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湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目
連接套的注塑模設(shè)計(jì)及關(guān)鍵零件的數(shù)控加工編程
作者
肖仕荅
系部
機(jī)電工程系
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)號(hào)
1053010503
指導(dǎo)教師
尹喜云
二〇一四 年 六 月 一 日
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
機(jī)電工程 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 教研室
教研室主任: （簽名） 年 月 日
學(xué)生姓名: 肖仕荅 學(xué)號(hào): 1053010503 專業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
1 設(shè)計(jì)（論文）題目及專題：一款連接套的注塑模設(shè)計(jì)及關(guān)鍵零件數(shù)控加工編程
2 學(xué)生設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間：自2014 年 2 月 17日開(kāi)始至 2014年 6 月 6 日止
3 設(shè)計(jì)（論文）所用資源和參考資料：
1）圖書(shū)館查閱有關(guān)注塑模具方面的書(shū)籍及科技期刊；
2）參閱模具設(shè)計(jì)手冊(cè)、典型模具圖冊(cè)及在網(wǎng)上查閱與課題有關(guān)的情報(bào)資料；
3）到實(shí)驗(yàn)室、相關(guān)模具生產(chǎn)和研究單位參觀收集有關(guān)情報(bào)資料。
4 設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容：
1）模具結(jié)構(gòu)型式及注射機(jī)的確定 ； 2）澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ；
3）成型零件的設(shè)計(jì)； 4）脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；
5）脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6）分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；
7）模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用； 8）合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；
9）排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ； 10）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
11）關(guān)鍵零件數(shù)控加工編程。
5 提交設(shè)計(jì)（論文）形式（設(shè)計(jì)說(shuō)明與圖紙或論文等）及要求：
1.塑件零件圖、裝配圖、主要零件的零件圖（不少于3張A0圖紙）；
2.關(guān)鍵零件數(shù)控加工程序；
3.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（不少于40頁(yè)）。
4.刻碟一張（內(nèi)容為本設(shè)計(jì)的電腦設(shè)計(jì)圖和設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)）。
6 發(fā)題時(shí)間： 2014 年 2 月 1 日
指導(dǎo)教師： （簽名）
學(xué) 生： （簽名）
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)人評(píng)語(yǔ)
[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作態(tài)度，研究?jī)?nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實(shí)用性，科學(xué)性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]
指導(dǎo)人： （簽名）
年 月 日
指導(dǎo)人評(píng)定成績(jī)：
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)
[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究?jī)?nèi)容與方法，實(shí)用性與科學(xué)性，結(jié)論和存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]
評(píng)閱人： （簽名）
年 月 日
評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)：
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄
日期：
學(xué)生： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)：
題目：
提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)下列材料：
1 設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 共 頁(yè)
2 設(shè)計(jì)（論文）圖 紙 共 頁(yè)
3 指導(dǎo)人、評(píng)閱人評(píng)語(yǔ) 共 頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)：
[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的研究思路，設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）的介紹，回答問(wèn)題情況等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]
答辯委員會(huì)主任： （簽名）
委員： （簽名）
（簽名）
（簽名）
（簽名）
答辯成績(jī)：
總評(píng)成績(jī)：
摘 要
本設(shè)計(jì)是對(duì)給定的材料為PC小尺寸，一般精度的連接套進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。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，考量塑件制件尺寸。最終確定連接套的設(shè)計(jì)方案，主要包括滑塊側(cè)抽芯的塑件及其注塑模的設(shè)計(jì)的過(guò)程、以及注塑模主要零部件的設(shè)計(jì)過(guò)程等。即該模具采用一模兩腔，側(cè)澆口進(jìn)料，滑塊側(cè)抽芯的設(shè)計(jì)方案。并合理設(shè)置了冷卻系統(tǒng)。選用型號(hào)為XS-ZY-125注塑機(jī)注射機(jī)，采用龍記大水口CI-2023-A70-B100-C80型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)模架。運(yùn)用CAD，Proe等繪圖軟件繪制了二維總裝圖和零件圖，選擇了合理的模具加工方法，并對(duì)典型零件進(jìn)行了數(shù)控加工編程。
關(guān)鍵詞：注塑模具設(shè)計(jì)；模具結(jié)構(gòu)；側(cè)抽芯
III
ABSTRACT
This design is for PC small size for a given material, general precision of the connected set of mold design. According to the requirements of plastic products, understand the purpose of the plastic parts, the analysis technology of plastic parts, dimensional accuracy and other technical requirements,consider plastic parts size. Eventually determine the design scheme of connected sets, mainly including the slider side core-pulling plastic parts and its injection mold design process, as well as the major parts of the injection mold design process, etc. That is, the mould with one module and two cavities, side gate feed, design of side slide block core pulling. And set up reasonable cooling system. Choose model for the XS-ZY-25 injection molding machine injection machine, the dragon gate CI-2023-A70-B100-C80 models of standard mould base. Using CAD, Proe drawing software such as draw a 2D assembly drawing and part drawing, choose the reasonable mould processing methods, and the typical parts nc machining programming.
