【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 高的，科學(xué)的，自動(dòng)化高的先進(jìn)的模具。在模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，降低模具設(shè)計(jì)工作量，節(jié)約原材料，降低成本，在保證質(zhì)量的前提下盡量簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。 大學(xué)四年的本科學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。 在完成大學(xué)四年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī) 械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，在指導(dǎo)老師的協(xié)助下，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書(shū)館借閱了許多相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍，設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 第二章 塑料制件的工藝 性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 成型塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性分析 尺寸精度度分析： 選擇塑料制件尺寸精度最高的尺寸進(jìn)行分析，如下圖 211孔的直徑 d=4mm 來(lái)確定塑件尺寸精度等級(jí)；該孔要求較高，精度也高，由于塑件精度是 IT8級(jí)，而模具的精度一般比塑件要高 2級(jí)左右，經(jīng)查選用 IT6級(jí)制造，塑件其他尺寸均按該精度等級(jí)制造。 圖 211 塑件 粗糙度分析： 雖然前蓋表面要求不高，但也不能在表面上留下缺陷，由塑料制件的粗糙度確定模具的粗糙度，模具的粗糙度比塑料制件的粗糙度小一級(jí)。按該要求可選用模具的粗糙度為 m? 。塑件開(kāi)模時(shí)留在粗糙度大的凸模一側(cè) . 斜度設(shè)計(jì)： 便于拔模和留模。參考實(shí)用注塑模具設(shè)計(jì)手冊(cè)中 ABS 在 135 尺寸長(zhǎng)度下的拔模斜度，取 1。 的拔模 斜度 壁厚設(shè)計(jì)：壁厚應(yīng)均勻，薄壁處是否有強(qiáng)度。 ABS 的最小壁厚為 ，在壁厚太厚處要開(kāi)設(shè)冷卻水道。 增加剛性，減小變形的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：加強(qiáng)筋，邊緣的加強(qiáng)角設(shè)計(jì)、螺紋、嵌件設(shè)計(jì)? 塑件三維 CAD 建模及 CAE分析 塑件三維造型 利用 CAD 建模，完成三維零件的設(shè)計(jì)如圖 221 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 圖 212 塑件三維實(shí)體 CAE 分析及其結(jié)果 最佳澆口位置分布分析 A方案 B方案 表 221最佳澆口分析 我通過(guò)對(duì)塑件的分析覺(jué)得采用直接澆口比較容易充型，但還是以點(diǎn)澆口充型進(jìn)行了 CAE 分析，現(xiàn)在從分析結(jié)果比較哪一種方案更好。 表 221 中可以看到由紅到藍(lán)不同的顏色，紅色的位置是澆口分布最差的位置，而藍(lán)色的地方卻是最佳的澆口位置分布。我們?cè)谶x折澆口的時(shí)候可以根據(jù)此圖和實(shí)際情況（比如：分 型面的設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)等）來(lái)確定在選擇好最佳澆口位置后，便可以開(kāi)始第二章 塑料制件的工藝 性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 對(duì)塑件進(jìn)行模流分析，包括注射時(shí)間分布、注射質(zhì)量分布、注射壓力分布、注射壓力損失分布、注射溫度分布、注射 熔 接痕，氣泡多少。 如表中兩種方案所示，分別進(jìn)行分析。 注射時(shí)間分布分析比較 在選擇好最佳澆口位置后，便可以開(kāi)始對(duì)塑件進(jìn)行模析了。首先看看注射時(shí)間的分布情況。如下表 22所示，紅色的地方注射時(shí)間最短，而藍(lán)色的地方是注射時(shí)間最長(zhǎng)的地方 .B方案的注射的時(shí)間差 ，對(duì)比 A 方案我們可以知道 B 方案要的時(shí)間要少得多得多，注射時(shí)間短則充 型質(zhì)量要好些。該時(shí)間為塑件的參考注射時(shí)間，并不是塑件的真實(shí)的注射時(shí)間，但我們可以參考該時(shí)間來(lái)設(shè)計(jì)模具 A方案 B方案 表 222注射時(shí)間比較 注射質(zhì)量分布分析 由質(zhì)量分布分析表 23 中可以看到有三種不同的顏色，綠色和黃色和紅色。其中綠色代表質(zhì)量最佳的分布情況，而黃色則表示一般質(zhì)量的分布情況。紅色表示質(zhì)量最差的分布情況，塑件注射質(zhì)量可行，但應(yīng)該對(duì)紅色的部分進(jìn)行考慮以達(dá)到最佳的質(zhì)量。其中 B方案充型質(zhì)量明顯比 A方案要好。