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摘 要 摘 要 本設計說明書簡要說明了打印機底座注射模具的設計過程 首先從該塑件所選用 的材料 聚丙烯 塑件的精度要求 生產批量等幾個角度進行分析 確定模具的成型 方案 具體內容包括注塑機的選擇 型腔數(shù)目的確定 塑件的排位 分型面的確定 模具強度 成型零件的設計 常用的結構件的設計 行位設計 脫模機構 澆注系統(tǒng) 模具溫度及冷卻系統(tǒng)的設計等 并對在設計中選用的一些常用的標準件進行了說明 其中主要針對模具的型芯 型腔的設計進行了認真的分析和說明 為提高模具的設計 水平提供了有力的理論依據(jù) 型芯的計算按制品的平均收縮率計算 同時還對一些特 殊的部位的尺寸進行必要的工藝分析 還有一部分尺寸則根據(jù)實際生產過程中得到的 一些經驗的數(shù)據(jù)確定 關鍵詞 材料 型腔 型芯 澆注系統(tǒng) 模具設計 注塑模 ABSTRACT ABSTRACT This design specification briefly illustrates the printer base of injection mould design process First from the selected material polypropylene plastic parts plastic parts precision requirement production batch by several aspects carries on the analysis determine the mold molding solution The concrete content includes the choice of injection molding machine mold plastic parts to determine the number of qualifying the determination of parting surface the strength of mold molding parts design structure design common line design demoulding mechanism gating system mold temperature and the cooling system design etc and to choose some commonly used in the design of standard parts Which mainly aims at the core of the mold the mold design has carried on the earnest analysis and explanation to improve the level of mould design provides a strong theoretical basis Core calculations is calculated based on the average shrinkage ratio products but also for some special parts of the size to make the necessary technology analysis part of this size is according to the actual production process of some experience data set Keywords material die cavity mold core gating system mold desing injectino mold 開題報告 題 目 打印機底座注塑模具設計 學 院 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 指導教師 填表日期 20 年 月 日 一 選題的依據(jù)及意義 1 選題的依據(jù) 模具行業(yè)是一個融合多專業(yè) 多學科知識并為多種加工領域服務的工業(yè)行 業(yè) 使用模具生產產品 具有效率高 質量好 節(jié)約能源和原材料 成本低等 一系列優(yōu)點 模具已成為現(xiàn)代工業(yè)生產的重要手段和加工工藝 隨著科學技術 和社會經濟的發(fā)展 產品的開發(fā)周期和產品的更新期逐漸縮短 模具的使用更 加頻繁并已滲入到各行各業(yè) 它在汽車 電器 通訊 電子及輕工等領域的應 用尤為廣泛 作為一種產業(yè) 模具工業(yè)的發(fā)展與繁榮是現(xiàn)代工業(yè)技術發(fā)展的一 個重要標志 多數(shù)工業(yè)產品的發(fā)展和技術水平的提高 在一定程度上取決于模 具工業(yè)的發(fā)展水平 這一點在許多發(fā)達國家的工業(yè)史上已經得到了十分明確的 體現(xiàn) 20 世紀 80 年代以來 科學技術的發(fā)展 特別是計算機應用技術的迅猛發(fā) 展 對模具業(yè)的發(fā)展產生了重大影響 隨著計算機輔助設計 輔助制造以及輔 助分析相繼被普遍引入到模具制造領域 模具 CAPP CIMS 工程也開始在一些企 業(yè)獲得成效 模具制造技術發(fā)生了根本性的變革 現(xiàn)在 通過互聯(lián)網傳送模具 信息 遠距離控制模具生產已成為一些企業(yè)的重要經營手段 模具生產周期縮 短 質量提高 成本降低 使模具制造的整體水平和科技含量得到了質的飛躍 近年來 激光立體制模 SLA 分層實體制造 LOM 選擇性激光燒結 SLS 和熔化沉積制造 FDM 等快速成型制造技術發(fā)展很快 新的技術不斷涌現(xiàn) 模 具制造技術正處于一個非常活躍的發(fā)展階段 塑料制品在日常社會中得到廣泛利用 模具技術己成為衡量一個國家產品 制造水平的重要標志之一 國內注塑模在質與量上都有了較快的發(fā)展 塑料制 品在汽車 機電 儀表 航天航空等國家支柱產業(yè)及與人民日常生活相關的各 個領域中得到了廣泛的應用 塑料制品成形的方法雖然很多 但最主要的方法 是注塑成形 世界塑料模具市場中塑料成形模具產量中約半數(shù)是注塑模具 2 意義 本課題是針對打印機底座注塑模具的的研究 現(xiàn)在塑料產品因為它的許多 優(yōu)良的特性 已被人們用于生產生活的各行各業(yè) 塑料能夠采用多種方式進行 成型加工 而利用注射模對塑料進行注射成型是目前應用最廣 效率最高的一 種加工方法 本課題的目的就是設計打印機底座注塑模具 本課題的研究將涉 及一些二維和三維的軟件的應用 如 Autocad Pro E UG 等軟件的應用 這將 會使我運用這些軟件的能力得到提升 同時 通過本課題的設計 在綜合應用 機械設計基礎 工程力學 塑料模具等專業(yè)知識方面也得到較大的鍛煉 可以 使我將所學的專業(yè)知識緊密結合 更加清楚地了解和掌握該類模具設計方法 工作原理 具體結構 并培養(yǎng)學生利用所學的專業(yè)知識進行模具設計的能力 初步掌握模具設計的一般方法和步驟 為今后的工作實踐打下基礎 通過設計 能熟練的運用設計資料 如國家相關部門所頒發(fā)的標準 手冊 圖冊 規(guī)范 還有企業(yè)使用的經驗數(shù)值等 培養(yǎng)獨立工作的能力 該課題源于生產實際 