guó)迪爾伯恩市1996。 5. Y. Li, M. Keefe, E.P. Gargiulo,研究直接加工快速成型模具工具，第六快速成形制造方法歐洲會(huì)議，諾丁漢,英國(guó),1997年7月,ISBN:0-9519759-7-8，頁數(shù)：253-266。 6. P. Decelles, M. Barritt, AIM原型工具,三維系統(tǒng),1996年P(guān) / N 70275/11-25-96。 7. T. Greaves, (Delphi-GM),研究:利用快速成型技術(shù)發(fā)展注塑模制模工具，生產(chǎn)廠家會(huì)議,1997年。 8. P. Jacobs,快速成型模具進(jìn)展,快速成型會(huì)議，10月，美國(guó)馬里蘭大學(xué),1996年。 9. S. Rahmati, P.M. Dickens,快速成型注塑模具工具,第六個(gè)快速成形及其制造方面的歐洲會(huì)議，諾丁漢,英國(guó),ISBN:0-9519759-7-8,1997年,第213-224頁。 10. S. Rahmati, P.M. Dickens,注塑模具的失效分析,第八年度固體成形技術(shù),德克薩斯州,1997年,頁數(shù)295-305。 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 系 別 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 某藥用瓶蓋的注塑模設(shè)計(jì) 二、主要內(nèi)容和基本要求（指明本課題要解決的主要問題和大體上可從哪幾個(gè)方面去研究和論述該主要問題的具體要求） 1．文獻(xiàn)查閱與綜述：以中國(guó)期刊網(wǎng)（中國(guó)知網(wǎng)http://qbs.hznet.com.cn/bbs/cnkiLG.asp）為主，盡可能的選取與論文內(nèi)容緊密相關(guān)的2005年以后的核心期刊論文，允許少量的參考書籍，選取的資料盡量保證權(quán)威性，否則會(huì)影響后面的論文的寫作水平。文獻(xiàn)綜述可以為自己的設(shè)計(jì)與論文寫作奠定基礎(chǔ)和尋找思路。 2．外文資料翻譯：通過網(wǎng)絡(luò)或者圖書、期刊尋找與論文相關(guān)并且有借鑒意義的國(guó)外學(xué)者的學(xué)術(shù)論文，既鍛煉自己查閱資料的能力，也加強(qiáng)外文翻譯能力，同時(shí)了解國(guó)外學(xué)者的研究動(dòng)態(tài)。搜集的外文最好與題目緊密對(duì)應(yīng)，若沒有緊密相關(guān)的論文可擴(kuò)大查找的范圍。 3．開題報(bào)告：開題報(bào)告是論文正式開始寫作之前的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，確定選題的背景和意義，確定研究方法與論文的初步二級(jí)提綱。后面論文寫作時(shí)如果提綱有所變動(dòng)，開題報(bào)告的提綱作相應(yīng)的改動(dòng)。 4.模具設(shè)計(jì)：結(jié)合本題目主要涵蓋以下主要內(nèi)容： （1）成型零件設(shè)計(jì) （2）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) （3）分型面的分析與選擇 （4）脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) （5）整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 要求完成裝配圖1張（A1）,零件圖不少于3張。 5.論文正文：首先依托設(shè)計(jì)的內(nèi)容，確定思路列出提綱，理順邏輯，經(jīng)反復(fù)修改后再開始論文的寫作。論文內(nèi)容用詞要準(zhǔn)確，圖文并茂，切忌抄襲！ 6.步驟和時(shí)間：嚴(yán)格按照學(xué)校規(guī)定的日程和時(shí)間安排。 三、起止日期及進(jìn)度安排 起止日期： 2012 年 11 月 20 日 至 2013 年 4 月 30 日 進(jìn)度安排： 序號(hào) 時(shí)間 內(nèi)容 1 2011.11.20-11.30 文獻(xiàn)綜述 2 2011.12.1-12.15 外文翻譯 3 2011.12.15-12.30 開題報(bào)告 4 2012.1.1-1.30 產(chǎn)品造型、模具設(shè)計(jì) 5 2012.2.1 -3.15 模具設(shè)計(jì)、出工程圖 6 2012.3.16-4.15 寫畢業(yè)論文（初稿） 7 2012.4.15-4.30 畢業(yè)論文（定稿） 8 5月初 論文答辯 指導(dǎo)教師（簽字） 年 月 日 四、推薦參考文獻(xiàn)（理工科專業(yè)應(yīng)在10篇以上，文科類專業(yè)應(yīng)在15篇以上，其中外文文獻(xiàn)至少2篇。） [1] 蔣美麗.合理選用塑料模具的材料與熱處理.提高模具使用壽命[J].機(jī)床與液壓 20041 142~143. [2].陳志剛.塑料模具設(shè)計(jì)[M].北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002. [3]周鳳云主編.工程材料及應(yīng)用(第二版).武漢：華中科技大學(xué)出版社，2002.114.吳兆祥.模具材料及表面處理[M].北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003. [4]屈華昌主編.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.4 [5]屈華昌．塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2003． [6]宋翠芳. 注射模中的三維造型及消隱.計(jì)算機(jī)應(yīng)用 ,1994,(01) [7]王建華,徐佩弦,. 熱流道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和噴嘴的選擇. 塑料制造 ,2006,(05) [8] 徐佩弘．塑料制品與模具設(shè)計(jì)．北京中國(guó)輕工業(yè)出版社．2001．7． [9] The Thickness Profile of Ultra-High Molecular Weight Polythene Films During Sequential Biaxial Drawing[J].Polymer Engineering and Science ,January 2003. [10]Computer Aided Composition Design of Prehardened-Mould Steel for Plastic Patrick WOLLANTS Science & Technology of material 2004/01. 五、系審查意見： 教研室主任（簽字） （簽名） 年 月 日 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 1 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （ 20 屆） 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題 目 某藥用瓶蓋的注塑模設(shè)計(jì) 作 者 分 院 專 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)教師（職稱） 論 文 字 數(shù) 論 文 完 成 時(shí) 間 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院教學(xué)部制 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 2 某藥用瓶蓋的注塑模設(shè)計(jì) 摘要：通過分析間斷型某內(nèi)螺紋瓶蓋的工藝性，可知內(nèi)螺紋為半圓型螺紋，由于該瓶蓋的材料 為聚苯乙烯（PS） ，該材料不宜采用強(qiáng)制脫模。所以塑件采用內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫模，由零件圖可知， 內(nèi)螺紋為兩個(gè)局部段，對(duì)應(yīng)在模具上制成兩個(gè)內(nèi)抽的滑塊。