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工 藝 過 程 卡 片 產(chǎn) 品 代 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 復(fù)位桿 13 材 料 45 毛 坯 種 類 圓柱形毛坯 毛 坯 尺 寸 35×152 每一毛坯可制零件數(shù) 1件 工序序號 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 夾 輔 具 名 稱 刀 具 名 稱 規(guī) 格 量 具 名 稱 及 規(guī) 格 05 備料 取毛坯的尺寸為35×152 10 粗車 34×10 車床 三爪卡盤 90°車刀 游標(biāo)卡尺 0-200mm 21×141 15 精車 33×10 車床 三爪卡盤 90°車刀 游標(biāo)卡尺 0-200mm 20.2×140 20 磨外圓 達到尺寸要求 磨床 砂輪 螺旋測微器 0-25mm 螺旋測微器 25-50mm 25 檢驗 編 制 校 核 審 查 共 1 張 第 1 張 工 藝 過 程 卡 片 產(chǎn) 品 代 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 注射模型腔 9 材 料 Cr12MoV 毛 坯 種 類 長方體毛坯 毛 坯 尺 寸 47041090 每一毛坯可制零件數(shù) 1件 工序序號 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 夾 輔 具 名 稱 刀 具 名 稱 規(guī) 格 量 具 名 稱 及 規(guī) 格 05 備料 取毛坯尺寸為47041090 10 鍛造 將毛坯鍛造成46140181 15 銑平面 銑六面保證尺寸 銑床 盤銑刀 游標(biāo)卡尺 0-500mm 20 磨平面 磨兩大平面及相鄰的側(cè)面并保證垂直 磨床 25 鉗工劃線 劃刃口輪廓線及孔線 30 鉆孔 鉆20、25 鉆床 20、25鉆頭 35 鏜圓孔 60 鏜床 40 磨端面 磨兩端面保證與型面垂直 磨床 45 鏜型腔 鏜床 鏜刀 50 磨型腔 達到設(shè)計要求 磨床 砂輪 游標(biāo)卡尺0-500mm 55 檢驗 檢驗 編 制 校 核 審 查 共 張 第 張 工 藝 過 程 卡 片 產(chǎn) 品 代 號 零 （部） 件 名 稱 零 （部） 件 代 號 型芯 11 材 料 Cr12MoV 毛 坯 種 類 圓柱形毛坯 毛 坯 尺 寸 110×132 每一毛坯可制零件數(shù) 1件 工序序號 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 夾 輔 具 名 稱 刀 具 名 稱 規(guī) 格 量 具 名 稱 及 規(guī) 格 05 備料 取毛坯的尺寸為110×132 10 粗車 105×15 車床 三爪卡盤 90°車刀 游標(biāo)卡尺 0-200mm 86×100 42×12 15 精車 104.2×15 車床 三爪卡盤 90°車刀 游標(biāo)卡尺 0-200mm 85.44×100 41.63×12 三爪卡盤 20 磨外圓 達到設(shè)計要求 砂輪 螺旋測微器 25 檢驗 檢驗 編 制 校 核 審 查 共 張 第 張 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 1 摘 要 近年來 我國家電工業(yè)的高速發(fā)展對模具工業(yè) 尤其是塑料模具提出了越來越高的要 求 2004 年 塑料模具在整個模具行業(yè)中所占比例已上升到 30 左右 據(jù)有關(guān)專家預(yù)測 在未來幾年中 中國塑料模具工業(yè)還將持續(xù)保持年均增長速度達到 10 以上的較高速度的 發(fā)展 國內(nèi)塑料模具市場以注塑模具需求量最大 其中發(fā)展重點為工程塑料模具 注射成型是塑料成型的一種重要方法 它主要適用于熱塑性塑料的成型 可以一次成 型形狀復(fù)雜的精密塑件 本課題就是將塑料骨架作為設(shè)計模型 將注射模具的相關(guān)知識作 為依據(jù) 闡述塑料注射模具的設(shè)計過程 本設(shè)計對塑料骨架進行的注塑模設(shè)計 對塑件結(jié)構(gòu)進行了工藝分析 明確了設(shè)計思路 確定了注射成型工藝過程并對各個具體部分進行了詳細的計算和校核 如此設(shè)計出的結(jié)構(gòu) 可確保模具工作運用可靠 保證了與其他部件的配合 最后用 AutoCAD 繪制了一套模具裝 配圖和零件圖 本課題通過對塑料骨架的注射模具設(shè)計 鞏固和深化了所學(xué)知識 取得了比較滿意的 效果 達到了預(yù)期的設(shè)計意圖 關(guān)鍵詞 塑料模具 注射成型 模具設(shè)計 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 2 ABSTRACT In recent years China s household electrical appliance industry in the development of high speed tooling industry especially the plastic mold to the growing demands in 2004 plastic mold in the mold industry in the proportion had increased to about 30 percent according to relevant experts predict In the next few years China plastic mold industry will continue to maintain an average annual growth rate reached over 10 percent of high speed development The domestic market to mold plastic injection mold the demand is greatest of which focus on the development of engineering plastics mold Plastic injection molding is an important method of molding which apply mainly to the thermoplastic plastic molding can be a complex shape of the precision molding plastic parts This issue is the plastic cover as a design model the injection mold related knowledge as the basis on the design of plastic injection molding process The design of plastic injection mold covered the design structure of the plastic parts of the process Defined the design determine the injection molding process and the specific part of a detailed calculation and verification So the structure can be designed to ensure that the use of reliable mold work to ensure that the co ordination with other components Finally AutoCAD drawing a mold assembly and parts plans Framework by plastic injection mold design consolidated and deepened by knowledge has been relatively satisfied with the results achieved the expected design intent KEY WORDS the plastic