軸套注塑模具設(shè)計【一模一腔】,一模一腔,軸套,注塑,模具設(shè)計
自動化表面精加工注塑模具鋼球形研磨和拋光工藝球
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學(xué)院：機(jī)械學(xué)院
專業(yè)班級：機(jī)制07-1班
指導(dǎo)老師：向道輝
學(xué)號：310704010124
姓名：楊勇
自動化表面精加工注塑模具鋼球形研磨和拋光工藝球
收件日期：2004年3月30日/接受日期：2004年7月5日/發(fā)表時間：05年3月30號?施普林格出版社倫敦有限公司2005
要 本研究探討球形研磨和拋光表面處理的自動化的可能性，正如在自由曲面注塑模具鋼P(yáng)DS5 在數(shù)控加工中心。設(shè)計和制造，研磨工具持有人已經(jīng)完成了這項研究。最佳參數(shù)的確定，采用磨削的塑料注射成型法交PDS5加工中心。最佳表面磨削，荷蘭國際集團(tuán)的注塑模具鋼P(yáng)DS5參數(shù) 一個PA的氧化鋁，研磨材料組合磨削，荷蘭國際集團(tuán)18 000 rpm時，磨削深度為20微米的速度，以及50毫米/分鐘。試樣的表面粗糙度Ra可提高到1.60微米至0.35微米的最佳使用表面磨削參數(shù)。表面粗糙度Ra可進(jìn)一步改善至約0.343微米至0.06微米之間，擠光與拋光的最佳參數(shù)。 應(yīng)用表面打磨和拋光最佳參數(shù)，順序為細(xì)研磨自由曲面模，表面粗糙度Ra的自由曲面上的測試區(qū)部分可提高到約2.15微米至0.07微米。
關(guān)鍵詞自動化表面精加工?
球研磨拋光工藝過程?
?測量表面粗糙度的方法
塑料是重要的工程材料，由于其特定的特性，如耐化學(xué)腐蝕，密度低，易于制造，并有越來越多在工業(yè)應(yīng)用中替代金屬部件。 注射成型是重要的質(zhì)粒成形工藝之一 。該模具的注塑表面的光潔度是一個基本要求，由于其直接影響塑料的外觀。整理過程，如研磨，拋光和研磨常用來改善表面光潔度。
裝入的研磨工具（輪），已被廣泛應(yīng)用于在傳統(tǒng)模具精加工產(chǎn)業(yè)。幾何模型安裝工具磨床自動化表面光潔度，荷蘭國際集團(tuán)過程中引入了[1]。一個整理過程模型球研磨系統(tǒng)自動化表面精加工的工具，電信設(shè)備制造商開發(fā)了在[2]。磨削速度，切削深度，進(jìn)給如研磨材料，磨料率，車輪性能，晶粒尺寸，都為球形研磨主導(dǎo)參數(shù)，荷蘭國際集團(tuán)的過程，如圖所示。
1、最佳球面磨床，注塑模具鋼的參數(shù)尚未掌控的以文獻(xiàn)為基礎(chǔ)。 近年來，一些研究已經(jīng)在德國進(jìn)行了擠光球的最佳參數(shù)的研究（圖2）。例如，它已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，塑料對工件表面形成可減少使用碳化鎢球或滾子，從而提高了表面粗糙度，表面硬度和抗疲勞性[3-6]。該拋光過程是由加工中心[3，4]和車床[5，6]。主要參數(shù)有打磨。表面粗糙度的影響是滾珠或滾子的材料，打磨力，進(jìn)給速度，拋光速度，潤滑，打磨等[3]通過。最佳注塑模具鋼拋光參數(shù)PDS5是一個組合的潤滑脂，進(jìn)給速度200毫米/分鐘，打磨拋光速度是40微米，力量是 300 N。該深度的滲透拋光表面采用最佳球擠光參數(shù)約2.5微米的表面粗糙的改善，通過打磨一般介于40％和90％[3-7]。這項研究的目的是開發(fā)和球面磨削擠光表面光潔度過程而言，是一個自由曲面。
2、 在注塑模具加工中心。該流程圖利用自動化表面光潔度研磨球，其過程如圖所示。
3、我們通過設(shè)計和制造球形研磨工具及其對準(zhǔn)去副加工中心上使用。最佳表面球形磨削工藝參數(shù)進(jìn)行了測定，利用正交表的方法。四因素三對應(yīng)，然后選擇了矩陣實驗。最佳裝球的表面磨削參數(shù)研磨，然后應(yīng)用到一個自由曲面光潔度表面的載體。為了改善表面粗糙度，對表面進(jìn)一步打磨，使用最佳擠光參數(shù)。
2設(shè)計和球面磨削工具的定位裝置
了能從球面磨削過程中的自由曲面表面上看，球磨床中心應(yīng)配合Z軸加工中心軸。裝入的研磨球工具及其調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計，如圖4所示。電動砂輪機(jī)是安裝在刀架上有兩個支點螺絲。該磨床球中心以及相同走線的COM的錐形槽求助。經(jīng)對齊磨床球，兩個可調(diào)整的支點螺釘擰緊之后，校準(zhǔn)組件可能被取消。中心坐標(biāo)之間的偏差，球磨床和納茨是約5微米，它是衡量一臺數(shù)控三坐標(biāo)測量機(jī)。由機(jī)床振動引起的力量是AB - 吸附由螺旋彈簧。所生產(chǎn)的球形磨削荷蘭國際集團(tuán)的工具和球擠光工具被安裝，如圖5主軸被鎖定為球面磨床，其進(jìn)程和由主軸鎖球及制程機(jī)制。
3規(guī)劃矩陣實驗
3.1配置的直交
幾個參數(shù)的影響可以達(dá)到有效通過開展正交陣列的實驗[8]。為配合上述球面磨削的PA，該磨床球研磨材料（與直徑10毫米），進(jìn)料速度，磨削深度和電動砂輪機(jī)被選定為四個實驗因素（參數(shù)）和一個指定的因子D（見表1）研究。三個等級（設(shè)置）為每個因素被配置，其范圍是由數(shù)字1，2和3確定。三研磨材料，即碳化硅（SiC），白鋁氧化物（氧化鋁，），粉紅色三氧化二鋁（Al2O3微粉，）分別被選用和研究。每個因素三個數(shù)值乃根據(jù)預(yù)先研究的結(jié)果開展4個3級的球形研磨工藝因素矩陣實驗。
3.2定義的數(shù)據(jù)分析
工程設(shè)計問題可分為較小的，更好的類型，標(biāo)稱的最佳類型，較大的，更好的類型，簽署的目標(biāo)類型，其中包括[8]。該信號與信噪比（S / N）作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的產(chǎn)品或工藝設(shè)計。表面粗糙度值通過適當(dāng)?shù)哪ハ鲄?shù)組合應(yīng)比原表面小。因此，球面磨削過程是一個較小的，更好的類型問題的例子。S / N比η，是由以下方程定義[8]：
