3220 內(nèi)凸緣矩形盒塑料模具設(shè)計(jì)與制造
3220 內(nèi)凸緣矩形盒塑料模具設(shè)計(jì)與制造,凸緣,矩形,塑料,模具設(shè)計(jì),制造
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 1 頁 共 24 頁 內(nèi)凸緣矩形盒塑料模具設(shè)計(jì)與制造1 緒 論1.1 塑料模具的國內(nèi)現(xiàn)狀 1.1.1 我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可達(dá) 0.02mm～0.05mm，表面粗糙度 Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá) 10～30 萬次，淬火鋼模達(dá)50～1000 萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距.（1）成型工藝方面：多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD 氣輔軟件，取得較好的效果。但總體上熱流道的采用率達(dá)不 到 10%，與國外的 50%～80%相比，差距較大。 （2）在制造技術(shù)方面：CAD/CAM/CAE 技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的 CAD/CAM 系統(tǒng)，美國 EDS 的UGⅡ、美國 Parametric Technology 公司的 Pro/Engineer、美國 CV 公司的CADS5、以及一些塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技術(shù)對(duì)成型過程，如對(duì)充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國模具 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM 系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有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(xué)開發(fā)的注塑模 HSC5.0 系統(tǒng)及 CAE 軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM 技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。 （3）模具材料方面：近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重 大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 2 頁 共 24 頁 國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度的商品化程度一般在 30%以下，和國外先進(jìn)工業(yè)國家已達(dá)到70%～80%相比，仍有差距。 1.1.2 我國塑料模具工業(yè)的發(fā)展趨勢1.1.2.1 我國塑料模具工業(yè)今后的主要發(fā)展趨勢有分析認(rèn)為,我國塑料工業(yè)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來越高的要求,2004 年, 塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占比例已上升到 30％左右,在未來幾年中還將保持較高速度發(fā)展。 國內(nèi)塑料模具市場以注塑模具需求量最大,其中發(fā)展重點(diǎn)為工程塑料模具。有關(guān)數(shù)據(jù)表明,目前僅汽車行業(yè)就需要各種塑料制品 36 萬噸；電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過 1000 萬臺(tái)；彩電的年產(chǎn)量已超過 3000 萬臺(tái)；到2010 年, 在建材行業(yè), 塑料門窗的普及率為 30％,塑料管的普及率將達(dá)到50％。這些都會(huì)導(dǎo)致對(duì)模具的需求量大幅度增長。家電行業(yè)所需模具量年增長率約為 10％。一臺(tái)電冰箱約需模具 350 副, 價(jià)值約 4000 萬元；一臺(tái)全自動(dòng)洗衣機(jī)約需模具 200 副,價(jià)值 3000 萬元；一臺(tái)空調(diào)器僅塑料模具就有 20 副,價(jià)值 150 萬元；單臺(tái)彩電大約共需模具約 140副,價(jià)值約 700 萬元,僅彩電模具每年就有約 28 億元的市場。隨著家電市場競爭的白熱化,外殼設(shè)計(jì)成為重要的一環(huán) ,對(duì)家電外殼的色彩、手感、精度、壁厚等都提出新要求。業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為,大型、精密、設(shè)計(jì)合理(主要針對(duì)薄壁制品)的注塑模具將得到市場的歡迎。汽車工業(yè)近年來增長速度驚人,因此汽車模具潛在市場巨大。