Key words: Injection mold design; The mould structure; Side core-pulling
I
目錄
第一章 前言 1
1.1 塑料簡(jiǎn)介 1
1.2 塑料成型及注塑模 1
第二章 塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析 4
2.1 塑件造型 4
2.2 塑件分析 5
2.2.1 塑件設(shè)計(jì)要求 5
2.2.2 塑件結(jié)構(gòu)分析 5
2.2.3 脫模斜度 6
2.3 塑件原材料分析 6
2.3.1 PC材料特性 6
2.3.2 PC塑料主要用途 7
2.3.3 塑料材料成型性能 8
2.3.4 PC成型溫度條件 8
2.3.5 塑件的公差與表面質(zhì)量 9
第三章 擬定注塑模具結(jié)構(gòu) 10
3.1 分型面的確定 10
3.2 型腔數(shù)目的確定 11
3.3 擬選注塑機(jī)型號(hào) 11
3.3.1 注射量的計(jì)算 11
3.3.2 選擇注塑機(jī) 12
第四章 注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 .13
4.1 注射量的校核…..........................................................................................13
4.2 注射壓力校核................................................................................................................13
4.3 鎖模力的校核 13
4.4 注射模安裝尺寸的校核.......................................................................................................14
第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)..................................................................................................17
5.1 主流道設(shè)計(jì)....................................................................................................................17
5.2 分流道設(shè)計(jì).....................................................................................................................18
5.3 澆口的設(shè)計(jì) 19
5.4 澆注系統(tǒng)的平衡 20
第六章 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì) 21
6.1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 21
6.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
6.3 成型零件的尺寸計(jì)算 22
6.4 動(dòng)定模板長(zhǎng)寬尺寸的確定 23
6.5 動(dòng)模板和定模板厚度的確定 24
6.6 模具厚度尺寸的選定 24
第七章 脫模頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 26
7.1 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 26
7.2 脫模力的計(jì)算 27
第八章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29
8.1 抽拔距的計(jì)算 29
8.2 斜導(dǎo)柱的尺寸與安裝形式 29
8.3 鎖緊楔形式 30
8.4 斜導(dǎo)柱的受力分析及強(qiáng)度計(jì)算 30
第九章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 31
9.1 精密導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 31
9.2 精密導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 31
第十章 溫度調(diào)節(jié)與排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 33
10.1 冷卻水道的設(shè)計(jì)計(jì)算 33
10.2 排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 35
第十一章 關(guān)鍵零部件的數(shù)控加工編程 37
第十二章 結(jié)論 43
參考文獻(xiàn)
致謝
I
第1章 前言