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 A方案 B方案 表 223成型質(zhì)量比較 注射壓力分布分析 由注射壓力分布圖 225 可以看到由藍(lán)到紅的不同顏色，表示不同的壓力分布情況。藍(lán)色表示壓力最小的分布位置，橘紅色表示壓力最大的分布位置，藍(lán)色變到橘紅色的其他顏色則表示壓力的變化位置。我們可以看到離澆口近的位置壓力大，隨著距澆口距離的變化，壓力也逐步變小，這和我們預(yù)想是一致的。 A方案的壓力差為 9MPa。但是有藍(lán)色的地方， B 方案壓力全是黃色以上，狀態(tài)較好。 A 方案 B 方案 表 224 注射壓力比較 注射壓力損失分布分析 由注射壓力損失分布分析如表 25所示，可以看到由藍(lán)色到紅色的不同分布情況， B方案中壓力損失較小 . 第二章 塑料制件的工藝 性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 A方案 B 方案 表 225 壓力損失比較 通過(guò)表 25和 25 可以看到此二圖是相對(duì)應(yīng)的，注射壓力小的地方則壓力損失大，注射壓力大的地方壓力損失小。其壓力損失為 20MPa 左右。 注塑溫度分布分析 大 部分溫度分布在允許范圍之內(nèi)，但在一些較薄區(qū)域，料流前峰溫度非常低，需要適當(dāng)調(diào)整注塑工藝參數(shù) , 以免在這些區(qū)域 產(chǎn)生短射和應(yīng)力集中。 觀察表 226 可發(fā)現(xiàn)兩種方案的充型溫度都很好，保持了紅色的狀態(tài)，這能使料流成功的充滿型腔。 A方案 B方案 表 226成型溫度比較 熔接痕 ,氣泡比較 如表 227中可知 B方案 有 較多的 熔接痕， 其主要原因四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 是塑件有小孔和凸起，如果再采用點(diǎn)澆口的話效果將會(huì)更差，出現(xiàn)更多的熔接痕。絕大多數(shù)的熔接痕分布在凸起和棱處。 要移動(dòng)和消除熔接痕，我們 可以 修改塑件的壁厚和澆口的位置。在不影響塑件本身的強(qiáng)度和裝配的前提下，要在熔接痕位置處對(duì)塑件壁厚進(jìn)行適當(dāng)處理，同時(shí)通過(guò)適當(dāng)?shù)墓?藝調(diào)整，盡量減少熔接痕的產(chǎn)生。 大部分氣 泡 出現(xiàn)在邊 緣部分 ，因此除了頂部，其他區(qū)域不易發(fā)生燒焦和短射現(xiàn)象。為了防止氣 泡 ，也為了得到更好的熔接痕，必須減小頂面末端的厚度，不過(guò)該模具主要還是通過(guò)分型面排氣。 A 方案 B 方案 表 227 氣泡熔接痕比較 第二章 塑料制件的工藝 性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 綜上所述，方案 B 比起方案 A 有更好的充型質(zhì)量，更快的充型速度，要好得多，所以選擇 B 種方案， 根據(jù) CAE分析結(jié)論進(jìn)行模具工藝設(shè)計(jì) 型腔數(shù)量的決定 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 型腔布置 確定分型面 確定澆注 系統(tǒng)和排氣系統(tǒng) 在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下列有關(guān)因素： ⑴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。 ⑵模具成型塑件的型腔數(shù)：設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到模具是一模一腔，澆注系統(tǒng)直接為直澆道。 ⑶塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術(shù)要求等因素，結(jié)合選擇分型面同時(shí)考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式、進(jìn)料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應(yīng)注意防止流料直接沖擊嵌件及細(xì)弱型芯受力不均以及應(yīng)充分估計(jì)可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問(wèn)題，從而采取相應(yīng)的措施或留有修整的余地。 ⑷塑件外觀：設(shè)置澆注系統(tǒng) 時(shí)應(yīng)考慮到去除、修整進(jìn)料口方便，同時(shí)不影響塑件的外表美觀。本模具直接在拉料桿作用下去除進(jìn)料口。 ⑸注射機(jī)安裝模板的大小：在塑件投影面積比較大時(shí)，設(shè)置澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮到注射機(jī)模板大小是否允許，并應(yīng)防止模具偏單邊開(kāi)設(shè)進(jìn)料口，造成注射時(shí)受力不勻。 成型效率：在大量生產(chǎn)時(shí)設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到在保證成型質(zhì)量的前提下盡量縮短流程，減少斷面積以縮短填充及冷卻時(shí)間，縮短成型周期，同時(shí)減少澆注系統(tǒng)損耗的塑料。 ⑺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。