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黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 0 1 前言 1 1 模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(dòng) 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(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè) 是國(guó)際上公認(rèn)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(gè)國(guó)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(kāi)發(fā)能力 振興和發(fā)展我國(guó)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(guó)政府頒布的 關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決 定 中 將模具列為機(jī)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(gè)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(jī)械 電子 輕工 汽車(chē) 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 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場(chǎng)的需求上 僅以汽車(chē) 摩托車(chē)行業(yè)的模具 市場(chǎng)為例 汽車(chē) 摩托車(chē)行業(yè)是模具最大的市場(chǎng) 在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家 這一市場(chǎng) 占整個(gè)模具市場(chǎng)一半左右 汽車(chē)工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一 汽車(chē)工 業(yè)重點(diǎn)是發(fā)展零部件 經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)和重型汽車(chē) 汽車(chē)模具作為發(fā)展重點(diǎn) 已在汽 車(chē)工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確 汽車(chē)基本車(chē)型不斷增加 2005 年將達(dá)到 170 種 一個(gè)型號(hào)的汽車(chē)所需模具達(dá)幾千副 價(jià)值上億元 為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求 汽車(chē)將 不斷換型 汽車(chē)換型時(shí)約有 80 的模具需要更換 中國(guó)摩托車(chē)產(chǎn)量位居世界第一 據(jù)統(tǒng)計(jì) 中國(guó)摩托車(chē)共有 14 種排量 80 多個(gè)車(chē)型 1000 多個(gè)型號(hào) 單輛摩托車(chē)約 有零件 2000 種 共計(jì) 5000 多個(gè) 其中一半以上需要模具生產(chǎn) 一個(gè)型號(hào)的摩托 車(chē)生產(chǎn)需 1000 副模具 總價(jià)值為 1000 多萬(wàn)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(chǎng) 目前世界模具市場(chǎng)供不應(yīng)求 模具的主要出口國(guó)是美國(guó) 日本 法國(guó) 瑞士 等國(guó)家 中國(guó)模具出口數(shù)量極少 但中國(guó)模具鉗工技術(shù)水平高 勞動(dòng)成本低 只 要配備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備 提高模具加工質(zhì)量 縮短生產(chǎn)周期 溝通外貿(mào) 渠道 模具出口將會(huì)有很大發(fā)展 研究和發(fā)展模具技術(shù) 提高模具技術(shù)水平 對(duì) 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義 1 2 各種模具的分類(lèi)和占有量 模具主要類(lèi)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?yàn)樗麄円?般都是依靠三維模具形腔是材料成型 1 2 1 沖模 沖模是對(duì)金屬板材進(jìn)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(zhì)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(fù)合模 連續(xù)模 1 2 2 鍛模 鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進(jìn)行體積成型是所用模具的總稱(chēng) 按鍛壓設(shè)備不 同 鍛模分為錘用鍛模 螺旋壓力機(jī)鍛模 熱模鍛壓力鍛模 平鍛機(jī)用鍛模 水 壓機(jī)用鍛模 高速錘用鍛模 擺動(dòng)碾壓機(jī)用鍛模 輥鍛機(jī)用鍛模 楔橫軋機(jī)用鍛 模等 按工藝用途不同 鍛?？煞譃轭A(yù)鍛模具 擠壓模具 精鍛模具 等溫模具 超塑性模具等 1 2 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(shì) 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 1 2 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(jié)晶的一種特殊制造方法 壓鑄模約占模具總數(shù)的 6 1 2 5 粉末冶金模 粉末冶金模用于粉末成型 按成型工藝分類(lèi)粉末冶金模有 壓模 精整模 復(fù)壓模 熱壓模 粉漿澆注模 松裝燒結(jié)模等 模具所涉及的工藝繁多 包括機(jī)械設(shè)計(jì)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(xué)科和行業(yè) 是一個(gè)多學(xué)科的綜合 其 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 復(fù)雜程度顯而易見(jiàn) 1 3 我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀 自 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái) 我國(guó)的經(jīng)濟(jì)逐漸起飛 也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了 巨大的動(dòng)力 20 世紀(jì) 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(zhǎng)到 130 億元人民幣 1999 年已達(dá)到 245 億元人民幣 2000 年增至 260 270 億元人民幣 今后預(yù)計(jì)每年仍會(huì)以 10 15 的速度快速增長(zhǎng) 目前 我國(guó) 17000 多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn) 從業(yè)人數(shù)五十 多萬(wàn) 除了國(guó)有的專(zhuān)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(dú)資企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)等 都得到了快速發(fā)展 其中 集體和私營(yíng)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(yíng)企業(yè)多達(dá)數(shù)千家 成為我國(guó)國(guó)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(tuán)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力 紛紛加入了對(duì)模具制造的投入 例如 科龍 美 的 康佳和威力等知名集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心 中外合資和外商獨(dú)資 