玩具上蓋的注射模具設(shè)計-抽芯塑料注塑模含NX三維及19張CAD圖帶開題,玩具,注射,模具設(shè)計,塑料,注塑,nx,三維,19,cad,開題 XX 設(shè)計開題報告 課 題 名 稱： 玩具上蓋注射模具設(shè)計 學(xué) 生 姓 名： XX 指 導(dǎo) 教 師： XX 所 在 學(xué) 院： 南XX 專 業(yè) 名 稱： XX XX 20XX年 1月 20 日 開題報告 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 指導(dǎo)教師 姓名 職 稱 副教授 所在系部 課題來源 自擬課題 課題性質(zhì) 工程技術(shù)研究 課題名稱 玩具上蓋注射模具設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和意義? 1．主要內(nèi)容： 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類。因此研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。所以，此課題主要研究以下三個方面： 注射成型的基本原理，特別是側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理，并對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計原則。 注射模具的材料及工藝分析，澆注系統(tǒng)、主要零部件、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計過程，并對模具各參數(shù)選取和校核做相應(yīng)說明。 利用Auto CAD和世界最先進的三維CAD/CAM軟件UG及 UG的Moldwizard模塊，對導(dǎo)柱、導(dǎo)套及各標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)模架進行了參數(shù)化設(shè)計。 總結(jié)模具設(shè)計過程，編寫10000字以上的課題設(shè)計說明書。 2．畢業(yè)設(shè)計的意義： 塑料制件是現(xiàn)代新興產(chǎn)品之一，猶如空氣，塑料時時刻刻圍繞在人們的身旁。如今我們可謂生活在“塑料世界”里。由于塑料具有密度小、化學(xué)穩(wěn)定性好、電絕緣性能高、比強度大等優(yōu)異性能，在加上原料豐富、制作方便及成本低廉等優(yōu)點，所以在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域的方面應(yīng)用廣泛。無論是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、郵電通訊、軍事國防、儀器儀表、文體醫(yī)衛(wèi)及建筑五金，還是能源開發(fā)、海洋利用等，各行各業(yè)都有這種新穎、性能特異的塑料產(chǎn)品。塑料是從石油生產(chǎn)出來的合成樹脂加入增塑劑、穩(wěn)定劑、填充劑及著色劑等物質(zhì)而組成，原料為小顆?；蚍蹱睢⑦@些小顆粒塑料加熱熔化成粘流狀，注射到一個具有所需產(chǎn)品形狀的型腔中，待塑料冷卻后取出來，就得到了一個與型腔形狀一樣的塑件，這個具有型腔的東西就叫做模具，因為它專門用于制作塑料件，所以通常稱為注塑模具。 目前，塑料制品得到了越來越廣泛的應(yīng)用，塑料的成型方法也越來越多，如注射成型、擠壓成型、真空成型、發(fā)泡成型、中空吹塑成型、薄膜吹塑成型，以及熱固型塑料的各種成型等。其中，塑料的注射成型是最主要的成型方法，塑料注射模則是注射成型的工具。在現(xiàn)代塑料注射成型的生產(chǎn)實踐中，高效的塑料注射機、先進的塑料注射模具和合理的成型工藝是不可缺少的三項主要因素。 從模具設(shè)計和制造兩方面來看，模具發(fā)展趨勢可歸納為一下幾個方面： (1) 高速、高效的自動化模具 現(xiàn)在的塑料模具基本上都能實現(xiàn)自動脫出產(chǎn)品、自動脫出澆注系統(tǒng)、自動墜落，大型制品或不能自動墜落的制品則采用機械手或機器人取出制品，對又側(cè)抽芯或帶螺紋的制品多采用自動側(cè)抽芯或自動旋出螺紋型芯的結(jié)構(gòu)。 (2) 高精度注塑模具 能否產(chǎn)出高精度的塑件取決于模具、機器、原料、工藝、環(huán)境五大影響因素，只有當(dāng)成型機械精度高、工藝穩(wěn)定、環(huán)境不變、原料收縮率波動小，特別是模具精度高時，才能生產(chǎn)出高精度的塑件。 (3) 大型塑料模具 隨著塑料制品應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴大，在建筑、機械、汽車、儀器、儀表、家用電器上采用了許多大型塑料制品，如洗衣機桶、大周轉(zhuǎn)箱，甚至汽車車體，這就相應(yīng)的需要大型模具，特別是注塑模具。大型注塑模具物流流程長，彈性變形大，自重大，因此它的設(shè)計、安裝、使用都有特殊之處。 文獻綜述 文獻綜述 (4) 計算機技術(shù)與模具技術(shù)完美結(jié)合 模具計算機輔助設(shè)計(CAD)、輔助工程(CAE)是20世紀(jì)70年代迅速發(fā)展起來的，在80年代已進入實用化，使設(shè)計質(zhì)量提高，設(shè)計速度加快很多倍。 (5) 模具設(shè)計新工藝的進展 塑料模具制造中最困難的莫過于型腔，特別是異形復(fù)雜型腔的切削加工。為縮短制模周期，提高模具精度，減少鉗工等的手工操作量，采用了各種坐標(biāo)機床、仿形機床、光控機床和數(shù)控機床等。而別是近年來發(fā)展起來的計算機輔助制造使模具制造技術(shù)取得了突破性的進展，它采用計算機程序來控制數(shù)字機床的刀具和工件運動軌跡和加工程序，來完成模具型腔的加工 過程。 (6) 簡易制模工藝的研究 為了及時地更新產(chǎn)品的花色品種，降低成本和適應(yīng)小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的要求，開展了簡易制模工藝的研究。這些模具雖然精度較差，壽命不長，但制模周期特別短，成本低，有一定的適用范圍。 (7) 模具標(biāo)準(zhǔn)化 近年來我國的模具標(biāo)準(zhǔn)化工作有了很大的進展，基本上配齊了各種主要模具類別的零件標(biāo)準(zhǔn)。在塑料模具方面有塑料模零件標(biāo)準(zhǔn)，塑料注塑模零件技術(shù)條件、塑料注塑模模架標(biāo)準(zhǔn)、塑料注塑模技術(shù)條件等，其中零件標(biāo)準(zhǔn)包括模板、墊塊、推桿、導(dǎo)柱等十余種零件。 (8) 特種塑料成型模具的研制 例如隨著成型新工藝不斷發(fā)展而出現(xiàn)的氣體輔助注塑成型模具、低頭泡制品注塑模具、反應(yīng)注塑成型模具、多層多腔注塑模具、多色注塑模具以及低發(fā)泡擠出機頭、多層復(fù)合機頭等。 此外在模具制造上采用特殊的模具專用鋼材，采用特殊的表面處理技術(shù)如離子注入、物理沉積、噴鍍、刷鍍等提高模具的使用壽命。表面花紋加工新技術(shù)可提高塑件外觀質(zhì)量等。 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他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)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，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。 鑒于振興我國模具工業(yè)的重要性，在1989年3月國務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，把模具列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位。 1997年以來，國家又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了《當(dāng)前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2002年，對全國部分重點專業(yè)模具廠實行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。 