121-兒童玩具車底座注塑模具設計

121-兒童玩具車底座注塑模具設計,121,兒童,玩具車,底座,注塑,模具設計 畢業(yè)設計(論文)中期報告 題目： 玩具翻斗車車架注塑模具設計 1.設計（論文）進展狀況 圖1.1 模具三維圖 1.1、對本零件的材料性能特點的資料進行了分析，我選擇PP?聚丙烯，PP?聚丙烯化學和物理特性?PP是一種半結晶性材料。它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。?由于均聚物型的PP溫度高于0C以上時非常脆，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，但是有有更強的抗沖擊強度。PP的強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PP進行改性。PP的流動率MFR范圍在1~40。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的強度比均聚物型的要高。?由于結晶，PP的收縮率相當高，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，它對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。 1.2、在這段課程設計的過程中，我首先對模型的二維和三維設計進行了一段時間的練習，并對模型的拔模結構，側抽心等重要機構進行了詳細的學習和了解，并在導師的指導下廣泛的學習了pro/e 、Auto cad等軟件。通過pro/e軟件得到本零件質(zhì)量估算澆道質(zhì)量選擇注塑機，用零件的實際尺寸對注塑機進行選擇。 1.3、注射機是安裝在注射機上使用的設備，因此設計注射模應該詳細了解注射機的技術規(guī)范，才能設計出符合要求的模具。 由于采用一模二腔，需要至少注射量為23.8g，流道水口廢料4.67g，總注塑量達到52.27g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機為海天160X2A。注射方式為螺桿式，其有關性能參數(shù)為：海天HTF160X2A 2.分型面的設計 將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結構的重要因素，每個塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。 選擇分型面時，應從以下幾個方面考慮： 1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處； 2）使塑件在開模后留在動模上； 3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀； 4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排； 5）使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上； 6）使塑件易于脫模。 綜合考慮各種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點，受用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開模后塑件留在動模一側， 圖2.1分型面的選擇 3.側向抽芯機構類型選擇 一般指的模具的行位機構，即凡是能夠獲得側向抽芯或側向分型以及復位動作來拖出產(chǎn)品倒扣，低陷等位置的機構。 下圖列出模具的常用行位結構。 (1).從作用位置分為下模行位、上模行位、斜行位（斜頂） (2).從動力來分，為機動側向行位機構和液壓（氣壓）側向行位機構 圖3.1側抽芯 3.1.澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進料通道，澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類，本設計中采用普通點澆口澆注系統(tǒng)。正確設計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。 3.2 澆注系統(tǒng)組成 普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個部分。 1主澆道 2第一分澆道 3第二分澆道 4第三分澆道 5澆口 6型腔 7冷料穴 主流道的設計 流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部分開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。 主流道的尺寸 設計中選用的注射機為海天160X2A，其噴嘴直徑為3.5，噴嘴球面半徑為20，根據(jù)圖（6），主流道各具體尺寸如下： 圖3.2澆注系統(tǒng)與定位環(huán)、澆口套 3.3.對模具裝配草圖圖形進行設計，繪制模具裝配草圖。 3.4.收集相關外文資料，對外文資料進行翻譯。 3.5.對所選注塑機注射壓力、鎖模力、最大注射壓力進行校核。 4.模具的裝配圖 圖4.1裝備圖 5.存在的問題及解決方案 在設計中遇到了一些需要仔細考慮的問題，如下： 1）總工藝與壓力機的選取。 2）主要零件的結構設計。 3) 模具出模方式的選擇。 4) 防止注塑過程中出現(xiàn)氣紋縮水等現(xiàn)象的處理辦法。 6.后期工作安排 9周－10周：完善模具結構裝配圖，并完成所有零件圖的繪制工作。 10周－13周：完成模具零件的選材、工藝規(guī)程的編制。 14周－15周：對所有圖紙進行校核編寫設計說明書，所有資料請指導教師檢查，并準備答辯。 畢業(yè)設計(論文)開題報告 題目：玩具翻斗車車架注塑模具設計 1. 畢業(yè)設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關研究情況） 1.1題目背景 模具技術是上世紀下半葉制造業(yè)中發(fā)展最快的技術之一，由于模具的設計和制造是一個非常復雜的過程，并且是一個不斷反復的過程，目前，采用具有三維參數(shù)化特征造型功能的CAD支撐軟件，在模具設計中應用并行工程原理，實現(xiàn)模具管理、工藝分析與設計及模具結構設計的一體化是一種較有代表性也很有應用前景的模具CAD系統(tǒng)開發(fā)方法。計算機技術的發(fā)展和普及,，注塑模具也基本轉向了計算機化，實現(xiàn)了CAD (計算機輔助設計) / CAE(計算機輔助實驗) / CAM (計算機輔助制造) 一體化，提高了注塑模具的設計開發(fā)和制造能力，縮短了模具的生產(chǎn)周期。隨著模具工業(yè)的快速發(fā)展，對模具材料的數(shù)量、質(zhì)量、品種和性能等方面提出了更高更新的要求。 注塑加工是利用安裝在沖壓設備上的沖模使板料產(chǎn)生分離或塑性變形，能注塑出其他加工工藝難以加工或無法加工的形狀復雜的制件。注塑質(zhì)量穩(wěn)定，尺寸精度高，生產(chǎn)效率高，材料利用率高，易于實現(xiàn)機械化與自動化生產(chǎn)。注塑加工已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和發(fā)展方向，是提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、進行產(chǎn)品更新?lián)Q代得重要保證。 模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的重要工藝裝備，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，60%-90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具，模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的基礎，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和研制在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)，特別是汽車、摩托車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突出。而作為制造業(yè)基礎的機械行業(yè)，根據(jù)國際生產(chǎn)技術協(xié)會的預測，21世紀機械；制造工業(yè)的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都將依靠模具完成，因此，模具工業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的重要基礎工業(yè)。模具工業(yè)發(fā)展的關鍵是模具技術的進步。注塑模具是注塑生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術密集型產(chǎn)品。