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、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?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽?，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 。
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MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，簡(jiǎn)稱MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型過(guò)程控制專家，簡(jiǎn)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(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。
- 46 -
第2章 塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析
2.1 塑件造型
連接套形狀見(jiàn)圖2.1所示，整體尺寸可見(jiàn)與圖2.2。
運(yùn)用PROE軟件進(jìn)行塑件造型的繪制如圖2.1：
圖2-1 塑件3D模型
CAD零件圖二維圖如圖2-2所示：
圖2-2 二維工程圖
2.2 塑件分析
2.2.1 塑件設(shè)計(jì)要求
最大的尺寸?24.00 X 56.00mm，屬于外部配件，表面精度要求光潔，尺寸精度要求不高。該塑件尺寸偏小表面要求不高。采用側(cè)進(jìn)膠的澆口流道型腔注射?？梢员ＷC其表面光潔度。從工件本身尺寸來(lái)看，屬較中小型零件，側(cè)面需要滑塊抽芯分型機(jī)構(gòu)，滑塊側(cè)抽芯的結(jié)構(gòu)是這次課題的重難點(diǎn)，可采用直頂桿結(jié)構(gòu)來(lái)完成產(chǎn)品的成型及最后的頂出脫模。根據(jù)產(chǎn)品產(chǎn)量要求來(lái)考慮，產(chǎn)品要求一模出兩件，所以直接采用直流道直接大澆口或側(cè)進(jìn)膠膠口。因此本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是針對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以解決在實(shí)際生產(chǎn)中可能存在的各種缺陷，降低模具的制造成本，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。
2.2.2 塑件結(jié)構(gòu)分析
（1） 開(kāi)模方向
由于零件的三維圖分析，作為卡具類產(chǎn)品，產(chǎn)品的表面質(zhì)量是不怎么要緊的，再結(jié)合模具的結(jié)構(gòu)分析得到，產(chǎn)品的外表面實(shí)際在定模上，在產(chǎn)品的分型面設(shè)置頂出機(jī)構(gòu)，所以開(kāi)模方向應(yīng)沿零件的Z軸。
（2） 收縮率
PC是一種綜合性能很好的樹(shù)脂，無(wú)毒，微黃色，在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度，熱變性溫度比ABS、PVC高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在0.3%~0.8% 范圍內(nèi)。
在設(shè)計(jì)本產(chǎn)品時(shí)，結(jié)合產(chǎn)品的成型的工藝特點(diǎn)和材料的特有屬性，在本次的設(shè)計(jì)中，零件的塑料收縮率為0.5%。
（3） 零件壁厚
塑件的大小和壁厚是最需要考慮的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須思考的問(wèn)題。熱塑性塑料的一般壁厚為2~8mm，小塑件取小值，中等塑件取較大值，大塑件可以加厚。塑件最小壁厚取決于塑料特性的流動(dòng)性。
最小壁厚與流程的關(guān)系：s=(l/100+0.5)×0.8 （1.1）
由查模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可知當(dāng)流程小于等于50mm時(shí)，PC的最小壁厚為0.8。
2.2.3 脫模斜度
由于塑件逐漸冷卻后產(chǎn)生強(qiáng)大的收縮，會(huì)緊緊地收縮在模具的型芯、型腔中凸出的零件部分，使塑件頂出脫出很困難，強(qiáng)制行的取出會(huì)導(dǎo)致塑件表面損壞。為了方便脫模，塑件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮與脫模（及側(cè)抽芯）方向的平行內(nèi)、外表面，設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度。因?yàn)樗芗叨群艽?、有特殊窄小?xì)小部位時(shí)，需要設(shè)計(jì)更大斜度。最小脫模斜度與塑料性能、收縮率、塑件的幾何形狀等因素有關(guān)。因此塑件外表面的脫模斜度為：0.5o～1o，塑件內(nèi)表面的脫模斜度：1o～2o。
考慮到本塑件的結(jié)構(gòu)以及模具的滑塊側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，應(yīng)使開(kāi)模后塑件留在定模的一側(cè)，所以在考慮脫模斜度時(shí)，動(dòng)、定模的型芯脫模斜度至少1.5o。產(chǎn)品內(nèi)部有一個(gè)縱向凸臺(tái)，所以設(shè)計(jì)時(shí)要做鑲件。
