【正文】 階，模具 CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用從根本上改變了傳統(tǒng)意義上的生產(chǎn)方式。 從使用角度來看，模具要求高效、自動化、操作簡便；從制造角度來看，模具要求結(jié)構(gòu)合理、制造簡單、低成本。合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進的模具是現(xiàn)代塑料制件生產(chǎn)中必不可缺的三個重要因素。 塑料工業(yè)是世界上增長幅度較快的工業(yè)之一。塑料模具設(shè)計與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有著密切的關(guān)系， 塑料模具工業(yè)是隨塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。塑料模 具就是利用特定的形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝基礎(chǔ)裝備。用塑料模具生產(chǎn)的主要優(yōu)點是制造簡便 、材料利用率高、生產(chǎn)率高和產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致。 注塑成型是熱塑性塑料成型最重要的方法。用這種方法加工成型的塑料制件，其品種與樣式比其他成型方法多得多。注塑成型的過程：將粒狀（或粉狀）塑料從注射機的料斗送入加熱的料筒中，經(jīng)過加熱塑化成熔融狀態(tài)，再由螺桿或柱塞施加壓力通過料筒底部的噴嘴注入到低溫閉合的模具型腔中，通過冷卻硬化來保持模腔所需要的模樣，最后開模取得所注塑成型的塑件。 因此 ,構(gòu)成注塑成型必要條件有三 個：一是塑料溶體必須得有足夠的壓力和流速，以確保及時的充滿整個模腔的各個角落；二是塑件必須得以熔融狀態(tài)進入模腔；三是要有滿足成型工藝的要求并且符合制品形狀與尺寸的模具。 注塑成型在生產(chǎn)中已被廣泛應(yīng)用，它具有以下幾方面的特點： ①生產(chǎn)效率高，容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。 ②對成型不同種類的塑料適應(yīng)性強。目前，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用這種方法成型，而且某些熱固性塑料也可以采用注塑成型。 ③成型周期短，能一次成型尺寸準確、外形復(fù)雜、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。 ④注塑成型所需要的設(shè)備昂貴，制造成本 高，模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所以注塑成型主要適用大批量生產(chǎn)。 常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 2 塑件材料的 成型工藝參數(shù)及成型條件 目前，塑件材料按合成樹脂的分子結(jié)構(gòu)主要分為熱固性塑料和熱塑性材料兩大類。塑料成型的方式有：注射、壓縮、壓注、擠出、氣動成型等多種。本次畢業(yè)設(shè)計采用熱塑性材料即 PC聚碳酸酯，注射成型。 塑件的外形 塑料名稱：圓形紀念幣包裝盒 塑料原料： PC 聚碳酸酯 收縮率：平均 % 塑件的壁厚為 生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn) 塑件外形及尺寸見圖所示 （ 1 1 13） 。 成型工藝參數(shù) 注射成型工藝的重要參數(shù)是溫度、壓力和時間。 溫度：注射成型過程中需控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。 （ 1） 料筒溫度 料筒溫度的選擇應(yīng)保證塑料塑化良好，能順利實現(xiàn)注射，又不 會引起塑料分解。 （ 2） 噴嘴溫度 料筒和噴嘴溫度的選擇應(yīng)與其它工藝條件相配合。料筒和噴嘴 溫度對成型條件及塑件的物理力學性能影響十分顯著。 圖 11 塑件 1 圖 12 塑件 2 圖 13 塑件裝配 常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 3 （ 3） 模具溫度 模具溫度直接影響熔料的充模能力、塑件的冷卻速度和成型后的塑件性能等。模具溫度根據(jù)塑件是否結(jié)晶、塑件的尺寸和結(jié)構(gòu)要求等。 壓力：注射成型過程中的壓力包括塑化壓力、注射壓力和保壓壓力 3 種，它們都直接影響塑料的塑化和塑件的質(zhì)量。 （ 1）塑化壓力 注射過程中塑化壓力的大小是隨塑桿的設(shè)計、塑件質(zhì)量的要求以及塑件的種類等的不同而異。 （ 2）注射壓力 注射壓力的大小取決于注射成型機的類型、模具結(jié)構(gòu)、塑件壁厚、塑件種類和注射成型工藝等。 （ 3）保壓壓力 其作用是使熔料在壓力下固化，并在收縮時進行補縮，以獲得質(zhì)地致密的塑件。 時間：完成一次注射成型過程所需的時間，它包括注射時間（充模時間和保壓時間）、閉模冷卻時間和其它時間（開模、脫模、涂脫模劑、安放嵌件、閉模等時間）。 （ 1） 生產(chǎn)中充模時間為 3～ 5s。注射時間中的保壓時間所占比例較大，一般約為 20～120s。在澆口處熔料凝結(jié)之前，保壓時間的長短對塑件尺寸精度有直接影響，而澆口處凝結(jié)之后則無影響。保壓時間以塑件的收縮波動范圍最小的時間為準。 （ 2） 冷卻時間取決于塑件厚度，塑件的熱性能和結(jié)晶性能，以及模具溫度。冷卻時間約為 30～ 120s 范圍內(nèi)。冷卻時間過長會對 復(fù)雜塑件造成脫模困難。 溫度、壓力和時間。這三大成型工藝控制因素，都需要根據(jù)塑料品種、塑件壁厚和形狀以及模具結(jié)構(gòu)來恰當?shù)倪x定。 成型條件 成型條件的選擇和控制直接影響塑料的塑化流動和冷卻的溫度、壓力和相應(yīng)的各個作用時間，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)塑件的主要因素。 PC 性能分析： 使用性能： 優(yōu)良的熱塑性工程塑料，韌而剛，抗沖擊性在熱塑性塑料中名列前茅，用于成型材料可達到較好的尺寸精度并在很寬的溫度變化范圍內(nèi)保持尺寸的穩(wěn)定性。聚碳酸酯抗蠕變、耐磨、耐熱和耐寒性均較好。吸水率較低，能在較寬的溫度范圍內(nèi)保持較好的電性能 。聚碳酸酯可耐室溫下的水、稀酸、氧化劑、還原劑、鹽、油，但不耐堿、胺、酮、脂。聚碳酸酯具有良好的耐氣候性，但其最大的缺點是塑件已開裂，耐疲勞強度較差。用玻璃纖維增強聚碳酸酯，則可克服上述缺點，使聚碳酸酯具有更好的力學性能、更好的尺寸穩(wěn)定性、常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 4 更小的成型收縮率，并可提高耐熱性和耐藥性，降低成本。 主要用途： 在機械方面主要用于制造各種齒輪、蝸輪、蝸桿，齒條。凸輪，芯軸，軸承、滑輪、鉸鏈、螺母、墊圈、泵葉輪、節(jié)流閥、潤滑油輸油管、各種外殼、蓋板、容器、冷凍盒冷卻裝置零件等，在電氣方面用于制造電機零件、電話交換 器零件、信號用繼電器、風扇部件、撥號盤、儀表殼、接線板等。聚碳酸酯還可用于制造照明燈、高溫透鏡、視孔鏡。防護玻璃等光學零件。 成型性能： 聚碳酸酯雖然吸水性差，但高溫時對水分比較敏感，所以加工前必須干燥處理，否則會出現(xiàn)銀絲，氣泡及強度下降現(xiàn)象；聚碳酸酯熔融溫度高，熔融粘度大，流動性差，所以成型時要求有較高的溫度和壓力，由于聚碳酸酯熔融粘度對溫度比較敏感，所以一般用提高溫度的辦法增加熔融塑料的流動性。 PC的主要性能： 密度 /(g/cm3) ～ 質(zhì)量體積 /(cm3/g) ～ 熔化溫度 /℃ 260～ 340 計算收縮率 /(﹪ ) ～ 比熱容 /(J/(kg K)) 1172～ 1255 注射壓力 /MPa 80～ 130 注射機的初選 (1)注射量的計算 通過 Proe建模分析塑件質(zhì)量屬性如圖所示 塑件的體積： V塑 =（圖 14） 此塑件的體積就是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 2 個塑件體積之和 ) 塑件的質(zhì)量： m塑 =? v 式中， ? 可根據(jù)參考文獻取 (2)選擇注射機 圖 14 塑件的外形 常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 5 根據(jù)以上計算得出在一次注射過程中注入模具型腔的塑料的總體積 V 總 =，根據(jù)參考文獻得 V 公 =V 總 /=，初步選擇公稱注射量為 125cm3，注射型號為 XSZY125,臥式注射機主要參數(shù)如表 11。 表 11 XSZY125型臥式注射機主要參數(shù) 型腔數(shù)量的確定 確定型腔的數(shù)目有四種方法：按注射機的最大 注射量、注射機的額定鎖模力、塑件的精度要求以及經(jīng)濟性。 該塑件精度要求一般，投影面積較大，考慮到模具制造的費用、設(shè)備運轉(zhuǎn)費用低一些，初定為“ 1+1”模式。若為“ 2+2”模式，會使整體模具都會發(fā)生大的改動，且型腔結(jié)構(gòu)緊湊，不符合要求，應(yīng)保持平衡。 理論注射量 /cm3 125 拉桿間距 /mm 260 290 螺桿柱塞直徑 /㎜ 42 移模行程 /mm 300 注射壓力 /mpa 120 最大模具厚度 /mm 300 注射速率 / 106 最小模具厚度 /mm 200 塑化能力 / 鎖模形式 液壓 機械 螺桿轉(zhuǎn)速 / 10~140 模具定位孔直徑 /mm 100 鎖模力 /kn 900 噴嘴球半徑 /mm SR12 常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 6 模具設(shè)計 —— 建模過程 1）、單擊“新建”按鈕，系統(tǒng)彈出“新建”對話框，在“類型”選項組中，選中“制造”單選按鈕，在右邊的“子類型”選項組中選擇“模具型腔”單選按鈕，在“名稱”文本框中輸入模具名稱“ mfg0001” ,完成設(shè)置的“新建” 對話框，如圖 21。