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目錄 摘要 1 Abstract 1 第一章 緒論 2 1 1 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 2 1 1 1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展 2 1 1 2 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用 3 1 1 3 塑料成型的技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 4 1 2 塑料模具的分類 5 第二章 塑件成型工藝分析 7 2 1 塑件分析 7 2 1 1 總體分析 7 2 1 2 脫模斜度 7 2 2 ABS 性能分析 8 2 2 1 ABS 使用性能 8 2 2 2ABS 工藝性能 8 2 3 ABS 的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù) 8 2 3 1 注射成型過(guò)程 8 2 3 2 注射工藝參數(shù) 9 第三章 模具結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì) 10 3 1 分型面的確定 10 3 1 1 分型面 10 3 1 2 分型面的選擇原則 10 3 1 3 本設(shè)計(jì)分型面的選擇 10 3 2 型腔數(shù)目和模具結(jié)構(gòu)形式的確定 11 3 2 1 型腔數(shù)目的確定 11 3 2 2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 11 3 3 注射機(jī)型號(hào)的選擇 11 3 3 1 注射量的計(jì)算 11 3 3 2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 11 3 3 3 注射機(jī)的選擇 12 3 3 4 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)校核 12 第四章 澆注系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 4 1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述和原則 14 4 1 1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概述 14 4 1 2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 14 4 2 主流道設(shè)計(jì) 15 4 2 1 主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn) 15 4 2 2 主流道尺寸 16 4 2 3 主流道的凝料體積 16 4 2 4 主流道當(dāng)量半徑 17 4 2 5 主流道澆口套的形式 17 4 2 分流道設(shè)計(jì) 17 4 2 1 分流道的作用以及分流道設(shè)計(jì)原則 17 4 3 2 分流道的布置形式 18 4 3 3 分流道相應(yīng)參數(shù)的確定 18 4 3 4 校核剪切速率 19 4 4 澆口的設(shè)計(jì) 19 4 4 1 澆口選擇以及尺寸確定 20 4 4 2 側(cè)澆口剪切速率的校核 20 4 5 校核主流道的剪切速率 21 4 6 冷料穴的設(shè)計(jì) 21 4 7 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 4 7 1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 22 4 7 2 冷卻通道的理論計(jì)算 22 4 7 3 冷卻水量和管徑的計(jì)算 23 4 8 排氣系統(tǒng) 24 第五章 注塑成型過(guò)程模擬分析 25 5 1 MPI 介紹 25 5 2 模流分析 25 5 2 1 確定最佳澆注位置 25 5 2 2 填充時(shí)間 26 5 2 3 氣穴分析 26 5 2 4 熔接痕 27 5 2 5 螺桿速率曲線分析 28 5 2 6 冷凝層因子分析 29 5 3 結(jié)論 29 第六章 模具的成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 30 6 1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30 6 1 1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30 6 1 2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30 6 2 成型零件材料的選用 30 6 3 成型零件工作尺寸的計(jì)算 30 6 3 1 型腔尺寸計(jì)算 30 6 3 2 側(cè)抽芯凸模尺寸計(jì)算 31 6 4 成型零件工作尺寸的校核 32 第七章 模架和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 33 7 1 模架組合的選擇 33 7 1 1 決定模板尺寸的因素 33 7 1 2 模架的選擇 33 7 2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的選擇 33 第八章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 35 8 1 設(shè)計(jì)原則 35 8 2 模具推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 35 8 2 1 推出方式的確定 35 8 2 2 推出位置 推桿數(shù)量和斷面形狀的設(shè)計(jì) 35 8 2 3 推桿復(fù)位裝置 35 第九章 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 37 9 1 抽芯距與抽芯力的計(jì)算 37 9 1 1 抽芯距的計(jì)算 37 9 1 2 抽芯力的計(jì)算 37 9 2 斜導(dǎo)柱的側(cè)向分型與側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 38 9 2 1 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 38 9 2 2 滑塊的設(shè)計(jì) 40 9 2 3 楔緊塊的設(shè)計(jì) 40 第十章 模具的總裝配圖 42 參考文獻(xiàn) 44 致謝 45 附 1 外文文獻(xiàn)翻譯 46 附 2 外文原文 59 1 彎管接頭注射成型工藝及模具設(shè)計(jì) 摘要 塑料工業(yè)是一門(mén)新興的產(chǎn)業(yè) 自塑料問(wèn)世后的幾十年 塑料來(lái)源豐富 制作方便 及成本低廉 金屬零件塑料化的發(fā)展很快 在機(jī)械電子 國(guó)防 交通 通訊 建筑 農(nóng)業(yè) 輕工業(yè)和日常生活用品等行業(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用 對(duì)塑料模具要求量增加 因此 研 究注塑模具對(duì)了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程和提高產(chǎn)品質(zhì)量都有很大意義 本設(shè)計(jì)介紹了注塑成型的基本原理 特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理 對(duì)注 塑產(chǎn)品提出了基本設(shè)計(jì)方案 詳細(xì)介紹了該模具的澆注系統(tǒng) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)過(guò)程 彎管接頭有兩個(gè)方向的側(cè)向抽芯 本文分析了彎管接頭的成型工藝 工藝方案 介紹了模具結(jié)構(gòu)和主要模具零部件的設(shè)計(jì) 