【正文】 但是作為我的課題，我會認(rèn)認(rèn)真真的完成，來檢驗我的 模具的相關(guān)知識到底學(xué)的怎么樣，是不是還停留在紙上談兵的階段。也同時檢驗我的動手動腦能力，并提高自己對周邊事物的觀察力度和創(chuàng)新意識以及與老師同學(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、擠出機頭。在實際生產(chǎn)中，則要根據(jù)具體零件的特點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)計中，我負(fù)責(zé)的是塑料基座的外型及其模具的設(shè)計。在設(shè)計過程中，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)計出美觀、實用的基座，以及完成基座整套注塑模具的設(shè)計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 的是一塑料基座，綜合成型特點等采用注射模具設(shè)計較為適宜。 注射模又稱為注塑模。系在液壓機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)對注塑模種類的比較，這里我所設(shè)計的塑料基座，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8mm* 的的方孔，所以在模具設(shè)計時必須考慮設(shè)置側(cè)向分型抽芯機構(gòu)；上面有 5 個凸臺，凸臺中間各有兩個直徑為 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，其余為次要尺寸，尺寸精度為 5 級。該零件的尺寸精度中等偏上，對應(yīng)的模具零件的尺寸精度要求較高。具體的設(shè)計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)計要求與程序 第 1 章 緒論 3 基本要求與注意事項 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)計的模具應(yīng)當(dāng)制造方便 充分考慮塑件設(shè)計特色，盡量減少后加工 設(shè)計的模具應(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)計說明書 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 4 第 2 章 注塑件的設(shè)計 5 第 二 章 注塑件的設(shè)計 功能設(shè)計 功能設(shè)計是要求塑件應(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 ,摩擦等相對較大，塑件的工作溫度是室溫 ,這使得在材料選擇時對熱變形溫度 ,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 ,彎曲強度 ,表面硬度等。要考慮到材料的注塑特性，在各特點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 成 型 特 點 模具設(shè)計 注意事項 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，抗拉強度 高，耐磨性好，質(zhì)脆，抗沖擊強度差，化學(xué)穩(wěn)定性教好 成型性能好，成型前可不干燥，但注射時應(yīng)防止溢料，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，易開裂 因流動性好，適宜用點澆口，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)計論文 6 聚丙烯 質(zhì)輕堅韌，良好的耐熱性能，機械性能很高，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，流動性差，易產(chǎn)生流痕，縮孔，易分解，成型前要干燥，注射時速度不能太高 合理設(shè)計澆注 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℃ 在機械上做齒輪，凸輪，蝸輪，滑輪等，電機 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、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，熔料的流動性較好，容易成形，但收縮率較大。另外，該塑件成形時易產(chǎn)生縮孔、凹痕、變形等缺陷，成行溫度低時，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 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對成型工藝 方法的適應(yīng)性。在塑料生產(chǎn)過程中 ,一方面成型會對塑件的結(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)出價廉物美的產(chǎn)品；另一方面 ,模具設(shè)計者通過對給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析 ,弄清塑件生產(chǎn)的難點 ,為模具設(shè)計和制造提供依據(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的料斗送入高溫的機筒內(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下，以很大的流 速通過機筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫第 2 章 注塑件的設(shè)計 7 度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時間的保壓冷卻以后，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。一般分為三個階段的工作。 （ 1）物料準(zhǔn)備。成型前應(yīng)對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質(zhì)等進(jìn)行檢驗，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標(biāo)。對于吸濕性強的塑料，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 狀態(tài)后，進(jìn)入模腔內(nèi)的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段。 （ 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非常復(fù)雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學(xué)性能，光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時會開裂。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、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)驗數(shù)據(jù)如表 21 所示。表 21 溫度的經(jīng)驗數(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的阻力，提供充模速度及對熔料進(jìn)行壓實等。塑化壓力又稱背壓，是指采用螺桿式注射機時，螺桿頭部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力。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）時間。完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（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間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是 注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般為 3～ 5 秒，淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 8 保壓時間一般為 20～ 120 秒，冷卻時間一般為 30～ 120 秒（這三個時間都是根據(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 注射時間 s 保壓時間 s 5 冷卻時間 s 其他時間 s 3 20 成型周期 s 成型收縮 (%) 30 干燥溫度 (℃) 干燥時間 (℃) 1～ 3 60～ 80 后處理溫度 70℃，保溫時間 2小時 注塑機的選擇 注塑機的主要參數(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)時間等。這些參數(shù)是設(shè)計，制造，購買和使用注塑機的主要依據(jù)。 (1)公稱注塑量 。指在對空注射的情況下 ,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時 ,注射裝置所能達(dá)到的最大注射量 ,反映了注塑機的加工能力。 (2)注射壓力。為了克服熔料流經(jīng)噴嘴 ,澆道和型腔時的流動阻力 ,螺桿 (或柱塞 )對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速率 ,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度。 常用的注射速率如表 23 所示。 表 23 注射量與注射時間的