【正文】 但是作為我的課題，我會(huì)認(rèn)認(rèn)真真的完成，來檢驗(yàn)我的 模具的相關(guān)知識(shí)到底學(xué)的怎么樣，是不是還停留在紙上談兵的階段。也同時(shí)檢驗(yàn)我的動(dòng)手動(dòng)腦能力，并提高自己對(duì)周邊事物的觀察力度和創(chuàng)新意識(shí)以及與老師同學(xué)的互通學(xué)習(xí)的能力。 問題提出及方案選擇 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 圖 11 基座結(jié)構(gòu) 塑料成型模具的種類繁多，按模塑方法分類有壓縮模、壓注模、注射模、擠出機(jī)頭。在實(shí)際生產(chǎn)中，則要根據(jù)具體零件的特點(diǎn)和成型要求具體分析，選擇適當(dāng)?shù)姆桨?，以達(dá)到最佳效果。在此次設(shè)計(jì)中，我負(fù)責(zé)的是塑料基座的外型及其模具的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，我要解決的問 題是根據(jù)基座的用途及美觀性，在滿足基座使用功能的前提下，設(shè)計(jì)出美觀、實(shí)用的基座，以及完成基座整套注塑模具的設(shè)計(jì)及主要成型零件的加工工藝。 工藝分析：零件如圖 11 基座所示，最大壁厚為 ,最小壁厚為 壁厚差為 。壁厚差較大，塑件不夠均勻。澆口應(yīng)設(shè)置在最厚處，便于熔融塑料能充滿型腔，使塑件成型。下面對(duì)零件的表面質(zhì)量進(jìn)行分析，該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒有特別的表面質(zhì)量要求。但是在安裝、使用中其表面與人的手指接觸較多，因此表面自然形成圓角。 在這里要設(shè)計(jì) 的是一塑料基座，綜合成型特點(diǎn)等采用注射模具設(shè)計(jì)較為適宜。 注射模又稱為注塑模。系在液壓機(jī)上采用注射工藝來成型塑件的模具，它主要用于熱塑性塑件的成型，也可以用于熱固性塑件的成型。 根據(jù)對(duì)注塑模種類的比較，這里我所設(shè)計(jì)的塑料基座，結(jié)構(gòu)屬于中等復(fù)雜程度的零件，從零件圖上進(jìn)行分析，該零件總體形狀為長方形，側(cè)面有 5 個(gè)8mm* 的的方孔，所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)；上面有 5 個(gè)凸臺(tái)，凸臺(tái)中間各有兩個(gè)直徑為 的通孔。從零件的尺寸精度來看，該零件的重要尺寸有： ?、 8mm*、 11mm 等，精度為 3 級(jí)，其余為次要尺寸，尺寸精度為 5 級(jí)。該零件的尺寸精度中等偏上，對(duì)應(yīng)的模具零件的尺寸精度要求較高。具體的設(shè)計(jì)方法和步驟在下面的內(nèi)容當(dāng)中我將逐一介紹。 注射模設(shè)計(jì)要求與程序 第 1 章 緒論 3 基本要求與注意事項(xiàng) 合理地選擇模具結(jié)構(gòu) 正確地確定模具成型零件的尺寸 設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)制造方便 充分考慮塑件設(shè)計(jì)特色，盡量減少后加工 設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)效率高、安全可靠 模具零件應(yīng)耐磨耐用 模具結(jié)構(gòu)要適應(yīng)塑料的成型特性 設(shè)計(jì)程序 、消化原始資料。 2. 選擇成型設(shè)備 3. 擬定模具結(jié)構(gòu)方案 4．方案的討論與論證 5．繪制模具裝配草圖 6．繪制模具裝配圖 7．編寫設(shè)計(jì)說明書 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 第 2 章 注塑件的設(shè)計(jì) 5 第 二 章 注塑件的設(shè)計(jì) 功能設(shè)計(jì) 功能設(shè)計(jì)是要求塑件應(yīng)具有滿足使用目的功能 ,并達(dá)到一定的技術(shù)指標(biāo) .該塑件是一基座 ,承受外力沖擊載荷 ,振動(dòng) ,摩擦等相對(duì)較大，塑件的工作溫度是室溫 ,這使得在材料選擇時(shí)對(duì)熱變形溫度 ,脆化溫度 ,分解溫度的要求降低 。該零件生產(chǎn)批量應(yīng)該是大批大量生產(chǎn) ,這樣 ,就必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命 ,在材料的選擇時(shí)要綜合各種因素。 材料選擇 通常 ,選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求 ,以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù) .對(duì)于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來說 ,要考慮的主要是材料的力學(xué)性能 ,如屈服應(yīng)力 ,彈性模量 ,彎曲強(qiáng)度 ,表面硬度等。要考慮到材料的注塑特性，在各特點(diǎn)都相差無幾的情況下，好的成型特性是選擇材料的主要標(biāo)準(zhǔn)，以下是三種材料的性能和成型特性比較，如表 21 所示。 