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浙江工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文
XX學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
課題名稱(chēng):
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
所在學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)
班 級(jí)
指導(dǎo)教師
起訖時(shí)間: 年 月 日~ 年 月 日
28
XX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
摘 要
根據(jù)塑料制品的要求,了解塑件的用途,分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求,選擇塑件制件尺寸。本模具采用一模四件,側(cè)澆口進(jìn)料,注射機(jī)采用海天110x1B型號(hào),設(shè)置冷卻系統(tǒng),CAD和UG繪制二維總裝圖和零件圖,選擇模具合理的加工方法。附上說(shuō)明書(shū),系統(tǒng)地運(yùn)用簡(jiǎn)要的文字,簡(jiǎn)明的示意圖和和計(jì)算等分析塑件,從而作出合理的模具設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞:機(jī)械設(shè)計(jì);模具設(shè)計(jì);CAD繪制二維圖;UG繪制3D圖,注射機(jī)的選擇
XX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
English the mold
不知是否需要,暫時(shí)沒(méi)有翻譯英文
目 錄
摘 要 I
第1章 緒論 3
1.1 塑料簡(jiǎn)介 3
1.2 注塑成型及注塑模 3
第2章 塑料材料分析 5
2.1 塑料材料的基本特性 5
2.2 塑件材料成型性能 5
2.3 塑件材料主要用途 6
第3章 塑件的工藝分析 6
3.1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3.2 塑件尺寸及精度 8
3.3 塑件表面粗糙度 8
3.4 塑件的體積和質(zhì)量 8
第4章 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定 9
4.1、注射成型工藝過(guò)程分析[5] 9
4.2 澆口種類(lèi)的確定 9
4.3 型腔數(shù)目的確定 10
4.4 注射機(jī)的選擇和校核 10
4.4.1 注射量的校核 10
4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 11
4.4.3、模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 11
第5章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
5.1 分型面的設(shè)計(jì) 12
5.2 型腔的布局 13
5.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13
5.3.1 澆注系統(tǒng)組成 13
5.3.2 確定澆注系統(tǒng)的原則 14
5.3.3 主流道的設(shè)計(jì) 14
5.3.4 分流道的設(shè)計(jì) 15
5.3.5 澆口的設(shè)計(jì) 16
5.3.6 冷料穴的設(shè)計(jì) 17
5.4 注射模成型零部件的設(shè)計(jì)[7] 17
5.4.1 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
5.4.2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算 18
5.5 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
5.6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19
5.6.1 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則 19
5.6.2 脫模機(jī)構(gòu)類(lèi)型的選擇 19
5.6.3 推桿機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì) 20
5.7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 20
5.7.1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 21
5.8.2 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計(jì)規(guī)則 22
5.9 模架及標(biāo)準(zhǔn)件的選用 22
5.9.1 模架的選用 23
第6章 模具材料的選用 24
6.1 成型零件材料選用 24
6.2 注射模用鋼種 25
總結(jié) 25
致謝 26
參考文獻(xiàn) 27
第1章 緒論
模具制造是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè),振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè),日益受到人們的重視和關(guān)注?!澳>呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)。在電子、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中,60%~80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗,是其它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(jià)值,往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ),同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。
1.1 塑料簡(jiǎn)介
塑料是以樹(shù)脂為主要成分的高分子材料,它在一定的溫度和壓力下具有流動(dòng)性。可以被模塑成型為一定的幾何形狀和尺寸,并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能,廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活,它具有密度小,質(zhì)量輕,比強(qiáng)度高,絕緣性能好,介電損耗低,化學(xué)穩(wěn)定性高,減摩耐磨性能好,減振隔音性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。另外,許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時(shí)燒蝕等特殊性能[1]。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無(wú)機(jī)材料發(fā)展成為各個(gè)部門(mén)不可缺少的一種化學(xué)材料,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中,塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。
1.2 注塑成型及注塑模
將塑料成型為制品的生產(chǎn)方法很多,最常用的有注射,擠出,壓縮,壓注,壓延和吹塑等。其中,注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外,幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短,能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度較高、易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中,其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的30%左右。但注射成型的設(shè)備價(jià)格及模具制造費(fèi)用較高,不適合單件及批量較小的塑料件的生產(chǎn)。
要了解注射成型和注射模,首先得了解注射機(jī)的一些基本知識(shí),注射機(jī)是注射成型的主要設(shè)備,依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過(guò)高壓加熱等工序進(jìn)行注射。?注射機(jī)為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設(shè)備,按其外形可分為立式、臥式、直角式三種,由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置,模板機(jī)架系統(tǒng)等組成。
