【正文】 ...................................... 33 謝辭 ....................................................................... 34 參考文獻(xiàn) .................................................................. 35 `1 隨著各種性能優(yōu)越的工程塑料不斷開發(fā)，注塑工藝越來越多地被各個(gè)制造領(lǐng)域用以成型各種性能要求的制品。要高質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出注塑制品，必須綜合考慮成型樹脂、注塑模具及注塑機(jī)的問題，注塑模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響成型制品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量及成本。 注塑模具在注射制品成型中起著極其重要的作用，除了塑料制品的表面質(zhì)量、成型精度完全由模具決定之外，塑料制品的內(nèi)在質(zhì)量、成型效率也 受模具左右，所以如何高質(zhì)量、簡明、快捷、規(guī)范化地設(shè)計(jì)注塑模具，成為發(fā)揮注塑成型工藝的優(yōu)越性，擴(kuò)大注塑制品的首要問題。 傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計(jì)，主要是依賴設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的速度、質(zhì)量及可靠性的程度，因設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)而異。又因模具是單品或極少批量的產(chǎn)品，采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，每一張圖紙都需要手工繪制，設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度大，設(shè)計(jì)工作難以達(dá)到規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。目前世界上工業(yè)發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)都已相繼采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行注塑模具設(shè)計(jì)，其主要是采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)即 CAD 及計(jì)算機(jī)輔助工程 CAE。 我國 模 具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng) 了半個(gè)多世紀(jì)，近幾年來，我國模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。大型、精密、復(fù)雜 、高 效和長壽命模具又上了新臺(tái)階。模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高；模具交貨期較前縮短。模具 CAD/CAM/CAE技術(shù)相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用，并開發(fā)出了自主版權(quán)的模具 CAD/CAE軟件。塑料模 是 應(yīng)用最廣泛的一類模具。近年來，我國塑料模有長足的進(jìn)步。在制造技術(shù)方面，首先是采用 CAD/CAM技術(shù)，用計(jì)算機(jī)造型、編程并由數(shù)控機(jī)床加工已是主要手段， CAE軟件也得到應(yīng)用。 `2 制件的分析 如下圖所示，該制 件為塑料有柄蓋，使用材料為 PP。 圖 21制件圖 圖 22制件三維圖 `3 模具方案的初步確定 由于塑件屬于圓筒形薄壁深殼狀零件，我們采用哈夫機(jī)構(gòu)成型塑件的手柄，考慮到實(shí)際使用情況，杯口和杯外表面必須有很高的光滑度，可見用頂桿或者推件板頂出是不可行的，這里我們使用氣動(dòng)頂出裝置。并用氣閥引導(dǎo)防止塑件在脫模時(shí)由于型腔內(nèi)外的氣壓差導(dǎo)致變形。 工作過程：開模后，氣泵往型芯內(nèi)鼓高壓氣體，氣閥桿的彈簧受到壓縮，氣體沖出氣閥將塑件吹出，鼓氣結(jié)束，受到壓縮的彈簧回復(fù)原始狀態(tài)。合模時(shí)，哈夫機(jī)構(gòu)在斜導(dǎo)柱的引 導(dǎo)下復(fù)位，順利完成合模。 總 裝 圖 總裝圖如圖 23所示 。 圖 23總裝圖 25. 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 34.氣壓泵接口 `4 3. 