要 求學生多去動手 了解整個工藝流程 設備結構等 從而培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題 分析問題 解決問題的能力 二 國內外相關研究簡介 1 國內注塑模具發(fā)展狀況 塑料作為現(xiàn)代社會經濟發(fā)展的基礎材料之一 是農業(yè) 工業(yè) 能源 交通 運輸?shù)冉洕I域不可缺少的重要材料 其用途已滲透到經濟和生活的各個領域 和鋼鐵 木材 水泥成為材料領域的四大支柱 模具是工業(yè)生產的基礎工藝裝 備 被各行業(yè)廣泛用于生產最終產品 其產生的價值往往是模具自身價值的幾 十倍 上百倍 被譽為 效益放大器 模具生產技術水平的高低 已成為衡量 一個地區(qū)制造水平高低的重要標志 塑料行業(yè)作為國民經濟的一個重要行業(yè) 其增長速度與國民經濟的增長 速度高度相關 改革開放以來 我國的塑料加工工業(yè)以年均 10 以上的速度快 速發(fā)展 比 GDP 平均增速高出 3 5 個百分點 目前我國已步入世界塑料大國的 行列 年塑料制品產量居世界第二位 2003 年我國塑料制品總產量達 1650 5 萬噸 已形成門類完整的產業(yè)體系 但從塑料制品的人均消費量來看 目前我 國人均消費量僅 12 公斤左右 而發(fā)達國家是 30 100 公斤 世界平均消費量也 達 18 公斤 因此 我國塑料行業(yè)仍有廣闊發(fā)展前景 近年來 我國塑料模具業(yè)發(fā)展相當快 目前 塑料模具在整個模具行業(yè)中約 占 30 左右 當前 國內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 我國國民經濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求 僅汽車行業(yè) 將需要各種塑料制品 36 萬噸 電冰箱 洗衣機和空調的年產量均超過 1000 萬 臺 彩電的年產量己超過 3000 萬臺 到 2010 年 在建筑與建材行業(yè)方面 塑 料門窗的普及率為 30 塑料管的普及率將達到 50 這些都會大大增加對模具 的需求量 因此 有專家預測 在未來的模具市場中 塑料模具在模具總量中的比例 將逐步提高 且發(fā)展速度將高于其他模具 塑料模具的制造 包括塑料產品的造型設計 模具的結構設計及分析 模 具的數(shù)控加工 銑削 電加工 線切割等 拋光和配試模以及快速成形制造等 各個環(huán)節(jié)所涉及的 CAD 單元技術有 造型和結構設計 CAD 產品外形的快速 反求 RE 結構分析與優(yōu)化設計 CAE 輔助制造 CAM 加工過程虛擬仿真 SIMULATION 產品及模具的快速成形 RP 輔助工藝過程 CAPP 和產品數(shù)據(jù) 管理技術 PDM 等 塑料模具 CAD 集成技術 就是把塑料模具制造過程所涉及的 各項單元技術集成起來 統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和文件傳輸格式 實現(xiàn)信息集成和數(shù)據(jù)資 源共享 從而大大縮短模具的設計制造周期 提高制模質量 電腦塑件產品模型的來源有三種 利用 CAD 系統(tǒng)軟件進行產品模型設計 利用實物測量進行快速反求建模 利用其它 CAD 系統(tǒng)的標準格式文件 針對這 三種產品模型的來源方式 目前已研究出各種技術來提高產品模型的設計效率 和質量 下面進一步分析各種技術的內涵和特點 利用 CAD 系統(tǒng)軟件進行產品模型設計 其技術主要包括二維幾何圖形的繪 制 二維參數(shù)化圖形的設計 三維實體造型設計 三維特征造型設計 三維參 數(shù)化實體造型設計 三維曲面造型設計 空間自由造型設計 產品的外觀渲染 產品的動態(tài)廣告設計等等 這些軟件有許多典型的代表 二維軟件有 ME10 CADKEY AUTOCAD DHCAD Genis Sigraph 等 三維軟件有 UGII PRO E IDEAS CATIA EUCLID 等 產品自由造型及廣告設計的軟件有 Alias CDRS 等 二維幾何圖形的繪制是利用平面 CAD 軟件繪制零件圖形 即 用計算機代替手工繪圖 而二維參數(shù)化 即計算機實現(xiàn)了圖形的變量設計 使 修改更加方便 三維造型設計是數(shù)字化的產品的真實形狀設計 它完全表達了 產品 能夠進一步為模具設計 分析和加工提供必要的數(shù)學模型 空間自由造 型設計是產品外形的藝術設計 使產品不僅是功能產品 也是藝術品 產品的 外觀渲染是產品的效果設計 使產品更加美觀 顏色更加能迎合人們的各種需 求 產品的動態(tài)廣告設計是將產品設計的結果直接制作宣傳廣告 進行市場推 廣 利用實物測量進行快速反求建模是目前研究的熱點之一 它是產品仿型基 礎上進行產品修改設計的重要技術 其基本原理是通過三座標測量機 激光測 量機或電子抄數(shù)儀對實物進行掃描測量 把測量所獲得的數(shù)字化的大量數(shù)據(jù)點 送入高級 CAD 軟件的反求模塊或專用的反求軟件中 反求軟件可直接讀取點數(shù) 據(jù)群 并可對點數(shù)據(jù)群進行編輯 過濾 整理 求精 排序 局部修改與重組 然后自動生成曲面 最終獲得同實物精確一致的或經改造的電腦塑件產品模型 這一方式可極大提高新產品設計速率 目前較成熟的曲面反求建模軟件有 Surfacer Cimatronrenge Strim100 等 利用其它 CAD 系統(tǒng)的標準格式文件來建模 這一方式較方便 由于市場的 全球化和 INTERNET 網絡技術的發(fā)展 模具企業(yè)的 CAD 技術交流和合作有許多通 過 CAD 文件方式進行 由于 CAD 系統(tǒng)種類較多 因此文件的格式就必須遵循國 際標準 如 DXF IGES STEP VDA STL 等 通過讀取標準格式文件來直接建 立或修改后建立產品模型 既可加快 加深用戶與模具廠家的交流 也可縮短 產品設計周期 塑料產品及其模具用電腦 CAD 技術設計完成后 可通過快速成形技術來制 造 這是一種全新概念的制造技術 它摒棄了傳統(tǒng)的機械加工方法 其成形原 理是將三維 CAD 實體模型離散成設定厚度的一系列片層數(shù)據(jù) 利用激光成形機 或其它成形設備讀取這些數(shù)據(jù) 用材料添加法技術 依次將每層堆積起來成形 這一技術稱為快速自動成形技術 Rapid Prototype 它也是 CAD 集成技術的重 要組成部分 根據(jù)上述成形法特點 快速成形技術的作用主要在于 制造用于設計和試驗的產品模型 制造用于小批量生產的模具和小批量特 殊零件的加工 快速成形技術制造的產品模型在材質方面比傳統(tǒng)加工方法制造 的產品模型有所差別 但在外形及尺寸方面幾乎完全一樣 而且有一定的機械 強度 可作功能性試驗 同時經過表面處理 看起來與真實產品一樣 可作廣 告宣傳品 快速成形技術制造的模具 目前主要是軟材料的成形模 蠟模 環(huán)氧 樹脂模 硅橡膠模 低熔點合金鑄造模等 和陶瓷或金屬基合成材料硬型腔模 制造硬模時可用快速成形零件作母模 先制作環(huán)氧樹脂?；蚱渌牧系能浤?