之后的S / N從每個實驗數(shù)據(jù)比 正交表進(jìn)行計算，各因素的主效應(yīng)測定使用方差分析（ANOVA） [8]。較小的，很好的解決問題的優(yōu)化策略是盡量由公式式定義。 η水平，最大限度地將負(fù)責(zé)的因素，有一個顯著的影響η的選擇。球形研磨的最佳條件可以被確定。
4實驗工作和結(jié)果
在這項研究中所使用的材料是PDS5工具鋼（相當(dāng)于采用AISI P20的）[9]，這是常見的大型注塑產(chǎn)品的模具用于汽車零部件和家用電器領(lǐng)域。這種材料的硬度為HRC33（HS46）[9]。這樣做的一個好處是物質(zhì)特殊加工后，模具可直接用于未經(jīng)熱處理的進(jìn)一步整理，由于其特殊的前處理工藝。該標(biāo)本的設(shè)計和制造，使它們可以在一個測力計測量反應(yīng)上。大體標(biāo)本的PDS5加工，然后安裝在測功機(jī)上進(jìn)行三軸加工中心作出銑削。鋼鐵公司（類型的MV - 3A）款，配備了FUNUC的數(shù)控控制器（類型0M的）[10]。預(yù)加工表面的粗糙度進(jìn)行了測量，使用Hommelwerke T4000裝備，將約1.6微米。圖6顯示了實驗設(shè)置在球面磨削工藝。一個MP10觸摸觸發(fā)由雷尼紹公司生產(chǎn)的探針也集成加工中心刀庫來衡量和確定試樣的原產(chǎn)地。該數(shù)控為球擠光加工路徑生成所需的代碼是PowerMILL CAM軟件。這些代碼可以傳到該加工中心。數(shù)控控制器通過RS232串行接口。
表2總結(jié)了地面測量表面粗糙度值Ra和計算的S / N為每18課比正交氬
光用均衡器。 1，后執(zhí)行的18式實驗。平均的S / N為每四個因素可以得到的比率，如表3所列，采取的數(shù)值見表2。平均的S / N為每四個因素的比率是圖形如圖所示。
7圖。實驗裝置，以確定運(yùn)算球面??磨削參數(shù)
表2.PDS5試樣表面粗糙度
表3.平均的S / N比值因子水平（分貝）
朗讀
顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音
在球面磨削過程的目的是盡量減少表面的粗糙度由determin地面標(biāo)本價值荷蘭國際集團(tuán)各因素的最佳水平。因為是一個單調(diào)減函數(shù)，我們應(yīng)盡量的使用S / N比。形成機(jī)制，我們能確定每個因素的最佳水平作為一級η的最高值。因此，在試驗的基礎(chǔ)矩陣，最佳研磨材料呈粉紅色氧化鋁;最佳的進(jìn)給為50毫米/分鐘;最佳的磨削深度為20微米，以及最佳轉(zhuǎn)速18000轉(zhuǎn)，如表4所示。各因素的主要作用是進(jìn)一步確定使用方差分析（ANOVA）技術(shù)分析和F比為了測試，以確定其意義（見表5）。該 F0.10，2,13是平等的顯著性水平2.76至0.10（或90％置信水平）;因素的自由度為2，匯集了錯誤的自由度為13，根據(jù)F分布表[11]。一架F比值大于2.76可歸納為表面粗糙度有顯著影響，并確定了一個星號。因此，進(jìn)給和深度磨削表面粗糙度有一個顯著的效果。
五，進(jìn)行了驗證實驗，觀察重復(fù)性使用研磨的最佳組合，如表6。表面粗糙度的索取這些標(biāo)本價值進(jìn)行測量，約為0.35微米。在使用球面磨削參數(shù)的最佳組合后表面粗糙度提高約78％。在表面進(jìn)一步打磨使用最佳擠光參數(shù)的RA = 0.06μm的表面粗糙度值的OB 拋光球。用30 ×光學(xué)顯微鏡觀察改進(jìn)光面粗糙度，如圖所示。預(yù)加工表面粗糙度的改善約95％，打磨的過程。 表面研磨球的最佳工藝參數(shù)的OB從實驗被應(yīng)用于對自由曲面模具插入到evalu表面光潔度， 表面粗糙度的改善，一個選定為測試載體。模具的數(shù)控加工，為測試對象是與PowerMILL CAM的SERT的模擬軟件。經(jīng)過精細(xì)加工的模具，進(jìn)一步地插入與球面磨削獲得最佳參數(shù)的矩陣實驗。此后不久，表面拋光的最佳擠光參數(shù)，進(jìn)一步提高被測物體的表面粗糙度（見圖。9）。模具的表面粗糙度測量插入， 與Hommelwerke T4000設(shè)備。平均表面粗糙度對模具的插入精細(xì)研磨表面價值平均為2.15微米，這對表面為0.45微米
圖7 控制因素的影響
表4。優(yōu)化組合球面磨削參數(shù)
因子 水平
磨料 Al2 O3 , PA
進(jìn)給 50 mm/min
磨削深度
20 μm
公轉(zhuǎn) 18000 rpm
表5。方差分析表的S / N的表面粗糙度比
因子
自由度 平方和 平均平方
F比率
A 2 24.791 12.396 3.620?
B 2 0.692 0.346
C 2 28.218 14.109 4.121?
D 2 4.776 2.388
錯誤 9 39.043
總和 17 97.520
匯集錯誤
13 44.511 3.424
* F比率值> 2.76有顯著影響表面粗糙度
表6.表面的粗糙度值測試后驗證實驗標(biāo)本
圖。 8。一個工具制造者對被測樣品表面和預(yù)加工表面之間的打磨情況在顯微鏡下的比較（30 ×）
圖. 9.精細(xì)研磨，研磨和拋光模
t圖8
5結(jié)論
在這項工作中，自動球形的最佳參數(shù)，卡爾研磨和球擠光表面處理過程中一個自由曲面注塑模具開發(fā)了cessfully的加工中心。裝入的研磨球工具（和其排列組成部分）的設(shè)計和制造。最佳球形表面磨削參數(shù)磨削確定了矩陣進(jìn)行實驗。最佳球面磨削參數(shù)為注塑模具鋼P(yáng)DS5是對合并磨料粉紅色的鋁氧化物（氧化鋁，），50毫米/分鐘，20微米的磨削深度，以及18000轉(zhuǎn)的壽命。試樣的表面粗糙度Ra可提高約1.6微米的表面用研磨球的最佳條件，以0.35微米研磨。通過應(yīng)用最佳表面打磨和拋光參數(shù)對自由曲面模的表面光潔度，表面粗糙度進(jìn)行測量，為改善表面約79.1％，在表面上，約96.7％的磨光表面上。