1999年7月國家計委和科學(xué)技術(shù)部發(fā)布的《當(dāng)前國家優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南(目錄)》，把電子專用工模具、塑料成形新技術(shù)與新設(shè)備、快速原型制造工藝及成套設(shè)備、激光加工技術(shù)及成套設(shè)備、汽車關(guān)鍵零部件等等，都列進去了。 1999年8月20日黨中央和國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于加強技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展高科技實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的決定》指出：要在電子信息特別是集成電路設(shè)計與制造、網(wǎng)絡(luò)及通訊、計算機及軟件、數(shù)字化電子產(chǎn)品等方面，在生物技術(shù)及新醫(yī)藥、新技術(shù)、新能源、航天航空、海洋等有一定基礎(chǔ)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，加強技術(shù)創(chuàng)新，形成一大批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、具有競爭優(yōu)勢的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。要加強傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級。注重電子信息等技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的嫁接，大幅度提高國產(chǎn)技術(shù)裝備的水平。 所有這些，都充分體現(xiàn)了國務(wù)院和國家有關(guān)部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。 從以下四個方面，可以看出模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位與作用。 第一，模具工業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分。例如：屬于高新技術(shù)領(lǐng)域的集成電路的設(shè)計與制造，不能沒有做引線框架的精密級進沖模和精密的集成電路塑封模；計算機的機殼、接插件和許多元器件的制造，也必須有精密塑料模具和精密沖壓模具；數(shù)字化電子產(chǎn)品(包括通訊產(chǎn)品)的發(fā)展，沒有精密模具也不行。不僅電子產(chǎn)品如此，在航天航空領(lǐng)域也離不開精密模具。例如：形狀誤差小于0.1～0.3μ的空空導(dǎo)彈紅外線接收器的非球面反射鏡，就必須用高精度的塑料模具成形。因此可以說，許多高精度模具本身就是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分。有些生產(chǎn)高精度模具的企業(yè)，已經(jīng)被命名為“高新技術(shù)企業(yè)”。 第二，模具工業(yè)又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的制造技術(shù)水平，是推動模具工業(yè)技術(shù)進步的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。CAD／CAE／CAM技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用，快速原型制造技術(shù)的應(yīng)用，使模具的設(shè)計制造技術(shù)發(fā)生了重大變革。模具的開發(fā)和制造水平的提高，還有賴于采用數(shù)控精密高效加工設(shè)備。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虛擬技術(shù)等先進制造技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用，也要與電子信息等高新技術(shù)嫁接，實現(xiàn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。 第三，模具工業(yè)是裝備工業(yè)的一個組成部分。在1998年以前，許多人把機械工業(yè)當(dāng)作一般的加工工業(yè)。1998年11月召開的中央經(jīng)濟工作會議，首次明確提出了加大裝備工業(yè)的開發(fā)力度，推進關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化。將機械工業(yè)作為裝備工業(yè)，把它同一般的加工工業(yè)區(qū)別開來，是對機械工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位與作用的重新定位。模具作為基礎(chǔ)工藝裝備，在裝備工業(yè)中自然有其重要地位。因為國民經(jīng)濟各產(chǎn)業(yè)部門需要的裝備，其零部件有很大一部分是用模具做出來的。 第四，模具工業(yè)地位之重要，還在于國民經(jīng)濟的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機械、電子、汽車、石化、建筑，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)。機械、電子、汽車工業(yè)需要大量的模具，特別是轎車大型覆蓋件模具、電子產(chǎn)品的精密塑料模具和沖壓模具，目前在質(zhì)與量上都遠不能滿足這些支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。這幾年，我國每年要進口近10億美元的模具。我國石化工業(yè)一年生產(chǎn)500多萬噸聚乙烯、聚丙烯和其他合成樹脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，才能用于生產(chǎn)和生活的消費。生產(chǎn)建筑業(yè)用的地磚、墻磚和衛(wèi)生潔具，需要大量的陶瓷模具;生產(chǎn)塑料管件和塑鋼門窗，也需要大量的塑料模具成形。從五大支柱產(chǎn)業(yè)對模具的需求當(dāng)中，也可以看到模具工業(yè)地位之重要。 文獻綜述 研究內(nèi)容 參考文獻 [1]張洪峰．塑料模具設(shè)計與制造[M]．河南:河南科學(xué)技術(shù)出版社．2006 [2]唐志玉．21 世紀(jì)模具設(shè)計與制造系列教材注塑模具設(shè)計[M]．廣州:華南理工大學(xué)出版杜．2006 [3]hHYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010"tHYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010"tHYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010"pHYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010":HYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010"/HYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010"/HYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010"bHYPERLINK 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"http://baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010"2HYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010"0HYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010"1HYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010"0HYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/670773.html%2C2010" 年 3 月 9 日引自百度知道 [4][實用注塑模具設(shè)計]陸寧編著 [5]陳世煌，陳可娟.