mold plastic injection molding mold design 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 3 目 錄 目 錄 3 第一章 緒論 5 1 1 塑料簡介 6 1 2 塑料的分類 6 1 3 注塑成型及注塑模 7 1 4 塑料模具的發(fā)展趨勢 8 第二章 注射成型工藝分析 10 2 1 材料成型工藝分析 10 2 2 塑件的工藝性 12 2 2 1 結(jié)構(gòu)分析 12 2 2 2 尺寸精度分析 13 2 2 3 表面質(zhì)量分析 13 2 2 4 脫模斜度 13 2 2 5 塑件壁厚 14 第三章 確定模具結(jié)構(gòu)及零部件的設(shè)計 15 3 1 確定塑件生產(chǎn)批量 15 3 2 估算塑件的體積和重量 15 3 3 分析塑件的成型工藝參數(shù)初選注射機 15 3 4 選擇分型面 15 3 5 確定型腔數(shù)量及布局形式 17 3 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 18 3 6 1 澆注系統(tǒng)的形式 18 3 6 2 主流道設(shè)計 19 3 6 3 分流道設(shè)計 19 3 6 4 澆口的設(shè)計 19 3 7 排氣系統(tǒng)與溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 22 3 7 1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 22 3 7 2 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 22 3 8 推出機構(gòu)的設(shè)計 23 3 9 抽芯機構(gòu)的設(shè)計 24 第四章 成型零部件的設(shè)計與計算 27 4 1 成型零件的材料選擇 27 4 2 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 27 4 2 1 型芯的設(shè)計 27 4 2 2 型腔的設(shè)計 28 4 3 型腔壁厚的設(shè)計 30 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 4 第五章 注射機的校核 31 5 1 最大注射量的校核 31 5 2 注射壓力的校核 31 5 3 鎖模力的校核 31 5 4 模具與注塑機安裝部分相關(guān)尺寸校核 32 5 4 1 模板尺寸和拉桿間距是否相適合 32 5 4 2 模具閉合高度的校核 32 第六章 模具的總體結(jié)構(gòu) 33 6 1 模具的裝配 33 6 1 1 模具的裝配順序 33 6 1 2 開模過程分析 34 6 2 模具的總裝配圖 34 6 3 模具材料的選用 35 6 3 1 成型材料的選用 36 6 3 2 注射模鋼種 36 設(shè)計總結(jié) 38 致 謝 39 參考文獻 40 江西理工大學(xué) 2012 屆專科生畢業(yè)設(shè)計 論文 5 第一章 緒論 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(zhì) 量好 材料消耗低 生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè) 是國際上公認的關(guān)鍵工業(yè) 模具生產(chǎn)技 術(shù)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(biāo)志 它在很大程度上 決定著產(chǎn)品的質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 振興和發(fā)展我國的模具工業(yè) 正日益受到人們的關(guān)注 早在 1989 年 3 月中國政府頒布的 關(guān)于當(dāng)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(shù)改造序列的第一位 模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分 又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要 領(lǐng)域 模具在機械 電子 輕工 汽車 紡織 航空 航天等工業(yè)領(lǐng)域里 日 益成為使用最廣泛的主要工藝裝備 它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中 60 90 的產(chǎn) 品的零件 組件和部件的生產(chǎn)加工 注塑模具是塑料成型加工的重要裝備 隨著近年來計算機技術(shù)的蓬勃發(fā)展 及其各個領(lǐng)域的不斷滲透 目前國內(nèi)絕大多數(shù)的現(xiàn)代化模具及塑料生產(chǎn)企業(yè)都 非常重視計算機輔助技術(shù)的應(yīng)用 并基本取代了傳統(tǒng)的設(shè)計生產(chǎn)方式 利用現(xiàn) 代的設(shè)計理論方法 同時結(jié)合先進的計算機輔助設(shè)計技術(shù)來進行注塑模的設(shè)計 和改進 能夠大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量 縮短開發(fā)周期 降低生產(chǎn)成本 從而提升 企業(yè)的核心競爭能力 塑料模具的設(shè)計不但需要采用 CAD 技術(shù) 更需要 CAE 技術(shù) 這是發(fā)展的必 然趨勢 注塑成型分兩個階段 即開發(fā) 設(shè)計階段 包括產(chǎn)品設(shè)計 模具設(shè)計和 模具制造 和生產(chǎn)階段 包括購買材料 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)計人員憑經(jīng)驗與直覺設(shè)計模具 模具裝配完畢后 通常需要 幾次試模 發(fā)現(xiàn)問題后 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 這勢必增加生產(chǎn)成本 延長產(chǎn)品開發(fā)周期 而利用 CAE 技術(shù) 可以在模具加工前 在計算機上對整個注塑成型過程進行模擬分析 準確預(yù)測 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)計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題 及時修改制件和 模具設(shè)計 而不是等到試模以后再返修模具 這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計方法的 一次突破 而且對減少甚至避免模具返修報廢 提高制品質(zhì)量 降低成本 縮 短了開發(fā)周期等 都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟意義 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 6 1 1 塑料簡介 塑料是以樹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 另外 許多塑料還具有防水 防潮 防透氣 防輻射及耐瞬時燒蝕等特殊性能 1 塑料以從代替部分金屬 木材 皮革及無機材料發(fā)展成為各個部門不可缺少的一種化學(xué)材料 在國民經(jīng) 濟中 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 塑料的分類 塑料按合成樹脂的分子結(jié)構(gòu)及其特性分為熱塑性塑料和熱固性塑料 1 熱塑性塑料 熱塑性塑料的合成樹脂都是線形或帶有支鏈形結(jié)構(gòu)的聚 合物 其特點是受到熱變軟或熔化成為可流動的穩(wěn)定粘稠液體 在此狀態(tài)下具 有可塑性 可塑制成一定形狀的塑件 冷區(qū)后保持既得的形狀 再加熱可有變 軟并可制成另一形狀 在該過程中一般只有物理變化 其變化過程是可逆的 如 聚苯乙烯 PS 丙烯氰 丁二烯 苯乙烯聚合物 ABS 2 熱固性塑料 