的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)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(xiāo)售的約 占三分之一 其中 沖壓模具約占 50 中國(guó)臺(tái)灣 40 塑料模具約占 33 中國(guó)臺(tái)灣 48 壓鑄模具約占 6 中國(guó)臺(tái)灣 5 其他各類(lèi)模具約占 11 中國(guó)臺(tái)灣 7 中國(guó)臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng) 分為萌芽期 1961 1981 成長(zhǎng)期 1981 1991 成熟期 1991 2001 三個(gè)階段 萌芽期 工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)的不斷改進(jìn) 由于紡織 電子 電氣 電 機(jī)和機(jī)械業(yè)等產(chǎn)品外銷(xiāo)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 1981 年 1991 年是臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長(zhǎng)的時(shí)期 有鑒于 模具產(chǎn)業(yè)對(duì)工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯 自 1982 年起 臺(tái)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(dòng)模具工業(yè)的發(fā)展 以配合相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的外 銷(xiāo)策略 全力發(fā)展整體經(jīng)濟(jì) 隨著民生工業(yè) 機(jī)械五金業(yè) 汽機(jī)車(chē)及家電業(yè)發(fā)展 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 沖壓模具與塑料模具 逐漸形成臺(tái)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(jì)算機(jī)輔助模具設(shè)計(jì)和制造等 CAD CAM 技術(shù) 所以臺(tái)灣模具業(yè)接觸 CAD CAM CAE CAT 技術(shù)的時(shí)間相當(dāng)早 成熟期 在國(guó)際化 自由化和國(guó)際分工的潮流下 1994 年 1998 年 由臺(tái)灣 地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行 工業(yè)用模具技術(shù)研究與發(fā)展五年計(jì)劃 與 工業(yè)用 模具技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展計(jì)劃 以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸 并支持產(chǎn)業(yè)升級(jí) 朝向開(kāi) 發(fā)高附加值與進(jìn)口依賴(lài)高的模具 1997 年 11 月間臺(tái)灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實(shí)力 獲 得世界模具協(xié)會(huì) ISTMA 認(rèn)同獲準(zhǔn)入會(huì) 正式成為世界模具協(xié)會(huì)會(huì)員 整體而 言 臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)在這一階段的發(fā)展 隨著機(jī)械性能 加工技術(shù) 檢測(cè)能力的提 升 以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 臺(tái)灣模具廠商供應(yīng)對(duì)象已由傳統(tǒng)的民用家電 五金業(yè) 和汽機(jī)車(chē)運(yùn)輸工具業(yè) 提升到計(jì)算機(jī)與電子 通信與光電等精密模具 并發(fā)展出 汽機(jī)車(chē)用大型鈑金沖壓 大型塑料射出及精密鍛造等模具 1 4 我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 20 世紀(jì) 80 年代開(kāi)始 發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái) 并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門(mén) 其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值 改革開(kāi)放以來(lái) 我 國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速 近年來(lái) 每年都以 15 的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展 許 多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展 加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度 將技術(shù)進(jìn)步作 為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?此外 許多科研機(jī)構(gòu)和大專(zhuān)院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研 究與開(kāi)發(fā) 模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因 今 后 我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó) 仍將依賴(lài)于模具工業(yè)的快速發(fā)展 成為模具 制造強(qiáng)國(guó) 中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在 歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì) 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(jī)全套塑料模具以及汽車(chē)保險(xiǎn)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(jī)塑料件模具 多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑 封模具 經(jīng)過(guò)多年的努力 在模具 CAD CAE CAM 技術(shù) 模具的電加工和數(shù)控加工 技術(shù) 快速成型與快速制模技術(shù) 新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步 在提高 模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn) 盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步 部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平 但無(wú)論 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿(mǎn)足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要 每年仍需進(jìn)口 10 多億美元的各類(lèi)大 型 精密 復(fù)雜模具 與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比 在模具技術(shù)上仍有不小的差 距 今后 我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新 以縮小與國(guó)際先 進(jìn)水平的距離 1 注重開(kāi)發(fā)大型 精密 復(fù)雜模具 隨著我國(guó)轎車(chē) 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(lái)越高 模具也將日趨大型化和精密化 2 加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用 使用模具標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量 因此 模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸 廣泛 3 推廣 CAD CAM CAE 技術(shù) 模具 