003-ABS電器連接座注塑模具設計

003-ABS電器連接座注塑模具設計,003,ABS,電器,連接,注塑,模具設計 畢業(yè)設計（論文）中期報告 題目：ABS電器連接座注塑模具設計 本次設計的塑件為電器連接座。塑件特點為：見零件圖1.1（三維圖如下1.2），該零件總體形狀接近方形。尺寸如圖；上表面有一個平面,周邊都是平面。就此看來,產(chǎn)品并不復雜，模具設計時不須設置復雜機構，該零件屬于中等復雜程度。 技術要求中提出該塑件的尺寸公差MT3（SJ1372-78）。 由以上分析可見，該零件的尺寸精度中等偏上，對應的模具相關零件的尺寸加工可以保證。 該零件的表面要求沒有缺陷、毛刺、無飛邊及要有一定的光澤，沒有特別高的表面質(zhì)量要求，所以比較容易實現(xiàn)。 綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制得好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 零件圖1.1 圖1.2 電器連接座三維圖 1. 設計（論文）進展情況 （1）在開題的基礎上完成的進一步的設計和計算，完善了設計方案，并進一步完成了模具裝配草圖的繪制。 （2）考慮到塑件結(jié)構不太復雜，需求量中等固采用一模2件的模具結(jié)構，考慮其外形尺寸、注射時所需壓力和工廠現(xiàn)有的設備等情況，初步選用注射機為SZ-400/60。 查找《塑料模設計手冊》和參考工廠的實際應用的情況，ABS的成型工藝參數(shù)可作如下選擇。試模時，可根據(jù)實際的情況作適當?shù)恼{(diào)整。 型號 SZ-400/60 螺桿直徑（mm） Φ35 注射容量（cm3或g） 400` 注射壓力（N/cm3） 150 鎖模力 （KN） 600 最大注射面積（cm2） 14.05 模具厚度（mm） 170～500 模板行程（mm） 300 噴嘴球半徑（mm） 10 噴嘴孔直徑（mm） 4 噴嘴伸出量（mm） 20 頂出行程（mm） 80 外形尺寸（m * m * m） 3.9 X 1.3 X 1.8 （3） 確定主流道和分流道的形式和尺寸。 （4） 確定了模腔的數(shù)量和排列方式和澆口形式。 該塑件精度要求不高，但需求量中等，固應選多腔模更為合適。它可以提高生產(chǎn)效率，降低塑件的整體成本。生產(chǎn)經(jīng)驗表明，每增加一個型腔，塑件的尺寸精度將降低4%。 按注射機的最大注射量計算型腔數(shù)目 型腔數(shù)目n n≤(Kmp-m1)/m 式中K:注射機最大注射量的利用系數(shù)，取0.8 mp：注射機最大注射量，g m1：澆注系統(tǒng)凝料量，g m：單個塑件的質(zhì)量，g 經(jīng)過計算和產(chǎn)量的要求，n取2，采用一模2件的形式。 按此零件對外表面的要求:該零件的表面要求沒有明顯的缺陷、毛刺、無飛邊及要有一定的光澤。所以選擇側(cè)澆口（澆口位置如圖1.3）。 圖1.3澆口的位置 （5） 計算并校核型腔部分的強度和剛度，確定定動模板，頂筒的尺寸。 （6） 確定了側(cè)抽芯機構。 （7） 完成了模具結(jié)構裝配圖的繪制。（ 裝配圖另打印) （8） 完成了模具部分零件圖的繪制。（如圖1.4） 零件圖（1） 型腔 零件（2）型芯 零件（3）鑲件 圖1.4 模具部分零件圖 2. 存在的問題及解決辦法 （1） 未考慮到模具的冷卻問題。 解決辦法：本塑件在注射成型時不要求有太高的模溫因而在模具上可不設加熱系統(tǒng),塑料樹脂傳給模具的熱量與自然對流散發(fā)到空氣中的模具熱量、輻射散發(fā)到空氣中的模具熱量及模具傳給注射機熱量的差值，即為用冷卻水擴散的模具熱量。假如塑料樹脂在模內(nèi)釋放的熱量全部由冷卻水傳導的話，即忽略其他傳熱因素，經(jīng)過計算這些熱量全部由冷卻介質(zhì)帶走，這些熱量應分別由凹模和型芯的冷卻系統(tǒng)帶走，實驗表明，約1/3的熱量被凹模帶走，其余由型芯帶走。模具應由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量： Q=（Q+ Q）－（Q+ Q+ Q） 由于現(xiàn)在無法得到Q的正確值，所以計算以簡單計算原則，取Q= Q。 3. 后期工作安排 12—13周：完善模具結(jié)構裝配圖，并完成所有零件圖的繪制工作。 14—15周：完善模具零件的選材、工藝規(guī)程的編制。 16—17周：對所有圖紙進行校核，編寫設計說明書，所有資料提請指導教師檢查。 18周：準備答辯； 指導教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計(論文)開題報告 題目：電器連接座注塑模具設計 1 畢業(yè)設計（論文）綜述 1.1 研究意義 模具作為工業(yè)之母，其重要性無需多言，包括我國在內(nèi)的眾多國家都將其單列出來作為一個大的行業(yè)，而隨著塑料制品的大規(guī)模應用，塑料注射模具更在這一行中占了很大的比例。但很可惜的是，由于歷史的原因，我國在這一行業(yè)，與西方發(fā)達國家之間有著很大的差距，但這種差距并非不可彌補的，作為21世紀國家青年，我應當為此而努力，所以現(xiàn)在我理所當然的選擇了注射模具畢業(yè)設計這一課題。 通過這一課題使我能運用已學的知識，獨立進行科學研究活動，學會分析和解決學術問題的方法，鍛煉解決某一學術問題的能力。a塑料件制品涉及及成型工藝的選擇b一般塑料件制品成型模具的設計能力c塑料制品質(zhì)量分析及工藝改進、塑料模具結(jié)構改進設計的能力d掌握模具設計常用的軟件（如AutoCAD、Pro/E等）及同實際設計的結(jié)合的能力e使自己在文檔組織與檢索方面的能力得到提高f掌握寫論文的一般步驟及格式方法，同時提高自己的學習、思考、解決問題的能力，為以后的工作奠定良好的基礎。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 近年來我國的模具技術有了很大的發(fā)展，在大型模具方面，已能生產(chǎn)大屏彩電注塑模具、大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具。機密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。 在成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成行模、高效多色注塑模、鑲件互換結(jié)構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新業(yè)取得了較大進展。氣體輔助注射成形技術的使用更趨成熟。熱流道模具開始推廣，有些單位還采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。 當前國內(nèi)外用于注塑模具方面的先進技術主要有以下幾種：a熱流道技術 它是通過加熱的辦法來保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態(tài)。由于在流道附近或中心設有加熱棒和加熱圈，從注塑機噴出口到澆口的整個流道都處于高溫狀態(tài)，使流道中的塑料成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設計和保持熔融，停機后一般不需要打開流道取出凝料，再開機時只需加熱流道到所需溫度即可。這一技術在大批量生產(chǎn)塑件、原材料較貴和產(chǎn)品質(zhì)量要求較高的情況下尤為適用。熱流道注塑成型技術應用范圍很廣，基本上，適用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用熱流道模具加工，許多產(chǎn)品如手機殼、按鍵、面板、尺寸要求精密的機芯部件等都是采用熱流道技術成型。一個典型的熱流道系統(tǒng)一般由如下幾大部分組成：（1）熱流道板（MANIFOLD）；（2）噴嘴（NOZZLE） ；（3）溫度控制器；（4）輔助零件。 b氣體輔助注射成形技術 它是向模腔中注入經(jīng)準確計量的塑料熔體，在通過特殊的噴嘴向熔體中注入壓縮氣體，氣體在熔體內(nèi)沿阻力最小的方向前進，推動熔體充滿型腔并對熔體進行保壓，當氣體的壓力、注射時間合適的時候，則塑料會被壓力氣體壓在型腔壁上，形成一個中空、完整的塑件，待塑料熔體冷卻凝固后排去熔體內(nèi)的氣體，開模退出制品。氣體輔助注射成形技術的關鍵就是怎么合理的把握注入熔融的塑料的時間與充人氣體的時間的配合。氣體輔助注射可以應用在除特別柔軟的塑料以外的任何熱塑性塑料和部分熱固性塑料。