2.3 塑件原材料分析
2.3.1 PC材料特性
聚碳酸酯(簡(jiǎn)稱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得了工業(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。主要性能：
a、機(jī)械性能：強(qiáng)度高、耐疲勞性、尺寸穩(wěn)定、蠕變也小（高溫條件下也極少有變化）；
b、耐熱老化性：增強(qiáng)后的UL溫度指數(shù)達(dá)120~140℃（戶外長(zhǎng)期老化性也很好）；
c、耐溶劑性：無(wú)應(yīng)力開(kāi)裂；
d、對(duì)水穩(wěn)定性：遇水易分解（高溫、高濕環(huán)境下使用需謹(jǐn)慎）；
e、電氣性能：
1、絕緣性能：優(yōu)良（潮濕、高溫也能保持電性能穩(wěn)定,是制造電子、電氣零件的理想材料）；
2、介電系數(shù)：3.0-3.2；
3、耐電弧性：120s；
f、成型加工性：普通設(shè)備注塑或擠塑。由于結(jié)晶速度快，流動(dòng)性好，模具溫度也比其他工程塑料要求低。在加工薄壁制件時(shí)，僅需幾秒鐘，對(duì)大部件也只要40-60s即可。
2.3.2 PC塑料主要用途
PC工程塑料的三大應(yīng)用領(lǐng)域是玻璃裝配業(yè)、汽車工業(yè)和電子、電器工業(yè)，其次還有工業(yè)機(jī)械零件、光盤(pán)、包裝、計(jì)算機(jī)等辦公室設(shè)備、醫(yī)療及保健、薄膜、休閑和防護(hù)器材等。PC可用作門(mén)窗玻璃，PC層壓板廣泛用于銀行、使館、拘留所和公共場(chǎng)所的防護(hù)窗，用于飛機(jī)艙罩，照明設(shè)備、工業(yè)安全檔板和防彈玻璃。 PC板可做各種標(biāo)牌，如汽油泵表盤(pán)、汽車儀表板、貨棧及露天商業(yè)標(biāo)牌、點(diǎn)式滑動(dòng)指示器， PC樹(shù)脂用于汽車照相系統(tǒng)，儀表盤(pán)系統(tǒng)和內(nèi)裝飾系統(tǒng)，用作前燈罩，帶加強(qiáng)筋汽車前后檔板，反光鏡框，門(mén)框套、操作桿護(hù)套、阻流板、PC被應(yīng)用用作接線盒、插座、插頭及套管、墊片、電視轉(zhuǎn)換裝置，電話線路支架下通訊電纜的連接件，電閘盒、電話總機(jī)、配電盤(pán)元件，繼電器外殼， PC可做低載荷零件，用于家用電器馬達(dá)、真空吸塵器，洗頭器、咖啡機(jī)、烤面包機(jī)、動(dòng)力工具的手柄，各種齒輪、蝸輪、軸套、導(dǎo)規(guī)、冰箱內(nèi)擱架。PC是光盤(pán)儲(chǔ)存介質(zhì)理想的材料。PC瓶（容器）透明、重量輕、抗沖性好，耐一定的高溫和腐蝕溶液洗滌，作為可回收利用瓶（容器）。PC及PC合金可做計(jì)算機(jī)架，外殼及輔機(jī)，打印機(jī)零件。改性PC耐高能輻射殺菌，耐蒸煮和烘烤消毒，可用于采血標(biāo)本器具，血液充氧器，外科手術(shù)器械，腎透析器等，PC可做頭盔和安全帽，防護(hù)面罩，墨鏡和運(yùn)動(dòng)護(hù)眼罩。 PC薄膜廣泛用于印刷圖表，醫(yī)藥包裝，膜式換向器。
聚碳酸酯的應(yīng)用開(kāi)發(fā)是向高復(fù)合、高功能、專用化、系列化方向發(fā)展，已推出了光盤(pán)、汽車、辦公設(shè)備、箱體、包裝、醫(yī)藥、照明、薄膜等多種產(chǎn)品各自專用的品級(jí)牌號(hào)。
2.3.3 塑料材料成型性能
PC在升溫時(shí)粘度的增高很快，最終成型壓力較高，所以塑件上的脫模斜度可以稍大；PC特別易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；PC易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。在要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可以控制在40～90°C，而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時(shí)，模具溫度應(yīng)控制在60～80°C。PC材料具有超強(qiáng)的易加工性，外觀特有屬性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)。
參數(shù)
定義
材料
PC
注塑機(jī)類型
螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速(r.min)
30～60
密度（g/㎝3 )
0.9～1.1
計(jì)算收縮率（%）
0.5%
料筒前段溫度（0C）
180～200
料筒中段溫度（0C）
200～220
料筒后段溫度（0C）
150～170
噴嘴形式
直通式
噴嘴溫度（ 0c）
170～190
模具溫度（0C）
40～80
注射壓力（MPa）
70～120
保壓力（MPa）
50～60
注射時(shí)間
0～5
保壓時(shí)間
20～60
冷卻時(shí)間
15～50
總周期
0～120
表 2-1 塑料的成型工藝參數(shù)
2.3.4 PC成型溫度條件