CAD CAM CAE 技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè) 重要里程碑 實(shí)踐證明 模具 CAD CAM CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向 可 顯著地提高模具設(shè)計(jì)制造水平 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 2 塑件成型工藝性分析 2 1 塑件分析 該塑件為窩眼式排種器殼體注塑模具 其內(nèi)腔存在很多孔和凸臺(tái) 結(jié)構(gòu)較 為復(fù)雜 該塑件為播種器的外殼 要求具有一定的強(qiáng)度 剛度和耐磨等性能 結(jié)合以上要求以及經(jīng)濟(jì)因素 故該塑件材料選用聚乙烯 該塑件外形尺寸中等 塑料熔體流程不太長(zhǎng) 適合于注塑成型 該塑件上每個(gè)尺寸的公差不一樣 有 的屬于一般精度 有的屬于高精度 就按實(shí)際公差進(jìn)行計(jì)算 該塑件粗糙度值 為 Ra0 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(dòng) 注射工藝 條件的變化 塑料制品的形狀和飛邊厚度的波動(dòng) 脫模斜度及成型后制品的尺 寸變化 排種器殼體的塑件的選用的精度等級(jí)為 6 級(jí) 公差按照 GB1800 79 選 擇尺寸公差數(shù)值 2 2 聚乙烯的性能分析 2 2 1 聚乙烯的使用性能 綜合性能好 具有優(yōu)良的耐熱性能 耐寒性能 耐磨性及介電性 化學(xué)性 穩(wěn)定 在室溫下幾乎不溶于任何有機(jī)溶劑 能耐多種酸堿及各種鹽類(lèi)的腐蝕 吸水性和水蒸氣滲透性均比較低 但是低聚亞乙烯的耐老化性能比較差 2 2 2 成型性能 無(wú)定形材料其品種很多 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 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 收縮率為 2 5 流動(dòng)性中等 溢邊料 0 04mm 左右 模具設(shè)計(jì)師要注意澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 選擇 好進(jìn)料口的位置和形式 推出力過(guò)大或機(jī)械加工時(shí)塑件呈現(xiàn)白色痕跡 2 2 3 低壓聚乙烯的主要性能指標(biāo) 密度為 0 942 0 950g cm 3 比體積為 0 84 0 96cm 3 g 吸水率為 0 2 0 4 熔點(diǎn)為 131 收縮率為 3 比熱容為 1400J kg 屈服強(qiáng)度為 30MPa 拉 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 伸強(qiáng)度為 23MPa 拉伸彈性模量為 1300MPa 抗彎強(qiáng)度為 70MPa 抗壓強(qiáng)度為 52MPa 彎曲彈性模量為 1300MPa 2 3 注塑成型工藝簡(jiǎn)介 2 3 1 注射成型原理及工藝 注射成型又稱(chēng)注射模塑 是熱塑性塑料制品的一種主要成型方法 除個(gè)別 熱塑性塑料外 幾乎所有的熱塑性塑料都可以采用這種方法成型 注射成型模 具占整個(gè)塑料模的 90 左右 近年來(lái) 注射成型已經(jīng)成功的用來(lái)成型某些熱固 性塑料制品 注射成型可成型各種形狀的塑料制品 它的特點(diǎn)是成型周期短 能一次成型外形復(fù)雜 尺寸精密 帶有嵌件的塑料制品 并且注射成型的生產(chǎn) 效率很高 很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn) 所以注射模具廣泛應(yīng)用于塑料制品的生產(chǎn) 當(dāng)中 但是 注射成型的設(shè)備及模具的制造費(fèi)用較高 不適合但剪輯批量較小 的塑料制品的生產(chǎn) 2 3 2 注射成型原理及注射機(jī) 注射成型的原理是將顆粒狀或者粉末狀的塑料從注射機(jī)的料斗送進(jìn)加熱的 料筒中 經(jīng)過(guò)加熱熔融 化成為粘流狀熔體 在注射機(jī)柱塞或者螺桿的高壓推 動(dòng)下 以很大的流速通過(guò)噴嘴注入模具型腔 經(jīng)一段時(shí)間的保壓 冷卻定型后 可保持模具型腔所賦予的形狀 然后開(kāi)模分型 獲得成型塑件 1956 年制造出了世界上第一臺(tái)往復(fù)螺桿式注射機(jī) 這是注塑成型工藝技 術(shù)的一大突破 目前注塑機(jī)加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的 30 注塑機(jī)的產(chǎn)量在 整個(gè)塑料機(jī)械產(chǎn)量的 50 稱(chēng)為塑料成型設(shè)備制造業(yè)中增長(zhǎng)最快產(chǎn)量最多的機(jī) 器之一 注射機(jī)的分類(lèi)方式很多 目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類(lèi)方法 通常的 分類(lèi)方法有 按設(shè)備外形特征分類(lèi) 臥式 立式 直角式 多工位注塑機(jī) 按 加工能力分類(lèi) 超小型 小型 中型 大型和超大型注塑機(jī) 此外還有按用途分類(lèi)和按合模裝置的特征分類(lèi) 但日常生活中用的較少 注射模均由定模和動(dòng)模兩大部分組成 定模安裝在注射機(jī)的固定模板上 動(dòng) 模安裝在注射劑的移動(dòng)模板上 注射時(shí) 動(dòng)模 定模閉合構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng) 開(kāi)模時(shí) 動(dòng)模定模分離 取出制品 注射機(jī)的主要技術(shù)規(guī)范有公稱(chēng)注射量 注射壓力 注射速度 塑化能力 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 鎖模力 合模裝置的基本尺寸 開(kāi)合模速度和空循環(huán)時(shí)間等 這些參數(shù)是設(shè)計(jì) 制造 購(gòu)買(mǎi)和使用注塑機(jī)的主要依據(jù) 2 4 注射成型工藝過(guò)程 2 4 1 注射前準(zhǔn)備 注射前必須對(duì)原料進(jìn)行外觀 如色澤 顆粒大小 均勻度 及工藝性能 如流動(dòng)性 熱穩(wěn)定性 收縮性 水分含量等 進(jìn)行檢測(cè) 判斷原料的品種 規(guī)格 牌號(hào)等與所要求的參數(shù)是否相符和 對(duì)于易吸潮的塑料 在注射前必須 進(jìn)行干燥處理 以避免產(chǎn)品表面出現(xiàn)斑紋 銀絲和氣泡等缺陷 同時(shí)也可以避 免注射時(shí)發(fā)生水解降解 低壓聚乙烯屬于對(duì)吸濕性或粘水性不強(qiáng)的成型材料 當(dāng)在包裝貯存比較好的情況下 可以 不進(jìn)行預(yù)熱干燥 2 4 2 注射過(guò)程 所謂塑化即塑料熔融 是指塑料在料筒中經(jīng)加熱達(dá)到粘流狀態(tài)并具有良 好可塑性的全過(guò)程 塑化之后熔體內(nèi)的組分 密度 粘度和溫度分布都比較均 勻 才能保證塑料熔體在下一注射充型過(guò)程中具有良好的流動(dòng)性 所謂計(jì)量是 指能夠保證注射機(jī)通過(guò)柱塞過(guò)螺桿 將塑化好的熔體定溫 定壓 定量地輸出 即注射 料筒所進(jìn)行的準(zhǔn)備動(dòng)作 這些動(dòng)作均需要注射機(jī)控制柱塞或螺桿在 塑化過(guò)程中完成 計(jì)量動(dòng)作的準(zhǔn)確性不僅與注射機(jī)控制系統(tǒng)的精度有關(guān) 而且 還直接受料筒 即塑化室 和螺桿的幾何要素及其加工質(zhì)量的影響 很顯然 計(jì)量精度越高 能夠獲得高精度制品的可能性越大 因此在注射成型生產(chǎn)中應(yīng) 十分注重計(jì)量的作用 注射充型 柱塞或螺桿從料筒內(nèi)的計(jì)量位置開(kāi)始 通過(guò)注射液壓缸和活 塞施加高壓 將塑化好的塑料熔體經(jīng)過(guò)噴嘴和澆注系統(tǒng)快速進(jìn)入封閉型腔的過(guò) 程 稱(chēng)為注射充型 注射充型又可細(xì)分為流動(dòng)充型 保壓補(bǔ)縮和倒流三個(gè)階段 在注射過(guò)程中壓力隨時(shí)間呈非線性變化圖 4 1 示出一個(gè)注射成型周期內(nèi)用壓力 傳感器測(cè)得的壓力隨時(shí)間變化的曲線圖 冷卻定型階段 在模具冷卻系統(tǒng)作用下制品逐漸冷卻到具有一定的剛度 和強(qiáng)度的時(shí)候進(jìn)行脫模 脫模時(shí)制品內(nèi)的殘余壓力為此 若殘余壓力過(guò)大 會(huì) 造成制品開(kāi)裂 鎖模和卡模等弊病 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 