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摘 要
塑料注塑模具是當今普遍的模具的類型,而且注塑模具是比較熱門且常用的模具,因此,研究注塑模具對了解塑料產品的生產過程和提高產品質量有很大的意義.
本文設計介紹了快餐勺子注射成型的基本原理,特別是單分型面和一抹多腔注射模具的結構與工作原理,對注塑產品提出了基本的設計原則;詳細介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設計過程,并對模具強度要求做了說明;
通過本設計,可以對注塑模具具有一個初步的認識,注意到設計中的某些細節(jié)問題,了解模具結構及工作原理.
關鍵詞: 塑料模具 分型面 標準
ABSTRACT
Abstract Now The plastics industry in one of the growing quickest industry classes in the world, but the injection mole is develops the quick type .Therefore,There have biggist significance to research injection mold to understood that the plastic of production processimprove the product quality .
This desin introduced the basic principle of infection molding,specially single is divided the profile to infect moles structurethe principle of work, That proposes the basic design principle of products; Introduched the details of the system that are cold folw channel infection of mold gating、the temperature control systemthe design process of going against system ,has given the explanation to the mold intensity repuest; Through this design,may to cast the mold to have a preliminary understanding,motes some certain detail questions in design,understands the mold structurethe principle of working.
Key word: Plastic mould parting surface standard
目 錄
第一章 緒論.....................................................1
1.1課題的來源和意義.............................................1
1.2國內發(fā)展狀況.................................................1
1.3國外發(fā)展狀況.................................................2
第二章 塑件成型工藝分析.........................................3
2.1塑件及材料的分析.............................................3
2.2擬定模具的結構形式...........................................5
2.3 澆注系統(tǒng)的設計...............................................7
第三章 成型零件的結構設計及計算................................12
3.1成型零件的結構設計..........................................12
3.2成型零件鋼材的選用...........................................13
3.3成型零件工作尺寸的確定.......................................13
3.4模架的確定...................................................14
3.5各模板尺寸的確定.............................................15
3.6脫膜推出機構的設計...........................................15
3.7冷卻系統(tǒng)的設計...............................................15
3.8導向與定位機構的設計.........................................19
第四章 整體設計................................................20
謝辭............................................................21
參考文獻........................................................22
大連交通大學2017屆本科生畢業(yè)設計（論文）
第一章 緒論
1.1課題的來源和意義
模具應用廣泛，現(xiàn)代制造業(yè)中的產品構件成形加工，幾乎都需要使用模具來完成。所以，模具產業(yè)是國家高新技術產業(yè)的重要組成部分，是重要的、寶貴的技術資源，也是關鍵的基礎工業(yè)。隨著塑料制品在機械、電子、交通、國防、建筑、農業(yè)、等各個行業(yè)廣泛應用，對塑料模具的需求日益增加，塑料模在國民經濟中的重要性也日益突出。模具作為一種高附加值和技術密集型產品，其技術水平的高低已經一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一，也成為民族工業(yè)的支柱行業(yè)之一。
本次設計以快餐勺子為設計課題，并應熟練地使用ProE、AutoCAD等軟件來完成課題。在設計過程中，應對我們設計方法、軟件繪圖、資料查詢、論文寫作、外文翻譯等方面進行全方位的訓練，培養(yǎng)我們初步的設計能力，并加強我們對模具行業(yè)的理解和認知。
1.2國內發(fā)展狀況
盡管我國在注塑模的開發(fā)與研究方面起步較晚，但歷經半個多世紀,我國的模具工業(yè)水平有了飛躍的發(fā)展,但與需求相比,顯然供不應求,其主要缺口集中于精密、大型、復雜、長壽命模具領域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產能力等方面。中國與國際平均水平和發(fā)達國家仍有較大差距，因此每年需要大量進口模具。但相比于不足，國內生產的小模數(shù)塑料齒輪等精密塑料模具已達到國外同類產品水平。在齒輪模具設計中采用最新的齒輪設計軟件，糾正了由于成型壓縮造成的齒形誤差，達到了標準漸開線造型要求。
目前，我國經濟仍處于高速發(fā)展階段。一方面，國內模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，模具技術的發(fā)展趨勢主要是模具產品向著更大型、更精密、更復雜及更經濟的方向發(fā)展，模具產品的技術含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產朝著信息化、無圖化、精細化、自動化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化、產批品牌化、管理信息化、經營國際化的方向發(fā)展。這對我們新時代的年輕人來說是一個巨大的機會也是一次強大的挑戰(zhàn)。
1.3國外發(fā)展狀況
國外注塑模具制造行業(yè)的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網絡化。追求的目標是提高產品質量及生產效率。國外發(fā)達國家模具標準化程度達到70%～80%，實現(xiàn)部分資源共享，大大縮短設計周期及制造周期，降低生產成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應變能力 滿足用戶需求。
目前在歐美，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。實現(xiàn)了多工位、高效率、自動化、連續(xù)化、低成本等優(yōu)點。
第二章塑件工藝性分析
2.1塑件及材料的分析
2.1.1塑件性能分析
本設計實例為一快餐勺子，塑件比較簡單，塑件的質量要求是不允許有裂紋和變形缺陷；脫模斜度為2度；塑件材料為ABS，生產批量為大批量，塑件公差按模具設計基本要求進行轉換。
圖2.1塑件
尺寸精度：塑料有 5、6、7 三種精度等級，我們取外表面為 7 級精度。塑料制品的表面光潔度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點外，主要由模具光潔度決定。一般模具表面光潔度要比塑料制品高一級。因此制件外表面取 Ra6.3μm。
2.1.2 ABS性能分析
（1）使用性能 綜合性能好，沖擊強度、力學強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學性，電氣性能良好；易于成型和機械加工，其表面可鍍鉻，適合制作一般機械零件、減磨零件、傳動零件和結構零件。
（2）成型性能
1）無定形塑料。 其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也各有差異應按品種來確定成型方法及成型條件。
2）吸濕性強。 含水量應小于 0.3%（質量），必須充分干燥，要求表面光
澤的塑件應要求長時間預熱干燥。
3）流動性中等。益邊料 0.04mm 左右。
4）模具設計時要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口位置、形式。推出力過大或
機械加工時塑件表面呈現(xiàn)白色痕跡。
（3） ABS 的主要性能指標 其性能指標見表 2-1。
密度g·cm-1
1.02～1.08
屈服強度/Mpa
50
比體積/cm·g-1
0.86～0.98
拉伸強度/Mpa
38
吸水率(%)
0.2～0.4
拉伸彈性模量/Mpa
1.4×103
熔點/℃
130～160
抗彎強度/Mpa
80
計算收縮率(%)
0.4～0.7
抗壓強度/Mpa
53
比熱容/J·(kg·℃)