表 21 材料的性能和成型特性比較 塑料 品種 性 能 特 點(diǎn) 成 型 特 點(diǎn) 模具設(shè)計(jì) 注意事項(xiàng) 使用溫度 主要用途 聚苯乙烯 （非結(jié)晶型） 透明性好，電性能好，抗拉強(qiáng)度 高，耐磨性好，質(zhì)脆，抗沖擊強(qiáng)度差，化學(xué)穩(wěn)定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射時(shí)應(yīng)防止溢料，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，易開裂 因流動(dòng)性好，適宜用點(diǎn)澆口，但因熱膨脹大，塑件中 不宜有嵌件 — 30℃ ～ 80℃ 裝飾制品，儀表殼，絕緣零件，容器，泡沫塑料，日用品等 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 聚丙烯 質(zhì)輕堅(jiān)韌，良好的耐熱性能，機(jī)械性能很高，室溫和低溫下抗沖擊性能較差，耐寒性和染色性較差?；瘜W(xué)穩(wěn)定性良好在常溫下不溶于一般溶劑 耐應(yīng)力開裂性異常優(yōu)越，流動(dòng)性差，易產(chǎn)生流痕，縮孔，易分解，成型前要干燥，注射時(shí)速度不能太高 合理設(shè)計(jì)澆注 系統(tǒng)，便于充型，脫模斜度盡可能大，嚴(yán)格控制料溫與模溫，以防分解 收縮率取 ℅ 〈 120℃ 齒輪、軸承、管道、及電線外皮等構(gòu)件 聚碳酸酯（非結(jié)晶型） 介電性能好，吸水性小，力學(xué)性能好，抗沖擊，抗蠕變性能突出，但耐磨性差，不耐堿，酮，酯 耐寒性好，熔融溫度高，黏性大，成型前需干燥，易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，甚至裂紋，質(zhì)硬，易損模具，使用性能好 盡可能使用直接澆口，減小流動(dòng)阻力，塑料要干燥，不宜采用金屬嵌件，脫模斜度〉 2? 〈 130℃脆化溫度為— 100℃ 在機(jī)械上做齒輪，凸輪，蝸輪，滑輪等，電機(jī) 電子產(chǎn)品零件，光學(xué)零件等 經(jīng)過上述的分析比較，在這里的基座塑料選擇中，材料選擇聚丙烯，屬于熱塑性塑料。從使用性能上看，該塑料具有剛度好、耐水、耐熱性強(qiáng)、其介電性能與溫度和頻率無關(guān)，是理想的絕緣材料；從成型性能上看，該塑件吸水性好，熔料的流動(dòng)性較好，容易成形，但收縮率較大。另外，該塑件成形時(shí)易產(chǎn)生縮孔、凹痕、變形等缺陷，成行溫度低時(shí)，方向性明顯，凝固速度較快，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。因此，在成形時(shí)應(yīng)注意控制成形溫度，澆注系統(tǒng)應(yīng)較緩慢散熱，冷卻速度不宜過快。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對(duì)成型工藝 方法的適應(yīng)性。在塑料生產(chǎn)過程中 ,一方面成型會(huì)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸精度等諸方面提出要求 ,以便降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度 ,保證生產(chǎn)出價(jià)廉物美的產(chǎn)品；另一方面 ,模具設(shè)計(jì)者通過對(duì)給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析 ,弄清塑件生產(chǎn)的難點(diǎn) ,為模具設(shè)計(jì)和制造提供依據(jù)，在前面的分析當(dāng)中已經(jīng)涉及到。 注塑成型的準(zhǔn)備 注塑成型工藝簡介 注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流 速通過機(jī)筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫第 2 章 注塑件的設(shè)計(jì) 7 度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時(shí)間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個(gè)階段的工作。 （ 1）物料準(zhǔn)備。成型前應(yīng)對(duì)物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質(zhì)等進(jìn)行檢驗(yàn)，并測試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)。對(duì)于吸濕性強(qiáng)的塑料，應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以避免收縮應(yīng)力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。 （ 2）注塑過程。塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達(dá)到流動(dòng) 狀態(tài)后，進(jìn)入模腔內(nèi)的流動(dòng)可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個(gè)階段。 （ 3）制件后處理。由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動(dòng)非常復(fù)雜，再加上流動(dòng)前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，脫模后除引起時(shí)效變形外，還會(huì)使制件的力學(xué)性能，光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)開裂。故有的塑件需要進(jìn)行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。 退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力；調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強(qiáng)、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件。 注塑成型工藝條件 1）溫度。注塑 成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。 PP 料與溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 21 所示。表 21 溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 料筒溫度 /℃ 噴嘴溫度 /℃ 模具溫度/℃ 熱變形溫度 /℃ 后段 中段 前段 150～ 210 170～ 230 190 ～250 240 ～250 5～ 75 65～ 96 —— 2）壓力。注射成型過程中的壓力包括注射壓力和塑化壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動(dòng)的阻力，提供充模速度及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)等。塑化壓力又稱背壓，是指采用螺桿式注射機(jī)時(shí)，螺桿頭部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力。一般操作中，在保證塑件質(zhì)量的前提下，塑化壓力應(yīng)越低越好，一般為6Mpa。 3）時(shí)間。完成一次注塑成型過程所需要的時(shí)間稱為成型周期。包括注射時(shí)間，保壓時(shí)間，冷卻時(shí)間，其他時(shí)間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時(shí)間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是 注射時(shí)間和冷卻時(shí)間，在實(shí)際生產(chǎn)中注射時(shí)間一般為 3～ 5 秒，淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 保壓時(shí)間一般為 20～ 120 秒，冷卻時(shí)間一般為 30～ 120 秒（這三個(gè)時(shí)間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時(shí)間越長）。 初步確定成型工藝參數(shù)，初定制品成型工藝參數(shù)如表 22 所示。 表 22 制品成型工藝參數(shù)初步確定 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 注塑機(jī)類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速（ r/min） 48 噴嘴形式 直通式 模 具 溫 度 50 噴嘴溫度 (℃) 后段溫度 (℃) 150～ 210 230 中段溫度 (℃) 前段溫度 (℃) 190～ 250 170～230 注射壓力 MPa 保壓力 MPa 80 90 注射時(shí)間 s 保壓時(shí)間 s 5 冷卻時(shí)間 s 其他時(shí)間 s 3 20 成型周期 s 成型收縮 (%) 30 干燥溫度 (℃) 干燥時(shí)間 (℃) 1～ 3 60～ 80 后處理溫度 70℃，保溫時(shí)間 2小時(shí) 注塑機(jī)的選擇 注塑機(jī)的主要參數(shù)有公稱注射量，注射壓力，注射速度，塑化能力，鎖模力，合模裝置的基本尺寸，開合模速度，空循環(huán)時(shí)間等。這些參數(shù)是設(shè)計(jì)，制造，購買和使用注塑機(jī)的主要依據(jù)。 (1)公稱注塑量 。指在對(duì)空注射的情況下 ,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時(shí) ,注射裝置所能達(dá)到的最大注射量 ,反映了注塑機(jī)的加工能力。 (2)注射壓力。為了克服熔料流經(jīng)噴嘴 ,澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力 ,螺桿 (或柱塞 )對(duì)熔料必須施加足夠的壓力 ,我們將這種壓力稱為注射壓力。 (3)注射速率。為了使熔料及時(shí)充滿型腔 ,除了必須有足夠的注射壓力外 ,熔料還必須有一定的流動(dòng)速率 ,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度。 常用的注射速率如表 23 所示。 表 23 注射量與注射時(shí)間的