塑件在成型過(guò)程中由于塑化不均勻 或由于塑料在型腔中的結(jié)晶 定向 以及冷卻不均勻造成的各部分收縮不一致 或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免 的存在一些內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致在使用過(guò)程中變形或開(kāi)裂 因此應(yīng)該設(shè)法消除掉 消 除內(nèi)應(yīng)力的方法有退我處理和調(diào)濕處理 圖 2 1 注射成型周期內(nèi)壓力 時(shí)間曲線 2 5 注射成型工藝參數(shù) 2 5 1 溫度 在注射成型中需要控制的溫度有料筒溫度 噴嘴溫度和模具溫度 前兩種 影響塑件的塑化流動(dòng) 后一種溫度主要影響充型和冷卻 噴嘴溫度通常略低于 料筒的最高溫度 以防止熔料在直通式噴嘴口處發(fā)生 流涎現(xiàn)象 模具溫度 一般通過(guò)冷卻系統(tǒng)來(lái)控制 為了保證塑件有較高的形狀和尺寸精度 應(yīng)避免塑 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 溫度的 經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 料筒溫度 后段為 150 210 中段為 170 230 前段為 190 250 噴嘴溫度為 240 250 模具溫度為 5 75 熱變形溫度為 65 96 2 5 2 注射壓力 為了克服熔料流經(jīng)噴嘴 澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力 螺桿 或柱塞 對(duì)熔 料必須施加足夠的壓力 我們將這種壓力成為注射壓力 查表可知 低壓聚乙 烯的注射壓力為 100 120MPa 這里取 p0 100MPa 該注射機(jī)的公稱(chēng)注射壓力 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 為 p 公 150MPa 注射壓力安全系數(shù) k1 1 25 1 4 這里取 k1 1 3 則 k1 p0 1 3 100 130 p 公 所以注射機(jī)注射壓力合格 2 5 3 注射速率 為了使熔料及時(shí)充滿(mǎn)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(dòng)速率 描述這一參數(shù)的量為注射速率或注射時(shí)間或注射素的 常用 的注射速率 注射量為 1000cm3 注射速率為 570cm3 s 注射時(shí)間為 1 75 秒 2 5 4 成型周期 完成一次注射成型工藝過(guò)程所需的時(shí)間稱(chēng)為成型 或生產(chǎn) 周期 它是決 定注射成型生產(chǎn)率及塑件質(zhì)量的一項(xiàng)重要因素 確定成型周期的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值 40 120s 2 5 5 公稱(chēng)注射容量 由注射量選擇注射機(jī) 由軟件計(jì)算的 該塑件的體積為 V 塑 595cm3 密度為 0 942kg dm3 總質(zhì)量 M 560g 澆注系統(tǒng)凝料提及的初步估算 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)按照塑料體積的 0 2 1 倍來(lái)進(jìn)行 估算 澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的 0 2 倍來(lái)估算 見(jiàn)公式 2 1 V 總 V 塑 1 0 2 2 1 故以此注入模具型腔塑料熔體的總體積為 V 總 V 塑 1 0 2 714cm 3 根據(jù) 計(jì)算得出的一次注入模具型腔的塑料總體積為 V 總 714cm3 并結(jié)合計(jì)算注射 機(jī)的公稱(chēng)注射量 確定時(shí)間的關(guān)系式 V 公 V 總 0 8 則有 V 總 0 8 714 0 8 892 5cm3 根據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果 初步選定公稱(chēng)注射量為 1000cm3 注射機(jī)型號(hào)為浙江塑料機(jī)械廠所生產(chǎn)的 SZ 1000 300 臥式注射機(jī) 2 5 6 注射壓力 注射成型過(guò)程需要控制的壓力有塑化壓力 注射壓力 保壓壓力和型腔壓 力 4 種 他們直接影響塑料的塑化和塑料質(zhì)量 塑化壓力是塑料塑化過(guò)程中所 承受的壓力 故稱(chēng)塑化壓力 它也是指螺桿式注射成型時(shí) 螺桿頭部熔體在螺 桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所承受的阻力 所以又稱(chēng)背壓 注射壓力是指柱塞或螺桿頂部對(duì) 塑料熔體所施加的壓力 其作用是克服熔體流動(dòng)充型過(guò)程中的流動(dòng)阻力 使熔 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 體具有一定的充型速率 型腔充滿(mǎn)后 注射壓力的作用在于對(duì)模內(nèi)熔體的壓實(shí) 此時(shí)的注射壓力也可稱(chēng)為保壓壓力 2 5 7 塑化能力 單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量 塑化能力與注塑機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié) 調(diào) 若塑化能力高二機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng) 則不能發(fā)揮塑化裝置的能力 反之 則會(huì)加長(zhǎng)成型走起 2 5 8 鎖模力 注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力 在此力的作用下模具不 應(yīng)被熔融的塑料所頂開(kāi) 塑件在分型面上的投影面積 A 塑 則 A 塑 1100mm2 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 A 澆 即流道凝料 包括澆口 在分型面 上的投影面積 A 澆 數(shù)值 A 澆 是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積 A 塑 的 0 2 0 5 倍 結(jié)合本塑件具體情況 這里取 A 澆 0 2A 塑 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積 A 總 見(jiàn)公式 2 2 A 總 n A 塑 0 2A 澆 2 2 則 A 總 n A 塑 0 2A 澆 1 2 1100 1320mm 2 模具型腔內(nèi)的脹型力 F 脹 則 F 脹 A 總 p 模 1320 35N 46200N 46 2KN 式子中 p 模 是型腔平均計(jì)算壓力值 p 模 是模具型腔內(nèi)的壓力 通常取注 射壓力的 20 40 大致范圍為 25 40MPa 對(duì)于粘度較大的精度較高的塑料 制品應(yīng)取較大值 低壓聚乙烯屬于中等粘度塑料及有精度要求的塑件 故 p 模 取 35MPa 查表可得該注射機(jī)的工程鎖模力 F 鎖 1000KN 鎖模力系數(shù)為 k2 1 1 1 2 這里取 k2 1 2 則 k 2 F 脹 1 2 F 脹 1 2 46 2 55 44 F 鎖 所以 注射機(jī)的鎖模力合格 2 5 9 合模裝置基本尺寸 包括模板尺寸 拉桿空間 模板間最大開(kāi)距 動(dòng)模板的行程 模具的最大 厚度與最下凹厚度等 這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所使用的模具尺寸范圍 注塑機(jī)的動(dòng)模板 定模板臺(tái)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(shí) 大型模具常用這種方法 模具動(dòng) 定模板上的螺孔及其間距 必 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 須與注塑機(jī)模板臺(tái)面上對(duì)應(yīng)的螺孔一致 采用壓板固定時(shí) 中 小模具常用這 種方法 只要在模具的固定板附近有螺孔就可以了 這種方法具有較大的靈 活性 該模具外形尺寸為 502 392 屬于中 小型模具 所以采用壓板固定方 法固定 一般認(rèn)為尺寸在 500 500 內(nèi)為中 小模具 2 5 10 開(kāi)合模速度 為使模具閉合時(shí)平穩(wěn) 以及開(kāi)模 推出制件時(shí)不使所料制件損壞 要求模 板在整個(gè)行程中速度要合理 即合模時(shí)從快到慢 開(kāi)模時(shí)從快到慢 2 5 11 空循環(huán)時(shí)間 