分析了模具的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品質(zhì)量的可行性和可靠 性 關(guān)鍵詞 彎管接頭 注射模具 成型工藝 側(cè)向抽芯 Design of Injection Mould for Elbow Joint Abstract Plastics industry is an emerging industry since several decades after the advent of plastics plastics source of rich convenient and low cost production plastics and metal parts of the developed rapidly in machinery and electronics defense transportation communication construction agriculture light industry and daily necessities such as industry have been widely used on the plastics mold requested increase Therefore the research casts the mold to understand the plastics product the production process and improves the product quality to have the very big significance The basic principle of injection molding specially the operating principle and the structure of the single parting surface injection mould is introduced The design of runner system temperature control system and the injection is introduced in detail The elbow joint has two side core pulling in different directions The structure of the mould and the designing of the main parts are introduced The feasibility and reliability in mould structure are discussed to guarantee the quality of the product Keywords elbow joint injection mould forming process side core pulling 2 第一章 緒論 1 1 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 1 1 1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展 塑 料 是 以 相 對(duì) 分 子 質(zhì) 量 高 的 合 成 樹(shù) 脂 為 主 要 成 分 并 加 入 其 他 添 加 劑 在 一 定 溫 度 和 壓 力 下 塑 化 成 型 的 高 分 子 合 成 材 料 一 般 相 對(duì) 分 子 質(zhì) 量 都 大 于 一 萬(wàn) 有 的 可 達(dá) 百 萬(wàn) 在 加 熱 加 壓 條 件 下 具 有 可 塑 性 在 常 溫 下 為 柔 韌 的 固 體 可 以 使 用 模 具 成 型 得 到 我 們 所 需 要 的 形 狀 和 尺 寸 的 塑 料 制 件 其 他 的 添 加 劑 主 要 有 填 充 劑 增 塑 劑 固 化 劑 穩(wěn) 定 劑 等 其 他 配 合 劑 塑 料 工 業(yè) 是 一 門(mén) 新 興 的 工 業(yè) 塑 料 最 初 品 種 不 多 對(duì) 它 們 的 本 質(zhì) 理 解 不 足 在 塑 料 制 品 生 產(chǎn) 技 術(shù) 上 只 能 從 塑 料 與 某 些 材 料 如 橡 膠 木 材 金 屬 和 陶 瓷 等 制 品 的 生 產(chǎn) 有 若 干 相 似 之 處 而 進(jìn) 行 仿 制 從 1910 年 生 產(chǎn) 酚 醛 塑 料 開(kāi) 始 塑 料 品 種 漸 多 在 生 產(chǎn) 技 術(shù) 和 方 法 上 都 有 顯 著 的 改 進(jìn) 雖 然 塑 料 工 業(yè) 的 發(fā) 展 只 有 近 100 年 的 歷 史 但 其 發(fā) 展 速 度 卻 十 分 迅 速 1910 年 世 界 塑 料 產(chǎn) 量 只 有 2 萬(wàn) 噸 到 2003 年 產(chǎn) 量 達(dá) 到 了 1 28 億 噸 目 前 塑 料 品 種 已 有 300 多 種 并 且 每 年 仍 然 在 以 10 左 右 的 速 度 增 長(zhǎng) 我 國(guó) 的 塑 料 工 業(yè) 起 步 于 20 世 紀(jì) 50 年 代 初 期 建 國(guó) 前 夕 我 國(guó) 只 有 上 海 廣 州 武 漢 等 個(gè) 別 大 城 市 有 塑 料 制 品 加 工 廠 只 有 酚 醛 和 賽 璐 珞 兩 種 塑 料 1949 年 全 國(guó) 塑 料 總 產(chǎn) 量 僅 有 200 噸 1958 年 我 國(guó) 第 一 次 人 工 合 成 酚 醛 塑 料 開(kāi) 始 我 國(guó) 的 塑 料 工 業(yè) 得 到 迅 猛 發(fā) 展 1958 年 我 國(guó) 塑 料 產(chǎn) 量 為 2 4 萬(wàn) 噸 1965 年 為 13 9 萬(wàn) 噸 70 年 代 中 期 引 進(jìn) 的 幾 套 化 工 裝 置 的 建 成 投 產(chǎn) 使 塑 料 工 業(yè) 有 了 一 次 大 的 飛 躍 1979 年 為 94 8 萬(wàn) 噸 1988 年 猛 增 到 135 42 萬(wàn) 噸 2000 年 已 達(dá) 到 200 萬(wàn) 噸 近 20 年 來(lái) 產(chǎn) 量 和 品 種 都 大 大 增 加 許 多 新 穎 的 工 程 塑 料 已 投 入 批 量 生 產(chǎn) 目 前 我 國(guó) 的 塑 料 制 品 總 產(chǎn) 量 在 世 界 上 已 躍 居 第 二 位 據(jù) 統(tǒng) 計(jì) 在 世 界 范 圍 內(nèi) 塑 料 用 量 近 幾 十 年 來(lái) 幾 乎 每 5 年 翻 一 番 預(yù) 計(jì) 今 后 將 以 每 8 年 翻 一 番 的 速 度 持 續(xù) 高 速 發(fā) 展 今 天 我 國(guó) 的 塑 料 工 業(yè) 已 形 成 具 有 相 當(dāng) 規(guī) 模 的 完 整 體 系 據(jù) 中 國(guó) 輕 工 信 息 中 心 統(tǒng) 計(jì) 2002 年 中 國(guó) 塑 料 制 品 行 業(yè) 中 年 銷 售 額 達(dá) 500 萬(wàn) 元 以 上 規(guī) 模 企 業(yè) 共 計(jì) 7480 家 其 中 大 中 型 企 業(yè) 約 占 10 產(chǎn) 品 銷 售 收 入 億 元 以 上 企 業(yè) 397 家 開(kāi) 發(fā) 新 產(chǎn) 品 掌 握 新 技 術(shù) 己 經(jīng) 得 到 企 業(yè) 的 普 遍 重 視 一 般 企 業(yè) 每 年 都 有 2 3 個(gè) 新 產(chǎn) 品 有 的 高 達(dá) 10 20 個(gè) 新 產(chǎn) 品 通 過(guò) 不 同 級(jí) 別 的 鑒 定 投 入 市 場(chǎng) 新 產(chǎn) 品 產(chǎn) 值 一 般 占 企 業(yè) 工 業(yè) 總 產(chǎn) 值 的 20 30 有 的 高 達(dá) 50 60 中 國(guó) 塑 料 機(jī) 械 技 術(shù) 通 過(guò) 消 化 吸 收 國(guó) 外 先 進(jìn) 制 造 技 術(shù) 開(kāi) 發(fā) 具 有 國(guó) 際 先 進(jìn) 水 平 的 產(chǎn) 品 新 產(chǎn) 