當(dāng)動(dòng)定模分型時(shí)，在連接推桿的作用下， 八個(gè)成型螺紋滑塊沿 T 形槽移出，產(chǎn)生向心的收攏運(yùn)動(dòng)。這些滑塊始終不脫離型芯座。由于瓶蓋的 上部分要求嚴(yán)格，所以采用點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)，脫模后不在修正澆口的痕跡。但采用這種澆口時(shí)，常 常要在模具上增加一個(gè)分型面，以便澆口凝料脫模。 關(guān)鍵詞：螺紋滑塊；內(nèi)抽芯；點(diǎn)澆口； 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 3 Design of injection mold for a medicinal bottle Electronic information engineering class 091 Lu Bowen Instructor: Ma baoli Abstract:Pass the analysis interrupteds the craft of a cover of thread inside the type, can know is a thread of semicircle inside the thread, because of in order to gather the styrene( PS), that bottle of material for cover that material should not adopt to take off the mold compulsory.So an adoption ofinside take out the organization ofto carry on taking off the mold, can know from the diagram, inside the thread is two partial segment, in molding tool ascend make into twoth to should take out of slippery piece.When move to settle the type of cent of mold, while link the function of push the pole, eight model the thread the slippery piece follows the T form slot to move, producing to accept the sport of centripetally.These slippery pieces do not escape from a always.Because the upper part of a cover requests separately strictly, so the adoption orders to sprinkle to sprinkle to note the system, after taking off the mold not sprinkle the oscular trace in the correction.But adopt this kind of to sprinkle, usually want to increase the type of a cent to face on the molding tool, in order to sprinkle a peopleto anticipate to take off the mold. Keyword:Slippery piece of thread; Inside take out;Order to sprinkle 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 4 目錄 第 1 章 模塑工藝規(guī)程的編制 .........................................................1 1.1 塑件的工藝性分析 ................................................................1 1.1.1 塑件的原材料分析 ......................................................1 1.1.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 ....................................2 1.2 計(jì)算塑件的體積和重量 .............................................................2 1.3 塑件注塑工藝參數(shù)的確定 ..........................................................3 第 2 章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................................5 2.1 分型面選擇 ......................................................................5 2.2 確定型腔的排列方式 .............................................................6 2.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) ....................................................................7 2.3.1 主流道設(shè)計(jì) .............................................................7 2.3.2 分流道設(shè)計(jì) .............................................................8 2.3.3 澆口的設(shè)計(jì) .............................................................8 2.4 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇 .................................................................9 2.4.1 導(dǎo)柱的選擇 .............................................................9 2.4.2 導(dǎo)套的選擇 .............................................................9 2.5 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ....................................................................10 2.5.1 確定抽芯距 ............................................................10 2.5.2 確定斜滑塊傾角 ........................................................10 2.5.3 確定斜滑塊的尺寸 .....................................................11 2.6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ..................................................................11 2.7 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................11 2.7.