在沒(méi)有塑化 注射保壓 冷卻 取出制件等動(dòng)作的情況下 完成一次循環(huán) 所需要的時(shí)間 2 5 12 具體工藝參數(shù) 經(jīng)過(guò)上面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值和推薦值 可以初步確定成型工藝參數(shù) 因?yàn)楦鱾€(gè)推 薦值有差別 而且有的與實(shí)際注塑成型時(shí)的參數(shù)設(shè)置也不一致 結(jié)合兩者的合 理因素 初定制品成型工藝參數(shù) 塑料名稱(chēng)為低壓聚乙烯 干燥溫度為 80 100 處理時(shí)間為 3 4 小時(shí) 料筒溫度 后段為 160 180 中段為 180 200 前段為 200 230 螺桿轉(zhuǎn)速為 30 60r min 噴嘴結(jié)構(gòu)為直通 式 噴嘴溫度為 180 190 模具溫度為 40 80 注射壓力為 70 120MPa 注射時(shí)間為 1 5 秒 保壓壓力為 50 60MPa 時(shí)間為 20 50 秒 降溫固化時(shí)間為 20 50 秒 成型周期為 40 120 秒 注射機(jī) 類(lèi)型為螺桿式 螺桿結(jié)構(gòu)形式為突變式 型腔平均壓力 25MPa 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 3 模具結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程 3 1 方案的確定 該塑件采用一模一腔 塑件入料口沿左側(cè)方向側(cè)放 出料口方向沿右方 澆口設(shè)在零件的前表面 使用斜導(dǎo)板 第一次分型抽出入料口成型滑塊和出料 口的成型滑塊 第二次通過(guò)抽芯油缸總成將內(nèi)部成型滑塊抽出 以完整取出塑 件 3 2 確定型腔分型面及型腔數(shù)目 分型面是指分開(kāi)模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面 分型 面需要符合塑件脫模的基本要求 就是能使塑件從模具中取出 分型面位置應(yīng) 設(shè)在塑件脫模方向最大的投影邊緣部位 分型線不影響塑件外觀 即分型面應(yīng) 盡量不破壞塑件光滑的外表面 確定塑件留在動(dòng)模一側(cè) 利于推出且推桿痕跡 不顯露于外觀面 確保塑件質(zhì)量 應(yīng)盡量避免形成側(cè)孔 側(cè)凹 若需要滑塊成 型 力求滑塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 盡量避免定?；瑝K 滿(mǎn)足模具的鎖緊要求 將塑件投 影面積大的方向放在定 動(dòng)模的合模方向 而將投影面積小的方向作為側(cè)向分 型面 合理安排澆注系統(tǒng) 特別是澆口位置 有利于模具加工 3 3 型腔和型芯的結(jié)構(gòu) 3 3 1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用整體式型腔結(jié)構(gòu) 該結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于中小型塑件的注塑模具中 加工方法可以采用數(shù)控加工中心以及電火花的加工方法來(lái)實(shí)現(xiàn) 3 3 2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯是用來(lái)成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件 本模具中采用的依然是整 體式型芯的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 3 4 模具結(jié)構(gòu) 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 注塑模具由動(dòng)模和定模兩部分組成 動(dòng)模安裝在注射成型機(jī)的移動(dòng)模板上 定模安裝在注射成型機(jī)的固定模板上 在注射成型時(shí)動(dòng)模與定模閉合構(gòu)成澆注 系統(tǒng)和型腔 開(kāi)模時(shí)動(dòng)模和定模分離以便取出塑料制品 模具主要由澆注系統(tǒng) 調(diào)溫系統(tǒng) 成型零件和結(jié)構(gòu)零件組成 1 WPM 3 為動(dòng)模固定板 2 GB T70 1 2000 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 M16 145 3 WPM 4 動(dòng)模墊板 4 WPM 5 動(dòng)模 5 WPM 6 斜導(dǎo)板 6 WPM 7 成型滑塊 A 7 WPM 8 楔緊塊 8 WPM 9 凹模 9 GB T70 1 2000 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 M12 35 10 WPM 10 為定模固定板 11 WPM 11 孔成型芯 A 12 WPM 12 定位 圈 13 WPM 13 澆口套 14 WPM 14 孔成型芯 B 15 WPM 15 成型滑塊 B 16 GB T 859 1987 彈簧墊圈 16 17 GT T 5780 2000 螺栓 M16 80 18 WPM 16 導(dǎo)向銷(xiāo) 19 WPM 17 成型滑塊 C 20 WPM 18 退件 桿 21 GB T70 1 2000 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 M16 35 22 WPM 19 成型滑塊 B 抽芯油缸總成 23 WPM 20 退件板 24 WPM 21 退件桿固定板 圖 3 1 模具 3 5 模具的工作過(guò)程 該模具為精量播種器注塑模具 該模具有三個(gè)成型滑塊 分別為成型滑塊 A8 成型滑塊 B17 和成型滑塊 C21 三個(gè)滑塊移動(dòng)距離分別為 10mm 150mm 和 27mm 成型滑塊 A8 和成型滑塊 C21 的移動(dòng)距離比較小 所以采用斜導(dǎo)板 7 成 型滑塊 B17 的的移動(dòng)距離為 150mm 移動(dòng)距離比較大 不適合斜導(dǎo)板 應(yīng)采用 液壓或氣壓 注塑機(jī)的開(kāi)合和退件都是采用液壓 所以成型滑塊 C 移動(dòng)采用油 缸抽芯比較方便 所以采用油缸 24 注塑過(guò)程中塑料件能夠自動(dòng)脫模 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 開(kāi)模時(shí) 先從 I I 面分離 當(dāng)定位銷(xiāo)脫離開(kāi)滑動(dòng)型芯后 斜導(dǎo)板工作 開(kāi) 模力通過(guò)斜導(dǎo)板作用于滑塊 A8 迫使滑塊 A8 在動(dòng)模 6 的滑槽內(nèi)向右移動(dòng) 完 成抽芯動(dòng)作 同時(shí)開(kāi)模力通過(guò)斜導(dǎo)板作用于成型滑塊 A8 成型滑塊 C21 和孔 成型芯 13 和 16 已經(jīng)完全脫離了塑料件 這時(shí)成型滑塊 B17 的移動(dòng)油缸 24 開(kāi) 始工作 把成型滑塊 B17 從塑料件中取出 此時(shí) 抽芯動(dòng)作完全結(jié)束 退件 當(dāng)動(dòng)模板 6 移動(dòng)到位后壓動(dòng)行程開(kāi)關(guān) 接通退件油缸的電磁閥 油 缸活塞頂出 推動(dòng)注塑機(jī)頂出桿 退件板 退件桿 把注塑件推出動(dòng)模 脫模 完成 頂出油缸回退帶動(dòng)注塑機(jī)頂出桿 25 退件板 26 退件桿 22 歸位 油缸 24 工作 把成型滑塊 B17 推到動(dòng)模型腔內(nèi) 注塑機(jī)動(dòng)模板前移 成型滑塊 A8 成型滑塊 C21 通過(guò)斜導(dǎo)板 7 使成型滑塊 A8 成型滑塊 C21 歸位 合模動(dòng) 作完成 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 4 主要零部件的設(shè)計(jì) 4 1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分 交口的形狀 數(shù)量 尺寸和位置歲數(shù)間的質(zhì) 量影響很大 其主要有兩個(gè)作用 一是塑料流體流經(jīng)的通道 二是澆口的適時(shí) 凝固可控制保壓時(shí)間 在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(jié) 對(duì)向型腔中的補(bǔ)料有好處 主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道 通常和注射機(jī)噴嘴在同一 軸線上 橫截面為圓形 帶有一定的錐度 目的是便于凝料的脫模 同時(shí)也改 善塑料流動(dòng)的速度 因?yàn)橐妥⑸錂C(jī)相配 所以其尺寸與注射機(jī)有關(guān) 