品 新 技 術(shù) 開(kāi) 發(fā) 速 度 加 快 進(jìn) 行 重 大 創(chuàng) 新 也 取 得 了 顯 著 成 績(jī) 總 之 在 塑 料 材 料 的 消 耗 量 上 塑 料 新 產(chǎn) 品 新 工 藝 新 設(shè) 備 的 研 究 開(kāi) 發(fā) 與 應(yīng) 用 上 都 取 得 了 可 喜 的 成 就 3 塑 料 已 滲 透 到 人 們 生 活 和 生 產(chǎn) 的 各 個(gè) 領(lǐng) 域 在 家 用 電 器 儀 器 儀 表 機(jī) 械 制 造 化 工 醫(yī) 療 衛(wèi) 生 建 筑 器 材 汽 車(chē) 工 業(yè) 農(nóng) 用 器 械 日 用 五 金 以 及 兵 器 航 空 航 天 和 原 子 能 工 業(yè) 中 塑 料 已 成 為 替 代 部 分 鋼 鐵 木 材 皮 革 等 材 料 的 發(fā) 展 成 為 各 個(gè) 行 業(yè) 中 不 可 缺 少 的 一 種 化 學(xué) 材 料 并 和 鋼 鐵 木 材 水 泥 一 起 成 為 現(xiàn) 代 社 會(huì) 中 的 四 大 基 礎(chǔ) 材 料 塑 料 制 件 已 成 為 國(guó) 民 經(jīng) 濟(jì) 中 不 可 缺 少 的 重 要 材 料 之 一 塑 料 在 一 定 的 條 件 下 具 有 良 好 的 塑 性 可 以 采 用 多 種 成 型 方 法 制 作 不 同 的 制 品 塑 料 的 著 色 簡(jiǎn) 單 著 色 范 圍 廣 可 制 成 各 種 顏 色 部 分 塑 料 的 光 學(xué) 性 能 很 好 具 有 良 好 的 光 澤 可 制 成 透 明 性 很 高 的 塑 件 如 常 用 的 有 機(jī) 玻 璃 聚 碳 酸 脂 等 塑 料 還 具 有 防 水 防 潮 防 透 氣 防 振 防 輻 射 等 多 種 防 護(hù) 性 能 塑 料 雖 具 有 上 述 優(yōu) 異 的 特 性 但 在 某 些 性 能 上 也 存 在 著 不 足 之 處 如 機(jī) 械 強(qiáng) 度 和 硬 度 遠(yuǎn) 不 及 金 屬 材 料 高 耐 熱 性 也 低 于 金 屬 導(dǎo) 熱 性 差 且 吸 濕 性 大 易 老 化 等 塑 料 的 這 些 缺 點(diǎn) 或 多 或 少 的 影 響 和 限 制 了 的 它 的 應(yīng) 用 范 圍 從 發(fā) 展 趨 勢(shì) 看 對(duì) 現(xiàn) 有 的 各 種 聚 合 物 進(jìn) 行 改 性 仍 是 目 前 和 今 后 一 段 時(shí) 間 內(nèi) 對(duì) 塑 料 材 料 進(jìn) 行 開(kāi) 發(fā) 和 應(yīng) 用 研 究 的 主 要 任 務(wù) 主 要 是 繼 續(xù) 擴(kuò) 大 和 完 善 新 的 聚 合 物 高 分 子 材 料 品 種 對(duì) 各 種 添 加 劑 繼 續(xù) 向 低 毒 高 效 和 非 污 染 的 方 向 發(fā) 展 同 時(shí) 以 改 善 膠 料 的 工 藝 加 工 性 能 節(jié) 約 能 耗 提 高 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 滿 足 高 速 加 工 設(shè) 備 和 高 效 加 工 工 藝 的 要 求 并 減 少 環(huán) 境 污 染 提 高 配 料 的 準(zhǔn) 確 性 和 發(fā) 揮 助 劑 的 協(xié) 同 效 能 1 1 2 塑 料 成 型 在 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 的 重 要 作 用 塑 料 成 型 工 業(yè) 自 1872 年 開(kāi) 始 到 現(xiàn) 在 已 度 過(guò) 仿 制 擴(kuò) 展 和 變 革 的 時(shí) 期 塑 料 成 型 是 把 塑 料 原 材 料 加 熱 到 一 定 溫 度 注 入 到 具 有 一 定 形 狀 和 尺 寸 的 模 具 中 待 其 冷 卻 后 獲 得 塑 料 制 品 的 過(guò) 程 塑 料 成 型 工 藝 與 模 具 是 一 門(mén) 在 生 產(chǎn) 實(shí) 踐 中 逐 步 發(fā) 展 起 來(lái) 又 直 接 為 生 產(chǎn) 服 務(wù) 的 應(yīng) 用 型 技 術(shù) 科 學(xué) 是 一 種 先 進(jìn) 的 加 工 方 法 它 研 究 的 主 要 對(duì) 象 是 塑 料 和 塑 料 制 成 塑 料 制 品 所 采 用 的 模 具 模 具 是 鑄 造 鍛 壓 沖 壓 塑 料 玻 璃 粉 末 冶 金 陶 瓷 等 行 業(yè) 的 重 要 工 藝 裝 備 在 現(xiàn) 代 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 廣 泛 的 采 用 各 種 模 具 進(jìn) 行 產(chǎn) 品 生 產(chǎn) 模 具 的 設(shè) 計(jì) 和 制 造 水 平 在 很 大 程 度 上 反 映 和 代 表 了 一 個(gè) 國(guó) 家 機(jī) 械 工 業(yè) 的 綜 合 制 造 能 力 和 水 平 塑 料 模 是 模 具 的 一 種 是 指 用 于 成 型 塑 料 制 件 的 模 具 它 是 一 種 行 腔 模 具 的 類 型 采 用 模 具 加 工 制 造 產(chǎn) 品 零 件 已 涉 及 在 儀 器 儀 表 家 用 電 器 交 通 通 訊 和 輕 工 業(yè) 等 各 行 業(yè) 中 先 進(jìn) 的 發(fā) 達(dá) 工 業(yè) 國(guó) 家 模 具 的 工 業(yè) 產(chǎn) 值 已 超 過(guò) 了 傳 統(tǒng) 的 機(jī) 床 行 業(yè) 的 產(chǎn) 值 據(jù) 日 本 1991 年 統(tǒng) 計(jì) 其 全 國(guó) 一 萬(wàn) 多 家 企 業(yè) 中 生 產(chǎn) 塑 料 模 和 沖 壓 模 的 企 業(yè) 各 占 40 模 具 工 業(yè) 已 實(shí) 現(xiàn) 了 高 度 的 專 業(yè) 化 標(biāo) 準(zhǔn) 化 商 品 化 而 韓 國(guó) 的 模 具 工 業(yè) 專 業(yè) 廠 中 有 43 生 產(chǎn) 塑 料 模 44 8 生 產(chǎn) 冷 沖 模 隨 著 工 業(yè) 塑 料 制 件 和 日 用 塑 料 制 件 的 品 種 和 需 求 量 的 日 益 增 加 并 且 產(chǎn) 品 的 更 新 換 代 周 期 的 日 益 縮 短 塑 料 模 在 模 具 中 的 比 例 在 逐 步 提 高 4 20 世 紀(jì) 80 年 代 以 來(lái) 我 國(guó) 模 具 工 業(yè) 迅 速 發(fā) 展 1989 年 國(guó) 務(wù) 院 頒 布 了 當(dāng) 前 產(chǎn) 業(yè) 政 策 要 點(diǎn) 的 決 定 把 模 具 制 造 列 為 重 點(diǎn) 支 持 技 術(shù) 改 造 的 產(chǎn) 業(yè) 產(chǎn) 品 中 的 首 位 我 國(guó) 模 具 工 業(yè) 年 均 增 速 達(dá) 13 2002 年 我 國(guó) 模 具 工 業(yè) 產(chǎn) 值 達(dá) 280 億 元 塑 料 模 占 其 中 的 30 左 右 在 加 工 工 業(yè) 中 塑 料 成 型 是 一 種 廣 泛 應(yīng) 用 的 加 工 方 法 生 產(chǎn) 過(guò) 程 易 于 實(shí) 現(xiàn) 機(jī) 械 化 自 動(dòng) 化 成 型 過(guò) 程 中 設(shè) 備 操 作 簡(jiǎn) 便 生 產(chǎn) 率 高 成 本 較 低 加 工 的 塑 料 制 件 高 度 一 致 性 尤 其 適 合 在 大 批 量 的 生 產(chǎn) 條 件 塑 料 可 加 工 成 任 意 形 狀 的 塑 料 制 件 且 經(jīng) 塑 料 成 型 出 來(lái) 的 制 件 具 有 質(zhì) 量 輕 強(qiáng) 度 好 耐 腐 蝕 絕 緣 性 能 好 色 澤 鮮 艷 外 觀 漂 亮 等 優(yōu) 點(diǎn) 由 于 塑 料 成 型 在 技 術(shù) 上 和 經(jīng) 濟(jì) 上 的 優(yōu) 良 特 點(diǎn) 因 此 高 分 子 材 料 已 