在軟模中澆注陶瓷或石膏模 然后澆鑄鋼成鋼模 或者在軟模中澆注混合有化 學粘結劑的鋼粉 進行燒結成鋼模 快速成形技術制造的鋼模需進一步做拋光 等后加工 制成小批量生產的注塑模 由于模具是用鋼粉澆注或燒結而成 材 質與普通模具鋼有一定的差距 因此 壽命較短 只能做試制產品或小批量生 產 另外 快速成形技術也可以制作特殊的零件 如用冶金粉末法制作金屬電 極 精密鑄造法制作銅電極 研模法制作石墨電極等 快速成形技術制作模具和產品的成型設備 均是讀取 CAD 系統(tǒng)產生的 STL 或 CLI 等文件格式數(shù)據(jù) 不同的文件格式數(shù)據(jù)對制作的產品精度有較大的差距 因此 研究 CAD 系統(tǒng)對快速成形設備的文件格式輸出有相當重要的意義 2 國外模具的發(fā)展狀況 據(jù)報道 高新技術在歐美模具企業(yè)得到廣泛應用 歐美許多模具企業(yè)的生產 技術水平在國際上是一流的 將高新技術應用于模具的設計與制造 已成為快 速制造優(yōu)質模具的有力保證 一 高新技術應用于模具的設計與制造 一 CAD CAE CAM 的廣泛應用 顯示了用信息技術帶動和提升模具工業(yè)的 優(yōu)越性 在歐美 CAD CAE CAM 已成為模具企業(yè)普遍應用的技術 在 CAD 的應用方 面 已經超越了甩掉圖板 二維繪圖的初級階段 目前 3D 設計已達到了 70 89 PRO E UG CIMATRON 等軟件的應用很普遍 應用這些軟件不僅可 完成 2D 設計 同時可獲得 3D 模型 為 NC 編程和 CAD CAM 的集成提供了保證 應用 3D 設計 還可以在設計時進行裝配干涉的檢查 保證設計和工藝的合理性 數(shù)控機床的普遍應用 保證了模具零件的加工精度和質量 30 50 人的模具企 業(yè) 一般擁有數(shù)控機床十多臺 經過數(shù)控機床加工的零件可直接進行裝配 使 裝配鉗工的人數(shù)大大減少 CAE 技術在歐美已經逐漸成熟 在注射模設計中應 用 CAE 分析軟件 模擬塑料的沖模過程 分析冷卻過程 預測成型過程中可能 發(fā)生的缺陷 在沖模設計中應用 CAE 軟件 模擬金屬變形過程 分析應力應變 的分布 預測破裂 起皺和回彈等缺陷 CAE 技術在模具設計中的作用越來越 大 意大利 COMAU 公司應用 CAE 技術后 試模時間減少了 50 以上 二 為了縮短制模周期 提高市場競爭力 普遍采用高速切削加工技術 高速切削是以高切削速度 高進給速度和高加工質量為主要特征的加工技 術 其加工效率比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍 甚至十幾倍 目前 歐美模具企 業(yè)在生產中廣泛應用數(shù)控高速銑 三軸聯(lián)動的比較多 也有一些是五軸聯(lián)動的 轉數(shù)一般在 1 5 萬 3 萬 r min 采用高速銑削技術 可大大縮短制模時間 經 高速銑削精加工后的模具型面 僅需略加拋光便可使用 節(jié)省了大量修磨 拋 光的時間 歐美模具企業(yè)十分重視技術進步和設備更新 設備折舊期限一般為 4 5 年 增加數(shù)控高速銑床 是模具企業(yè)設備投資的重點之一 三 快速成型技術與快速制模技術獲得普遍應用 由于市場競爭日益激烈 產品更新?lián)Q代不斷加快 快速成型和快速制模技 術應運而生 并迅速獲得普遍應用 在歐洲模具展上 快速成型技術和快速制 模技術占據(jù)了十分突出的位置 有 SLA SLS FDM 和 LOM 等各種類型的快速成 型設備 也有專門提供原型制造服務的機構和公司 在所考察的模具企業(yè)中 有不少是將快速成型技術和快速制模技術結合起 來應用于模具制造 即利用快速原型技術制造產品零件的原型 再基于原型快 速地制造出模具 許多塑料模廠家利用快速原型澆制硅橡膠模具 用于少量翻 制塑料件 非常適合于產品的試制 二 歐美模具企業(yè)的管理經驗值得借鑒 一 采用專業(yè)化 產品定位準 所考察的模具企業(yè) 大多數(shù)都是圍繞汽車 電子等產業(yè)對各類模具的需求 確定自己的產品定位和市場定位 為了在市場競爭中求生存 求發(fā)展 每個模 具廠家都有自己的優(yōu)勢技術和產品 并都采取專業(yè)化的生產方式 歐美大多數(shù) 模具企業(yè)既有一批長期合作的模具用戶 在大型模具公司周圍又有一批模具生 產協(xié)作廠家 這種互惠 互利 共贏 共存的合作伙伴關系 有的已持續(xù)了 30 40 年 二 采用先進的管理信息系統(tǒng) 實現(xiàn)集成化管理 歐美的模具企業(yè) 特別是規(guī)模較大的模具企業(yè) 基本上實現(xiàn)了計算機管理 從生產計劃 工藝制定 到質檢 庫存 統(tǒng)計等 普遍使用了計算機 公司內 各部門可通過計算機網絡共享信息 三 工藝管理先進 標準化程度高 與國內模具廠大多采取以鉗工為主或鉗工包干的生產組織模式不同 歐美 的模具生產廠家是靠先進的工藝設備和工藝路線確保零件精度和生產進度 每 副模具均有詳細的設計圖 包括每個零件的詳細設計 并且都制定了詳細的加 工工藝 我國模具要走向世界 必須深化改革 擴大出口 歐美模具企業(yè)的先進技術和先進管理 使其生產的大型 精密 復雜模具 對促進汽車 電子 通訊 家電等產業(yè)的發(fā)展起了極其重要的作用 也給模 具企業(yè)帶來了良好的經濟效益 美國的模具企業(yè) 人均年銷售額在 20 萬美元左 右 意大利人均年銷售額也在 10 萬美元以上 與國內的模具企業(yè)相比 即使扣 除價格因素的影響 歐美模具企業(yè)的生產效率也比我們高許多倍 要縮小與先 進工業(yè)國家的差距 必須加快技術進步 提高 CAD CAE CAM 的應用程度 增加 數(shù)控加工設備的比重 用信息技術進一步提高模具的設計制造水平 同時 要 學習和借鑒國外的先進管理經驗 進一步深化企業(yè)改革 目前 國內有些模具 廠沖模 塑料模都做 大型 中型 小型模具都做 這樣很難干好 必須走小 而專 小而精 小而特的道路 同時要增強參與國際競爭的意識 加強國際經 濟技術合作與交流 在提高模具國產化程度的同時 進一步擴大出口 走向世 界 三 本課題研究內容 本次畢業(yè)設計研究內容 主要有以下幾點 一 底座的成型工藝參數(shù)及成型條件 包括成型的工藝參數(shù)有成型溫度 成型壓力 成型保持時間和成型的條件的選擇 二 打印機底座設計的工藝性要求 1 底座幾何形狀的要素 如 壁厚 加強筋與增強結構 支撐面與凸臺 圓角與孔 文字 符號 花紋 合葉設計 及其它幾何形狀要求 2 底座的尺度精度 有影響外罩尺度精度的因素和底座 的尺度公差 三 本模具型腔的設計與計算 主要包括型腔數(shù)的確定 分型面的確定 成型零部件結構形式 凹模與凸模工作尺寸計算 四 本模具零件強度設計及校核 確定模具型腔時 應考慮使其在高壓熔 體的作用下具有足夠的強度與剛度 又不使模具過于笨重 五 注射機的選擇 應考慮九個方面 1 注射量的校核 2 合模力的校 核 3 注射壓力的校核 4 模具高度與注射機閉合高度的關系校核 5 開模 行程 6 推出裝置的校核 7 模具外型與注射機拉桿間距的關系 8 定位孔 的直徑 9 噴嘴前端孔徑和球面半徑 六 本模具設計采用的標準 包括零件標準 中小型模架標準和大型模架 標準 七 本模具構件設計及標準 需要四個方面的設計 1 模具附加機構設計 與標準 包括抽芯機構設計與標準 抽芯機構零件的設計與標準和脫模機構設 計與標準 2 澆注系統(tǒng)設計 包括澆注系統(tǒng)組成及設計要求 澆注系統(tǒng)設計 主澆道 分澆道 澆口 澆口位置的選擇 