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................11 2.7.2 滑塊的設(shè)計(jì) ............................................................11 2.7.3 型芯座的設(shè)計(jì) ..........................................................12 第 3 章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 ...........................................................14 3.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 .........................................................14 3.2 凹模型腔尺寸的計(jì)算 .............................................................14 3.2.1 凹模型腔側(cè)壁計(jì)算與底板厚度計(jì)算 ........................................14 第 4 章 模具加熱與冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 .....................................................16 4.1 求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量 Q3................................................16 4.2 求冷卻水的體積流量 V.............................................................16 第 5 章 模具閉合高度的確定 ...........................................................17 第 6 章 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 .......................................................18 第 7 章 繪制模具的總裝圖和非標(biāo)零件工作圖 ............................................19 7.1 本模具的總裝圖和零件圖見附圖 ....................................................19 7.2 本模具的工作原理 ................................................................19 第 8 章 注塑模具的安裝和試模 .........................................................20 8.1 模具安裝 ........................................................................20 8.2 試模 ............................................................................20 8.2.1 粘著模腔 ..............................................................20 8.2.2 粘著模芯 ..............................................................21 8.2.3 粘著主流道 ............................................................21 8.2.4 成型缺陷 ..............................................................21 8.2.5 調(diào)整措施 ..............................................................22 結(jié)論 ................................................................................23 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 1 第 1 章 模塑工藝規(guī)程的編制 該塑件為日常生活中所經(jīng)常用到的藥用瓶蓋，其零件圖如圖 1-1 所示，本塑件的材料采用聚苯 乙烯（PS） ，生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。 技術(shù)要求：1 零件表面不得有毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)。 2 未注圓角半徑為 R0.5 3 材料：聚苯乙烯（PS） 圖 1-1 1.1 塑件的工藝性分析 1.1.1 塑件的原材料分析 塑件的材料采用聚苯乙烯（PS）屬熱塑性塑料。從使用性能上看，該塑料具有力學(xué)性能好、耐 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 2 水、耐熱性強(qiáng)，其介電性能與溫度和頻率無關(guān)，是理想的絕緣材料；從成型性能上看，該塑料吸水 性小，熔料的流動(dòng)性較好，成型容易，成型前一般不進(jìn)行干燥，制品成型后收縮率較小。另外，聚 苯乙烯（PS）是一種無色透明，質(zhì)堅(jiān)，性脆，似玻璃狀的非晶體塑料，由于聚苯乙烯（PS）的透明 度較高，任何外來的雜質(zhì)都會(huì)影響其透明度，應(yīng)注意防止。由于聚苯乙烯（PS）塑料通常是處于玻 璃態(tài)使用，當(dāng)受外力作用時(shí)，分子鏈難于運(yùn)動(dòng)，來不及將應(yīng)力迅速轉(zhuǎn)移而集中于薄弱點(diǎn)上發(fā)生斷裂， 所以制品設(shè)計(jì)時(shí)要尤其嚴(yán)防尖角缺口，厚薄相差過大等，以減小應(yīng)力開裂。由于該塑料的流動(dòng)性好， 應(yīng)防止飛邊，宜用高料溫，高模溫低注塑壓力，延長(zhǎng)注射時(shí)間有利于降低內(nèi)應(yīng)力，防止縮孔，變形。 1.1.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 1 結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓形，直徑為 30mm 的圓形瓶蓋，內(nèi)螺紋為間斷型的半圓 型螺紋，螺牙高度為 1mm，螺距為 1.75mm, 聚苯乙烯（ PS）塑料壁厚選用范圍為 0.75mm~4mm，這 里選用 1mm。由于制品內(nèi)螺紋為間斷型，故采用斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)使制品脫模，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 。 2 尺寸精度分析 由制件可知，此制件為未注公差尺寸，選用公差等級(jí)為 MT5 級(jí)（GB/T14486—1993） 。該制件的 重要尺寸 6.98 mm， 30 mm，10 mm 等尺寸等級(jí)為 MT5 級(jí)，由以上的分析可知，該零件28.0?05.?28.0? 的尺寸精度中等，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以得到保證。 從塑件的壁厚來看，壁厚較均勻，有利于制件的成型。 3 表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較 容易實(shí)現(xiàn)。 綜上分析可以看出，注塑時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 1.2 計(jì)算塑件的體積和重量 計(jì)算塑件的重量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。 計(jì)算塑件的體積： =914mm3V 過程：V=大圓柱的體積-小圓柱的體積（空）+螺紋的體積 大圓柱的體積=π ×r ×r×h =3.14×15×15×7=4946mm3 小圓柱的體積（空）=π × r×r ×h 1 =3.14×14×14×7=4308 mm3 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 3 螺紋的體積≈?