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臺(tái)面框注塑模設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
塑料工業(yè)是世界上增長最快的工業(yè)之一。自從上世紀(jì)初葉實(shí)現(xiàn)以純粹化學(xué)合成方法生產(chǎn)塑料算起，塑料工業(yè)已有近百年的歷史。隨著科技日新月異的發(fā)展，塑料工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，從而使得塑料的數(shù)量也不斷上漲。當(dāng)然塑料工業(yè)的發(fā)展是離不開塑料模具設(shè)計(jì)的，模具工業(yè)被譽(yù)為“工業(yè)之母”。隨著模具技術(shù)的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已成為各種工業(yè)產(chǎn)品不可或缺的重要工藝設(shè)備。由于模具成型有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和低成本等其它加工方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此在機(jī)械、電子、輕工業(yè)、航空，日用品等工業(yè)領(lǐng)域得到了極其廣泛的應(yīng)用。尤其現(xiàn)在電子產(chǎn)品種類繁多且更新?lián)Q代速度之快，更加快了模具行業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)在模具成型技朮已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。但隨著科技的不斷發(fā)展，各種性能的塑料產(chǎn)品的不斷開發(fā)，注塑工藝越來越多地被各個(gè)制造領(lǐng)域用以成型各種性能要求的產(chǎn)品。要高質(zhì)量、低價(jià)格、快速地生產(chǎn)注塑產(chǎn)品，必須綜合考慮成型材料，注塑模具及注塑機(jī)的問題。塑料模具設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響成型產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量及成本。 這樣對(duì)注塑模具全方位的要求越來越高。高質(zhì)量、低價(jià)格、快速地開發(fā)模具顯得尤為重要。
注射模具在注射制品成型中起極其重要的作用,除了塑料制品的表面質(zhì)量,成型精度完全由模具決定之外,塑料制品的內(nèi)在質(zhì)量,成型效率也受模具影響,所以如何提高質(zhì)量,簡明,快捷,規(guī)范化地設(shè)計(jì)注塑模具成為發(fā)揮注塑成型工藝優(yōu)越性,擴(kuò)大注塑制品生產(chǎn)應(yīng)用的首要問題。
以上所體現(xiàn)的各個(gè)方面，都與模具設(shè)計(jì)有著非常密切的關(guān)系。一副設(shè)計(jì)合理的模具，就有85﹪成功的希望，其余就得依靠設(shè)備和模具制造工人的熟練程度來達(dá)到，所以，提高塑料注射模具的設(shè)計(jì)水平就顯得尤為重要。本套模具在設(shè)計(jì)的中，結(jié)合前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和這幾年模具發(fā)展新成果，采用了很多更具合理的模具結(jié)構(gòu)。例如：本套模具在開始模具設(shè)計(jì)之前，考慮了多種設(shè)計(jì)方案，衡量了每種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，從中選擇一種最具合理方案。本模具簡化了頂料板的厚度大小，把頂料板放入定模板中與其平齊，這樣就降低了模具閉合高度，增強(qiáng)了模具自身的剛性。采用一拉桿控制頂料板和上模板的動(dòng)作，并對(duì)其起支承作用。另外，在上下模板之間裝有開閉器，其作用就是控制模具的開模順序，使模具能夠安全合理的完成開合模動(dòng)作。采用這些新型結(jié)構(gòu)，不僅使模具簡單化，而且這些零件都標(biāo)準(zhǔn)化，縮短了加工周期，節(jié)約了大量成本。
如今，我國模具成型工業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系，越來越多的新技術(shù)，新工藝，新材料誕生，并將應(yīng)用在模具產(chǎn)業(yè)中，這將促使我國模具工業(yè)的飛躍發(fā)展。同時(shí)，我國模具工業(yè)的總體水平與世界先進(jìn)國家相比還有一定差距，還要大力推進(jìn)模具產(chǎn)業(yè)的科技進(jìn)步，開展新技術(shù)，新材料研究開發(fā)，并進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)模具工業(yè)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，使之可持續(xù)發(fā)展，為我國模具成型加工技術(shù)超趕世界先進(jìn)水平作出貢獻(xiàn)。
第2章 臺(tái)面柜注塑模工藝規(guī)程的編制
2.1 明確設(shè)計(jì)任務(wù)書和準(zhǔn)備必要的技術(shù)資料
注塑模具設(shè)計(jì)工作必須以模具設(shè)計(jì)任務(wù)書作為依據(jù)，由設(shè)計(jì)任務(wù)書了解塑料制品的技術(shù)圖樣、生產(chǎn)綱領(lǐng)、使用要求，注塑成型工藝規(guī)程以及對(duì)模具質(zhì)量的要求和完成時(shí)間等內(nèi)容，明確設(shè)計(jì)任務(wù)之后，通過必要的技術(shù)資料進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。
2.2 塑件的工藝性分析
該塑件是冰箱的臺(tái)面框，其塑件圖如圖所示，本塑件的材料采用PP，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。
圖2-1 塑件圖
2.2.1 塑件的原材料分析
塑件的材料采用PP屬熱塑性塑料。它的成型特性為：
PP 聚丙烯化學(xué)和物理特性 PP是一種半結(jié)晶性材料。它比PE要更堅(jiān)硬并且有更高的熔點(diǎn)。 由于均聚物型的PP溫度高于0C以上時(shí)非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入1~4%乙烯的無規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100C）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度。PP的強(qiáng)度隨著乙烯含量的增加而增大。 PP的維卡軟化溫度為150C。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。
PP不存在環(huán)境應(yīng)力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對(duì)PP進(jìn)行改性。PP的流動(dòng)率MFR范圍在1～40。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強(qiáng)度較低。對(duì)于相同MFR的材料，共聚物型的強(qiáng)度比均聚物型的要高。 由于結(jié)晶，PP的收縮率相當(dāng)高，一般為1.8～2.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。 均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對(duì)芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。
成型時(shí)注意事項(xiàng)：
1.結(jié)晶料,吸濕性小,易發(fā)生融體破裂,長期與熱金屬接觸易分解.