塑料注射成型模具設(shè)計（第一版）[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007 [6]王樹勛，朱亞林，梅憐，龍國梁.注塑模具設(shè)計[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2005 [7]王仁慶．塑料注塑工[M]．四川:四川科學(xué)技術(shù)出版社．1988 [8]唐志玉．21 世紀(jì)模具設(shè)計與制造系列教材注塑模具設(shè)計[M]．廣州:華南理工大學(xué)出版杜．2006 [9]黃虹.塑料成型加工與模具[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003. 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This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request; Finally introduced Auto CAD and UG Moldwizard, and led the wrap to the guide pillar to carry on the parametrization design. Key word: The plastic mold；the parametrization;；inlays；divides the profile；Model. II 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 III 第一章 緒論 1 1.1 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1 1.2 塑料的注射成型過程 1 1.2.1 塑化過程 2 1.2.2 注射過程 2 1.2.3 模塑過程 2 1.3 塑料注塑模具介紹 3 1.3.1 塑料模具結(jié)構(gòu)的組成 3 1.3.2 塑料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計要點 4 1.4 工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位 4 1.5 本次畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容及本文章節(jié)組成 4 第二章 塑料注射成型工藝及塑料注射模具設(shè)計 5 2.1 塑料注射成型工藝 5 2.1.1 注塑成型原理簡介 5 2.1.2 注塑成型工藝過程 5 2.1.3 塑件材料的化學(xué)和物理特性 6 2.2 注射成型機械 7 2.2.1 注射機型號初選 7 2.2.2 注射機的校核 8 第三章 注射模具的設(shè)計計算說明書 10 3.1 型腔布置和分型面確定 10 3.1.1 型腔數(shù)計算 10 3.1.2 分型面確定 10 3.2 澆注系統(tǒng)確定和模具成型時間周期分配 11 3.2.1 塑件的外觀要求分析 11 3.2.2 塑件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn) 11 3.2.3 利用MPI確定澆口 11 3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 12 3.3.1 澆注系統(tǒng)的組成 12 3.3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 12 3.3.3 主流道的設(shè)計 13 3.3.4 分流道的設(shè)計 14 3.4 成型零件設(shè)計和模架設(shè)計 14 3.4.1 成型零件的尺寸計算 14 3.4.1 分型結(jié)果 16 3.4.2 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 3.4.3 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 3.4.4 模架的選擇 19 3.5 脫模機構(gòu)的設(shè)計 20 3.5.1 推桿設(shè)計及強度校核 20 3.5.1.3 開模行程的校核 21 3.6 排氣方式的選擇 22 3.6.1 排氣不良的危害性 22 3.6.2 排氣方法 22 3.6.3 排氣槽結(jié)構(gòu) 22 3.7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 23 3.7.1 模溫調(diào)節(jié)的重要性和冷卻管道的設(shè)計原則 23 3.7.2 冷卻水道的設(shè)計與計算 23 3.8 側(cè)向抽芯的設(shè)計 26 3.8.1 抽芯距的計算 26 3.8.2 側(cè)向抽拔力的計算 27 3.8.3 斜楔和滑塊的設(shè)計 28 3.9 其它零部件的設(shè)計 28 3.9.1 大水口澆口套的設(shè)計（唧咀） 28 第四章 成型零件的制造工藝 30 4.1 型腔零件的制造工藝 30 4.2 型芯零件的制造工藝 31 4.3 注射模具工程圖說明 32 第五章 設(shè)計總結(jié) 34 參考文獻 35 致 謝 37 附 錄 38 1 MoldFlow軟件介紹 38 2.注塑件的分析過程 38 2.1產(chǎn)品網(wǎng)格劃分 38 2.2 最佳澆口位置的設(shè)計 39 3. 模擬結(jié)果分析 39 42 第一章 緒論 塑料制件是現(xiàn)代新興產(chǎn)品之一，猶如空氣，塑料時時刻刻圍繞在人們的身旁。如今我們可謂生活在“塑料世界”里。塑料是從石油生產(chǎn)出來的合成樹脂加入增塑劑、穩(wěn)定劑、填充劑及著色劑等物質(zhì)而組成，原料為小顆?；蚍蹱?。將這些小顆粒塑料加熱熔化成粘流狀，注射到一個具有所需產(chǎn)品形狀的型腔中，待塑料冷卻后取出來，就得到了一個與型腔形狀一樣的塑件，這個具有型腔的東西就叫做模具，因為它專門用于制作塑料件，所以通常稱為注塑模具。 目前，塑料制品得到了越來越廣泛的應(yīng)用，塑料的成型方法也越來越多，如注射成型、擠壓成型、真空成型、發(fā)泡成型、中空吹塑成型、薄膜吹塑成型，以及熱固型塑料的各種成型等。其中，塑料的注射成型是最主要的成型方法，塑料注射模則是注射成型的工具。在現(xiàn)代塑料注射成型的生產(chǎn)實踐中，高效的塑料注射機、先進的塑料注射模具和合理的成型工藝是不可缺少的三項主要因素。 1.1 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 塑料制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率與塑料模具的技術(shù)水平關(guān)系十分密切。模具的結(jié)構(gòu)、型腔的精度、表面粗糙度、分型面位置、脫模方式對塑件的尺寸精度、形位精度、外觀質(zhì)量影響很大。模具的溫度控制、充模速度、澆口位置、排氣槽大小對塑件內(nèi)分子取向、結(jié)晶形態(tài)等凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)以及由它們決定的力學(xué)性能、殘余應(yīng)力水平、光學(xué)、電學(xué)性能以及氣泡、凹陷等各種制品缺陷又重要的關(guān)系。 1.2 塑料的注射成型過程 注射成型是熱塑性塑料的主要成型方法。它的成型過程是，塑料在塑料注射機的料桶中加熱到一定溫度，使其熔融并保持流動狀態(tài)，然后在注射機擠壓系統(tǒng)的高壓下，定溫、定壓、定量地注射到閉合的模腔內(nèi)成型，熔料經(jīng)過冷卻固化成與模腔相對應(yīng)的形狀，模具開啟后將成型的塑件頂出，其注射成型的工藝流程如圖1-1所示。 圖1-1 塑料注塑成型工藝流程方框圖 但總體歸納起來塑料的注射過程實質(zhì)上是塑化、注射和模塑三個重要過程。 1.2.1 塑化過程 指塑料在機筒內(nèi)經(jīng)加熱達到流動狀態(tài)，經(jīng)螺桿旋轉(zhuǎn)或柱塞的推擠達到組織分布均勻并具有良好可塑性的過程，即塑化過程只是注射成型的準(zhǔn)備過程。對塑化的要求是，熔料在進入模腔之前應(yīng)達到規(guī)定的成型溫度，且溫度應(yīng)前后內(nèi)外均勻一致，并在規(guī)定的時間內(nèi)提供足夠數(shù)量的熔融塑料。 1.2.2 注射過程 塑料由料筒注射進入模腔需要克服一系列的流動阻力和運動阻力，即必須克服熔料與料筒、澆口澆道和模腔的的外摩擦力和熔料間的內(nèi)摩擦力。