【正文】 尾蓋的塑料模具設(shè)計(jì)與制造 1 前言 1． 1 塑料模具設(shè)計(jì)的意義 隨著我國(guó)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。 模具在國(guó)民生產(chǎn)中的具有重要地位：模具是制造業(yè)中一種基本的工藝裝備。在工業(yè)制品中，各種金屬、塑料、橡膠、玻璃、陶瓷、粉末冶金、復(fù)合材料等制品的生產(chǎn)都離不開模具。工業(yè)生產(chǎn)中用模具生產(chǎn)零件，具有生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn) [1]。模具生產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有很重要的地位，模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家 產(chǎn)品制造水平的一個(gè)重要標(biāo)志。模具的主要類型有沖模、鍛模、塑料模、壓鑄模、粉末冶金模、玻璃模、橡膠模、陶瓷模等。其中塑料模具約占模具總數(shù)的 33％，塑料模具以壓塑模、擠塑模、注塑模為主，而注塑模又占塑料成型模具的二分之一以上，故研究注塑模具的設(shè)計(jì)制造具有重要的工程意義 [2]。 1． 2 我國(guó)模具生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)模具工業(yè)自解放以來一直飛速發(fā)展。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往 往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。目前全世界模具年產(chǎn)值約為 600 億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)。近幾年，我國(guó)模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長(zhǎng)速度發(fā)展 。 20xx 年，我國(guó)模具總產(chǎn)值超過 50 億美元，總量排名緊隨日本、美國(guó)，居世界第三，出口價(jià)值 億美元，同比增長(zhǎng) ％。 模具生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展迅速，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，差距明顯。 （ 1） 沖模 以大型覆蓋件沖模為代表，我國(guó)已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。在設(shè)計(jì)制造方法、手段上已基本達(dá)到了國(guó)際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平，但在制 造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，與國(guó)外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，與國(guó)外多工位級(jí)進(jìn)模 和多功能模具相比，仍存在一定差距。 (2)塑料模 我國(guó)塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在 ,歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì) ,有了很大的發(fā)展 ,在大型模具方面已能生產(chǎn) 48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具 ! 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具。精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)多型腔小模數(shù)齒輪模具和 600 腔塑封模具，還能生產(chǎn)厚 度僅為 毫米的 1 模 2腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等。內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置得以采用，少數(shù)單位采用了具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具，完全消除了制件的澆口痕跡。氣體輔助注射技術(shù)已成功得到應(yīng)用。在精度方面，塑料模型腔制造可達(dá) ～ 毫米（國(guó)外可達(dá) ～ 毫米），分型面接觸間隙為模板的彈性變形為 ，分型面的表面粗糙度值為 ～ m，塑料模壽命已達(dá) 100 萬次（國(guó)外可達(dá) 300 萬次）模具制造周期仍比國(guó)外長(zhǎng) 2～ 4 倍。這些標(biāo)志著模具總體水平的參數(shù) 指標(biāo)與國(guó)外相比尚有較大差距。 （ 3）壓鑄模 總體水平有了較大提高。壓鑄模制造精度可達(dá) ～ （國(guó)外為 ～ 毫米），型腔表面粗糙度值為 ～ m（國(guó)外為～ m），模具制造周期為中小型模具為 3～ 4 個(gè)月，中等復(fù)雜模具為 4～ 8 個(gè)月，大型模具為 8～ 12 個(gè)月，約為國(guó)外的 2 倍。模具壽命：鋁合金鑄件模具一般為 4～ 8 萬次，個(gè)別可超過 10萬次，國(guó)外可達(dá) 8～ 15 萬次以上。 （ 4）模具 CAD/CAM 技術(shù) CAD/CAM 技術(shù)有了很好的發(fā)展和普及，國(guó)產(chǎn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟 件有了一定發(fā)展，但還處于較低水平。 （ 5）模具標(biāo)準(zhǔn)件 得到了推廣和應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)化程度還有待提高。 （ 6）模具材料與熱處理 國(guó)內(nèi)模具鋼品種規(guī)格不合理狀況有所改善，模具鋼質(zhì)量有較大程度的提高。但國(guó)產(chǎn)模具鋼鋼種不全，不成系列，多品種、精料化、制品化等方面尚待解決。另外，還需要研究適應(yīng)玻璃、陶瓷、耐火磚和地磚等成型模具用材料系列。