進(jìn) 入 所 有 工 業(yè) 領(lǐng) 域 以 及 人 們 的 日 常 生 活 并 顯 示 出 其 巨 大 的 優(yōu) 越 性 和 發(fā) 展 潛 力 當(dāng) 今 世 界 把 一 個(gè) 國(guó) 家 的 高 分 子 材 料 的 消 耗 量 和 聚 合 物 成 型 加 工 的 工 業(yè) 水 平 作 為 衡 量 一 個(gè) 國(guó) 家 工 業(yè) 發(fā) 展 水 平 的 重 要 標(biāo) 志 之 一 可 以 說(shuō) 離 開(kāi) 聚 合 物 成 型 加 工 工 業(yè) 現(xiàn) 代 國(guó) 民 經(jīng) 濟(jì) 各 部 門(mén) 和 高 科 技 領(lǐng) 域 不 可 能 生 存 更 不 可 能 發(fā) 展 1 1 3 塑 料 成 型 的 技 術(shù) 的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 一 副 好 的 塑 料 模 具 與 模 具 設(shè) 計(jì) 模 具 材 料 及 其 模 具 的 制 造 有 很 大 的 關(guān) 系 塑 料 成 型 技 術(shù) 發(fā) 展 趨 勢(shì) 可 以 簡(jiǎn) 單 地 歸 納 為 以 下 幾 個(gè) 方 面 1 在 塑 料 模 設(shè) 計(jì) 制 造 中 全 面 推 廣 應(yīng) 用 CAD CAM CAE 技 術(shù) CAD CAM 技 術(shù) 已 發(fā) 展 成 為 一 項(xiàng) 比 較 成 熟 的 共 性 技 術(shù) 近 年 來(lái) 模 具 CAD CAM 技 術(shù) 的 硬 件 與 軟 件 價(jià) 格 已 降 低 到 中 小 企 業(yè) 普 遍 可 以 接 受 的 程 度 為 其 進(jìn) 一 步 普 及 創(chuàng) 造 了 良 好 的 條 件 基 于 網(wǎng) 絡(luò) 的 CAD CAM CAE 一 體 化 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 初 見(jiàn) 端 倪 其 將 解 決 傳 統(tǒng) 混 合 型 CAD CAM 系 統(tǒng) 無(wú) 法 滿 足 實(shí) 際 生 產(chǎn) 過(guò) 程 分 工 協(xié) 作 要 求 的 問(wèn) 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(shè) 計(jì) 與 成 型 過(guò) 程 的 3D 分 析 將 在 我 國(guó) 塑 料 模 具 工 業(yè) 中 發(fā) 揮 越 來(lái) 越 重 要 的 作 用 2 推 廣 應(yīng) 用 熱 流 道 技 術(shù) 氣 輔 注 射 成 型 技 術(shù) 和 高 壓 注 射 成 型 技 術(shù) 采 用 熱 流 道 技 術(shù) 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(yīng) 用 這 項(xiàng) 技 術(shù) 是 塑 料 模 具 的 一 大 變 革 制 訂 熱 流 道 元 器 件 的 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) 積 極 生 產(chǎn) 價(jià) 廉 高 質(zhì) 量 的 元 器 件 是 發(fā) 展 熱 流 道 模 具 的 關(guān) 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 目 前 在 汽 車(chē) 和 家 電 行 業(yè) 中 正 逐 步 推 廣 使 用 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(fù) 雜 的 大 型 制 品 模 具 設(shè) 計(jì) 和 控 制 的 難 度 較 大 因 此 開(kāi) 發(fā) 氣 體 輔 助 成 型 流 動(dòng) 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 3 開(kāi) 發(fā) 新 的 塑 料 成 型 工 藝 和 快 速 經(jīng) 濟(jì) 模 具 以 適 應(yīng) 多 品 種 少 批 量 的 生 產(chǎn) 方 式 5 4 提 高 大 型 精 密 復(fù) 雜 長(zhǎng) 壽 命 模 具 的 設(shè) 計(jì) 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(fù) 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 5 研 究 和 應(yīng) 用 模 具 的 高 速 測(cè) 量 技 術(shù) 與 逆 向 工 程 采 用 三 坐 標(biāo) 測(cè) 量 儀 或 三 坐 標(biāo) 掃 描 儀 實(shí) 現(xiàn) 逆 向 工 程 是 塑 料 模 CAD CAM 的 關(guān) 鍵 技 術(shù) 之 一 研 究 和 應(yīng) 用 多 樣 調(diào) 整 廉 價(jià) 的 檢 測(cè) 設(shè) 備 是 實(shí) 現(xiàn) 逆 向 工 程 的 必 要 前 提 6 提 高 塑 料 模 標(biāo) 準(zhǔn) 化 水 平 和 標(biāo) 準(zhǔn) 件 的 使 用 率 我 國(guó) 模 具 標(biāo) 準(zhǔn) 件 水 平 和 模 具 標(biāo) 準(zhǔn) 化 程 度 仍 較 低 與 國(guó) 外 差 距 甚 大 在 一 定 程 度 上 制 約 著 我 國(guó) 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(biāo) 準(zhǔn) 件 的 應(yīng) 用 要 大 力 推 廣 為 此 首 先 要 制 訂 統(tǒng) 一 的 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) 并 嚴(yán) 格 按 標(biāo) 準(zhǔn) 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(biāo) 準(zhǔn) 件 質(zhì) 量 降 低 成 本 再 次 是 要 進(jìn) 一 步 增 加 標(biāo) 準(zhǔn) 件 規(guī) 格 品 種 7 應(yīng) 用 優(yōu) 質(zhì) 模 具 材 料 和 先 進(jìn) 的 表 面 處 理 技 術(shù) 對(duì) 于 提 高 模 具 壽 命 和 質(zhì) 量 顯 得 十 分 必 要 1 2 塑 料 模 具 的 分 類 不 同 的 塑 料 成 型 方 法 采 用 原 理 和 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 各 不 相 同 的 成 型 模 具 塑 料 模 具 的 分 類 方 法 有 很 多 按 照 塑 料 制 件 的 成 型 方 法 不 同 可 以 分 為 以 下 幾 類 1 注 塑 成 型 模 具 又 稱 注 射 成 型 模 具 主 要 用 于 熱 塑 性 塑 料 制 品 的 成 型 但 近 年 來(lái) 也 越 來(lái) 越 多 地 用 于 熱 固 性 塑 料 成 型 注 塑 成 型 在 塑 料 制 件 成 型 中 占 有 很 大 的 比 例 世 界 塑 料 成 型 模 具 產(chǎn) 量 中 的 約 半 數(shù) 以 上 為 注 塑 成 型 2 壓 塑 成 型 模 具 壓 塑 成 型 模 具 簡(jiǎn) 稱 壓 模 壓 塑 模 具 多 用 于 成 型 熱 固 性 塑 料 的 壓 模 也 有 用 來(lái) 成 型 熱 塑 性 塑 料 的 熱 擠 壓 冷 壓 模 具 另 外 還 有 一 類 不 加 熱 的 冷 壓 成 型 模 具 用 于 成 型 聚 四 氟 乙 烯 坯 件 3 傳 遞 成 型 模 具 傳 遞 模 具 多 用 于 熱 固 性 塑 料 的 成 型 4 擠 塑 成 型 模 具 擠 塑 成 型 模 具 包 括 擠 出 機(jī) 頭 和 定 型 模 兩 部 分 用 于 生 產(chǎn) 出 具 有 所 需 要 斷 面 形 狀 的 連 續(xù) 型 材 5 中 空 制 品 吹 塑 成 型 模 具 用 擠 塑 