【正文】 密封端蓋注塑模設(shè)計 [摘要 ]： 注射成型是熱塑性塑料制品生產(chǎn)的一種重要方法。除了個別熱塑性塑料外，幾乎所有的塑件塑料都是采用此方法成型的。 在注射成型的過程中模具起到了關(guān)鍵性作用。它對塑料制品的尺寸、精度和表面粗糙度起著重要的作用。本設(shè)計就是以塑料制品的尺寸、公差、結(jié)構(gòu)形狀以及塑料的物理性能、力學(xué)性能和工藝性能為依據(jù)來設(shè)計模具的過程。 在本設(shè)計中進(jìn)行了塑件工藝性分析、總體方案的設(shè)計、注塑機(jī)的選擇、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、成型零件的設(shè)計、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計、側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計及計算、導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計、模架的選擇、冷卻 系統(tǒng)的設(shè)計和計算等設(shè)計工作。 在 本次設(shè)計 中，需要加工的工件有一個側(cè)孔， 采用 了一個由側(cè)型芯、固定件、擋塊組成的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，避免了采用斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)。 [關(guān)鍵詞 ]： 注射成型 熱塑性 熱固性 模具 [Abstract] ： Thermoplastic injection molding of plastic products is a major production methods. In addition to individual thermoplastic plastic, nearly all of the plastic parts are used plastic molding of this method. In the process of injection molding die played a key role. In plastic products size, accuracy and surface roughness it plays an important role. The design of plastic products is by the size, tolerance, and the structure and shape of the physical properties of plastics, mechanical and technological properties as a basis for mold design process. In the design of plastic parts process analysis, the overall program design, injection molding machine of choice, the gating system design, forming part of the design, stripping the design side pulling mechanism and calculation, direction and positioning of design, diechoice, the cooling system design and calculation of design work. In this design, the processing workpieces with a side of the hole, using a sidebycore, fixed pieces block consisting of lateral pulling mechanism to avoid the use of derivativeramp structure. [Keywords]： injection molding thermoplastic resin unthermoplastic resin mould 前言 在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中，模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)中一個非常重要的行業(yè)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，在很大程度上依賴于模具制造技術(shù)，特別是在汽車、輕工、電子和航天等行業(yè)中尤顯重要。模具制造能力的強(qiáng)弱和模具制造水平的高低，已經(jīng)成為衡量一個國家機(jī)械制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一，直接影響著國民經(jīng)濟(jì)中許多部門的發(fā)展。 現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對模具技術(shù)的要求越來越高。綜觀現(xiàn)代模具技 術(shù)，正向如下的方向發(fā)展： （ 1）高精度 現(xiàn)代模具的精度要求比傳統(tǒng)的模具精度至少要高一個數(shù)量級。 （ 2）長壽命 現(xiàn)代模具的壽命比傳統(tǒng)模具的壽命要高出 5～ 10 倍。如現(xiàn)代模具一般均可達(dá)到 500 萬次以上，最高可達(dá) 6億次之多。 （ 3)高生產(chǎn)率 由于采用多工位的級進(jìn)模、多能模、多腔注塑模和層疊注塑模等先進(jìn)模具，可以極大地提高生產(chǎn)率，從而帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。如用四工位的注塑模生產(chǎn)塑料汽水瓶，每小時可生產(chǎn) 8000 件以上。 （ 4）結(jié)構(gòu)復(fù)雜 隨著社會需求的多樣化和個性化以及許多新材料、新 工藝的廣泛應(yīng)用，對現(xiàn)代模具的結(jié)構(gòu)形式和型腔要求也日益復(fù)雜。若采用傳統(tǒng)的模具制造方法，不僅成本高、生產(chǎn)率低，而且很難保證模具的質(zhì)量要求。 傳統(tǒng)模具設(shè)計制造技術(shù)，根本不能滿足市場對模具的要求。因此，研制和開發(fā)新的模具設(shè)計、制造技術(shù)勢在必行。模具 CAD/CAM 和 RT(RapidTooling)技術(shù)正是在這種形勢下被開發(fā)出來的，并在現(xiàn)代模具的生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。 1． 模具 CAD/CAM 模具 CAD/CAM 是在模具 CAD和模具 CAM 分別發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是計算機(jī)技術(shù)在模具生產(chǎn)中綜合應(yīng)用的一個新的飛躍。 采用單獨(dú)的 CAD 和 CAM 技術(shù)設(shè)計生產(chǎn)模具，就其整個生產(chǎn)過程來看，與傳統(tǒng)模具設(shè)計生產(chǎn)過程沒有什么本質(zhì)變化，仍然分成兩個環(huán)節(jié) — 設(shè)計與制造，且二者之間有著明顯的分 界，圖紙是它們之間傳遞信息的最重要的手段。 模具 CAD/CAM 則是把 CAD 和 CAM緊密地聯(lián)系起來，實現(xiàn)設(shè)計制造一體化，其實質(zhì)是設(shè)計與制造的綜合計算機(jī)化。在 CAD/CAM 系統(tǒng)中，產(chǎn)品的幾何模型是關(guān)于產(chǎn)品的最基本核心數(shù)據(jù)，并作為整個設(shè)計、計算、分析過程中最原始的數(shù)據(jù)。其結(jié)果可運(yùn)用數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將其存儲和直接傳送到生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的各有關(guān)方面，從而實 現(xiàn)設(shè)計制造的一體化。這時，圖紙不再是設(shè)計與制造環(huán)節(jié)的分界線，也不再是制造過程的唯一依據(jù)，在系統(tǒng)中傳遞的是整個設(shè)計、計算、分析后所獲得的大量信息。模具 CAD/CAM 技術(shù)所以能很快地得到發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，主要是它具有如下的一些特點(diǎn)： （ 1）知識、技術(shù)密集 ,綜合性強(qiáng)。模具 CAD/CAM 技術(shù)是由多種先進(jìn)制造技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的綜合，其知識、技術(shù)高度密集，涉及學(xué)科領(lǐng)域多，知識面廣，技術(shù)性更強(qiáng)，這就要求從業(yè)人員不僅要有較高的專業(yè)技術(shù)和技能，而且要有多學(xué)科的綜合知識和技術(shù)。 （ 2）生產(chǎn)率高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。模具 CAD/CAM 技術(shù)可以極大地提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計分析，用傳統(tǒng)的方法制造模具，從設(shè)計到制成產(chǎn)品交貨，大約需要幾個月的時間。而采用模具 CAD/CAM 技術(shù)則可縮短為十幾天甚至幾天的時間，這就為企業(yè)在激烈的市場競爭中贏得了時間，以創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。 （ 3）有利于提高模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度，極大地發(fā)揮人的創(chuàng)造性。標(biāo)準(zhǔn)化工作可有效地促進(jìn)模具 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展，而模具 CAD/CAM 則要求模具設(shè)計過程的標(biāo)準(zhǔn)化、模具結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化、模具制造過程的標(biāo)準(zhǔn)化和工藝條件的標(biāo)準(zhǔn)化。 （ 4）更新速度快，初始投資大。模具 CAD/CAM 技術(shù)的更新速度快，能適應(yīng)市場形勢的變化，為企業(yè)帶來很高的效益，但它的初始投資卻是巨大的，這也是制約模具 CAD/CAM 推廣應(yīng)用的一個重要因素。 （ 5）適應(yīng)性廣，這是模具 CAD/CAM 技術(shù)的又一特點(diǎn)。它不僅能適應(yīng)于大型企業(yè)，而且也適用于中、小型企業(yè)。 模具 CAD/CAM 技術(shù)仍然是在不斷發(fā)展中的技術(shù)，其發(fā)展的最高階段是計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ CIMS），其目標(biāo)是模具制造的全盤自動化，這就要求有較長時間的研究開發(fā)和巨額的資金投入。人們相信，隨著 CAD/CAM 技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，必將在機(jī)械制造業(yè) 中發(fā)揮巨大的作用，為社會帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)效益。 2． 快速模具制造 RT 快速模具制造是快速原型 RP 在模具制造行業(yè)中的成功應(yīng)用。 模具 CAD/CAM 技術(shù)與模具 RT 技術(shù)的流程對比如圖所示。 模具 CAD/CAM 與 RT 流程對比圖 通過對比可以清楚地看出，模具 RT 比 CAD/CAM 的工藝流程減少了多個中間環(huán)節(jié)，因而可以大大地縮短模具的設(shè)計制造周期，提高勞動生產(chǎn)率。