每一種型號(hào)的汽車都需要幾千副模具,價(jià)值上億元, 而我國大型精密模具的制造能力不足。據(jù)介紹,目前我國高檔轎車的覆蓋件模具幾乎全部為進(jìn)口產(chǎn)品。有專家預(yù)測,在未來的模具市場中, 塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高,其發(fā)展速度將高于其他模具。1.3 我國塑料模具工業(yè)和今后的主要發(fā)展方向 （1）提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計(jì)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。（2）.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)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM 系統(tǒng)無法滿足實(shí)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(shè)計(jì)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。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 3 頁 共 24 頁 （3）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(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。（5）提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)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(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)件的規(guī)格品種。 （6）.應(yīng)用優(yōu)質(zhì)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。 （7）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測量儀或三坐標(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)的檢測設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。1.2 國外塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀（1）模具生產(chǎn)效率高，工期短，人均產(chǎn)值高。各企業(yè)共同之處是廠房設(shè)備密集，顯得十分擁擠，即使在這樣的條件下，車間管理還是有條不紊，生產(chǎn)效率高。一般模具企業(yè)，人均年產(chǎn)值為 5～14 萬美元。 （2）專業(yè)分工細(xì)，技術(shù)精益求精，客戶相對(duì)穩(wěn)定。模具企業(yè)專業(yè)分工較細(xì)，生產(chǎn)協(xié)作緊密。每家企業(yè)只生產(chǎn)某一類模具，各家都有自己的拳頭產(chǎn)品，這利于在技術(shù)上精益求精，以利在激烈的競爭中生存發(fā)展。模具廠所需的模具標(biāo)準(zhǔn)件都是外購的，有些零件加工業(yè)是由其他廠協(xié)作。 （3）模具企業(yè)帶件生產(chǎn)比較普遍，有利于企業(yè)發(fā)展。模具作為單件或極小批量產(chǎn)品，技術(shù)密集和精密加工設(shè)備密集，與模具成型制品的大批量生產(chǎn)相比，投入大，產(chǎn)出低，因而制約了模具企業(yè)大發(fā)展。他們注重模具與制品一體化，模具與制品相輔相成，互相促進(jìn)，有利于模具企業(yè)的發(fā)展?！ 『幽蠙C(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 4 頁 共 24 頁 （4）緊跟主產(chǎn)品需求開發(fā)模具，重視開拓海外市場。模具工業(yè)發(fā)展較快，緊跟主產(chǎn)品需求開發(fā)制造模具是一個(gè)重要因素。近幾年 3C 電子產(chǎn)品和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，帶動(dòng)了模具工業(yè)的發(fā)展。目前模具產(chǎn)值的 76%源自 3C 產(chǎn)品和汽車、摩托車提供的產(chǎn)品。模具行業(yè)以很強(qiáng)的市場敏感性，以最短的生產(chǎn)周期滿足了這些行業(yè)的需求。大陸的許多 3C 產(chǎn)品和汽車模具就來自美國，日本和西歐，以及臺(tái)灣。 ?。?）CAD/CAE/CAM 和高速切削加工技術(shù)應(yīng)用廣泛。他們的模具生產(chǎn)效率較高，市場快速反應(yīng)能力強(qiáng)，CAD/CAE/CAM 技術(shù)和高速切削技術(shù)的普及應(yīng)用，無疑是一個(gè)重要因素。1.4 我的課題的內(nèi)容及研究思路，以及時(shí)間安排在我所設(shè)計(jì)的是內(nèi)凸緣矩形盒塑料模具.