的 發(fā) 放 生 產(chǎn) 管 坯 的 叫 做 擠 吹 模 具 用 注 塑 注 塑 方 法 生 產(chǎn) 的 管 坯 的 叫 做 注 吹 模 具 注 吹 中 在 吹 脹 前 的 瞬 間 先 進(jìn) 行 軸 向 拉 伸 的 叫 做 注 拉 吹 模 具 產(chǎn) 品 的 性 能 和 尺 寸 精 度 因 上 述 方 法 不 同 而 很 大 的 差 異 6 熱 成 型 模 具 6 熱 成 型 模 具 又 名 真 空 或 壓 縮 空 氣 成 型 模 具 它 是 一 單 獨(dú) 的 陰 模 或 陽(yáng) 模 此 種 成 型 方 法 模 具 受 力 較 小 強(qiáng) 度 要 求 不 高 甚 至 可 以 用 非 金 屬 材 料 制 作 但 為 了 取 得 較 高 的 成 產(chǎn) 效 率 模 具 的 導(dǎo) 熱 性 很 重 要 鋁 合 金 模 具 得 到 了 廣 泛 的 應(yīng) 用 除 了 上 面 所 列 舉 的 幾 種 塑 料 模 具 外 尚 有 搪 塑 成 型 模 具 反 應(yīng) 注 塑 成 型 模 具 泡 沫 塑 料 成 型 模 具 玻 璃 纖 維 增 強(qiáng) 塑 料 低 壓 成 型 模 具 等 7 第 二 章 塑 件 成 型 工 藝 分 析 2 1 塑 件 分 析 2 1 1 總 體 分 析 該 塑 件 如 圖 2 1 所 示 材 料 為 ABS 流 動(dòng) 性 能 中 等 該 塑 件 的 最 大 壁 厚 為 4mm 最 小 的 壁 厚 為 1 5mm 未 倒 圓 角 為 R3mm 塑 件 的 精 度 等 級(jí) 為 SJ1372 78 中 的 四 級(jí) 精 度 屬 于 中 等 精 度 塑 件 經(jīng) 過(guò) 詳 細(xì) 分 析 該 塑 件 進(jìn) 行 注 塑 成 型 但 是 要 考 慮 該 模 具 的 設(shè) 計(jì) 兩 個(gè) 方 向 的 側(cè) 向 抽 芯 問(wèn) 題 圖 2 1 彎管接頭塑件圖 圖 2 2 彎管接頭三維圖 2 1 2 脫模斜度 ABS 屬于非結(jié)晶型熱塑性塑料 其成型收縮率較低 一般介于 0 4 0 7 結(jié)合該塑件的特點(diǎn) 不需要設(shè)計(jì)脫模斜度 8 2 2 ABS 性能分析 2 2 1ABS 使用性能 ABS 是樹(shù)脂的剛性與橡膠的彈性相結(jié)合的一種廣泛使用的工程材料 其抗 沖擊性 耐熱性 耐低溫性 耐化學(xué)藥品性及電氣性能優(yōu)良 還具有易加工 制品尺寸穩(wěn)定 表面光澤性好等特點(diǎn) 容易涂裝 著色 還可以進(jìn)行表面噴鍍 金屬 電鍍 焊接 熱壓和粘接等二次加工 廣泛應(yīng)用于機(jī)械 汽車(chē) 電子電 器 儀器儀表 紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域 是一種用途極廣的熱塑性工程塑料 2 2 2 ABS 工藝性能 一 ABS 屬于無(wú)定型聚合物 無(wú)明顯熔點(diǎn) ABS 熔融溫度為 217 237 分解 溫度大于 270 注射用的熔體指數(shù)范圍為 0 5 15 二 ABS 熔體粘度高 流動(dòng)性較差 但是流動(dòng)性比 PVC PC 要好 熔體粘度比 PE PS PA 要大 熔體冷卻固化速度也較快 ABS 樹(shù)脂的熔融粘度對(duì)溫度的敏 感程度比較低 對(duì)剪切速率比較敏感 溫度提高 注射壓力提高以后 熔體表 面粘度下降 一般加工溫度在 190 235 為最適宜 三 ABS 熱穩(wěn)定性不太好 注射成型結(jié)束后應(yīng)用機(jī)筒清洗劑清理料筒 由于丁 二烯含有雙鍵 所以 ABS 耐氣性差 尤其是紫外線可引起 ABS 變色 四 ABS 為極性大分子 有吸濕傾向 成型加工前務(wù)必進(jìn)行干燥 樹(shù)脂水分控 制在 0 3 以下 一般用熱風(fēng)干燥法除去水分 樹(shù)脂顆粒層厚度為 10mm 30mm 時(shí) 80 90 干燥 2 3 小時(shí) 樹(shù)脂濕度大 制品又復(fù)雜則可于 70 80 干燥 18 24 小時(shí)才能取得良好效果 五 ABS 成型收縮率較低 一般介于 0 4 0 7 之間 2 3 ABS 的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù) ABS 為熱塑性塑料 熱塑性塑料的注塑成型工藝過(guò)程如圖 2 3 所示 圖 2 3 熱塑性塑料注射成型工藝過(guò)程 2 3 1 注射成型過(guò)程 9 成型前準(zhǔn)備 1 確認(rèn)注塑設(shè)備 完成注塑模的安裝和試模 2 塑件原料的檢驗(yàn)和預(yù)處理 3 清洗料筒 4 成型操作前設(shè)備的檢驗(yàn) 注射過(guò)程 注塑過(guò)程一般包括加料 塑化 注射 冷卻和脫模幾個(gè)階段 塑件的后處理 去除毛刺和飛邊 對(duì)于澆口位置進(jìn)行拋光處理以達(dá)到產(chǎn)品表面質(zhì)量要求 為減少由于塑化不均或塑件在型腔中冷卻不均而帶來(lái)的塑件內(nèi)應(yīng)力 以避免存 在內(nèi)應(yīng)力的塑件在使用過(guò)程中發(fā)生力學(xué)性能下降 光學(xué)性能變壞 表面出現(xiàn)銀 紋 變形和開(kāi)裂 所以塑件脫模后還得進(jìn)行退火處理 ABS 熱處理工藝條件見(jiàn) 表 2 1 表 2 1 ABS 熱處理工藝條件 材料 制品厚度 mm 熱處理方法 熱處理溫度 熱處理時(shí)間 min ABS 3 水或者空氣 60 75 16 20 2 3 2 注射工藝參數(shù) 注射機(jī) 采用螺桿式注射機(jī) 螺桿結(jié)構(gòu)特征為單頭 全螺紋 等距 壓縮 突變型 螺桿端部不帶止回環(huán) 螺桿長(zhǎng)度比為 18 20 1 噴嘴選用通用型延 伸式 噴嘴孔直徑 4 5mm 或 6 8mm 制品質(zhì)量一般為最大注射量的 50 75 料筒溫度 后段 150 170 中段 165 180 前段 180 220 噴嘴溫度 220 模具溫度 60 70 模具溫度對(duì)提高 ABS 制品表面質(zhì)量 減小內(nèi)應(yīng)力 有著重要的作用 但是提高模具溫度 制品收縮率增大 成型周期延長(zhǎng) 注射壓力 50 100MPa 保壓壓力 60 70MPa 注射速度和螺桿轉(zhuǎn)速 注射速度對(duì) ABS 熔體流動(dòng)性有一定的影響 但不太 大 注射速度快 沖模速度快 摩擦熱提高 容易出現(xiàn)排氣不良 表面粗糙度 不好 力學(xué)性能也教低 沖模速度慢 制品會(huì)產(chǎn)生熔接不良 制品表面出現(xiàn)波 紋 一般情況下宜用高壓低速?zèng)_模 螺桿轉(zhuǎn)速通常小于 70r min 可在 30 40r min 之間選擇 成型周期 總周期 40 120s 注射時(shí)間 5 30s 保壓時(shí)間 0 5s 冷卻時(shí) 10 間 20 60s 11 第三章 模具結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì) 3 1 分型面的確定 3 1 1 分型面 分開(kāi)模具取出塑件的面 通稱為分型面 注塑模具有一個(gè)分型面和多個(gè)分 型面的模具 分型面的位置有垂直于開(kāi)模方向 平行于開(kāi)模方向以及傾斜于開(kāi) 模方向集中 分型面的形狀有平面和曲面等 分型面的形式與塑件的幾何形狀 脫模方式 模具類型及排氣條件等有關(guān) 常見(jiàn)的形式有 水平分型面 垂直分 型面 斜分型面 階梯分型面和平面 曲面分型面 3 1 2 分型面的選擇原則 分型面的設(shè)計(jì)是否得當(dāng) 對(duì)制件質(zhì)量 操作難易程度 模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性有 很大的影響 只要考慮以下幾點(diǎn) 1 符合塑件脫模的基本要求 就是能使塑件從模具中取出 分型面應(yīng)設(shè)在脫 模方向端面投影輪廓最大的部位 2 因?yàn)榉中兔嫣幉豢杀苊獾臅?huì)在塑件上留下溢料痕跡 或拼合不準(zhǔn)確的痕跡 故分型面最好不選在制品光亮平滑的外表或圓弧的轉(zhuǎn)角處 3 從制件的推出裝置設(shè)置方便考慮 分型時(shí)要盡可能地使制件留在動(dòng)模邊 