應用氣體輔助注塑成型技術，可以提高產(chǎn)品強度、剛度、精度，消除縮影，提高制品表面質(zhì)量；降低注射成型壓力以減小產(chǎn)品成型應力和翹曲，解決大尺寸和壁厚差別較大產(chǎn)品的變形問題；簡化澆注系統(tǒng)和模具設計，減少模具的重量．減少塑件產(chǎn)品的重量，減少成型時間以降低成本和提高成型效率等。氣體輔助成形周期可分為如下六個階段：塑料熔體填充階段、切換延遲時間、氣體注射階段、保壓階段、氣體釋放階段、推出階段。 c共注射成形技術 它是使用兩個或者兩個以上注射系統(tǒng)的注塑機，將不同品種或者不同色澤的塑料同時或者先后注射進入同一模具內(nèi)的成形方法。國內(nèi)使用的多為雙色注塑機。采用共注射成形方法生產(chǎn)塑料制品時，最重要的工藝參數(shù)是注射量、注射速度和模具溫度[1]。 反應注射成形技術 它是將兩種或者兩種以上既有化學反應活性的液態(tài)塑料（單體）同時以一定壓力輸入到混合器內(nèi)進行混合，在將均勻混合的液體迅速注入閉合的模具中，使其在型腔內(nèi)發(fā)生聚合反應而固化，成為具有一定形狀和尺寸的塑料制品通常這種成形過程稱之為RIM。 在制造方面，CAD/CAM/CAE技術的應用上了一個新臺階，一些企業(yè)引進CAD/CAM系統(tǒng)，并能支持CAE技術對成形過程進行分析。近年來我國自主開發(fā)的塑料膜CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，如北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等。 優(yōu)化模具系統(tǒng)結(jié)構設計和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標準化水平，提高模具制造精度與質(zhì)量，降低型件表面研磨、拋光作業(yè)量和縮短制造周期；研究、應用針對各類模具型件所采用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應市場多樣化和個性化，應用快速原型制造技術和快速制模技術，以快速制造成塑料注塑模，縮短新產(chǎn)品試制周期。這些是未來5～20年注塑模具生產(chǎn)技術的總體發(fā)展趨勢，具體表現(xiàn)在以下幾個方面： （1） 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 （2） 在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 （3） 推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。 （4） 開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 （5） 提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。 （6） 應用優(yōu)質(zhì)材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 2 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、方法或措施 2.1 研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 該連接座制件形狀比較簡單,都是平面構成 外觀要求較嚴,由于產(chǎn)品結(jié)構沒有側(cè)凹,所以不需要較復雜機構,例如側(cè)抽芯等 。 （1） 充分了解塑件結(jié)構繪，繪制零件圖并完成基本參數(shù)的計算機注射機的選用； （2） 確定模具類型及結(jié)構，完成模具的結(jié)構草圖的繪制； （3） 運用CAD等工具軟件輔助設計完成模具整體結(jié)構； （4） 對模具工作部分尺寸及公差進行設計計算； （5） 對模具典型零件需進行選材及熱處理工藝路線分析； （6） 編制模具中典型零件的制造工藝規(guī)程卡片； （7） 對設計方案和設計結(jié)果進行經(jīng)濟分析和環(huán)保分析； （8） 繪制模具零件圖和裝配圖； （9） 編制說明書（繪圖插入說明書中恰當位置）。 2.2 主要問題 （1） 塑料的工藝分析 （2) 注塑設備的選擇 (3) 塑料的工藝尺寸的計算 (4) 分型面的選擇 (5) 澆注系統(tǒng)的設計 (6) 合模導向機構的設計 (7) 脫模機構的設計 (8) 排氣系統(tǒng)的設計 (9) 冷卻系統(tǒng)的設計 (10) 模具的工作原理及安裝、調(diào)試 2.3 研究方法 利用已具備的初步設計基礎，工程制圖與AutoCAD，機械制造工程學，塑料成型及模具設計，工程材料及熱處理等理論知識，查閱各種相關資料，并在老師的指導下認真完成所選課題。 2.4 研究方案 (1) 采用一腔一模，直接澆口，可是經(jīng)過分析一腔一模生產(chǎn)效率較低，而直接澆口雖然有以下優(yōu)點：①無分流道及澆口，流道凝料少。②無分流道，流道流程短，壓力機熱量損失少、有利于排氣、成型容易?？墒侨秉c也很明顯比如:①去除澆口困難，去除澆口后會在制品上留下較大痕跡。②平而淺的制品容易產(chǎn)生翹曲、扭曲變形。③ 澆口附近殘余應力大。 (2) 采用一腔兩模，側(cè)澆口，經(jīng)過分析考慮到塑件比較小，因此型腔形似選擇一模2腔。一模2腔與多型腔相比，具有以下優(yōu)點：塑件的形狀和尺寸精度始終一致；選擇側(cè)澆口則是因為它有以下優(yōu)點：①澆口與成形品分離容易；②側(cè)澆口的分流道較短；③加工容易，修正容易。 經(jīng)過綜合分析第二種方案更加適合該零件的加工。 3 本課題研究的重點及難點，前期已開展的工作 3.1 本課題研究的重點及難點 (1) 決定塑件的分型面； (2) 側(cè)孔的成型方法； (3) 根據(jù)塑料件的結(jié)構,分析確定澆口位置和注塑方式； (4) 決定型腔的模塊組合； 3.2 前期已開展工作 圖3.1 塑件零件圖 深入理解課題的內(nèi)涵，廣泛搜集國內(nèi)外的文獻資料，進行學習和研究。了解國內(nèi)塑料注塑模具的現(xiàn)狀，借閱相關的書籍。對這次設計將要用到的基礎知識進行學習和了解，初步制定研究方案。 4 完成本課題的工作方案及進度計劃 (1) 熟悉課題，工廠參觀注塑生產(chǎn)過程，繪制塑件3D圖，翻譯外文資料。 1-2周 (2)確定模具類型及結(jié)構，繪制模具結(jié)構草圖，準備開題答辯。 3-4周 (3） 對模具工作部分尺寸及公差進行設計計算，并運用Pro/E輔助設計完成部分模具零件，準備中期答辯。 5-10周 （4） 完成模具零件的選材、工藝規(guī)程的編制、裝配圖及零件圖的繪制等工作。 11-12周 （5） 對所有圖紙進行校核，編寫設計說明書，所有資料提請指導老師檢查，準備畢業(yè)答辯。 13-15周 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主管領導： 年 月 日 注：1）正文：宋體小四號字，行距20磅，單面打??；其他格式與畢業(yè)論文要求相同。 2）開題報告由各系集中歸檔保存。 3）開題報告引用參考文獻注釋格式可參照附錄E“畢業(yè)設計（論文）參考文獻樣式”執(zhí)行。不進入正文，可以作為附件放在開題報告后面。 參考文獻 [1] 《中國模具工程大典第三卷：塑料與橡膠模具設計》 [2] 《塑料模具技術手冊》編委會編．塑料模具技術手冊[M]. .北京：機械工業(yè)出版社，1997 [3] 駱志斌主編.模具工實用技術手冊[M]. 南京：江蘇科學技術出版社，2000.3 [4] 陳錫棟，周小玉主編．實用模具技術手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2001.7 [5] 張國強.注塑模設計與生產(chǎn)應用[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2005 [6] 駱志高，陳嘉真.塑料成型工藝及模具設計[M]. 北京：工業(yè)出版社，2009 [7] 石世銚.注射模具設計與制造300問[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2010 [8] 《塑料模設計手冊》編寫組. 塑料模設計手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1994. 