熱固性塑料的合成樹脂是帶有體形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物 加熱之初的分子程線形結(jié)構(gòu) 加熱時 溫度達到一定程度后 分子成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 樹脂變成不溶或不熔的體形結(jié)構(gòu) 使形狀固定下來不再變化 再加熱 也不變 軟 不再有可塑性 變化過程有物理變化 也有化學(xué)變化 因此其變化是不可 逆的 按制造方法分 合成樹脂的制造方法主要是根據(jù)兩種反應(yīng) 聚合反應(yīng)和縮聚反應(yīng) 聚合反應(yīng)是將單分子體化合成高分子化合物的反應(yīng) 縮聚反應(yīng)是將相同的 低分子單體化合成高分子聚合物的反應(yīng) 按用途分類 可以分為通用塑料 工程塑料 以及特殊用途的塑料 通用塑料是指用途 最廣泛 產(chǎn)量最大 價格最低廉的塑料如聚乙烯 PE 聚丙烯 PE 聚氯乙烯 PVC 酚醛 PF 和氨基塑料六大類 工程塑料指可以做工程材料的塑料 主 要有 ABS PA POM PC PPO PSF 等 及各種增強塑料 江西理工大學(xué) 2012 屆專科生畢業(yè)設(shè)計 論文 7 1 3 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 幾乎所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 易于實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點 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)備價格及模具制造費用較高 不適合單件及批量較小的塑料件的生 產(chǎn) 成型的主要設(shè)備 依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進行注射 要了解注射成型和注射模 首先得了解注射機的一些基本知識 注射機為熱塑 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的料斗送入 高溫的機筒內(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 推動下 以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中 經(jīng)過一段保壓冷卻定型時間后 開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和 尺寸的塑料制品 注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模 它是實現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備 注射模的種類很多 其結(jié)構(gòu)與塑料品種 塑件的復(fù)雜程度和注射機的種類等很 多因素有關(guān) 其基本結(jié)構(gòu)都是由動模和定模兩大部分組成的 定模部分安裝在 注射機的固定板上 動模部分安裝在注射機的移動模板上 在注射成型過程中 它隨注射機上的合模系統(tǒng)運動 注射成型時動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)向機構(gòu) 澆注系統(tǒng) 側(cè)向分型與抽芯 機構(gòu) 推出機構(gòu) 加熱和冷卻系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)及支承零部件組成 注射模 塑料原材料和注射機通過注射成型工藝聯(lián)系在一起 注射成型工 藝的核心問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 使塑件達到所要求的質(zhì)量 注射機和模具結(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 時間 在成型過程中 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 因為影響成型條件 的因素太多 有制品形狀 模具結(jié)構(gòu) 注射裝備 原材料 電壓波動及環(huán)境溫 度等 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 8 塑料模具的設(shè)計不但要采用 CAD 技術(shù) 而且還要采用計算機輔助工程 CAE 技術(shù) 這是發(fā)展的必然趨勢 注塑成型分兩個階段 即開發(fā) 設(shè)計階段 包括產(chǎn)品設(shè)計 模具設(shè)計和模具制造 和生產(chǎn)階段 包括購買材料 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)計人員憑經(jīng)驗與直覺設(shè)計模具 模具裝配完畢后 通常需要幾次試模 發(fā)現(xiàn)問題后 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 這勢必增加生產(chǎn)成本 延長產(chǎn)品開 發(fā)周期 目前國際市場上主要流行的 運用范圍最廣的注射模流動模擬分析軟件有 澳大利亞的 MOLDFLOW 美國的 CFLOW 華中科技大學(xué)的 H FLOW 等 其中 MOLDFLOW 軟件包括三個部分 MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS 產(chǎn)品優(yōu)化顧問 簡稱 MPA MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT 注射成型模擬分析 簡稱 MPI MOLDFLOW PLASTICS XPERT 注射成型過程控制專家 簡稱 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)計到生產(chǎn)的完整解決方案 在模具制造加工之前 在計算機上對整個注射成型過程進行模擬分析 準確預(yù) 測熔體的填充 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)計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題 及時修改制 件和模具設(shè)計 而不是等到試模以后再返修模具 這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計方 法的一次突破 而且對減少甚至避免模具返修報廢 提高制品質(zhì)量和降低成本 等 都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟意義 1 4 塑料模具的發(fā)展趨勢 1 提高大型 精密 復(fù)雜 長壽命模具的設(shè)計水平及比例 這是由于塑料 模成型的制品日漸大型化 復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的 一模多腔所致 2 在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應(yīng)用 CAD CAM CAE 技術(shù) CAD CAM 技術(shù)已 發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù) 近年來模具 CAD CAM 技術(shù)的硬件與軟件價 格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度 為其進一步普及創(chuàng)造良好的條件 基于網(wǎng)絡(luò)的 CAD CAM CAE 一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪 其將解決傳統(tǒng)混合型 CAD CAM 系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題 CAD CAM 軟件的智能 化程度將逐步提高 塑料制件及模具的 3D 設(shè)計與成型過程的 3D 分析將在我國 塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用 3 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù) 氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù) 采用熱 流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量 并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材 料和節(jié)約能源 所以廣泛應(yīng)用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革 制訂熱流道元 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 9 器件的國家標(biāo)準 積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件 是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵 氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下 大幅度降低成本 目前在汽車 和家電行業(yè)中正逐步推廣使用 氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更 多的工藝參數(shù)需要確定和控制 而且常用于較復(fù)雜的大型制品 模具設(shè)計和控 制的難度較大 因此 開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件 顯得十分重要 另一 方面為了確保塑料件精度 繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要 4 開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具 以適應(yīng)多品種 少批量的生產(chǎn)方式 5 提高塑料模標(biāo)準化水平和標(biāo)準件的使用率 我國模具標(biāo)準件水平和模具 標(biāo)準化程度仍較低 與國外差距甚大 在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā) 展 為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本 模具標(biāo)準件的應(yīng)用要大力推廣 為 此 首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準 并嚴格按標(biāo)準生產(chǎn) 其次要逐步形成規(guī)模生 產(chǎn) 提高商品化程度 提高標(biāo)準件質(zhì)量 降低成本 再次是要進一步增加標(biāo)準 件的規(guī)格品種 6 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分 必要 7 研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程 采用三坐標(biāo)測量儀或三坐 標(biāo)掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD CAM 的關(guān)鍵技術(shù)之一 研究和應(yīng)用多樣 調(diào)整 廉價的檢測設(shè)備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 10 第二章 注射成型工藝分析 注射成型是熱塑性塑料成型的一種重要的方法 它具有成型周期短 能一 次成型形狀復(fù)雜 尺寸精確 帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件 注射成型的 生產(chǎn)率高 易實現(xiàn)自動化生產(chǎn) 到目前為止 出氟塑料以外 幾乎所有的熱塑 性塑料都可以用注射成型的方法成型 因此 注射成型廣泛應(yīng)用于各種塑料制 件的生產(chǎn) 注射成型的缺點是所用的注射成型的設(shè)備價格較高 注射模具的結(jié) 構(gòu)復(fù)雜 生產(chǎn)成本高 生產(chǎn)周期長 不適于單件小批量的生產(chǎn) 出來是 熱塑 性塑料外 一些流動性好的熱固性塑料也可用注射方法成型 其原因是這種方 法生產(chǎn)效率高 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 2 1 材料成型工藝分析 該塑件材料選用的是工程塑料 ABS ABS 是廣泛使用的工程塑料 ABS 屬熱 塑性塑料 微黃色或白色不透明 它是由丙烯腈 丁二烯和苯乙烯共聚而成 它是一種堅韌而有剛性的非結(jié)晶性工程塑料 具有良好的綜合力學(xué)性能 良好 的機械強度和一定的成型性 機加工性和耐沖擊性 以及較好的韌性和耐溫性 等 采用 ABS 成型的塑件有較好的光澤 其密度為 1 03 1 07g cm3 ABS 具有 極好的抗沖擊強度 且在低溫下也不迅速降解 有良好的機械強度和一定的耐 磨性 耐寒性 耐油性 耐水性 化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能 水 無機鹽 堿 酸類對 ABS 幾乎無影響 在酮 醛 酯 氯代烴中會溶解或形成乳濁液 不溶 于大部分醇類及烴類溶劑 但與烴長期接觸會軟化溶脹 ABS 塑料表面受冰醋 酸 植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會引起應(yīng)力開裂 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 70 C 左右 熱變形溫度約為 93 C 左右 耐氣候性差 在紫外線作 用下易變硬發(fā)脆 根據(jù) ABS 中三種組分之間的比例不同 其性能也略有差異 從而適應(yīng)各種 不同的應(yīng)用 根據(jù)應(yīng)用不同可分為超高沖擊型 高沖擊型 中沖擊型 低沖擊 型和耐熱型等 1 主要用途 ABS 在機械工業(yè)上用來制造齒輪 泵葉輪 軸承 把手 管道 電機殼 儀表殼 儀表盤 水箱外殼等 汽車工業(yè)上用 ABS 制造汽車擋泥板 扶手 熱 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 11 空氣調(diào)節(jié)管 加熱器等 還有用 ABS 夾層板制小轎車車身 ABS 還可以用來制 作紡織器材 電器零件 文教體育用品 玩具 電子琴及收錄機殼體 農(nóng)藥噴 霧器及家具等 ABS 常用來制造各種殼體和結(jié)構(gòu)件 以及經(jīng)電鍍等表面處理的 裝飾件 2 成型特點 ABS 在升溫時粘度增高 所以成型壓力較高 塑料上的脫模斜度宜稍大 ABS 易吸水 成型加工前應(yīng)進行干燥處理 易產(chǎn)生熔接痕 模具設(shè)計時應(yīng)盡量 減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力 在正常的成型條件下 壁厚 熔料溫度對收縮率 影響極小 要求塑件精度高時 模具溫度可控制在 50 60 C 要求塑件光澤 和耐熱時 應(yīng)控制在 60 80 C 其成型特點為 a ABS 樹脂吸水性較大 在成型前應(yīng)對 ABS 樹脂進行預(yù)干燥處理 使其含 水量下降至 0 3 以下 對于要求表面光澤的零件 塑料在成型前更應(yīng)進行長 時間預(yù)熱干燥 b ABS 的流動性較好 溢邊值為 0 04mm 左右 易于充模 ABS 的最大流動 長度與制品的厚度之比為 190 1 c ABS 的使用溫度為 40 100 260 時即分解產(chǎn)生有毒的揮發(fā)性物質(zhì) 其熱變形溫度在載荷為 1 82MPa 時約為 93 d 模具設(shè)計時要注意澆注系統(tǒng)對料流阻力較小 進口處外觀不良 易發(fā)生 熔接痕 應(yīng)注意選擇進料口位置 形式 頂出力過大或機械加工時表面呈現(xiàn)白 色痕 表 2 1 注射成型工藝參數(shù) 預(yù)熱和干燥 80 85 螺桿轉(zhuǎn)速 30 60r