4 從保證制件相關(guān)部位的同心度出發(fā) 同心度要求高的塑件 取分型面時(shí)最 好把要求同心的部分放在模具分型面的同一側(cè) 5 有側(cè)凹或側(cè)孔的制件 取分型面時(shí)應(yīng)首先考慮將抽芯或分型距離長(zhǎng)的一邊 放在動(dòng) 定模開(kāi)模方向是上 而將短的一邊作為側(cè)向分型或抽芯 6 對(duì)有頂出機(jī)構(gòu)的模具 采取動(dòng)模邊側(cè)向分型抽芯 模具結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單 能獲 得的抽拔距離也比較長(zhǎng) 故選分型面時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮把制件的側(cè)凹或側(cè)孔放在動(dòng) 模 7 當(dāng)分型面作為主要排氣面時(shí) 料流末端應(yīng)在分型面上以利排氣 8 分型面應(yīng)保證塑件的精度要求 9 分型面應(yīng)力求簡(jiǎn)單使用并易于加工 10 型面應(yīng)考慮主分型面和側(cè)向分型面的協(xié)調(diào) 3 1 3 本設(shè)計(jì)分型面的選擇 通過(guò)對(duì)本塑件的分析 同時(shí)根據(jù)以上的分型面選擇原則綜合考慮 決定將分 型面選擇在最大的截面處 A A 以方便于取出塑件 12 塑件分型面如圖 3 1 所示 圖 3 1 最佳分型面處 A A 3 2 型腔數(shù)目和模具結(jié)構(gòu)形式的確定 3 2 1 型腔數(shù)目的確定 由于該塑件存在兩個(gè)方向的側(cè)向抽芯 故不適用于一模多腔的結(jié)構(gòu)形式 因此選用一模一腔結(jié)構(gòu) 3 2 2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 由以上分析可知 本模具設(shè)計(jì)為一模一腔結(jié)構(gòu) 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 推 出機(jī)構(gòu)采用推桿推出 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí) 澆口采用兩個(gè)側(cè)澆口且設(shè)在分型面上 因此 定模部分不需要單獨(dú)開(kāi)設(shè)分型面取出凝料 由上述分析可確定選用單分 型面橫向分型抽芯注射模具 3 3 注射機(jī)型號(hào)的選擇 3 3 1 注射量的計(jì)算 1 塑件的體積估算 33 2219 559 14048482cmVV 塑 2 塑件質(zhì)量 m 的計(jì)算 ABS 的密度為 33cmg 05 1g 1 06 4 取 則質(zhì)量 V7 95 3 3 2 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 13 雖然設(shè)計(jì)之前難以確定澆注系統(tǒng)凝料的準(zhǔn)確數(shù)值 單可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑 件體積的 0 2 1 倍來(lái)估算 由于本次采用流道簡(jiǎn)單并且較短 因此澆注系統(tǒng)凝 料按塑件體積的 0 2 倍來(lái)估算 即 31 cmVj 3 3 3 注射機(jī)的選擇 注射機(jī)的最大注射容量 375 28 019 58 0cmj 塑注 式中 注射機(jī)最大注射容量 cm 3 注V 成型塑件體積 cm3 塑 澆注系統(tǒng)凝料體積 cm 3 j 0 8 最大注射容量的利用系數(shù) 故取 查表得 選注射機(jī)型號(hào)為 SZ 250 1250 臥式注射機(jī) 3250cmV 公 稱 其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 3 1 表 3 1 SZ 250 1250 臥式注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 理論注射量 cm 3 270 移模行程 mm 360 螺桿直徑 mm 45 最大模具厚度 mm 550 注射壓力 MPa 160 最小模具厚度 mm 150 注射速率 g s 1 110 鎖模形式 雙曲肘 塑化能力 g s 1 18 9 模具定位孔直徑 mm 160 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 1 10 200 噴嘴球半徑 mm SR15 鎖模力 KN 1250 噴嘴口徑 mm 4 拉桿內(nèi)間距 mm 415 415 3 3 4 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)校核 注射壓力校核 由 ABS 相關(guān)性能參數(shù)可得 ABS 所需注射壓力為 50 100MPa 取 該注射機(jī)的公稱壓力 注射壓力安全系數(shù)MPap750 MPap160 公 取 則 所以所選注4 1 2 1k3 1 k 公pk 5 973 射機(jī)壓力合適 鎖模力校核 1 塑件在分型面上投影面積 塑A22201m 塑 2 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 澆 即流道凝料 包括澆口 在分型面上的投影面積 按照 是每個(gè)塑件在分澆A 型面上的投影面積的 0 2 0 5 倍 由于本次設(shè)計(jì)流道簡(jiǎn)單 分流道相對(duì)較短 因 此流道凝料投影面積可以適當(dāng)取小一點(diǎn) 取 塑澆A2 0 3 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 總 14 2864072 0mA 塑澆總 4 模具型腔內(nèi)的脹型力 脹FKNpA04 316 模總脹 式中 是型腔的平均壓力值 通常取注射壓力的 20 40 對(duì)于粘度較大模p 的塑料制品應(yīng)取大值 ABS 屬于中等粘度的塑料 故取 36MPa 查表 3 1 可得該注射機(jī)的公稱鎖模力 鎖模力的安全系數(shù)MPa125鎖 為 取 則2 1 2 k2 1 k 所以該注射機(jī)鎖模力合適 鎖脹脹 FF 3704 開(kāi)模行程與推出機(jī)構(gòu)的校核 開(kāi)模行程是指從模具中取出塑料所需要的最小開(kāi)合距離 用 H 表示 它必 須小于注射機(jī)移動(dòng)模板的最大行程 S 由于注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)不同 開(kāi)模行程 可按以下兩種情況進(jìn)行校核 一種是開(kāi)模行程與模具厚度無(wú)關(guān) 二種是開(kāi)模行 程與模具厚度有關(guān) 我們這里選用的是開(kāi)模行程與模具厚度無(wú)關(guān) 且是單分型 面注射模具 1 開(kāi)模行程與模具厚度無(wú)關(guān)時(shí) 這種情況主要是指鎖模機(jī)構(gòu)為液壓 肘桿式注射機(jī) 其模板行程是由連桿機(jī) 構(gòu)的最大沖程決定的 而與模具厚度是無(wú)關(guān)的 此情況有兩種類型 a 單分型面注射模 所需開(kāi)模行程 H 為 mHS10 521 式中 塑件推出距離 也可以取凸模的高度 mm 1H 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 mm 2 注射機(jī)移動(dòng)板最大行程 mm S 所需要開(kāi)模行程 mm 而我們這里通過(guò)分析 計(jì)算 查閱相關(guān)資料可得出 H 小于注射機(jī)的最大 開(kāi)模行程 360mm 符合要求 b 對(duì)雙分型面注射模 所需開(kāi)模行程為 maS10 521 式中 中間板與定模的分開(kāi)距離 mm 這里不作討論 a 2 推出機(jī)構(gòu)的校核 各種型號(hào)注射機(jī)的推出裝置和最大推出距離各不同 設(shè)計(jì)模具時(shí) 推出機(jī) 構(gòu)應(yīng)與注射機(jī)相適應(yīng) 具體可查資料 15 第四章 澆注系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述和原則 