【文章內容簡介】 3。 51 4 廚房家用削皮器注塑模模具設計 摘 要： 廚房家用削皮器是當今社會日常中必不可少的廚房家用工具。廚房家用削皮器的外觀造型很多，市面上不斷出現著各種款式 ,因此廚房家用削皮器制品模具成為最常見的研究課題。本課題所采用產品塑件材料為高頻特種熱塑性塑料 ABS（丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物），材料收縮率僅 %～ %。我們通過分析和研究，參照有關的技術文獻，選定材料和有關技術參數，運用 AutoCAD、 Proe 和 UG 等軟件設計出這款廚房家用削皮器的模具。該產品塑件尺寸較小，形狀不規(guī)則，采用頂針推出塑件。該模具采用一出二腔模具結構，采用兩板模進膠模式。 關鍵詞： ABS 注射模 一模二腔 產品塑件 5 Abstract: Domestic kitchen peeler is an indispensable tool in today39。s society, kitchen peeler have a lot of shell molding on the market , a variety of styles of products continue to emerge, Domestic kitchen peeler bee the most mon research subject. Product material is highfrequency special thermoplastic ABS (acrylonitrile butadiene styrene copolymer),having shrinkage rate of only % ~ %,in the the analysis and research, according to the related technical documents, selecting materials and relevant technical parameters, using AutoCAD, Proe and UG software,we design the mold of the domestic kitchen peeler. The plastic products are small in size and irregular shape,we use the thimble to push the plastic parts. The mold has two cavity,and use the side gate to inject Plastic cementing with Two plate mold. Key words: ABS injection mold a mold with two cavity plastic product 6 第一章 前言 在現代化的生產當中，模具是用來生產各種大批量產品和日用生活品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀經過一定的方式方法使原料成型。由于模具成型具有質量好、產量多、省材料和成本低等特點，現如今已經在國民經濟各個部門得到應用，特別是汽車、航天航空、機械制造、家用電器、儀器儀表和石油化工以及輕工日用品等部門。因為模具是塑料成型加工的一種重要的工藝裝備，因此模具生產的最終產品的價值是模具自身價值的幾十倍、上百倍，所以說國民經濟的基礎工業(yè)是模具工業(yè)，模具的生產技術水平的高低，無形之中已經變成衡量一個國家產品制造業(yè)水平高低的重 要標志。由于塑料模具工業(yè)快速發(fā)展，我國今后塑料模具的發(fā)展速度必將大于模具工業(yè)總體的發(fā)展速度。塑料模具生產在向著規(guī)?；同F代化發(fā)展的同時，更加專業(yè)和精度高是一個必然的發(fā)展趨勢。從技術層次上來說，是為了滿足用戶對模具制造的 “精度高”、“質量好”、“交貨期短”、“價格低”的要求。 [1] 我們需要通過對塑件材料、質量、體積的分析與計算，合理的選用注塑機型號，并對注塑機各個參數進行校核，設計出一副經濟，合理，適用的塑料注塑模具。 我國的模具標準化程度與國外相比較，還有一定的差距，國外通常為七成到八成，而我國只有三成 左右。假如可以廣泛應用模具標準件，將會縮短模具設計制造周期四分之一以上，而且可減少由于使用者自制模具件而導致的工時浪費。應用計算機輔助繪圖技術設計模具已經較為普遍，推廣和使用模具標準件，能夠在一定程度上實現部分資源的共享，這將會大大減少模具設計的工作量和工作時間，對于發(fā)展計算機輔助繪圖技術、提高模具的精密度有著重要的意義。 