注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來(lái)的,其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化,使之成為粘流態(tài)熔體,然后在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下,以很大的流速通過(guò)料筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中,經(jīng)過(guò)一段保壓冷卻定型時(shí)間后,開(kāi)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品。
注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模,它是實(shí)現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。
注射模的種類(lèi)很多,其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的種類(lèi)等很多因素有關(guān),其基本結(jié)構(gòu)都是由動(dòng)模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機(jī)的固定板上,動(dòng)模部分安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上,在注射成型過(guò)程中它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。注射成型時(shí)動(dòng)模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成[2] 。
注射模、塑料原材料和注射機(jī)通過(guò)注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問(wèn)題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體,并把它注射到型腔中去,在控制條件下冷卻定型,使塑件達(dá)到所要求的質(zhì)量。注射機(jī)和模具結(jié)構(gòu)確定以后,注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。
注射成型有三大工藝條件,即:溫度、壓力、時(shí)間。在成型過(guò)程中,尤其是精密制品的成型,要確立一組最佳的成型條件決非易事,因?yàn)橛绊懗尚蜅l件的因素太多,有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動(dòng)及環(huán)境溫度等。
塑料模具的設(shè)計(jì)不但要采用CAD技術(shù),而且還要采用計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢(shì)。注塑成型分兩個(gè)階段,即開(kāi)發(fā)/設(shè)計(jì)階段(包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和模具制造)和生產(chǎn)階段(包括購(gòu)買(mǎi)材料、試模和成型)。
傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前,由于設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺(jué)設(shè)計(jì)模具,模具裝配完畢后,通常需要幾次試模,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后,不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù),甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計(jì),這勢(shì)必增加生產(chǎn)成本,延長(zhǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。
目前國(guó)際市場(chǎng)上主要流行的,運(yùn)用范圍最廣的注射模流動(dòng)模擬分析軟件有澳大利亞的MOLDFLOW、美國(guó)的CFLOW、華中科技大學(xué)的H-FLOW等。其中MOLDFLOW軟件包括三個(gè)部分:MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS (產(chǎn)品優(yōu)化顧問(wèn),簡(jiǎn)稱(chēng)MPA),MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT (注射成型模擬分析,簡(jiǎn)稱(chēng)MPI),MOLDFLOW PLASTICS XPERT (注射成型過(guò)程控制專(zhuān)家,簡(jiǎn)稱(chēng)MPX)。
采用CAE技術(shù),可以完全代替試模,CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案,在模具制造加工之前,在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)注射成型過(guò)程進(jìn)行模擬分析,準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔體的填充、保壓、冷卻情況,以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況,以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,及時(shí)修改制件和模具設(shè)計(jì),而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對(duì)傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破,而且對(duì)減少甚至避免模具返修報(bào)廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等,都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義[3]。
第2章 塑料材料分析
2.1 塑料材料的基本特性
PC也叫聚碳酸脂(英文名Polycarbonate)常用縮寫(xiě)PC,是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物,根據(jù)酯基的結(jié)構(gòu)可分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類(lèi)型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機(jī)械性能較低,從而限制了其在工程塑料方面的應(yīng)用。目前僅有芳香族聚碳酸酯獲的了工業(yè)化生產(chǎn)。由于聚碳酸酯結(jié)構(gòu)上的特殊性,現(xiàn)已成為五大工程塑料中增長(zhǎng)速度最快的通用工程塑料。
化學(xué)性質(zhì) 聚碳酸酯耐弱酸,耐弱堿,耐中性油。 聚碳酸酯不耐紫外光,不耐強(qiáng)堿??商砑痈黝?lèi)溶劑,以達(dá)到不同要求!
2.2 塑件材料成型性能
PC可注塑、擠出、模壓、吹塑、熱成型、印刷、粘接、涂覆和機(jī)加工,最重要的加工方法是注塑。成型之前必須預(yù)干燥,水分含量應(yīng)低于0.02%,微量水份在高溫下加工會(huì)使制品產(chǎn)生白濁色澤,銀絲和氣泡,PC在室溫下具有相當(dāng)大的強(qiáng)迫高彈形變能力。沖擊韌性高,因此可進(jìn)行冷壓,冷拉,冷輥壓等冷成型加工。擠出用PC分子量應(yīng)大于3萬(wàn),要采用漸變壓縮型螺桿,長(zhǎng)徑比1:18~24,壓縮比1:2.5,可采用擠出吹塑,注-吹、注-拉-吹法成型高質(zhì)量,高透明瓶子。PC合金種類(lèi)繁多,改進(jìn)PC熔體粘度大(加工性)和制品易應(yīng)力開(kāi)裂等缺陷, PC與不同聚合物形成合金或共混物,提高材料性能。具體有PC/ABS合金,PC/ASA合金、 PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/彈性體共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等,利有兩種材料性能優(yōu)點(diǎn),并降低成本,如PC/ABS合金中,PC主要貢獻(xiàn)高耐熱性,較好的韌性和沖擊強(qiáng)度,高強(qiáng)度、阻燃性, ABS則能改進(jìn)可成型性,表觀質(zhì)量,降低密度。 聚碳酸酯的性能以及成型參數(shù)見(jiàn)表:(僅供參考)
密度
1.18~1.20
模具溫度
50~80
?