4 1 1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概述 用注塑成型方法加工塑料制品時(shí) 注塑機(jī)噴嘴中熔融的塑料 經(jīng)過(guò)主流道 分流道 最后通過(guò)澆口進(jìn)入模具型腔 然后經(jīng)過(guò)冷卻固化 得到所需要的制品 所以注塑模具的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔為止的塑料熔體 的流動(dòng)通道 澆注系統(tǒng)在模具中占有非常重要的地位 它的設(shè)計(jì)合理與否直接 對(duì)制品的成型起到?jīng)Q定的作用 這就要求模具設(shè)計(jì)者除了研究模具結(jié)構(gòu)和加工 技術(shù)之外 還必須對(duì)成型技術(shù)有較為深刻的理解 這樣才能使模具制造技術(shù)與 成型工藝有機(jī)地結(jié)合在一起 生產(chǎn)出既經(jīng)濟(jì)又高質(zhì)量的產(chǎn)品 當(dāng)熔融塑料通過(guò)澆注系統(tǒng)流入模具的型腔時(shí) 其流動(dòng)過(guò)程大致如下 塑料 首先進(jìn)入主流道 而后進(jìn)入分流道 根據(jù)需要可無(wú)分流道 最后通過(guò)澆口進(jìn)入 型腔 在注塑過(guò)程中 當(dāng)溫度較高的熔融塑料接觸到溫度較低的模具澆道時(shí) 由 于塑料快速冷卻 在模具熱流道的表面形成一冷凝層 因?yàn)闊崴苄圆牧系臒醾?導(dǎo)率較低 冷凝層對(duì)芯部的塑料會(huì)起到保溫作用 所以此時(shí)澆道中心的塑料依 然呈熔融狀態(tài) 最初冷凝層是非常薄的 隨著熔融的塑料繼續(xù)接觸冷凝層 產(chǎn)生冷凝 冷 凝層會(huì)越來(lái)越厚 一段時(shí)間后 冷凝層將達(dá)到一定的厚度 此時(shí) 在不改變成 型條件的情況下 來(lái)自熔融的熱輸入加上由于流動(dòng)摩擦而產(chǎn)生的摩擦熱等于高 溫塑料與低溫模具熱交換所產(chǎn)生的熱損失 如前所述 由于熱塑性材料的熱傳導(dǎo)率較低 流道中冷凝的表皮對(duì)芯部熔 融的塑料將起到保溫的作用 所以保證了流道芯部的塑料的繼續(xù)流動(dòng) 這時(shí)如 果增加注射速度 冷凝層由于受到流動(dòng)產(chǎn)生的高摩擦而會(huì)變薄 由此可得出這 樣的結(jié)論 高速注射與低速注射對(duì)于冷凝層厚度影響的差別較為明顯 前者冷 凝層厚度較薄 后者相反 對(duì)于冷凝層薄的流道來(lái)說(shuō) 單位時(shí)間內(nèi)流入型腔的 塑料體積大于冷凝層厚的流道 這就是為什么高壓 高速注射容易將型腔填充 飽滿的主要原因之一 總的來(lái)說(shuō) 澆注系統(tǒng)的功能 就是將熔融的塑料 經(jīng)過(guò)注射機(jī)噴嘴在高溫 高壓 高速狀態(tài)下 通過(guò)澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔 它對(duì)制品的質(zhì)量和成型周期 有著極為重要的影響 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的基本原則是在滿足塑料制品的同時(shí) 還 16 應(yīng)有利于提高成型速度來(lái)縮短成型周期 4 1 2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是注射模設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié) 它對(duì)注射成型周期和塑件質(zhì) 量 如外觀 物理性能 尺寸精度等 都有直接影響 設(shè)計(jì)時(shí)須遵循如下原則 1 重點(diǎn)考慮型腔布局包括以下三點(diǎn) a 盡可能采用平衡式布置 以便設(shè)置平衡式分流道 b 型腔布置和澆口開(kāi)設(shè)部位力求對(duì)稱 防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象 c 型腔排列要盡可能緊湊 以減小模具外形尺寸 2 熱量及壓力損失要減小 為此澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡量短 截面尺寸應(yīng)盡可 能大 彎折盡量少 表面粗糙度要低 3 均衡進(jìn)料 盡可能使塑料熔體在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各個(gè)型腔的深處及角落 即分流道盡可能采用平衡式布置 4 塑料耗量要少 在滿足各型腔充滿的前提下 澆注系統(tǒng)容積盡量小 以 減少塑料的耗量 5 消除冷料 澆注系統(tǒng)應(yīng)能收集溫度較低的 冷料 防止其進(jìn)入型腔 影 響塑件質(zhì)量 6 排氣良好 澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)塑料熔體充滿型腔各個(gè)角落 使型 腔的氣體能順利排出 7 防止塑件出現(xiàn)缺陷 避免熔體出現(xiàn)填充不足或塑件出現(xiàn)氣孔 縮孔 殘 余應(yīng)力 翹曲變形或尺寸偏差過(guò)大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成 型不良現(xiàn)象 8 塑件外觀質(zhì)量 根據(jù)塑件大小 形狀及技術(shù)要求 做到去除修整澆口方 便 澆口痕跡無(wú)損塑件的美觀和使用 9 生產(chǎn)效率 盡可能使塑件不進(jìn)行或少進(jìn)行后加工 成型周期短 效率高 10 塑料熔體流動(dòng)特性 大多數(shù)熱塑性塑料熔體的假塑性行為 應(yīng)予以充分 利用 4 2 主流道設(shè)計(jì) 主流道是熔融塑料由注塑機(jī)噴嘴噴出時(shí)最先經(jīng)過(guò)的部位 它與注射機(jī)噴嘴在 同一軸心線上 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處 它將注射機(jī)噴嘴 注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中 主流道的形狀為圓錐形 以便熔體的流動(dòng) 17 和開(kāi)模時(shí)主流道凝料的順利拔出 主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和 充模時(shí)間 由于主流道與熔融塑料和注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸 碰撞 一般澆口不 直接開(kāi)在定模上 為了制造方便 都制造成可拆卸的澆口套 用螺釘或迫合形 式固定在定模板上 4 2 1 主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn) 為了便于澆注凝料從主流道取出 主流道一般采用 3 6 左右的圓錐 孔 澆口套與塑件注射區(qū)直接接觸時(shí) 其出料端端面直徑 D 應(yīng)該盡量取小些 澆口套的材料應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼 T10A 并應(yīng)進(jìn)行淬硬處理 為了防止注射機(jī)噴 嘴不被碰撞而損壞 澆口套的硬度應(yīng)該低于注射機(jī)的硬度 錐孔內(nèi)壁粗糙度 R0 63um 以增加內(nèi)壁的耐磨性 并減少注射中的阻力 澆口套與注射機(jī)噴嘴噴頭的接觸球面必須吻合 定位環(huán)是模體與注射機(jī)的定位裝置 它保證澆口套與注射機(jī)的噴嘴對(duì)中定位 澆口套斷面與定模相配合部分的平面高度一致 在可能情況下澆口套長(zhǎng)度 L 應(yīng)盡量的短 L 越大其壓力損失越大 使物料 降溫過(guò)大 影響注射成型 主流道如圖 4 1 圖 4 1 主流道 4 2 2 主流道尺寸 1 主流道長(zhǎng)度 小型模具 本次設(shè)計(jì)中初取 50mm 進(jìn)行設(shè)計(jì) mL60應(yīng) 盡 量 小 于主 2 主流道小端直徑 md 5 4 04 1 5 注 射 機(jī) 噴 嘴 尺 寸 3 主流道大端直徑 式中 L 1tan2 