min 注射壓力 70 90MPa 模具溫度 50 70 保壓壓力 50 70MPa 保壓時間 15 30S 冷卻時間 15 30S 注射時間 3 5S 總周期 40 70S 料筒溫度 前段 200 210 中段 210 230 后段 180 200 表 2 2 其它參數(shù) 相對密度 密度 收縮率 1 02 1 06 1 0 1 1g cm3 0 3 0 8 注射成型工藝過程 A 預(yù)烘干 裝入料斗 預(yù)塑化 注射裝置準備注射 注射 保壓 冷卻 江西理工大學(xué) 2012 屆專科生畢業(yè)設(shè)計 論文 12 脫模 塑件送下工序 B 清理模具 涂脫模劑 合模 注射 線圈骨架塑件如圖 2 1 如圖 2 1 線圈骨架塑件圖 ABS 是由丙烯腈 丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成 收縮率為 0 3 0 8 ABS 無毒 無味 呈微黃色 成型的塑件有較好的光澤 從使用性能上看 該塑料具有極好的抗沖擊強度 有良好的機械強度和一定的耐磨性 耐寒性 耐油性 耐水性 化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能 從成型性能上看 該塑料在升溫時 粘度增高 所以成型壓力較高 故塑件上的脫模斜度宜稍大 ABS 易吸水 成 型加工前應(yīng)進行干燥處理 ABS 易產(chǎn)生熔接痕 模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減少澆 注系統(tǒng)對料流的阻力 在正常的成型條件下 壁厚 熔料溫度對收縮率影響極 小 在要求塑件精度高時 模具溫度可控制在 50 60 而在強調(diào)塑件光澤和 耐熱時 模具溫度應(yīng)控制在 60 80 3 2 2 塑件的工藝性 2 2 1 結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析 該零件總體形狀為回轉(zhuǎn)體 在一個直徑為 38 高為 17m 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 13 的圓柱中間有一個直徑為 16 高為 11 和一個直徑為 19 高為 6mmm 的臺階孔 然后留壁厚為 1 5 該塑件有凹槽 因此 模具設(shè)計時必須 設(shè)置側(cè)向分型抽心機構(gòu) 該零件屬于中等復(fù)雜程度 2 2 2 尺寸精度分析 塑件的尺寸精度是指成型后所獲得的塑件產(chǎn)品尺寸和圖紙中尺寸的符合程 度 一般而言 塑件尺寸精度是取決于塑料因材質(zhì)和工藝條件引起的塑料收縮 率范圍大小 模具制造精度 型腔型芯的磨損程度以及工藝控制因素 而模具 的某些結(jié)構(gòu)特點又在相當(dāng)大程度的影響塑件的尺寸精度 故而 塑件的精度應(yīng) 盡量選擇的低些 此值由文獻 3 表 2 3 查知 表 2 3 精度等級選用推薦值 建議采用的等級 類別 塑料品種 高精度 一般精度 低精度 PS ABS1 PC 3 4 5 POM PP3 PE 低密度 5 6 7 PVC 4 PE 高密度 6 7 8 該塑件所有尺寸的精度為 4 級精度 一般精度 SJ T10628 95 標(biāo)準 2 2 3 表面質(zhì)量分析 對該塑件表面沒有什么要求 故比較容易實現(xiàn) 綜合以上分析 注射時在工藝參數(shù)控制的好的情況下 零件的成型要求可 以得到保證 2 2 4 脫模斜度 塑件冷卻時收縮會使它緊緊包緊型芯或型腔中的凸起部分 因此 為了便于 江西理工大學(xué) 2012 屆專科生畢業(yè)設(shè)計 論文 14 從塑件中抽出型芯或從型腔中脫出塑件 防止脫模時拉傷塑件 在設(shè)計時必須塑 件內(nèi)外表面沿脫模方向留有足夠的斜度 脫模斜度取決于塑件的形狀 壁厚及 塑料的收縮率 在不影響塑件的使用前提下 脫模斜度取決于塑件的形狀 壁 厚及塑料的收縮率 在不影響塑件的使用前提下 脫模斜度可以取大一些 在開模后塑件留在型腔內(nèi) 查參考文獻 8 表 2 10 可知 ABS 的脫模斜度為 型腔 40 1 20 型芯 35 1 如果開模后塑件留在型腔內(nèi)時 塑 件內(nèi)表面的脫模斜度應(yīng)大于塑件外表面的脫模斜度 即以上值反之 在本次設(shè) 計的塑件中 設(shè) ABS 的脫模斜度為 型腔 1 型芯 50 一般情況下 脫 模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi) 2 2 5 塑件壁厚 塑料制品應(yīng)該有一定的厚度 這不僅是為了塑料制品本身在使用中有足夠 的強度和剛度 而且也是為了塑料在成型時有良好的流動狀態(tài) 塑件的壁厚對 塑件的質(zhì)量有很大的影響 壁厚過小成型時流動阻力大 大型塑件就難以充滿 型腔 塑件壁厚的最小尺寸應(yīng)滿足一下幾方面要求 具有足夠的強度和剛度 脫模時能夠受推出機構(gòu)的推出力而不變形 能夠受裝配時的緊固力 查熱塑性 塑件最小壁厚及推薦壁厚可知 ABS 制件最小壁厚為 0 8 中型塑件推薦壁m 厚為 1 m 同一塑件的壁厚應(yīng)盡可能一致 否則會因冷卻或固化速度不同產(chǎn)生附加內(nèi) 應(yīng)力 使塑件產(chǎn)生翹曲 縮孔 裂紋甚至開裂 塑件局部過厚會出現(xiàn)凹痕 內(nèi) 部會產(chǎn)生氣泡和缺陷 同時也不容易冷卻 在要求必需有不同壁厚時 不同壁 厚的比例不應(yīng)超過 1 3 且應(yīng)采用適當(dāng)?shù)男揎棸霃揭詼p緩厚薄過度部分的突然 變化 綜上 根據(jù)塑件的使用性能要求 本塑件的壁厚取值本塑件的壁厚 為 1 5 m 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 15 第三章 確定模具結(jié)構(gòu)及零部件的設(shè)計 注射模具由動模和定模兩部分組成 定模部分安裝在注射機的固定模板上 動模部分安裝在注射機的移動模板上 在注射成型過程中 動模隨注射機上的 合模系統(tǒng)運動 同時動模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合構(gòu)成澆注系統(tǒng)和型 腔 塑料熔體從注射機噴嘴流經(jīng)模具澆注系統(tǒng)進入型腔 冷卻后開模時動模與 定模分離 取出塑件 3 1 確定塑件生產(chǎn)批量 本塑件的材料采用 ABS 生產(chǎn)批量是大批量生產(chǎn) 3 2 估算塑件的體積和重量 利用 UG6 0 軟件對該塑件進行分析可知 塑件的體積 V 4038 5mm3 4 04cm3 塑件重量為 g 4 28 016v GS 式中 為塑料密度 ABS 的密度 371 cm 3 3 分析塑件的成型工藝參數(shù)初選注射機 熔化溫度 210 280 建議溫度 245 模具溫度 25 70 模具溫度將影響塑件光潔度 溫度較低則導(dǎo)致光潔 度較低 保壓 50 70MPa 注射速度 中高速度 根據(jù)塑件形狀及尺寸采用一模二件的模具結(jié)構(gòu) 考慮外形尺寸及注射時所 需的壓力情況 參考模具設(shè)計手冊初選螺桿式注射機 XS Z 60 3 4 選擇分型面 分型面是動 定模具的分界面 即打開模具取出澆注系統(tǒng)凝料的面 分型 面的位置影響著成型零件的結(jié)構(gòu)形狀 型腔的排氣情況也與分型面的開設(shè)密切 江西理工大學(xué) 2012 屆專科生畢業(yè)設(shè)計 論文 16 聯(lián)系 分型面的設(shè)計原則 1 分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓處 2 分 型面的選擇應(yīng)有利于塑件的留模及脫模 3 保證塑件的精度要求 4 滿足 塑件外觀的要求 5 便于模具的制造 6 減小成型面積 7 增強排氣效 果 8 應(yīng)使側(cè)抽芯行程較短 根據(jù)分型面選擇的原則 通過表 3 1 綜合分析比較 確定以下的兩個方案 單分型面和雙分型面 表 3 1 方案選擇 方案選擇 優(yōu)點 缺點 雙分型面 模具進料均勻 平穩(wěn) 增加模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性 增加模 具的厚度 而且在制品的外表面 易留下點澆口的痕跡 不符合模 具的加工經(jīng)濟性 單分型面 