塑件件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 2.1本課題研究的主要內(nèi)容 1) 對給定零件進行工藝分析并確定工藝方案； 2) 模具總體結構設計及相關工藝計算； 3) 進行模具零部件的設計； 4) 繪制模具裝配圖和非標準件的零件圖； 5) 擬定主要零件的制造工藝； 6) 編寫設計說明書（論文）； 2.2 玩具翻斗車車架（如下圖） 零件名稱：玩具翻斗車車架 生產(chǎn)批量：大批量 材料：PP 未注公差取MT5級精度 （二維圖及三維圖） 圖2.1二維主視圖圖 2.2二維左視圖 圖2.3二維俯視圖 圖2.4三維圖 2.3采用的研究方案、研究方法或措施 本次設計按照工藝分析——模具方案確定——模具結構設計的思路進行。 1) 方案對該工件成型、和開合模兩個基本工序，可有以下二個工藝方案： 方案一：根據(jù)實物原版按1：1繪畫.模具需要做兩個側抽滑塊 側抽滑塊加工復雜.塑件成型慢.模具成本高；方案二：優(yōu)化精簡塑件結構，在不影響產(chǎn)品使用和裝配的修改。在產(chǎn)品頂側開一個孔，方便做車仔拖尾裝置。 2) 方案分析 方案一：該方案經(jīng)計算滑塊和斜頂復合完成的模具，模具成本大.生產(chǎn)效率不高，模具制造比較復雜，在模具裝配時也比較復雜，還容易造成模具接合線處理不順，影響塑件外觀；方案二：模具結構相對結構簡單，為上下分開的兩個分型面，里面的接品口處做多個型心和型腔的咬合位，只需要做一個側抽不需要斜頂，成本低生產(chǎn)效率高，易于滿足大批量生產(chǎn)的要求[12]。 方案確定 因為方案二使用的模具設計相對簡單，適合剛學習注塑模具設計者，所以選擇方案二。 3. 本課題研究的重點及難點，前期已開展工作 3.1本課題研究的重點及難點 1) 通過對玩具翻斗車車架的工藝分析，確定工作的重點主要集中在模具工作部分零件的設計（比如：型心、型腔 ），各種固定板的設計和相關尺寸計算和校核[15]。 2）設計時前后工序的關聯(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。同時在設計的過程中還要考慮到所設計零件的可加工性，要盡可能多的選用標準零件，達到規(guī)范化設計的要求成為此畢業(yè)設計的難點[16]。 這次的畢業(yè)設計，確定好課題后，便開始確定產(chǎn)品的工藝要求、生產(chǎn)綱要、使用要求、成型工藝等資料。然后再了解了各類注射機的性能參數(shù)、設備的規(guī)格、人工操作和自動操作的步驟。 接著便開始初步設計： 1. 模架的選擇； 2. 凹槽脫卸； 3. 澆道成型方法； （1）型腔排列； （2）選擇分型面； （3）確定合模導向機構和分型及抽芯機構； （4）選擇頂出脫模形式和排氣形式； （5）型腔和型芯的固定； （6）溫度調(diào)控系統(tǒng)的確定； （7）確定拉出澆道廢料的形式和拉料桿形式； （8）推桿裝置設計、凹模外形設計、澆注系統(tǒng)設計。 4. 型腔數(shù)目的確定； 5. 決定注射模主要尺寸（閉合高度及板厚，型腔板厚度，型腔側壁度，動模厚度，材料選擇）； 6. 分析方案可靠性、結構合理性、結構工藝性； 7. 開始繪圖（材料圖、裝配圖、零部件圖）； 8. 審核零件的加工、裝配工藝； 9. 審查設計方案； 10.補充編寫畢業(yè)設計的說明。 3.2前期已開展工作 在寫開題報告之前，查閱資料，看相關書籍，在網(wǎng)絡上看注塑相關的資料和視頻。 4.完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫） 第1-2 周：消化課題題目，收集資料，明確設計的任務及要求； 第 3 周：撰寫開題報告，對塑件進行實體測繪； 第4-5 周：確定設計方案和技術路線； 第6-9 周：編制模具工藝規(guī)程； 第10 周：初定模具設計方案，設計計算，畫出總裝草圖； 第11-13周：運用Pro/E、UG、CAD工具軟件輔助設計完成模具整體結構； 第14-15周：制定模具加工工藝規(guī)程，進行畢業(yè)設計總結，編寫畢業(yè)設計論文，并作好答辯的準備。 5 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 6 所在系審查意見 系主管領導： 年 月 日 參考文獻 [1] 孫玲.塑料成型工藝與模具設計 [M]. 北京：清華大學出版社,2008.. [2] 宋玉恒.塑料注射模具設計手冊[M]. 北京：航空工業(yè)出版社,1994.. [3] 王樹勛.注射模具設計與制造實用技術[M]. 廣州：華南理工大學出版社,1996. [4] 屈華昌.塑料成型工藝與模具設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,2004. [5] 張克惠.注塑模設計. 西安：西北工業(yè)大學出版社,1995.. [6] 盧秉恒.機械制造技術基礎[M] ．北京：機械工業(yè)出版社,2008... [7] 賈潤禮，程志遠.實用注射模設計手冊 .北京：中國輕工業(yè)出版社，2000. [8] 丁浩.塑料工業(yè)實用手冊 .北京：化學工業(yè)出版社，1995. [9] 曼格斯G，默蘭P著：《塑料注射成型模具的設計與制造》[M]，李玉泉譯，輕工業(yè)出版社，1993. [10] 沈言錦，林章輝主編：《塑料模課程設計與畢業(yè)設計指導》[M]，湖南大學出版社，2008. [11] 鄒繼強著：《塑料制品及其成型模具設計》[M]，清華大學出版社，2005. [12] 申開智，葉淑靜著：《塑料成型模具》[M]，輕工業(yè)出版社，1982. [13] 張承琦著：《塑料成型工藝學》[M]，輕工業(yè)出版社，1983. [14] 曹宏深，趙仲治著：《塑料成型工藝與模具設計》[M]，機械工業(yè)出版社，1993. [15] 王鵬駒主編：《塑料模具技術手冊》[M]，機械工業(yè)出版社，1997. [16] 李海梅，申長雨主編：《注塑成型及模具設計實用技術》，[M]化工業(yè)出版社，2002. [17] I.ˇCati′c,Izmjenatoplineukalupimazainjekcijskopreˇsanjeplastomera,Druˇstvoplast iˇcaraigumaraca,Zagreb,1985. [18] I.ˇCati′c,F.Johannaber,Injekcijskopreˇsanjepolimeraiostalihmateriala,Druˇstvozaplastikuigumu,Bibliot ekapolimerstvo,Zagreb,2004. [19] TECOS,SlovenianToolandDieDevelopmentCentre,Mold?owSimulationProjects1996–2006. 本科畢業(yè)設計本科畢業(yè)設計( (論文論文) )題目題目：玩具翻斗車注塑模具設計玩具翻斗車注塑模具設計 I玩具翻斗車車架注塑模具玩具翻斗車車架注塑模具摘要摘要根據(jù)塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術要求，選擇塑件制件尺寸。本模具采用一模兩件，側澆口進料，注射機采用海天 160X2A 型號，設置冷卻系統(tǒng)，CAD 和 UG 繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說明書，系統(tǒng)地運用簡要的文字，簡明的示意圖和和計算等分析塑件，從而作出合理的模具設計關鍵詞：關鍵詞：機械設計；模具設計；CAD 繪制二維圖；UG 繪制 3D 圖；注射機的選擇Toys Dump Truck Frame Molding GrindingToolTake toAccording to the plastic products requirements, understand the use of plastic parts,plastic parts of the process analysis, dimensional accuracy and other technical requirements, selection of plastic parts size. The use of a mold of a mold two, a side gate feed, injection machine uses the Haitian 160X2A models, cooling system, CAD and UG mapping of2D assembly drawing and parts drawing, mold reasonable processing method. Enclose brochures, the systematic use of a brief text, concise schematic diagram and calculation analysis of plastic parts, so as to make reasonable mold design.Key words: mechanical design; mold design; CAD drawing two-dimensional map; UG rendering3D map, the choice of injection machineI目目 錄錄1 1 緒緒 論論.11.1 資料簡介 .11.2 注塑成型及注塑模 .12 2 塑料材料分析塑料材料分析.42.1 塑料材料的基本特性 .42.2 注塑模工藝條件 .42.3.