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Journal of Shanghai Jiaotong University, 2000, 35(4): 1391-1394. 8 本科畢業(yè)設計（論文） 題目：ABS電器連接座注塑模具設計 摘要 這篇文章是關于塑料制件的注射模具的設計，主要內(nèi)容包括塑件的成型工藝分析，模具結(jié)構的確定，分型面位置，在形式的澆注系統(tǒng)和閘門的設計，零件設計計算形成的結(jié)構，模板及含量測定標準件的選擇，夾緊導向機構的設計，推出脫模機構等 在正確分析和材料性能的塑料制品的工藝特點，包括模具結(jié)構，模具的強度和壽命計算和熔融塑料的流動預測復雜工程運行中存在的問題，如；使用不同的軟件，如CAD，3 d軟件分別對模具的設計，制造和產(chǎn)品質(zhì)量進行了分析。塑料注射模具設計，采用一般精度，使用CAD軟件，3 d的成型注塑模具，零件的設計或分析澆注系統(tǒng)，引導部分和脫模機構等等。本專業(yè)的基礎上綜合運用，專業(yè)課知識設計，其核心知識是塑料成型模具，材料成型技術基礎，機械設計，塑料成型技術，計算機輔助設計，模具CAD／CAM／CAE，等 關鍵詞：模架,標準件,脫模推出機構. Abstract This article is about the printer drum unit bearing plate plastic injection mold design, the main contents include plastic parts forming technology analysis, the determination of mold structure, parting surface position, in the form of pouring system and the design of the gate, the structure of the forming parts design and calculation, the determination of formwork and the selection of standard parts, the design of clamping guide mechanism, demoulding mechanism of the launch, etc. In the technological characteristics of plastics article of correct analysis and material performance, involving the mould structure, strength and life calculation and molten plastic flow in mould predict complex engineering operation problems, such as; Using different software such as CAD, 3 d software respectively to the mold design, manufacturing and product quality are analyzed. Plastic injection mold design, using the general precision, using CAD, 3 d software to design or analysis of forming parts of injection mould, casting system, guide parts and demoulding mechanism and so on. Integrated use of the professional basis, professional class knowledge design, its core knowledge is the plastic molding mold, material molding technology base, mechanical design, plastic molding technology, computer-aided design, mould CAD/CAM/CAE, etc. Keywords: formwork, standard parts, stripping out institution design 主要符號表 n 型腔數(shù)量 V 塑件體積 F 注射機的額定鎖模力 K 注射機最大注射量的利用系數(shù) S1 側(cè)孔深度 S 模具開模行程 Rn 主流道的平均當量截面半徑 T 注射時間 Lm 模具型腔徑向基本尺寸 塑料的平均收縮率 Cm 模具中心距基本尺寸 Cs 塑件中心距基本尺寸 hm 模具型芯高度基本尺寸 Hs 塑件孔或凹槽深度基本尺寸 修正系數(shù) 塑件外表面徑向基本尺寸的公差 模具的制造公差 T 成型溫度 T 平均脫模溫度 T M 模具溫度 塑料熱擴散系數(shù) m 單個塑件的質(zhì)量 目 錄 1 緒論 1 1.1 模具在工業(yè)生產(chǎn)中的地位 1 1.1.1塑料模具與注塑成型 1 1.2國內(nèi)外相關發(fā)展狀況 3 1.2.1國內(nèi)發(fā)展狀況 3 1.2.2國外發(fā)展狀況 3 1.3塑料模具發(fā)展走勢 4 2 塑件材料分析 6 2.1塑件的工藝分析 6 2.1.1塑件的材料 6 2.1.2 ABS的基本特性 6 2.1.3 ABS制品的注射成型工藝 7 2.1.4 ABS的主要用途 7 2.2塑件的成型工藝 7 2.2.1注射成型的原理 8 2.2.2注射成型的工藝過程 8 2.2.3注射成型工藝參數(shù) 10 2.2注塑模的機構組成 11 2.3塑件結(jié)構的分析 11 2.3.1尺寸精度分析 13 2.3.2表面質(zhì)量分析 13 3 擬定成型方案 14 3.1分型面的選擇 14 3.2型腔數(shù)目的確定及布置 14 3.3型腔的分布 15 4 注塑機的選擇 17 4.1計算塑件的體積和重量 17 4.2注塑機的選擇與校核 18 4.3塑件注射工藝參數(shù)的確定 18 5 澆注系統(tǒng)設計 19 5.1 主流道設計 20 5.2 主流道 20 5.3分流道設計 21 5.4澆口形式及位置的選擇 21 5.5剪切速率的校核 22 5.6 主流道剪切速率校核 23 5.7 澆口剪切速率的校核 23 5.8 冷料井設計 23 6 成型零件設計 24 6.1成型零件的結(jié)構設計 24 6.2動定模板的結(jié)構設計 24 6.3型腔型芯的結(jié)構設計 26 6.4 型腔側(cè)壁的計算 27 6.4.1 型腔和型芯工作尺寸計算 27 6.5側(cè)向抽芯機構設計 29 6.5.1斜導柱設計 29 6.5.2 滑槽的設計 32 6.5.3 楔緊設計 32 6.5.4滑塊定位設計 33 7 合模導向機構設計 34 7.1模具導向機構 34 7.1.1導柱和導套 34 7.1.2導柱與導套配合及布置 34 7.2推出機構導向 35 8 脫模機構設計 37 8.1 推出機構 37 8.2頂管推板脫模機構 37 8.3拉料機構 38 9 冷卻系統(tǒng)的設計 39 9.1 設計原則 39 9.2 冷卻時間的確定 39 9.3 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計算 40 9.4排氣機構 42 10 注射機參數(shù)校核 44 10.1模具最大和最小模厚 44 10.2安裝尺寸 44 10.3最大開模行程 44 11 模具總裝配圖 47 12 總結(jié) 48 參考文獻 49 致謝 50 1 緒論 1.1 模具在工業(yè)生產(chǎn)中的地位 模具是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。 采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點，用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復雜程度、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。已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代經(jīng)濟的基礎工業(yè)。現(xiàn)代工業(yè)品的發(fā)展和技術水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，因此模具工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展將起越來越大的作用。