使模具的結(jié)構(gòu)簡單化 減小模 具的厚度 也節(jié)省了模具材料 且在脫模后塑料制件的外表面 無澆口的痕跡 進料的距離也 大大的縮短了 從以上的兩個方案進行比較 采用方案二 單分型面 比采用方案一 雙 分型面 更符合要求 方案二符合了模具的加工經(jīng)濟性 因此 根據(jù)塑件的結(jié) 構(gòu)特征和使用要求 本模具采用單分型面結(jié)構(gòu) 分型面位置如圖 3 1 所示 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 17 圖 3 1 分型面的位置 3 5 確定型腔數(shù)量及布局形式 確定型腔數(shù)目的方法的根據(jù)有鎖模力 最大注射量 制件的精度要求 經(jīng) 濟性等 1 按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)量 n n 0 8Vg Vj Vn 式中 Vg 為注射機的最大注射量 3 Vj 為澆注系統(tǒng)凝料量 Vn 為單個塑件的容積 2 按注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目 根據(jù)注射機的額定鎖模力大于將模具分型面脹開的力 得 F p nA 0 Aj 則型腔數(shù)目 n F pA j pA n 式中 F 為注射機額定鎖模力 N p 為塑料熔體對型腔的平均壓力 Mpa A0為單個塑件在分型面上的投影面積 2 Aj為澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 2 由于塑件要求的精度要求不高 綜合比較以上的各種因素 選用第二種壓力機 江西理工大學(xué) 2012 屆專科生畢業(yè)設(shè)計 論文 18 XS Z 60 型壓力機 因此 在注射力和鎖模力滿足要求的情況下 確定型腔 數(shù)目為 2 本塑件制品為線圈骨架 塑件的體積與質(zhì)量并不大 且精度要求較不高 生產(chǎn)的批量較大 為了提高生產(chǎn)效力 所以該塑件在注射時采用一模二件 即 模具需要二個型腔 綜合考慮教主系統(tǒng) 模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素采取圖 3 2 所示的型腔排列方式 圖 3 2 型腔布局 3 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 3 6 1 澆注系統(tǒng)的形式 澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注射模具設(shè)計的一個重要完節(jié) 它對獲得優(yōu)良性能和理 想性能的塑料制件以及最佳的成型效率有直接應(yīng)響 是模具設(shè)計者應(yīng)該重視的 技術(shù)問題 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 19 對澆注系統(tǒng)進行總體設(shè)計時 一般應(yīng)遵循如下基本原則 1 采用盡量短的流程 以減少熱量與壓力損失 2 澆注系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)有利于良好的排氣 3 便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量 4 澆注系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合型腔布局同時考慮 從給出的塑料制件看 既要保證塑件的外觀要求 又要考慮澆注系統(tǒng)設(shè)計 的幾項原則 采用普通澆注系統(tǒng) 由于二型腔模 必須設(shè)置分流道 用潛伏式 澆口形式從零件內(nèi)部進料 利用分型面間隙排氣 3 6 2 主流道設(shè)計 根據(jù) 塑料模具設(shè)計手冊 初步得 XS Z 60 型注射機噴嘴的有關(guān)尺寸 噴嘴前端孔徑 d0 4mm 噴嘴前端球面半徑 R0 12mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 R R0 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 5mm 為了便于將凝料從主流道中拔出 將主流道設(shè)計成圓錐形 其斜度 2 6 取 4 經(jīng)換算得主流道大端直徑為 D 6mm 3 6 3 分流道設(shè)計 1 分流道的形狀和尺寸 分流道的形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的體積 壁厚 形狀的復(fù)雜程度 注射速 度 分流道的長度等因數(shù)來確定 本塑件的形狀不復(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形狀長度較短 為了便于加工起見 選 用截面形狀為半圓形分流道 R 2 5mm 2 分流道的表面粗糙度 由于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有內(nèi)部的熔體流動狀態(tài)比 較理想 因此分流道表面粗糙度要求不太低 一般 Ra 取 1 6 m 左右 這可增 加對外層塑料熔體的阻力 使外層塑料冷卻皮層固定 形成絕熱層 3 6 4 澆口的設(shè)計 澆口是澆注系統(tǒng)中截面積最小的部分 但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分 它起 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 20 著調(diào)節(jié)控制料流速度 補料時間及防止倒流等作用 澆口的形狀 尺寸和進料 位置等對塑件成型質(zhì)量影響很大 塑件上的一些質(zhì)量缺陷 如縮孔 缺料 白 斑 拼接縫 翹曲等往往是由于澆口設(shè)計不合理而產(chǎn)生的 因此澆口的設(shè)計與 位置的選擇恰當(dāng)與否 直接關(guān)系到塑件能否完好 高質(zhì)量地注射成型 澆口的主要作用是 型腔充滿后 熔體在澆口處首先凝結(jié) 防止其倒流 易于切除澆口凝料 對于多型腔的模具 用以平衡進料 澆口的面積通常為分流道面積的 0 03 0 09m 澆口的截面有矩形和圓 形兩種 澆口長度約為 0 5 2mm 左右 澆口的尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗公式確定 取 其下限值 然后在試模時逐步修正 1 澆口的形式及特點 綜合點澆口與側(cè)澆口兩種澆口形式的優(yōu)缺點 采用潛伏澆口 這種澆口形 式主要有以下優(yōu)點 是塑件表面無澆口痕跡 并且外表面無明顯的熔接痕 所以外觀質(zhì)量較好 是澆口的位置和數(shù)量可視塑件的質(zhì)量而增加 減少或改變澆口的位置 模具 修改也比較方便 是在塑件頂出的同時 澆口剪斷并脫落 可節(jié)省去毛刺工序 并有利于機床 自動化 從塑料流程盡量一致的原則出發(fā) 采用了兩個潛伏澆口處都設(shè)有頂桿 用以切斷潛伏澆口 其工藝輔助澆口可手工去除 2 澆口尺寸的確定 澆口結(jié)構(gòu)尺寸可由經(jīng)驗公式 并由文獻 8 中表 4 10 查得澆口深度 h 0 5 2 0 h nt 0 8 取 h 1 mm 式中 h 澆口深度 mm n 塑料系數(shù) 由塑料性質(zhì)決定 t 塑件壁厚 mm 澆口寬度 b 1 5 5 0 式中 A 塑件型腔表面積 取 b 1 mm 澆口長度 L 0 5 1 75 為了去除澆口方便 澆口長度 L 也可取 0 7 2 5 所以可取 L 1 0 mm 1 澆口位置的選擇 澆口位置的選擇對塑件質(zhì)量的影響極大 選擇澆口位置時應(yīng)遵循如下原則 避免塑件上產(chǎn)生缺陷 江西理工大學(xué) 2012 屆專科生畢業(yè)設(shè)計 論文 21 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件截面最厚處 有利于塑料熔體的流動 有利于型腔的排氣 考慮塑件受力情況 增加熔接痕牢度 流動定向方位對塑件性能的影響 澆口位置和數(shù)目對塑件變形的影響 校核流動比 防止型芯或嵌件擠壓位移或變形 此外 在選擇澆口位置和形式時 還應(yīng)考慮到澆口容易切除 