因此所用的注射壓力很高，一般噴嘴的的注射壓力常在80～120MPa之間。 1.2.3 模塑過程 從塑料熔體注射如模具開始，經(jīng)過模腔注滿熔體冷卻固化定型，直到塑件制品從模腔內(nèi)脫出的這一過程稱模塑。模塑大體分為兩個階段。 1. 充模階段0～t1 從柱塞或螺桿開始想向前推動熔料起直至塑料充滿模腔為止。在這個過程中，起決定性作用的是注射壓力，它決定了充模時間。 2. 保壓階段t1～t2 從熔體充滿模腔時起柱塞或螺桿撤回為止這段過程，由于塑料熔體在模腔受到冷卻而發(fā)生收縮，但因模腔內(nèi)的的塑料仍處于柱塞或螺桿的穩(wěn)壓之下，料筒內(nèi)的熔料必然向模腔內(nèi)繼續(xù)填充，以補足因收縮而留出的空間。 1.3 塑料注塑模具介紹 塑料成型生產(chǎn)中使用的模具簡稱注塑模，它是實現(xiàn)注塑成型生產(chǎn)的工藝裝備。注塑模、塑料原材料和注塑機通過成型工藝聯(lián)系在一起，形成注塑成型生產(chǎn)單元。 1.3.1 塑料模具結(jié)構(gòu)的組成 注塑模的結(jié)構(gòu)是根據(jù)選用的注塑機種類、規(guī)格和塑件本身的形狀結(jié)構(gòu)特點所決定，注塑機的種類和結(jié)構(gòu)形式是很多的，而塑件的形狀結(jié)構(gòu)根據(jù)使用要求不同更是千變?nèi)f化，從而導(dǎo)致注塑模的結(jié)構(gòu)形式也是十分繁多的。 根據(jù)模具上各個部件的不同作用，可細分為以下幾個部分： (1) 成型零部件 主要用來決定塑件的幾何形狀和尺寸，它通常由凸模（成型塑件內(nèi)部形狀），型腔（成型塑件外部形狀），型芯或成型桿、鑲塊，以及螺紋型芯或型環(huán)等組成。 (2) 澆注系統(tǒng) 將塑件熔體由注塑機噴嘴引向型腔的一組流動通道，它由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。注系統(tǒng)設(shè)計的好壞會直接關(guān)系到塑料制件的質(zhì)量和注塑成型的效率。 (3) 向?qū)Р考? 為了確保動模與定模在合模時能準(zhǔn)確對中，在模具中必須設(shè)置向?qū)Р考?。通常向?qū)Р考蓪?dǎo)柱和導(dǎo)向孔組成。 (4) 脫模機構(gòu) 脫模機構(gòu)是指在開模過程的后期，將塑件從模具中脫出的機構(gòu)，它由拉料桿，推桿、復(fù)位桿、推桿固定桿和推板組成 (5) 側(cè)向分型抽芯機構(gòu) 對于有些帶帶外側(cè)凹槽或側(cè)孔的塑件，在被推出模具之前，模具必須先進行側(cè)向分型，拔出側(cè)向凸?；虺槌鰝?cè)向型腔或側(cè)向抽芯，然后方能順利脫模，此時需要設(shè)置側(cè)向分型抽芯機構(gòu)。 (6) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 為了滿足塑料成型工藝對模具溫度的要求，需要有溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對模具的溫度進行調(diào)節(jié)。模具冷卻，一般在模板內(nèi)開設(shè)冷卻水道。加熱則在模具內(nèi)或周圍安裝加熱元件。 (7) 排氣系統(tǒng) 塑料模中設(shè)置排氣結(jié)構(gòu)是為了在塑料熔體充模過程中排除模腔中的空氣和塑料本身揮發(fā)出的各種氣體，以避免它們對塑件成型造成缺陷。 1.3.2 塑料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計要點 塑模具是成型塑料制品的主要工具。而一般來說塑料制品通常是批量和大批量生產(chǎn)，因此要求塑料模具在使用時具有高效率、高質(zhì)量及成型后少加工或不再加工，所以在模具設(shè)計時就必須考慮這些問題。 1.4 工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，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。 1.5 本次畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容及本文章節(jié)組成 本次畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容為玩具后蓋的注射工藝分析及塑料注射模具設(shè)計。本文首先分析制品結(jié)構(gòu)，建立注塑模具的基本結(jié)構(gòu)形式并確定分型面，然后利用 Moldflow 軟件進行注塑過程模擬，包括最佳澆口位置、填充、流動、冷卻等仿真。進而應(yīng)用 UG NX6.0 中 MoldWizard 插件結(jié)合 Auoto CAD ，根據(jù)注塑機的主要工藝參數(shù)完成注射模具中澆注系統(tǒng)、抽芯機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)等設(shè)計。最后應(yīng)用二維 CAD 軟件完成模具裝配圖及主要零件圖的繪制。 本文的重點在于注射模具的相關(guān)設(shè)計說明，主要是對型腔布置和分型面確定、澆注系統(tǒng)和模具成型時間周期的分配、成型零件和模架的設(shè)計，然后通過計算，選擇合適的脫模機構(gòu)和側(cè)向抽芯方式、以及排氣和冷卻系統(tǒng)。 第二章 塑料注射成型工藝及塑料注射模具設(shè)計 2.1 塑料注射成型工藝 2.1.1 注塑成型原理簡介 注塑成形又稱注射成形，是熱塑性塑料成形的主要方法。注塑成形的原理下圖所示，將玻璃態(tài)(粒 狀或粉狀)的塑料加入到注塑機的料斗，在注塑機內(nèi)塑料受熱熔化，由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化為熔融態(tài)并保持流動 狀態(tài)，然后，在一定的壓力作用下注入到閉合的模具中，經(jīng)冷卻定型后，熔體塑料就固化成為所需的塑件，下圖2-1為注塑原理示意圖。 1—料斗 2—螺桿轉(zhuǎn)動傳動裝置 3—注射液壓缸 4—螺桿5—加熱器 6—噴嘴 7—模具 圖2-1 注塑原理圖 2.1.2 注塑成型工藝過程 注塑成型的工藝過程：包括成型前準(zhǔn)備、注射過程和塑件的后處理等。 （1） 成型前準(zhǔn)備：對 ABS 的色澤、細度和均勻度進行檢驗。由于 ABS 的吸水率大約為 0.2%～0.8%， 容易吸濕，成型前應(yīng)進行充分的干燥，干燥至水分含量＜0.3%。 （2）注射過程：塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模 具型腔成型，其具體過程大致如下圖 2.2 所示的基本程序。 （3）塑件后處理：采用調(diào)濕處理，處理溫度為 70℃，保濕時間 2～4 小時。 圖 2-2注塑過程示意圖 2.1.3 塑件材料的化學(xué)和物理特性 該產(chǎn)品如圖2-1 所示材料是ABS。 圖2-3 產(chǎn)品圖 產(chǎn)品材料基本特性：ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。 ABS有極好的抗沖壓強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。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，熱變形溫度為93°C左右。耐氣候性差，在紫外線作用下變硬變脆。 2.2 注射成型機械 2.2.1 注射機型號初選 注射模是安裝在注射機上使用的工藝裝備，因此使用注射模時應(yīng)該詳細了解注射機的技術(shù)規(guī)范，方 能設(shè)計出符合要求的模具。根據(jù)產(chǎn)品三維圖，利用軟件的分析功能進行計算，得出以下數(shù)據(jù) 塑件體積V1= 122458.3㎜3 塑件質(zhì)量M1=V1×ρ =126.74 g 澆注系統(tǒng)凝料體積 V2=6197.37㎜3 澆注系統(tǒng)凝料質(zhì)量 M2=V2×ρ =6.41 g 一次注射所需總的ABS 體積 V=V1+V2=128655.67cm3 一次注射所需總的ABS質(zhì)量 M=M1+M2=133.16g 塑件表面積 =81316.073㎜2 塑件平均厚度=2.5mm 塑件最大體積=189.18mm×171.14 mm ×77.55 mm 塑件投影面積 A1≈14825.70㎜2 根據(jù)現(xiàn)有廠家的設(shè)備選擇理論注射容量為200g。 