本 模具冷料井即為前蓋的中間的孔的部份。在開(kāi)模時(shí)被拉料桿頂出。 主流道和主流道襯套結(jié)構(gòu) 主流道固化時(shí)間要求： 為了有效地傳遞保壓壓力，澆注系統(tǒng)主流道及其附近的塑料熔體應(yīng)該最后固化。 ⑴臥式注塑機(jī)主流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) ： 錐角、粗糙度加工劃痕方向要求 ：圓錐形主流道，錐角 =?2 ～ ?4 ；取 ?4 。內(nèi)壁粗糙度值 Ra＝ ? m 以下；機(jī)械 加工劃痕不得垂直于脫出方向；加工腐蝕性材料還應(yīng)將流道的內(nèi)孔鍍鉻。 主流道與噴嘴結(jié)構(gòu) ：接觸處多作成半球形的凹坑，凹坑球半徑 R2 應(yīng)比噴嘴球頭半徑 R1大 l～ 2mm。取 1mm 第二章 塑料制件的工藝 性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 主流道小端直徑 ：應(yīng)比注塑機(jī)噴出孔直徑約大 ～ lmm 常取 mm84?? 。取 5mm。 主流道大端直徑 ：應(yīng)比分流道深度大 15mm 以上，錐角一般取 2O一 6O。取 4 度 . 主流道村套結(jié)構(gòu) ：設(shè)計(jì)成獨(dú)立的； (2) 主流道流動(dòng)分析 SQ = pQ /? （ scm3 ） (24) 式中 : SQ :主流道的體積流率（ scm3 ） pQ :模具成型塑件體積，通常取 pQ =（ ~）注塑機(jī)額定注射量（ 216 3cm ） ? ：注射時(shí)間。 2S 得 SQ =108 scm3 剪切速率確定： 經(jīng)驗(yàn)：主流道 13s105???? 表觀粘度 iv? 確定：（圖 333～ 6） 也應(yīng)查取不同的值。 ivq 體積流量確定： ?? ??3vi R4q ＝ t 值確定：viiqVt＝ 流道總體積 為： iii is LRVV ??? ?? ??41241 ? 計(jì)算公式 符號(hào) 物理意義 出處 結(jié)果 ① 3 22?LARn ? ② nRQ???? nR 當(dāng)量半徑 ①查《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社 表 3— 10 ②查塑料設(shè)計(jì)手冊(cè)軟件版 ?? = 1310 ?? s 主流道的剪切速率在?? = 132 105~105 ??? S的范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求 A 流道斷面積 L 流道長(zhǎng)度 ? Q 流道的體積流率 ?? 剪切速率 (3) 冷 料井類(lèi)型和結(jié)構(gòu) 冷料井功用： 使冷料不進(jìn)人分流道和型腔。 冷料井結(jié)構(gòu) ：冷料井的底部或四周常作成曲折的鉤形或側(cè)向凹槽 使冷料井在分模時(shí)能將主流道凝料從主流道中拉出留在動(dòng)模上。本模具考慮到要成型塑件中間的通孔，特把冷料井開(kāi)在通孔下邊，取件時(shí)在拉料桿作用下冷料和凝道的凝料都將一起停在動(dòng)模邊上，冷料和塑件的接頭處很薄弱在頂出塑件時(shí)脫落。 ⑵ 根據(jù)以 上要求可以選擇主流道 襯套結(jié)構(gòu)如下： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 圖 234澆口套 噴嘴半徑 R=13mm 取 d=20mm 公差見(jiàn)下圖 ： L=80mm 材料 T8A HRC5357 圖 235澆口套配合公差 (3)定位圈與注射機(jī)定位孔配合直徑，應(yīng)按選用注射機(jī)的定位孔直徑設(shè)計(jì)，一般應(yīng)比定位孔直徑小 ～ ，以便于裝模，固取 D=120mm,模具大則該間隙也應(yīng)增大。D1 為與澆口套的配合直徑 ,選 d=90mm。 2D 為固定螺釘分布圓周直徑，按情況選取。定位圈一般選用 45鋼，定位圈的固定螺釘一般取 M6～ M8 mm,其數(shù)量在 2 個(gè)以上。本設(shè)計(jì)中取固定螺釘為 M6mm,數(shù)量為 4個(gè)。如右圖 D =120mm D1=90mm D2=80mm 定位孔的半徑與注塑機(jī)噴嘴半徑配合小 。材料： 45， 圖 236 定位圈第三章 選擇注射機(jī)及注射機(jī)工藝參數(shù)校核 18 第三章 選擇注射機(jī)及注射機(jī)工藝參數(shù)校核 注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)范 注射模是安裝在注塑機(jī)是使用得工藝設(shè)備，因此設(shè)計(jì)注塑模時(shí)應(yīng)該詳細(xì)了解注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)范，放能設(shè)計(jì)出符合要求模具。從模具設(shè)計(jì)角度考慮，需了解注塑機(jī)技術(shù)規(guī)范的主要項(xiàng)目有：最大注射量、最大注射壓力、最大鎖（合）模力，模具安裝尺寸以及開(kāi)模 行程等。常用國(guó)產(chǎn)注塑機(jī)的主要規(guī)范見(jiàn)《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 348。具體選用 SZ250/1250 型注塑機(jī)，其規(guī)格如下： 圖 311 sz250/1250注塑機(jī) 結(jié)構(gòu)形式：臥式 額定注射量 / 3cm ： 270 螺桿注射直徑 /mm： 45 注射壓力 /MPa： 160