朗讀
顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音
致謝：作者感謝國科會的支持與中華人民共和國共和國授予國科會89 - 2212 - é - 011 - 059本研究。
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寧武漢職業(yè)學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(論文)
軸套注塑模具設(shè)計【1腔】
所在學(xué)院
專 業(yè)
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年 月 日
摘 要
隨著各種性能優(yōu)越的工程塑料的不斷開發(fā)，工業(yè)、民業(yè)的各種塑料制品需要的不斷增長，注塑工藝越來越多地用于制造領(lǐng)域成形各種性能要求的制品。而注塑模具的設(shè)計質(zhì)量、注塑機(jī)應(yīng)用等直接影響成形制品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量及成本。一副好的注射模具可成型上百萬次，由于其壽命的延長，從另一方面降低了塑件的成型成本，并且好的模具由于更換，檢修少，從而提高了其生產(chǎn)效率。為了滿足日益發(fā)展的工業(yè)的要求和民需生活品的需要，我們應(yīng)不斷的研究開發(fā)，設(shè)計出能提高注射模性能的注射模，以滿足各行各業(yè)的需要。
在本設(shè)計中，通過運(yùn)用CAD對軸套進(jìn)行一模一腔的設(shè)計開發(fā)，其中包括凸、凹模的設(shè)計、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計、注射機(jī)的選擇與校核、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計、模架的選擇等各項工作。在本設(shè)計中，設(shè)計的重點在成型零部件即凸、凹模的設(shè)計和澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計。其中澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計是一副模具的設(shè)計靈魂，澆注系統(tǒng)的設(shè)計直接影響著塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率[1]。因此，對澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注射模具設(shè)計的重點工作。而與此同時，模具的溫度對塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率也著直接的影響，模具溫度的控制直接影響著模具的凝固時間和收縮內(nèi)應(yīng)力，從而影響模具的成型周期長短和塑件質(zhì)量好壞，及其表面粗糙度等。在本設(shè)計中著重設(shè)計了凸、凹模尺寸、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的尺寸及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通過本次設(shè)計，我們首先學(xué)習(xí)了解了我國塑料模具的現(xiàn)狀和發(fā)展?fàn)顩r、注射模的基本結(jié)構(gòu)和注射模成型工藝過程以及模具設(shè)計的基本原理。
關(guān)鍵詞：軸套；注射模；設(shè)計；POM
31
POMtract
With the superior performance of the continuous development of engineering plastics, industry, public sector, the needs of a variety of plastic products is growing, injection technology increasingly used in the manufacture of various performance requirements of forming the products. The quality of injection mold design, injection molding machine aPOMlications products, forming a direct impact on productivity, quality and cost. Mold can be a good injection molding millions of times, because of their longer life expectancy, on the other hand reduces the cost of plastic parts molding and die as a result of a good replacement, less maintenance, thereby increasing their production efficiency. In order to meet the growing industry demands and the people need to live goods, we should continue research and development designed to enhance the performance of injection mold injection mold in order to meet the needs of all walks of life.