表 2-1 注射機型號和主要技術(shù)規(guī)格 HTFXSpecification2 HTF450X-A 螺孔直徑 mm 70 最小板厚 mm 330 L/D 22.9 頂出行程 mm 200 理論容量 cm3 200 頂出力 KN 110 射出量 ｇ 1296 頂出根數(shù) 13 射出速度 mm/s 352 最大泵壓力 MPa 16 塑料化能力 g/s 44.9 馬達輸出功率 KW 45 射出壓力 MPa 204 加熱器輸出功率 KW 23.85 螺旋回轉(zhuǎn)數(shù) r/min 0～160 機械外形尺寸 m 7.9×2.3×3.2 鎖模力 KN 1000 機械重量 ｔ 19 鎖模行程 mm 740 貯料器容量 kg 100 最大板厚 mm 780 料筒體積 L 1050 2.2.2 注射機的校核 2.2.2.1 最大注射量的校核 為確保塑件質(zhì)量，注射模一次成型的塑料重量（塑件和流道凝料重量之和即 Vz+ Vj）應(yīng)在理論注射量（Vg）的 10%～80%之間。 其中：Vz—塑件的質(zhì)量；Vj—澆注系統(tǒng)凝料質(zhì)量；Vg—注射機的額定注射量 133.16g/200g=66.5%,介于 10%～80%之間，滿足要求。 2.2.2.2 注射壓力的校核 所選用的注射機的注射壓力必須大于成形塑件所需的注射壓力。成形所需注射壓力與塑料品種，塑件的形狀及尺寸，注射機類型，噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。由于成型所需的注射壓力一般很難確定，根據(jù)一般原則其值一般在 70～150Mp 范圍。注射機額定壓力為204Mp,滿足注射成型壓力需求。 2.2.2.3 鎖模力的校核 高壓塑料熔體充滿模腔時，會產(chǎn)生使模具沿分型面分開的脹模力，為防止模具分型面被脹模力頂開， 必須對模具施以足夠的鎖模力，否則在分型面處將產(chǎn)生溢料。故注射機的鎖模力必須大于脹模力。此脹模力等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積。鎖模力必須大于型腔內(nèi)壓力，以免在注射過程中由于鎖模力過小而造成模具脹開發(fā)生溢料現(xiàn)象。 按下式校核注射機的額定鎖模力：T>KPA (N) 式中 ：T——注射機額定鎖（合）模力 （KN）； T=1000KN A——塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的總投影面積（mm2）； A=1.35A1=20014.695mm2 K——安全系數(shù)，通常取 1.1～1.2。 P——模內(nèi)平均壓力（型腔內(nèi)熔體的平均壓力）； 由于制品材料為 ABS，屬于中等粘度塑料和有精度要求的制品，P 為29.6～34.4MPa，取 p=30MPa 進行校核。 塑件在分型面上的投影面積 A1=14825.70mm2，澆道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積 A2 在模具設(shè)計之前是個未知數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計分析 A2 是 A1 的 0.2～0.5 倍，因此可用0.35A1 來估算。 則 T=1000KN >1.35×30×20014.695=810.60 KN 所選注射機的鎖模力為 1000KN 大于810.60 KN，故鎖模力可靠。 第三章 注射模具的設(shè)計計算說明書 3.1 型腔布置和分型面確定 3.1.1 型腔數(shù)計算 注塑模具的型腔數(shù)是由最終產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量、交貨時間和塑機的型號來決定的?，F(xiàn)采用交貨期限來計算型腔數(shù)。由設(shè)計任務(wù)可知此副模具的生產(chǎn)率為：80000/年（單班）。當(dāng)產(chǎn)品采用一副模具生產(chǎn)時可用下式來確定型腔數(shù)，即： n = 1.05Ntc3600th (to - tm ) = 1.0580000×1003600 × 240 ×11≈1.88≈2 式中：1.05 為故障系數(shù)（以 5%計）； N 為一副模具訂貨量（件）為 50000；to 為從訂貨到交貨時間(月) 為 12；tc 為成型周期（s）取 100； tm 為模具制造時間（月）為 1； th 為所在廠的每月工作時間（h/月） 為 240。 綜上述：型腔數(shù)取 2 。 3.1.2 分型面確定 分開模具取出塑料制品的界面稱為分型面，也可稱為合模面。分型面的類型選擇是否恰當(dāng)，設(shè)計是否合理，在模具設(shè)計中非常重要。它不僅直接關(guān)系到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，而且對制品的成型質(zhì)量和生產(chǎn)操作等都有影響。 此次設(shè)計的分型面示意圖如圖3-1和圖3-2所示。 圖 3-1 型芯分型示意圖 圖 3-2 型腔分型示意圖 3.2 澆注系統(tǒng)確定和模具成型時間周期分配 3.2.1 塑件的外觀要求分析 該制件為外觀件，要求外表美觀無斑點、無熔接痕，表面粗糙度可取 Ra1.6。 模具型腔的表面粗糙度通常應(yīng)比塑件對應(yīng)部位的表面粗糙度在數(shù)值上要低 1-2 級。 3.2.2 塑件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn) 影響塑件尺寸精度的因素主要有：塑料材料的收縮率及其波動、塑件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、模具因素（含 模具制造、模具磨損及壽命、模具的裝配、模具的合模及模具設(shè)計的不合理所可能帶來的形位誤差等）、 成型工藝因素（模塑成型的溫度 T、壓力 p、時間 t 及取向、結(jié)晶、成型后處理等）、成型設(shè)備的控制 精度等。 3.2.3 利用MPI確定澆口 已知塑件材料為 ABS，密度ρ =1.02～1.05g/cm3,模具采用一模兩腔。該塑件結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，屬于中等偏大的薄壁塑件。根據(jù)塑件表面要求，采用三板式細水口的多澆口注塑方式。 澆口中連接流道與型腔之間的一段細短通道是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分, 起著調(diào)節(jié)料速、補料時間及防 止倒流等作用。澆口的數(shù)量、形狀、尺寸和進料位置對塑件成型質(zhì)量影響很大。 Autodesk MPI 是專業(yè)模流軟件, 可以模擬熱塑性塑料注射成型過程中的填充、保壓和冷卻過程, 并 能輸出量化的過程參數(shù)、曲線和圖表。作為分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否合理、怎樣選擇合適的注射材料、怎樣確定合理的澆口設(shè)置、預(yù)測熔接痕位置、最終制品質(zhì)量如何等項目的依據(jù)。在進行成型分析前, 已完成的前處理工作主要包括: 項目的創(chuàng)建和模型的導(dǎo)入；網(wǎng)格模型的建立與修改； 澆注系統(tǒng)的創(chuàng)建；冷卻系統(tǒng)的創(chuàng)建；材料選擇和工藝參數(shù)的設(shè)定等。 3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指模具中從接觸注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道，其作用是使塑料熔體平穩(wěn)且有順序地填充到型腔中，并在填充和凝固過程中把注射壓力充分傳遞到各個部位，以獲得組織緊密、外形清晰的塑件。澆注系統(tǒng)的作用是使熔融塑料平穩(wěn)、有序地填充到型腔中去，且把壓力充分地傳遞到型腔的各個部分，以獲得組織致密、外形清晰、美觀的塑件。 3.3.1 澆注系統(tǒng)的組成 本澆注系統(tǒng)有主流道、分流道、澆口和冷料穴四個部分組成參考文獻[3]。 （1）主流道 是從注射機噴嘴與模具的接觸部分起到分流道為止的一段流道。 （2）分流道 是介于主流道和澆口之間的一段通道，它是熔融塑料由主流道流入型腔的過渡通道，能使塑料的流向得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換。 （3）澆口 它是分流道與型腔之間的狹窄部分。這一狹窄短小的澆口能使分流道輸送來的熔融塑料產(chǎn)生加速，形成理想的流動狀態(tài)而充滿型腔。 （4）冷料穴 是直接對著主流道的孔。