痕跡不明顯 不影響塑件外觀質(zhì)量 流動凝料少等因素 對比點澆口與潛伏澆口的優(yōu)缺點 點澆口的雖然具有澆口小 便于塑件與 冷凝料的分離的優(yōu)點 但模具必須使用雙分型面的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜 模具 費用較高 而潛伏澆口的澆口可設(shè)在分型面一側(cè) 開模時 能自動拉斷澆口 澆口位置可設(shè)在側(cè)面 使塑件外表面無澆口痕跡 且模具結(jié)構(gòu)可簡化為單分型 面結(jié)構(gòu) 根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式 選用潛伏式澆口較為理想 如圖 6 設(shè)計時在模具結(jié)構(gòu)上采取瓣合式型腔 潛伏式澆口的錐角取 10 20 傾斜角取 45 60 推桿上進料口寬度為 0 8 2mm 如圖 3 3 所 示 圖 3 3 潛伏式澆口示意圖 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 22 進料口直徑 1mm 試模時修正 3 6 5 澆口套及定位圈的設(shè)計 1 澆口套 為了提高模具的壽命在模具與注塑機頻繁接觸的地方設(shè)計為可更換的主流 道澆口套形式 選取材料為 T8A 熱處理以后的硬度為 53 57HRC 澆口套的 長度應(yīng)與定模配合的厚度一致 主流道澆口套和定模的配合形式為 H7 m6 的過 渡配合 2 定位圈 定位圈與注塑機定模板固定中心的定位孔相配合 其作用是為了使主流道 與噴嘴和料筒對中 定位環(huán)與注塑機定模板固定中心的定位孔的配合形式為比 較松動的 H11 h11 間隙配合 3 7 排氣系統(tǒng)與溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 3 7 1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 塑料熔體在填充模具的型腔過程中同時要排出型腔及流道原有的空氣 除 此以外 塑料熔體會產(chǎn)生微量的分解氣體 這些氣體必須及時排出 否則 被 壓縮的空氣產(chǎn)生高溫 會引起塑件局部碳化燒焦 或塑件產(chǎn)生氣泡 或使塑件 熔接不良引起強度下降 甚至充模不滿 因該模具為小型模具 且分型面適宜 可利用分型面排氣 所以無需設(shè)計 排氣槽 3 7 2 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 在注射成型過程中 模具溫度直接影響到塑件的質(zhì)量如收縮率 翹曲變形 耐應(yīng)力開裂性和表面質(zhì)量等 并且對生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性的作用 在注射過程 中 冷卻時間占注射成型周期的約 80 然而 由于各種塑料的性能和成型工 藝要求不同 模具溫度的要求有盡相同 因此 對模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計及優(yōu)化 分析在一定程度上決定了塑件的質(zhì)量和成本 模具溫度直接影響到塑料的充模 塑件的定型 模塑的周期和塑件質(zhì)量 而模具溫度的高低取決于塑料結(jié)晶性 塑件尺寸與結(jié)構(gòu) 性能要求以及其它工藝條件如熔料溫度 注射速度 注射壓 力 模塑周期等 影響注射模冷卻的因素很多 如塑件的形狀和分型面的設(shè)計 江西理工大學(xué) 2012 屆專科生畢業(yè)設(shè)計 論文 23 冷卻介質(zhì)的種類 溫度 流速 冷卻管道的幾何參數(shù)及空間布置 模具材料 熔體溫度 塑件要求的頂出溫度和模具溫度 塑件和模具間的熱循環(huán)交互作用 等 1 低的模具溫度可降低塑件的收縮率 2 模具溫度均勻 冷卻時間短 注射速度快 可降低塑件的翹曲變形 3 對結(jié)晶性聚合物 提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定 避免后結(jié)晶現(xiàn) 象 但是將導(dǎo)致成型周期延長和塑件發(fā)脆的缺陷 4 隨著結(jié)晶型聚合物的結(jié)晶度的提高 塑件的耐應(yīng)力開裂性降低 因 此降低模具溫度是有利的 但對于高粘度的無定型聚合物 由于其 耐應(yīng)力開裂性與塑料的內(nèi)應(yīng)力直接相關(guān) 因此提高模具溫度和充模 減少補料時間是有利的 5 提高模具溫度可以改善塑件的表面質(zhì)量 在注射成形過程中 模具的溫度直接影響塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率 根 據(jù)塑料的要求 注射到模具內(nèi)的塑料溫度為 2000C 左右 而從模具中取出塑件 的溫度約為 600C 溫度降低是由于模具通入冷卻水 將溫度帶走了 普通的模 具通入常溫的水進行冷卻 通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度 因線圈骨架使用的塑料是 ABS 要求模溫高 若模具溫度過低則會影響塑 料的流動性 增加剪切阻力 使塑件的內(nèi)應(yīng)力較大 甚至還出現(xiàn)冷流痕 銀絲 注不滿等缺陷 因此在注射開始時 為防止填充不足 充入溫水或者模具加熱 總之 要做到優(yōu)質(zhì) 高效率生產(chǎn) 模具必須進行溫度調(diào)節(jié) 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 1 確定加熱或是冷卻 2 模溫均一 塑件各部分同時冷卻 3 采用低的模溫 快速且大量通冷卻水 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡量結(jié)構(gòu)簡單 加工容易 成本低 3 8 推出機構(gòu)的設(shè)計 該塑件為簿壁塑件 綜合各個因素 選定為推板推出機構(gòu) 如圖 3 4 所示 為了防止推板刮傷凸模 板內(nèi)孔應(yīng)比凸模成型部分大 將凸模和推板的配合做 成錐面 以防止因推板偏心而出現(xiàn)飛邊 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 24 圖 3 4 頂出方式 3 9 抽芯機構(gòu)的設(shè)計 當(dāng)塑件上具有與開模方向不同的內(nèi)外側(cè)孔時 塑件不能直接脫模 必須將 成型側(cè)孔的零件做成可動的 在塑件脫模前先將活動型芯抽出 然后再自模中 通過頂桿頂出塑件 而此次的設(shè)計完全符合以上要求 因此 也采用了側(cè)向分 型抽芯機構(gòu) 又 該塑制品是大批量的生產(chǎn) 故也使用了機動側(cè)向分型抽芯 1 抽拔力和抽拔距的計算 2 抽拔力的計算 3 而抽拔距的計算 因為抽拔距等于側(cè)孔深加 2 3mm 的安全系數(shù) 而當(dāng)結(jié)構(gòu)比較特殊時 如成 型圓形線圈骨架 以及該外形為正方形的線圈骨架 如下圖所示 設(shè)計的抽拔 距不能等于線圈骨架凹模深度 S2 因為滑塊抽至 S2時塑件的外徑仍不能脫出滑 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 25 塊的內(nèi)徑 必須抽出 S 的距離再加上 2 3 mm 塑件才能脫出 故抽拔距為 S S 1 2 3 18 2 3 mm 20 21mm 式中 S 抽拔距 S 抽拔的極根尺寸 此為塑件最大的外形尺寸 4 斜導(dǎo)柱的尺寸與安裝形式 斜導(dǎo)柱的形狀與基本尺寸 斜導(dǎo)柱的基本尺寸主要以長度尺寸為主 斜導(dǎo)柱的長度計算為如下式 L 1 2Dtan h 1 cos 1 2dtan mm 4 4 1 2 21 5 0 45 18 1 1 1 2 15 0 45mm 72mm 式中 L 斜導(dǎo)柱的長度 D 斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑 h 斜導(dǎo)柱固定板厚度 斜導(dǎo)柱的形狀與尺寸如圖 3 5 所 圖 3 5 斜導(dǎo)柱 如圖 3 5 所示 斜導(dǎo)柱的傾斜角 a 為 25 而一般來說鎖緊塊的角度 a a 2 3 mm 斜導(dǎo)柱與固定板之間用三級精度第三種過渡配合 由于斜導(dǎo)柱 