典型用途.53 3 塑件的工藝分析塑件的工藝分析.63.1 塑件的結構設計 .63.1.1 脫模斜度 .63.1.2 塑件厚度 .73.1.3 塑件的圓角 .73.1.4 孔 .73.2 塑件尺寸及精度.73.3 塑件表面粗糙度.83.4 塑件的體積和質(zhì)量.84 4 注射成型工藝方案及模具結構的分析和確定注射成型工藝方案及模具結構的分析和確定.94.1 注射成型工藝過程分析5.94.1.1 成型前對原材料的預處理 .94.1.2 料筒的清洗 .94.1.3 脫模劑的選用 .94.2 澆口種類的確定.104.3 型腔數(shù)目的確定.104.4 注射機的選擇和校核.104.4.1 注射量的校核 .114.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 .114.4.3 模具與注射機安裝模具部分相關尺寸校核 .12II5 5 注射模具結構設計注射模具結構設計.145.1 分型面的設計.145.2 型腔的布局.145.3 澆注系統(tǒng)的設計.155.3.1 澆注系統(tǒng)組成 .155.3.2 確定澆注系統(tǒng)的原則.155.3.3 主流道的設計 .165.3.4 分流道的設計 .175.3.5 澆口的設計 .175.3.6 冷料穴的設計 .185.4 射模成型零部件的設計7.185.4.1 部件結構設計 .195.4.2 成型零部件工作尺寸的計算.205.5 排氣結構設計.215.6 脫模機構的設計.215.6.1 脫模機構的選用原則.215.6.2 脫模機構類型的選擇.225.6.3 推桿機構具體設計.225.7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng).225.7.1 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響.235.8.2 冷卻系統(tǒng)之設計規(guī)則 .235.9 模架及標準件的選用.245.9.1 模架的選用 .245.10 注射成型工藝方案及模具結構的分析和確定 .255.11.斜導柱側向抽芯機構設計計算.255.11.1 側向分型與抽芯機構的類型 .255.11.2 抽心距： .265.11.3 抽芯力： .265.11.4 斜導柱抽芯機構 .266 6 模具材料的選用模具材料的選用.296.1 成型零件材料選用.296.2 注射模用鋼種 .29III總總 結結.30參考參考文文獻獻.31致致 謝謝.32畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權聲明畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權聲明.33畢業(yè)設計（論畢業(yè)設計（論文文）獨創(chuàng)性聲明）獨創(chuàng)性聲明.3401 1 緒緒 論論模具制造是國家經(jīng)濟建設中的一項重要產(chǎn)業(yè)，振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關注。 “模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。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，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器” ，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產(chǎn)業(yè)，是技術成果轉化的基礎，同時本身又是高新技術產(chǎn)業(yè)的重要領域。1.11.1 資料簡介資料簡介塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動性。可以被模塑成型為一定的幾何形狀和尺寸，并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時燒蝕等特殊性能1。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無機材料發(fā)展成為各個部門不可缺少的一種化學材料，在國民經(jīng)濟中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。1.21.2 注塑成型及注塑模注塑成型及注塑模將塑料成型為制品的生產(chǎn)方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復雜、尺寸精度較高、易于實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點。因此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的 30%左右。但注射成型的設備價格及模具制造費用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產(chǎn)。要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機的一些基本知識，注射機是注射成型的主要設備，依靠該設備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進行注射。注射機為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機架系統(tǒng)等組成。12注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段保壓冷卻定型時間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模，它是實現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。注射模的種類很多，其結構與塑料品種、塑件的復雜程度和注射機的種類等很多因素有關，其基本結構都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機的固定板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上，在注射成型過程中它隨注射機上的合模系統(tǒng)運動。注射成型時動模部分與定模部分由導柱導向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導向機構、澆注系統(tǒng)、側向分型與抽芯機構、推出機構、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成2 。注射模、塑料原材料和注射機通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達到所要求的質(zhì)量。注射機和模具結構確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因為影響成型條件的因素太多，有制品形狀、模具結構、注射裝備、原材料、電壓波動及環(huán)境溫度等。塑料模具的設計不但要采用 CAD 技術，而且還要采用計算機輔助工程（CAE）技術。這是發(fā)展的必然趨勢。注塑成型分兩個階段，即開發(fā)/設計階段（包括產(chǎn)品設計、模具設計和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購買材料、試模和成型） 。傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設計人員憑經(jīng)驗與直覺設計模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設計，這勢必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。目前國際市場上主要流行的，運用范圍最廣的注射模流動模擬分析軟件有澳大利亞的 MOLDFLOW、美國的 CFLOW、華中科技大學的 H-FLOW 等。其中MOLDFLOW 軟件包括三個部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （產(chǎn)品優(yōu)化顧問，3簡稱 MPA） ，MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，簡稱 MPI） ，MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型過程控制專家，簡稱 MPX） 。