其作用是儲藏注射間隔期間產(chǎn)生的冷料頭，以防止冷料進入型腔而影響塑件質(zhì)量。 3.3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 （1）適應(yīng)塑料的成型工藝性 注射成型時，熔融塑料在澆注系統(tǒng)和型腔中的溫度、壓力和剪切速率是隨時變化的，相應(yīng)的表觀粘度也不斷發(fā)生變化。因此在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，綜合考慮這些因素，以便在沖模這一階段能使熔融塑料以盡可能低的表現(xiàn)粘度和較快的速度充滿整個型腔，而在保壓這一階段又能通過澆注系統(tǒng)，使壓力充分的傳遞到型腔的各個部位，以獲得外形清晰、尺寸穩(wěn)定、質(zhì)量較好的塑件。 （2）利用型腔內(nèi)氣體的排出 澆注系統(tǒng)順利而平穩(wěn)的引導(dǎo)熔融塑料充滿型腔的各個角落，在沖填過程中不產(chǎn)生紊亂或渦流，使型腔內(nèi)的氣體順利排出。 （3）減少塑料熔體的熱量及壓力損失 澆注系統(tǒng)能使熔融塑料通過時其熱量和壓力損失減小，以防止因過快的降溫降壓而影響塑件的成型質(zhì)量。 （4）便于修整和不影響塑件的外觀質(zhì)量 設(shè)計澆注系統(tǒng)時要結(jié)合塑件的大小形狀及技術(shù)要求綜合考慮，做到去除、修整澆口凝料方便，并且不影響塑件的美觀和使用。 （5） 防止外罩翹曲變形 考慮由于澆口收縮等問題，而采取措施予以防止。 （6）便于減少塑料消耗和減少模具尺寸 在滿足以上各項原則的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減小模具尺寸，節(jié)約模具材料。 3.3.3 主流道的設(shè)計 （1）澆口套的內(nèi)孔呈圓錐形，錐度為2o~6o。若錐度過大會造成壓力減弱，流速減慢，塑料形成渦流，熔體前進時易混進空氣，產(chǎn)生氣孔；錐度過小，會使阻力增大，熱量損耗大，表面粘度上升，造成注射困難。 （2）主流道的長度：本模具初取55mm進行設(shè)計。 （3）主流道進料直徑：主流道進料直徑應(yīng)比注射機噴嘴直徑大0.5~1mm，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，故d1=d+(0.5~1)mm=4+1=5mm。 （4）主流道球面半徑：主流道凹球面半徑要比噴嘴球面半徑大1~2mm，所以，主流道球面半徑為R=r+(1~2)mm=10+1=11mm。 （5） 澆口套不能制成拼塊結(jié)構(gòu)，以免塑料進入接縫處，造成冷料脫模困難。 （6）澆口套的長度應(yīng)與定模板厚度一致，它的端部不應(yīng)凸出在分型面上，否則會造成合模困難，不嚴(yán)密，產(chǎn)生溢料，甚至壓壞模具。 （7）澆口套的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示： 圖3-3 澆口套的結(jié)構(gòu) 3.3.4 分流道的設(shè)計 （1）分流道的作用 分流道是主流道的連接部分，其基本作用是在壓力損失最小的條件下，將來自主流道的熔融塑料，以較快的速度送到澆口處充模。同時，在保證充滿型腔的前提下，要求分流道中殘留的熔融塑料最少，以減少冷料的回收。 （2）分流道的類型 分流道是主流道與澆口之間的通道，在多形腔的模具中必不可少。常用的分流道截面有圓形、梯形、U形和六角形。流道的截面積越大壓力損失越??；流道的表明積越小，熱量的損失越少。查模具設(shè)計手冊[5]得各流道的截面形狀的效率及性能不同流道截面形狀的效率及性能。 綜合考慮，分流道采用圓形流道。 3.4 成型零件設(shè)計和模架設(shè)計 成型零部件決定了塑件幾何形狀和尺寸，通常包括：凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。與有成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須具有足夠的強度、硬度耐磨等性能： 3.4.1 成型零件的尺寸計算 1、型腔尺寸的計算 該零件材料[8]ABS，查相關(guān)手冊得成型收縮率為0.3%~0.8%，取平均值，Scp=0.55%。 (1) 型腔徑向尺寸計算 型腔徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式[6]如下： （3-1） 式中： ——型腔徑向尺寸（mm）； ——塑件的平均收縮率（ABS收縮率0.3%~0.8%，取平均值Scp=0.55%。）； ——塑件徑向公稱尺寸（mm）； ——塑件公差值(mm)（3/4項系數(shù)隨塑件精度和尺寸變化，一般在0.5～0.8之間，取0.6）； δz——型腔制造公差（mm）(當(dāng)尺寸小于50mm時，δz=1/4Δ；當(dāng)塑尺寸大于50mm時，δz=1/5Δ其中Δ查尺寸公差表所得)； ——塑料的最小收縮率（％）。 由式（3-1）知： 型腔長度尺寸計算為： mm 型腔寬度尺寸計算為： mm (2) 型腔深度尺寸計算 型腔深度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： （3-2） 式中： ——型腔深度尺寸（mm）； ——塑件深度公稱尺寸（mm）； 2/3的系數(shù)0.5； 其他符號意義同上。 由式（3-2）知： mm 2、型芯徑向尺寸計算 型芯徑向尺寸的計算采用平均尺寸法，公式如下： （3-3） 式中： ——型芯徑向尺寸（mm）； ——型芯的制造公差（mm）； 其他符號意義同上。 由式（3-3）知： 型芯長度尺寸計算為： mm 型芯寬度尺寸計算為： mm 3、型芯高度尺寸計算 型芯高度尺寸采用平均尺寸法，公式如下： （3-4） 式中： ——型芯高度尺寸（mm）； ——塑件孔深度尺寸（mm）； 其他符號意義同上。 由式3-4知： mm 3.4.1 分型結(jié)果 根據(jù)所選分型面，利用 UG，先對塑件表面進行補孔、補塊，再用自動分型功能得到圖3-11所示型芯和圖3-12型腔模仁以及后側(cè)的抽芯模仁。然后再從型芯模仁上切割得到滑塊頭部的結(jié)構(gòu)，如圖 3-13 所示。至此該塑件的所有成型零件都已經(jīng)設(shè)計出來。 圖 3-11 型芯模仁 圖 3-12 型腔模仁 圖 3-13 滑塊結(jié)構(gòu) 3.4.2 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模用以成形塑件的外表面，按其結(jié)構(gòu)不同，可分為六種： 1. 整體式凹模 2. 整體嵌入式凹模 3. 局部鑲嵌式凹模 4. 大面積鑲嵌組合式凹模 5. 四壁拼合式凹模 根據(jù)此次零件的自身特點，則凹模形式做成整體嵌入式凹模，這樣易于維修和減少材料,而且加工工藝性好，排氣效果好，但裝配調(diào)整困難，有時塑件表面會留有拼接的痕跡，如圖 3-12所示 3.4.3 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型芯用來成形塑件的內(nèi)表面，型芯可分為如下形式： 1. 整體式型芯 2. 組合式型芯 根據(jù)此次零件的自身特點，則型芯做成組合式型芯，這樣易于加工，而且制造成本低，如圖 3-11所示。 3.4.4 模架的選擇 選用標(biāo)準(zhǔn)模架能夠降低模具生產(chǎn)成本，簡化模具的設(shè)計和制造，縮短模具的生產(chǎn)周期，同時使用 標(biāo)準(zhǔn)模架還能保證模具的加工精度，而且模具易損零件的互換性好，便于模具的維修。 由型腔布局及成型零件尺寸并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，選用龍記集團（LKM）大水口系列模架，模架結(jié)構(gòu) 如圖 3-13 所示，具體尺寸見表 3-1。 圖 3-13 LKM 大水口系列模架結(jié)構(gòu)示意圖 表 3-1 模板尺寸表（單位：mm） 模架規(guī)格（W×L） 270×400 動模座板厚度(BCP_h) 25 定模座板厚度(TCP_h) 25 墊塊高度(CP_h) 90 定模板 A 厚度(AP_h) 70 推板 20 動模板 B 厚度(BP_h) 70 推板固定板 15 模具厚度的校核:注射機允許安裝的模具最高厚度為780mm；注射機允許安裝的模具最小厚度為330mm。 模具實際厚度=2911mm,介于 330～780mm 之間，模具厚度滿足要求。 3.5 脫模機構(gòu)的設(shè)計 在注射成型的每一個循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機構(gòu) 稱為脫模機構(gòu)（或稱推出、頂出機構(gòu)）。