In this design, through the use of CAD base on the remote control to carry out a second cave-mode design and development, including convex and concave mold design, the introduction of body design, the choice of injection machine and check, gating system design, cooling system design, selection of moldbase work. In this design, is designed to focus on parts and components in the molding that is convex and concave mold design and casting systems, cooling system design. One of gating system and cooling system design is the soul of a mold design, gating system design of a direct impact on the molding plastic parts quality and production efficiency. Therefore, the gating system design is the focus of injection mold design work. At the same time, mold temperature on the plastic parts of the quality and production efficiency is also a direct impact, mold temperature control of a direct impact on the clotting time mold and contraction stress, thus affecting the molding cycle the length of mold and plastic parts of good quality bad, and its surface roughness. During the design focused on the design of the convex and concave mold size, gating system and cooling system size and its system architecture. Through this design, we first learn to understand the plastic mold of our current situation and development situation, the basic structure of injection mold and injection-casting process, as well as the basic principles of mold design.
Key Words: remote base, injection mold, design, POM
目 錄
摘 要 II
POMtract III
目 錄 IV
第1章 緒論 1
1.1蓬勃發(fā)展的模具工業(yè) 1
1.2塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀和技術(shù)的主要發(fā)展方向 1
第2章 軸套塑料模工藝設(shè)計 4
2.1軸套塑件的工藝分析 4
2.1.1塑料材料的性能及基本成型工藝參數(shù) 4
2.1.2軸套塑料的選材 5
2.1.3 POM材料成型特性 5
2.2注射成型基本過程 6
2.3軸套的設(shè)計件 8
第3章 注射機(jī)的選擇和校核 8
3.1注射機(jī)規(guī)格的選擇 8
3.2注射機(jī)的校核 9
3.2.1注射機(jī)注射容量的校核 9
3.2.2注射機(jī)注射壓力的校核 10
3.2.3注射機(jī)鎖模力的校核 10
3.2.4注射機(jī)模具厚度校核注射機(jī)模具厚度校核 10
3.2.5注射機(jī)最大開模行程校核 11
3.3確定型腔數(shù)目和分模面的選擇 11
3.3.1確定型腔數(shù)目 11
3.3.2分模面的選擇 11
第4章澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計 13
4.1澆注系統(tǒng)設(shè)計 13
4.1.1主流道的設(shè)計 13
4.1.2分流道的設(shè)計 13
4.1.3澆口設(shè)計 14
4.1.4冷料穴和拉料桿設(shè)計 15
4.1.5澆注系統(tǒng)的平衡 15
4.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計 15
4.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計 16
4.3.1設(shè)計冷卻系統(tǒng)的必要性 16
4.3.2冷卻系統(tǒng)尺寸計算 17
第4章 主要零部件的設(shè)計計算 18
4.1 成型零件的成型尺寸 18
4.2模具型腔壁厚的確定 18
4.2.1 型腔側(cè)壁厚度S的計算 19
4.2.2 型腔底板厚度T的計算 19
4.3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 20
