【正文】 校內(nèi) 指導(dǎo)教師： 校外 指導(dǎo)教師： 完成 日期： 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) II 摘 要 根據(jù)塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，考量塑件制件尺寸。 mold design。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中， 60%～ 80%的零部件都要依靠模具成形。 塑料簡(jiǎn)介 塑料是以樹(shù)脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動(dòng)性。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無(wú)機(jī)材料發(fā)展成為各個(gè)部門不可缺少的一種化學(xué)材料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。它具有成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度較高、易 于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。 注射機(jī)為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機(jī)架系統(tǒng)等組成。 注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動(dòng)模和定模兩大部分組成的。 注射模、塑料原材料和注射機(jī)通過(guò)注射成型工藝聯(lián)系在一起。在成型過(guò)程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因?yàn)橛绊懗尚蜅l件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動(dòng)及環(huán)境溫度等。 傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺(jué)設(shè)計(jì)模具，模具裝配完 畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計(jì)，這勢(shì)必增加生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。這不僅是對(duì)傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對(duì)減少甚至避免模具返修報(bào)廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義 [3]。由于均聚物型的 ABS 溫度高于 0℃ 以上時(shí)非常脆，因此許多商業(yè)的 ABS 材料是加入 1~4%乙烯 的無(wú)規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。低 MFR 的 ABS材料抗沖蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 38 頁(yè) 擊特性較好但延展強(qiáng)度較低。加入 30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到 %。 塑件材料成型性能 (1) 吸濕性小﹐可能發(fā)生熔體破裂﹐長(zhǎng)期與熱金屬接觸易發(fā)生分解。 (5) 注意控制成型溫度。 塑件材料主要用途 基于經(jīng)盈、剛韌、堅(jiān)固、抗高溫、抗化學(xué)侵蝕等優(yōu)點(diǎn)， ABS 適合注塑多種產(chǎn)品，包括汽車表板、緩沖器、瓶箱、洗衣機(jī)內(nèi)殼、廚房用品、紡織線軸、工具手柄等。含有新 ABS 料的填充級(jí)可制造洗衣機(jī)內(nèi)殼和外殼、雪柜和洗碟機(jī)的外殼，充份利用其抗熱能力。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。塑件的壁厚對(duì)于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響，它與注射充模時(shí)的熔體流動(dòng)、固化定型時(shí)的冷卻速度和時(shí)間、塑件的成型質(zhì)量、塑件的原材料以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)。選擇壁厚時(shí)應(yīng)力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。在無(wú)特殊要求時(shí)，塑件的各連接 角處均有半徑不小于 ～ 1mm 的圓角。由于型芯對(duì)熔體有分流蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 38 頁(yè) 作用，所以在孔成型時(shí)周圍易產(chǎn)生熔接痕，導(dǎo)致孔的強(qiáng)度降低，故設(shè)計(jì)孔時(shí)孔時(shí)孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應(yīng)增加壁厚，以保證塑件的強(qiáng)度和 剛度。 塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的制造精度。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用 MT5 級(jí)精度。模具在使用過(guò)程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。 選擇分型面時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮 ： 1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處； 2）使塑件在開(kāi)模后留在動(dòng)模上； 3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀； 4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排； 5）使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上； 6）使塑件易于脫模。