1989年3月國務院頒布的《關于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，把模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設序列的第二位(僅次于大型發(fā)電設備及相應的輸變電設備)，確立模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位。1997年以來，又相繼把模具及其加工技術和設備列入了《當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術目錄》和《鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國務院批準，從1997年到2000年，對80多家國有專業(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。所有這些，都充分體現(xiàn)了國務院和國家有關部門對發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。目前全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機床工業(yè)，從1997年開始，我國模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機床工業(yè)產(chǎn)值。 據(jù)統(tǒng)計，在家電、玩具等輕工行業(yè)，近90％的零件是綜筷具生產(chǎn)的；在飛機、汽車、農(nóng)機和無線電行業(yè)，這個比例也超過60％。例如飛機制造業(yè)，某型戰(zhàn)斗機模具使用量超過三萬套，其中主機八千套、發(fā)動機二千套、輔機二萬套。從產(chǎn)值看，80年代以來，美、日等工業(yè)發(fā)達國家模具行業(yè)的產(chǎn)值已超過機床行業(yè)，并又有繼續(xù)增長的趨勢。據(jù)國際生產(chǎn)技術協(xié)會預測，到2000年，產(chǎn)品盡件粗加工的75%、精加工的50％將由模具完成；金屬、塑料、陶瓷、橡膠、建材等工業(yè)制品大部分將由模具完成，50％以上的金屬板材、80％以上的塑料都特通過模具轉(zhuǎn)化成制品。 1.1.1塑料模具與注塑成型 塑料工業(yè)是由塑料原料和塑料制品生產(chǎn)兩大系統(tǒng)組成，二者相輔相成，缺一不可，而塑料制品生產(chǎn)是實現(xiàn)塑料原料自身價值的唯一手段。塑料制品生產(chǎn)的目的就是根據(jù)各種塑料的性能，利用各種工藝方法，使其成為具有一定形狀而又有使用價值的物品或定型材料。塑料制品生產(chǎn)主要由成型、機械加工、表 24 面裝飾、裝配等環(huán)節(jié)組成，其重要一環(huán)就是塑料成型。 塑料成型就是將各種形態(tài)的塑料原料（粉料、粒料、溶液或分散體）制成所需形狀的制品或胚件的過程。塑料成型的方法很多，如注塑、吹塑、擠出等等。而注塑成型以其能成型高尺寸精度、高復雜性的制品和高效率占有重要一席。 塑料注塑成型過程是，塑料原料從注塑機的料斗進入加熱筒，經(jīng)塑化后由柱塞或螺桿的推動，在一定壓力下通過噴嘴進入模具型腔，經(jīng)冷卻固化后而開模獲得制品（塑件）。除少數(shù)幾種塑件外，幾乎所有的塑件都可以注塑成型。據(jù)有關資料統(tǒng)計，注塑制品占所有模塑件總產(chǎn)量的三分之一；注塑模具占塑料成型模具數(shù)量的二分之一以上。注塑成型制品的應用已十分廣泛，并隨著塑料原料的不斷改進，已逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬和非金屬材料的制品，發(fā)展注塑模具大有可為。 塑料模具的現(xiàn)代設計與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極其密切的關聯(lián)，世界各國對塑料模的現(xiàn)代設計與制造技朮都極為關注。近年來，國外對塑料模的熱流道系統(tǒng)﹑溫度控制系統(tǒng)﹑應用數(shù)控機床加工及減少熱處理變形等方面都做了許多探索，并取得了一定成果。國外許多企業(yè)在塑模的設計與制造方面，已采用了CAD/CAM系統(tǒng)。這對提高塑件制品質(zhì)量，縮短塑模制造周期，降低塑件生產(chǎn)成本方面取得較好經(jīng)濟效益。 塑模設計的傳統(tǒng)方法，是依靠設計人員的經(jīng)驗﹑技巧和現(xiàn)有的設計數(shù)據(jù)，從對塑件的工藝計算到塑模的設計制圖，全靠手工勞動。對塑模的制造就更需要專業(yè)人員付出大量的繁雜勞動。所以塑件的質(zhì)量和數(shù)量都遠不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要。隨著計算器技朮的廣泛應用，塑模設計和制造采用了CAD/CAM系統(tǒng)，從而大大提高了模具設計制造的效率。 塑模CAD/CAM的應用可以提高塑模的設計﹑制造質(zhì)量和速度。據(jù)日本有關數(shù)據(jù)報道，僅用CAD系統(tǒng)即可縮短設計時間（40-70)%。另據(jù)文獻介紹，日本在151個模具制造廠中調(diào)查有11%采用了CAD系統(tǒng)，7%采用了NC自動編程系統(tǒng)，在64個注塑造廠中有22%采用了CAD系統(tǒng)，有16%采用CAD/CAM系統(tǒng)，10%采用了NC自動編程系統(tǒng)。采用NC機床可以提高制造精度，節(jié)省能耗和擴大制造功能。國內(nèi)CAD/CAM的開發(fā)起步較晚，雖然在這方面已進行了大量研究開發(fā)工作，但仍較落后，有待進一步改進和完善。 塑料模具材料直接影響塑模的使用壽命﹑加工成本及產(chǎn)品的成型質(zhì)量，因此設計時要正確地選擇模具材料。用于塑料模具材料的品種很多，其中主要是以鋼﹑合金工具鋼﹑冷﹑熱模具鋼，不銹鋼等，此外，有色金屬中有鋅合金﹑鋁合金﹑鈹銅或某些新材料等。隨著材料科學不斷發(fā)展，在模具新材料的應用上，國內(nèi)外都已經(jīng)對模具的工作條件，失效形式和提高撒哈拉沙模具的使用壽命的途徑方面進行了大量的研究工作，并開發(fā)出許多不僅具有良好的使用性能，而且還有加工好，熱處理變形小的新型塑料模具鋼，如預硬鋼﹑時效硬鋼﹑析出硬化鋼﹑耐腐蝕鋼等，并在生產(chǎn)中得到廣泛應用。選擇塑模材料的主要依據(jù)是塑模工作條件，對工作精度要求較低，工作條件比較好的塑模，可選擇價格較低廉的普通材料制造，而對一些工作精度要求較高，工作條件惡劣的塑模，則需要選擇價格較貴﹑使用性能好的材料制造。必要時還應尋加工好的模具零件進行特殊的強化處理，以使塑模具有較長的使用壽命。 1.2國內(nèi)外相關發(fā)展狀況 1.2.1國內(nèi)發(fā)展狀況 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎工業(yè)，也是一個國家加工工業(yè)發(fā)展的重要標志。近年來，我國模具工業(yè)的技術水平取得了長足的發(fā)展。當前，國內(nèi)已經(jīng)能生產(chǎn)精度達2微米的的精密多工位級進模，工位數(shù)最多已達160個，使用壽命1－2億次，大型模具、精密塑料模具和部分汽車覆蓋模具都已經(jīng)達到了很高的水平。 現(xiàn)在，我國模具生產(chǎn)廠點約有3萬多家，從業(yè)人數(shù)80多萬人?！笆濉逼陂g，模具年平均增長速度達到20％左右，2005年模具銷售額達650億元，同比增長25％；模具出口7.4億美元，比2004年的4.9億美元增長約50％，均居世界前列。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50％，塑料模具約占33％，壓鑄模具約占6％，其它各類模具約占11％。但是，由于創(chuàng)新能力弱，行業(yè)關鍵技術難以突破，使得我國模具行業(yè)長期以來面臨著“低端競爭、高端進口”的尷尬局面。 為了適應市場對模具制造的短交貨期、高精度、低成本的迫切要求，模具越來越向著大型化、高精度化、多功能復合模具化等方向發(fā)展。熱流道模具、氣輔模具等先進的模具加工技術也將在塑料模具中得到更廣泛的應用。標準件的廣泛應用，將極大的影響模具制造周期，提高模具的質(zhì)量，并降低模具的制造成本。