由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞 所以主流道部分 常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道澆口套 以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨(dú)機(jī)型加工和熱處理 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 1 澆口套 2 主流道 3 分流道 圖 4 1 主流道 主流道的長(zhǎng)度 本次設(shè)計(jì)中初選 65mm 進(jìn)行設(shè)計(jì) 主流道小端直徑 d 注射機(jī)噴嘴尺寸 0 5 1 4mm 主流道大端直徑 d d 2L 主 tana 9mm 主流道球面半徑 SR 0 注射機(jī)噴嘴球頭半徑 1 2 22mm 4 2 模架的確定 模架也稱(chēng)模體 是注射模的骨架和基體 模具的每一部份都寄生在其中 通過(guò)它將模具的各個(gè)部分有機(jī)地聯(lián)系在一起 我國(guó)市場(chǎng)上銷(xiāo)售的標(biāo)準(zhǔn)模架 它 一般由定模座板 或叫定模底板 定模固定板 或叫定模板 動(dòng)模固定板 或叫型芯固定板 動(dòng)模墊板 墊塊 或叫墊腳 模腳 動(dòng)模座板 或叫動(dòng) 模底板 推板 或叫推出底板 推出固定板 導(dǎo)柱 導(dǎo)套 導(dǎo)柱 復(fù)位桿等 組成 4 2 1 標(biāo)準(zhǔn)模架的結(jié)構(gòu)與形式 我國(guó)注射模架標(biāo)準(zhǔn)有 2 個(gè) 即 注射模中小型模架及技術(shù)條件 GB T12556 1990 和 大型注射塑料模具 GB T12555 1990 由于本模具 尺寸不算很大 于是采用中小型模架即可 W L 500mm 900mm 根據(jù)設(shè)計(jì)需 要 采用 A 型模架 4 2 2 凹凸模尺寸的確定 凹凸模受力的作用 其尺寸需要進(jìn)行強(qiáng)度或剛度校核來(lái)實(shí)現(xiàn) 根據(jù)計(jì)算結(jié) 果 只要凹模長(zhǎng)邊的寬度滿(mǎn)足 12mm 即可滿(mǎn)足剛度要求 理論上只要取大于 12mm 的數(shù)值即可 但是考慮到導(dǎo)柱 螺釘 冷卻水孔等對(duì)模架強(qiáng)度 剛度的 削弱作用 實(shí)際生產(chǎn)中取的都是比理論之大得多的值 在本次設(shè)計(jì)中 在長(zhǎng)度 方向 取模具的單邊寬度為 45mm 在寬度方向上 取模具的單邊寬度為 49mm 實(shí)際生產(chǎn)中寬度方向上的邊值一般比長(zhǎng)度方向的邊值大 所以凹 凸 模尺寸為 422mm 160mm 4 2 3 模具的高度 在注射成型時(shí)型腔有很大的成型壓力 當(dāng)塑料和凝料在分型面上的投影面 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 積很大時(shí) 若凸模底板厚度不夠 則既有可能使模架發(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 30mm 凹模 底板因?yàn)榕c注塑機(jī)的工作臺(tái)面相接觸 所受的力傳遞到工作臺(tái)面 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 本設(shè)計(jì)取凹模底板厚度為 30mm 分模時(shí)塑件一般是年節(jié)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 223 mm 粘結(jié)在型芯上的尺寸約 10mm 和 27 mm 所以 當(dāng)推出距離為 37mm 時(shí)就能使塑件和型芯分離 完成了以上的工作 確定模具尺寸為 422 160 凹模固定板厚度為 30mm 凸模固定板為 105 mm 4 3 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu) 注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用 于動(dòng) 定模之間的開(kāi)合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向 錐面定位機(jī)構(gòu)用于動(dòng) 定模之間的精密對(duì)中定位 導(dǎo)柱 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式 分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱 大型而 且長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)該有開(kāi)設(shè)油槽 內(nèi)存潤(rùn)滑劑 以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦 若導(dǎo)柱需 要支撐模板的重量 導(dǎo)柱的作用是維持動(dòng)模和定模的正確合模 合模后繼續(xù)保持型腔正確形狀 本設(shè)計(jì)中導(dǎo)柱采用的是碳素工具鋼 T8 由于導(dǎo)柱必須具有足夠的抗彎強(qiáng)度 且表面要耐磨 心部要堅(jiān)韌 所以需要用碳素工具鋼 T8 進(jìn)行淬火處理 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 圖 4 2 導(dǎo)柱 4 4 推桿脫模機(jī)構(gòu) 注射成型的每一次循環(huán)中 塑件必須準(zhǔn)確無(wú)誤的從模具的凹?；蛐托局忻?出 完成脫出塑件的裝置稱(chēng)為脫模機(jī)構(gòu) 也稱(chēng)頂出機(jī)構(gòu) 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般遵循以下原則 1 塑件滯留于動(dòng)模邊 以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置 完成脫模動(dòng)作 2 由于塑件收縮時(shí)包緊型芯 因此推出力作用點(diǎn)盡量靠近型芯 同時(shí)推出力 應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位 3 結(jié)構(gòu)合理可靠 便于制造和維護(hù) 本設(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)單的推桿和推板脫模機(jī)構(gòu) 因?yàn)樵撍芗姆中兔婧?jiǎn)單 結(jié)構(gòu)也 不復(fù)雜 采用推簡(jiǎn)單的脫模機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu) 給制造和維護(hù)帶來(lái)方便 在 對(duì)脫模機(jī)構(gòu)做說(shuō)明之前 需要對(duì)脫模力做個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算 4 4 1 脫模力計(jì)算 a b t 4 1 該塑件為矩形塑件 a b t 157 220 3 14 5 24 10 所以 此時(shí)塑件稱(chēng)為薄壁塑件 當(dāng)塑件橫截面形狀為矩形時(shí) 成型滑塊 A 和成型滑塊 C 是由注射劑帶動(dòng) 所有需要計(jì)算脫模力 成型滑塊 B 由成型滑塊 B 抽芯油缸總成 帶動(dòng) 所以不需要計(jì)算 它的脫模力計(jì)算見(jiàn)公式 4 2 F 8tESLcos f tan 1 K 2 0 1A 4 2 F1 8 5 840000 0 03 50 cos1 0 3 tan1 1 0 38 1 0 3 sin1cos1 38387N F2 46064N F 總 84451N F 脫模力 E 塑料的彈性模量 840MPa S 塑料成型的平均收縮率 3 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 t 塑件壁厚 5mm L 被包型芯的長(zhǎng)度 塑料的泊松比 0 38 f 塑料與剛才之間的摩擦因數(shù) 0 3 脫模斜度 K 2 1 fsin cos 4 3 4 4 2 推桿計(jì)算 推桿脫模機(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單 最常用的一種形式 具有制造簡(jiǎn)單 更換方便 推 出效果好等特點(diǎn) 推桿直接與塑件接觸 開(kāi)模后將塑件推出 推桿的截面形狀 可分為圓形 方形或橢圓形等其它形狀 根據(jù)塑件的推出 部位而定 最常用的截面形狀為圓形 推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種 前 者只是起到將塑件推出的作用 