在設(shè)計脫模推出機構(gòu)時應(yīng)遵循下列原則： （1）推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動模一側(cè)。 （2）保證塑件不應(yīng)推出而變形損壞。 （3）機構(gòu)簡單、動作可靠。 （4）良好的塑件外觀。 （5）合模時的正確復(fù)位。 根據(jù)制品形狀和布局，本模具采用圓形截面推桿（頂桿）脫模機構(gòu)。 如圖 3-14所示。 圖 3-14 3.5.1 推桿設(shè)計及強度校核 推桿是脫模機構(gòu)中最常見的一種形式。由于推桿結(jié)構(gòu)簡單，加工、裝配及更換方便，滑動阻力小， 適用效果好，設(shè)置布局自由度大，因此應(yīng)用非常廣泛。但是，由于推桿于塑料件的接觸面積比較小，易 于造成應(yīng)力集中，從而可能使塑料件變形或損傷。故不宜用于斜度小和脫模阻力大的管形或箱形類塑料 件的推桿。推桿的形狀:直通式推桿、階梯式推桿、組合結(jié)構(gòu)、錐面推桿。 直通式推桿最為常用、結(jié)構(gòu)簡單，則本次設(shè)計采用直通式推桿，材料選用 T8A，推桿直徑 d 與模板 上相應(yīng)的孔采用 H8/f7 間隙配合，熱處理硬度要求 50～55HRC。 3.5.1.1 脫模力的計算 脫模力是從動模一側(cè)的主型芯上脫出塑件所需施加的外力，需克服塑件對型芯包緊力、真空吸力、粘附力及脫模機構(gòu)本身的運動阻力。一般按如下經(jīng)驗公式進行估算： Qe = Qc + Qb 式中： Qc 為塑件對型芯包緊的脫模阻力（N）， Qb 為使封閉殼體脫模需克服的真空阻力（N）。 其中 Qc =ps cosa ( f- tan a )1 + f sin a cosa 式中： p 為塑件對型芯包緊產(chǎn)生的壓強（MPa），p 經(jīng)驗值一般取 8 ～20MPa，本設(shè)計取為 15MPa。 f 為摩擦系數(shù)取 0.5，α 為型芯斜度，粗略取塑件型芯整體斜度=2°。 s 為塑件包緊型芯的側(cè)面積（mm2），因為塑件存在內(nèi)凹結(jié)構(gòu)，即對型腔存在抱緊力，所以塑件對型芯產(chǎn)生的有效脫模力的側(cè)面積 s=S（型芯）-S（型腔） 3.5.1.2 推桿直徑的計算 圓截面推桿直徑設(shè)計公式 d = K ( 64Q e (mL)2nEp 31) 4≈5mm 式中： Qe 為脫模力（N）； n 為推桿數(shù)目取 n=43；K 為安全系數(shù)，K=1.3；L 為推桿長度（mm）；這里L(fēng) 取最長推桿的長度，L=187mm； μ 為壓桿的長度系數(shù)，取μ =0.5；E 為材料彈性模量（MPa），E=2*105MPa。 以下以 43 根 F 10 的推桿；來校核推桿的應(yīng)力。 s =（4′ 481500）/（43′ 3.14′ 102）=142.6N/mm2 一般 T8A 鋼[s ]=32000 N/mm2，則s <[s ]，滿足要求。 實際設(shè)計中，須考慮到塑件結(jié)構(gòu)、表面要求的特殊性、冷卻水管的分布、推桿作用力的均布等，本次設(shè)計采共計31 根推桿。如上述圖3-14所示。 3.5.1.3 開模行程的校核 此注射機采用液壓—機械式的鎖模機構(gòu)。因此最大開模行程由曲肘機構(gòu)的最大行程決定，與模具厚 度無關(guān)。該模具為三板式兩分型面注射模具，其開模行程如圖 xx 所示，按下式校核： Smax ≥S=H1+H2+α +（5～10）mm 式中：H1——制品所用的脫模距離；取 H1=65mm。 H2——制品高度；取 H2=42mm。 α ——取出澆注系統(tǒng)凝料必需的長度。 α =水口推板移動距離+動模板相對水口所移動的距離=35+80=115mm S= S=H1+H2+α +10mm=227mm Smax=787>S,故開模行程滿足要求。 3.6 排氣方式的選擇 3.6.1 排氣不良的危害性 從某種意義上講，注射模也是一種置換裝置，塑料熔體進入模腔，同時置換出模腔內(nèi)的空氣。實際上模具內(nèi)的空氣并不局限于型腔內(nèi)，特別是三板式注射模，不能忽視存在于流道中的空氣。此外，塑料熔體會產(chǎn)生微量分解的氣體。這些氣體必須及時排出。 若這些氣體大量處在于模腔內(nèi)，存在以下危害性： (1) 在膠件表面形成烘印、氣花、接縫，使表面輪廓不清； (2) 充填困難，或局部飛邊； (3)嚴(yán)重時在表面產(chǎn)生焦痕； (4)降低充模速度，延長成型周期。 3.6.2 排氣方法 此模具屬于中型模具且塑件是薄壁件，排氣方式可采用模具的自身結(jié)構(gòu)的特點來完成。 1.利用分型面之間的空隙來排氣； 2.利用頂桿配合間隙排氣； 3.用型芯與模板的配合間隙排氣； 4.利用排氣槽空隙排氣； 3.6.3 排氣槽結(jié)構(gòu) 針對本塑件所設(shè)計的模具可先不開排氣槽，在試模后視具體情況選擇是否要開槽。排氣槽一般開設(shè)在前模分型面熔體流動的末端，寬度 b=(5~8)mm，長度 L 為 8.0mm~10.0mm 左右。 3.7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 3.7.1 模溫調(diào)節(jié)的重要性和冷卻管道的設(shè)計原則 模具溫度對塑料制件的質(zhì)量及生產(chǎn)效率有極大的影響。每一種塑料都有其適宜的成形模溫，在生產(chǎn) 過程中若能始終維持想適宜的模溫，則其成形性能得到改善。若模溫過低，會降低塑料熔體流動性，使塑件輪廓不清，甚至充模不滿；模溫過高，會使塑件脫模時和脫模后發(fā)生變形，使其形狀和尺寸精度降 低。 利用模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模溫恒定，能有效減少塑件成型收縮的波動，提高塑件的合格率。模具型芯與型腔溫差過大，會使塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形。適當(dāng)提高模具溫度能有效地改善塑件外觀質(zhì)量。過低的模溫會使塑件輪廓不清，產(chǎn)生明顯的銀絲，云紋等缺陷，表面無光澤或粗糙度增加等。 就注射成形過程講，可把模具看成為熱交換器。塑料熔體凝固時釋放出的熱量中約有 5%以輻射、 對流的方式散發(fā)到大氣中，其余 95%由模具的冷卻介質(zhì)（一般為水）帶走。因此模具的生產(chǎn)效率主要取決于冷卻介質(zhì)的熱交換效果。 冷卻管道的設(shè)計主要遵循以下原則： 1. 合理確定冷卻管道的直徑，中心距及型腔壁的距離。 2. 降低進水與出水的溫度差。 3. 澆口處應(yīng)加強冷卻。 4. 應(yīng)避免將冷卻管道開設(shè)在塑件的熔合紋部位，并注意干涉及密封等問題。 5. 冷卻水道應(yīng)便于加工和清理。 3.7.2 冷卻水道的設(shè)計與計算 冷卻介質(zhì)從模具中帶走的熱量值 根據(jù)牛頓冷卻定律，冷卻介質(zhì)從模具中帶走的熱量為： Q = a * A * DT *q ( J ) 式中：α ——冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱系數(shù)（W/m2K）； A——冷卻管道壁的傳熱面積（cm2）；Δ T——模具溫度與冷卻介質(zhì)溫度之差值（K）； θ ——冷卻時間（S）。 當(dāng)需傳遞熱量 Q 不變時，可通過提高傳熱系數(shù)α ，提高模具和冷卻介質(zhì)溫度之差值Δ T，并增大冷 卻管道壁的傳熱面積 A 三方面來考慮縮短冷卻時間。 填充結(jié)束時，塑件的溫度在 241.6°C 左右，而模具溫度根據(jù)經(jīng)驗是 40～70°C。 設(shè)常溫水的溫度為 25C，出水口的溫度 300C。成型周期為 80s，其中冷卻時間為 30S，每次成型的 重量為 401.75g，則每小時的產(chǎn)量為（3600/80×401.75）g/h=18.08Kg/h。 塑件每小時釋放出的熱量為： Q = GDi( J ) 式中：Δ i——塑料成形時在模內(nèi)釋放的熱含量（J/Kg）； G——單位時間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量（Kg/h）,由《塑料模具技術(shù)手冊》中表 3—41 查得 ABS 成形時放 出的熱量為 D i=3.8×105 （J/Kg）。 