模具技術含量的不斷提高，將使中高檔模具比例不斷增大，產(chǎn)品的機構調(diào)整將引發(fā)模具市場走勢不斷變化。 1.2.2國外發(fā)展狀況 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(chǎn)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(zhì)模具的有力保證。 (1) 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)普通應用的技術。 (2) 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。 (3) 快速成型技術與快速制模技術獲得普遍應用。 目前，國外注射成型技術的發(fā)展迅速，精密注射成型、注射成型中的計算機技術的廣泛應用，以及全電動注射劑、兩板式注射機、無拉桿注射機、電磁動態(tài)化注射機、低壓注射成型、高速注射成型、復合注射成型、超級小精密注射成型等技術的研發(fā)及應用，都大大提高了國外模具的生產(chǎn)和制造水平。 1.3塑料模具發(fā)展走勢 (1) 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 (2) 在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術。CAD/CAM技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造了良好的條件；基于網(wǎng)絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 (3) 推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且其常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。 (4) 新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 (5) 提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品化程度、提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種。 (6) 應用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 (7) 研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關鍵技術之一。研究和應用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。 本次畢業(yè)設計中主要應用了先進的CAD軟件和Pro/E軟件。其中Pro/E主要用于模具成型零件的3D設計，并向2D設計人員提供制品的其它有關參數(shù)，如投影面積，體積等，以優(yōu)化模具設計，使模具結(jié)構更加合理。我這次的畢業(yè)設計的主要內(nèi)容是模具結(jié)構，在論文中，對于由CAD軟件和PE軟件完成的內(nèi)容將直接說明，不作具體說明。 2 塑件材料分析 2.1塑件的工藝分析 2.1.1塑件的材料 此塑件的材料為丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物。(ABS) 2.1.2 ABS的基本特性 塑件材料為ABS, 即丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物，它是由三種單體聚合而成的非結(jié)晶型高聚物，具有三種組合物的綜合性能，且無毒無味，塑件成型后有較好的光澤。 密度 (g/cm3) 1.13~1.14 收縮率 % 0.4~0.8 熔點 ℃ 130~160 熱變形溫度 45N/cm 65~98 彎曲強度 Mpa 80 拉伸強度 MPa 35~49 拉伸彈性模量 GPa 1.8 硬度 HR R62~86 缺口沖擊強度 kJ/m2 11~20 彎曲彈性模量 Gpa 1.4 壓縮強度 HR R62~86 體積電阻系數(shù) Ωcm 1013 2.1.3 ABS制品的注射成型工藝 完整的注射注射工藝包括以下幾個階段。 a. 塑料的處理 ABS的吸水率大約為0.2%-0.45%，對于一般級別的ABS，加工前用烘箱以80-85℃烘2-4小時或用干燥料斗以80℃烘1-2小時。對于含PC組份的耐熱級ABS，烘干溫度適當調(diào)高至100℃，具體烘干時間可用對空擠出來確定。再生料的使用比例不能超過30%，電鍍級ABS不能使用再生料。 b. 注塑機選用 可選用國產(chǎn)的XS-Z-60的標準注塑機（1，工程注射量60，2，注射壓力大于122Mpa）。如果采用色母?；蛑破吠庥^要求料高，鎖模力為2.1t，具體的制造等級和標準依塑件的要求而定。 C. 模具及澆口設計 模具溫度可設為60-65℃。流道直徑2-4mm。澆口寬約0.5mm，厚度與制品一樣。 d. 注射速度 防火級要用慢速，耐熱級用快速。如制品表面要求較高，則要用高速及多級注塑的射速控制，對于本設計，應采用較快的注射速度。 e. 滯留時間 在265℃的溫度下，ABS在熔膠筒內(nèi)滯留時間最多不能超過5-6分鐘。阻燃時間更短，如需停機，應先把設定溫度低至100℃，再用通用級ABS清理熔膠筒。 2.1.4 ABS的主要用途 ABS樹脂的最大應用領域是汽車、電子電器和建材。汽車領域的使用包括汽車儀表板、車身外板、內(nèi)裝飾板、方向盤、隔音板、門鎖、保險杠、通風管等很多部件。在電器方面則廣泛應用于電冰箱、電視機、洗衣機、空調(diào)器、計算機、復印機等電子電器中。建材方面，ABS管材、ABS衛(wèi)生潔具、ABS裝飾板廣泛應用于建材工業(yè)。此外ABS還廣泛的應用于包裝、家具、體育和娛樂用品、機械和儀表工業(yè)中。 2.2塑件的成型工藝 塑料的種類很多，其成型的方法也很多，有注射成型、壓縮成型、壓注成型、擠出成型、氣動與液壓成型、泡沫塑料的成型等。其中前四種方法最為常用。本塑件的成型采用注射成型。 注射成型又稱為注射模塑，是熱塑性塑料制件的一種主要成型方法，除個別熱塑性塑料外，幾乎所有熱塑性塑料都可用此方法成型。近年來，注射成型已成功的用來成型某些熱固性塑件。 注射成型可成型各種形狀的塑料制件。它的特點是成型周期短，能一次成型外觀復雜、尺寸精密、帶有嵌件的塑料制件，且生產(chǎn)率高，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，所有廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，但注射成型的設備及模具的制造費用較高，不適合單件及批量較小的塑料制件生產(chǎn)。 注射成型所用的設備是注塑機。目前注塑機的種類很多，但普遍采用的是柱塞式注塑機和螺桿式注塑機。 2.2.1注射成型的原理 注射成型是原理是將顆粒狀態(tài)或粉狀塑料從注塑機的料斗送進加熱的料筒中，經(jīng)過加熱熔融塑化成為粘流態(tài)熔體，在注射劑柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過噴嘴注入模具型腔，經(jīng)一定時間的保壓冷卻定型后可保持模具型腔所賦予的形狀，然后開模分型獲得成型塑件，這樣就完成了一次工作循環(huán)。如圖2.1所示。 圖2.1 注射成型工作循環(huán) 2.2.2注射成型的工藝過程 注射成型工業(yè)過程包括：成型前的準備、注射成型過程以及塑件的后處理三個階段。 (1) 成型前的準備 為確保注射過程順利進行和保證質(zhì)量，應對所用設備和塑料進行一下準備工作： ①成型前對原料的預處理 根據(jù)各種塑料的特性及供料狀況，一般在成型前對原料進行外觀（指色澤、粒度大小及均勻性等）和工藝性能（熔融指數(shù)、流動性、收縮率等）檢驗。如果來料為粉料，則有時還需進行捏合、塑煉、造料等操作。此外對所用料粒有時還需要進行干燥。 ②料筒的清洗 在注射成型前，如果料筒內(nèi)殘余塑料與將要使用的塑料不一致以及需要調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時，都需要對料筒進行清洗或更換。 柱塞式注射機料筒內(nèi)的存料量較多且料筒中間有分流梭，因此清洗較困難，必須拆卸清洗或者采用專用料筒。 ③螺桿式注射機通常是直接換料清洗。為節(jié)省時間和原料，換料清洗應根據(jù)塑料的熱穩(wěn)定性成型溫度范圍及各種塑料之間的相容性的因素采用正確的清洗步驟。