采用 CAE 技術，可以完全代替試模，CAE 提供了從制品設計到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計算機注射成型過程進行模擬分析，準確預測熔體的填充、保壓、傳統(tǒng)模具設計方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術經(jīng)濟意義。42 2 塑料材料分析塑料材料分析2.12.1 塑料材料的基本特性塑料材料的基本特性PP 聚丙烯化學和物理特性 PP 是一種半結晶性材料。它比 PE 要更堅硬并且有更高的熔點。 由于均聚物型的 PP 溫度高于 0C 以上時非常脆，因此許多商業(yè)的 PP 材料是加入 14%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，但是有有更強的抗沖擊強度。PP 的強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 PP 進行改性。PP 的流動率 MFR 范圍在 140。低 MFR 的 PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同 MFR 的材料，共聚物型的強度比均聚物型的要高。 由于結晶，PP 的收縮率相當高，一般為 1.82.5%。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，它對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。 2.22.2 注塑模工藝條件注塑模工藝條件 干燥處理：如果儲存適當則不需要干燥處理。 熔化溫度：220275C，注意不要超過 275C。 模具溫度：4080C，建議使用 50C。結晶程度主要由模具溫度決定。 注射壓力：可大到 1800bar。 注射速度：通常，使用高速注塑可以使內(nèi)部壓力減小到最小。如果制品表面出現(xiàn)了缺陷，那么應使用較高溫度下的低速注塑。 流道和澆口:對于冷流道，典型的流道直徑范圍是 47mm。建議使用通體為圓形的注入口和流道。所有類型的澆口都可以使用。典型的澆口直徑范圍是 11.5mm，但也可以使用小到0.7mm 的澆口。對于邊緣澆口，最小的澆口深度應為壁厚的一半；最小的澆口寬度應至少為壁厚的兩倍。PP 材料完全可以使用熱流道系統(tǒng)。52.3.2.3.典型用途典型用途汽車工業(yè)（主要使用含金屬添加劑的 PP：擋泥板、通風管、風扇等） ，器械（洗碗機門襯墊、干燥機通風管、洗衣機框架及機蓋、冰箱門襯墊等） ，日用消費品（草坪和園藝設備如剪草機和噴水器等） 。 板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導管等。3 塑件的工藝分析63 3 塑件的工藝分析塑件的工藝分析在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結構、尺寸大小、精度等級和表面質(zhì)量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結構和模具精度。玩具翻斗車車架如圖下圖所示，具體結構和尺寸詳見圖紙，該塑件結構中等復雜程度，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。圖 3.1 3D 視圖3.3.1 1 塑件的結構設計塑件的結構設計3.1.13.1.1 脫模斜度脫模斜度 由于注射制品在冷卻過程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，并7浪費原材料。通常塑件的脫模斜度約取 0.51.5 ，根據(jù)文獻1，塑件材料 PP的型腔脫模斜度為 0.35 1 30/，型芯脫模斜度為 30/1 。/3.1.23.1.2 塑件厚度塑件厚度 塑件的壁厚是最重要的結構要素，是設計塑件時必須考慮的問題之一。塑件的壁厚對于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響，它與注射充模時的熔體流動、固化定型時的冷卻速度和時間、塑件的成型質(zhì)量、塑件的原材料以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應盡量小。因為壁厚太大不僅會使原材料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是會延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度，使成型周期延長，另外還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準確性。選擇壁厚時應力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在 13，最常用的數(shù)值mm為 23。該玩具翻斗車車架壁厚均勻，因玩具翻斗車車架要在工作時受到mm極大的壓力.所以些產(chǎn)品取周邊和底部壁厚均為 2.5。3.1.33.1.3 塑件的圓角塑件的圓角為防止塑件轉角處的應力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應位置模具和塑件的力學角度，需要在塑件的轉角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過度。在無特殊要求時，塑件的各連接角處均有半徑不小于 0.51的圓角。mm一般外圓弧半徑大于壁厚的 0.5 倍，內(nèi)圓角半徑應是壁厚的 0.5 倍。該塑料件表面圓角半徑和內(nèi)部轉彎處圓角為 1mm3.1.43.1.4 孔孔塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用的型芯成型。但當孔太復雜時，會使熔體流動困難，模具加工難度增大，生產(chǎn)成本提高，困此在塑件上設計孔時，應盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時周圍易產(chǎn)生熔接痕，導致孔的強度降低，故設計孔時孔時孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應增加壁厚，以保證塑件的強度和剛度。3.23.2 塑件尺寸及精度塑件尺寸及精度塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動性和注射機規(guī)格，在一定的設備和工藝條件下流動性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型8出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應將制品的結構設計的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為 PP，流動性較好，適用于不同尺寸的制品。塑件的尺寸精度直接影響模具結構的設計和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設計得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關等級確定精度等級。根據(jù)我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻2表3-2 塑件的尺寸與公關（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標準來確定。根據(jù)任務書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用 MT3 級精度，未注采用 MT5 級精度。 3.33.3 塑件表面粗糙度塑件表面粗糙度塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為 Ra 0.021.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應為塑m件的 1/2，即 Ra 0.010.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗m糙度不斷增加，所以應隨時給以拋光復原。該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高許多，為 Ra0.2，內(nèi)部為 0.4m。