冷料穴與拉料桿 排氣槽 和熱 澆道設計 3 加熱與冷卻系統(tǒng)的設計 主要考慮冷卻水路形式 冷卻計算 加 熱元件和加熱量計算等 四 本課題研究方法 在對塑件進行了綜合分析以后 試粗略的設計幾種模具結構 然后進行比 較并從中選擇比較合適的設計方案 理論依據(jù)是通過查閱 參考眾多與模具設 計相關的資料 請教指導教師與本設計有關的模具設計知識 1 收集 分析相關模具設計的相關資料 2 繪制塑件零件圖 3 確定注塑機 4 進行模具的具體設計 5 繪制模具裝配圖和零件圖 6 檢驗結構準確性與實施性 7 撰寫說明書 8 完成設計論文 五 研究目標 主要特色 創(chuàng)新 及工作進度 1 研究目標 通過對工件的工藝分析 確定工作的重點主要集中在模具工作部分零件的 設計 設計前后工序的關聯(lián)性以及模具的關聯(lián)性 合理安排工序 盡量使模具 的結構更緊密 同時在模具的設計過程中還要考慮到所設計的零件的加工性 要盡量多的選用標準件 達到規(guī)范化設計的要求成為此畢業(yè)設計的難點 2 主要特色 針對此次模具設計工作量大 工作難度大的特點 擬采用計算機輔助設計 AutoCAD pro E UG 等相關軟件來完成模具的設計 從而節(jié)省時間和精力 收 集相關文獻 期刊論文來加以輔助設計 當然 具體的設計中也要不斷的去實 踐設計的模具的實用性與經濟性 使設計更趨于精確化 規(guī)范化 系統(tǒng)化 3 工作進度 第 1 周 查閱相關資料外文資料翻譯 撰寫開題報告 第 2 周 計算并繪制塑料打印機底座塑件圖 第 3 4 周 計算并繪制模具型腔 型芯零件圖 第 5 周 計算并繪制塑料打印機底座注塑模裝配圖 第 6 7 周 熟練掌握三維造型軟件的應用并進行曲面造型設計 第 8 周 三維軟件生成模具型面數(shù)控加工程序 第 9 周 編寫設計計算說明書畢業(yè)論文 一份 第 10 11 周 畢業(yè)設計審查 畢業(yè)答辯 六 參考文獻 1 屈華昌主編 塑料成型工藝與模具設計 北京 機械工藝出 版社 1996 2 申開智 葉淑靜主編 塑料成型模具 北京 輕工業(yè) 出版社 1992 3 胡東升 楊俊秋 夏碧波主編 塑料模具設計基礎 武漢 武漢大學 出版社 2009 4 馮炳堯主編 模具設計與制造簡明手冊 上海 上海科技出版社 1985 5 馬金駿主編 塑料模具設計 北京 輕工業(yè)出版社 1984 6 曹宏深 趙仲治主編 塑料成型工藝與模具設計 北京 機械工藝 出版社 1993 7 李鐘猛主編 型腔模設計 西安 西北電訊工程學院出版 社 1983 8 齊衛(wèi)東主編 簡明塑料模具設計手冊 北京 北京理工大 學出版社 9 王國中 注塑模具 CAD CAE CAM 技術 北京理工大學出版社 10 周永泰 我國塑料模具現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 北京市塑料研 究所出版社 11 王立華 模具制作實訓 清華大學出版社 12 鄧明 現(xiàn)代模具制造技術 化學工業(yè)出版社 13 林慧國 模具材料應用手冊 機械工業(yè)出版社 目 錄 第一章 塑件的性能分析 3 1 1 塑件的材料與模具分析 3 1 1 1 塑件制品 3 1 1 2 塑件材料 3 1 2 塑件的結構和尺寸精度分析 4 1 21 塑件的結構分析 4 1 22 塑件的結構分析 4 1 3 注塑機的選擇 5 1 3 1 注塑機的注塑量 5 1 3 2 注塑機的注射壓力 6 1 3 3 注塑機的鎖模力 7 1 4 塑件的注塑成型工藝條件的確定 7 第二章 型腔數(shù)的確定及澆注系統(tǒng)的設計 9 2 1 分型面與型腔結構的確定 9 2 1 1 分型面的確定 9 2 1 2 排氣的設計 9 2 2 型腔數(shù)目的確定 10 2 3 澆注系統(tǒng)的設計 10 2 3 1 主流道設計 11 2 3 2 澆注系統(tǒng)的冷料穴與拉桿設計 12 2 3 3 澆口的設計 12 第三章 成型零件結構的設計 14 3 1 定模型腔板的設計 14 3 2 型芯固定板的設計 14 3 3 推板的設計 15 3 4 型芯的設計 15 3 4 型芯的設計 15 4 1 脫模結構分析 16 4 1 1 脫模結構的設計原則 16 4 1 2 脫模結構的分類 16 4 1 3 脫模結構的形式 17 4 1 4 推桿的固定 17 4 2 復位結構設計 18 第五章 模具成型溫度調節(jié)與控制 18 5 1 模溫對制品質量和生產效率的影響 19 5 2 冷卻系統(tǒng)的設計 19 第六章 校核注塑機 21 6 1 鎖模力 模具厚度的校核 21 6 2 工藝參數(shù)的校核 21 6 2 1 注射量的校核 按體積 21 6 2 2 最大注射壓力的校核 21 6 3 開模行程的校核 21 第七章 繪制裝配圖 23 第八章 畢業(yè)設計總結 24 參考文獻 25 致 謝 26 第一章 塑件的性能分析 1 1 塑件的材料 與模具分析 1 1 1 塑件制品 塑料制品就是塑料用各種不同的模具和各種不同的成型工藝制造出來的 具有一定形狀 一定 使用功能和一定使用價值的產品 至 2002 年 全球所生產的塑料制品超過 1 65 億噸之多 塑料已經成為在鋼鐵 木材 水泥之 后的第四大工業(yè)基礎材料 塑料及制品具有下列優(yōu)點 1 質輕 最輕的泡沫塑料 其相對密度在 0 01 0 05 g cm3 之間 普通塑料的相對密度 一般在 0 9 2 3 g cm3 之間 在諸如飛機 火箭之類的要求減輕重量的制品中 塑料起到特殊 重要的作用 2 有優(yōu)良的電絕緣性能 3 有良好的耐腐蝕性能 4 減震消音作用強 5 隔熱保暖性能好 6 力學強度范圍寬 根據(jù)使用要求可柔 可韌 可剛 7 優(yōu)異的透光性和防護性 常用作玻璃替代品 塑料的缺點如下 1 耐熱性差 高溫下強度迅速下降 2 有的塑料燃燒時 釋放出刺激性 腐蝕性等有害氣體 3 導熱性差 膨脹系數(shù)大 高溫下易變形 4 在日光 大氣 高溫作用下產生老化 5 有的塑料制品 機械強度較低 1 1 2 塑件材料 設計任務為圖 1 1 所示塑料制件 此塑件名為打印機底座 根據(jù)它的使用性能和表面質量 以聚丙烯 PP 為原材料 此材料無色 無味 無毒 比聚乙烯更透明更輕 密度為 0 90 0 91 g cm 3 不吸水 光澤好 易著色 有特別高的抗疲勞抗彎曲強度 可經受 7 107次彎折而不損壞斷裂 適于作鉸鏈 可在 100 左右使用但低溫度變脆 不耐磨易老化 有優(yōu)良的耐腐性和高頻絕緣性 不受溫度影響 適于作機械零件 耐腐和絕緣零件 1 2 塑件的結構和尺寸精度分析 制品的整體外形尺寸與塑料的流動性有關 在注射成型與傳遞成型中 當塑料流 動性能差時以及制品壁厚較薄時 其整體外形尺寸不能設計過大 此外 整體外形尺 寸成型設備的制約 1 21 塑件的結構分析 該塑件的尺寸尺寸均無公差要求 一般可采用 7 級精度 因此該零件的尺寸精度 屬于低精度等級 對應模具相關零件尺寸的加工可保證 1 22 塑件的結構分析 塑料制品的表面粗糙度主要取決于成型模具型腔表面的粗糙度 另外 塑料品種 成型工藝以及模具型腔表面的磨損和腐蝕對制件的表面粗糙度也有一定的影響 一般 情況下 模具型腔表面的粗糙度也有一定的影響 因此 一般情況下 模具型腔表面 的粗糙度要比所成型制件的表面粗糙度低 1 2 級 該零件的表面要求無凹坑等缺陷外 