（3.14×1×1）×3.14×28×2=276 mm 3 V=大圓柱的體積-小圓柱的體積（空）+螺紋的體積 V =π × D/2 ×D/2×h-π × d/2× d/2 ×h 1 =(4946—4308+276) mm3 =914 mm3 計(jì)算塑件的重量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得聚苯乙烯（PS）的密度為 =1.05kg／dm 3? 故塑件的重量為： ?VW? = 914×1.05×10-3 = 0.959g 采用一模四件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸、注塑時(shí)所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選 用注塑機(jī)為 XS-Z-60 型。 XS-Z-60 型注塑機(jī)的參數(shù)： 公稱注射量：60 ；3cm 螺桿（柱塞）直徑:38mm; 注射壓力：1220kg/ ；2 注塑行程：170mm; 注射方式：柱塞式； 合模力:50 噸； 最大成型面積：130 ;2cm 模板最大行程：180mm; 模具最大厚度：200mm; 模具最小厚度：70mm; 1.3 塑件注塑工藝參數(shù)的確定 查找附錄 H 和參考工廠實(shí)際應(yīng)用的情況，增強(qiáng)聚丙稀的成型工藝參數(shù)可作如下選擇。試模時(shí)， 可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整。 注塑溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度：后段溫度 選用 150℃1t 中段溫度 t 2 前段溫度 選用 180℃；3 注塑壓力：選用 100MPa（相當(dāng)于注塑機(jī)表壓 35kgf） ； 注塑時(shí)間：選用 30s； 保 壓：選用 72MPa（相當(dāng)于注塑機(jī)表壓 25kgf） ； 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 4 保壓時(shí)間：選用 10s； 冷卻時(shí)間：選用 30s。 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 5 第 2 章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：分型面選擇、模具型腔數(shù)目的確定及型腔的排列方式和冷卻水道布 局以及澆口位置設(shè)置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等 內(nèi)容。 2.1 分型面選擇 制品在模具中的位置，直接影響到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，模具分型面的確定，澆口的設(shè)置，制 品尺寸精度和質(zhì)量等。因此，開始制定模具方案時(shí)，首先必須正確考慮制品在其中的位置；然后再 考慮具體的生產(chǎn)條件（包括模具制造的） ，生產(chǎn)的批量所需的機(jī)械化和自動(dòng)化程度等其他設(shè)計(jì)問題。 制品在模具中的位置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下基本要求：制品或制品組件(含嵌件)的正視圖，應(yīng)相對(duì) 于注塑機(jī)的軸線對(duì)稱分布，以便于成型；制品的方位應(yīng)便于脫模，注塑模塑時(shí)，開模后制品應(yīng)留在 動(dòng)模部分，這樣便于利用成型設(shè)備脫模；當(dāng)用模具的互相垂直的活動(dòng)成型零件成型孔、槽、凸臺(tái)時(shí)， 制品的位置應(yīng)著眼于使成型零件的水平位移最簡(jiǎn)便，使抽芯操作方便；如果制品的安置有兩個(gè)方案， 兩者的分型面不相同又互相垂直，那么應(yīng)該選擇其中能使制品在成型設(shè)備工作臺(tái)安裝平面上的投影 面積為最小的方案；長(zhǎng)度較長(zhǎng)的管類制品，如果將它的長(zhǎng)軸安置在模具開模方向，而不能開模和取 出制品的；或是管接頭類制品，要求兩個(gè)平面開模的，應(yīng)將制品的長(zhǎng)軸安置在與模具開模相垂直的 方向。這樣布置可顯著減小模具厚度，便于開模和取出制品。但此時(shí)需采用抽芯距較大的抽芯機(jī)構(gòu) (如杠桿的、液壓的、氣動(dòng)的等)；如果是自動(dòng)旋出螺紋制品或螺紋型芯的模具，對(duì)制品的安置有專 門要求;最后制品位置的選定，應(yīng)結(jié)合澆注系統(tǒng)的澆口部位、冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)的布置，以及制 品的商品外觀要求等綜合考慮。 選擇分型面的原則是：脫出塑件方便、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、型腔排氣順利、確保塑件質(zhì)量,無損塑 件外觀、設(shè)備利用合理。 所以，模具設(shè)計(jì)中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑 件的成型要求來選擇分型面。 根據(jù)以上規(guī)則，由于該塑件為瓶蓋，表面質(zhì)量無特殊要求，在擰瓶蓋的過程中，人的手指經(jīng)常 接觸上端面，因此上端面最好自然形成圓角?？梢员３直诤窬鶆蛞恢?，增加了塑件的美感。此外， 該零件高度為 10mm，且垂直于軸線的截面形狀比較簡(jiǎn)單和規(guī)范，若選擇如圖 2 所示水平分型方式 既可降低模具的復(fù)雜程度，減少模具加工難度又便于成型后出件。故選用如圖 2 所示的分型方式較 為合理。這樣有利于成型后，塑件的脫模。還有利于注塑時(shí)塑料產(chǎn)生氣體的排放。 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 6 圖 2-1 制件 2.2 確定型腔的排列方式 本塑件在注塑時(shí)采用一模兩四件，即模具需要四個(gè)型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜 程度等因素?cái)M采取如圖 3 所示的型腔排列方式。 采用 2-2 所示的型腔排列方式的最大優(yōu)點(diǎn)就是流動(dòng)支路平衡，這 種 情 況 是 指 相 對(duì) 于 主 流 道 按 一 定 布 局 分 布 的 各 個(gè) 型 腔 ， 從 主 流 道 到 達(dá) 各 個(gè) 型 腔 的 分 流 道 、 澆 口 ， 其 長(zhǎng) 度 、 斷 面 形 狀 和 尺 寸 都 完 全相 同 、 即 到 達(dá) 各 型 腔 的 流 動(dòng) 支 路 是 完 全 相 同 的 。 只 要 對(duì) 各 個(gè) 流 動(dòng) 支 路 加 工 的 誤 差 很 小 ， 就 能 保 證 各 個(gè)型 腔 同 時(shí) 充 模 ， 壓 力 相 同 。 圖 2-2 型腔 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 7 2.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.3.1 主流道設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 XS-Z-60 型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸： 噴嘴前端孔徑： 0=φ 4mm；d 噴嘴前端球面半徑： 0 = 12mm；R 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 R = RO +（1～2）mm D = d0 +（0.5～1）mm 取主流道球面半徑 R = 13mm； 取主流道的小端直徑 d =φ4.5mm。 