當新料的成型溫度高預料筒內(nèi)存料的成型溫度時，先將料筒溫度升至新料的最低成型溫度，然后加入新料，并連續(xù)“對空注射”，直至全部存料清洗完畢，在調(diào)整料筒溫度進行正常生產(chǎn)。當新料成型溫度比存料成型溫度低，則先將料筒溫度升高到存料最好的流動溫度后切斷電源，用新料在降溫下進行清洗。當新料與存料成型溫度相近時，則不必變更溫度，直接清洗即可。 ④脫模劑的使用 脫模劑是使塑件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。常用的脫模劑有硬脂酸鋅液體石蠟和硅油等。除了硬脂酸鋅不能用于聚酰胺之外，上述三種脫模劑對于一般塑料均可使用，其中尤以硅油脫模效果最好，只要對模具施用一次，即可長效脫模，但價格很貴。硬脂酸鋅多用于高溫模具，而液體石蠟多用于中低溫模具。 使用脫模劑時，要求涂層適量和均勻，否則會影響塑料的外觀及性能。 (2) 注射成型過程 注射過程是塑料轉(zhuǎn)變?yōu)樗芗闹饕A段。它包括加料、塑化、加壓、注射、保壓、冷卻定型和脫模等步驟。 ①加料 由注射劑料斗落入一定量的塑料，以保證操作穩(wěn)定、塑料塑化均勻，最終獲得良好的塑件。通常其加料量由注射機裝置來控制。 ②塑化 塑化是指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達到熔融流動狀態(tài)，并具有良好的塑性的全過程。就生產(chǎn)的工藝而論，對這一過程的總要求是：在規(guī)定時間內(nèi)提供足夠數(shù)量的熔融塑料，塑料熔體在進入型腔之前要充分塑化，既要達到規(guī)定的成型溫度，又要使塑化料各處的溫度盡量均勻一致，還要使熱分解物的含量達最小值。這些要求與塑料的特性、工藝條件的控制及注射機塑化裝置的結(jié)構等密切相關。 ③加壓注射 注射機用柱塞或螺桿推動具有流動性和溫度均勻的塑料熔體，從料筒中經(jīng)過噴嘴、澆注系統(tǒng)直至注入模腔。 ④保壓 保壓是自注射結(jié)束到柱塞或螺桿開始后移的這段過程，即壓實工序。保壓的目的一方面是防止注射壓力解除后，如果澆口尚未凍結(jié)，發(fā)生型腔中熔料通過澆口流向澆注系統(tǒng)，導致熔體倒流；另一方面則是當型腔內(nèi)熔體冷卻收縮時，繼續(xù)保持施壓狀態(tài)的柱塞或螺桿可迫使?jié)部诟浇娜哿喜粩嘌a充進模具中，使型腔中塑料能成型出形狀完整而致密的塑件。 ⑤冷卻定型 當澆注系統(tǒng)的塑料已經(jīng)冷卻凝固，繼續(xù)保壓已不再需要，此時可退回柱塞或螺桿，同時通入冷卻水或空氣等冷卻介質(zhì)，對模具進一步冷卻，這一階段稱冷卻定型。實際上冷卻定型過程從塑料注入型腔起就開始，它包括從注射完成、保壓到脫模前這一段時間。 ⑥脫模 塑件冷卻到一定溫度即可開模，在推出機構的作用下將塑件推出模外。 (3) 塑料的后處理 塑件經(jīng)注射成型后，除去澆口凝料，修飾澆口處余料及飛邊毛刺外，常需要進行適當?shù)暮筇幚?，借以改善和提高塑件的性能，塑件的后處理主要指退火和調(diào)濕處理。 ①退火處理 退火處理是使塑件在定溫的加熱液體介質(zhì)（如熱水甘油和液體石蠟）或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時間，然后緩慢冷卻的過程。其目的在于減少由于塑件在料筒塑化不均勻或在型腔內(nèi)冷卻速度不一致，而形成內(nèi)應力，這在生產(chǎn)厚壁或帶有金屬鑲件得塑件時尤為重要。一般退火溫度控制在塑件使用溫度以上10~15℃，或低于塑料的熱變形溫度10~20℃。退火處理的時間取決于塑件品種、加熱介質(zhì)、溫度、塑件的形狀和成型條件。退火時間到達后，塑件緩慢冷卻至室溫，冷卻太快，有可能重新產(chǎn)生內(nèi)應力。 ②調(diào)濕處理 將剛脫模的塑件放在熱水中進行處理，以隔絕空氣，防止塑件氧化而變色，同時，加快達到吸濕平衡的一種處理方法。通過處理，使塑件的顏色性能和尺寸達到穩(wěn)定。通常聚酰胺類塑件需進行調(diào)濕處理，處理的時間隨塑料的品種形狀厚度及結(jié)晶度大小而異。 2.2.3注射成型工藝參數(shù) 對于一定的塑件，當選擇了適當?shù)乃芰掀贩N、成型方法及設備，設計了合理的成型工藝過程及模具結(jié)構之后，在生產(chǎn)中，工藝條件（參數(shù)）的選擇及控制就是保證成型順利進行和塑件質(zhì)量的關鍵。注射成型最主要的工藝參數(shù)是塑化流動和冷卻的溫度、壓力，以及相應的各個作用時間。 (1) 溫度 注射成型過程需控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動；而后一種溫度主要影響塑料的充模和冷卻定型。 (2) 壓力 注塑成型過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力。它們關系到塑化和成型的質(zhì)量。 (3) 時間(成型周期) 完成一次注射成型所需要的時間，稱為成型周期。它是決定注射成型生產(chǎn)率及塑件質(zhì)量是一項重要因素。 2.2注塑模的機構組成 注射模具包括動模和定模兩部分，動模安裝在注射機的移動模板上，定模安裝在注射機的固定模板上。注射時動模與定模閉合，構成型腔和澆注系統(tǒng)，開模時動模與定模分離，以便取出塑料制品。 根據(jù)模具中各個部件所起的作用，可將模具分為以下幾個基本組成部分： ①成型零部件 主要用來決定制品的幾何形狀和尺寸，如凸模決定制品的內(nèi)形，而凹模決定制品的外形。 ②合模導向機構 主要用來保證動模和定模兩大部份或模具中其它零部件（如凸模合凹模）之間的準確對和，以保證制品形狀和尺寸的精確度，并避免模具中各種零件發(fā)生碰撞和干涉。 ③澆注系統(tǒng) 是將注射機射出的塑料熔體引向閉合模腔的通道，對熔體充模時的流動特性以及注射成型質(zhì)量都具有重要影響。由主澆道、分流道、澆口及冷料穴等組成。 ④推出機構 在開模過程中，需要有推出機構將塑料制品及其在流道內(nèi)的凝料推出或拉出。 ⑤調(diào)溫系統(tǒng) 為了滿足注射工藝對模具溫度的要求，需要有調(diào)溫系統(tǒng)對模具的溫度進行調(diào)節(jié)。模具的冷卻一般依靠模具內(nèi)開設的冷卻水道中的冷卻水，模具的加熱則依靠在模具內(nèi)部或周圍安裝的電加熱元件。 ⑥排氣結(jié)構 注射模中設置排氣結(jié)構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，以避免他們造成缺陷。排氣結(jié)構即可以是排氣槽，也可以是模腔附近的一些配合間隙。 ⑦支承零部件 這類零部件在注射模中用來安裝固定或支承成型零部件等上述七種功能結(jié)構，將支承零部件組裝在一起，可以構成模具的基本骨架。 2.3塑件結(jié)構的分析 見零件圖，該零件總體形狀接近方形。尺寸如圖；上表面有一個平面,周邊都是平面。就此看來,產(chǎn)品并不復雜，模具設計時不須設置復雜機構，該零件屬于中等復雜程度。 圖2.2 塑件三維圖 圖2.3 塑件零件圖 2.3.1尺寸精度分析 技術要求中提出該塑件的尺寸公差MT3（SJ1372-78）。 由以上分析可見，該零件的尺寸精度中等偏上，對應的模具相關零件的尺寸加工可以保證。 2.3.2表面質(zhì)量分析 該零件的表面要求沒有缺陷、毛刺、無飛邊及要有一定的光澤，沒有特別高的表面質(zhì)量要求，所以比較容易實現(xiàn)。 綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制得好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 3 擬定成型方案 3.1分型面的選擇 分開模具取出塑件的面稱為分型面，如何確定分型面位置，需要考慮的因素比較多。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件工藝性、精度、推出方法、模具制造、排氣等因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較。 分型面確定的要素為，使塑件留在動模，應選在塑件尺寸較大處，不能影響塑件外觀，利于進料成型易于排氣，利于型腔加工保證精度，避免或便于測抽芯。塑件為薄壁類零件，各邊均為圓角，由以上原則，選取分型面。分型面應選擇在外形最大輪廓處，有利于塑件的順利脫模。 3.1 分型面 3.2型腔數(shù)目的確定及布置 一般來說，精度要求高的小型塑件和大中型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構，對于精度要求不高的小型塑件，形狀簡單，又大批量生產(chǎn)時，則采用多型腔模具可使生產(chǎn)率提高。 