m3.43.4 塑件的體積和質(zhì)量塑件的體積和質(zhì)量本次設計中，塑件的質(zhì)量和體積采用 3D 測量，在 UG 軟件中，使用塑模部件驗證功能，可以測得塑件的質(zhì)量（PP 的密度為 0.91） ，即可以得出該3/cmg塑件制品的體積為 26.17質(zhì)量為 23.8g3/cmg94 4 注射成型工藝方案及模具結構的分析和確定注射成型工藝方案及模具結構的分析和確定4.14.1 注射成型工藝過程分析注射成型工藝過程分析55根據(jù)塑件的結構、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過程為：第一步：為使注射過程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應對所用的設備和塑料作好以下準備工作。4.1.14.1.1 成型前對原材料的預處理成型前對原材料的預處理根據(jù)注射成型對物料的要求，檢驗物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標，對原材料進行適當?shù)念A熱干燥，PP材料吸水率極低，成型前一般不必進行干燥處理。如有需要，可在 70 80 下干燥 24 h。4.1.24.1.2 料筒的清洗料筒的清洗在初用某種塑料或某一注射機之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時，都需要對注射機（主要是料筒）進行清洗或拆換。柱塞式注射機料筒的清洗常比螺桿式注射機困難，因為柱塞式料筒內(nèi)的存料量較大而不易對其轉動，清洗時必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。 4.1.34.1.3 脫模劑的選用脫模劑的選用脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設計。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油） ，硅油，對 PP材料，可選用硬脂酸鋅，因為此脫模劑除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。第一步: 注射成型過程 完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個步驟，但實際上是塑化成型與冷卻兩個過程。第二步：制件的后處理注射制件經(jīng)脫?；驒C械加工后，常需要進行適當?shù)暮筇幚?，目的是為了?0除存在的內(nèi)應力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為 PP，就采用退火處理 13 小時。4.24.2 澆口種類的確定澆口種類的確定注射模的澆注系統(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充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個部分。澆注系統(tǒng)設計的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設計恰當與否直接關系到制品能否完好的成型。由于本設計中汽水分離器塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用側澆口。側澆口直接在中間的圓端面處進，汽水分離器組裝后，澆口被遮擋起來。側澆口主流道需要設置鉤針，分流道與產(chǎn)品相連，頂出產(chǎn)品包含流道連接在一起。4.34.3 型腔數(shù)目的確定型腔數(shù)目的確定 因為本設計中采用直充環(huán)繞澆口，且塑件的尺寸較大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模一腔，進行加工生產(chǎn)。4.44.4 注射機的選擇和校核注射機的選擇和校核 由于采用一模二腔，需要至少注射量為 23.8g，流道水口廢料 4.67g，總注塑量達到 52.27g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力） ，綜合考慮各種因素，選定注射機為海天 160X2A。注射方式為螺桿式，其有關性能參數(shù)為：海天 HTF160X2A11表 4.1 HTF 海天注射機技術參數(shù)HTF 海天注塑機技術參數(shù) 型號 參數(shù)單位1602A螺桿直徑mm40理論注射容量cm3253注射重量 PSg230注射壓力Mpa202注射行程mm201螺桿轉速r/min 0230料筒加熱功率KW9.3鎖模力KN1600拉桿內(nèi)間距(水平垂直)mm455455允許最大模具厚度mm500允許最小模具厚度mm180移模行程mm420移模開距(最大)mm920液壓頂出行程mm140液壓頂出力KN33液壓頂出桿數(shù)量PC5油泵電動機功率KW18.5油箱容積l240機器尺寸(長寬高)m5.41.452.05機器重量t5最小模具尺寸(長寬)mm3002704.4.14.4.1 注射量的校核注射量的校核模具設計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機額定注射量的 80%以內(nèi)。校核公式為： mmnm%8021（4.1）式中 -型腔數(shù)量n -單個塑件的體積（）1m3cm -澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（）2m3cm 本設計中：n=2 26.17 =5.13 1m3cm2m3cmM=2X26.17+5.13857.5X0.91g/=52.27g3cm3cm3cm注塑機額定注塑量為 230g注射量符合要求124.4.24.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核注射成型時塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關系。 AAnA21（4.2） 式中 n -型腔數(shù)目 -單個塑件在模具分型面上的投影面積1A -澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積2A n=2 =5544.2 =435 1A2mm2A2mm=2X5544.2+435=11523.421AnA 2mm注射成型時為了可靠的鎖模，應使塑料熔體對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額定鎖模力。即： （）P F （4.3）21AnA 式中： P塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa）F注射機額定鎖模力（N）其它意義同上根據(jù)教科書表 5-1，型腔內(nèi)通常為 20-40MPa，一般制品為 24-34MPa，精密制品為 39-44MP（）P=11523.4X30 x1.1=380272N=381KN1600KN21AnA 鎖模力符合要求4.4.34.4.3 模具與注射機安裝模具部分相關尺寸校核模具與注射機安裝模具部分相關尺寸校核a.a. 模具厚度（閉合高度） 模具閉合高度必須滿足以下公式 （4.4）maxminHHH式中 -注射機允許的最大模厚minH -注射機允許的最小模厚maxH本設計中模具厚度為 350mm 180H500 符合要求b.b. 開模行程（S）的校核模具開模后為了便于取出制件，要求有足夠的開模距離，所謂開模行程是13指模具開合過程中動模固定板的移動距離。注塑機的開模行程是有限的，設計模具必須校核所選注射機的開模行程，以便與模具的開模距離相適應。對于臥式注射機，其開模行程與模具厚度有關，對于多分型面注射模應有： （4.5）mmHHSS10521max式中 -推出距離1H -包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度2H =（水口料的長度+2030）2H本設計中 =420 = 50 mm =120+30=150 mmmaxSmm1H2H總的開模距離需要 H=200mm 以上經(jīng)計算，符合要要求。c.c. 頂出裝置的校核 在設計模具推出機構時，需校核注射機頂出的頂出形式，要注意在兩側頂出時模具推板的面積應能覆蓋注射機的雙頂桿，注射機的最大頂出距離要保證能將塑件從模具中脫出。海天 160X2A 型注射機為兩側推出機構。經(jīng)檢查能滿足將模具脫出的要求。145 5 注射模具結構設計注射模具結構設計5.15.1 分型面的設計分型面的設計將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結構的重要因素，每個塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。選擇分型面時，應從以下幾個方面考慮：a. 分型面應選在塑件外形最大輪廓處；b. 使塑件在開模后留在動模上；c. 分型面的痕跡不影響塑件的外觀；d. 澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；e. 使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上；f. 