在模具的設(shè)計(jì)與制造過程中， 根據(jù)所學(xué)的知識(shí)和我們?cè)诋厴I(yè)實(shí)習(xí)中所積累的經(jīng)驗(yàn)，所采用方案如下。該塑件是內(nèi)凸緣矩形盒，生產(chǎn)批量大，塑件的材料采用常用的原料聚乙烯，屬于常用的工程材料。內(nèi)凸緣矩形盒設(shè)計(jì)有螺紋和側(cè)向分型機(jī)構(gòu).而當(dāng)我們采用型環(huán)進(jìn)行加工的時(shí)候根據(jù)具體情況我們還可以不采用螺旋抽芯機(jī)構(gòu)而采用側(cè)向抽芯，再進(jìn)行后處理的方法。時(shí)間安排是資料查詢時(shí)間為 20 天,方案確定時(shí)間為 3 天,模具設(shè)計(jì)時(shí)間為30 天. 本設(shè)計(jì)的目的是在學(xué)生畢業(yè)前夕，將通過畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，對(duì)模具知識(shí)進(jìn)行全面的總結(jié)和應(yīng)用，提高綜合能力的培訓(xùn)以及擴(kuò)大模具領(lǐng)域的新知識(shí)。具體的要求是：1．系統(tǒng)總結(jié)，鞏固過去所學(xué)的基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識(shí)。2．運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決模具技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際工程問題，以此進(jìn)行綜合知識(shí)的訓(xùn)練。3．通過某項(xiàng)具體工程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究，達(dá)到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設(shè)計(jì)和科研的基本過程和基本方法。2 制件的工藝性分析2.1 聚乙烯的原材料分析 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 5 頁 共 24 頁 (1)聚乙烯柔軟,蠟狀,低熔點(diǎn)的聚合物,它比水清,無毒,無味,無嗅.易燃,離火后繼續(xù)燃燒,火焰上端呈黃色.通常情況下不溶于水,脂肪烴,醇,醋酸,丙酮等.并能耐酸,堿鹽類水溶液的腐蝕作用.聚乙烯具有優(yōu)良的抗化學(xué)性能和電絕緣性能.但聚乙烯的熱性能差,不耐熱老化和光老化.(2)高密度聚乙烯熔點(diǎn),剛性,硬度和強(qiáng)度高,吸水性小,有突出的電氣性能和良好的耐輻射性,低密度聚乙烯柔軟性,伸長率,沖擊韌度和透明性較好.超高分子量聚乙烯沖擊韌度高,耐疲勞,耐磨用冷壓燒結(jié)成形.(3)聚乙烯為結(jié)晶型塑料,吸濕性小.流動(dòng)性極好,溢邊值 0.02mm 左右,流動(dòng)性對(duì)壓力變化敏感.可能發(fā)生熔融破裂,與有機(jī)溶劑接觸可發(fā)生開裂.加熱時(shí)間過長則發(fā)生分解,燒焦.(4)冷卻速度慢,因此必須充分冷卻,宜設(shè)冷料穴,模具應(yīng)有冷卻系統(tǒng).(5)收縮率范圍大,收縮值大,取向性明顯,易變形,翹曲,結(jié)晶度及模具冷卻條件對(duì)收縮率影響大,應(yīng)控制模溫,保持冷卻均勻,穩(wěn)定.(6)宜高壓低溫注射,料溫均勻,填充速度應(yīng)快,保壓充分.不宜用直接進(jìn)料口,否則易增大內(nèi)應(yīng)力,或產(chǎn)生收縮不均勻,取向性明顯,變形增大,應(yīng)注意選擇進(jìn)料口位置與數(shù)量,防止產(chǎn)生縮孔,翹曲變形.(7)聚乙烯質(zhì)軟易脫模,塑件有淺的側(cè)凹槽時(shí)可強(qiáng)行脫模.2.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度等級(jí)及表面質(zhì)量分析圖 2-1 制件從該制品的零件圖可知；形狀，結(jié)構(gòu)對(duì)制件脫模要求較高，但對(duì)尺寸大小，產(chǎn)品精度和表面質(zhì)量要求都不高。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 6 頁 共 24 頁 （1） 成型制件的尺寸大小主要取決于塑料原料的流動(dòng)性和注射時(shí)的壓力在一定的設(shè)備和工藝條件下，流動(dòng)性較好的塑料品種可以成型較大的制件，塑料聚乙烯的流動(dòng)性能極好，適于成型較大的制件。在這里內(nèi)凸緣矩形盒注塑模具的尺寸適中，注塑時(shí)的壓力要求不太大，一般的注塑壓力就能滿足.（2） 制品的精度等級(jí)；塑料制件的尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動(dòng)和模具制造誤差，此處塑料件未注公差，由于該制件的原材料為聚乙烯，而聚乙烯的制件公差等級(jí)較低為 MT7 級(jí)，該塑件的精度等級(jí)較低。受模具活動(dòng)部分的影響，取公差值和附加值之和，MT2 級(jí)取 0.05，MT3-5 級(jí)取 0.1。