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時(shí)采用平衡流道，以求達(dá)到良好的澆注質(zhì)量。 澆注系統(tǒng)組成 普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個(gè)部分： 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 38 頁(yè) 1－主澆道 2－第一分澆道 3－第二分澆道 4－第三分澆道 5－澆口 6－型腔 7－冷料穴 確定澆注系統(tǒng)的原則 在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下列有關(guān)因素： a)、塑料成型特性：設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質(zhì)量。 e)、冷料：在注射間隔時(shí)間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，故設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮儲(chǔ)存冷料的措施 [6]。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設(shè)計(jì)是注射模具的重要部分。 本設(shè)計(jì)中采用嵌入式型腔，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢固可靠，不容易變形，成型出來(lái)的制品表面不會(huì)有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個(gè)模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 共 38 頁(yè) 型芯 3D圖 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 塑件從模具上取下以前還有一個(gè)從模具的成型零部件上脫出的過(guò)程，使塑件從成型零部件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則： （ 1）使塑件脫模時(shí)不發(fā)生變形（略有彈性變形在一般情況下是允許的，但蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 共 38 頁(yè) 不能形成永久變形）； （ 2）推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排； （ 3）推桿的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部產(chǎn)生隙裂； （ 4）推桿的強(qiáng)度及剛性應(yīng)足夠，在推出動(dòng)作時(shí)不產(chǎn)生彈性變形； （ 5）推桿位置痕跡須不影響塑件外觀； 本設(shè)計(jì)中采用推桿推出機(jī)構(gòu)使塑料制件順利脫模。推桿與推桿孔配合一般為 9/98/8 fHfH 或 ，其配合間隙不大于所用溢料間隙，以免產(chǎn)生飛邊，ABS 塑料的溢料間隙為 ~ 。 （ 2） 根據(jù)模具的形狀和大小，一副模具一般需要 24個(gè)導(dǎo)柱。 2. 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) （ 1） 有單節(jié)與臺(tái)階式之分 （ 2） 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須高出公模端面 6? 8mm （ 3） 導(dǎo)柱頭部應(yīng)有圓錐或球形的引導(dǎo)部分 （ 4） 固定方式有鉚接固定和螺釘固定 （ 5） 其表面應(yīng)熱處理，以保證耐磨。在注射成型中，若模具排氣不良，型腔內(nèi)的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時(shí)氣體壓縮所產(chǎn)生的熱使塑料燒焦，在充模速度大、溫度高、物料黏度低、注射壓力大和塑件過(guò)厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會(huì)滲入塑料制件內(nèi)部，造成氣孔、組織疏松等缺陷。 由于本次設(shè)計(jì)中模具尺寸不大，本設(shè)計(jì)中采用間隙排氣的方式，而不另設(shè)排氣槽，利用間隙排氣，以不產(chǎn)生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關(guān)。對(duì)于要求較低模溫（一般小于 C?80 ）的塑料，如本設(shè)計(jì)中的 ABS，僅需要設(shè)置冷系統(tǒng)即可，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。過(guò)低的模溫會(huì)降低塑料的流動(dòng)性，使其難于充模，增加制品的內(nèi)應(yīng)力和明顯的熔接痕等缺陷。根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對(duì)應(yīng)的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸。塑件的高度 35mm，塑件的大部分部膠位都留在型腔部分，型芯、型腔的厚度是塑件所伸入高度加 2030mm。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 共 38 頁(yè) 第 4 章 模具零件設(shè)計(jì) 模具成型零件尺寸計(jì)算 成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸，以及中心距尺寸等。 由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計(jì)算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因?yàn)槟＞咧圃旃詈湍＞叱尚土悴考谑褂弥械淖畲竽p量大多憑經(jīng)驗(yàn)決定），這里就只考慮塑料的收縮率計(jì)算模具盛開(kāi)零部件的工作尺寸。各成型零部件工作尺寸的具體數(shù)值見(jiàn)圖紙。 =，相應(yīng)的塑件制造公差Δ 3= LM1=[(1+SCP) 1z? +LS1+ 2z? X3 Х P1]=[(1+) 1z? +120+ 2z? х]= 式中， 21 xx、 是系數(shù)，一般在 ~ 之間，此處取 , 21 ?? xx 。 =，相應(yīng)的塑件制造公差 LM2=[(1+SCP) 1z? +LS+ 2z? XХ P]= [(1+) 1z? +116+ 2z? ] = MM 式中， x 是系數(shù)，一般在 ~ 之間，此處取 ?x 。 =，相應(yīng)的塑件制造公差 HS=[(1+SCP) 1z? +H S+ 2z? XХ P]= [(1+) 1z? +48+ 2z? х ] = MM 式中， x 是系數(shù)，可知一般在 ~ 之間，此處取 ?x 。 模具強(qiáng) 度 計(jì)算較為復(fù)雜，一般采用簡(jiǎn)化的計(jì)算方法 ,計(jì)算時(shí)采取保守的做法，原則是：選取最不利的受力結(jié)構(gòu)形式，選用較大的安全系數(shù)，然后再優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，充分提高模具強(qiáng) 度 。 脫模力的產(chǎn)生范圍： ① （脫模）塑件在模具中冷卻定型時(shí)，由于體積收縮，產(chǎn)生包緊力。 初始脫模力，開(kāi)始脫模進(jìn)的瞬間防要克服的阻力。 c． 塑件與芯子磨擦力俞大，則脫模阻力俞大。將主流道襯套和定位環(huán)設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后配合固定在模板上，襯套與定模板的配合采用 67/mH 。如上圖所示。 澆口的位置選擇原則： 澆口的位置與塑件的質(zhì)量有直接影響。 由于本設(shè)計(jì)中煙灰缸塑件外裝配質(zhì)量要求較不高，所以選用 側(cè)澆口 。 冷料井的設(shè)計(jì) 主流道的末端需要設(shè)置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料。它與推桿配用，開(kāi)模時(shí)倒錐形的冷料穴通過(guò)內(nèi)部的冷料先將主流道凝料拉出定模，最后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動(dòng)模。 冷卻管路的位置與尺寸 塑件壁厚應(yīng)該盡可能維持均勻。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) 共 38 頁(yè) 第 5章 注射機(jī)的選用及相關(guān)參數(shù)的校核 注射成型工藝過(guò)程分析 如圖所示從料頭把樹(shù)脂擠入料筒中，通過(guò)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)將熔體輸送至機(jī)筒的前端。 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過(guò)程為： 第一步：為使注射過(guò)程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對(duì)所用的設(shè)備和塑料作好以下準(zhǔn)備工作： （ 1）、成型前對(duì)原材料的預(yù)處理 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 共 38 頁(yè) 根據(jù)注射成型對(duì)物料的要求，檢驗(yàn)物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測(cè)試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等 指標(biāo)，對(duì)原材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥， ABS材料吸濕性良好，如儲(chǔ)存得當(dāng)，成型一般不需進(jìn)行干燥處理。 （ 3）、脫模劑的選用 脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而 敷在模具表面上的一種助劑。 第三步：制件的后處理 注射制件經(jīng)脫模或機(jī)械加工后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚恚康氖菫榱讼嬖诘膬?nèi)應(yīng)力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定 性。注射方式為螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為： 型號(hào) 單位 160 2A 160 2B 160 2C 參數(shù) 螺桿直徑 mm 40 45 48 理論注射容量 cm3 253 320 364 注射重量 PS g 230 291 331 注射壓力 Mpa 202 159 140 注射行程 mm 201 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 0~230 料筒加熱功率 KW 鎖模力 KN 1600 拉桿內(nèi)間距 (水平垂直 ) mm 455 455 允許最大模具厚度 mm 500 允許最小模具厚度 mm 180 移模行程 mm 420 移模開(kāi)距 (最大 ) mm 920 液壓頂出行程 mm 140 液壓頂出力 KN 33 液壓頂出桿數(shù)量 PC 5 油泵電動(dòng)機(jī)功率 KW 油箱容積 l 240 機(jī)器尺寸 (長(zhǎng)寬高 ) m 機(jī)器重量 t 5 最小模具尺寸 (長(zhǎng)寬 ) mm 320 320 表 1 海天 160XB注塑機(jī)參數(shù) (部分 ) 最大注塑量校核 模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的 80%以內(nèi)。即： （ 21 AnA? ） P F 式中： P— 塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力（ MPa） F— 注射機(jī)額定鎖模力（ N） 其它意義同上 根據(jù)工具書查得，型腔內(nèi)通常為 2040MPa， 一般制品為 2434MPa，精密制品為 3944MP （ 21 AnA? ） P==922KN1600KN 鎖模力符合要求 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁(yè) 共 3