4.4標(biāo)準(zhǔn)模架的設(shè)計 20
第5章 其他零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 20
5.1脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計 20
5.1.1脫模機(jī)構(gòu)的分類 20
5.1.2脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計原則 20
5.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 21
5.2.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計原則 21
5.2.2導(dǎo)柱的外形尺寸計算 21
5.2.3導(dǎo)向孔的設(shè)計 22
5.2.4導(dǎo)柱的數(shù)量和布置 22
5.3定位圈 22
5.3.1定位圈的定義 22
5.3.2導(dǎo)柱的數(shù)量和布置 22
5.4主流道襯套 23
5.5其他結(jié)構(gòu)零件設(shè)計 23
第6章 模具加工工藝設(shè)計 24
6.1 坯料的確定 24
6.2 模板的平面加工 24
6.2.1 平面的粗加工 24
6.2.2 平面的半精加工 25
6.2.3 平面的精加工 25
6.2.4 薄板的精加工 25
6.3 孔及孔系的加工 25
6.3.1 孔系的加工 26
6.3.2 導(dǎo)柱導(dǎo)套的孔加工 27
第7章 繪制模具圖 28
7.1 繪制總裝配結(jié)構(gòu)圖和部分零件圖 28
7.2 繪制部分零件圖 28
參考文獻(xiàn) 30
致 謝 31
第1章 緒論
1.1蓬勃發(fā)展的模具工業(yè)
從20世紀(jì)80年代初開始，發(fā)達(dá)工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。在隨后隨著模具技術(shù)的不斷發(fā)展，模具工業(yè)也被廣泛的被投用于汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料以及日用品等工業(yè)部門中。在發(fā)達(dá)國家人們認(rèn)為，沒有模具，就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。并且模具享有“發(fā)展工業(yè)的一把鑰匙”；“一個企業(yè)的心臟”；“富裕社會的一種動力”等之美譽(yù)。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15%的增長速度快速發(fā)展。模具企業(yè)也如雨后春筍，迅速萌生，蓬勃發(fā)展。
隨著模具工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，我國的模具技術(shù)水平也有較大的提高已能制造體現(xiàn)現(xiàn)代模具設(shè)計制造水平的大型、負(fù)責(zé)、精密的模具，部分模具達(dá)到了國際先進(jìn)水平。雖然我國模具工業(yè)有了長足的進(jìn)步，部分模具已經(jīng)到達(dá)了國際先進(jìn)水平，但是無論是數(shù)量上還是在質(zhì)量上仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的大型、精密、復(fù)雜模具。為了縮小與發(fā)達(dá)國家的模具行業(yè)的差距，我國的模具正積極的向著開發(fā)大型、精密、復(fù)雜模具；加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)等幾方面進(jìn)行大力發(fā)展。
1.2塑料模具工業(yè)的現(xiàn)狀和技術(shù)的主要發(fā)展方向
（1）現(xiàn)狀
近年來國外塑料模的發(fā)展速度也迅速增長，在諸多國家中（日本、德國、瑞士等）其塑料模工業(yè)的發(fā)展都高于了沖壓模，塑料模生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)經(jīng)額占據(jù)了整個模具產(chǎn)業(yè)的1/2。國外大量生產(chǎn)的塑料模主要采用多腔模、多層模和多層多腔、多工位多腔等類型模具，多層模已發(fā)展到64×64腔，還研制了多層模專用的注射成形機(jī)，各試飲料塑料瓶、杯子幾鞋模多采用多工位多腔模，飲料瓶模多達(dá)32腔。日本和歐美一些國家用鋁材制作注塑模，由于鋁導(dǎo)熱性比鋼好，是鋼的三倍，注射周期可縮短25~30%，并且模具重量也大為減輕。
塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的,在我國,起步較晚,但發(fā)展很快,特別是最近幾年，無論在質(zhì)量、技術(shù)和制造能力上都有很大發(fā)展,取得了很大成績。我國在塑料模的發(fā)展中用30年的時間就走過了國外90年的發(fā)展歷程，現(xiàn)已具備相當(dāng)規(guī)模。在1987年我過塑料產(chǎn)量已達(dá)297萬噸，位居世界第5位。如今我國塑料產(chǎn)業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系，塑料模的設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAPOM技術(shù)已有相應(yīng)的設(shè)計和開發(fā)應(yīng)用。塑料的生產(chǎn)，成型加工，塑料機(jī)械設(shè)備。模具工業(yè)以及科研等，都已發(fā)展都了一定規(guī)模。