則 Q=GΔ i=18.08×3.8×105=6.87×106 （J/h） 冷卻水體積流量公式如下：V=（G×i）/[60Cρ （t1-t2）] （m3/min） 式中：V——冷卻水體積流量 （m3/min）； C——冷卻水的比熱容 （J/Kg.K）； ρ ——冷卻水的密度 （Kg/m3）； t1——冷卻水出水口溫度 （℃）；t2——冷卻水入水口溫度 （℃）； （t1-t2）≤2℃ 精密塑件（SJ1372-78 3～4 級） （t1-t2）≤10℃ 一般塑件（SJ1372-78 5～6 級） （t1-t2）≤30℃ （SJ1372-78 7～8 級） 則 V=（G×i）/[60Cρ （t1-t2）] =（6.87×106）/（60×103×4187×（30-25）） =5.47×10-3 （m3/min） 根據(jù)體積流量，由《塑料模具技術(shù)手冊》中表 3—44 得，取冷卻水孔直徑為 d=8mm。 冷卻水流速 v 的計算，公式如下：v=4V/π d2 （m/s） 則 v=（4×4.52×10-3）/（3.14×（0.008）2×60）=1.82（m/s） 管道子孔與冷卻介質(zhì)間傳熱系數(shù) a 的計算，公式如下：α =Φ （ρ v）0.8/d0.2 （W/m2.K） 式中：Φ ——與冷卻介質(zhì)有關(guān)的物理系數(shù)；ρ ——冷卻介質(zhì)在該溫度下的密度（Kg/m3） 根據(jù)水溫為 27.50C（平均），由《塑料模具技術(shù)手冊》中表 3—38 查得Φ =7.22 則α =Φ （ρ v）0.8/d0.2 （W/m2.K） =7.22×（996×1.82）0.8/（0.008）0.2 =7.666×103 （W/m2.K） 冷卻水孔總傳熱面積 A 的計算，公式如下：A=（GΔ i）/3600α （T -T） （m2） 式中：Tw——模具溫度；T——冷卻水的平均溫度； 則取模具溫度 Tw=40 C 冷卻水的平均溫度 T=26.5 C；w 則 A=（GΔ i）/3600α （T -T）= 6.87×106 =0.0199（m2）/（3600×7.666×103×（40-27.5）） 冷卻水孔數(shù)的計算，公式如下：n=A/（π d*L）； 則 n =0.0199/（3.14×0.008×0.7）=1.13 ? 1 從計算結(jié)果看，所需冷卻水道只需要一個，但一條冷卻水道會導(dǎo)致冷卻不均勻，對模具來說是不可 取的。根據(jù)注塑廠的生產(chǎn)經(jīng)驗，在強制脫模的情況下，型芯必須冷卻，型芯縱向分 2 排布置，若是采用 串聯(lián)水道，勢必導(dǎo)致型芯溫差較大，因此兩排型芯應(yīng)分別采用 2 條進出水道，在注射工藝過程中，根據(jù) 具體情況確定采用并聯(lián)還是串聯(lián)水道。 在定模部分的流道也應(yīng)得到冷卻，可開設(shè)一條往返水道，模外膠管串聯(lián)，水道流量大小可根據(jù)注射 時具體工藝情況進行調(diào)整。 綜上所述得：d=8mm分布情況圖 3-15所示 圖 3-15模仁的水道分布示意圖 3.8 側(cè)向抽芯的設(shè)計 凡是能夠獲得側(cè)向抽芯或側(cè)向分型以及復(fù)位動作的機構(gòu)，統(tǒng)稱為側(cè)向分型抽芯機構(gòu)。從廣義來講， 它也是實現(xiàn)塑件脫模的裝置。這類模具脫出塑件的運動有兩種情況：一種是開模時首先完成側(cè)向分型或抽芯，然后推出塑件：第二種是側(cè)向抽芯或分形與塑件的推出同步進行。 側(cè)向分形抽芯機構(gòu)類型很多，通常按動力來源分三種類型[19]：手動側(cè)向分型抽芯機構(gòu)、機動側(cè)向分型抽芯機構(gòu)、液壓或氣壓側(cè)向分型抽芯機構(gòu)。 根據(jù)這三種類型，此模具選擇機動分型抽芯機構(gòu)。 3.8.1 抽芯距的計算 所謂抽芯距，就是側(cè)向型芯或側(cè)向成形模腔從成形位置到不妨礙塑料件的脫模推桿位置所移動的距 離。抽芯距用 S 來表示。為安全起見，側(cè)向抽芯距離通常比塑料件上的側(cè)孔、側(cè)凹的深度或側(cè)向凸臺的高度大 2～3mm。但在某些特殊情況下，當(dāng)側(cè)型芯或側(cè)型腔從塑料件中雖已脫出，卻仍然阻礙著塑料件 脫模時，就不能簡單的使用這種方法來確定抽芯距離。 本塑件存在兩處的抽芯，且都處于不同側(cè)，如圖紅色圈內(nèi)3-16所示。 圖 3-16塑件抽芯位置示意圖 通過軟件，測量得到最大的凹槽深度為1.5mm。事實上，，避免塑件在開模時候隨動模移動而包附在型腔上。 根據(jù)上述方法得此模具的抽芯距：S=S1+(2～3)=2.5，考慮到滑塊的滑動特性和實際效果，取 S=5㎜。 3.8.2 側(cè)向抽拔力的計算 抽芯力的計算同脫模力的計算相同。對于側(cè)向凸起較少的塑料件，其抽芯力往往是比較小的，僅僅 是克服了塑料件與側(cè)型腔的粘附力和側(cè)型腔滑塊移動時的摩擦阻力。對于側(cè)型芯的抽芯力，根據(jù)以下公 式進行估算：Fc=chp(μ cosα -sinα )。 式中：Fc---抽芯力（N）； c---側(cè)型芯成型部分的截面平均周長（m）；取 c=（ 682+24+21）×10-3m=0.727m； h---側(cè)型芯成型部分的高度（m）；取 h= 1.5×10-3m； P---塑料件對側(cè)型芯的收縮應(yīng)力（包緊力），其值與塑料件的幾何形狀及塑料的品種、成型工藝有 關(guān)，一般情況下模內(nèi)冷卻塑料件，p=(0.8～1.2)×107Pa，模外冷卻的塑料件，p=(2.4～3.9）×107Pa； 取 P= 1.0×107 Pa； μ ---塑料在熱狀態(tài)時對鋼的摩擦因素，一般μ =0.15～0.20；取μ = 0.18； α ---側(cè)型芯的脫模的斜度或傾斜角（°）；取α = 0.8° 得：Fc=1810.45N 3.8.3 斜楔和滑塊的設(shè)計 通過分型得到的型芯和抽芯模高度和為 70m，即等于滑塊的高度。為了保證斜楔在 臨界位置能順利進入滑塊槽內(nèi)，取兩斜面間距 S2=2mm，考慮到滑塊導(dǎo)軌壓板的高度，取斜楔的高度H1=51mm，滑塊內(nèi)槽深度 H2=52mm。 設(shè)斜楔的傾斜角=α ，α 一般小于 20°。 則(S+S2/cosα )/ H1=tanα ,由于α 較小，S2/cosα ≈S2。 得到α =16°。 圖 3-17抽芯結(jié)構(gòu)示意圖 3.9 其它零部件的設(shè)計 3.9.1 大水口澆口套的設(shè)計（唧咀） 澆口套基本形式如圖3-18所示，該零件 與注塑機配套使用，屬于非國標(biāo)通用零件。 裝配要求：螺釘規(guī)格：M6×20mm，數(shù)量：2。 圖 3-18大水口澆口套 第四章 成型零件的制造工藝 4.1 型腔零件的制造工藝 制品的精度高低、表面質(zhì)量好壞，取決于成型零件的制造工藝，因此編制一個科學(xué)合理的制造工藝， 是保證成型零件質(zhì)量，進而保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。 塑料模制造的特點 (1) 型腔(芯)呈立體型面。塑件的外形和內(nèi)部形狀是由模具的型腔、型芯直接成型的，型腔、 型芯的形狀是塑件的復(fù)映，這些復(fù)雜的立體形加上難度比較大，特別是盲孔型內(nèi)成型表面加工，采用通 用機床加工時，不僅要求工人技術(shù)等級高，刀具多，而且加工周期長。 (2) 精度要求高。塑料模具的型腔(芯)尺寸精度，一般為 IT8—9 級，精密塑件的型腔(芯)尺寸 精度為 IT6—7 級，配合部分精度為 IT7—8 級，為了提高模具的使用壽命，成型零件還需進行淬火。因 此，塑料模具加工中，成型磨削、電加上等精密精密占的比例比較大。 (3) 表面質(zhì)量要求高。型腔、型芯的表面粗糙度一般為 Ra0.2—0.1μ m，有鏡面要求的表面粗 糙度為 Ra0.5μ m 以下，為達到粗糙度要求，型腔、型芯經(jīng)精加工后，必須經(jīng)過嚴(yán)格的研磨、拋光。目 前，多數(shù)采用于手工研磨和拋光，其手工加工的比例約占整副模具加工量的 40％左右。精密塑件的模 具，由于多為鑲拼結(jié)構(gòu)，手工加工量約為 10％左右。 (4) 工藝流程長。塑料模的成型部分是由定模、動模、滑塊等部件構(gòu)成，而定模、動模具零件 的制造過程與一般機械零件的加工過程類似，可分為毛坯準(zhǔn)備、毛坯加工、零件加工、光整加工、裝配 與修整等幾個過程。 型腔的加工內(nèi)容主要有銑削坯料端面、銑削成型面，鉆主流道孔、鑲件孔、冷卻水孔、邊倒圓等， 具體制造工藝過程見下表。 表 4-1 型腔零件制造工藝 序號 工序名稱 工序主要內(nèi)容及要求 設(shè)備 1 備料 切 167㎜×267㎜×51㎜ 做坯料 慢走絲線切割機床 2 銑削 在銑床上裝夾找正，銑六面 立式銑床 3 銑削 銑成型表面 數(shù)控銑床 4 鉆削 鉆型芯孔、冷卻水道孔 鉆床 5 熱處理 淬火加低溫回火，表