注塑成型過(guò)程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(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；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(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。根據(jù)連接套外殼的制件壁厚等元素考慮。選擇成型溫度為80℃。
2.3.5. 塑件的公差與表面質(zhì)量
（1）影響塑件尺寸精度的因素主要有：塑料材料的收縮率（縮水率）以及波動(dòng)特性。
（2）塑件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。
（3）模具的結(jié)構(gòu) 如多個(gè)模腔一般比一個(gè)模腔零件的尺寸波動(dòng)大的多，對(duì)于多模腔注塑模具為了減少尺寸波動(dòng)，需要進(jìn)行一些其他方面的努力，如：分流道采用平衡布置，模具各部分的溫度應(yīng)盡量均勻的。另外，模具的結(jié)構(gòu)如分型面的選擇、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、排氣、模具的冷卻和加熱等以及模具剛度等都會(huì)受到一定的影響。
（4）成型工藝因素（模塑成型的溫度T、壓力p、時(shí)間t及取向、結(jié)晶、成型后處理等）。
（5）成型設(shè)備的控制精度等。
（6）其中，塑件尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動(dòng)及模具制造誤差。題中沒(méi)有公差值，則我們按未注公差的尺寸取偏差計(jì)算，查表取MT5。
（7）塑件的表面質(zhì)量。
（8）塑件的表面質(zhì)量包括塑件缺陷、表面光澤性與表面粗糙度，其與模塑成型工藝、塑料的品種、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨損程度等相關(guān)。模具型腔的表面粗糙度通常應(yīng)比塑件對(duì)應(yīng)部位的表面粗糙度在數(shù)值上要低1-2級(jí) 。
第三章 擬定注塑模具結(jié)構(gòu)
3.1 分型面的確定
如何確定模具產(chǎn)品的分型面，需要考慮的因素比較多樣。加上分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及頂出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：保證塑料制品能夠脫模、使型腔深度最淺、使塑件外形美觀，容易清理、盡量避免側(cè)向抽芯、使分型面容易加工、使側(cè)向抽芯盡量短、有利于排氣。
為了能夠最終將塑料制件和澆注凝料等從密閉的模具內(nèi)取出，將模具適當(dāng)?shù)胤殖扇舾蓚€(gè)主要部分，這些可以分離部分的接觸表面，通常為分型面。該pc塑件分型面比較好確定，通過(guò)對(duì)該塑料制件的結(jié)構(gòu)的分析，還考慮到塑件的外觀表面要求和斜頂?shù)捻敵鼋Y(jié)構(gòu)，可以得出該塑料制件只有一個(gè)最終的分型面，即用3D軟件Pro/e直接獲取塑件的最大截面處。
圖3-1 分型面的設(shè)置
3.2 型腔數(shù)目的確定
為了提高注塑模具的生產(chǎn)率，保證塑件表面的精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)特別合理的確定型腔數(shù)目。確定型腔數(shù)目常用方法：
1） 按注塑機(jī)的最大注射量確定；
2） 按注塑機(jī)的額定鎖模力確定；
本設(shè)計(jì)中按制品精度要求初選型腔數(shù)目：
1） 當(dāng)塑件精度為5級(jí)左右，重量為25.00g，注射模型腔數(shù)取為2-6；
2） 塑件為一般精度4-5級(jí)，重量為10-15g，型腔數(shù)取6-12個(gè)；
3） 塑件的重量為40-110g，型腔數(shù)取2-8；45塑件精度為5-9級(jí)，型腔數(shù)比4-5級(jí)精度的塑件最多增至60%。
按分型面的設(shè)計(jì)方案，因?yàn)樵摦a(chǎn)品較小，采用一模多腔，則存在著生產(chǎn)設(shè)備要求很高，故而從注射壓力的平衡和生產(chǎn)效益角度考慮，該產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)成一模兩腔。 型腔的排位如圖3-2所示：
圖3-2 型腔的排位
3.3 擬選注塑機(jī)型號(hào)
3.3.1 注射量的計(jì)算
注塑機(jī)是注射成型的設(shè)備，注塑模具最終是要安裝在注塑機(jī)上生產(chǎn)的。注塑機(jī)選用得是否合理，直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，因此，在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)所選用活動(dòng)注塑機(jī)的相關(guān)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行最好的了解
通過(guò)三維軟件建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算得
單件塑件體積： v= 10
單件塑件重量： m=ρv=1.0×10=10g
式中，為PC塑料件的密度，為0.9g/cm3～1.1g/cm3，取其平均值為1.0g/cm3
