【正文】 ..................40 開模行程校核 .................................................. 40 推出機(jī)構(gòu)校核 .................................................. 40 11．塑料模具鋼的選用及其熱處理 ...................................... 42 .........................................................42 ..........................................................42 塑件的生產(chǎn)批量 ................................................ 42 塑料件的尺寸精度 .............................................. 42 制件的復(fù)雜程度 ................................................ 42 制件的體積大小 ................................................ 42 制件的光觀要求 ................................................ 42 ................................................................43 結(jié)論 .............................................................. 44 常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 言 概述 近年來，中國(guó)塑料模具制造水平已有較大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)到 50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已達(dá)到 2μm ，制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達(dá)到高光學(xué)要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模 7800 腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達(dá) 6m/min 以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。 在生產(chǎn)手段上，模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率已有較大提高， CAD/CAE/CAM 技術(shù)的應(yīng)用面已大為擴(kuò)展，高速加工及RP/RT 等先進(jìn)技術(shù)的采用已越來越多，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率及模具商品化率都有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。另外，三資企業(yè)的蓬勃發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了塑料模具設(shè)計(jì)制造水平及企業(yè)管理水平的提高，有些企業(yè)已實(shí)現(xiàn)信息化管理和全數(shù)字化無圖制造 發(fā)展情況 塑料工業(yè)是一門新興的工業(yè)，隨著石油工業(yè)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的。塑料工業(yè)的發(fā)展大 致分為以下幾個(gè)階段。 （ 1） 初級(jí)階段： 30 年代以前，科學(xué)家研究 成了酚醛塑脂，硝酸纖維素及醋酸纖維素的塑料，它們的工業(yè)特征僅是間歇法，小批量生產(chǎn)。 （ 2） 發(fā)展階段： 30年代，低密度聚乙烯，聚苯乙烯，和聚酰胺的熱塑性塑料相繼工業(yè)化，奠定了塑料工業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)，為其進(jìn)一步發(fā)展開辟了道路。 （ 3） 飛躍發(fā)展段： 50 年代中期到 60年代末，石油工業(yè)的高速發(fā)展為塑料工業(yè)提供了豐富而廉價(jià)的原料。這一階段，塑料的產(chǎn)量和品種不斷增加，成型加工技術(shù)更趨完善。 （ 4） 穩(wěn)定增長(zhǎng)階段：這一階段塑料產(chǎn)量下降，塑料工業(yè)的特點(diǎn)是通過共聚，交聚，共混，復(fù)合，增強(qiáng)，填充和發(fā)泡等方法來改進(jìn)塑料的性能。提高產(chǎn)品質(zhì)量。塑料工業(yè)向著生 產(chǎn)工藝自動(dòng)化，連續(xù)化，產(chǎn)品系列化，以及塑料發(fā)展的新領(lǐng)域。 國(guó)外的發(fā)展情況 注塑模具設(shè)計(jì)，國(guó)外先進(jìn)國(guó)家（日本、德國(guó)、美國(guó)等）從 20 世紀(jì) 80 年代中期已廣泛使用計(jì)算機(jī)對(duì)塑料模進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)（ CAD），輔助制造（ CAM），并對(duì)模具設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行定量計(jì)算機(jī)和數(shù)值分析（ CAE），已由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)逐步過渡到計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，對(duì)模具澆注系統(tǒng)和型腔的熔料流動(dòng)行為以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的熱量分布都采用了微機(jī)輔助設(shè)計(jì) [1]。