?
收縮率
0.5~0.8
注射壓力
80~130
?
?
預(yù)熱
溫度/°C
110~120
工
藝
參
數(shù)
注射時(shí)間
20~90
時(shí)間/h
8~10
高壓時(shí)間
0~5
?
?
料桶溫度/°C
后段
210~240
冷卻時(shí)間
20~90
?
中段
230~280
總周期
40~190
?
?
前段
240~285
螺桿轉(zhuǎn)數(shù)
28
?
?
噴嘴溫度
240~250
使用注射機(jī)類(lèi)型
螺桿式
?
?
2.3 塑件材料主要用途
經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展,我國(guó)的聚碳酸酯仍未形成自己先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和具有工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)裝置,特別是近年來(lái)隨著國(guó)內(nèi)聚碳酸酯的消費(fèi)量迅速增長(zhǎng),生產(chǎn)與市場(chǎng)形成了極不協(xié)調(diào)的供需矛盾。因此,大力發(fā)展我國(guó)聚碳酸酯工業(yè)是十分迫切和必要的。針對(duì)目前的現(xiàn)狀提出以下幾點(diǎn)建議: (1)建議通過(guò)各種途徑引進(jìn)成套國(guó)外先進(jìn)技術(shù)。國(guó)內(nèi)目前技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大,如果完全靠國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)技術(shù),難度較大,可能會(huì)錯(cuò)過(guò)發(fā)展的有利時(shí)機(jī),所以應(yīng)進(jìn)一步與國(guó)外公司接觸,引進(jìn)技術(shù)、人才、合資建廠,加快建設(shè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模聚碳酸酯生產(chǎn)裝置的步伐。 (2)加強(qiáng)基礎(chǔ)建設(shè)及配套工程。在加快現(xiàn)有裝置的改造的同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)配套原料雙酚A裝置建設(shè),同時(shí)有關(guān)部門(mén)應(yīng)給予聚碳酸酯裝置建的優(yōu)惠政策和資金支持,為聚碳酸酯工業(yè)在我國(guó)快速發(fā)展提供有力的保證。 (3)加強(qiáng)聚碳酸酯的應(yīng)用研究。聚碳酸酯的應(yīng)用要向高功能化、專(zhuān)用化方向發(fā)展,充分利用國(guó)內(nèi)一些科研單位在塑料改性及塑料合金方面的技術(shù)成果,提高產(chǎn)品的檔次及附加值,在產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域同國(guó)外的各種專(zhuān)用牌號(hào)聚碳酸酯競(jìng)爭(zhēng),力爭(zhēng)占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。 (4)合作開(kāi)發(fā)非光氣法。由于非光氣生產(chǎn)工藝是一種符合環(huán)境要求的綠色工藝,也是今后聚碳酸酯工藝的主要發(fā)展方向。因此我們充分利用并發(fā)揮國(guó)內(nèi)聚碳酸酯技術(shù)潛力,與世界先進(jìn)的大公司合作,開(kāi)展非光氣法聚碳酸酯的生產(chǎn)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作,為我國(guó)聚碳酸酯的生產(chǎn)水平早日趕超國(guó)外先進(jìn)水平奠定良好的基礎(chǔ)。
第3章 塑件的工藝分析
在模具設(shè)計(jì)之前需要對(duì)塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級(jí)和表面質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析,只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。
軸套如圖所示,具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見(jiàn)圖紙,該塑件結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜程度,生產(chǎn)量大,要求較低的模具成本,成型容易,精度要求不高。
圖(1)3D視圖
3.1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)、脫模斜度
由于注射制品在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生收縮,因此它在脫模前會(huì)緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模,防止因脫模力過(guò)大拉傷制品表面,與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應(yīng)具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。斜度過(guò)小,不僅會(huì)使制品尺寸困難,而且易使制品表面損傷或破裂,斜度過(guò)大時(shí),雖然脫模方便,但會(huì)影響制品尺寸精度,并浪費(fèi)原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5~1.5,根據(jù)文獻(xiàn)[1],塑件材料PC的型腔脫模斜度為0.35~130/,型芯脫模斜度為30/~1
(2)、塑件的壁厚
塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素,是設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須考慮的問(wèn)題之一。塑件的壁厚對(duì)于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響,它與注射充模時(shí)的熔體流動(dòng)、固化定型時(shí)的冷卻速度和時(shí)間、塑件的成型質(zhì)量、塑件的原材料以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)。一般在滿足使用要求的前提下,塑件的壁厚應(yīng)盡量小。因?yàn)楸诤裉蟛粌H會(huì)使原材料消耗增大,生產(chǎn)成本提高,更重要的是會(huì)延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度,使成型周期延長(zhǎng),另外還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差,在脫模、裝配、使用中會(huì)發(fā)生變形,影響到塑件的使用和裝配的準(zhǔn)確性。選擇壁厚時(shí)應(yīng)力求塑件各處壁厚盡量均勻,以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在1~4,最常用的數(shù)值為2~3。該件壁厚均勻,周邊和底部壁厚均為3左右。(3)、塑件的圓角為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中,改善其成型加工過(guò)程中的充模特性,增加相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)角度,需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過(guò)度。在無(wú)特殊要求時(shí),塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5~1的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍,內(nèi)圓角半徑應(yīng)是壁厚的0.5倍。