后者不僅如此還能參與局部成型 所以 推桿的 使用是非常靈活的 本設(shè)計(jì)采用的推桿推出 在求出脫模力的前提下可以對(duì)推桿做出初步的直徑 預(yù)算并進(jìn)行強(qiáng)度校核 本設(shè)計(jì)采用的是圓形推桿 圓形推桿的直徑計(jì)算見(jiàn)公式 4 4 d k 4 4 nEFL脫 241 1 5 12 mm 5 210 8 4 d 推桿直徑 n 推桿的數(shù)量 n 取 6 L 推桿長(zhǎng)度 參考模架尺寸 估取 L 122 E 推桿材料的彈性模量 取 E 2 1 10 MP 5a k 安全系數(shù) 取 k 1 5 F 總的脫模力 F 75490 N 脫 脫 實(shí)際推桿尺寸直徑為 12 mm 推管直徑為 24 mm 可見(jiàn)是符合要求的 但為了 安全起見(jiàn) 再對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核 強(qiáng)度校核見(jiàn)公式 4 5 d 4 5 4壓脫 nF 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 9mm 滿(mǎn)足強(qiáng)度要求 1504 328 推桿材料的許用壓應(yīng)力 150Mpa 壓 壓 2附 4 5 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 播種器殼體的生產(chǎn)屬于大批量的 故設(shè)計(jì)的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)應(yīng)首先考慮可靠耐磨 靈活方便 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式 抽芯部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 抽芯距 抽芯成型面積 等 綜合分析比較后 為使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 便于加工制造 采用斜抽芯較合適 斜導(dǎo)槽抽芯機(jī)構(gòu)是由與開(kāi)模方向成一定角度的斜導(dǎo)柱和滑塊所組成 為了保 證抽芯動(dòng)作平穩(wěn)可靠 必須有滑塊定位及閉鎖裝置等 在一般情況下斜導(dǎo)槽固定在定模上 但有時(shí)根據(jù)塑料制品的結(jié)構(gòu)形狀 分型 面及澆注系統(tǒng)等各方面的要求 斜導(dǎo)槽也有固定在動(dòng)模上的 在本模具設(shè)計(jì)中 根據(jù)上述分析就采用將斜導(dǎo)槽也有固定在動(dòng)模上的方案 4 5 1 斜導(dǎo)槽抽芯機(jī)構(gòu)的計(jì)算 把成型模塊從制品成型位置抽到不妨礙所料制品脫出的位置上去 即型芯在 抽拔方向的距離 稱(chēng)為抽芯距 抽芯距應(yīng)等于成型孔深度加上 2 3mm 抽芯距 將側(cè)型芯從成型位置抽至不妨礙塑件的脫模位置所以懂得距離 稱(chēng)為抽 芯距 一般情況下 側(cè)向抽芯距通常比塑件上的側(cè)孔 側(cè)凹的深度或側(cè)向凸臺(tái)的 高度大 2 3mm 見(jiàn)公式 4 6 S 抽 h 2 3 4 6 S 抽 27 2 3 30mm 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度及開(kāi)模行程計(jì)算 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度主要根據(jù)抽芯距 斜導(dǎo)柱直徑及傾斜角 大小而確定 角度為 27 斜導(dǎo)槽彎曲力計(jì)算 A 當(dāng)抽拔方向與開(kāi)模方向垂直時(shí) N Q cos2 cos 2 N 為斜導(dǎo)槽施加的正壓力 Q 為抽拔阻力 p 為斜導(dǎo)槽施 加的壓力 F 1是斜導(dǎo)槽與滑塊之間的摩擦阻力 F 2是斜導(dǎo)槽與滑塊之間摩擦阻力 是摩擦角 斜導(dǎo)槽橫截面尺寸的確定 對(duì)圓形橫截面的斜導(dǎo)槽 直徑為 d NL 0 1 1 4 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 為許用彎曲應(yīng)力 碳鋼 137 2MPa L 為斜導(dǎo)柱有效長(zhǎng)度 N 為最大彎曲 力 N1 22720N N2 20996N d 21mm 4 6 成型零件工作尺寸的計(jì)算 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸 凹 凸模工作尺 寸的精度直接影響塑件的精度 該塑件有需要配合的地方 所以對(duì)尺寸的要求比 較高 但由于該塑件不是規(guī)則圖形 因?yàn)槭菍?duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu) 所以只要保證其中一半的 精度尺寸就可以保證整個(gè)塑件在配合處的尺寸 成型零件工作尺寸計(jì)算方法一般有兩種 一種是平均值法 即按平均收縮率 平均制造公差和平均磨損量進(jìn)行計(jì)算 另一種是按極限收縮率 極限制造公差和 磨損量進(jìn)行計(jì)算 前一種方法簡(jiǎn)便 但不適合精密塑件的模具設(shè)計(jì) 后一種復(fù)雜 但能較好的保證尺寸精度 本設(shè)計(jì)采用平均值法 4 6 1 凹模工作尺寸計(jì)算 凹模是成型塑件外形的模具零件 其工作尺寸屬包容尺寸 在使用過(guò)程中凹 模的磨損會(huì)使包容尺寸逐漸變大 因此 為了使得模具的磨損留有修模的余地 以及裝配的需要 在設(shè)計(jì)模具時(shí) 包容尺寸盡量取下限尺寸 尺寸公差取上偏差 凹模徑向尺寸 采用的是平均尺寸法 見(jiàn)公式 4 7 LM 1 Scp ls x z 4 7 X 為數(shù)隨塑件精度和尺寸變化 一般在 0 5 0 8 之間 這里取 0 5 LM為凹模徑向尺寸 ls為塑件徑向基本尺寸 Scp為塑料平均收縮率 這里取 3 為塑件公差值 z為凹模制造公差 于是計(jì)算出凹模的徑向尺寸分別為 LM1 30 0 021mm L M2 40 0 500mm L M3 36 0 100mm L M4 26 78 0 033mm L M5 30 0 100mm L M 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 6 20 6 0 033mm L M7 30 0 021mm L M8 40 0 500mm 凹模深度尺寸 采用的是平均尺寸法 見(jiàn)公式 4 8 Hm 1 Scp Hs x z 4 8 Hm為凹模深度尺寸 Hs為塑件高度基本尺寸 z為凹模深度制造公差 Hm1 30 9mm H m2 5 15mm H m3 8 15mm H m4 36 05mm 凹模中心距尺寸見(jiàn)公式 4 9 LM 1 S cp L s z 2 4 9 模具中心局尺寸 塑件中心局尺寸 LM 89 94mm LM 34 16mm 4 7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 在注塑成型過(guò)程中 模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率 由 于各種塑料的性能和成型工藝要求不同 模具的溫度要求也不同 流動(dòng)性差的塑 料如 PC POM 等 要求模具溫度高 溫度過(guò)低會(huì)影響塑料的流動(dòng) 增大流動(dòng)剪切 力 使塑件內(nèi)應(yīng)力增大 出現(xiàn)冷流痕 銀絲 注不滿(mǎn)等缺陷 普通的模具通入常 溫的水進(jìn)行冷卻 通過(guò)調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度 為了縮短成型周期 還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內(nèi) 可以提高成型效率 對(duì)于高熔點(diǎn) 流 動(dòng)性差的塑料 流動(dòng)距離長(zhǎng)的制件 為了防止填充不足 有時(shí)也在水管中通入溫 水把模具加熱 低壓聚乙烯推薦的成型溫度為 170 280 模具溫度為 20 70 4 7 1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率 模溫均勻 冷卻時(shí)間短 注射速度快可以減少塑件的變形 對(duì)塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質(zhì)量外就是模具溫度 提高模 溫能大大改善塑件的表面狀態(tài) 溫度對(duì)塑件質(zhì)量的影響有相互矛盾的地方 設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)材料特性和使用要 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 求偏重于主要要求 4 7 2 