（3） 制品的表面質(zhì)量；塑料制件的精度等級(jí)較低，我們所要獲得的制件對(duì)制品的表面質(zhì)量除要求無缺陷，毛刺，無特殊要求，一般的模具制造工藝和注塑工藝就能滿足要求。（4）制品的形狀結(jié)構(gòu)；制品的壁厚均勻?yàn)?3mm。符合聚乙烯的最小壁厚原則，盡管聚乙烯的質(zhì)軟，但是由于該塑件側(cè)凹壁厚較厚,所以不能強(qiáng)制脫模.所以在模具的設(shè)計(jì)和加工過程中要特別注意，防止出現(xiàn)缺陷，由于制件的尺寸較小，聚乙烯的強(qiáng)度較大不需增設(shè)加強(qiáng)筋。2.3 計(jì)算塑料制件的體積和質(zhì)量計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)量。計(jì)算塑料制件的體積：V=21×44×3×2＋21×40×3×2＋50×40×3＋5×44×4×2=5544+5040+6000+1760=18344=1.8344 cm3查《塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》知聚乙烯低密度為 ρ=0.91～0.925g/cm3，高密度為 ρ=0.941～0.96g/cm3 .這里取 ρ=0.93g/cm3 由密度可得出單個(gè)制件的質(zhì)量：Q=ρV=0.93×1.8344g=1.71g2.4 聚乙烯塑料注射成型的工藝參數(shù)。 （注塑工藝卡）河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 7 頁 共 24 頁 注射溫度包括料筒溫度和噴嘴溫度料筒溫度：后段溫度 t1 選用 140～160℃中段溫度 t2前段溫度 t3 選用 170～200℃注塑壓力：選用 60～100mpa,注塑時(shí)間： 選用 15～60s保壓壓力： 選用 65mpa,保壓時(shí)間： 選用 10s冷卻時(shí)間： 選用 15s,總周期:40～130s2.5 塑料成型設(shè)備的選取根據(jù)計(jì)算及原材料的注射成型參數(shù)初選注塑機(jī)為 xs-60/450 臥式查材料可知： 注射容量： 78cm3 注射壓力： 170mpa鎖模力： 450KN 模具厚度： 100～300mm鎖模型式: 雙曲肘 噴嘴球半徑： SR20mm模具定位孔直徑： Ф55mm3 注塑模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1 模腔數(shù)量的確定塑件的生產(chǎn)屬大批量生產(chǎn)，宜采用多型腔注塑模具,但是由于塑件結(jié)構(gòu)的限制，沒法采用一模多腔的模具結(jié)構(gòu),只能采用一模一腔的結(jié)構(gòu).其型腔個(gè)數(shù)與注塑機(jī)的塑化能力，最大注射量以及合模力等參數(shù)有關(guān)，此外還受制件精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性等因素影響，有上述參數(shù)和因素可按下列方法確定模腔數(shù)量；3.1.1 按注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)量 N1N1= × －PCFA1B河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 8 頁 共 24 頁 其中： F 注塑機(jī)的鎖模力 NPC 型腔內(nèi)的平均壓力 mpaA 每個(gè)制件在分型面上的面積（m㎡）B 流道和澆道在分型面上的投影面積（m㎡）B 在模具設(shè)計(jì)前為未知量，根據(jù)多型腔模具的流動(dòng)分析 B 為（0.2～0.5） ，常取 B=0.35，熔體內(nèi)的平均壓力取決于注射壓力，一般為 25～40mpa 實(shí)際所需鎖模力應(yīng)小于選定注塑機(jī)的名義鎖模力，為保險(xiǎn)起見常用 0.8F 則N1= =0.6×450000/50×150=36（個(gè)）APCF6.03.1.2 注射機(jī)注塑量確定型腔數(shù)目 N2N2=（G－C）/V其中： G 注射機(jī)的公稱注塑量（cm3）V 單個(gè)制件體積 （cm3）C 流道和澆口的總體積（cm3）生產(chǎn)中每次實(shí)際注塑量應(yīng)為公稱注塑量的 0.75～0.45 倍，取 0.6 倍計(jì)算，同時(shí)流道和澆道的體積為未知量，據(jù)統(tǒng)計(jì)每個(gè)制品所需澆注系統(tǒng)是體積的0.2～1 倍，現(xiàn)取 C=0.6 則N2= = =78×0.375VG6.0375.=29.5（個(gè)）從以上討論可以看到模具的型腔個(gè)數(shù)必須取 N1，N2 中的較小值，在這里可以選取的個(gè)數(shù)是 2，4，6，8，個(gè)，考慮的制件的取出和模具的開模等情況，以及模具的主流道長度最好小于 78mm，又因?yàn)樗芗男螤钕拗贫枰O(shè)計(jì)內(nèi)抽心結(jié)構(gòu),因此此模具結(jié)構(gòu)應(yīng)該較低的設(shè)計(jì)方案。