【正文】 地結(jié)合起來 ,給模具制造業(yè)帶來了根本性的變革。 與傳統(tǒng)的模具設(shè)計制造相比 ,它能比數(shù)控加工更快、更方便地設(shè)計并制造出各種復(fù)雜的原型 ,使模具的制造成本和生產(chǎn)周期減少 1/ 2 ,明顯提高生產(chǎn)率。 國內(nèi)的一些大型企業(yè)集團(tuán) ,如海爾、春蘭和科龍等公司已經(jīng)應(yīng)用激光快速成形于新產(chǎn)品開發(fā)等方面 ,并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 隨著模具工作條件的日益苛刻，對模具的質(zhì)量，特別是鋼的純凈度、等向性 的水平提出了更高的要求。 為達(dá)此目的 $國外普遍采用電爐 J爐外精煉工藝生產(chǎn)純凈度高的模具鋼， 對于大截面鍛壓模塊和大型的鋼材規(guī)定采用真空處理。對于純凈度要求更高的模具鋼，大部分采用電渣重熔，以進(jìn)一步提高鋼的純凈度、致密度、等向性和均勻性，減少偏析。 因此，模具鋼的質(zhì)量有了較大提高。為了加強競爭力量，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展趨勢，國外模具鋼的生產(chǎn)從分散趨向于集中， 并多家公司進(jìn)行跨國合并，為了更好地進(jìn)行競爭，這些公司都建成了完善的技術(shù)先進(jìn)的模具鋼生產(chǎn)線和模具鋼科學(xué)研究基地，形成幾個世界著名的工模具生產(chǎn)和科研中心，以滿足迅速發(fā)展的模具工業(yè)。 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 4 1． 2 塑料注射模具的 分析 1． 2． 1 塑料件的工藝性分析 塑件工藝設(shè)計的主要內(nèi)容，塑件原材料的選用 、 塑件的總體尺寸及其公差 、 塑件的表面質(zhì)量 、 塑件的幾何形狀及尺寸（塑件的形狀 、 壁厚 、 脫模斜度 、 加強筋 、 支撐面 、 圓角 、 孔），以及塑件上的螺紋 、 齒輪 、 嵌件 、 文字 、 符號 、 及標(biāo)記等的設(shè)計。 1. 結(jié)構(gòu)分析 本課題是對塑料三通接頭的注射模設(shè)計。結(jié)構(gòu)如圖 72M3620圖 塑件 它是一種常見的塑料工件，從工件本身來看，屬特小型件，其抽芯脫模機(jī)為復(fù)雜，側(cè)向抽芯技術(shù)可以說是這次課題的難點。 該模具采用滾輪式滑板抽芯機(jī)構(gòu) ， 模具結(jié)構(gòu)緊湊，抽芯穩(wěn)定可靠，選取大抽拔角度，能滿足較長的抽拔距離。 [2] 1)精度等級 影響塑件精度的因素很多，塑料的收縮、注塑成型條件（時間、壓力、溫度）等，塑件形狀、模具結(jié)構(gòu)（澆口、分型面的選擇），飛邊、斜度、模具的磨損等都直 接影響制品的精度。按 SJ1372— 1978標(biāo)準(zhǔn)，塑料件尺寸精度分為 8級，本塑件所用材料為 UPVC，由此查塑料模具設(shè)計手冊可知，本塑件宜選用一般精度 5 級。 2)脫模斜度 由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會緊緊地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脫出困難，強行取出會導(dǎo)致塑件表面擦傷、拉毛。為了方便脫模，塑件設(shè)計時必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內(nèi)、外表面，設(shè)計足夠的脫模斜度。只有塑件高度不大、沒有特殊狹窄細(xì)小部位時，才可以不設(shè)計斜度。最小脫模斜度與塑料性能、收縮河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 5 率、塑件的幾何形狀等因素有關(guān)?？紤]到本塑件的結(jié)構(gòu)以及 模具的 滾輪式滑板抽芯機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)，可以使開模后塑件自動留在型腔中，所以不需要考慮脫模斜度。 