第二章 塑件成形工藝性分析 7 塑件的分析 塑件 如圖 1 所示：圖中尺寸為削皮器塑件實際測量尺寸。 8 圖 1 削皮器塑件產品圖 塑件的結構及成形工藝性分析 （ 1）結構分析如下：該塑件是廚房家用塑料削皮器，外形為圓弧狀薄壁不規(guī)則體，制件表面有三個通孔，制件的前端中間內部兩側各有安裝削皮器金屬刀片的圓銷狀卡位，所以在模具設計和制造上要有精度的定位措施和良好的加工工藝以保證塑件精度。由于該塑件為小型薄壁件，為保證在頂出塑件時不在產品顯眼處留下痕跡影響美觀，所以在塑件底面腹部用 8根頂針同時頂出塑件，見圖 2。 9 圖 2 塑件頂出示意圖 （ 2）成型工藝分析如下： 10 由于該塑件產品的外表面要求平整、光潔、美觀棱角清晰，所以將分型面設置在塑件產品的 側面中間處，具體見下一章節(jié)分型面的分析。 精度等級：采用高精度 MT2 級； 脫模斜度：該塑料件長度為 110mm，寬度為 ，厚度為 ，雖然由于原料在注射時流動性比較好，但是型腔和型芯與塑件接觸面積較大 ,頂針頂出塑件需要克服塑件與型腔和型芯之間的摩擦力較大，因此，塑件脫模斜度為 1176。 （ 3）塑件的成型工藝參數確定的三大要素：溫度、壓力和時間。 溫度：注射成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。 料筒溫度：料筒溫度的選擇應保證塑料塑化良好順利注射，而不會引起塑料分解 噴嘴溫度：料筒和噴嘴溫度的選擇應與其它工藝條件相配合。料筒和噴嘴溫度對成型條件及塑件的物理力學性能影響十分顯著。 模具溫度：模具溫度對塑件的內在性能和表現質量有很大影響。模具溫度根據塑件是否結晶、塑件的尺寸和結構要求等確定的。 壓力：注射成型過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種，它們都直接影響塑 料的塑化和塑件的質量。 塑化壓力 :注射過程中塑化壓力的大小是隨塑桿的設計、塑件質量的要求以及塑件的種類等的不同而異。 注射壓力 :注射壓力的大小取決于注射成型機的類型、模具結構、塑件壁厚、塑件種類和注射成型工藝等。 時間： 一次注射成型周期包括注射時間（充模時間和保壓時間）、閉模冷卻時間 . 生產中充模時間為 3～ 5s。注射時間中的保壓時間所占比例較大，約為 20～ 120s。在澆口處熔料凝結之前，保壓時間的長短對塑件尺寸精度有直接影響，而澆口處凝結之后則無影響。保壓時間以塑件的收縮波動范圍最小的時間為準。 冷卻時間取決于塑件厚度，塑件的熱性能和結晶性能，以及模具溫度。冷卻時間約為 30～ 120s。冷卻時間過長會對復雜塑件造成脫模困難。溫度、 壓力和時間。這三大成型工藝控制因素都需要根據塑料品種、塑件壁厚和形狀以及模具結構來選定。 [2] 塑件材料的確定 考慮到廚房家用削皮器的工作條件，是在日常生活中使用，且與人們的飲食衛(wèi)生有關，因此必須要無毒，無臭，無味的材料制成。又由于是用手觸摸使用，必須耐酸、穩(wěn)定性要好；硬度、耐磨性、抗拉強度要高，綜合的機械性能要好。擁有這些條件的塑料一般第一考慮：丙烯腈 丁二烯 苯乙烯（英文名稱 :Acrylonitrile Butadiene Styrene ，稱： ABS）。 塑件材料的性能分析 使用性能 綜合性能良好，沖擊強度較高，化學穩(wěn)定性，電性能良好。適于制作一般機械零件、 11 減摩耐磨零件、家用塑料制品件、傳動零件和電訊結構零件。 成型性能 （ 1）無定性料，流動性中等，比聚苯乙烯、 AS 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好，溢邊值為 毫米左右。 （ 2）吸濕性強，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須經長時間的預熱干燥。 （ 3）成型時宜取高料溫、高模溫，但料溫過高易分解（分解溫度為≧ 250℃）。 的主要性能指標 ABS 塑料主要的性能指標： 密度 () 收縮率 % ~ 熔 點 ℃ 130~160 熱變形溫度 45N/cm 65~98 彎曲強度 Mpa 80 拉伸強度 MPa 35~49 拉伸彈性模量 GPa 彎曲彈性模量 Gpa 壓縮強度 Mpa 18~39 缺口沖擊強度 kJ/㎡ 11~20 硬 度 HR R62~86[3] 塑件的脫模斜度 脫模斜度的意義和影響 通常情況下塑件在冷卻后會產生一定的收縮，會產生包緊力，該力作用在凸?；蛘叱尚偷男托旧?；也可粘附作用，塑件是緊貼在凹模的型腔內或包在型芯上。為了容易脫模，還要防止塑件表面在脫模時刮傷和擦毛，在設計的時候塑件表面沿脫模方向一般具有合理的脫模斜度。 脫模斜度的確定 根據“塑件常用的脫模斜度 [4]”中推薦 ABS 材料的脫模斜度為： 凹模（型腔） 25′ ~45′ 凸模（型芯） 20′ ~45′ 本設計中采用 1176。