型腔數(shù)量確定以后，便進行型腔的排布。型腔的排布及模具尺寸、澆注系統(tǒng)的設計、澆注系統(tǒng)的設計的平衡以及溫度系統(tǒng)的設計。以上這些問題又與分型面及澆口的位置選擇有關，所以在設計過程中，要進行必要的調(diào)整，以達到比較完善的設計。 在型腔數(shù)目的確定時主要考慮以下幾個有關因素： a. 塑件的分型面的選擇 b. 塑件的尺寸精度； c. 模具制造成本； d. 注塑成型的生產(chǎn)效益； e. 模具制造難度。腔數(shù)越多，難度越大。 首先考慮到在上節(jié)確定的塑件分型面方案，聯(lián)系塑件實際，決定在方案中的水平分型的機構初步采取兩板模，可以較好地解決表面是凹凸外觀的齒輪的成型和脫模。由于塑件本身體積較大且又采取兩板模的分型機構，故認為采用一模兩腔的模具結(jié)構較為合理。 然后，本次設計結(jié)合該塑件制品的生產(chǎn)總量，確定一個經(jīng)濟的型腔數(shù)量，其計算如下： A=ty/3600+anc/m （公式3.1） 式中：m：制品的生產(chǎn)總量/個 本設計為20萬件 A：成型每個制品所需費用，元/個 n：型腔數(shù)量，個 t：成型周期，秒 y：成型費用，元/時 c：單個型腔模具制作費，元/個 a：多個型腔模具制作費遞減率，% anc：模具費用，元 假設型腔數(shù)量計算進行比較，求出A為最小值時的型腔數(shù)量，即為經(jīng)濟數(shù)量。因為塑件的注塑量和體積較大，由上式可知，要想A為最小，只要anc為最小，n取2。 綜合起來本模具采用一模兩腔，既滿足塑件要求，又能提高生產(chǎn)效率。 3.3型腔的分布 由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)密切相關的，所以在模具設計時應綜合加以考慮。型腔的排布應使每個型腔都能通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需的足夠壓力，以保證塑料熔體能同時均勻地充填每個型腔，從而使各個型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。 圖3.2 型腔 4 注塑機的選擇 4.1計算塑件的體積和重量 通過ProE的分析模塊直接得出，單個塑件的投影面積為1515.46。因為是一模兩腔所以塑件投影面積為3030.92。用ProE的分析模塊計算得單個塑件的體積V塑=13.19。 體積及質(zhì)量的計算也利用ProE的分析模塊自動計算獲得，根據(jù)設計手冊可查得ABS的密度為ρ=1.05g/cm3成型收縮率成:0.05%成型溫度：180～200℃。 單個塑件的質(zhì)量為m=V塑=13.19×1.05=13.85g（公式4.1） 注塑體積V=2 ×V塑=26.38.（公式4.2) 由注射量選定注射機.由ProE建模分析得（材料密度取=1.05g/） 總體積V=26.38cm； 總質(zhì)量m=13.85g； 流道凝料V’=0.5V (流道凝料的體積(質(zhì)量)是個未知數(shù),根據(jù)手冊取0.5V(0.5M)來估算,塑件越大則比例可以取的越小)； 實際注射量為:V=26.381.5=39.57cm； 實際注射質(zhì)量為M=1.5M×2=13.85×1.5×2=41.55g； 根據(jù)實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則, 即： 0.8V≧ V V= V/0.8 =39.57÷0.8 =49.4625cm； 4.2注塑機的選擇與校核 由注塑機的理論注射量V=49.625cm，初步選用注塑機理論注射容量為131 cm，注塑機型號為HTF86/TJ臥式注射機，其中參數(shù)見盧亞萍的《塑料成型工藝與模具設計》表2.1。 a. 注射壓力相關參數(shù)的校核 注射壓力校核。ABS所需的注射壓力為80-100Mpa,這里取p=100Mpa，該注射機的公稱注射壓力為p公=182Mpa,注射壓力安全系數(shù)k=1.25-1.4,這里取k=1.4,則kp=1.4×100=140﹤p公，所以注射機注塑壓力合格。注塑機主要技術參數(shù)： 表2.1 注射機的主要技術參數(shù) 注射裝置 數(shù)值 理論注射量： 131cm3 螺桿直徑： 34mm 注射壓力： 206MPa 合模力： 860KN 模板最大行程： 310mm 模具最大厚度： 400mm 模具最小厚度： 150mm 定位孔直徑： 100mm 噴嘴球頭半徑： 12mm 注射方式： 螺桿式 拉桿內(nèi)間距： 400mmx400mm b. 鎖模力校核 塑件在分型面上的投影面積A=3030.92，模具型腔內(nèi)的膨脹力F脹=A*p腔=3030.92×206=624.37KN。查得公稱鎖模力F鎖=860KN，鎖模力的安全系數(shù)K=1.1, KF脹=1.1×624.37=686.807KN＜860KN.所以注塑機鎖模力合格。 4.3塑件注射工藝參數(shù)的確定 注塑成型過程 （1） 成型前準備。對ABS的色澤，粒度和均勻等進行檢驗，由于ABS吸水性較大，成型前應該進行充分干燥。 （2） 注塑過程。塑件在注塑機的料筒內(nèi)進行加熱、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，其過程可分為充模、保壓、補縮和冷卻四個階段。 （3） 塑件的后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為60-75℃，處理時間為16-20s。 塑料注射工藝參數(shù)見盧亞萍的《塑料成型工藝與模具設計》表2.2： 表2.2 塑料注射工藝參數(shù) ABS成型工藝 注射成型機類型 螺桿式 預熱溫度 60～75℃ 模具溫度 50～80℃ 注射壓力 60～100Mpa 螺桿轉(zhuǎn)速 180r/min 噴嘴溫度 220～240℃ 料筒溫度 后段150～170℃，中段165～180℃，前段180～200℃。 成型時間 注射時間106s，冷卻時間20.4s,輔助時間8s。 5 澆注系統(tǒng)設計 注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道，其作用是將塑料熔體填充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個部位。因此，澆注系統(tǒng)設計的好壞對塑件性能、外觀以及成型難易程度等都影響很大。如有些塑件的表面有縮痕、氣孔、疏松等缺陷、雖然產(chǎn)生這些缺陷的原因很多，但澆注系統(tǒng)的設計原則是一個重要的影響因素。所以澆注系統(tǒng)的設計是塑料模具設計中的主要內(nèi)容。 普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。在設計澆注系統(tǒng)之前必須確定塑件成型位置，可以采用一模兩腔，澆注系統(tǒng)的設計是注塑模具設計的一個重要的環(huán)節(jié)，它對注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀，物理性能，尺寸精度）都有直接的影響，設計時必須按如下原則： a. 型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象。 b. 型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。 c. 系統(tǒng)流道應盡可能短，斷面尺寸適當（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費大）：盡量減少彎折，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能小。 d. 對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落，及分流道盡可能平衡布置。 e. 滿足型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量。 f. 澆口位置要適當，盡量避免沖擊嵌件和細小型芯，防止型芯變形澆口的殘痕不應影響塑件的外觀。 5.1 主流道設計 澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道。普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四個部分組成。