主流道襯套的選擇如圖 2-3 所示設(shè)計(jì) 主流道襯套時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：對(duì)于小型注塑模，可將主流道襯套與定位環(huán)設(shè)計(jì)成一個(gè)整體， 但在多數(shù)情況下均分開設(shè)計(jì);主流道襯套應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼材（如 T8A 等） ，熱處理后硬度為 53～57HRC;襯 套的長(zhǎng)度應(yīng)與定模配合部分的厚度一致，主流道出口處的端面不得突出在分型面上，否則不僅會(huì)造 成溢料，而且還會(huì)壓壞模具;襯套與定模之間的配合采用 H7/m6。 圖 2-3 主流道襯套 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 8 2.3.2 分流道設(shè)計(jì) 由于分流道可將高溫高壓的塑料熔體流向從主流道轉(zhuǎn)換到模腔，所以，設(shè)計(jì)時(shí)不僅要求熔體通 過分流道時(shí)的溫度下降和壓力損失都應(yīng)盡可能小，而且還要求分流道能平穩(wěn)均衡地將熔體分配到各 個(gè)模腔。從這些要求出發(fā)，分流道應(yīng)設(shè)計(jì)得短而粗，但過短過粗時(shí)又會(huì)增加塑料消耗量，并使冷卻 時(shí)間延長(zhǎng)，另外還會(huì)使模腔布置發(fā)生困難。因此，恰當(dāng)合理的分流道形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)制品的體積、 壁厚、形狀復(fù)雜程度、模腔的數(shù)量以及所用塑料的性能等因素綜合考慮。分流道的形狀及尺寸，應(yīng) 根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注塑速率、分流道長(zhǎng)度等因素來確定。本塑件的形狀不 算太復(fù)雜，熔料填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的排列方式可知分流道的長(zhǎng)度較短，為了便于加工起 見，選用截面形狀為半圓形分流道，長(zhǎng)度為 40mm,查表得 D=4mm。二級(jí)分流道 D1=3mm,長(zhǎng)度為 17mm, 點(diǎn)澆口的直徑為 d=0.5mm。 2.3.3 澆口的設(shè)計(jì) 根據(jù)本塑件的成型要求及型腔的排列方式，選用點(diǎn)澆口較為理想。點(diǎn)澆口又叫針狀澆口：是一 種較小的小澆口，通常用于流動(dòng)性大的塑料。如聚苯乙烯等。澆口的長(zhǎng)度很短，不超過其直徑，所 以脫模后塑件上的澆口殘痕不明顯，不需要再修正澆口痕跡。這種澆口被廣泛采用，但采用這種澆 口時(shí)，常常要在模具上增加一分型面，以便澆口凝料脫模。 設(shè)計(jì)時(shí)考慮選擇從瓶蓋上端進(jìn)料，料由上往下流，該塑件為瓶蓋，點(diǎn)澆口是一種很小的澆口， 長(zhǎng)用于流動(dòng)性很好的塑料，如聚苯乙烯（PS） 。澆口的長(zhǎng)度很短，不超過其直徑，所以脫模后塑件 上的澆口殘痕不明顯，不需要再修正澆口痕跡。這種澆口被廣泛采用，但采用這種澆口時(shí)，常常要 在模具上增加一分型面，以便澆口凝料脫模。如圖 2-4。初選點(diǎn)澆口(l×b)為（0.5×0.5）,試模 時(shí)修正 圖 2-4 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 9 2.4 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選擇 2.4.1 導(dǎo)柱的選擇 導(dǎo)柱的選擇直形導(dǎo)柱和階梯形導(dǎo)柱的前端都設(shè)計(jì)為錐形，便于導(dǎo)向。兩種導(dǎo)柱都可以在工作部 分帶有貯油槽。帶貯油槽的導(dǎo)柱可以貯存潤(rùn)滑油，延長(zhǎng)潤(rùn)滑時(shí)間。直形導(dǎo)柱用于塑件生產(chǎn)批量不大 的模具，可以不用導(dǎo)套。階梯形導(dǎo)柱用于塑件大批量生產(chǎn)的模具，或?qū)蚓纫蟾?，必須采用?dǎo) 套的模具，裝在模具另一側(cè)的導(dǎo)套安裝孔可以和導(dǎo)柱安裝孔采用同一尺寸，一次加工而成，保證了 嚴(yán)格的同軸，本模具采用有肩導(dǎo)柱 I 型： 圖 2-5 有肩導(dǎo)柱 導(dǎo)柱直徑尺寸隨模具分型面處模板外形尺寸而定，模板尺寸愈大，導(dǎo)柱間的中心距應(yīng)愈大，所 選導(dǎo)柱直徑也應(yīng)愈大。除了導(dǎo)柱長(zhǎng)度按模具具體結(jié)構(gòu)確定外，導(dǎo)柱其余尺寸隨導(dǎo)柱直徑而定。本模 具的中心距為 200mm,本模具選用 I 型，直徑為 16mm。 選用 d=16mm,L=71mm,L1=25mm 有肩導(dǎo)柱. 2.4.2 導(dǎo)套的選擇 如圖 2-6 導(dǎo)向孔可帶導(dǎo)套，也可不帶導(dǎo)套，帶導(dǎo)套的導(dǎo)向孔用于生產(chǎn)批量大或?qū)蚓雀叩哪?具。無論帶導(dǎo)套或不帶導(dǎo)套的導(dǎo)向空，都不應(yīng)該設(shè)計(jì)盲孔，盲孔會(huì)增加模具閉合時(shí)的阻力，并使模 具不能緊密閉合。帶導(dǎo)套的模具應(yīng)采用階梯形導(dǎo)柱。 帶肩導(dǎo)套安裝需要墊板，裝入模板后復(fù)以墊板即可，帶肩型導(dǎo)套安裝沉孔視導(dǎo)套直徑可取為 D+(1～2)。 導(dǎo)套長(zhǎng)度取決于含導(dǎo)套的模板厚度，其余尺寸隨導(dǎo)套導(dǎo)向孔直徑而定。 本模具選用 d=16mm,L=20mm 和 d=16mm,L=22mm 帶肩導(dǎo)套 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 10 圖 2-6 帶肩導(dǎo)套 2.5 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本塑件的的螺紋為間斷型的半圓型內(nèi)螺紋，相當(dāng)于小凸臺(tái)。它們均垂直于脫模方向，阻礙 成型后塑件從模具脫出。因此成型間斷型的半圓型內(nèi)螺紋必須做成活動(dòng)的型芯，即須設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)。 本模具采用斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)。 2.5.1 確定抽芯距 抽芯距一般應(yīng)大于成型孔（或凸臺(tái)）的深度，本塑件內(nèi)螺紋高度均為 1mm 另加 3～5mm 的抽芯安全系數(shù)，可取抽芯距 S 抽 = 4mm 2.5.2 確定斜滑塊傾角 斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)適用于成型面積較大，側(cè)孔或側(cè)凹較淺的塑件，所需抽拔距也較小。這種抽芯 機(jī)構(gòu)的抽芯動(dòng)作和塑件的頂出同時(shí)進(jìn)行，而且斜滑塊的剛性較大，傾斜角可比斜導(dǎo)柱的傾斜角大， 通常不超過 30°，斜滑塊的頂出高度一般不超過導(dǎo)滑長(zhǎng)度的為 2/3，以免影響使用的可靠性。這種 抽芯機(jī)構(gòu)的斜滑塊也就是型芯，一般都由兩塊拼合，但根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)，也可以由許多塊組合而成。 這里斜滑塊的傾斜角 20° 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 11 2.5.3 確定斜滑塊的尺寸 斜滑塊的長(zhǎng)度根據(jù)抽芯距、固定端模板的厚度及斜角大小確定， 初步選 L=17mm, 2.5.4 斜滑塊與型芯座的設(shè)計(jì) 1. 滑塊與型芯座的連接方式設(shè)計(jì) 本例中側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)主要是用于成型零件的間斷型的半圓型內(nèi)螺紋，側(cè)向孔和側(cè)向凸的尺寸較 小，考慮到型芯強(qiáng)度和裝配問題，采用燕尾槽結(jié)構(gòu)。 2. 滑塊的導(dǎo)滑方式 本例中為使模具結(jié)構(gòu)緊湊，降低模具裝配復(fù)雜程度，為提高滑塊的導(dǎo)向精度，裝配時(shí)可對(duì)導(dǎo)向 槽或滑塊采用配磨、配研的裝配方法。 3.