1． 2． 2 三通接頭 材料的選擇 塑件材料選用時主要考慮：材料的力學(xué)性能，材料的使用性能（耐熱 、 耐寒 、 耐化學(xué)腐蝕 、 耐光輻射 、 耐潮濕性 、 耐應(yīng)力開裂 、 耐疲勞等特性）；材料的可模塑性（流動性 、 收縮性 、 結(jié)晶性 、 取向性 、 熱化學(xué)穩(wěn)定性 、 成型工藝特性等）；材料的電學(xué)性能 、 著色性能 、 光學(xué)性能；材料所可能獲得的尺寸精度等。該塑料三通接頭選用 UPVC材料。 UPVC 又稱硬 PVC，它是 氯乙烯 單體經(jīng)聚合反應(yīng)而制成的無定形熱塑性樹脂加一定的添加劑（如穩(wěn)定劑、 潤滑劑 、填充劑等）組成。 UPVC 的熔 體粘度高，流動性差，即使提高注射壓力和熔體溫度，流動性的變化也不大。另外，樹脂的成型溫度與熱分解溫度很接近，能夠進(jìn)行成型的溫度范圍很窄，是一種難于成型的材料。 UPVC力學(xué)強度高，電氣性能優(yōu)良，耐酸堿力極強，化學(xué)穩(wěn)定性好，但軟化點低，極易分解，特別在高溫下與鋼、銅金屬接融更易分解，分解時有腐蝕及刺激性氣體。 [3] 1． 2． 3 對零件進(jìn)行 三維造型設(shè)計 并繪制工程圖 本塑料三通接頭擬采用計算機(jī)輔助設(shè)計，即基于 UG進(jìn)行注塑模設(shè)計和運動仿真。隨著 CAD/CAM 軟件加工及快速成型等先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展，以及這些技 術(shù)在模具行業(yè)中的普及應(yīng)用，模具設(shè)計與制造領(lǐng)域正發(fā)生著一場深刻的技術(shù)革命，傳統(tǒng)的二維設(shè)計及模擬量加工方式正逐步被基于產(chǎn)品三維數(shù)字化定義的數(shù)字化制造方式所取代。在這場技術(shù)革命中，逐步掌握三 CAD/CAM 軟件的使用，并用于模具的數(shù)字化設(shè)計與制造是其中的關(guān)鍵。 UG 是 CAD/CAM中比較好的軟件?？梢赃M(jìn)行三維設(shè)計與運動仿真，很適合做模具設(shè)計。 裝配草圖繪制完成后，就應(yīng)開始對各零件做詳細(xì)的造型設(shè)計。工程圖盡量按 1：1的比例畫出，因為這樣比較直觀，容易發(fā)現(xiàn)問題，按制圖規(guī)劃，正確標(biāo)出尺寸、公差、行位公差其表面粗糙度等。 最 后，對模具進(jìn)行裝配并繪制裝配圖，編寫設(shè)計說明書。主要零件繪制完成，對裝配草圖的自我檢驗和審定。 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 6 2 方案分析與設(shè)計 圖 三通注塑模 模具結(jié)構(gòu)如圖 所示。模具工作過程 :注射完畢保壓冷卻后，在注塑機(jī)的帶動下彈簧 16 使模具首先沿Ⅰ Ⅰ分型面分型，脫出主流道凝料，然后由定距拉桿 15 及墊圈 18定距限位，模具沿Ⅱ Ⅱ分型面分型。此時，三對滾動軸承 32沿著滑板 3（ 3對）的導(dǎo)滑槽滾動，分別通過軸 36 帶動側(cè)型芯 34（ 3 個）完成抽芯。推桿 15將制品頂出。合模時，為避免推桿 15與側(cè)型芯發(fā)生干涉，采用了彈簧 25 頂出機(jī)構(gòu)先復(fù)位。 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 7 3 塑料注射模具的設(shè)計 3． 1 塑料注射成型機(jī)的選擇 3． 1． 1 注射機(jī)分類 注塑成型機(jī)按結(jié)構(gòu)形式可分為立式、臥式、和直角式三類。立式注塑機(jī)是注射柱塞（或螺桿）垂直裝設(shè)，鎖模裝置推動模板也沿垂直方向移動，主要優(yōu)點是占地面積小，安裝或拆卸小型模具很方便，容易在動模上（下模）安放嵌件，嵌件不易傾斜或墜落。其缺點是制品自模具中頂出后不能靠重力下落，需靠人工取出，這就有礙于全自動操作，但附加機(jī)械手去產(chǎn)品后，也可實現(xiàn)全自動操作。臥式注塑機(jī)是注射柱塞或螺桿與合模運動方向均沿水平裝設(shè)，其優(yōu)點是機(jī)體較低容易操縱和加料，制件頂出后可自動墜落，故易實現(xiàn)全自動操作。