我們所設(shè)計(jì)的內(nèi)凸緣矩形盒模具采用一模四腔的方案，即N=1 3.2 分型面的選擇以及型腔的排列方式的確定 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 9 頁 共 24 頁 3.2.1 分型面的選擇模具設(shè)計(jì)的過程中分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)分型面選擇的原則來確定模具的分型面:（1）塑件脫出方便：盡量使塑件滯留在動(dòng)模一側(cè)，模具的脫模機(jī)構(gòu)在動(dòng)模一側(cè)，一般將主型芯裝在動(dòng)模一側(cè)，使塑件的包緊在主型芯上，型腔可以設(shè)在定模一側(cè)。（2）模具結(jié)構(gòu)簡單，使模具容易切削加工，從簡化模具加工來考慮，對(duì)要求抽芯的塑件，應(yīng)盡量避免在定模部分抽芯。其他必須型腔排氣順利，確保塑件質(zhì)量，無損塑件外觀，設(shè)備利用合理以及塑件的成型要求來選擇分型面。該塑件為內(nèi)凸緣矩形盒，表面無特殊的要求，由于制件有側(cè)向抽心的凸緣，而且是在內(nèi)部,因此制件需要側(cè)向內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)，分型比較復(fù)雜，可采用內(nèi)側(cè)向分型，故分型面選擇如下圖所示： 圖 3-1 分型面選擇3.2.2 確定型腔的排列方式河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 10 頁 共 24 頁 本塑件在注塑時(shí)采用一模一腔，即綜合考慮模具的開模行程較短，注塑機(jī)有足夠的開?？臻g，澆注系統(tǒng)符合原則（主流道的長度小于 60mm） ，模具結(jié)構(gòu)簡單和制件精讀符合圖紙要求以制件生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，可采用上圖所示的型腔排列方式和分型面選擇。圖 3-2 型腔的排列方式 3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.3.1：主流道設(shè)計(jì)根據(jù) XS-ZY-125 型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸噴嘴前瓶孔徑： d0=Ф4mm噴嘴前瓶球面半徑： R0=20mm根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系：R=R0+（1～2）mmD=d0+(0.5～1)mm取主流道的球面半徑： R=21mm取主流道的小瓶直徑 d=Ф4.5mm為了方便將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)為圓錐形式其斜度取1～3 度經(jīng)換算得主流道大瓶直徑 D=Ф8.5mm，為了使料能順利的進(jìn)入分流道，可在主流道的出料瓶設(shè)計(jì)半徑 r=5mm 的圓弧過渡。3.3.２ 主流道襯套的選取為了提高模具的壽命在模具與注塑機(jī)頻繁接觸的地方設(shè)計(jì)為可更換的主流道襯套形式，選取材料為 T8A，熱處理以后的硬度為 53～57HRC，主流道襯套和定模的配合形式為 H7/m6 的過渡配合。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 11 頁 共 24 頁 圖 3-3 主流道襯套3.3.3 排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在注塑模具的設(shè)計(jì)過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，否則，熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時(shí)排出會(huì)使制件的內(nèi)部有氣泡，甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。排氣方式有兩種：開排氣槽排氣，利用和模間隙排氣。由于瓶蓋注塑模是小型內(nèi)抽心模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進(jìn)行排氣，而不需在模具上開設(shè)排氣槽。 （聚乙烯塑料的最小不溢料間隙為0.02mm，間隙較小，再加上聚乙烯的流動(dòng)性極好，也不宜開排氣槽。 ）3.4 斜頂桿頂出抽芯機(jī)構(gòu)河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 12 頁 共 24 頁 圖 3-4 斜頂桿頂出抽芯機(jī)構(gòu)1-斜頂桿 2-型芯 3-復(fù)位桿 4-小軸 5-支架 6-滾輪 7-頂出板 如上圖所示的是斜頂頂出機(jī)構(gòu).斜頂桿 1 既是頂出元件,又是塑件內(nèi)側(cè)凹的成型零件,其尾部帶有小軸 4,小軸兩端裝有滾輪 6,滾輪裝在固定于頂出板 7 的支架5 上.頂出時(shí),頂桿沿型芯 2 和型芯墊板上的斜槽運(yùn)動(dòng),完成內(nèi)側(cè)抽芯并頂出塑件,與此同時(shí)滾輪沿支架內(nèi)側(cè)滾動(dòng).整個(gè)頂出機(jī)構(gòu)由復(fù)位桿 3 復(fù)位.