（2）發(fā)展趨勢
隨著人類社會的不斷進(jìn)步和高新技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對產(chǎn)品的要求越來越高，這就促使了我們必須大力研發(fā)模具設(shè)計技術(shù)。世界各國對塑料模設(shè)計技術(shù)也給予了高度的重視和關(guān)注并投入重金進(jìn)行研究和開發(fā)。在國際上塑料模具未來的發(fā)展主要向著以下幾方面進(jìn)行：
①在模具設(shè)計制造中全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑，實踐證明，CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。
②注射模CAD的實用化
塑料模Mold——Flow或C——Flow軟件和塑料模Mold——Cool或C——Cool軟件已經(jīng)商品化，注射模CAD正向?qū)嵱没较蜻~進(jìn)。我國政府對注射模CAD實用化進(jìn)程也十分重視。專門組織了“八五”國家重點技術(shù)攻關(guān)項目“注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研究”。目前，美國PSP公司的IMES專家系統(tǒng)，能幫助模具設(shè)計人員用專家的知識解決注射模的問題。
③塑料模專用材料研究和開發(fā)
目前，塑料模鋼擁有的類型有：基本型、預(yù)硬化型、時效硬化型、熱處理硬化型、馬氏體時效鋼和粉末冶金模具鋼等鋼種。在“八五”期間，國家也組織了諸多鋼鐵廠單位大力研究和開發(fā)塑料模專用系列鋼，這將進(jìn)一步擴(kuò)大和完善塑料模鋼材。
④塑料模加工程控化
機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的密切結(jié)合，日益更多地采用數(shù)控數(shù)顯、計算機(jī)程序控制的加工方法，實現(xiàn)高層次、多工位加工，使塑料模在質(zhì)量上、效率上產(chǎn)生一個新的飛躍。激光成型技術(shù)也在塑料模腔加工中取得了巨大成功。
⑤模具研磨拋光自動化、智能化
模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響,我國目前仍以手工研磨拋光為主,不僅效率低（約占整個模具周期的1/3),且工人勞動強(qiáng)度大,質(zhì)量不穩(wěn)定,制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展。因此,研究拋光自動化、智能化是重要的發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機(jī),可實現(xiàn)三維曲面模具的自動化研磨拋光。
第2章 軸套塑料模工藝設(shè)計
2.1軸套塑件的工藝分析
2.1.1塑料材料的性能及基本成型工藝參數(shù)
塑料是指常溫下呈高彈態(tài)的高分子聚合物。它是以樹脂（高分子聚合物）為主要成分，加入各種能改善其加工性能和使用性能的添加劑，在一定溫度、壓力和溶劑等作用下，利用模具可成型為一定幾何形狀和尺寸的塑料制件，并在常溫、常壓下能保持此種形態(tài)的一類材料，它品種繁多，且不同的塑料具有不同的性能。塑料普遍具有質(zhì)量輕、密度小、比強(qiáng)度高、優(yōu)良的電、熱、聲絕緣性能、較強(qiáng)的耐腐蝕性能和較強(qiáng)的光學(xué)性能、耐磨性能等優(yōu)良的性能。塑料成型的成型工藝特性表現(xiàn)在許多方面，有的只與操作有關(guān)，有些特性直接影響成型方法和工藝參數(shù)的選擇。對于熱塑性塑料來說，其成型工藝參數(shù)特性主要包括收縮性、流動性、相容性、吸濕性及其熱敏感性以及熱力學(xué)特性、結(jié)晶性及取向性等等[1]
2.1.2軸套塑料的選材
塑料材料是根據(jù)材料的用途來選擇的，而作為軸套，他不需要承載大負(fù)荷，且工作溫度不高，因此對耐熱性的要求也不高。根據(jù)其要求和所用條件范圍看來，一般的結(jié)構(gòu)材料的塑料就可以滿足其要求，所以可在此類材料中選擇軸套材料。而作為一般結(jié)構(gòu)材料的塑料，主要有高，低密度聚乙烯、聚丙烯、POM、聚碳酸酯、有機(jī)玻璃、高抗沖聚苯乙烯、環(huán)氧樹脂玻璃鋼和丙烯晴-丙烯酸酯共聚物等。但基于本設(shè)計中的塑件是通過注射模成型，并根據(jù)材料在注射模成型時的優(yōu)良初步選擇了，低密度聚乙烯、聚丙烯、POM、聚碳酸酯等四種材料作為制造軸套的原材料。
2.1.3 POM材料成型特性
①無定形塑料,流動性中等,吸濕性小,一般不需要很大程度上的干燥,也可得到表面質(zhì)量較好的塑件。
②高料溫,高模溫,材料分解溫度為>270度，對精度要求較高的塑件,模溫宜取50-60度,對高光澤度高，耐熱塑件,模溫宜取60-80度。
③如出現(xiàn)水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變澆口位置等方法。
2.2注射成型基本過程
圖2.1. 注射成型基本過程
生產(chǎn)前的準(zhǔn)備工作一般是，為了使注射成型生產(chǎn)順利進(jìn)行和保證制件質(zhì)量，在生產(chǎn)前進(jìn)行的包括原料的預(yù)處理、清洗機(jī)筒、預(yù)熱嵌件和選擇脫模劑等準(zhǔn)備工作。
1、原料的預(yù)處理