使塑件易于脫模。綜合考慮各種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點，受用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開模后塑件留在動模一側，如下圖圖 5.1 分型面的選擇5.25.2 型腔的布局型腔的布局15型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關,型腔的排布應使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的壓力,以保證塑料熔體均勻地充滿每個型腔,使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時采用平衡流道。型腔布局由圖所示。由于本設計中塑件是上下兩部分配合裝配使用，需要相同的注射工藝參數(shù)，以達到高的成功率，模具采用側澆口，并采用對稱式布局，以求達到良好的澆注質(zhì)量。如下圖：圖 5.2 型腔布局方式5.35.3 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進料通道，澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類，本設計中采用普通點澆口澆注系統(tǒng)。正確設計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。5.3.15.3.1 澆注系統(tǒng)組成澆注系統(tǒng)組成普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個部分。1 主澆道 2 第一分澆道 3 第二分澆道 4 第三分澆道5 澆口 6 型腔 7 冷料穴5.3.25.3.2 確定澆注系統(tǒng)的原則確定澆注系統(tǒng)的原則16在設計澆注系統(tǒng)時應考慮下列有關因素：a. 塑料成型特性：設計澆注系統(tǒng)應適應所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質(zhì)量。b. 模具成型塑件的型腔數(shù)：設置澆注系統(tǒng)還應考慮到模具是一模二腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設計。c. 塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術要求等因素，結合選擇分型面同時考慮設置澆注系統(tǒng)的形式、進料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應注意防止流料直接沖擊嵌件及細弱型芯受力不均以及應充分估計可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問題，從而采取相應的措施或留有修整的余地。d. 塑件外觀：設置澆注系統(tǒng)時應考慮到去除、修整進料口方便，同時不影響塑件的外表美觀。e. 冷料：在注射間隔時間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，故設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施6。 5.3.35.3.3 主流道的設計主流道的設計流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部分開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。a.a. 主流道的尺寸設計中選用的注射機為海天 160X2A，其噴嘴直徑為 3.5，噴嘴球面半mm徑為 20，根據(jù)下圖，主流道各具體尺寸如下：mm 2mmR18216 mmH4Lmm952tan2LdDmm7 . 6圖 5.3.澆注系統(tǒng)與定位環(huán)、澆口套b.b. 主流道襯套的形式選用如圖 5.4 所示類型的襯套，這種類型可防止襯套在塑料熔體反作用下17退出定模。將主流道襯套和定位球設計成兩個零件，然后配合固定在模板上，襯套與定模板的配合采用。67/mH圖 5.4 主流道襯套及其固定形式c.c. 主流道襯套的固定 主流道襯套的固定，采用 2 個 M5X20 的螺絲直接鎖附固定。5.3.45.3.4 分流道的設計分流道的設計分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道，分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。本設計中由于只出一個塑件.結構原因.尺寸比較大,且采用直充澆口。如圖 5.5 所示。圖 5.5 主流道和側澆口的位置5.3.55.3.5 澆口的設計澆口的設計澆口又叫進料口，是連接分流道與型腔的通道。它有兩個功能：一是對塑料熔體流入型腔起著控制作用；另一個是當注射壓力撤銷后封鎖型腔，使型腔18中尚未固化的塑料不會倒流。常向的澆口形式有直接澆口，側澆口，點式澆口，扇形澆口，圓盤式澆口，環(huán)形澆口等。澆口的位置選擇原則：澆口的位置與塑件的質(zhì)量有直接影響。在確定澆口位置時，應考慮以下幾點：a.a. 熔體在型腔內(nèi)流動時，其動能損失最小。要做到這一點必須使 1)流程(包括分支流程)為最短； 2)每一股分流都能大致同時到達其最遠端； 3)應先從壁厚較厚的部位進料； 4)考慮各股分流的轉向越小越好。b.b. 有效地排出型腔內(nèi)的氣體。根據(jù)澆口選用原則和為保證塑件表面質(zhì)量及美觀效果，采用側澆口。澆口一般尺寸如 CAD 圖所示，根據(jù)此圖結合實際選用適當值。5.3.65.3.6 冷料穴的設計冷料穴的設計主流道的末端需要設置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料。因為最先流入的塑料因接觸溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會影響制品的質(zhì)量，為防止這一問題必須在沒塑料流動方向在主流道末端設置冷料穴以便將這部分冷料存留起來。冷料穴一般開設在主流道對面的動模板上，其標稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，這里取為，最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。冷料穴的mm5z 形式有多種，這里采用倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它與推桿配用，開模時倒錐形的冷料穴通過內(nèi)部的冷料先將主流道凝料拉出定模，最后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動模。如上圖（8）所示。5.45.4 射模成型零部件的設計射模成型零部件的設計77模具閉合時用來填充塑料成型制品的空間稱為型腔。構成模具型腔的零部件稱成型零部件。一般包括凹模、凸模、型環(huán)和鑲塊等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設計是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型過程中需要經(jīng)常承受溫度壓力及塑料熔體對它們的沖擊和摩擦作用，長期工作后晚發(fā)生磨損、變形和破裂，因此必須合理設計其19結構形式，準確計算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強度、剛度和良好的表面質(zhì)量。5.4.15.4.1 部件結構設計部件結構設計成型零部件結構設計主要應在保證塑件質(zhì)量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度加以考慮。a.a. 凹模的設計 凹模也稱為型腔，是用來成型制品外形輪廓的模具零件，其結構與制品的形狀、尺寸、使用要求、生產(chǎn)批量及模具的加工方法等有關，常用的結構形式有整體式、嵌入式、鑲拼組合式和瓣合式四種類型。本設計中采用整體式凹模，其特點是結構簡單，牢固可靠，不容易變形，成型出來的制品表面不會有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個模具的外形結構尺寸。不過模具加工起來比較困難，要用到數(shù)控加工或電火花加工。如下圖：圖 5.6 型腔 3D 圖b.b. 凸模的設計本設計中零件結構較為簡單，深度不大，但經(jīng)過對塑件實體的仔細觀察研究發(fā)現(xiàn)，塑件采用的是整體式型芯。這樣的型芯加工方便，便于模具的維護，就像在這種設計中才能有好的配合動模板的配合可采用。便于更好的。6/7 PH20 圖 5.7 型芯 3D 圖5.4.25.4.2 成型零部件工作尺寸的計算成型零部件工作尺寸的計算成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸，以及中心距尺寸等。