【正文】 用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。 當前國內(nèi)外用于注塑模具方面的先進技術(shù)主要有以下幾種： （ 1） 熱流道技術(shù) 它是通過加熱的辦法來保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態(tài)。由于在流道附近或中心設(shè)有 加熱棒和加熱圈，從注塑機噴出口到澆口的整個流道都處于高溫狀態(tài)，使流道中的塑料保持熔融，停機后一般不需要打開流道取出凝料，再開機時只需加熱流道到所需溫度即可。 這一技術(shù)在大批量生產(chǎn)塑件、原材料較貴和產(chǎn)品質(zhì)量要求較高的情況下尤為適用。熱流道注塑成型技術(shù)應(yīng)用范圍很廣，基本上，適用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用熱流道模具加工，許多產(chǎn)品如手機殼、按鍵、北華大學學士學位論文 2 面板、尺寸要求精密的機芯部件等都是采用熱流道技術(shù)成型。一個典型的熱流道系統(tǒng)一般由如下幾大部分組成：熱流道板（ MANIFOLD）；噴嘴（ NOZZLE） ；溫度控制器； 輔助零件。 (2) 氣體輔助注射成形技術(shù) 它是向模腔中注入經(jīng)準確計量的塑料熔體，在通過特殊的噴嘴向熔體中注入壓縮氣體，氣體在熔體內(nèi)沿阻力最小的方向前進，推動熔體充滿型腔并對熔體進行保壓， 當氣體的壓力、注射時間合適的時候，則塑料會被壓力氣體壓在型腔壁上，形成一個中空、完整的塑件， 待塑料熔體冷卻凝固后排去熔體內(nèi)的氣體，開模退出制品。氣體輔助注射成形技術(shù)的關(guān)鍵就是怎么合理的把握 注入熔融的塑料的時間與充人氣體的時間的配合。氣體輔助注射可以應(yīng)用在除特別柔軟的塑料以外的任何熱塑性塑料和部分熱固性塑料。應(yīng)用氣體輔助注塑 成型技術(shù)，可以提高產(chǎn)品強度、剛度、精度，消除縮影，提高制品表面質(zhì)量；降低注射成型壓力以減小產(chǎn)品成型應(yīng)力和翹曲，解決大尺寸和壁厚差別較大產(chǎn)品的變形問題；簡化澆注系統(tǒng)和模具設(shè)計，減少模具的重量．減少塑件產(chǎn)品的重量，減少成型時間以降低成本和提高成型效率等。氣體輔助成形周期可分為如下六個階段：塑料熔體填充階段、切換延遲時間、氣體注射階段、保壓階段、氣體釋放階段、推出階段。 （ 3）共注射成形技術(shù) 它是使用兩個或者兩個以上注射系統(tǒng)的注塑機，將不同品種或者不同色澤的塑料同時或者先后注射進入同一模具內(nèi)的成形方法。 國內(nèi)使用的多為雙色注塑機。采用共注射成形方法生產(chǎn)塑料制品時，最重要的工藝參數(shù)是注射量、注射速度和模具溫度 [1]。 （ 4）反應(yīng)注射成形技術(shù) 它是將兩種或者兩種以上既有化學反應(yīng)活性的液態(tài)塑料（單體）同時以一定壓力輸入到混合器內(nèi)進行混合，在將均勻混合的液體迅速注入閉合的模具中，使其在型腔內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)而固化，成為具有一定形狀和尺寸的塑料制品通常這種成形過程稱之為 RIM。 在制造方面， CAD/CAM/CAE 技術(shù)的應(yīng)用上了一個新臺階，一些企業(yè)引進CAD/CAM 系統(tǒng)，并能支持 CAE 技術(shù)對成形過程進行分 析。近年來我國自主開發(fā)的塑料膜 CAD/CAM 系統(tǒng)有了很大發(fā)展，如北航華正軟件工程研究所開發(fā)的 CAXA 系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模 系統(tǒng)及 CAE 軟件等。 優(yōu)化模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和型件的 CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標準化水平，提高模具制造精度與質(zhì)量，降低型件表面研磨、拋光作業(yè)量和縮短制造周期；研究、應(yīng)用針對各類模具型件所采用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應(yīng)市場多樣化和個性化，應(yīng)用快速原型制造技術(shù)和快速制模技術(shù)，以快速制造成塑料注塑模 ，縮短新產(chǎn)品試制周期。