模具熱處理國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)在模具淬火時(shí)仍采用鹽熔爐或電爐加熱，由于模具熱處理工藝執(zhí)行不嚴(yán)，處理質(zhì)量不高，而且不穩(wěn)定，直接影響模具使用壽命和質(zhì)量。近年來，真空熱處理爐開始廣泛應(yīng)用于模具制造。 新世紀(jì)模具發(fā)展的趨勢(shì)如下： （ 1） CAD/CAE/CAM 技術(shù)廣泛應(yīng)用，并向集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)協(xié)作化方面發(fā)展。 （ 2）模具制造向精密、高效、復(fù)合、多功能方向發(fā)展。 （ 3）快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)得到應(yīng)用。 （ 4） 特種加工技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。 （ 5） 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)研制與發(fā)展。 （ 6） 模具材料及表面處理技術(shù)發(fā)展迅速。 （ 7） 模具新工藝技術(shù)發(fā)展。 1． 3 本 課題 需要解決的問題 本課題研究的是尾蓋的塑料模具設(shè)計(jì)與制造，此塑料尾蓋尺寸大，注塑量 大 ，精度要求較高，并且有半封閉型腔，成型比較困難 。 此塑件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜， 用其他的方法根本無法成型 。 因此，討論塑件材料的選擇，塑件結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，以及模具設(shè)計(jì)制造，注塑工藝的控制，塑件成型后機(jī)械加工，控制模具的成本具有積極意義，力求在滿足使用條件的前提下，通過合理改進(jìn)塑件結(jié)構(gòu)，優(yōu)化模具設(shè)計(jì)，避免塑件出現(xiàn)縮孔 、翹曲等缺陷 ，減少塑件的機(jī)械加工，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本 。 1． 4 說明書內(nèi)容安排 本設(shè)計(jì)說明書共十四章，第一章前言，第二章到第十二章為具體設(shè)計(jì)內(nèi)容，其中第二章塑件工藝性分析，第三章 模具結(jié)構(gòu)形式的確定及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ，第四章 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ，第五章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 ， 第六章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ，第七章 脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ，第八章 復(fù)位裝置的設(shè)計(jì) ，第九章 側(cè)向分型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ，第十章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ，第十一章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ，第十二章典型零件的制造工藝 。第十三章模具的動(dòng)作過程，第十四章 結(jié)束語 。 2 塑件工藝分析 2． 1 塑件結(jié)構(gòu)工藝性能分析分析 從塑件的原圖上可知 該塑件壁 厚 較厚， 達(dá)到 5 毫 米，手柄處厚度甚至超過10 毫米，達(dá)到了 12mm； 尺寸較大，最大處直徑為 340mm； 精度要求太高，為精密級(jí)別三級(jí)精度 ； 并且有半封閉型腔，需要設(shè)計(jì)活動(dòng)型芯，脫模困難。塑件側(cè)壁有一小凸起，不 能直接脫模，需要設(shè)計(jì)側(cè)向分型機(jī)構(gòu) 。表面粗糙度沒有特別要求 ,可以不用考慮，選擇一般要求就可。 塑件結(jié)構(gòu)的特殊性，給塑件成型工藝的確定，以及模具成型零件的加工造成一定困難，現(xiàn)將塑件結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的改進(jìn)，使其在滿足使用要求的前提下，提高塑件的成型性能，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。 2． 2 塑件結(jié)構(gòu)的改進(jìn) 由于該塑件主要的工作尺寸在凸起處，其他的結(jié)構(gòu)外形都是輔助作用，而該塑件在設(shè)計(jì)時(shí)顯然對(duì)工藝性能估計(jì)不足，因此有必要對(duì)它們進(jìn)行一定的改進(jìn)。 1) 塑件壁太厚，浪費(fèi)材料，而且造成成型困難，生產(chǎn)效 率下降，因此，把手柄內(nèi)腔，尾蓋底面尺寸厚度改成 。 2) 手 柄 尺寸 12mm 太厚，成型時(shí)容易造成縮孔，而改小后使用不方便，考慮到手把主要用處是安裝在配套零件上以后便于取出，因此，在手把外表面設(shè)計(jì)一個(gè)凹槽，使厚度減少，提高成型工藝性能。 3) 手柄內(nèi)凹，圓角設(shè)置不合理，塑件壁厚不均勻，因此取內(nèi)圓角半徑為 R10mm，外圓角半徑為 ，使圓角處壁厚均勻?yàn)?。 4) 尾蓋上端面手 柄 處兩個(gè)半圓邊沿的圓角，設(shè)計(jì)圖紙為手把處為 R5mm,半圓處為 R15mm，在實(shí)體造型時(shí)發(fā)生干涉，建議統(tǒng)一為 R5mm。便于實(shí)體造型，同時(shí)也有利于模具加工和注 塑成型。 5) 尾蓋外圓凸臺(tái)，圖紙尺寸為單邊高為 ，尾蓋產(chǎn)生的彈性變形不足以滿足裝入尾蓋試驗(yàn)件孔內(nèi)。而且凸臺(tái)直徑為 ，公差為 ， 查表 可知，該塑件精度等級(jí)過高，將造成加工困難，成本高。由于擬定選擇 ABS 作為該塑件的材料，而由塑件推薦使用精度等級(jí)可知，該塑件可以選擇一般等級(jí)，四級(jí)精度，公差值為 ，因此，將整圈的凸 起 設(shè)置成八個(gè)小段，均勻布置在圓 周上，各小段的長(zhǎng)度約為 30mm。并且在成型以后，可以考慮在沿著塑件圓周開一些小槽，以此解決彈性不足的問題，同時(shí)也可以減低精度要求。 6