塑料的成型特性及工藝參數(shù) PP的材料名稱是 聚丙烯（百折膠） 。 百折膠質(zhì)輕，可浮于水，它具有高的結(jié)晶度，高耐磨 性，高溫沖擊性好， 化學(xué)穩(wěn)定性高 ， 衛(wèi)生性能好 ，無毒， 耐熱性高 ，可在 100攝氏度左右使用，突出的延伸性能和抗疲勞性能?？蓱?yīng)用于微波爐、餐具、盆、塑料桶、保溫瓶外殼、編織袋等生活用品，也可用于法蘭，齒輪，接頭，把手等工業(yè)元件。PP的最大缺點(diǎn)就是容易氧化老化?？捎锰砑涌寡趸瘎┡c紫外光吸收劑等加以克服。 收縮率： ～ % 熔融溫度： 230～ 275 成型溫度： 15～ 65度 比重： ～ 成型壓力： 100～ 130Mpa 流比長： 100～ 200 結(jié)晶性：半結(jié)晶性 射速：高 速注射 4. 注塑設(shè)備的選擇 計(jì)算塑件的體積和重量 體積：通過 UG 軟件的“質(zhì)量屬性”分析塑件，得到塑件的體積為gV =3=。 質(zhì)量：材料 PP的密度取 ? =，則單個(gè)塑件的質(zhì)量 m=? V=。 選擇設(shè)備型號(hào)、規(guī)格、確定型腔數(shù) 根據(jù)以上所計(jì)算的 結(jié)果 ，可選擇設(shè)備型號(hào)、規(guī)格、確定型腔數(shù)。注射機(jī) 的額定注射量為 Vb，每次的注射量不超過它的 80%，即 n=( jV )/ gV (41) 式 中 n— 型腔數(shù)； Vj— 澆注系統(tǒng)的 體積 （ g） ； gV — 塑件 體積 。 估算澆注系統(tǒng)的體積 Vj： 根據(jù)澆注系統(tǒng)初步方案進(jìn)行估算 澆注系統(tǒng)體 積。 `5 jV = 3cm 由于該塑件外形較大，且需要比較復(fù)雜的抽芯機(jī)構(gòu)，因此采用一模一腔，即 n=1 則 Vb=(nVg+Vj)/= 3cm (42) 根據(jù)所計(jì)算的各項(xiàng)參數(shù)，選用 J54S200/400 型注塑機(jī)，注塑機(jī)的參數(shù)如下： 表 41注塑機(jī)主要參數(shù) 標(biāo)稱 注射量 (cm3) 400 注射行程 (mm) 160 注射壓力 (Mpa) 109 合模力 /N 10? 螺桿直徑 (mm) 55 最 大 成 型 面 積（ cm2） 645 模 板 厚度 /mm 最大 406 螺桿轉(zhuǎn)速 (r/min) 16,28,48 最小 165 噴嘴球半徑（ mm） 12 注射時(shí)間 (s) 噴嘴孔直徑（ mm） 4 5. 澆注系統(tǒng) 確定成型位置 由于塑件的手柄處有側(cè)凹，我們使用哈夫機(jī)構(gòu)來成型，將兩個(gè)滑塊安排在手柄的兩側(cè)，每個(gè)滑塊成型手柄的一半側(cè)凹。 分 型面的選擇 選擇分型面 的 原則： (1)有利于脫模； (2)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求； (3)有利于成型零件的加工制造； (4)分型面數(shù)目與形狀通常采用平行分型面，即采用一個(gè)與注射機(jī)開模運(yùn)動(dòng)方向垂直的分型面； (5)型腔方位的確定 ： 在決定型腔在模具內(nèi)的方位時(shí)，分型面的選擇應(yīng)盡量防止`6 形成側(cè)孔或側(cè)凹， 以 避免采用比較復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)； (6)有利于側(cè)向抽芯； (7)考慮側(cè)向抽拔距； (8)應(yīng)將抽芯或分型距離長的方向置于動(dòng)、定模的開合模方向上，而將短抽拔距作為側(cè)向分型芯或抽芯，并注意將側(cè)抽芯放在動(dòng)模邊，避免定 模抽芯； (9)鎖緊模具的要求； (10)有利于排氣 ； (11)分型面的選擇應(yīng)考慮注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)。 綜上所述，結(jié)合本塑件實(shí)際情況，將分型面定為如圖 51所示 圖 51 分型面 為了避免 A板和滑塊有尖角產(chǎn)生，分型面應(yīng)在邊倒圓底端。 澆口套的選用 由于采用直接澆口，在有柄蓋底部的花紋需要成型，所以交口套底面必須加工出所需要的花紋，詳細(xì)數(shù)據(jù)請(qǐng)參見澆口套零件圖，示意圖如下 52所示 `7 圖 52 澆口套 由于主流道與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞 ,所以常將主流道設(shè)計(jì)成可拆卸的澆口套，材料為 T10A鋼 ,并淬火處理到洛氏硬度 50～ 55HRC. T10A鋼 適于制造切削條件差、耐磨性要求較高，且不受忽然和劇烈振動(dòng)，需要一定韌性及具有鋒利刀口的各種工具 ， 可用作不受較大沖擊的耐磨零 。 流程比的校核 在確定澆口位置及數(shù)量時(shí)，對(duì)于大型塑件還應(yīng)該考慮所允許的最大流程比。