該塑料件表面圓角半徑和內(nèi)部轉(zhuǎn)彎處圓角為1。
(4)、孔
塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔,原則上講,這些孔均能用一定的型芯成型。但當(dāng)孔太復(fù)雜時(shí),會(huì)使熔體流動(dòng)困難,模具加工難度增大,生產(chǎn)成本提高,困此在塑件上設(shè)計(jì)孔時(shí),應(yīng)盡量采用簡(jiǎn)單孔型。由于型芯對(duì)熔體有分流作用,所以在孔成型時(shí)周?chē)桩a(chǎn)生熔接痕,導(dǎo)致孔的強(qiáng)度降低,故設(shè)計(jì)孔時(shí)孔時(shí)孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑,孔的周邊應(yīng)增加壁厚,以保證塑件的強(qiáng)度和剛度。
3.2 塑件尺寸及精度
塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動(dòng)性和注射機(jī)規(guī)格,在一定的設(shè)備和工藝條件下流動(dòng)性好的塑料可以成型較大尺寸的制品,反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā),只要能滿足制品的使用要求,一般都應(yīng)將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的盡量緊湊,以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為PC,流動(dòng)性較好,適用于不同尺寸的制品。
塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本,在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。由于塑料與金屬的差異很大,所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級(jí)確定精度等級(jí)。根據(jù)我國(guó)目前的成型水平,塑件尺寸公差可以參照文獻(xiàn)[2]表3-2塑件的尺寸與公關(guān)(SJ1372-1978)的塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。根據(jù)任務(wù)書(shū)和圖紙要求,本次產(chǎn)品尺寸均采用MT3級(jí)精度,未注采用MT5級(jí)精度。
3.3 塑件表面粗糙度
塑件的表面要求越高,表面粗糙度越低。這除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點(diǎn)來(lái)保證外,主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02~1.25之間,模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的1/2,即Ra 0.01~0.63。模具在使用過(guò)程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加,所以應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。
該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高許多,為Ra0.2,內(nèi)部為0.4。
3.4 塑件的體積和質(zhì)量
本次設(shè)計(jì)中,塑件的質(zhì)量和體積采用3D測(cè)量,在UG軟件中,使用塑模部件驗(yàn)證功能,可以測(cè)得塑件的質(zhì)量(PC的密度為1.2),即可以得出該塑件制品的體積為質(zhì)量為2.6克。
第4章 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定
4.1、注射成型工藝過(guò)程分析[5]
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量,確定其成型工藝過(guò)程為:
第一步:為使注射過(guò)程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量,應(yīng)對(duì)所用的設(shè)備和塑料作好以下準(zhǔn)備工作。
(1)、成型前對(duì)原材料的預(yù)處理
根據(jù)注射成型對(duì)物料的要求,檢驗(yàn)物料的含水量,外觀色澤,顆粒情況并測(cè)試其熱穩(wěn)定性,流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo),對(duì)原材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥,PC材料吸水率極低,成型前一般不必進(jìn)行干燥處理。如有需要,可在70 ~ 80 ℃下干燥2~4 h。
(2)、料筒的清洗
在初用某種塑料或某一注射機(jī)之前,或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí),都需要對(duì)注射機(jī)(主要是料筒)進(jìn)行清洗或拆換。
柱塞式注射機(jī)料筒的清洗常比螺桿式注射機(jī)困難,因?yàn)橹搅贤矁?nèi)的存料量較大而不易對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng),清洗時(shí)必須拆卸清洗或者采用專(zhuān)用料筒。對(duì)螺桿式通常是直接換料清洗,也可采用對(duì)空注射法清洗。
(3)、脫模劑的選用
脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模,主要依賴(lài)于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計(jì)。在和產(chǎn)上為了順利脫模,常用的脫模劑有:硬脂酸鋅,液體石蠟(白油),硅油,對(duì)PC材料,可選用硬脂酸鋅,因?yàn)榇嗣撃┏埘0匪芰贤?,一般塑料都可使用?