澆注系統(tǒng)的設計是模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，設計合理與否對塑件的性能、尺寸、內(nèi)外部質(zhì)量及模具結(jié)構、塑料的利用率等有較大的影響。 對澆注系統(tǒng)進行設計時，一般應遵循如下基本原則。 (1). 了解塑件的成型性能 (2). 盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕 (3). 有利于型腔中氣體的排出 (4). 防止型芯的變形和嵌件的位移 (5). 盡量采用較短的流程充滿型腔 (6). 流動距離比和流動面積比的校核 5.2 主流道 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 根據(jù)設計手冊查得HTF86/TJ型注射機噴嘴的有關尺寸： 噴嘴前端孔徑：d0=φ4mm； 噴嘴前端球面半徑：R0=12mm； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關系 R=R0+(1～2)mm d=d0+(0.5～1)mm 取主流道球面半徑R=13mm； 取主流道的小端直徑d=4.5mm. 為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設計成圓錐形，其錐度為1o～3o，經(jīng)換算得大端直徑D=φ8.5mm。為了使熔料順利進入分流道，可在主流道出料端設計半徑r=3mm的圓弧過渡。 圖5.1 主流道 5.3分流道設計 分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動通道。分流道的作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。設計時應注意盡量減少流動過程中的熱量損失與壓力損失。 分流道的形狀及尺寸，應根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復雜程度、注射速率、分流道長度等因素來確定。本塑件的形狀不算太復雜，熔料填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的放置方式可知分流道的長度不長，為了便于加工起見，選用形狀為圓形分流道，查《塑料模設計手冊》得R=3mm。 塑料迅速冷卻，只有內(nèi)布的熔體流動比較理想，因此分流道表面粗糙度一般取Ra1.6mm。 5.4澆口形式及位置的選擇 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設計與位置的選擇恰當與否，直接關系到塑件能否完好、高質(zhì)量地注射成型。 澆口可分成限制性澆口和非限制性澆口兩大類。 按澆口的結(jié)構形式和特點，常用的澆口可分為以下幾種形式。 (1). 直接澆口 (2). 中心澆口 (3). 點澆口 (4). 環(huán)形澆口 (5). 輪輻式澆口 (6). 爪形澆口 (7). 點澆口 (8). 點澆口 按此零件對外表面的要求:該零件的表面要求沒有明顯的缺陷、毛刺、無飛邊及要有一定的光澤。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及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)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)澆口應開設在塑件壁厚最大處。 (2)必須盡量減少熔接痕。 (3)應有利于型腔中氣體排出。(4)考慮分子定向影響。 (5)避免產(chǎn)生噴射和蠕動。 (6)澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 (7)盡量縮短流動距離。 綜合以上分析，澆口選擇點澆口位置見圖4。 圖5-2 澆口的位置 5.5剪切速率的校核 生產(chǎn)實踐表明，當注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.8×10~5×10S、澆口的剪切速率R=10~10S時，所成型的塑件質(zhì)量最好。對一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗公式表示： R= 式中 q——體積流量（CM/S）；R——澆注系統(tǒng)斷面當量半徑（CM）。 5.6 主流道剪切速率校核 Q=0.8Q /T =338.2÷1.5=225.5 （CM/S） T注射時間：T=2.5（S）； R主流道的平均當量截面半徑：R==0.538（CM）(公式5.1） d 主流道小端直徑 ， d=0.63 （CM）； d主流道大端直徑，d=1.2（CM） R== 3.1×158.9/(3.14×0.2783)=1.47×10 S（公式5.2） 5×10＜1.47×10＜5×10 (滿足條件) 5.7 澆口剪切速率的校核 R= =3.67×152/(3.14×0.423)=1.45×103 S 其中：澆口面積S=/4×(D22-D12),當量面積S=R 所以R=7mm。 單從計算上看.澆口剪切速率偏小。但由于模具比較特殊，為一模2腔，分流道很短，壓力損失少，進料速度快，成型比較容易，傳遞壓力好，所以澆口的剪切速率是合適的。 從以上的計算結(jié)果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內(nèi)，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。 5.8 冷料井設計 冷料井位于主流道正對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是接受料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而影響塑件質(zhì)量，開模時又能將主流道的凝料拉出。冷料井的直徑宜大于大端直徑，長度約為主流道大端直徑。基于本次設計的模具，可采用底部帶有拉料桿的冷料井，這類冷料井的底部由一個拉料桿構成。拉料桿裝于型芯固定板上，因此它不能隨脫模機構運動。利用Z形的拉料桿配合冷料井。 6 成型零件設計 型零件是指構成模具型腔的零件，通常包括了動模、定模、型腔、型芯、鑲件等。設計時應首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結(jié)構、進料口、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計算成型零件的工作尺寸，從機加工工藝角度決定型腔各零件的結(jié)構和其他細節(jié)尺寸，以及機加工工藝要求等 在工作中，成型零件承受高溫高壓塑件熔體的沖擊和磨擦。在冷卻固化中形成了塑件的形體、尺寸和表面。在開模和脫模時需要克服塑件的粘著力。成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力，它的強度和剛度必須在許可范圍內(nèi)。成型零件的結(jié)構，材料和熱處理的選擇及加工工藝性，是影響模具工作壽命的主要因素。 6.1成型零件的結(jié)構設計 根據(jù)分型面的選擇，因此涉及成型的零件主要有動模模板，定模模板，抽芯滑塊，定模型腔，動模型芯等。 6.2動定模板的結(jié)構設計 本塑件有側(cè)抽芯凹槽，采用斜導柱滑塊抽芯，故在定模扳上設計出凹槽來裝載側(cè)抽芯滑塊。同時，在定模板上兩邊設計了鎖緊塊和限位螺釘，用于穩(wěn)固和限制滑塊的運動。定模模板和動模模板的零件圖如下： 圖6.1 動模板結(jié)構圖 圖6-2 定模扳零件圖 6.3型腔型芯的結(jié)構設計 成型塑件凸起的部分稱為型芯，成型產(chǎn)品外表面的零件稱為型腔。根據(jù)塑件幾何特征，結(jié)合前面設計的型腔，確定該模具的型芯包括定模型腔，動模型芯。它們的零件圖如下： 圖6.3 型腔零件圖 圖6.4 型芯零件圖 6.4 型腔側(cè)壁的計算 (1) 凹模型腔側(cè)壁厚度計算 凹模型腔為組合式型腔，按強度條件計算公式 S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1進行計算。 式中各參數(shù)分別為： p=50Mpa(選定值)； [δ]=0.05mm； [σ]=160MPa r=28mm S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1（公式6.1） =28[(160/160-2×50)1/2]-1 ≈16.8mm 一般在加工時為