這些是未來5～ 20 年注塑模具生產(chǎn)技術(shù)的總體發(fā)展趨勢，具體表現(xiàn)在以下幾個方面： 、精密、復雜、長壽命模具的設(shè)計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所北華大學學士學位論文 3 致。 CAD/CAM/CAE 技術(shù)。 CAD/CAM 軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的 3D 設(shè)計與成型過程的 3D 分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用 熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設(shè)計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。 。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標準件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。 。 本課題主要研究內(nèi)容 1）查閱與課題相關(guān)的中外文資料，進行調(diào)研，熟悉課題，撰寫開題報告和翻譯英文文獻一份。 2）熟悉電器后殼體的圖樣和技術(shù)條件，并對電器后殼體進行結(jié)構(gòu)工藝性分析。 3）合理的選擇塑壓設(shè)備，確定注射機的技術(shù)參數(shù)。 4）確定模具的主要結(jié)構(gòu)，利用 UG 對電器后殼體進行三維造型及模具設(shè)計。 5） 對模具主要零件進行生產(chǎn)工藝規(guī)劃設(shè)計 。 6）采用 Moldflow 對塑件進行工藝仿真分析。 7）繪制模具裝配圖及主要零件圖，要求 張 A0 圖紙。 8）零件圖標注尺寸、公差及技術(shù)條件，并進行必要的強度校核。 9）根據(jù)課題研究過程，撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書，要求 萬字以上。 北華大學學士學位論文 4 第二章 電器后殼體平面注射模具設(shè)計 塑件制品分析 明確制品設(shè)計要求 1）產(chǎn)品圖 電器后殼體的二維圖和三維圖分別如圖 和圖 所示，該產(chǎn)品的作用是保護電器內(nèi)部元件。 電器后殼體與前殼有配合要求；同時要求外形要美觀，所以外表面要求無成型痕跡。 圖 電器后殼體二維圖 圖 電器后殼體三維實體圖 北華大學學士學位論文 5 2）明確制品批量 該產(chǎn)品大批量生產(chǎn)。故要求模具有較高的注塑效率， 所以采用常規(guī)平面模具 。模具采用一模 二 腔。 塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析 該制件在開模方向上有倒扣形式的幾何特征，且結(jié)構(gòu)簡單，屬于直上直下型的平面模，所以選擇常規(guī)脫模，無須側(cè)抽。 ABS 材料成型工藝特性 在這里電器后殼體 其所用材料為 抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學藥品性及電氣性能優(yōu)良 的 ABS 塑料 ,同時其成形收縮率小、尺寸穩(wěn)定性好 ,但其熔融粘度高并顯示對溫度敏感性大 ,對壓力敏感性小的流動特性。 表 ABS 塑料成型工藝 特性 密度 ~摩擦系數(shù) 成型溫度 160220℃ 線膨脹系數(shù) 105 ℃ 1 比熱容 導熱系數(shù) 注射機類型 螺桿式 計算收縮率 %~% 預熱 8090 ℃ 23 h 料筒溫度 前段 200210 ℃ 中段 200220 ℃ 后段 180200 ℃ 噴嘴溫度 180190 ℃ 模具溫度 8090 ℃ 注射壓力 60100MPA 成型時間 注射時間 35 S 高壓時間 1030 S 冷卻時間 1530 S 總周期 4070 S 螺桿轉(zhuǎn)速 3060 r/min 后處理 方法： 熱風循環(huán)烘箱 溫度 ： 7080℃ 時間 ： 24 h 北華大學學士學位論文 6 計算制品的體積和質(zhì)量 借助于 軟件，直接測量出單個塑件的體積 V=，質(zhì)量 M=。 澆注系統(tǒng)凝料按一個塑件體積的 60%進行估算，則凝料體積 V 凝 = 60%= 兩個個塑件和澆注系統(tǒng)凝料 總體積 V 總 =，總質(zhì)量 M 總 =。 