直角式注塑機(jī)是注塑機(jī)柱塞或螺桿與合模運動 方向相互垂直，這種注塑機(jī)的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，便于自制，適用于單件生產(chǎn)中心部位不允許留有澆口痕跡的平面制件，同時常利用開模時絲桿的轉(zhuǎn)動來拖動螺紋型芯或型環(huán)旋轉(zhuǎn)，以便脫下塑件?？紤]到生產(chǎn)成本和易于實現(xiàn)自動化，塑件還是靠自身重力下落比較合適，且重心較低安裝穩(wěn)妥。另外由于 UPVC由于熔體粘度大、易分解，分解產(chǎn)物對鐵有腐蝕作用，其注塑成型必須專用的塑化部件和溫控系統(tǒng)。 通過上述的分析，該塑件的注射量和鎖模力較大，由于本模具具有抽芯機(jī)構(gòu)，設(shè)計較復(fù)雜，同時考慮到開模行程和脫模力的原因，所以應(yīng)該采用臥式注射機(jī)。 [4] 注射機(jī)的選用 注射機(jī)的選用包括兩方面的內(nèi)容 : 一是確定注射機(jī)的型號，使塑料、塑件、注射模及注射工藝等所要求的注射機(jī)的規(guī)格參數(shù)在所選注射機(jī)的規(guī)格參數(shù)可調(diào)的范圍內(nèi)；一是調(diào)整注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)至所需要的參數(shù)。 塑件的體積 : 由 ： V塑 = 流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積 A為 ,則： =3BL 4? 200=17cm2 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 8 所需鎖模力： Fm=AP型 =17 60=102KN 式中型腔壓力 P型 取 60MPa 根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計算值，可選用 SZ40/60 臥式注射機(jī)主要性能參數(shù)見表 1 表 1 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 注射容量 60 鎖模力 /kN 400 螺桿直徑 /mm 30 拉桿內(nèi)間距 /mm 220 300 注射壓力 /MPa 180 移模行程 /mm 250 注射速率 /（ g/s） 70 最大模厚 /mm 250 塑化能力（ g/s） 35 最小模厚 /mm 150 螺桿轉(zhuǎn)速（ r/min） 0～ 200 定位孔直徑 /mm 8 噴嘴 球 半徑 /mm 10 噴嘴 口 直徑 /mm 1)射壓力的校核 Pe ? K′p0= 130=169 K′—— 注射壓力安全系數(shù)，一般取 ～ ，在這兒取 。 p0—— 塑件成型時所需要的注射力，對于薄壁窄澆口件塑件，為 120～ 150MPa，在此取 130MPa。 Pe=180MPa 為注射機(jī)的注射壓力，注射壓力校核合格。 2)鎖模力校核 Fm ? K0A P型 = 102= K0—— 鎖模力安全系數(shù)，一般取 K0＝ ～ ，在此取 而 Fm＝ 400kN，鎖模力校核合格。 3)模具閉合厚度及開模行程的校核 注射機(jī)動壓板的最大的行程和壓板間最大和最小間距是一個固定的參數(shù)。它決定著所能安裝的模具的閉合高度。對于所用的注射機(jī)來說，注射模的閉合高度必須符合下列的要求： 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 9 Hmin ? H ? Hmax H ? Lmin Hmin— 注射機(jī)允許的最小厚度， mm — 注射機(jī)的實際閉合高度， mm； Hmax— 注射機(jī)允許的最大厚度， mm； =6+16+40+40+22+44=168 mm； 故模具閉合厚度及開模行程合格 3． 2 注射模具分型面的選擇 3． 2． 1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。 3． 2． 2 分型面選擇的基本原則