原料的預(yù)處理包括三個方面：一是，分析檢驗成型物料的質(zhì)量。這個環(huán)節(jié)包括檢驗物料的含水量、外觀色澤、顆粒情況、有無雜質(zhì)等，并測試其熱穩(wěn)定性、流動性、收縮率等指標(biāo)。對于粉狀物料，在注射成型前還需要將其配制成粒料。二是，著色。根據(jù)制件物品的需要，在塑料成型時往成型物料中添加一種色料或者是色劑的物質(zhì)，以達(dá)到所需要的色澤。粉狀或粒狀熱塑性塑料的著色，有直接法和間接法兩種工藝方法來實現(xiàn)。其中前者有稱一次著色法，它是將細(xì)粉狀的著色劑與本色塑料簡單的摻混后即可直接用于成型，或經(jīng)塑煉造型后再用于成型。其方法比較簡單，操作容易。相比來說間接著色法就比較困難，它需要用被稱為“色母料”的高顏料濃度的塑料粒子與本色塑料粒子按比例稱量后放入混合機(jī)，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬笤偎屯尚驮O(shè)備中使用。它著色步驟簡單、著色易均勻分散，制件色澤鮮艷且無顏料粉塵污染，并且它還可以實現(xiàn)著色過程的自動化。但是它由于只是和本色塑料粒子簡單混合，無混煉功能或只需要混煉功能很差的成型設(shè)備，所以當(dāng)需要成型顏色均一性高的制品時不能采用此法著色的成型物料。三是，預(yù)熱干燥。對于吸濕性和粘水性強(qiáng)的物料，根據(jù)注射成型工藝允許的含水量要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥處理，以此來出去物料中過多的水分及揮發(fā)物，以防止成型后制品出現(xiàn)氣泡和銀紋等缺陷，同時也可以避免注射時候發(fā)生水降解。但對于吸濕性和粘水性不強(qiáng)的物料，如果包裝儲存的較好也可以不用預(yù)熱干燥。
2、清洗料筒
生產(chǎn)中如果需要改變塑料品種、更換物料、調(diào)換顏色或是發(fā)現(xiàn)成型過程中出現(xiàn)了熱分解或是降解反應(yīng)時候，都需要對注射機(jī)的料筒進(jìn)行清洗。通常情況下，注塞式機(jī)的料筒存料量大，必須將機(jī)筒拆卸清洗，對螺桿式機(jī)筒，可采用對空注射法清洗。
3、預(yù)熱嵌件
這個步驟主要用于那種帶有嵌件的塑料制件，由于金屬和塑料收縮率不同，導(dǎo)致嵌件周圍的塑料容易出現(xiàn)收縮應(yīng)力和裂紋，為防止此種現(xiàn)象的發(fā)生，在成型前可以將嵌件先預(yù)熱，減少它在成型時與塑料熔體的溫差，避免或抑制嵌件周圍的塑料發(fā)生收縮應(yīng)力和裂紋。
4、選擇脫模劑
常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液體石蠟（白油）和硅油等。其中除了硬脂酸鋅不能用于聚先胺外，這三種脫模劑對于一般塑料均可使用，尤其是硅油的脫模效果是最好的，只要對模具施用一次，即可以長效脫模，但是價格昂貴。硬脂酸鋅通常多用于高溫模具而液體石蠟多用于中低溫模具。另外，對于含有橡膠的軟制品或透明制品不宜采用脫模劑，否則將影響制品的透明度。
加料：計量將粒料和粉料加入料斗，通過料斗進(jìn)入注射機(jī)料筒，物料一般是在注射機(jī)的料筒中塑化。通過對塑化計量的計算設(shè)定好后，物料在設(shè)定的計量中塑化完全，即粒料和粉料變成塑料熔體后，注射模閉合，注射機(jī)注射充模。
注射充模：注射充模一般劃分為流動充模、保壓補(bǔ)縮和倒流三個階段。流動充模是指注射機(jī)將塑化好的熔體注射進(jìn)入模腔的過程。在注射過程中注射壓力是隨時間不斷改變的，在流動期內(nèi)，注射壓力和噴嘴處的壓力急劇上升，而模腔（澆口末端）壓力卻近乎于零，故注射壓力主要用來克服熔體在模腔以為的阻力。當(dāng)在充模期間，由于熔體流入模腔，模腔壓力急劇上升，注射壓力和噴嘴壓力也會隨之增加到最大，然后停止變化，此時注射壓力對熔體起了兩個作用，一是克服溶體在模腔內(nèi)的流動阻力，二是對熔體進(jìn)行一定程度的壓實。保壓補(bǔ)縮，保壓補(bǔ)縮階段是指從熔體充滿型腔至螺桿開始在機(jī)筒中開始后撤為止。保壓是指注射壓力對模腔內(nèi)的熔體繼續(xù)進(jìn)行壓實的過程，補(bǔ)縮則是保壓過程中，注射機(jī)對模腔內(nèi)逐漸開始冷卻的熔體因成型收縮而出現(xiàn)的空隙進(jìn)行補(bǔ)料的動作。倒流是指柱塞或螺桿在機(jī)筒中向后退時（即撤除保壓力后），模腔內(nèi)熔體朝著澆口和流道方向進(jìn)行反方向的流動。
冷卻定型：冷卻定型從澆口凍結(jié)時間開始，到制品脫模為止，這是注射成型工藝過程的最后階段。在此階段中需要注意的問題有模腔的壓力、制件密度、熔體在模內(nèi)的冷卻情況以及脫模條件等。
制件的后處理：制件從模具中脫出后，由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力的作用下的變形流動行為非常復(fù)雜，再加上流動前塑化不均以及充模后冷卻速度的不等，制件內(nèi)常常會出現(xiàn)一些不均勻的結(jié)晶、取向和收縮率，導(dǎo)致制件產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起實效變形外，還會使制件的力學(xué)性
能、光學(xué)性能及表面質(zhì)量變換，更有甚至開裂，為解決這一系列問題我們必須對制件進(jìn)行相應(yīng)的后處理。
當(dāng)注射過程完成后我們將制品脫模，卸料，清洗模具并可以將凝料返回料筒重新塑化注射，開始循環(huán)進(jìn)行下一個成型周期。
2.3軸套的設(shè)計件
該塑件經(jīng)測量所得，其基本幾何值為：
密度：p=0.9g/cm3；
體積：V=21cm3；
質(zhì)量：M=18.9g；
長度：L=150mm；
塑件平均寬度：B=60mm；
投水平投影面積：S=73.4cm2；
制件表面積：S=194.3cm2