取消“使用默認模板”復(fù)選框，單擊“確定”按鈕，選擇 mmnsmfgmold 模板，最后單擊“確定”按鈕進入模具設(shè)計主界面。 2)、進入模具設(shè)計工作環(huán)境后，單擊“參考模型” /“組裝參考模型”，在文件夾中找到“ 90 ”文件，打開，鼠標左鍵點如圖所示面與參考面 Top 面重合，點擊反向。將零件的 Front 面與參考面 Front 面重合，點 零件的 Right 面與參考面的 Right 面，輸入距離 150。然后點 ，在“參考模型類型”對話框中點“按參考合并”，點擊“確定”，如圖 22所示。 繼續(xù)進入模具設(shè)計工作環(huán)境，單擊“參考模型” /“組裝參考模型”，在文件夾中找到“ 90 ”文件，打開，鼠標左鍵點如圖所示面與參考面 Top 面重合。將零件的 Front面與參考面 Front 面重合，點零件的 Right 面與參考面的 Right 面，輸入距離 150。然后圖 22 參考模型 圖 21 新建對話框 常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 7 點 ，在“ 參考模型類型”對話框中點“按參考合并”，點擊“確定”，如圖 23所示。 3）、進入模具設(shè)計工作環(huán)境，單擊“工件” /“自動工件”，點擊“模具原點”，輸入 X 方向 50， Y方向 100， Z 方向 20， 點擊“確定” 。 工件如圖 24所示。 4）、進入模具設(shè)計工作環(huán)境，單擊“收縮”，系統(tǒng)彈出“按比例收縮”，先選擇收縮對象為左邊的，然后點擊坐標系，輸入收縮率 。點擊 。 5）、進入模具設(shè)計 工作環(huán)境，單擊“分型面” /“填充”，選擇截面，進入到“草繪”界面，點擊“ 投影”，點擊創(chuàng)建工件的輪廓線和零件模型的輪廓線，如圖 25，單擊 。 6）、進入模具設(shè)計工作環(huán)境，單擊“拉伸” /“放置” /“定義”，點擊如圖所示面，進入草繪環(huán)境，點擊“ 投影”按鈕，點擊 內(nèi)表面 ，點擊 ，在“拉伸”特征操作面板上選擇圖 23 組裝模型 圖 24 拉伸效果 圖 25 分型面 常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 8 拉伸方式為 ，在繪圖區(qū)中選擇創(chuàng)建工件的底面為拉伸截止曲面如圖 26 所示。 單擊“拉伸” /“放置” /“定義”，點擊 上一步拉伸的面，進入草繪 環(huán)境，點擊“ 投影”按鈕，點擊 剛創(chuàng)建的 輪廓，點擊 ，在“拉伸”特征操作面板上選擇拉伸方式為 ，在繪圖區(qū)中選擇實體工件的底面為拉伸截止曲面，拉伸預(yù)覽效果如圖 27. 7）、在“模具體積塊”工作環(huán)境，單擊 命令，系統(tǒng)彈出“聚合體積塊”菜單管理器，選擇“選取”和“封閉”兩個選項，單擊“完成”選項。在彈出的“聚合選取”菜單管理器中選擇“曲面和邊界” /“完成”選項。 選擇參照模型內(nèi)側(cè)的任意一塊曲面片為種子平面，如圖 28 所示，選參照 模型曲面帶作為邊界曲面，如圖 29，按鼠標 中鍵。單擊“特征參考”菜單管理器上的“完成參考”。選擇“曲面邊界”菜單管理器上的“完成 /返回”選項。 在彈出的“封 合”菜單管理器上的“頂平面”和“全部環(huán)”選項，選擇“完成”選項 。選擇“封合”菜單管理器上的“完成”選項，選取創(chuàng)建工件的底平面作為蓋住閉合體積塊的平面。選擇“封閉環(huán)”菜單管理器上的“完成 /返回”選項，再選擇“聚合體積塊”菜單管理器上的“完成”選項，完成體積快的聚合，效果如圖 210 所示。 4）、進入模具設(shè)計工作環(huán)境，單擊“收縮”，系統(tǒng)彈出“按比例收縮”，先選擇收縮對象，圖 26 選擇延伸邊 圖 28 種子平面 圖 29 邊界曲面 圖 210 體積塊聚合 圖 27 拉伸效果 常熟理工學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文 ） 9 然后點擊坐標系，輸入收縮率 。點擊 。 5），進入 模具設(shè)計工作環(huán)境，單擊“模具體積塊” /“拉伸” /“放置” /“定義”，點擊 內(nèi)表 面，進入草繪環(huán)境，點擊“ 投影”按鈕，點擊如圖 211，在 “拉伸”特征操作面板上選擇拉伸方式為 ，在繪圖區(qū)中選擇如圖 212 面為拉 伸截止曲面。 單 擊“拉伸” /“放置” /“定義”，點擊 上述截止面 ，進入草繪環(huán)境，點擊“ 投影”按鈕，點擊 工件 輪廓，點擊 ，在“拉伸”特征操作面板上選擇拉伸方式為 ，在繪圖區(qū)