斜頂桿是斜滑塊的一種變異形式,受力情況與斜滑塊完全相同,但是斜頂桿斷面尺寸小于斜滑塊,長度有較大,因此斜角應(yīng)選取較小值,一般不宜超過 20°,這里選擇 15°.計(jì)算得頂出距離為 50mm 能是制件脫模.3.5 模具工作零件的設(shè)計(jì)3.5.1 凹模的設(shè)計(jì)：本副模具采用整體式凹模結(jié)構(gòu)，由于制件結(jié)構(gòu)簡單，模具牢固，不易變形，制件沒拼界逢，適用用于本制件的模具。材料選用 T8A, 硬度在 50HRC 以上.根據(jù)澆口的設(shè)計(jì)要求，澆口設(shè)在凹模型腔上其結(jié)構(gòu)。凹模板尺寸：根據(jù)矩形凹模最小壁厚經(jīng)驗(yàn)曲線知，此塑件的成型河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 13 頁 共 24 頁 壓力小于 30MPA. 由經(jīng)驗(yàn)可知：長為 250 mm，寬為 240 mm.凹模高為 h=50mm 制件高為 24mm 加工可以直接用銑刀銑出，也可以用成型電極。為了節(jié)約成本。在這里我選用銑刀銑。3.5.2 內(nèi)凸緣矩形盒注塑模具的工作尺寸（包括型腔和型芯的尺寸）本例中成型零件工作尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸，平均收縮率平均制造公差和平均磨損率來計(jì)算。查教材表 1-3 塑料聚乙烯的成型收縮率為 S=0.02～0.03％，故平均我們?nèi)?Scp=0.025％。考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取 Б=Δ/3。表 4-1 凹模工作尺寸的計(jì)算塑件尺寸 計(jì)算公式 型腔工作尺寸50-0.42 50.3+0.1440-0.42 39.87+0.1424-0.34 24+0.119-0.32 9+0.113-0.32Lm=(Ls+LsScp％－3/4Δ)+Б2.95+0.11表 4-2： 凸模工作尺寸的計(jì)算河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 14 頁 共 24 頁 3.5.3 型芯結(jié)構(gòu)的確定：可根據(jù)模具的各部分結(jié)構(gòu)確定型芯的尺寸和結(jié)構(gòu)。型芯端面尺寸為 50mm×40mm×24mm,其結(jié)構(gòu)圖如下:模具零件名稱 塑件尺寸 計(jì)算公式 型芯工作尺寸44+0.44 40.44-0.1512+0.40 12.40－0.138+0.40 8.40-0.134+0.32 4.32－0.115+0.34 5.30－0.114+0.32 4.32－0.118+0.40 8.40－0.13斜頂頂出塊2+0.40Ln=(Ls+LsScp％+Δ) 0_B2.40－0.13河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 15 頁 共 24 頁 圖 3-5 型芯結(jié)構(gòu)材料選用 T8A, 硬度在 50HRC 以上.凸模用凸模固定板固定, 固定板選用 45鋼．成型零部件的制造誤差：成型零部件的制造誤差包括成型零部件的加工誤差和安裝誤差，配合誤差等幾個(gè)方面。設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)將成型零部件的制造公差控制在塑件的 1/3 左右，通常取 IT6—9 級(jí)，綜合考慮取 IT8 級(jí)。3.6 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 16 頁 共 24 頁 注塑模溫度調(diào)節(jié)是采用加熱或冷卻方式來實(shí)現(xiàn)的，確保模具溫度在成型范圍之內(nèi)。模具加熱方法有蒸汽、熱油、熱水加熱及電加熱等方法，最常用的方法是電阻加熱；冷卻方法則采用常溫水冷卻、冷卻水強(qiáng)力冷卻或空氣冷卻等方法。而大部分采用常溫水冷卻法。模具溫調(diào)系統(tǒng)的功用：改善成型條件、穩(wěn)定制品形狀尺寸精度、改善制件物理性能、提高制品表面質(zhì)量。塑料在生產(chǎn)過程中由于需要對(duì)熔融的塑料流體進(jìn)行冷卻，塑料制件不能有太高的溫度（防止出模后制件發(fā)生翹曲，變形）冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)可按下式進(jìn)行計(jì)算：設(shè)該模具平均工作溫度為 60°，用 20°的常溫水作為模具的冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30°，產(chǎn)量為（1 分鐘 2 模）1000g/h 。3.6.1 計(jì)算熱流量求塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量為 Q ，查有關(guān)文獻(xiàn)得聚乙烯的單位熱3流量為 Q =420.3～450.1J/g ,取 Q =430J/g：2 2Q =W Q =1008g/h×430J/h=433440J23.6.2 冷卻水的體積流量 VV=WQ /Pc (T －T )112=433440/60×1/1000×4.2×（30－20）=172cm3溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件的質(zhì)量影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：變形、尺寸精度、力學(xué)性能、表面質(zhì)量在選擇模具溫度時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用情況著重滿足制件的質(zhì)量要求。