第二步: 注射成型過(guò)程
完整的注射過(guò)程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個(gè)步驟,但實(shí)際上是塑化成型與冷卻兩個(gè)過(guò)程。
第三步:制件的后處理
注射制件經(jīng)脫?;驒C(jī)械加工后,常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?,目的是為了消除存在的?nèi)應(yīng)力,以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為PC,就采用退火處理1~3小時(shí)。
4.2 澆口種類(lèi)的確定
注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個(gè)部分。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞對(duì)塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。
由于本設(shè)計(jì)中軸套塑件外表面質(zhì)量要求較高,所以選用側(cè)澆口。側(cè)澆口直接在中間的圓端面處進(jìn),軸套組裝后,澆口被遮擋起來(lái)。
側(cè)澆口主流道需要設(shè)置鉤針,分流道與產(chǎn)品相連,頂出產(chǎn)品包含流道連接在一起。
4.3 型腔數(shù)目的確定
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用側(cè)澆口,且塑件的尺寸不大,為提高塑件成功概率,并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā),節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率,采用一出十六腔,進(jìn)行加工生產(chǎn)。
4.4 注射機(jī)的選擇和校核
由于采用一出十六腔,需要至少注射量為2.6x16=41.6g,流道水口廢料10g,總注塑量達(dá)到42g,再根據(jù)工藝參數(shù)(主要是注射壓力),綜合考慮各種因素,選定注射機(jī)為海天110x1B。注射方式為螺桿式,其有關(guān)性能參數(shù)為:
海天HTF110x1B
型號(hào)
參數(shù)
單位
110×1B
螺桿直徑
mm
36
理論注射容量
cm3
147
注射重量PS
g
134
注射壓力
Mpa
183
注射行程
mm
144
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0~215
料筒加熱功率
KW
5.7
鎖模力
KN
1100
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
mm
400×400
允許最大模具厚度
mm
410
允許最小模具厚度
mm
160
移模行程
mm
340
移模開(kāi)距(最大)
mm
750
液壓頂出行程
mm
100
液壓頂出力
KN
33
液壓頂出桿數(shù)量
PC
5
油泵電動(dòng)機(jī)功率
KW
13
油箱容積
l
210
機(jī)器尺寸(長(zhǎng)×寬×高)
m
4.7×1.3×1.85
機(jī)器重量
t
3.4
最小模具尺寸(長(zhǎng)×寬)
mm
280×280
4.4.1 注射量的校核
模具設(shè)計(jì)時(shí),必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的80%以?xún)?nèi)。校核公式為:
式中 --型腔數(shù)量
--單個(gè)塑件的體積()
--澆注系統(tǒng)所需塑料的體積()
本設(shè)計(jì)中:n=16 2.6 =10
M=16x2.6+10=42g
注塑機(jī)額定注塑量為147g
注射量符合要求
4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核
注射成型時(shí)塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過(guò)了注射機(jī)所允許的最大成型面積,則成型過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象,必須滿足以下關(guān)系。
式中 n --型腔數(shù)目
--單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積
--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積
n=16 =124 =300
=16x124+300=2284
注射成型時(shí)為了可靠的鎖模,應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力。即:
()P < F
式中: P—塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力(MPa)
F—注射機(jī)額定鎖模力(N)
其它意義同上
根據(jù)教科書(shū)表5-1,型腔內(nèi)通常為20-40MPa,一般制品為24-34MPa,精密制品為39-44MP
()P=2284x30x1.1=75.32KN<1100KN
鎖模力符合要求
4.4.3、模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核
(1)、模具厚度(閉合高度)
模具閉合高度必須滿足以下公式
式中 --注射機(jī)允許的最大模厚
--注射機(jī)允許的最小模厚
本設(shè)計(jì)中模具厚度為320mm 160
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