表面無其它特別的要求 故比較容易實現(xiàn) 綜上分析可以看出 注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下 零件的成型要求可 以得到保證 1 3 注塑機的選擇 計算塑件與流道的體積來選擇注射機的型號及確定模具型腔數(shù) 計算得塑件的體積 V 44 20cm 3 計算塑件的質量公式為 W V 根據(jù)設計手冊查得聚丙烯 PP 的密度為 0 90 0 91 g cm3 平均刻度為 0 905 g cm3 故塑件的重量為 W V 44 20 0 905 40 001g 模具投影的最大長度應小于注射機模板長度 模具的最大寬度應小于模板拉料桿 外圓之間的間距 模具的閉合高度應大于注射機兩模板間的最小間距 而模具開模推出制品取件時 的最大開模距應小于注射機兩模板間的最大開距 根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況 可初步選用的注射機為 SZ 100 600 型注塑成型機 該注塑機的各參數(shù)如表 1 1 所示 表 1 1 注塑機的各參數(shù) 理論注射量 cm 3 100 移模行程 mm 260 螺桿直徑 mm 35 最大模具厚度 mm 3400 注射壓力 Mpa 150 最小模具厚度 mm 10 鎖模力 KN 600 噴嘴球半徑 mm 12 拉桿內間距 mm 440 340 噴嘴口孔直徑 mm 4 模具定位孔真徑 mm 1 結構類型 立 1 3 1 注塑機的注塑量 該塑料制件單件重 ms 40g 選擇與模具和制品相適應的注射量能滿足成型要求的注射機 可以通過兩種計算 方式確定 聚丙烯 PP 的密度為 0 90 0 91g cm3 壓縮比 K 壓為 1 92 1 96 塑件的體積為 44 20cm3 粗略計算澆注系統(tǒng)重量 m 澆 5g 總體積 V 塑件 49 72cm 3 總重量 M 49 72 0 905 45g 1 直接按注射機的最大注射質 重 量 g 計算即 KM 機 max Ms n m1 0 8 90 40 1 5 72 45 式中 M 機 max 注射機最大注射質量 g K 利用系數(shù) 0 8 Ms 每件塑件制品的質量 g n 每模型腔數(shù) m1 澆口凝料總質量 g 2 如果注射機最大注射量的參數(shù)是按容積 cm3 標注的 則將容積換算為質量 后 再按上式計算確定 M 機 max V c V 0 85 0 905 100 77g 式中 V 注射機最大注射容積 cm 3 在料筒溫度和壓力下 熔融塑料的密度 c 其中 為塑料常溫下的密度 g cm 3 c 為料筒溫度下 塑料體積膨脹的校正系數(shù) 結晶型塑料 c 0 85 非結晶形塑料 c 0 93 在計算塑料的體積時 與壓縮比有關 故塑料體積 V 塑 K 壓 V 1 94 44 20cm 3 86cm 3 式中 K 壓 為壓縮比系數(shù) 聚丙烯塑料的密度和壓縮比系數(shù) 和 K 壓 如表 1 2 所示 表 1 2 聚丙烯的密度與壓縮比 塑料名稱 密度 g cm3 壓縮比 K 壓 聚丙烯 0 90 0 91 1 92 1 9 1 3 2 注塑機的注射壓力 注射機的注射壓力必須大于制品成型所需要壓力 即不但夠用還應有余才保險 P 機 max P s 式中 P 機 max 注射機最大注射壓力 MPa Ps 制品成型所需要成型壓力 MPa 查手冊得知聚丙烯 PP 成型時的壓力 Ps 70 100MPa 注射機的注射壓力為 P 機 max 150MPa 1 3 3 注塑機的鎖模力 注射機的鎖模力必須大于或稍大于塑料充滿型腔時注射壓力模內產生的張力 即 F 機 P 模 A 面 F 機 P 模 A 面 K 式中 F 機 SZ 100 60 型注塑成型機的鎖模力 600kN K 壓力損耗系數(shù) 1 3 2 3 P 模 模具型腔中熔體的平均壓力 見表 1 3 A 面 粗備計算為 11456 56mm 表 1 3 內模的平均壓力 制品特點 模內平均壓力 P 模 MPa 舉例 容易成型制品 24 5 PE PP PS 等壁厚均勻的 日用品 容器類制品 一般制品 29 3 在模溫較高下 成型薄壁容 器類制品 中等粘度塑料和有精度要 求的制品 34 3 ABS PMMA 等有精度要 求的工程結構 如殼體 加工高粘度塑料 高精度 充模難的制品 39 2 用于機器零件上高精度的齒 輪或凸輪等 本制件屬于容易成型制品 而且所用的塑料是聚丙烯 PP 因此模內的平均壓力選 擇 24 5 MPa 1 4 塑件的注塑成型工藝條件的確定 根據(jù)情況 聚丙烯 PP 的成型工藝條件 見表 1 4 在試模時可根據(jù)實際情況作適 當?shù)恼{整 表 1 4 聚丙烯的成型條件 密度 g cm 3 0 90 0 91 計算收縮率 1 0 2 5 預熱 溫度 時間 h 80 100 1 2 料筒溫度 后段 160 180 中段 前段 180 200 200 220 噴嘴溫度 模具溫度 80 90 成型時間 s 注射時間 高壓時間 冷卻時間 總周期 20 60 0 3 20 90 50 160 螺桿轉速 r min 48 注射壓力 MPa 70 100 適用注射機類型 螺桿式 第二章 型腔數(shù)的確定及澆注系統(tǒng)的設計 2 1 分型面與型腔結構的確定 2 1 1 分型面的確定 分型面對制品表面質量 尺寸精度和形位精度 脫模 型腔型芯結構和排氣以及 進料澆口和模具制造都有著直接影響 因此在選擇和確定分型面時 應全面分析 比 較和考慮 選定較為有利的方案 分型面確定的要點如下 應選在制品的最大外尺寸之處 否則 制品無法脫模 同時還應選在能使制 品留在動模之處 有利于脫模 不能影響制品外觀 尤其是對表面質量有要求的制品 便于澆口進料 利于成型 易于排氣 利于型腔加工 從而使制品的精度易于得到保證 有助于避免側抽芯或便于側抽芯 利于型腔或型芯結構的裝卸和保證其強度 利于嵌件的安裝以及活動鑲件和彈性活動螺紋型芯的安裝 分型面的選擇應滿足動模分離后 塑件盡可能留在動模部分 否則會增加脫模的 因難 根據(jù)其特點及表面質量要求 采用塑件的最大平面作為分型面 如圖 2 1 所示 2 1 2 排氣的設計 模具合模后 在模內的所有空間如澆道內 型腔內以及各零件組合的空隙內都殘存 有空氣 另外 塑料熔融體射入型腔后也會產生一些分解出來的氣體 這些空氣和氣 體如不能在塑料熔體進入澆注系統(tǒng)的同時順利排出模外 將會產生下述種種危害 對射入流道的熔塑料產生阻力 降低了流動速度 使成型困難 甚至難以充 滿型腔 造成凹陷或缺料 產生廢品 在制品上形成空洞 氣泡 接痕 云紋等缺陷 降低制品質量 嚴重時制品表面 變色 焦損 降低連續(xù)注射的速率 影響生間效率 為此 必須在模具內設置排氣槽排氣 但是本模具型成型簡單 無需刻意開排氣槽利用分型面間隙排氣便可 分型面一 般在 0 01 0 02 mm 之間 分型面的間隙值一般不應超過所成型型料的溢邊值 2 2 型腔數(shù)目 的確定 型腔數(shù)量的確定是由以下幾方面考慮的 1 長期大批量生產適于采用多型腔結構 2 制品較小時適于采用多型腔結構 3 供貨日期集中 量大 適于采用多型結構 4 制品批量小 不集中 宜用單腔結構 5 制品復雜或精度高 多腔一致性差 制造困難 故適宜單腔結構 此塑件對表面要求光滑和內部質量精度要求高 但制件的體積較小 除小許精度 高但可以采用批量生產提高生產效率 塑件選用則澆口形式澆注一次則可成型 