在模具設計時要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定成型零部件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率，模具成型零部件的制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差。這些影響因素也是作為確定成型零部件工作尺寸的依據(jù)。由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因為模具制造公差和模具成型零部件在使用中的最大磨損量大多憑經(jīng)驗決定） ，這里就只考慮塑料的收縮率計算模具盛開零部件的工作尺寸。塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定 PP 材料的平均收縮率為 0.1.5-2.5%，此設計中因產(chǎn)品較大.膠位較厚.所以取大值收縮率 0.25%.剛計算模具成型零部件工作尺寸的公式為： (5.1)BBA005. 021式中 A 模具成型零部件在常溫下的尺寸 B 塑件在常溫下實際尺寸 成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的 1/31/4，或取 IT78 級作為模具制造公差。在此取 IT8 級，型芯工作尺寸公差取 IT7 級。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值，中心距偏差為雙向對稱分布。各成型零部件工作尺寸的具體數(shù)值見圖紙。5.55.5 排氣結構設計排氣結構設計排氣是注射模設計中不可忽視的一個問題。在注射成型中，若模具排氣不良，型腔內(nèi)的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠＃瑫r氣體壓縮所產(chǎn)生的熱使塑料燒焦，在充模速度大、溫度高、物料黏度低、注射壓力大和塑件過厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會滲入塑料制件內(nèi)部，造成氣孔、組織疏松等缺陷。特別是快速注射成型工藝的發(fā)展，對注射模的排氣系統(tǒng)要求就更為嚴格。在塑料熔體充模過程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體，塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學反應所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開設排氣槽排氣，利用推桿運動間隙排氣等。由于本次設計中模具尺寸不大，本設計中采用間隙排氣的方式，而不另設排氣槽，利用間隙排氣，以不產(chǎn)生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關。5.65.6 脫模機構的設計脫模機構的設計塑件從模具上取下以前還有一個從模具的成型零部件上脫出的過程，使塑件從成型零部件上脫出的機構稱為脫模機構。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出機構的導向和復位部件等組成。5.6.15.6.1 脫模機構的選用原則脫模機構的選用原則使塑件脫模時不發(fā)生變形（略有彈性變形在一般情況下是允許的，但不能形成永久變形） ；a.a. 推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排；b.b. 推桿的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部產(chǎn)生隙裂；c.c. 推桿的強度及剛性應足夠，在推出動作時不產(chǎn)生彈性變形；22d.d. 推桿位置痕跡須不影響塑件外觀；5.6.25.6.2 脫模機構類型的選擇脫模機構類型的選擇推出機構按其推出動作的動力來源分為手動推出機構，機動推出機構，液壓和氣動推出機構。根據(jù)推出零件的類別還可分為推桿推出機構、套管推出機構、推板推出機構、推塊推出機構、利用成型零部件推出和多元件綜合推出機構等。本設計中采用推板加推桿推出機構使塑料制件順利脫模。5.6.35.6.3 推桿機構具體設計推桿機構具體設計a.a. 推桿布置該塑件采用了 5mm 的直推桿，其分布情況如圖 5.8 所示，這些推桿均勻的分布在產(chǎn)品邊緣和頂面處，使制品所受的推出力均衡。 圖 5.8 推桿布置b.b. 推桿的設計7 本設計中采用臺肩形式的圓形截面推桿，設計時推桿的直徑根據(jù)不同的設置部位選用不同的直徑，推桿端平面不應有軸向竄動。推桿與推桿孔配合一般為，其配合間隙不大于所用溢料間隙，以免產(chǎn)生飛邊，PP 塑9/98/8fHfH或料的溢料間隙為。 mm04. 002. 05.75.7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)在注射模中，模具的溫度直接影響到塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑23料的性能和成型工藝要求不同，對模具溫度的要求也不相同。一般注射到模具內(nèi)的塑料粉體的溫度為左右，熔體固化成為塑件后，從左右的模具C200C60中脫模、溫度的降低是依靠在模具內(nèi)通入冷卻水，將熱量帶走。對于要求較低模溫（一般小于）的塑料，如本設計中的聚丙烯 PP，僅需要設置冷系統(tǒng)C80即可，因為可以通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式，模具的加熱有通入熱水、蒸汽，熱油和電阻絲加熱等。5.7.15.7.1 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響注射模的溫度對于塑料熔體的充模流動、固化成型、生產(chǎn)效率以及制品的形狀和尺寸精度都有影響，對于任一個塑料制品，模具溫度波動過大都是不利的。過高的模溫會使塑件在脫模后發(fā)生變形，若延長冷卻時間又會使生產(chǎn)率下降。過低的模溫會降低塑料的流動性，使其難于充模，增加制品的內(nèi)應力和明顯的熔接痕等缺陷。如下圖：圖 5.9 模具冷卻水路圖 5.8.25.8.2 冷卻系統(tǒng)之設計規(guī)則冷卻系統(tǒng)之設計規(guī)則設計冷卻系統(tǒng)的目的在于維持模具適當而有效率的冷卻。冷卻孔道應使用標準尺寸，以方便加工與組裝。設計冷卻系統(tǒng)時，模具設計者必須根據(jù)塑件的壁厚與體積決定下列設計參數(shù)： 冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動速率與熱傳性質(zhì)。a.a. 冷卻管路的位置與尺寸塑件壁厚應該盡可能維持均勻。冷卻孔道最好設置是在凸模塊與凹模塊內(nèi)，設在模塊以外的冷卻孔道比較不易精確地冷卻模具。通常，鋼模的冷卻孔道與模具表面、模穴或模心的距離應維持為冷卻孔道24直徑的 12 倍，冷卻孔道之間的間距應維持 35 倍直徑。冷卻孔道直徑通常為612 mm（7/169/16 英吋） ，在此取 8mm。 5.95.9 模架及標準件的選用模架及標準件的選用5.9.15.9.1 模架的選用模架的選用a.a. 確定模具的基本類型注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結構分類所分的典型結構如下： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有活動成型零件的模、側向分型抽芯注射模、定模帶有推出機構的注射模、自動卸螺紋的注射模、熱流道注射模。b.b. 模架的選擇根據(jù)對塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可選擇CI型的模架，其基本結構如下：圖 5.10 模具的基本結構CI型模具定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，又叫兩板模，大水口模架，適合側澆口，潛伏式澆口，采用斜導柱側抽芯的注射成形模具。由分型面分型面的選擇而選擇模具的導柱導套的安裝方式，經(jīng)過考慮分析，導柱導套選擇選正裝。根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對應的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸，經(jīng)過計算可以知道該模具是一模二腔的模具，而型腔之間的距離在20-30mm之間把型腔排列成一模一腔可側得長為240mm，寬為200mm，模架的長L=240+復位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?