只起驅(qū)動滑塊的作用 滑塊運動的平穩(wěn)性由導(dǎo)滑槽與滑塊間的配合精度保證 滑塊的最終位置由鎖緊塊保證 因此為了運動靈活 斜導(dǎo)柱和滑塊間采用比較 松的配合 斜導(dǎo)柱的尺寸為 16 那么固定形式如圖 3 6 所示 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 26 圖 3 6 斜導(dǎo)柱的安裝固定形式 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 27 第四章 成型零部件的設(shè)計與計算 構(gòu)成型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件 本例的模具成型零件包括凸模凹模部件 由于型腔直接與高溫高壓的塑料相接觸 它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量 因此 要求足夠的強度 剛度 硬度 耐磨力以承受塑料的擠壓力和料流的摩擦力和 足夠的精度和表面光潔度 以保證塑件制品表面光高美觀 容易脫模 一般來 說成型零件都應(yīng)熱處理 使其具有 HRC40 以上的硬度 如成型產(chǎn)生腐蝕性氣體 的塑件如聚氯乙烯等 還應(yīng)選擇耐腐蝕的鋼材 根據(jù)塑件表面質(zhì)量要求 查閱 塑性成型工藝與模具設(shè)計 附錄 G 常用模 具材料與熱處理 本設(shè)計成型零件選用 Cr12MoV 調(diào)質(zhì)處理 硬度 55HRC 耐 磨性好且處理過程變形小 還有較好的電加工及耐腐蝕性 4 1 成型零件的材料選擇 構(gòu)成型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件 本例的模具成型零件包括凸模凹模部件 由于型腔直接與高溫高壓的塑料相接觸 它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量 因此 要求足夠的強度 剛度 硬度 耐磨力以承受塑料的擠壓力和料流的摩擦力和 足夠的精度和表面光潔度 以保證塑件制品表面光高美觀 容易脫模 一般來 說成型零件都應(yīng)熱處理 使其具有 HRC40 以上的硬度 如成型產(chǎn)生腐蝕性氣體 的塑件如聚氯乙烯等 還應(yīng)選擇耐腐蝕的鋼材 根據(jù)塑件表面質(zhì)量要求 查閱 塑性成型工藝與模具設(shè)計 附錄 G 常用模 具材料與熱處理 本設(shè)計成型零件選用 Cr12MoV 調(diào)質(zhì)處理 硬度 55HRC 耐 磨性好且處理過程變形小 還有較好的電加工及耐腐蝕 4 2 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 2 1 型芯的設(shè)計 型芯的徑向尺寸的計算 按平均收縮率計算型芯的徑向尺寸 經(jīng)查 塑料模具設(shè)計手冊 可知 SPVC 的平均收縮率為 1 8 S CP 根據(jù)塑件精度等級 IT8 查得 塑料模具設(shè)計 中 塑件公差數(shù)值表 其徑向 基本尺寸為 18mm 那么它的浮動尺寸為 18 0 480 根據(jù)公式 LM LS SCP LS 3 4 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 28 4 1 L M 22 22 1 8 3 4 0 48 3 LM 18 670 0 16 式中 LM 零件制造徑向尺寸 LS 徑向的基本尺寸 對于小型零件等于 3 為制件允許的公差值 型芯尺寸的高度計算 同樣也是按收縮率來計算值 這時規(guī)定制件孔深的名義尺寸 HS 為最小尺寸 偏差 為正偏差 型芯高 度的名義尺寸為 HM為最大尺寸 偏差為負偏差 而其基本尺寸為 29mm 浮動尺 寸為 29 0 92 0 同上可以得到型芯高度名義尺寸 HM HS SCP HS 2 3 4 2 HM 29 70 0 3 型芯如圖 4 1 所示 圖 4 1 型芯 4 2 2 型腔的設(shè)計 因為以面的型芯尺寸的計算時都是以型腔為準的 因此有一部分的尺寸我 們只考慮了型腔各尺寸的制造加工尺寸 1 型腔徑向尺寸的計算為 同上以是按平均收縮率來計算其尺寸 已知在給定條件下的平均收縮率 SCP 制件型腔的名義尺寸為 LM 最小尺寸 公差值為 正偏差 則型腔的 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 29 平均尺寸為 L M 2 考慮到收縮量和磨損值 但要注意的一點 那就是該設(shè)計的一大優(yōu)點 為了便于工人的制模 把型 腔先做成一個整體 然后用線切割機床再分開 這樣也可以節(jié)約材料 因此在 型腔一方將會加上一個放電間隙值和鉬絲的直徑值 設(shè)放電間隙為 0 02mm 鉬 絲直徑為 0 18mm 故也根據(jù)公式 LM LS LS SCP 3 4 4 3 可得 基本尺寸為 22mm 時 可得如下值 LM 22 22 1 8 3 4 0 56 3 LM 20 49 0 18 那么 L M 20 49 0 18 2 型腔深度尺寸的計算 也是按平均收縮率計算型腔的深度尺寸 在型腔深度尺寸的計算中 規(guī)定 制件高度的名義尺寸為 HS 為最大尺寸 公差以負偏差表示 型腔深度名義尺 寸 HM為最小尺寸 公差以正偏差表示 型腔的底部或型芯的端面與分型面平行 在脫模過程中磨損很小磨損量就不考慮 據(jù) HM HS HS SCP 2 3 4 4 可得 深度尺寸為 11mm 時 HM 11 11 1 8 2 3 0 32 0 32 3 HM 11 46 0 1 型腔如下圖 4 2 所示 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 30 圖 4 2 型腔 4 3 型腔壁厚的設(shè)計 成型腔應(yīng)具有足夠的壁厚以承受塑料熔體的高壓 如壁厚不夠可表現(xiàn)為剛 度不足 即產(chǎn)生過大的彈性變形值 也可表現(xiàn)為強度不夠 即塑腔發(fā)生塑隆變 形甚至破裂 模具的型腔在注射時 當(dāng)型腔全部充滿時 內(nèi)壓力達到極限值 然后隨著塑料的冷卻和澆口的封閉 壓力逐漸減小 在開模時接近常壓 型腔壁厚計算以最大壓力為準 理論分析和實踐證明 對于大尺寸的型腔 剛度不足是主要原因 應(yīng)按剛度來計算 而小尺寸和型腔在發(fā)生的彈性變形前 其內(nèi)應(yīng)力就超過了許用應(yīng)力 因此按強度來計算 而此次設(shè)計的塑件尺寸不是 很大 因此 我們就按強度來計算型腔壁厚 模具結(jié)構(gòu)中 都采用的是整體式 且是矩形型腔 它的按強度來計算側(cè)壁的厚度比較的復(fù)雜 而在 模具設(shè)計手 冊 里可以查得一些經(jīng)驗值 江西理工大學(xué) 2012 屆?？粕厴I(yè)設(shè)計 論文 31 第五章 注射機的校核 每副模具都只能安裝在與其相適應(yīng)的注塑機上進行生產(chǎn) 因此模具設(shè)計與 所用的注塑機關(guān)系十分密切 在設(shè)計模具時 應(yīng)校核注塑機的一些技術(shù)參數(shù) 5 1 最大注射量的校核 注塑機的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量 其中包括了主流道及澆口的凝料 通常注塑機的實際注塑量最好是在注塑機理論注塑量的 80 之間 故有公式 0 8M 機 M 塑 M 澆 5 1 M 塑 M 澆 27 41g 因此 最大的注塑量符合工作的需要 5 2 注射壓力的校核 注塑壓力校核是校驗注塑機的最大注塑壓力能不能滿足該制品成型的需要 制品成型所需的壓力是由注塑機類型 噴嘴形式 塑料流動性 澆注系統(tǒng)和型 腔的流動阻力等因素決定的 例如螺桿式注塑機 其注塑機壓力傳遞比柱塞式 注塑機好 因此注塑壓力可取得小一些 流動性差的塑料的或細長流程塑件注 塑壓力應(yīng)取得大一些 可參考各種塑料的注塑成型工藝確定塑件的注塑壓力 再與注塑機額定壓力相比較 那么查 塑料模具手冊 可得 其額定注塑壓力 大于所需的注塑壓力 因此所選擇的是符合要求的 5 3 鎖模力的校核 當(dāng)高壓的塑料熔體充滿模具型腔時 會產(chǎn)生一個很大的力 使模具的分型 面漲開 其值等于制件和澆口流道系統(tǒng)在分型面上投影面積之和乘以型腔內(nèi)塑 料壓力 而作用在這個面積上的總力 應(yīng)小于注塑機的額