注塑制品已呈現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，對(duì)注塑成型機(jī)可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作或無人操作，成型機(jī)可以根據(jù)生產(chǎn)監(jiān)測(cè)信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)整成型工藝條件 ，從而能從根本上保證塑料制品的成型質(zhì)量不發(fā)生問題。 國(guó)內(nèi)的發(fā)展情況 我國(guó)注塑模具設(shè)計(jì)，仍然采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)為主，用微機(jī)輔助設(shè)計(jì)僅是幫助分析問題。為了縮短注塑模具設(shè)計(jì)與制造周期，再我國(guó)已逐漸應(yīng)較為徹底地實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化。在模具制造上采用自動(dòng)化無人操作，從 1996 年開始每臺(tái)機(jī)床每年可達(dá) 8000h 無人操作運(yùn)轉(zhuǎn)常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 開始起步，這一成果已廣為利用和大力推廣。目前，國(guó)內(nèi)模具企業(yè)中已有相當(dāng)多廠家引進(jìn)了較高檔的 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)， UG,Pro/Engineer 等著名軟件在模具工業(yè)中應(yīng)用，同時(shí)，我國(guó)在開發(fā)自動(dòng)注塑成型機(jī)方 面已取得顯著成果，對(duì)于高自動(dòng)化模具的研制還需要進(jìn)一步努力，以盡快實(shí)現(xiàn)注塑成型制品生產(chǎn)的高自動(dòng)化。 課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容 本課題是常州隆翔汽車零部件有限公司的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合緊密。該產(chǎn)品是消毒柜上重要塑料件，精度要求較高，設(shè)計(jì)模具時(shí)有較復(fù)雜的測(cè)向分型機(jī)構(gòu)，年產(chǎn)量約 3萬件。材料為 PE，要求成型后制件尺寸穩(wěn)定，無翹曲變形，表面光潔美觀、無瑕疵。根據(jù) 塑 件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行模具方案論證 ， 并進(jìn)行模具總體裝配圖的設(shè)計(jì) ， 主要成型零件的設(shè)計(jì) 與計(jì)算，并完成裝配圖和零件圖的繪制。 本課題的設(shè)計(jì)要求 (1) 模具壽命 為 50萬次 (2) 進(jìn)行課題調(diào)研，收集相關(guān)工程設(shè)計(jì)資料，按要求撰寫開題報(bào)告。 (3) 完成與本課題或?qū)I(yè)相關(guān)的英文翻譯 15000 字符。 (4) 能正確進(jìn)行塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性分析、及精密注射成型工藝分析。 (5) 能夠應(yīng)用工程軟件進(jìn)行三維造型及 CAE 分析。 (6) 用電腦繪制一張模具裝配圖，及繪制五張主要零件圖 (7) 設(shè)計(jì)說明書敘述詳盡、內(nèi)容完整，表達(dá)準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)計(jì)算正確，圖表、字體、文獻(xiàn)資料引用符合相應(yīng)規(guī)范。 本課題的設(shè)計(jì)目的和意義 進(jìn)一步加深注塑模具設(shè)計(jì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，掌握塑料模具設(shè)計(jì)的方法和步驟具 備塑料模具設(shè)計(jì)的基本技能和運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)等有關(guān)技術(shù)資料的能力。了解塑料注射模具行業(yè)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r。在學(xué)習(xí)了課本知識(shí)的基礎(chǔ)上達(dá)到理論與實(shí)際相結(jié)合的升華，提高自己的獨(dú)立動(dòng)手能力。 常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 2． 1塑料的原材料分析 此塑件為金龍客車 XMQ6130Y 座椅塑料托架 ，該塑件的材料為 粉紅紅色 聚乙烯 。 PE塑料的 性能特點(diǎn)、成型特點(diǎn)、用途及工藝參數(shù)： 聚乙烯樹脂為白色或淡白色、柔軟、半透明的大理石狀粒料，手觸似 蠟，因而又名高分子 石蠟。聚乙烯的吸水性極小，且介電性能與頻率、溫度及濕度無關(guān)。聚乙烯能耐大多數(shù)酸、堿、鹽的侵蝕作用。聚乙烯是高頻電絕緣材料。聚乙烯薄膜因具有堅(jiān)韌、耐水、防蝕、無毒等優(yōu)點(diǎn)，因而是一種理想的包裝材料。 成型加工工藝性： （ 1）吸濕性很小，成型前可不予干燥。 （ 2）流動(dòng)性極好且對(duì)壓力變化敏感。 （ 3）可能發(fā)生熔體破裂，與有機(jī)溶劑接觸可發(fā)生開裂。 （ 4）加熱時(shí)間常會(huì)發(fā) 生分解、燒傷。 （ 5）冷卻速度慢，因此必須充分冷卻，模具應(yīng)設(shè)有冷卻系統(tǒng)。 （ 6）成型收縮率范圍及收縮值大，方向性明顯，容易變形、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。 （ 7）宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度應(yīng)快，保壓充分。 （ 8）不宜用直接澆口，否則易增大內(nèi)應(yīng)力，或產(chǎn)生收縮不均，方向性明顯，增大變形。 （ 9）易軟質(zhì)脫模，塑件有淺的側(cè)凹槽時(shí)可強(qiáng)行脫模。 PE 的部分性能及成型工藝參數(shù)： 工藝參數(shù) 取值范圍 工藝參數(shù) 取值范圍 力學(xué)性能 ： 流動(dòng)比 200～ 600 壓力參數(shù) ： 注射壓力 MPa 80～ 120 收縮率 ～ 5 模內(nèi)平均壓力 MPa 100 料筒溫度 ℃ ： 后部 230～ 240 注射時(shí)間參數(shù) 注射時(shí)間 (s) 0～ 5 中部 240～ 260 保壓時(shí)間 (s) 20～ 80 前部 230～ 250 冷卻時(shí)間 (s) 20～ 50 噴嘴溫度 ℃ 220～ 230 螺桿轉(zhuǎn)速 (r?min ) 20～ 40 模具溫度 ℃ 80～ 100 塑料件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 塑料件的結(jié)構(gòu)分析 常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 圖 11 制件的零件簡(jiǎn)圖如圖 1所示 該零件的總體形狀為對(duì)稱體環(huán)形狀實(shí)體 ,材料為高密度聚乙烯（ HDPE） ,柔韌性好，耐環(huán)境溫度開裂低吸濕，耐疲勞，成型工藝好，但鋼性差，收縮率為 %。整體總體高度大約為 60mm，分型面位于過圓心及手托的平分線處，考慮到另側(cè)為環(huán)狀，半徑為別為24mm， 27mm。壁較薄，為 2mm。另考慮到制件較薄，在頂部圓環(huán)處加強(qiáng)筋提高其強(qiáng)度，該模具采用順序分型脫出側(cè)澆口流道凝料，推桿推出塑件。 塑料尺寸精度的分析 該零件的重要尺寸，如 52+,58+， 尺 寸精度為 5級(jí)，其他尺寸均無公差要求，一般可采用 6 級(jí)精度。由以上的分析可見，該零件的尺寸精度屬中上等偏上，對(duì)應(yīng)模具相關(guān)零件尺寸的加工可以保證。從塑料的壁厚上來看，壁厚最大處 2mm,最小處為1mm,壁厚差為 1mm,較為均勻，由批量及尺寸精度要求，采用一模兩腔。 表面質(zhì)量的分析 該零件的表面要求無凹坑等缺陷外，表面無其他特別的要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。 綜上分析可以看出，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 2． 3塑料的注射工藝參數(shù)的確定及模架的選擇 計(jì)算塑料件的 重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。 由 pore 軟件計(jì)算得塑件的體積： V= 計(jì)算塑件的質(zhì)量：公式為 ?VW? 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得的高密度 PE 密度為 g/cm3 現(xiàn)取ρ = g/cm3故塑件的重量為： ?VW? = g/ =4g 由于是一模兩腔，故重量為 8g。 常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況，可初步選用的注射機(jī)為：國(guó)產(chǎn) XS— ZY— 125 其技術(shù)參 數(shù)如表 51所示： 結(jié)構(gòu)形式： 臥 額定注射量（ cm3）： 125 螺桿直徑（ mm）： 42 注射壓力（ MPa）： 120 注射行程（ mm）： 115 注射時(shí)間（ s）： 注射方式： 螺桿式 鎖模力 (kN)： 900 最大成型面積（ cm2）： 320 最大開合模行程（ mm）： 300 模具最大厚度（ mm）： 300 模具最小厚度（ mm）： 200 噴嘴圓弧半徑（ mm）： 12 噴嘴孔直徑（ mm）： 4 頂出形式： 兩側(cè)設(shè)有頂出，機(jī)械頂出 動(dòng)定模固定板尺寸 (mm)： 428 458 拉桿空間 (mm)： 260 290 合模方式： 液壓機(jī)械 液壓泵 流量（ L/min） 100， 12 壓力（ MPa） 電動(dòng)機(jī)功率（ kw） 11 螺桿驅(qū)動(dòng)功率（ kw） 4 加熱功率（ kw） 5 機(jī)器外形尺寸（ mm）： 3340 750 1550 根據(jù)情況，苯乙烯 丁二烯 丙烯腈聚物（ PE） 的成型工藝參數(shù)可作如下選擇，在試模時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 注射溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度：后段溫度 1t 選用 170C? 中段溫度 2t 選用 180C? 前段溫度3t選用 200C? 噴嘴溫度：選用 180C? 模具溫度：選用 80C? 注射壓力：選用 90Mpa 注射時(shí)間：選用 20s 保壓時(shí)間：選用 2s 表 51 XZZY125 臥式注塑機(jī)技術(shù)參數(shù) 常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 保壓力： 60Mpa 冷卻時(shí)間：選用 28s 總周期： 50s 根據(jù)塑件選定模架為： GB1255690： 315*315,其中模板 A,B 的尺寸分別選 50mm 和40mm，墊塊高度選 90mm 的如下所示 A2型： 圖 31 塑件的模架 常州工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 3. Mold flow 模擬分析 如圖 31 3．