綜合 以上幾點 此塑件的型腔數(shù)量 為 一出二 即一模兩腔 考慮到零件的大小和成型零件的內腔精度高 表面質量光滑好 模具的型腔排列 方式如圖 2 2 型腔排列所示 2 3 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是用以將熔融狀態(tài)的塑料粘流體經注射機噴嘴在高溫 高壓和高速狀態(tài) 下 通過流到進入型腔 設計澆注系統(tǒng)時應注意以下幾方面 1 澆注系統(tǒng)力求距型腔距離近 一致 并首先進入制品的厚壁部分 不易直沖 型芯 尤其是細小型芯 鑲嵌件 應避免產生熔接痕 利于排氣 2 其位置力求在分型面上 便于加工并易于快速 均勻 平穩(wěn)地充滿型腔 主 流道入口應在模具中心位置 3 有利于制品的外觀 并易于清除 當產生矛盾無法處理時 可協(xié)商修改制品 結構 4 對于大型制品和功能性制品 力求用模擬軟件分析填充過程 以保證制品的 內在品質和尺寸精度的要求 5 大批量制品 澆注系統(tǒng)應自動脫落并自動與制品分離 以利實現(xiàn)自動化生產 6 還應考慮到制品的后續(xù)工序 利于后工序的加工 裝配 工序間運送和管理 必要時設輔助流道 將制品聯(lián)為一體 澆注系統(tǒng)由主流道 分流道 進料澆口和冷料穴組成的 2 3 1 主流道設計 主流道是連接注射噴嘴與分流道的塑料熔體通道 如圖 2 3 所示 主流道小端直徑 注射機噴嘴孔徑 1 mm 主流道長度 根據(jù)模具結構確定 越短越好 主流道錐度 一般為 2 4 粘度大的可選 3 6 但應力求與鉸刀的斜度一 致 圖 2 3 主流道參數(shù) 主流道錐度 一般為 2 4 粘度大的可選 3 6 但應力求與鉸刀的斜度一 致 在選用標準澆口套時 主流道已一同選定 澆口套設計 為標準可選購 澆口套常用鋼材是 T8A T10A 熱處理要求 55 HRC 澆口套形式與尺寸參數(shù)如圖 2 4 所示 圖 2 4 澆澆口套形式與尺寸 2 3 2 澆注系統(tǒng)的冷料穴與拉桿設計 冷料穴有主流道冷料穴和分流道冷料穴 其位置在主流道和分流道的末端 其作 用是儲存注射熔料中最前的已產生溫度降的冷料部分 防止其進入型 造成制品的缺 陷 但是該模具的設計只有一條流道就是主流道 通過主流道直接將熔料注入型腔 因此沒有冷料穴 制件成型后 開始脫模將制件用推板推出 然后用切割機將制件多余熔料切除 因此不需設計拉料桿 2 3 3 澆口的設計 澆口亦稱進料口 是連接分流道與型腔的通道 除直接澆口外 它是澆注系統(tǒng)中 截面最小的部分 但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分 澆口的位置 形狀及尺寸對塑件性能 和質量的影響很大 澆口的截面形狀和尺寸的確定要根據(jù)制品的尺寸大小 壁的后薄 尺寸大的 壁 厚的 澆口尺寸要適當放大些 反之則應取小尺寸 塑料的品種 流動性好的 尺寸 取值應偏小 反之應取大值尺寸 以及制品的結構和相應的澆口形式而定 根據(jù)對電 器元件外觀特征以及質量精度的分析 其澆口采用點澆口 因其澆口在塑件內部不影 響其外觀質量 澆口尺寸與位置如圖 2 5 所示 圖 2 5 澆口位置示意圖 1 澆口的選用 澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種 我們將采用限制性澆口 限制性澆口一 方面通過截面積的突然變化 使分流道輸送來的塑料熔體的流速產生加速度 提高剪 切速率 使其成為理想的流動狀態(tài) 迅速面均衡地充滿型腔 另一方面改善塑料熔體 進入型腔時的流動特性 調節(jié)澆口尺寸 可控制填充時間 冷卻時間及塑件表面質量 同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流 并便于澆口凝料與塑件分離的作用 具體到這套模具 其澆口形式及尺寸如上圖 2 5 所示 澆口各部分尺寸都是取的 經驗值 實際加工中 是先用圓形銑刀銑出流道 再將材料進行熱處理 然后做一個 銅公 電極 去放電 用電火花打出這個澆口來的 2 澆口位置的選擇 模具設計時 澆口的位置及尺寸要求比較嚴格 初步試模后還需進一步修改澆口 尺寸 無論采用何種澆口 其開設位置對塑件成型性能及質量影響很大 因此合理選 擇澆口的開設位置是提高質量的重要環(huán)節(jié) 同時澆口位置的不同還影響模具結構 總 之要使塑件具有良好的性能與外表 一定要認真考慮澆口位置的選擇 通常要考慮以 下幾項原則 1 澆口應設計在制品塑壁最厚之處 并力求澆口至型腔各部分距離盡可能接近并 利于補縮 2 避免在澆口處產生噴射 在成型中產生蛇流 3 應設計在制品成型時的主要受力之處 因為此處是塑料熔體流動方向上所承受 的拉應力和壓應力的最大之處 特別是帶填料的增強塑料 更為明顯 4 應考慮并顧及到制品的尺寸和精度要求 因為塑料流動方向和垂直于流動方向 的收縮率不相同 所以應考慮到收縮的方向性和可能引起的變形 根據(jù)本塑件的特征 綜合考慮以上幾項原則 塑件的澆口設計在如上圖 2 5 所示 澆口位于塑件端面的正中心位置 第三章 成型零件結構的設計 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件 包括凹模 型芯 鑲塊 成型桿和成型環(huán)等 成型零件工作時 直接與塑料接觸 塑料熔體的高壓 料流的沖 刷 脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦 因此成型零件要求有正確的幾何形狀 較高的尺寸 精度和較低的表面粗糙度 成型零件還要求結構合理 有較高的強度 剛度及較好的 耐磨性能 設計成型零件時 應根據(jù)塑料的特性和塑件的結構及使用要求 確定型腔的總體 結構 選擇分型面和澆口位置 確定脫模方式 排氣部位等 然后根據(jù)成型零件的加 工 熱處理 裝配等要求進行成型零件結構設計 計算成型零件的工作尺寸 對關鍵 的成型零件進行強度和剛度校核 本套模具的成型零件包括定模板 動模板 推板 動模型芯等 本設計中零件工作尺寸的計算均采用平均尺寸 平均收縮率 平均制造公差和平 均磨損量來進行計算 已給出聚丙烯 PP 的成型收縮率為 1 50 3 1 定模型腔板的設計 定模板總體上就是一個長方體 底面是平的 其面積至少要能蓋住塑件的最大 外形面積 由于塑件在成型時模板受到的壓力較大 據(jù)經驗厚度需設計厚度 另外還 要考慮到導柱和導套的位置 冷卻水道的布置以及主流道的布置等 設計定模板的寬 為 250mm 厚為 60mm 長為 300mm 最終設計結構如下圖 3 1 所示 3 2 型芯固定板的設計 設計型芯固定板的寬為 250mm 厚為 60mm 長為 300mm 型芯固定板偏上部也設有 兩條冷卻水道 有四個推桿孔 四個固定螺栓孔 和四個大導柱孔 四個固定型芯的 內六角螺釘孔 還有一個深 4mm 的型芯固定槽 如圖 3 2 所示 3 3 推板的設計 設計推板的寬為 250mm 厚為 25mm 長為 300mm 推板有四個推板導套 四個緊定釘 和一個型腔口 緊定釘?shù)淖饔檬欠乐雇瓢逋瞥龊头祷貢r推板導套跟著推桿導柱上下移 動或者偏移 僻免模具受損 如圖 3 3 所示 3 4 型芯的設計 型芯的下部有四個內六角螺釘孔 作用是用來與型芯固定板固定起來 以免發(fā)生錯位 移動 如圖 3 4 所示 圖 3 1 定模型腔板示意圖 3 4 型芯的設計 