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 根據(jù)塑料的品種確定是對(duì)模具采用加熱方式還是冷卻方式 希望模溫均一 塑件各部同時(shí)冷卻 以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量 采用低的模溫 快速 大流量通水冷卻效果一般比較好 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 加工容易 成本低廉 從成型溫度和使用要求看 需要對(duì)該模具進(jìn)行冷卻 以提高生產(chǎn)率 4 7 3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 盡量保證塑件收縮均勻 維持模具的熱平衡 冷卻水孔的數(shù)量越多 孔徑越大 則對(duì)塑件的冷卻效果越好 壁厚為 5mm 根據(jù)經(jīng)驗(yàn) 回路直徑設(shè)定為 12mm 澆口處加強(qiáng)冷卻 冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳 應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差 進(jìn)出水溫差一般不超過(guò) 5 冷卻水的開(kāi)設(shè)方向以不影響操作為好 對(duì)于矩形模具 通常沿寬度方向開(kāi)設(shè) 水孔 合理確定冷卻水道的形式 確定冷卻水管接頭位置 避免與模具的其他機(jī)構(gòu) 發(fā)生干涉 4 7 4 模具的冷卻 注射成型時(shí) 模具溫度直接影響塑料的填充和塑料制品的質(zhì)量 也影響到注 射周期 因此在使用模具時(shí)必須對(duì)模具進(jìn)行有效的冷卻 使模具保持在一定范圍 內(nèi) 冷卻通道設(shè)計(jì)原則 盡量保證塑件收縮均勻 維持模具的熱平衡 冷卻水孔的數(shù)量越多 孔徑越大 則對(duì)塑件的冷卻效果越好 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等 與制件的壁厚距離相等 經(jīng)驗(yàn)表明 冷卻水管中心距 B 大約為 2 5 3 5D 冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為 0 8 1 5B 最小不要小于 10 澆口處加強(qiáng)冷卻 冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳 應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差 進(jìn)出水溫差一般不超過(guò) 5 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 冷卻水的開(kāi)設(shè)方向以不影響操作為好 對(duì)于矩形模具 通常沿寬度方向開(kāi)設(shè)水孔 合理確定冷卻水道的形式 確定冷卻水管接頭位置 避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生 干涉 塑料注射模具工作時(shí)必須將模具溫度控制在一定范圍內(nèi) 為使模具保持一定 溫度 在單位時(shí)間內(nèi)所需排除的總熱量計(jì)算見(jiàn)公式 4 10 4 10 60nmhQ 90 0 56 600 149 4 J min 式中 單位時(shí)間內(nèi)除去的總熱量 J min Q n 每小時(shí)注射的次數(shù) n 90 次 m 每次注入模具的塑料質(zhì)量 kg m 0 56 kg 塑料成型時(shí)放出的熱熔量 J kg 在這里根據(jù)所選的塑料查表得h 600 J kg 結(jié)論 窩眼式排種器殼體的材料是低壓聚乙烯 低壓聚乙烯 具有優(yōu)良的耐熱 耐寒 耐磨性及介電性 化學(xué)穩(wěn)定性 在室溫下幾乎不溶于任何有機(jī)溶劑 能耐多種酸 堿及各種鹽類(lèi)溶液的腐蝕 吸水性和水蒸氣滲透性均低的特點(diǎn) 注塑機(jī)選型為浙 江塑料機(jī)械廠生產(chǎn)的 SZ 1000 300 臥式注射機(jī) 通過(guò)注射 脫模 退件 合模完 成了整個(gè)注塑過(guò)程 成功的注塑出所需要的塑料制品 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 致謝 為期三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了 我也順利的完成了我的課題設(shè)計(jì) 在 此之際我要衷心的感謝在設(shè)計(jì)過(guò)程中一直幫助我支持我的老師 我要感謝指導(dǎo)老師 老師在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)我的影響很大 設(shè)計(jì)過(guò)程中的 很多個(gè)難點(diǎn)都是在老師的悉心指導(dǎo)下才克服的 老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 淵博的專(zhuān) 業(yè)知識(shí) 誨人不倦教學(xué)精神 在學(xué)術(shù)上和為人上都是我們的楷模和榜樣 同時(shí)我 還要感謝跟我一起參與設(shè)計(jì)的同學(xué) 雖然我們課題不同 但是都能在討論中發(fā)現(xiàn) 各自的問(wèn)題 并互相提出解決的方法 設(shè)計(jì)能夠順利完成 也因?yàn)樗麄兊膸椭?結(jié)束代表著新的開(kāi)始 新的征程 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)將會(huì)成為我今后工作 學(xué)習(xí) 生活中的一份堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和保證 從中吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)也將成為我們?cè)诮窈笊?黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 道路上的一筆財(cái)富 挫折永遠(yuǎn)是前進(jìn)道路上所必須面對(duì)的 相信我們的未來(lái)會(huì)走 的更好 也可以讓我們大學(xué)的老師放心 真心的感謝在大學(xué)幫助過(guò)我的老師和同 學(xué)們 再次感謝你們 參考文獻(xiàn) 1 葉 久 新 王 群 材 料 成 型 工 藝 及 模 具 設(shè) 計(jì) 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 2011 年 7 月 第 一 版 2 胡 仁 喜 劉 昌 麗 康 士 廷 CAXA 電 子 圖 板 2009 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 2011 年 4 月 第 一 版 3 付 偉 陳 碧 龍 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì) 原 則 要 點(diǎn) 及 實(shí) 例 解 析 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 2010 年 9 月 4 何 文 朱 淑 君 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì) 實(shí) 例 詳 解 遼 寧 科 學(xué) 技 術(shù) 出 版 社 2009 年 10 月 5 黃 雁 彭 華 太 塑 料 模 具 制 造 技 術(shù) 華 南 理 工 大 學(xué) 出 版 社 2004 年 8 月 6 陳 世 皇 陳 可 娟 塑 料 注 射 成 型 模 具 設(shè) 計(jì) 國(guó) 防 工 業(yè) 出 版 社 2007 年 9 月 7 馮 炳 堯 等 模 具 設(shè) 計(jì) 與 制 造 簡(jiǎn) 明 手 冊(cè) 上 海 科 學(xué) 技 術(shù) 出 版 社 1998 年 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 8 唐 志 玉 塑 料 模 具 設(shè) 計(jì) 師 指 南 國(guó) 防 工 業(yè) 出 版 社 1999 年 9 塑 料 模 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 編 寫(xiě) 組 編 著 塑 料 模 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) 機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 1994 年 10 陸 寧 實(shí) 用 注 塑 模 具 設(shè) 計(jì) 中 國(guó) 輕 工 業(yè) 出 版 社 1997 年