本次設(shè)計(jì)采用冷流道澆注系統(tǒng)，凝料永久處于高溫狀態(tài)，取出制品時(shí)凝料大小可忽略不計(jì)，故澆注系統(tǒng)凝料不計(jì)入注射量中。因設(shè)計(jì)采用一模兩腔。故總體積、總質(zhì)量計(jì)算如下：M=2m=20.00g
3.3.2 選擇注塑機(jī)
圖3-3 注塑機(jī)
根據(jù)上步計(jì)算塑件得到的體積，V= 10
計(jì)算塑件的公稱注射量如下：V=2×v=20
據(jù)以上計(jì)算初步選擇公稱注射量為125cm3的注塑機(jī)，
型號(hào)為XS-ZY-125注塑機(jī)，注塑機(jī)的主要參數(shù)如下所示
注塑機(jī)主要參數(shù)
理論注射量/cm3 125 模具最大厚度/mm400
螺桿直徑/mm 42 模具最小厚度/mm 200
注射壓力/Mpa 120 噴嘴圓弧半徑/mm 12
注射行程/mm 115 噴嘴孔直徑/mm 4
注射方式 螺桿式 動(dòng)定模板尺寸/mm 428×458
鎖模力/kN 900 拉桿空間/mm 260×290
最大成型面積/cm 2320 合模方式 液壓機(jī)械
最大開(kāi)模行程/mm 300 頂出形式 兩側(cè)設(shè)有頂出，機(jī)械頂出
第四章 注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核
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)量在注塑機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為：
(4.1)
式中：--型腔數(shù)量
--單個(gè)塑件的重量（g）
本設(shè)計(jì)中：n=2 10.00g
M=2×10.00=20.00＜80%m=80g
注塑機(jī)額定注塑量為100g，注射量符合要求。
4.2 注射壓力校核
所選的注塑機(jī)的的注射壓力必須大于成型塑件所需的注射壓力。成型所需的注射壓力與塑料品種、塑件的形狀及尺寸、注塑機(jī)的類型、噴嘴的具模具流到的阻力等因素有關(guān)。查PC所需注射壓力100～140，這里取，該注塑機(jī)的公稱注射壓力，注射壓力安全系數(shù)k1=1.25～1.6，這里取k1=1.3，則：
k1，所以注塑機(jī)注射壓力合格。
4.3 鎖模力的校核
注塑成型時(shí)的塑件產(chǎn)品的模具在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)了注塑機(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，必須滿足以下的關(guān)系基數(shù)。
(4.2)
式中 n --型腔數(shù)目
--塑件在模具分型面上的面積
--澆注系統(tǒng)在分型面上的面積
n=2 =800 =200
=2x800+200=1800
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塑機(jī)額定鎖模力。即：
（）P < F (4.3)
式中： P—塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力（MPa）
F—注塑機(jī)額定鎖模力（N）
其它意義同上
查資料表6-1，型腔內(nèi)的通常為15-55MPa，一般制品為15-45MPa，精密制品為25-56MP
（）P=1800×30×1.1=59.40KN<120KN
鎖模力符合要求。
4.4 注射模安裝尺寸的校核
主要校核的項(xiàng)目有：噴嘴尺寸、定位圈尺寸、模具外形尺寸及模具厚度等
1. 噴嘴尺寸
注射模灌嘴的襯套時(shí)段低凹球頭半徑R應(yīng)大于注塑機(jī)注塑的球頭半徑的R，以利于同心和相對(duì)緊密接觸，通常取R= R+（0.5~2）mm合適，否則主流道內(nèi)的凝料無(wú)法脫出，如圖4-1所示。理論上主流道空始端直徑d應(yīng)大于注塑機(jī)噴嘴孔直徑d，通常取d=d+（1~2）mm,以利于塑料熔體的流動(dòng)。
圖4-1 主流道始端與噴嘴的配合
2. 定位圈尺寸
注塑機(jī)固定模板臺(tái)面中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱之為定位孔。注射模端面凸臺(tái)徑向尺寸須與定位孔呈間隙配合，以利于模具的安裝，并能夠讓主流道與注射球頭的同心。模具端面凸臺(tái)高度應(yīng)小于定位孔的深度尺寸。
圖4-2 定位圈尺寸
3. 模具外形尺寸
注塑模具的外形尺寸實(shí)際要小于注塑機(jī)工作臺(tái)的間距與大小，模具長(zhǎng)與寬方向的尺寸要與注塑機(jī)的拉桿間距相匹配。模具至少有個(gè)方向的尺寸能穿過(guò)拉桿間的空間裝固在注塑機(jī)工作臺(tái)面。本次設(shè)計(jì)的模具的最大的外形尺寸為200mm×230mm，所以所選的注塑機(jī)的拉桿間距至少要在一個(gè)方向上的尺寸要滿足尺寸200mm。
模具厚度（閉合高度）必須滿足下式：
H≤H≤H （mm） (4.4)
式中 H—所設(shè)計(jì)的模具厚度（mm）；
H—注塑機(jī)允許的最小模具厚度（mm）；
H—注塑機(jī)允許的最大模具厚度（mm）；
本次設(shè)計(jì)的模具厚度為H為291mm 。所選的注塑機(jī)的最大厚度應(yīng)大于200和最小的模具厚度應(yīng)小于400mm 我們選擇的是 200
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