2.流動(dòng)性好,但收縮范圍及收縮值大,易發(fā)生縮孔.凹痕,變形.
3.冷卻速度快,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱,并注意控制成型溫度.料溫低方向方向性明顯.低溫高壓時(shí)尤其明顯,模具溫度低于50度時(shí),塑件不光滑,易產(chǎn)生熔接不良,留痕,90度以上易發(fā)生翹曲變形
4.塑料壁厚須均勻,避免缺膠,尖角,以防應(yīng)力集中
2.2.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
(1) 結(jié)構(gòu)分析 要想獲得合格的塑料制件除選用塑料的原材料外，還必須考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性，塑件的結(jié)構(gòu)工藝性與模具設(shè)計(jì)有直接關(guān)系，只有塑件設(shè)計(jì)滿足成型工藝要求，才能設(shè)計(jì)出合理的模具結(jié)構(gòu)以防止成型時(shí)產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷、及開裂等缺陷，達(dá)到提高生產(chǎn)率和降低成本的目的。
從零件圖上分析，由于該零件對(duì)表面質(zhì)量要求較高模具設(shè)計(jì)時(shí)采用倒裝模比較合適，該零件屬于中等復(fù)雜程度。
(2) 尺寸精度分析 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸相符合程度，即所獲得塑件尺寸的準(zhǔn)確度。塑件的尺寸精度與模具的制造精度，模具的磨損程度，塑件收縮率的波動(dòng)及成型時(shí)工藝條件的變化，塑件成型后的時(shí)效變化和模具的結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)，因此，塑件的尺寸精度往往不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級(jí)。
由于該塑件上尺寸公差均為未注尺寸公差。查表可知PP材料的制件為MT5級(jí)[2]。即：532±0.3 mm,508±0.5mm,540±0.5mm,435±0.3mm, 515mm,540mm,570±0.5以上分析可見，該零件的尺寸精度不高沒有太多的的精度要求，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。
從零件的壁厚上來看，壁厚為2.5mm，比較均勻，有利于成型。
(3) 表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺、內(nèi)部不得有導(dǎo)電介質(zhì)外，零件外表面要求表面細(xì)噴沙紋。除此外沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注塑時(shí)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。
2.2.3 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計(jì)算塑件的體積：
V=901 (由PRO/E量得)
計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得PP的密度為P=0.9-0.91克/立方厘米
故零件的質(zhì)量為：
M=VP
=901×0.91×
=820g
2.3 成型設(shè)備的選擇
注射模具是安裝在注射機(jī)上的，模具與注射機(jī)應(yīng)當(dāng)相適應(yīng)，這將關(guān)系到制件的質(zhì)量，均勻性及成型周期。一副模具放在許多型號(hào)和規(guī)格的注射機(jī)上使用，均可能獲得令人滿意的效果，但是只有該模具的注射量、鎖模力、注射速度和總的循環(huán)操作都與預(yù)想值相同的情況下才能取得最佳效果。選擇注塑機(jī)時(shí)，必須保證制品的注射量小于注射機(jī)允許的最大注射量。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，制品注射量一般不超過注射機(jī)最大注射量的80%，此模具采用一模一腔。
2.3.1 注射量的校核
模具型腔能否充滿與注射機(jī)允許的最大注射量密切聯(lián)系，設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)保證注塑模內(nèi)所需融體總量在注射機(jī)實(shí)際的最大注射量；根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注射機(jī)的最大注射量是允許最大注射量的80%。
由+ ≤80%
計(jì)算可得滿足使用要求。
2.3.2 注射壓力校核及鎖模力校核
注射壓力校核是檢驗(yàn)注射機(jī)的最大注射壓力能否滿足制品成型的需要，注射壓力的大小與制品的復(fù)雜程度、模具結(jié)構(gòu)、塑件品種、注射速度、流動(dòng)比、噴嘴及模具流道系統(tǒng)以及注射機(jī)類型等因素有關(guān)。ABS的注射壓力為60MPa～100MPa，而XS-ZY-125型注射機(jī)的注射壓力為119MPa。故滿足注射壓力的需要。
注射成型時(shí)，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠的鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料融體時(shí)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射機(jī)額定鎖模力。
即（+）P
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