初選注射機 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。 這里從實際注射量在額定注射量的 20%～ 80%之間考慮，初選額定注射量在270cm3 以上的臥式注射機 SZ250/1250 注射機。該設(shè)備的技術(shù)規(guī)范見表 。 表 SZ250/1250 注射機技術(shù)規(guī)范 注 射 裝 置 螺桿直徑 /mm 45 螺桿轉(zhuǎn)速 /（ r min1） 10～ 200 理論注射容量 /cm3 270 注射壓力 /mpa 160～ 150 注射速 率 /（ g s1） 110 塑化能力 /（ kg h1） 鎖 模 裝 置 鎖模力 /KN 1250 拉桿間距 (H V)/（ mm mm ） 415 415 模板行程 /mm 360 模具小厚度 /mm 150 模具最大厚度 /mm 550 定位孔直徑 /mm 160 定位孔深度 /mm 50 噴嘴伸出量 /mm 50 噴嘴球半徑 /mm 15 頂出行程 /mm 165 頂出力 /KN 110 北華大學學士學位論文 7 確定分型面 分開模具取出制件的面，通稱為分型面。注射模一般有一個分型面或者多個分型面的注 射模具，分型面的開設(shè)位置有垂直于開模方向、平行于開模方向以及傾斜于開模方向等幾種。分型面的形狀有平面和曲面等。分型面設(shè)計的是否得當對于制件質(zhì)量、操作難易、模具制造都有很大的影響。因此，選擇分型面時應(yīng)該綜合考慮、合理選擇。 分型面確定的要點如下： （ 1）應(yīng)選在制品的最大外形尺寸之處，否則，制品無法脫模。同時還應(yīng)選在能使制品留在動模之處，有利于脫模。 （ 2）不能影響制品外觀 —— 尤其是對表面質(zhì)量有要求的制品； （ 3）便于澆口進料，利于成型，易于排氣。 （ 4）利于型腔加工，從而使制品的精度易于得到保證。 （ 5）有助 于避免側(cè)抽芯或便于側(cè)抽芯；利于型腔或型芯結(jié)構(gòu)的裝卸和保證其強度。 （ 6）利于嵌件的安裝以及活動鑲件和彈性活動螺紋型芯的安裝。 在本設(shè)計中，經(jīng)過比較分析，分型面如圖 。 圖 分型面 圖 型腔型芯裝配 北華大學學士學位論文 8 型腔、型芯結(jié)構(gòu) 由于塑件結(jié)構(gòu)主要是曲面，為了滿足澆注系統(tǒng)的平衡設(shè)計，所以在這里我采用了單層雙穴的模具型腔型芯結(jié)構(gòu)，同時制件外表面要求美觀，所以不能有各種成型痕跡，所以型腔型芯采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，型腔型芯結(jié)構(gòu)如圖 。 成型尺寸的計算 注塑成型是讓注射機注入 可流動材料到由各種成型件圍成的空腔 —— 型腔之中的一種快速生產(chǎn)所需產(chǎn)品的加工方式，由此可見成型件在注射成型過程中不可替代的作用。注塑模成型零件工作尺寸，是指這些零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高壓和熔融溫度下充模成型，并在模具溫度下冷卻固化，最終在室溫下進行尺寸檢測和使用。因此，塑料制品的形狀和尺寸精度的獲得，必須考慮物料的成型收縮率等眾多因素的影響。 1）影響尺寸精度的因素 （ 1）模具因素的影響 模具零件的制造誤差對其所成型塑件尺寸精度有較大的影響，模具型膠制造誤差將經(jīng)常地穩(wěn)定地影響尺寸精 度。模具活動部分的間隙誤差也會影響塑件尺寸精度，如偏心距。 （ 2）材料因素的影響 塑料的收縮率是對塑件尺寸最基本、最重要的影響因素。塑料收縮率在一定范圍內(nèi)是波動的，不同塑料的收縮率不同，即使是同種塑料，也存在著批量間的收縮差別。 （ 3）工藝因素的影響 成型工藝條件，如溫度 (模溫、加料室溫度、料筒溫度 )、壓力 (壓制壓力、傳遞壓力、注射壓力 )、時間 (加壓時間、注入或注射時間、冷卻時間 )等的波動，會導致塑件中填料取向、分子取向方向、結(jié)晶程度及其分布、塑件收縮的差異等，進而影響塑件質(zhì)量及其尺寸精度。 由于塑件無精度 要求，按 MT5級公差計算，查 GB/T 1448693，給定公差。 2）凹模工作尺寸計算 （ 1）徑向尺寸計算 003( ) [ (1 ) ] ]4zzmsL S L????? ? ? ? （ ） 式中： mL —— 模具型腔徑向基本尺寸； sL —— 塑件外表面的徑向基本尺寸； S —— 塑料平均收縮率 ； ? —— 塑件外表面徑向基本尺寸的公差； z? —— 模具制造公差。 北華大學學士學位論文 9 表 凹模徑向尺寸計算 尺寸