根據(jù)以上分析 計算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結構形式和規(guī)格 初 選標準模架 依據(jù) 塑料注射模中小型模架及技術條件 根據(jù)模板的參數(shù)確定導柱 導套 墊塊等的有關尺寸 模架的基本參數(shù) A1 160160 27 Z2 GB T 12556 1 1990 上固定板 T 25mm 定模板厚度 A 60mm 推料板板厚度 S 25mm 動模板厚度 B 60mm 支架 C 68mm 下固定板 L 25mm 模具厚度 H 模 T A S B C L 263mm 模具外形尺寸 300mm 300mm 263mm 第四章 脫模結構與復位 4 1 脫模結構分析 4 1 1 脫模結構的設計原則 為避免制品在脫模時變形甚至損壞 為此目的 必須 推出制品時的著力點應力求靠近型芯以減小力臂的長度 同時其著力點也應 力求在制品剛度和強度的最大部位之處 著力面積亦應盡可能大些以減小應力的集中 著力點應力求對稱 均衡 以確保推出平衡 推出位置應力求設在制品內表面 并且不影響裝配之處 或對外觀質量影響 不大的部位 尤其是選用推桿推出的結構時 更當注意 結構合理 脫?？煽?運動靈活 制造簡便 裝卸更換和維修方便 選材合理 熱處理得當 經久耐用 好用 正確分析并計算制品包緊力的大小 部位和阻力中心 以選擇適宜的脫模結 構 并使排出力的重心盡可能與脫模阻力中心重合 4 1 2 脫模結構的分類 按脫模的結構特征分 脫模結構分為五種即 簡單的脫模結構 兩次推出的脫模結構 雙模脫結構 即動 定模皆有簡單脫模零件的結構 順序脫模結構即制品結構復雜 有幾個分型面必須按一定的順序分型才能使 制品順利脫模的結構 螺紋制品的模內旋轉脫模結構 4 1 3 脫模結構的形式 此模具采用的是簡單的脫模結構 也就是用推桿推出結構 此套模具采用四根推桿推動推板 用來推動制件的最大輪廓面 這樣是為了使制 件推出的平衡和使制件受力對稱 均勻 使制件在推出時不致于變形 模具中的推桿為標準件 國家統(tǒng)一制定了國標 由專業(yè)生產廠制造供應 我們通 常使得是標準型推桿 其截面積相等 圓形 加工方便 GB4169 1 84 推桿的固定方 法有很多種 我們通常采用的是壓板式 此方法加工方便 由于厚壁制品脫模力受到材料壁厚中性層冷卻收縮的影響 可用彈性力學的有關 厚壁圓筒的理論進行分析計公式如下 Qc 1 25kfcaE Tf Tj Ac dk 2t 2 dk2 dk 2t 2 dk2 式中 對于圓筒制品中 k 脫模斜度系數(shù) k fcCos Sin f c 1 fcSin Cos 0 92 f c 脫模系數(shù) 即在脫模溫度下制品與型芯表面之間的靜摩擦系數(shù) 它受高分子 熔體經高壓在鋼表面固化中粘附的影響 0 50 塑料的線膨脹系數(shù) 1 查表得 6 10 5 塑料的泊松比 0 40 E 在脫模溫度下塑料的抗拉彈性模量 MP a 3 16 10 3 T f 軟化溫度 100 T 脫模頂出時制品的溫度 60 A c 制品包緊在型芯上的有效面積 mm 2 1068 69 t 制品的厚度 mm 2 95 將以上各數(shù)據(jù)代入公式得 Qc 1057 45N 4 1 4 推桿的固定 推桿的固定位置如圖 4 1 所示 圖 4 1 推桿固定示意圖 4 2 復位結構設計 復位就是將推出制品使之脫模的零部件回復到合模注射時的正確位置的全過程 復位結構有以下幾種 有復位桿復位 有推桿兼作復位桿復位 有的利用推板復 位和用彈簧復位 這些復位結構都是模具設計制造中和實際產生中應用最廣泛也是最 普遍最常用的結構 電器元件這套模具同樣遵循了常規(guī)設計的方法 采用的是復位桿 復位 復位桿是將已完成推出制品和澆口凝料的推桿 拉料桿 連同推桿固定板和推 板一起 一同推回原來的合模位置 以便下一循環(huán)的再次推出 由于此塑件沒有側向分型抽芯結構 且沒有斜銷和滑塊 也沒有其他活動鑲件 因 此該模具選用有復位桿復位 第五章 模具成型溫度調節(jié)與控制 由于模塑成型制品的材料不同 對模具成型時的模溫要求也各不相同 大多數(shù)常 用熱塑性塑料注射成型時 均要求模具溫度在 40 6 0 之間 而少數(shù)熱固性塑料成 型時 則要求模溫為 110 1 50 個別塑料要求達到 230 26 0 的高溫 而熱固 性塑料制品的材料 多為低溫態(tài)進入模具 其料溫一般均在 100 之內 但是進入型腔 后則要求迅速達到 180 2 00 的高溫 以求快速交聯(lián)固化 定性出模 因此為使制 品材料在成型時獲得最佳的模具溫度 有些模具要降溫 而有些模具要升溫 故此 對制品成型時的模溫必須進行有效的調節(jié)和控制 這是保證制品質量和提高生產率的 重要環(huán)節(jié) 5 1 模溫對制品質量和生產效率的影響 1 保持制品熔料料溫的穩(wěn)定 均稀 模溫的均衡穩(wěn)定得到有效的保證 就可以 減小制品的成型收縮率并保持相對穩(wěn)定 從而提高制品的尺寸精度和精度的穩(wěn)定性 2 溫度穩(wěn)定收縮穩(wěn)定 制品變形就小 尤其是形狀和結構復雜的制品 壁厚不 均的制品更是明顯 3 改善了塑料的成型性能 塑料優(yōu)良的成型特性只有在成型溫度和成型壓力都 在額定范圍內才能顯示出來 溫度過高過低都會影響塑料的成型質量 比如溫度過低 塑料流動性差 會影響充填 造成缺陷甚至廢品 更不用說精度了 溫度過低還容易 產和明顯的熔接痕 并使內應力加大 4 可改善制品的外觀質量 避免產生云絲 無光澤 粘模等缺陷 5 保持所需要模溫 交并使之穩(wěn)定 可縮短成型時間 從而縮短了成型周期 提高了制品的生產率 該制品的原材料是聚丙烯 PP 查設計手冊得到聚丙烯 PP 的成型溫度在 160 260 度之間 模具溫度在 40 60 度之間 有效地控制模溫 使收縮穩(wěn)定 制品變形就小了 5 2 冷卻系統(tǒng)的設計 冷卻系統(tǒng)包括 動 定模的冷卻水通道 密封圈和進水口 水口的管接頭 其主要作 用是調節(jié)模具溫度 保證成型質量 提高制品固化速度 提高效率 管接頭采用的是 細牙螺紋 水孔直徑是管螺紋的低徑即攻絲前的預孔直徑 由于此模具的采用的是鑲 嵌示型芯 所以為了避免漏水 在型芯和動 定模板安裝密封圈 熔融塑料由注塑機噴嘴射出 進入模具時的溫度 ABS 是 170 180 熔料一旦 進入并充滿型腔后 則要求盡可能迅速地冷卻固化 以便保壓定型后出模 ABS 在型腔 中冷卻固化的最佳溫度為 40 60 因此 要使模具保持塑料冷卻固化所需的最 佳溫度 必須對高溫塑料帶入模具的溫度進行有效的調節(jié)和控制 常用且又簡便的方 法就是利用冷卻介質水對模具進行循環(huán)冷卻 將模具中多余的熱量帶出模外 以保持 制品冷卻所需的最佳模溫 由于制品平均壁厚為 1mm 制品尺寸又較小 確定水孔直徑為 6mm 由于冷卻水道的位置 結構形式 孔徑 表面狀態(tài) 水的流速 模具材料等很 多因素都會影響模具的熱量向冷卻水傳遞 精確計算比較困難 實際生產中 通常都是根據(jù)模具的結構確定冷卻水路 通過調節(jié)水溫 水速來滿足要求 由 于動模 定模均為鑲拼式 受結構限制 冷卻水布置如圖 5 1 所示 A 圖 5 1 水道位置示意圖 第六章 校核注塑機 6 1 鎖模力 模具厚度的校核 由于在初選注射機和選用標準模架時是根據(jù)以上四個技術參數(shù)及計算壁厚等因素 選用的 