型腔壁厚350mm模架的寬W=200+復位桿的直徑+型腔壁厚350mm25根據(jù)內(nèi)模仁的尺寸，在計算完模架的長寬以后，還需要考慮其他螺絲導柱等零件對模架尺寸的影響，在設計中避免干涉。在此設計中，由于有斜導柱側抽芯機構，還需要考慮側抽芯對模具設計中模架外形尺寸的影響。所以就取B L=350X350的模架，塑件的厚度為40mm，塑件的全部膠位都留在定模部分，該模具型腔結構簡單，型芯、型腔的固定是固定總高度的加30-50mm，B板的厚度取70mm，滿足強度要求，A板為120mm，C板為80mm（C的選擇應考慮推出機構的推出距離是否滿足推出的高度）在本設計中，因為采用龍記的DCI3535標準模架，其標準模腳的高度為100mm，足夠滿足頂出要求。綜上所述所選擇的模架的型號為：LKM CI-3535-A70-B80-C100 5.105.10 注射成型工藝方案及模具結構的分析和確定注射成型工藝方案及模具結構的分析和確定一般指的模具的行位機構，即凡是能夠獲得側向抽芯或側向分型以及復位動作來拖出產(chǎn)品倒扣，低陷等位置的機構。下圖列出模具的常用行位結構。（1）從作用位置分為下模行位、上模行位、斜行位（斜頂） （2）從動力來分，為機動側向行位機構和液壓（氣壓）側向行位機構圖 5.11 模具的行位機構5.115.11 斜導柱側向抽芯機構設計計算斜導柱側向抽芯機構設計計算是利用成型的開模動作用，使斜撐梢與滑塊產(chǎn)生相對運動趨勢，使滑塊沿開模方向及水平方向的兩種運動形式，使之脫離倒勾。如圖所示： 5.11.15.11.1 側向分型與抽芯機構的類型側向分型與抽芯機構的類型26a. 手動抽芯b. 液壓或氣動抽芯c. 機動抽芯5.11.25.11.2 抽心距抽心距：抽芯距：S=H+(3-5)其中,S 為抽芯機構需要行走的總距離，H 為通過測量出來的產(chǎn)品抽芯距離（可以通過 3D 或 2D 進行實際測量）3-5MM 為產(chǎn)品抽芯后的安全距離本設計中，抽芯距離較大小，需抽芯 43-48mm。5.11.35.11.3 抽芯力抽芯力：將塑料制品從包緊的側型芯上脫出時所需克服的阻力稱為抽芯力。抽芯力 F=PA(f *cos+sin)p-塑料制品收縮對型芯單位面積的正壓力，通常取 812Mpa;A-塑料制品包緊型芯的側面積，f-磨擦系數(shù)，取 0.10.2 -脫模斜度，一般就是幾度而已。F-單位為 N5.11.45.11.4 斜導柱抽芯機構斜導柱抽芯機構a.a. 斜導柱抽芯機構的結構及其設計1)1) 斜導柱的形狀，在此套模具中，我們采用標準的斜導柱形式，含有胚頭示?？梢灾苯淤徺I標準件。2)2) 斜導柱的材料：45 鋼、T8、T10 或者 20 鋼經(jīng)滲碳處理，淬火硬度在55HRC 以上，表面粗糙度為 Ra0.8mRa1.6m。 3) 斜導柱與其固定的模板之間采用過渡配合 H7/m6。 4) 斜導柱傾斜角的確定：通常 取 1520，一般不大于 25 5) 斜導柱的長度計算： 6) 斜導柱直徑的計算：查表 b 滑塊的設計 滑塊設計的要點在于滑塊與側向型芯連接以及注射成型時制品尺寸的準確性和移動的可靠性，滑塊分為整體式和組合式兩種。27滑塊材料常用 45 鋼或 T8、T10 等制造，要求硬度在 HRC40 以上。 c. 導滑槽設計 1) 導滑槽與滑塊導滑部分采用間隙配合，一般采用 H8/f8。 2) 滑塊的滑動配合長度通常要大于滑塊寬度的 1.5 倍，而保留在導滑槽內(nèi)的長度不應小于導滑配合長度的 2/3， 3) 導滑槽材料通常用 45 鋼制造，調(diào)質(zhì)至 HRC 28HRC32， 4) 滑塊定位裝置設計，由于我們采用的是后模行位的形式，根據(jù)生產(chǎn)的實際情況，采用行位壓板的方式，主要作用為固定與導向作用。 5) 楔緊塊設計楔緊角 應比斜導柱的傾斜角 大 23。 c. 斜導柱抽芯機構的結構形式斜導柱和滑塊在模具上因安裝位置不同，組成了抽芯機構的不同結構形式。 1) 斜導柱在定模上、滑塊在動模上的結構A、設計時必須注意，滑塊與推桿在合模復位過程中不能發(fā)生“干涉”現(xiàn)象。所謂干涉現(xiàn)象是指滑塊的復位先于推桿的復位致使活動側向型芯與推桿相碰撞，造成活動側向型芯或推桿損壞。B、如果發(fā)生干涉，常用的先復位附加裝置有彈簧先復位、楔形滑塊先復位、擺桿先復位等多種形式。2) 斜導柱在動模上、滑塊在定模上的結構3) 斜導柱和滑塊同在定模上4) 斜導柱和滑塊同在動模上d. 斜滑塊抽芯機構斜滑塊側向抽芯的特點是利用推出機構的推力驅動斜滑塊斜向運動，在制品被推出脫模的同時由斜滑塊完成側向抽芯動作。一般分為外側抽芯和內(nèi)側抽芯兩種。1) 斜滑塊抽芯機構適用于制品具有側孔或較淺側凹，成型面積較大的場合。2) 特點：在制品被推出脫模的同時由斜滑塊完成側向抽芯動作。3) 斜滑塊的導滑形式4) 傾斜角通常不超過 30。5)進行斜滑塊抽芯機構設計時，若定模一側有成型型芯，則需設置銷釘鎖緊或壓緊的止動裝置，保證制品與定模型芯分離而留在動模一側。28 圖 5.12 模具行位圖中： = +2 3 ( 防止合模產(chǎn)生干涉以及開模減少磨擦 ) 30 ( 為斜撐銷傾斜角度，本設計中采用20)L=1.5D (L 為配合長度 ) S=T+5 10mm(S 為滑塊需要水平運動距離； T 為成品倒勾 ) =41.5+3=45MM產(chǎn)品的底部跟隨后模一起運動，所以不計算在倒扣距離之內(nèi)S=(L1xsina- )/cos ( 為斜撐梢與滑塊間的間隙 , 一般為 0.5MM ； L1 為斜撐梢在滑塊內(nèi)的垂直距離 )296 6 模具材料的選用模具材料的選用正確選用模具各部分零件的材料，是注射模具設計過程中的一項重要工作，它直接影響模具的使用壽命，加工成本以及制品的成型質(zhì)量。選擇模具材料時，需要根據(jù)模具工作條件，從使用性能和加工性能兩方面對材料提高要求。6.16.1 成型零件材料選用成型零件材料選用成型零件材料選用的要求如下：a. 機械加工性能良好b. 拋光性能良好注射成型零件工作表面，多需拋光達到鏡面，要求鋼材硬度 3540HRC 為宜，過硬表面會使拋光困難。mRa05. 0c. 耐磨性和抗疲勞性能好d. 具有耐腐蝕性能6.26.2 注射模用鋼種注射模用鋼種熱塑性注射模成型零件的毛坯，凹模和主型芯以板材和模具供應，本設計中，采用 718H 的預硬模具鋼，這個不做鋼材的分析與選擇，只對 718H 鋼材進行分析。型芯和型腔由于采用了該預硬型塑料模具鋼，且汽水分離器為廉價大量產(chǎn)品，表面有一定光潔度要求，所以模仁料無需淬火,需要長壽命，選擇 718H，預硬型拋光塑料模具鋼，預硬硬度達到 48-52HRC。 30總總 結結 本次塑料模具設計，全面考慮了塑料成型性能，模具結構特點，注射工藝參數(shù)，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理論分析和數(shù)據(jù)計算生產(chǎn)操作上論證該設計是合理可行的。并且，通過這次設計，我了解了注射模設計概況，熟悉了注射設備，基本掌握了注射成型的一般原理。在設計和三維建模過程中也遇到了一些問題，通過對問題的探索與分析，最后得到圓滿解決，更另深刻的知道了模具設計各個階段的重要性和嚴謹性，達到了畢業(yè)設計的目的。伴隨經(jīng)濟建設，特別是汽車、機械、電子、日用制造等行業(yè)的飛速發(fā)展，對模具設計與制造的人才的需求與日俱增，模具設計制造，特別是注射模具的設計與制造將更為受到重視，并將會廣泛應用到各個領域中，飛速發(fā)展。相信這次設計中獲得的經(jīng)驗及處理問題的能力將會對今后的學習和工作有所啟示和幫助。31參考文獻參考文獻1 曹宏深,趙仲治主編. 塑料成型工藝及模具設計. 北京機械工業(yè)出版社 1993.2 黃虹主編,塑料成型加工與模具. 化學工業(yè)出版社. 2003 年 3 月第一版.3 黃銳主編,塑料工程手冊 下冊. 第四章節(jié). 機械工業(yè)出版社.4 宋卓頤,史勤芳,房雙寬,趙永仙編著. 塑料原料與助劑. 科學技術文獻出版社 2003 年 9 月第 1 版.5 黃銳主編,塑料成型工藝學. 第二版 中國輕工業(yè)出版社 1997 年 5 月第 2 版.6 塑料模設計手冊（軟件版） 機械工業(yè)出版社.7 王文廣,田寶善,田雁晨,主編. 塑料注射模具設計技巧與實例. 化學工業(yè)出版社 2004 年 1 月第 1 版.8 田春年主編 ,塑料注射成型模具結構設計圖冊. 北京 輕工業(yè)出版社 1998.9 Donggang Yao, Scaling Issues in Miniaturizaton of Injection Molded Parts Journal of Manufacturing Science and Engineering. November 2004, Vol.126/733.10 The Thickness Profile of Ultra-High Molecular Weight Polythene Films During Sequential Biaxial Drawing .Polymer Engineering and Science ,January 2003.Vol.43 , No.1.11 MoldFlow 模具分