第3章 注射機(jī)的選擇和校核
3.1注射機(jī)規(guī)格的選擇
注射機(jī)為塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可以分為立式、臥式、直角式三種注射機(jī)。按塑料在料筒中的塑化方式分可以分為，柱塞式和螺桿式兩種注射機(jī)。
在此我們通過假設(shè)的模腔數(shù)目初步確定注射機(jī)的規(guī)格。初步設(shè)計模腔個數(shù)為兩個，POM材料的密度p為p=0.9g/cm3（0.9~0.91）。通過測量所得出塑件的體積（V）和質(zhì)量（M）以及水平投影面積（S）分別為V=21cm3、M=18.9g、S=73.4cm2。一模設(shè)計兩個模腔，那么每次注射機(jī)的注射量必須大于：2M= 2×21cm3=42cm3。根據(jù)注射機(jī)的最大注射量初步選擇型號為XS?Z?60的注射機(jī)，其工藝參數(shù)如下：
螺桿直徑/mm：φ38
注射容量cm3：60
注射壓力/105Pa：122
鎖模力/10KN：500
最大成型面積/cm2：130
模板最大行程/mm：180
定位孔直徑/mm： 55mm
模具厚度/mm：（最大）：200（最?。?0
噴嘴：（球半徑/mm）：12（孔直徑/mm）：φ4
3.2注射機(jī)的校核
3.2.1注射機(jī)注射容量的校核
模具設(shè)計時，必須是得在一個注射成型周期內(nèi)所需注射的塑件料溶體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)，且在一個注射成型周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料溶體的容量和質(zhì)量，應(yīng)為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容量和質(zhì)量之和，即V=nVn+Vj或M=nMn+Mj
式中：V（M）——一個成型周期內(nèi)所需要注射的塑料容積和質(zhì)量，cm3或g；
n—— 型腔數(shù)目；
Vn（Mn）——單個塑件的容量或質(zhì)量，cm3或g；
Vj（Mj）——澆注系統(tǒng)凝料的容量和質(zhì)量，cm3或g；
故應(yīng)使0.8Vn+Vj≤0.8Vg或M=0.8Mn+Mj≤0.8Mg式中：Vg（Mg）——注射機(jī)額定注射量，cm3或g；將數(shù)據(jù)代入以上不等式（取其中之一的質(zhì)量不等式來對注射量進(jìn)行校核）得：M=nMn+Mj=2×18.9+5.5=43.3g≤0.8Mg=0.8×60=48g滿足要求上式中的：
Mj=M主流道+M橫澆道+M分流道+M澆口+M拉料鉤≈5.5g
由于為制件所選的材料為POM，該材料非熱敏性材料，所以只需對其進(jìn)行最大注射量即可，不必對其進(jìn)行最小注射量的校核。
3.2.2注射機(jī)注射壓力的校核
注射壓力的校核是校驗注射機(jī)的最大注射壓力能否滿足制品的成型要求。只有在注射機(jī)額定的注射壓力內(nèi)才能調(diào)整出某一制件所需要的注射壓力，因此注射機(jī)的最大注射壓力要大于該制件所要求的注射壓力。制件成型時所需要的注射壓力，與塑料品種、注射機(jī)類型、噴嘴形狀、制件形狀的復(fù)雜程度和澆注系統(tǒng)等因素有關(guān)系?？梢愿鶕?jù)塑料的成型工藝參數(shù)數(shù)據(jù)來確定制品成型時所需要的注射壓力。根據(jù)塑料成型工藝參數(shù)表查得POM材料的成型注射壓力在（70~120Mpa）之間，而我們所選擇的注射機(jī)的額定注射壓力為119Mpa，在其設(shè)定的注射壓力之間，滿足工藝要求。
3.2.3注射機(jī)鎖模力的校核
當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個沿注射機(jī)軸向的很大的推力，該推力的大小必須小于注射機(jī)的鎖模力，否則在注射成型時會因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。型腔內(nèi)塑料熔體的壓力（MPa）值可根據(jù)以下經(jīng)驗公式算得：P=KPo
式中：P —— 型腔內(nèi)塑料熔體的壓力 （MPa）
Po —— 注射壓力（MPa）
K —— 壓力損耗系數(shù) 0.2~0.4
將數(shù)據(jù)代入上式得：P=KPo=(0.2~0.4)×119MPa=23.8MPa~47.6MPa
在該次設(shè)計中，并基于POM這種塑料上我們?nèi)⌒颓恢腥垠w的平均壓力為：P=30MPa再由公式T=PS計算推力大小。
式中：T —— 塑料熔體在注射機(jī)軸向上的推力（MPa）
P —— 型腔內(nèi)塑料熔體的壓力，在此我們?nèi)=30MPa
S —— 制件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（cm2）
將數(shù)據(jù)代入該公式得：T=PS=30MPa×73.4cm2≈220.2KN≤500KN滿足要求經(jīng)校核合格。
3.2.4注射機(jī)模具厚度校核注射機(jī)模具厚度校核
注射機(jī)規(guī)定的模具的最大與最小厚度是指模板閉合后達(dá)到規(guī)定鎖模力時動模板到定模板的最大與最小距離。所以，所設(shè)計的模具的厚度必須要在注射機(jī)規(guī)定的模具最大與最小厚度范圍內(nèi)，否則將不可能獲得規(guī)定的鎖模力，當(dāng)模具厚度小時，可以加墊板。根據(jù)要求模具的厚度必須滿足Hmin
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