所以鎖模力 模具厚度不必進行校核 已符合所選注射機要求 6 2 工藝參數(shù)的校核 6 2 1 注射量的校核 按體積 Vmax V 式中 Vmax 模具型腔流道的最大容積 cm 3 V 指定型號與規(guī)格注射機的注射量容積 cm 3 注射系數(shù)取 0 75 0 85 無定形料可取 0 85 結晶形可取 0 75 將以上各數(shù)代入 式得 V max V 0 85 100 85cm3 倘若實際注射量過小 注射機的塑化能力得不到發(fā)揮 塑料在料筒中停留的時間 會過長 所以最小注射量容積 Vmin 0 25V Vmin 0 25V 0 25 100 25cm 3 實際注射量 V V0 0 6V0 49 72 0 6 49 72 79 552cm 3 即 Vmin V V max 所以符合要求 6 2 2 最大注射壓力的校核 Pmax KPs 式中 Pmax 注射機的額定注射壓力 MPa 取 150 MPa Ps 成型時所需的注射壓力 MPa 取 100 MPa K 安全系數(shù) 常取 K 1 25 1 4 取 1 3 則 K 1 3 100 130 MPa P max150 MPa 所以符合要求 6 3 開模行程的校核 注射機最大開模行程 S S H 1 H2 5 10 式中 H 1 塑料制品高度 mm H2 澆注系統(tǒng)高度 mm 取出澆道凝料所需距離 取出制件和澆注系統(tǒng)所需的開模行程應為 H1 H2 5 10 37mm 50mm 8mm 66mm 即注射機開模行程 S 260mm 大于取制件和澆注系統(tǒng)所需的開模行程 66mm 故注 射機的開模行程滿足要求 6 4 模具在注塑機上的安裝 從標準模架外形尺寸看小于注射機拉桿空間 并采用壓板固定模具 所以所選注 塑機安裝空間滿足要求 第七章 繪制裝配圖 標 記 處 數(shù) 分 區(qū) 更 改 文 件 號 簽 名 年 月 日設 計審 核 工 藝 標 準 化 批 準 階 段 標 記 重 量 比 例共 張 第 張1 A A A B B B 序 號 代 號 名 稱 數(shù) 量 材 料 重 量單 件 總 計 備 注1GB T70 1 98 內 六 角 螺 釘 M8 40 445 2 28 90 支 撐 柱 445 3CI2527 模 架 1 4GB T70 1 98 內 六 角 螺 釘 M16 40 4Q235A5GB T70 1 98 內 六 角 螺 釘 M12 30 8Q235A6GB T70 1 98 內 六 角 螺 釘 M6 20 4Q235A7 20 20 限 位 柱 445 8270 250 70 后 模 仁 固 定 板 145 9 7 135 斜 導 柱 1645 10185 160 60 后 模 仁 145 1185 160 50 前 模 仁 145 12 40 10 唧 咀 145 13 10 15 定 位 環(huán) 145 1460 30 15 壓 條 245 1234 56 78 9 10 1 12 13 14 B 12345 67 89 10 1 12 13 序 號 代 號 名 稱 數(shù) 量 材 料 重 量單 件 總 計 備 注1GB T70 1 98 內 六 角 螺 釘 M8 40 445 2 28 90 支 撐 柱 445 3CI257 模 架 14GB T70 1 98 內 六 角 螺 釘 M16 40 4Q235A 5GB T70 1 98 內 六 角 螺 釘 M12 30 8Q235A6GB T70 1 98 內 六 角 螺 釘 M6 20 4Q235A7 20 20 限 位 柱 445 8270 250 70 后 模 仁 固 定 板 145 9 7 135 斜 導 柱 1645 10185 160 60 后 模 仁 145 1185 160 50 前 模 仁 145 12 40 10 唧 咀 145 13 10 15 定 位 環(huán) 145 第八章 畢業(yè)設計總結 作為一名全日制在校大學生的畢業(yè)設計 是對自己能力的一個嚴格考驗 針對通 過此次設計 使我對模具的設計有了較深的認識 同時 在設計過程中 通過查閱大 量資料 手冊 標準 期刊等 跟同學進行了多次交流 在老師的指導下 使我少走 了很多彎路 但是由于自己能力有限 還是有很多不足的地方 不過我相信我可以在 以后的工作實踐中認真積累經驗 以便更好的服務與模具這個行業(yè) 在設計過程中 運用了 Word CAD 等軟件進行編輯排版和畫圖 分析 學到了很多新的知識 拓寬了 視野 豐富了知識 為將來獨立完成模具設計積累了一定的經驗 但是也碰到了很多 問題 例如由于資料有限 無法更好的進行模具標準零件的選用 由于時間倉促和自己能力有限 設計任務書和裝配圖中仍有很多不足 望老師諒 解 本人會在以后的工作實踐中更好的提高自己的能力 參考文獻 1 塑料模具設計指導 伍先明 王群 等 主編 2 機械制圖 郭紀林等主編 大連理工大學出版社 2005 08 3 塑料成型工藝與模具設計 齊曉杰 主編 4 塑料模具設計手冊 機械工業(yè)出版社出版 5 塑料成型工藝及模具簡明手冊 王孝培 主編 6 奚永生 鮑明飛 劉曉明 大型注塑模具設計 北京 中國輕工業(yè)出版社 1996 7 鄒繼強 塑料制品及其成型模具設計 北京 清華大學出版社 2005 8 宋滿倉 黃銀國 趙丹陽 注塑模具設計與制造實戰(zhàn) 北京 機械工業(yè)出版社 2003 9 付宏生 劉京華 注塑制品與注塑模具設計 北京 化學工業(yè)出版社 2003 10 陸寧 實用注塑模具設計 北京 中國輕工業(yè)出版社 1997 11 模具材料及表面熱處理 吳兆祥 主編 12 互換性與技術測量 韓進宏主編 機械工業(yè)出版社 2004 07 13 Pro E 精品教程 甘登岱主編 航空工業(yè)出版社 2008 03 致 謝 經過幾個月的忙碌 本次畢業(yè)設計已經接近尾聲 作為一個大學生的畢業(yè)設計 由于經驗的匱乏 難免有許多考慮不周全的地方 如果沒有指導老師的督促指導 以 及一起努力的同學們的支持 想要完成這個設計是非常困難的 在這里首先要感謝在我求學的艱難旅途上教導過我的所有老師 他們?yōu)槲业臋C械 專業(yè)理論打下了基礎 特別要感謝一直孜孜不倦指導我老師 老師平日里工作事務繁 忙 但在我做畢業(yè)設計的每個階段 從查閱資料 設計草案的確定和修改 中期檢查 后期詳細設計 裝配草圖等整個過程中都給予了悉心的指導 我的設計較為復雜煩瑣 但是老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤 除了敬佩老師的專業(yè)水平外 老師治學嚴謹 和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣 并將極大的影響我今后的學習與工作 同時還要感謝所有的同學們 正是因為有了你們的支持和鼓勵 此次畢業(yè)設計方 才順利完成 最后感謝母校 給我們這些本應已經步入社會 充滿求知欲望的學子們 一次繼 續(xù)學習的機會 總之 此次畢業(yè)設計 使我收獲甚多 為我的大學夢劃上了一個完美的句號 也 為將來的人生之路奠定了基石 在進入社會之后 我將銘記此次畢業(yè)設計的教誨 鼓 舞與受到的幫助 以一顆謙卑 熱情而又執(zhí)著的心來對待我的事業(yè)和我的朋友 始終 以樸實的性格 實干的作風 豁達的態(tài)度 樂觀的精神去誠誠懇懇地工作 踏踏實實 地走好人生路