滑塊的導(dǎo)滑長(zhǎng)度和定位裝置設(shè)計(jì) 本例中由于側(cè)抽芯距較短，故導(dǎo)滑長(zhǎng)度只要符合滑塊在開模時(shí)的定位要求即可 2.6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 對(duì)于小型模具可利用分型面排氣，本模具的分型面位于塑料溶體流動(dòng)的末端，易于排氣。 2.7 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.7.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本例中模具采用一模四件的結(jié)構(gòu)形式，考慮加工的難易程度和材料的價(jià)值利用等因素，凹模擬 采用鑲嵌式結(jié)構(gòu),它適合于小型塑件的多腔模具，將多個(gè)一致性好的整體凹模，嵌入到凹模固定板 中。整體嵌入式凹模結(jié)構(gòu)能節(jié)約優(yōu)質(zhì)模具鋼，嵌入模板后有足夠的強(qiáng)度和剛度，使用可靠且置換方 便. 根據(jù)本例分流道與澆口的設(shè)計(jì)要求，分流道和點(diǎn)澆口開在凹模上，如圖 2-7 所示。 2.7.2 滑塊的設(shè)計(jì) 滑塊相當(dāng)于成型內(nèi)螺紋的型芯，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 2-8 所示。 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 12 2.7.3 型芯座的設(shè)計(jì) 型芯座上設(shè)有燕尾槽，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 2-9 所示。 材 料 ： Crwmn 熱 處 理 ： 淬 硬 50HRC 數(shù) 量 ； 4 個(gè) 圖 2-7 型 腔 材 料 ： Crwmn 熱 處 理 ： 淬 硬 50HRC 數(shù) 量 ； 8 個(gè) 圖 2-8 滑 塊 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 13 圖 2-9 型 芯 座 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 14 第 3 章 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 本例中成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來 進(jìn)行計(jì)算。 查表得聚苯乙烯（PS）的收縮率為 Q=0.5%--0.6%，故平均收縮率為 Qcp=(0.5+0.6)%/2=0.55%, 考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取 z=△/3. 3.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 型腔、 型芯工作尺寸計(jì)算見表 3-1。 表 3-1 型腔、 型芯工作尺寸計(jì)算 3.2 凹模型腔尺寸的計(jì)算 3.2.1 凹模型腔側(cè)壁計(jì)算與底板厚度計(jì)算 成型零件的工作尺寸，要保證所成型塑料制品的尺寸。而影響塑料制品尺寸和公差的因素相當(dāng) 復(fù)雜，如模具的制造誤差及模具的磨損；塑料成型收縮率的偏差及波動(dòng)；溢料飛邊厚度及其波動(dòng)； 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 15 模具在成型設(shè)備上的安裝調(diào)整誤差、成型方法及成型工藝的影響等。成型零件的工作尺寸計(jì)算，要 考慮塑料制品的尺寸公差，所成型塑料的收縮率、溢料飛邊厚度、塑料制品脫模、模具制造的加工 條件及可達(dá)到的水平等因素 1. 凹模型腔側(cè)壁計(jì)算。 根據(jù)凹模型腔為圓形型腔側(cè)壁計(jì)算 Tc=r( ) 12?p? 式中 r---型腔內(nèi)半徑； p---型腔內(nèi)塑料熔體的壓力; σ---模具材料的許用應(yīng)力，一般模具鋼取 200MPa。 代入公式計(jì)算得 Tc=15( )=15mm 1502?? 2. 根據(jù)整體式底板厚度的強(qiáng)度公式可得到底板厚度 H(mm) H= ?4 Pr3 r---型腔內(nèi)半徑 p---型腔內(nèi)塑料熔體的壓力;壓力取定值 50MPa σ---模具材料的許用應(yīng)力，一般模具鋼取 200MPa。 代入公式計(jì)算得 H= =6.5mm204 153? 考慮到模具的整體結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，取 H=25mm。 鑲嵌式整體凹模的結(jié)構(gòu)如圖 7。 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 16 第 4 章 模具加熱與冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 本塑件在注塑成型時(shí)不要求有太高的模溫，因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng) 可作如下設(shè)計(jì)計(jì)算： 設(shè)定模具平均工作溫度為 40℃,用 20℃常溫水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為 30℃,產(chǎn)量為 （初算每 1.5 分鐘 1 套）0.302㎏/h。 4.1 求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量 Q3 查有關(guān)文獻(xiàn)得聚苯乙烯（PS）的單位熱流量為 27×10 J/㎏。4 Q3=WQ2=0.302×27×10 J/㎏4 =8.154×10 J/㎏4 4.2 求冷卻水的體積流量 V V= )(21tp WQic? V= ）（ 203087.40 6/5334?? =0.32×10 m /min 由體積流量 V 查表可知所需的冷卻水管直徑非常的小。 由上述計(jì)算可知，因?yàn)槟＞呙糠昼娝璧睦鋮s水體積流量很小，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷 的方式冷卻模具即可。 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 17 第 5 章 模具閉合高度的確定 在支承與固定的零件的設(shè)計(jì)中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定：定模座板：H1=25m;凹模型腔板 H2=22m;動(dòng)模 板 H3=20mm;支承板 H4=20m;動(dòng)模座板；H6=25mm。 根據(jù)推出行程和推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的尺寸確定墊塊：墊板的高度 H5=40mm; 因而模具的閉合高度： H= H1+ H2+ H3+H4+H5+ H6 =25+22+20+20+50+25 =162mm 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 18 第 6 章 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 本模具的外形尺寸為 220mm×155mm×160mm。XS-Z-60 型注塑機(jī)模板最大安裝尺寸為 350mm×280mm，故能滿足模具的安裝要求。 由上述計(jì)算模具的閉合高度 H=160mm，XS-Z-60 型注塑機(jī)所允許模具的最小厚度 H min=70mm， 最大厚度 H max=200mm，即模具滿足 H min ≤H ≤ H max 的安裝條件。 經(jīng)查資料 XS-Z-60 型注塑機(jī)的最大開模行程 S =180mm， 對(duì)于雙分型面模具注塑模 S≥H1+H2+a+5—10 S≥49mm 式中：H1—制品所用的脫模距離；H1=7mm H2—制品高度；H2=7mm α—取出澆注系統(tǒng)凝料必需的長(zhǎng)度。a=25mm 此外，由于斜滑塊內(nèi)抽芯距較短，不會(huì)過大增加開模距離，注塑機(jī)的開模行程足夠。經(jīng)驗(yàn)證， XS-Z-60 型注塑機(jī)能滿足使用要求，故可采用。 