1470
彎曲彈性模量/Mpa
1.4×103
2.1.3 ABS的注射成型過程及工藝參數(shù)?
（1）注射成型過程
1）成型前的準備。對 ABS 的色澤、粒度和均勻度等進行檢驗，由于 ABS 吸水性較大，成型前應進行充分的干燥。
2）注射過程。塑件在注射機料筒內經過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由于模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可分為沖模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。
3）塑件的后處理。處理的介質為空氣和水，處理溫度為 60～75℃，處理時間為 16～20s。
（2）注射工藝參數(shù)
1）注射機：螺桿轉數(shù)為 30r/min。
2）料筒溫度（℃）：后段 150～170；
中段 165～180；
前段 180～200。
3）噴嘴溫度（℃）：170～180。
4）模具溫度（℃）：50～80。
5）注射壓力（MPa）：60～100。
6）成型時間（s）：30（注射時間取 1.6，冷卻時間取 2.9，輔助時間 8）。
?
2.2擬定模具的結構形式
2.2.1分型面位置的確定
通過對塑件結構形式的分析，分型面應選在端蓋截面積最大且利于開模取出塑件，分型面如圖2-2所示
圖2.2分型面
2.2.2型腔數(shù)量和排列方式的確定
（1）型腔數(shù)量的確定 該塑件采用的精度一般為4級，且為大批量生產，可采取一模多腔的結構形式。同時，考慮到塑件的尺寸、模具結構尺寸的大小關系，以及制造費用和各種成本費等因素,初步定為一模四腔結構形式。
（2）型腔排列形式的確定 多型腔模具盡可能采用平衡式排列布置，且要力求緊湊，并與澆口開設的部位對稱。由于該設計選擇的是一模四腔，故采用直線對稱排列，如圖 2-3 所示。
圖2-3型腔布置
（3）模具結構形式的確定 從上面的分析可知，本模具設計為一模四腔，對稱直線排列，根據(jù)塑件結構形狀，推出機構擬采用推桿推出的推出形式。澆注系統(tǒng)設計時，流道采用H型平衡式分流道，澆口采用側澆口，且開設在分型面上。因此，定模部分不需要單獨開設分型面取出凝料，由上綜合分析可確定選用推桿的單分型面注射模。
2.2.3注射機型號的選擇
（1）注射量的計算 通過三維軟件建模設計分析計算得
塑件體積： V塑=1.34cm3
塑件質量： m塑=ρV塑=1.34×1.02g=1.37g
式中，ρ可取1.02g/cm3
（2） 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算??澆注系統(tǒng)的凝料在設計之前是不能確定的數(shù)值，但是可以根據(jù)經驗按照塑件體積的0.2～1倍來估算。由于本次采用流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.3倍來估算，故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和4個塑件體積之和）為?
V總=V塑（1+0.3）×4=1.3×1.34×4=6.97cm3
（3）選擇注塑機??根據(jù)第二步計算得出一次注入型腔的塑料總質量
V總=6.97cm3；V總/0.8=6.97/0.8cm3=8.71cm3。
根據(jù)以上的計算，初步選定公稱注射量為125cm3,?注射機型號為xs-zy 125臥式注射機，主要技術參數(shù)如下：
理論注射容量/cm3
125
移模行程/mm
300
螺桿柱塞直徑/mm
42
最大模具厚度/mm
406
注射速率/g.s-1
135
最小模具厚度/mm
165
塑化能力/g.s-1
45
鎖模形式
雙曲肘
螺桿轉速/r.min-1
10~140
模具定位孔直徑/mm
100
鎖模力/kN
900
噴嘴球直徑/mm
12
拉桿內間距/mm
260*360
噴嘴口孔徑/mm
4
注射壓力/Mpa
150
表2.1注射機參數(shù)
（4）注射機的相關參數(shù)的校核
1）注射壓力校核。ABS所需要注射壓力為80～110MPa,這里取p0=90MPa,該注射機的公稱注射壓力P公=119MPa,注射壓力安全系數(shù)k1=1.25~1.4，這里取k1=1.3,則：
k1P0=1.3×90=117
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