因?yàn)楫?dāng)塑件壁厚較小，而流程較長時(shí)，不但內(nèi)應(yīng)力增大，而且會(huì)因?yàn)榱狭鳒囟冉档洼^多而造成注射不滿，這時(shí)必須增大塑件的壁厚，或增加澆口數(shù)量、改變澆口位置，以縮短最大流程。流程比是指塑料熔體在型腔內(nèi)流動(dòng)的最大流程與其厚度之比。即： 1n ipi iLBBt???? （ 51） B—— 流程比； iL —— 各段流程長度； it —— 各段流程的型腔厚度； pB —— 允許的流程比，（這里塑料 PP的允許流程比為 280） 2311 125 2 . 2 4 6 3 0 . 3 54 . 3 7 2 . 5n ii iL L LLB t t t??? ? ? ? ? ?? 280? 所以在允許 的范圍內(nèi)，可行。 `8 6. 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 頂出機(jī)構(gòu) 有柄蓋屬于薄壁、深腔殼狀物件，故采用氣動(dòng)頂出，可簡化模具結(jié)構(gòu)，縮短模具閉合時(shí)間，同時(shí)塑件無頂痕，保證了有柄蓋表面的光滑度。 氣動(dòng)頂出的設(shè)計(jì)要點(diǎn)： (1)壓縮空氣供應(yīng)充足。多腔模具中各腔供應(yīng)的壓縮空氣必須均衡。 (2)氣道閥門密封良好避免塑料溢入；氣道密封應(yīng)良好，防止泄漏影響頂出力； (3)帶底孔的塑件盡量不用氣動(dòng)頂出； (4)采用氣動(dòng)頂出時(shí)，型芯脫模斜度應(yīng)盡量的小； (5)采用錐形閥氣動(dòng)頂出時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑件底部面積選擇合適的錐閥直徑和錐度； (6)矩形 塑件采用兩或多個(gè)氣動(dòng)頂出，以免塑件受力不均。 氣動(dòng)頂出裝置如圖 23所示 脫模力的計(jì)算 脫模力是指將塑件從型芯上脫出時(shí)所需克服的阻力。 塑件在模具冷卻定型時(shí)，由于體積收縮，其尺寸逐漸縮小，而將型芯或凸模包緊，在塑件脫模時(shí)必須克服這一包緊力。對(duì)于不帶通孔的殼體類塑件，脫模時(shí)還要克服大氣壓力；此外，尚需克服機(jī)構(gòu)本身運(yùn)動(dòng)的摩擦阻力幾塑料和鋼材之間的粘附力。一般而論，制品剛剛開始脫模之瞬間的摩擦力最大 。 由于 ? =， d=90mm； ? /d= 所以 該塑件為 薄壁 塑件，又因?yàn)樗芗臄嗝鏋?圓 環(huán)形， 根據(jù)參考知其計(jì)算公式： F= 122 c o s ( ta n )(1 )E Sl fk?? ? ?? ?? + （ 61） 式中， S 是塑料平均成型收縮率（ %）； E 是塑料的彈性模量（ MPa） 。 l 是塑件對(duì)型芯的包容長度（ mm） 。? 是模具型芯的脫模斜度（ 176。 ）； ? 是塑料的泊松比； 1? 是塑件的平均壁厚； f 是塑件與型芯之間的靜摩擦力，常取 ～ 。A 是盲孔塑件型芯`9 在脫模方向上的投影面積， 2k =1+fsin? cos? ? 1。 本塑件的材料 選擇 為 PP（百折膠） ， 有關(guān) 參數(shù)為 S=%,E=950MPa, l=40mm，? =， A=， ? =3176。 ； 代入求得： 脫模力 F=。 7. 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 當(dāng)注射成型側(cè)壁帶有孔，凹穴，凸臺(tái)等的塑件時(shí)，模具上成型該處的零件就必須制成可側(cè)向移動(dòng)的零件，以便在脫模前先抽調(diào)側(cè)向成型零件，否則就無法脫模。帶動(dòng)側(cè)向成型零件作側(cè)向移動(dòng)的整個(gè)機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。 按動(dòng)力來源可分為：手動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)、液動(dòng)或氣動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)和機(jī)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)等三大類型 。其中機(jī)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)是利用注射機(jī)的開模運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，通過傳動(dòng)零件將側(cè)型芯或側(cè)型腔抽出。這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但抽芯不需要人工操作，生產(chǎn)效率高，與液壓或氣動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)相比較無須另行設(shè)計(jì)液壓或氣壓抽芯系統(tǒng)，成本較低。根據(jù)傳動(dòng)零件的不