在注射模具中溶體從 200 C,左右降低到 60 C 左右，所釋放的能量 5％以輻射，00對(duì)流的方式散發(fā)到大氣中，其余 95％由冷卻介質(zhì)帶走，因此注射模的冷卻時(shí)間只要取決與冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時(shí)間約占整個(gè)循環(huán)周期的 2/3?？s短循環(huán)周期的冷卻時(shí)間是提高是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。在冷卻水冷卻過程中，在湍流下的熱傳遞是層流的 10—20 倍。在次我選擇河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 17 頁 共 24 頁 湍流。表 3-3 冷卻水道的選取：（有計(jì)算選?。├鋮s水道直徑d/（mm）最低流量v/（m/s）流量Ｖ/（m /min）312 1.10 7.4×10－ ３冷卻回路的布置應(yīng)根據(jù)塑件的形狀及所需冷卻溫度分布要求以及澆口位置等，設(shè)計(jì)冷卻回路為直通式，為使塑件受熱均勻，冷卻回路應(yīng)同時(shí)開設(shè)在動(dòng)定模兩側(cè)。示意圖:圖 3-6 冷卻水道3.7 模具的合模高度在支撐板與固定零件的設(shè)計(jì)中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定：定模板厚度 H1=30mm，凹模型腔板厚度為 H2=34mm，型芯固定板厚度為 H3=30mm，型芯墊板厚度為H4=20mm，墊塊厚度 H5=73mm(考慮模具的抽芯距)動(dòng)模板厚度 H6=30mm.3.7.1 計(jì)算模具的閉合高度：H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5＋H6=30＋34＋30＋20＋73＋30=216mm 3.7.2 校核注塑機(jī)的開，合?？臻gA：模具合模時(shí)校核：河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 18 頁 共 24 頁 100mm<216mm<300mm 注:模具符合注塑機(jī)的要求;B：模具開模時(shí)校核：100mm<216mm＋24mm<300mm 注:模具符合注塑機(jī)的要求;3.8 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核本模具的外形尺寸為 180mm×200mm×216mm, SZ-60/450 型注塑機(jī)模板最大安裝尺寸是 330mm×240mm。由于上述計(jì)算的模具閉合高度為 216mm，SZ-60/450 型注塑機(jī)的最小模具厚度為 100mm，最大模具厚度為 300mm1 模具合模時(shí)校核：100mm<216mm<300mm 1.1 模具開模時(shí)校核：100mm<216mm＋24mm<300mm 其中：24mm 為模具的抽拔距經(jīng)校核 SZ-60/450 型注塑機(jī)能滿足使用要求故可以采用。4 模具的裝配與調(diào)試4.1 裝配主要要求如下：河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 19 頁 共 24 頁 （1） 模具上下平面的平行度偏差不大于 0.05mm 分模處要求密合。（2） 推件時(shí)推桿與卸料板要保持同步。（3） 上、下模型芯必須緊密接觸。裝配時(shí)以分型面密合作為該模具的裝配基準(zhǔn)，裝配順序如下：（1） 裝配前按圖檢驗(yàn)主要工作零部件及其它零件尺寸。（2） 鏜導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔。將定模板、動(dòng)模板、型芯固定板疊合在一起，使分模面緊密接觸并加緊，鏜導(dǎo)柱、導(dǎo)套孔，在孔內(nèi)壓入工藝定位銷后，加工側(cè)面的垂直基準(zhǔn)。（3） 加工定模。用定模側(cè)面的垂直基準(zhǔn)確定定模上型芯中心的實(shí)際位置，并以次作為加工基準(zhǔn)，分別鏜型芯孔 φ34mm、φ10mm，并锪臺(tái)肩φ44mm×6mm、φ14mm×6mm。（4） 壓入導(dǎo)柱、導(dǎo)套。將定模、板動(dòng)模板、支撐板上分別壓入導(dǎo)柱、導(dǎo)套，使其導(dǎo)向可靠，滑動(dòng)靈活。（5） 裝配型芯。在定模和型芯固定板孔內(nèi)壓入型芯，用鏍孔復(fù)印法和壓銷釘套法使型芯緊固在支撐板上，將其一起磨平。（6） 通過型芯鉆支撐板上的推桿孔。（7） 通過支撐板鉆推桿固定板上的孔。（8） 在推桿固定板和支撐板和支撐板上加工限位螺釘和復(fù)位桿孔。（9） 組裝墊塊和支撐板。（10）加工定模座板。加工螺孔、銷釘孔和導(dǎo)柱孔，并將澆口套、導(dǎo)柱套壓入定模座板。