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 19 第 7 章 繪制模具的總裝圖和非標(biāo)零件工作圖 7.1 本模具的總裝圖和零件圖見附圖 7.2 本模具的工作原理 模具工作原理:模具安裝在注塑機(jī)上，定模部分固定在注塑機(jī)的定模板上，動(dòng)模部分固定在注 塑機(jī)的動(dòng)模板上。合模后，注塑機(jī)通過噴嘴將熔料經(jīng)流道注入型腔，經(jīng)保壓，冷卻后塑件成型。開 模時(shí),動(dòng)模后退，由于彈簧 4 的作用首先使模具在 I-I 分型面分型，由于分流道的兩端設(shè)有斜向拉 料穴，因此點(diǎn)澆口被拉斷，流道凝料保留在定模座板上，當(dāng)型腔板接觸定距拉桿 5 的尾部時(shí)，型 腔板停止運(yùn)動(dòng)。動(dòng)模繼續(xù)后退，在 II-II 分型面開始分型，由于滑塊上有螺紋，制件留在滑塊上后 退，當(dāng) II--II 分型面打開到 15mm 時(shí)，動(dòng)模運(yùn)動(dòng)停止，在注塑機(jī)頂出裝置作用下，斜滑塊 22 在連 接推桿 18 的作用下沿著型心座 21 上的燕尾槽上升并向內(nèi)移動(dòng)與制品螺紋結(jié)構(gòu)脫離，制品可脫出。 合模時(shí),隨著分型面的閉合,滑塊復(fù)位至型腔,同時(shí)復(fù)位桿也對(duì)中間板進(jìn)行復(fù)位。 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 20 第 8 章 注塑模具的安裝和試模 8.1 模具安裝 清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物，毛刺。 因本模具的外型尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機(jī)器下面兩根導(dǎo)軌上墊好木板，模具從側(cè) 面進(jìn)入機(jī)架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模， 并初步固定動(dòng)模，然后慢速開閉模具，找正動(dòng)模，應(yīng)保證開閉模具時(shí)平衡，靈活，無卡住現(xiàn)象，然 后固定動(dòng)模。 調(diào)節(jié)鎖模機(jī)構(gòu)，保證有足夠的開模距及鎖模力，使模具閉合適當(dāng)。 慢速開啟模板直至模板停止后退為止，調(diào)節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開閉模具觀察頂出機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)情況，動(dòng)作是否平衡，靈活，協(xié)調(diào)。 模具裝好后，等料筒及噴嘴溫度上升到距預(yù)定溫度 20--30℃，即可校正噴嘴與澆口套的相對(duì) 位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，須 使松緊合適，校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。 開空車運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察模具各部分運(yùn)行是否正常，然后才可注射試模。 8.2 試模 通過試模塑件上常會(huì)出現(xiàn)各種弊病，為此必須進(jìn)行原因分析，排除故障。造成次廢品的原因很 多，有時(shí)是單一的，但經(jīng)常是多個(gè)方面綜合的原因。需按成型條件，成型設(shè)備，模具結(jié)構(gòu)及制造精 度，塑件結(jié)構(gòu)及形狀等因素逐個(gè)分析找出其中主要矛盾，然后再采取調(diào)節(jié)成型條件，修整模具等方 法加以解決。首先，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件。常因塑件被粘附 于模腔內(nèi)，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這是試模首先應(yīng)當(dāng)解決的問題。 8.2.1 粘著模腔 制品粘著在模腔上，是指塑件在模具開啟后，與設(shè)計(jì)意圖相反，離開型芯一側(cè)，滯留于模腔內(nèi)， 致使脫模機(jī)構(gòu)失效，制品無法取出的一種反常現(xiàn)象。其主要原因是： （1） 注射壓力過高，或者注射保壓壓力過高。 （2） 注射保壓和注射高壓時(shí)間過長(zhǎng)，造成過量充模。 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 21 （3） 冷卻時(shí)間過短，物料未能固化。 （4） 模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。 （5） 型腔內(nèi)壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過損傷性沖擊，增加了脫模阻力。 8.2.2 粘著模芯 （1） 注射壓力和保壓壓力過高或時(shí)間過長(zhǎng)而造成過量充模，尤其成型芯上有加強(qiáng)筋槽的制品， 情況更為明顯。 （2） 冷卻時(shí)間過長(zhǎng)，制件在模芯上收縮量過大。 （3） 模腔溫度過高，使制件在設(shè)定溫度內(nèi)不能充分固化。 （4） 機(jī)筒與噴嘴溫度過高，不利于在設(shè)定時(shí)間內(nèi)完成固化。 （5） 可能存在不利于脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進(jìn)。 8.2.3 粘著主流道 （1） 閉模時(shí)間太短，使主流道物料來不及充分收縮。 （2） 料道徑向尺寸相對(duì)制品壁厚過大，冷卻時(shí)間內(nèi)無法完成料道物料的固化。 （3） 主流道襯套區(qū)域溫度過高，無冷卻控制，不允許物料充分收縮。 （4） 主流道襯套內(nèi)孔尺寸不當(dāng)，未達(dá)到比噴嘴孔大 0.5～1 ㎜。 （5） 主流道拉料桿不能正常工作。 一旦發(fā)生上述情況，首先要設(shè)法將制品取出模腔（芯） ，不惜破壞制件，保護(hù)模具成型部位不 受損傷。仔細(xì)查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面要對(duì)注射工藝進(jìn)行合理調(diào)整；另一方面要對(duì)模具 成型部位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修正，直到認(rèn)為達(dá)到要求，方可進(jìn)行二次注射。 8.2.4 成型缺陷 當(dāng)注射成型得到了近乎完整的制件時(shí)，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原 因是錯(cuò)綜復(fù)雜的，一般很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來著手修正，逐個(gè)排出，逐步 改進(jìn)，方可得到理想的樣件。下面就對(duì)度模中常見的成型制品主要缺陷及其改進(jìn)的措施進(jìn)行分析。 1 注射填充不足 所謂填充不足是指在足夠大的壓力、足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。 這種現(xiàn)象極為常見。其主要原因有： （1） 熔料流動(dòng)阻力過大 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 22 這主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動(dòng)。盡量 采用整圓形、梯形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動(dòng)性 能不佳。制品壁厚過薄。 （2） 型腔排氣不良 這是極易被忽視的現(xiàn)象，但以是一個(gè)十分重要的問題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。 尤其在模腔的轉(zhuǎn)角處、深凹處等，必須合理地安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模 困難，而且易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象。 （3） 鎖模力不足 因注射時(shí)動(dòng)模稍后退，制品產(chǎn)生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。應(yīng)調(diào)大鎖模 力，保證正常制件料量。 2. 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒） 與第一項(xiàng)相反，物料不僅充滿型腔，而且出現(xiàn)毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔 鑲塊縫隙處也有毛刺存在，其主要原因有： （1） 注射過量 （2） 鎖模力不足 （3） 流動(dòng)性過好 （4） 模具局部配合不佳 （5） 模板翹曲變形 3 制件尺寸不準(zhǔn)確 初次試模時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸與設(shè)計(jì)要求尺寸相差較大。這時(shí)不要輕易修改型腔，應(yīng)行從注 射工藝上找原因。 （1） 尺寸變大 注射壓力過高，保壓時(shí)間過長(zhǎng)，此條件下產(chǎn)生了過量充模，收縮率趨向小值， 使制件的實(shí)際尺寸偏大；模溫較低，事實(shí)上使熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小值。這 時(shí)要繼續(xù)注射，提高模具溫度、降低注射壓力，縮短保壓時(shí)間，制件尺寸可得到改善。 （2） 尺寸變小 注射壓力偏低、保壓時(shí)間不足，制在冷卻后收縮率偏大，使制件尺寸變??； 模溫過高，制件從模腔取出時(shí)，體積收縮量大，尺寸偏小。此時(shí)調(diào)整工藝條件即可。 通過調(diào)整工藝條件，通常只能在極小范圍內(nèi)使尺寸京華，可以改變制件相互配合的松緊程度， 但難以改變公稱尺寸。 8.2.5 調(diào)整措施 調(diào)整時(shí)應(yīng)注意調(diào)節(jié)進(jìn)料速度 8，正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)。注意控制成型周期。 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 23 結(jié)論 歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，敬請(qǐng)各位老師對(duì)我的設(shè)計(jì)過程作最后檢查。在這次畢業(yè)設(shè) 計(jì)中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請(qǐng)教各位老師有關(guān)模具方面的問題，并且和同學(xué)的 探討，模具設(shè)計(jì)在實(shí)際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時(shí)間里，對(duì)模具有了更深入的認(rèn)識(shí)。 使我對(duì)塑料模具設(shè)計(jì)的各種成型方法，成型零件的設(shè)計(jì)，成型零件的加工工藝（如線切割、電火花 加工、CNC 數(shù)控加工） ，主要工藝參數(shù)的計(jì)算，產(chǎn)品缺陷及其解決辦法，模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零 部件的設(shè)計(jì)等都有了進(jìn)一步的理解和掌握。模具在當(dāng)今社會(huì)生活中運(yùn)用得非常廣泛，掌握模具的設(shè) 計(jì)方法對(duì)我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義。 從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對(duì)模具的認(rèn)識(shí) 過程亦是如此。經(jīng)過近三個(gè)月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿 的句號(hào)，為將來的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 在這次設(shè)計(jì)過程中得到了老師以及許多同學(xué)的幫助，特別是指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，使我受益匪 淺。在此，對(duì)關(guān)心和指導(dǎo)過我各位老師和幫助過我的同學(xué)表示衷心的感謝! 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 24 致謝 時(shí)光如電，歲月如梭，幾年的大學(xué)生活一晃而過，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學(xué)踏 入不是很熟悉的社會(huì)中去。在這畢業(yè)之際，作為一名工科類學(xué)校的學(xué)生，做畢業(yè)設(shè)計(jì)是一件必不可 少的事情。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常繁雜的工作，它涉及的知識(shí)非常廣泛，很多都是書上沒有的東西，這就要 靠自己去圖書館查找自己所需要的資料；還有很多設(shè)計(jì)計(jì)算，這些都要靠自己運(yùn)用自己的思維能力 去解決，可以說，沒有一定的毅力和耐心是很難完成這樣復(fù)雜的工作。 在學(xué)校中，我們主要學(xué)的是理論性的知識(shí)，而實(shí)踐性很欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一 次演練。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可是把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)的連貫起來，使我們?cè)跍亓?xí)舊知識(shí)的同時(shí) 也可以學(xué)習(xí)到很多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度 上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 由于資質(zhì)有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，因此在設(shè)計(jì)中難免要遇到很多難題，由于有了課 程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)及老師的不時(shí)指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助下，克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì) 日趨完善。畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很辛苦，但是在設(shè)計(jì)中不斷思考問題，研究問題，咨詢問題，一步步提高 了自己，一步步完善了自己。同時(shí)也汲取了更完整的專業(yè)知識(shí)，鍛煉了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力，使我 受益匪淺，我相信這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)我以后的工作一定大有益處。 最后，再次感謝各位老師特別是我的指導(dǎo)老師馬寶麗老師在這一段時(shí)間給予無私的幫助和指導(dǎo)， 并向他們致意深深的敬意，以后到社會(huì)上我一定努力工作，不辜負(fù)他們給予我的知識(shí)和對(duì)我們寄予 的厚望！ 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院說明書 25 參考文獻(xiàn) [1] 蔣美麗.合理選用塑料模具的材料與熱處理.提高模具使用壽命[J].機(jī)床與液壓 20041 142~143. 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