4tan2 主 4 主流道球面半徑 注 射 機(jī) 噴 嘴 球 頭 半 徑SR 17 25 0 5 球面的配合高度 18 取 mh3 4 2 3 主流道的凝料體積 主主主主主主 33 32227 6 75 7 55014 cmmrRLV 4 2 4 主流道當(dāng)量半徑 Rn425 4 2 5 主流道澆口套的形式 主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購(gòu) 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸 易磨損 對(duì)材料要求較嚴(yán)格 因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯罎部谂c定位圈 設(shè)計(jì)成一個(gè)整體 但考慮上述因素通常仍然將其分開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì) 以便于拆卸更換 同時(shí) 也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理 設(shè)計(jì)中常采用碳素工具鋼 T8A 或 T10A 熱處理淬火表面硬度為 50 55HRC 澆口套與模板的配合為 H7 m6 的過(guò)渡配合 如圖 4 2 所示 圖 4 2 澆口套 4 2 分流道設(shè)計(jì) 4 2 1 分流道的作用以及分流道設(shè)計(jì)原則 分流道的作用 分流道是主流道的連接部分 其基本作用是在壓力損失最小的條件下 將 19 來(lái)自主流道的熔融塑料 以較塊的速度送到澆口處充模 同時(shí)在保證充滿型腔 的前提下 要求分流道中殘留的熔融塑料最少 以減少冷料的回收 因此 分 流道的截面積不能太大 也不能太小 分流道截面積太小 弊病較多 會(huì)降低 單位時(shí)間可輸送的熔融塑料量 使充模時(shí)間增長(zhǎng) 塑料制品出現(xiàn)缺料 燒焦 產(chǎn)生波紋及凹陷等 分流道截面積過(guò)大 易在模具型腔內(nèi)積存氣體 造成塑料 制品上的缺陷 增加冷料回收量 增長(zhǎng)了塑料制品的冷卻時(shí)間 因此 增長(zhǎng)了 成型周期 降低了生產(chǎn)效率 分流道設(shè)計(jì)原則 1 塑料流經(jīng)分流道時(shí)的壓力損失及溫度隨時(shí)要小 2 分流道的固化時(shí)間應(yīng)稍后于制品的固化時(shí)間 以利于壓力的傳遞及保壓 3 保證塑料迅速而均勻地進(jìn)入各型腔 4 在滿足注射成型工藝的前提下 分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短 截面積應(yīng)盡量 小 其容積要小 5 要便于加工和刀具選擇且布置時(shí)應(yīng)留出冷卻水的空間 6 分流道和型腔的分布原則是排列緊湊 間距合理 應(yīng)采用軸對(duì)稱 使其平 衡 盡量縮小成型區(qū)域的總面積等等 4 3 2 分流道的布置形式 根據(jù)上面的設(shè)計(jì)原則 考慮盡量減小在分流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免 熔體溫度降低 同時(shí)還要考慮減小分流道的容積和壓力平衡 再結(jié)合塑件的結(jié) 構(gòu)特點(diǎn) 采用一模一腔雙澆口形式 4 3 3 分流道相應(yīng)參數(shù)的確定 1 分流道的長(zhǎng)度 由于流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 根據(jù)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 分流道較短 故設(shè)計(jì)時(shí)分流道 設(shè)計(jì)應(yīng)適當(dāng)選小一些 分流道長(zhǎng)度取 mL201 分 2 分流道的界面形狀及尺寸 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(dòng)通道 它是澆注 系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前 通過(guò)截面積的變化及流向變換以 獲得平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)渡段 因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的 充填狀態(tài) 并在流動(dòng)過(guò)程中壓力損失盡可能小 能將塑料熔體均衡地分配到各 個(gè)型腔 分流道截面形狀一般為圓形 梯形 U 形 半圓形 矩形 六角形等 用流道截面積與其周長(zhǎng)的比值來(lái)表示流道的效率 該塑件的體積不大 形狀不 算復(fù)雜 且壁厚均勻 縮短分流道長(zhǎng)度 有利于塑件的成型和外觀質(zhì)量的保證 本設(shè)計(jì)中從便于加工的方面考慮 采用界面形狀為半圓形的分流道 查有關(guān)手 20 冊(cè)得 R 3 5mm 分流道如圖 4 3 所示 圖 4 3 分流道形狀 3 凝料體積計(jì)算 分流道截面積 22275 3mrA 分 凝料體積 4 10cLV 分分分 4 分流道的表面粗糙度和脫模斜度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻 只有中心部位的塑料熔體 的流動(dòng)狀態(tài)較為理想 因面分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra 并不要求很低 一般取 1 6 m 左右既可 這樣表面稍不光滑 有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定 從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差 以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的 剪切速率和剪切熱 實(shí)際加工時(shí) 用銑床銑出流道后 稍微省一下模 省掉加 工紋理就行了 省模 制造模具的一道很重要的工序 即用打磨機(jī) 沙紙 油 石等打磨工具將模具型腔表面磨光 磨亮 降低型腔表面粗糙度 另外 此處 由于使用的是半圓形截面的分流道 不需要另外設(shè)置脫模斜度 4 3 4 校核剪切速率 1 確定注射時(shí)間 注射時(shí)間 查表可取 st2 2 計(jì)算分流道體積流量 分流道體積流量 塑分分 scmsctVq 72 8 9 154 33 3 剪切速率 剪切速率 1339 5 728 sR 分 分分 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率 之間 所以分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格 131205 ss 4 4 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是分流道和型腔之間的連接部分 也是注塑模具澆注系統(tǒng)的最后部分 通過(guò)澆口直接使熔融的塑料進(jìn)入型腔內(nèi) 澆口的作用是使從流道來(lái)的熔融塑料 21 以較快的速度進(jìn)入并充滿型腔 型腔充滿塑料后 澆口能迅速冷卻封閉 防止 型腔內(nèi)還沒(méi)有冷卻的熱料回流 澆口的設(shè)計(jì)與塑料制品的形狀 塑料制品斷面 尺寸 模具結(jié)構(gòu) 注射工藝參數(shù) 壓力等 及塑料性能等因素有關(guān) 澆口的截 面要小 長(zhǎng)度要短 這樣才能增大料流速度 快速冷卻封閉 便于使塑料制品 分離 塑料制品的澆口痕跡亦不明顯 塑料制品質(zhì)量的缺陷 如缺料 縮孔 分解 白斑 翹曲等往往都是由于澆口設(shè)計(jì)不合理而造成的 該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷 表面質(zhì)量要求較高 采用一模一腔 注射 為便于調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間 因此采用側(cè)澆口 開(kāi)設(shè)在分 型面上 從型腔的邊緣進(jìn)