（11）定模部分的裝配。用平行夾頭把它們加緊（澆口套的澆道孔與鑲塊上的澆道口對(duì)中，在上面鉆固定在注塑機(jī)上的孔，使其與注塑機(jī)相配合。（12）裝配動(dòng)模部分。修正推桿和復(fù)位桿的長度。（13）完成裝配后進(jìn)行試模，并校驗(yàn)入庫。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 20 頁 共 24 頁 4.2 模具的調(diào)試與制件常見缺陷及解決辦法:4.2.1 模具的調(diào)試(1) 試模前,必須對(duì)設(shè)備的油路、水路以及電路進(jìn)行檢查,并按規(guī)定保養(yǎng)設(shè)備,作好開機(jī)前的準(zhǔn)備.(2) 原材料應(yīng)該合格.(3) 在開始試模時(shí),原則上選擇在低壓、低溫、和較長的時(shí)間條件下成型,然后按壓力、時(shí)間、溫度這樣的先后順序變動(dòng).(4) 注塑時(shí)選擇低速注塑.(5) 采用較慢的螺桿轉(zhuǎn)速和略低的背壓加料和預(yù)塑.4.2.2 制件常見缺陷及解決辦法見下表表 4-1：名稱 注塑機(jī)及成型條件問題 模具或材料問題填充不滿 1 注塑機(jī)的注塑能力不夠2 加料量不夠3 注塑壓力太低4 料溫太底使塑料溶體流動(dòng)不好5 注塑速度太慢6 注塑機(jī)噴嘴有異物阻塞1 澆口平衡不好2 模具溫度太低3 排氣不良4 流道澆口過小5 澆口流道有異物阻塞6 塑料原料流動(dòng)性不好飛邊 1 注塑壓力太低2 鎖模力不夠3 加料量過大4 料溫過高1 模具配合面不嚴(yán)2 成型期間塑料原料粘性太低河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 21 頁 共 24 頁 5 保壓時(shí)間過長流痕 1 料溫太低使塑料流動(dòng)性不好2 注塑速度較低3 注塑機(jī)噴嘴過小4 保壓壓力不夠1 模具溫度過低2 模具冷卻不良3 塑料流動(dòng)性差龜裂 1 注塑壓力過高2 料溫太低導(dǎo)致流動(dòng)不好3 保壓壓力過高4 保壓時(shí)間過長1 模具溫度過低2 型腔設(shè)計(jì)不良3 塑料粘性不良4 塑料原料退火不良空洞 1 注塑壓力過低2 保壓壓力不夠3 注塑速度過快或過慢4 保壓時(shí)間短1 模具排氣不良2 壁厚設(shè)計(jì)不均3 澆口位置不良4 澆口澆道尺寸過小總 結(jié)1.在這次設(shè)計(jì)過程中我查閱了很多的塑料模具方面的資料,使我了解到了,我國塑料模具的現(xiàn)狀不容樂觀,但是前景比較廣闊.2.這次設(shè)計(jì)使我對(duì)塑料模具有了更進(jìn)一步的了解.關(guān)于塑料的選擇,模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),模具零件的加工等都有了更深一步的認(rèn)識(shí) .河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 22 頁 共 24 頁 3.通過這次課程設(shè)計(jì)使我學(xué)到了許多知識(shí)，對(duì)一些原來一知半解的理論也有了清楚的認(rèn)識(shí)。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、塑料模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解，使制造的模具既能滿足使用要求有不浪費(fèi)材料，保證了工件的經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)的合理性。通過塑料模手冊(cè)、模具制造簡明手冊(cè)、模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)等了解到許多原來未知的知識(shí)。致 謝經(jīng)過一段時(shí)間的緊張工作，今日終于順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這里，我要忠心地感謝一些在我的設(shè)計(jì)工作中給予我很大的幫助。首先：我要感謝我的指導(dǎo)老師程老師，特別感謝程老師的近段設(shè)計(jì)期間對(duì)我的指導(dǎo)和幫助，特別是在離校期間的關(guān)心。其次：我要感謝的是我的同學(xué)們，在設(shè)計(jì)過程中遇到技術(shù)問題，通過與河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第 23 頁 共 24 頁 他們的商討和幫助，查閱資料，一一攻破難關(guān)，助我順利地完成設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1]楊占堯 教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)書.新鄉(xiāng).河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校 2004.5 [2]瞿金平.塑料工業(yè)評(píng)析. 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