把精密鑄造、中間軟模過渡法以及電火花加工、金屬噴涂、研磨等先進(jìn)模具制造技術(shù)與 RP 結(jié)合起來，就可以快速地制造出各種簡易模具和鋼（鐵）模具來。與 CNC 加工 方法相比， RT 可使模具的制造成本和制造周期減少到 1/3～ 1/10,整個費(fèi)用降低為 1/3～ 1/5,經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)顯著。尤其對形狀特別復(fù)雜的中小型模具來說，其優(yōu)越性更為突出。 目前，快速模具 RT 主要應(yīng)用于注塑模、沖壓模、鑄模等方面，其制造工藝方法主要有RP 間接制模和在 RP 系統(tǒng)上直接制模兩種，有三種典型的工藝路線。其一是單件小批量的產(chǎn)品制造，它利用 RP 快速原型技術(shù)和真空注塑技術(shù)，直接制造樹脂模具；其二是中等批量的零件的制造，其工藝方案是利用 RP 快速原型，采用快速噴涂技術(shù)制造金屬冷噴模（即在模具表面噴涂一層金屬薄 殼，基體仍為塑料），這種模具可用于 3000 件以下的注塑件的生產(chǎn)；其三是大批量生產(chǎn)類型，工藝路線是先利用 RP 制造石墨電極，再通過電火花加工鋼模，它適用于萬件以上的大批量生產(chǎn)。 綜合快速模具制造 RT 技術(shù)，它與傳統(tǒng)的模具制造技術(shù)及模具 CAD/CAM 相比 ,還具有如下特點(diǎn)： （ 1)制造方法簡單，工藝范圍廣 由于快速模具制造是基于材料逐層堆積的成形方法，工藝過程相對簡單、方便和快捷，它不僅能適應(yīng)各種生產(chǎn)類型特別是單件小批的模具生產(chǎn)，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜程度的模具 制造；它既能制造塑料模具，也能制造金屬模具。模具的 結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，快速模具制造的優(yōu)越性就更突出。 （ 2）模具材料可強(qiáng)韌化和復(fù)合化 快速模具制造工藝能方便地利用在合金中添加元素或結(jié)晶核心，改變金屬凝固過程或熱處理等手段，可改善和提高模具材料的性能；或者在合金中添加其它材料，可制造復(fù)合材料模具。 (3)設(shè)計周期短，質(zhì)量高 由于 RT的模具設(shè)計極少依賴人的因素，因而可有效地降低人為的設(shè)計缺陷。設(shè)計師可利用 RP制造的高精度模型，在設(shè)計階段就可對產(chǎn)品的整體或局部進(jìn)行裝配和綜合評價，并不斷改進(jìn)，大大地提高了產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量。 （ 4）便于遠(yuǎn)程的制造服務(wù) 由于 RT 對信息技術(shù)的應(yīng)用，縮短了用戶和制造商之間的距離，利用互聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)計和遠(yuǎn)程服務(wù)，能使有限的資源得到充分的發(fā)揮，用戶的需求能得到最快的響應(yīng)。 RP 是 80年代才發(fā)展起來的高新制造技術(shù)，快速模具制造（ RT）技術(shù)是應(yīng)用這一技術(shù)改造傳統(tǒng)模具技術(shù)的成功范例。由于 RT顯著的經(jīng)濟(jì)效益，近年來工業(yè)界對 RT 的研究投入了大量的人力和資金，迄今為止全球已有 300多家 RT 服務(wù)機(jī)構(gòu)，因而促進(jìn)了這一技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用。 第一章 塑件的成型工藝性分析 零件的工藝性分析 1．零件（密封端蓋）結(jié)構(gòu)分析 本次設(shè)計模 具用來生產(chǎn) 密封端蓋 ，（見下圖）： 技 術(shù)說明 模斜度為1176。 面光滑平整，不允許有飛邊、毛刺。 圖 11 密封端蓋零件圖 該零件所采用的材料為 ABS（ ABS：笨乙烯 +丁二烯 +丙烯腈共聚脂）。 ABS 屬于非結(jié)晶形塑料，吸濕性強(qiáng)，要充分干燥，流動性中等，溢邊值約為 。宜用高料溫，高模溫，注射壓力也較高。模具澆注系統(tǒng)對料流阻力要小，應(yīng)注意選擇澆口的位置和形式。脫模斜度取 2176。 以上。 由零件圖可以看出該零件部分形狀復(fù)雜度中等。本零件含有一個側(cè)孔，在模具設(shè)計中應(yīng)采取側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。采用典型模具設(shè)計加工。 2．工藝參數(shù)表 表 11 ABS的工藝參數(shù)表 [1]P326 塑料名稱 苯 乙烯 丁二烯 丙烯腈共聚物 縮寫 ABS 注射成型機(jī)類型 螺桿式 密度（ 3gcm ） ～ 計算收縮率 ～ 預(yù)熱 溫度 /c? 80～ 85 時間 /t 2～ 3 料筒溫度/c? 后段 150～ 170 中段 165～ 180 前段 180～ 200 噴嘴 溫度 /c? 170～ 180 模具溫度 /c? 50～ 80 注射壓力 /mpa 60～ 100 成型時間/s 注射時間 20～ 90 高壓時間 0～ 5 冷卻時間 20～ 120 總時間 50～ 120 螺桿轉(zhuǎn)速 /（ r/min） 30 后處理 方法 紅外線燈，烤箱 溫度 /c? 70 時間 /h 4 說明 該成型條件為加工通用級 ABS 材料時所用 根據(jù)表中數(shù)據(jù)及查閱有關(guān)資料初定數(shù)據(jù)為： 表 12 材料名稱 ABS 注射壓 力 （ Mpa） 60～ 100 注射時間 t(s) 3 1? 3． 塑件的原材料性能指標(biāo) 表 13 ABS 的性能指標(biāo) [2]P12表 24 塑料性能 ABS 力 屈服強(qiáng)度 /Mpa 50 學(xué)性能 拉伸強(qiáng)度 /Mpa 28 斷裂伸長率 /% 35 彎曲強(qiáng)度 /Mpa 80 彎曲彈性模量 Gpa 布氏