的拔模斜度，這樣從外表面到內表面，模具的脫模斜度基本正常，能保證正常的脫模斜度要求 12 分型面的設計 分型面的選擇原則 模具上用以取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面成為分型面。分型面是決定模具結構形式的重要因素，并且直接影響著塑料熔體的流動、充填性能及塑件的脫模。分型面的選擇受到塑件的形狀、壁厚、尺寸精度，及塑件在模具內的成型位置、脫模方法、澆口的形式及位置、模具類型、模具排氣、模具制造及其成型設備結構因素的影響。本次設計，分型面的 選擇考慮七個方面： （ 1）分型面應設置在塑件外形最大輪廓處，便于脫模，否則塑件無法取出。 （ 2） 考慮塑件的外觀，使得分型面產生的飛邊易于清除且不影響塑件的外觀。 （ 3） 分型面的選擇應保證塑件的尺寸精度要求。 （ 4） 有利于防止溢料，考慮飛邊在塑件上的位置。 （ 5） 分型面選擇應考慮排氣效果，所以應盡量設置在塑件熔體充滿的末端處，這樣分型面就可以有效排除型腔內積聚的空氣。 （ 6） 考慮脫模斜度對塑件尺寸的影響。 （ 7） 使成型零件便于加工。 分型面的選擇 在前面章節(jié)塑件成型分析中得知塑件脫模斜度為 1176。，對于拔模斜度小或塑件較高時，為了便于脫模，可將分型面選在塑件中間的部位，但此塑件外形有分型的痕跡。 分型面選擇與開模方向垂直，且設置在塑件產品最大輪廓處的弧形面，塑件產品比較容易取出，如圖 3 所示。此處分模，塑件產品脫模行程最小，脫模力減小，使得塑件容易順利脫模；而且分型面設置在此處，使得整個塑件的排氣間隙增加，容易排出型腔內的氣體，避免成型不飽滿等缺陷；而且分型面處產生的飛邊在塑件的側面處，不易察覺、不影響美觀，容易去除且使得塑件外觀無缺陷，整個塑件成型精度比較高，模具結構也比較簡單。 13 14 圖 3 分型面形式以及位置 確定型腔數量及型腔布局 型腔數量的確定 當塑件分型面確定后，就需要考慮是采用單腔模還是多型腔模，型腔數的確定，主要跟注射機的最大注射量、額定鎖模力、塑化速度、制品的精度要求、生產的經濟性等因素有關，該塑件生產批量為大批量生產，故可采用一模多腔的結構形式。同時，考慮到模具結構尺寸與塑件尺寸之間的關系，加之制造成本和經濟利益的因素，決定選用一模兩腔的模具結構形式。 型腔布局 （ 1） 流動長度要適當，流道廢料盡量少，澆口位置要合適統(tǒng)一，進料要平衡，還要使型腔壓力平衡； （ 2） 排位應保證流道、澆口套距定模型腔邊緣有一定 距離，以滿足封膠要求； （ 3） 排位應滿足模具結構等的空間要求； （ 4） 為了使模具達到較好的冷卻效果，排位應注意螺釘、推桿對冷卻水孔的影響，預留冷卻水孔的位置； （ 5） 排位要盡可能緊湊，以減小模具的外形尺寸，且長寬比例要適中，同時也要考慮注射機的要求。 [5] 、額定鎖模力、塑化速度、制品的精度要求、生產的經濟性等因素有關。一模多穴排位時，要考慮到進膠的平衡性，如果有行位應優(yōu)先考慮朝 X 或 Y 方向運動便于加工。產品之間沒有流到時，可適當縮小產品之間的間距，最小間距可以做到 50100mm，若有流到通過，則間距做到 100150mm。綜合考慮上述排列原則及加工難度、經濟性、效率、成本等因素，又由于本設計選擇的是一模兩腔，故采用縱向上下對稱排列，如圖 4： 15 圖 4 .型腔布局圖 模架的選擇 16 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據成型零件尺寸結合標準模架，選用CI2940A69B83C100(GB/T125562021)此種較合適的標準模架，其基本結構如圖 5所示 ,模架的各模板尺寸如表 2所示 。 [6] 圖 5 .模架結構示意圖 單位： mm 模板名稱 模板尺寸 模板名稱 模板尺寸 動模座板 350X400X25 動模板 290X400X83 墊板 53X400X90 定模板 290X400X69 頂針板 180X400X20 定模座板 350X400X25 頂針固定板 180X400X20 表 2各模板尺寸 模具零件材料的選擇 17 由于該模具為一模兩腔，考慮到型腔型芯加工的方便性、維修更換零件的方便性，型腔型芯采取組合嵌入式結構，又考慮到型腔型芯是直接與塑膠接觸的零件，對材料的剛硬度和耐腐蝕性有比較高的要求，因此型腔型芯的材料要比定動模板的材料好，因此型腔型芯選用比較好的進口模具不銹鋼 S136H，而定動模板選用國產材料 2Cr13。 模具中其他模板及零件的選材見表 3。 序號 零部件 選材 熱處理 1 型芯 S136 淬火 HRC4852 2 型腔 S136 淬火 HRC4852 3 頂針板 4Cr13 淬火 HRC3642 4 頂針固定板 4Cr13 淬火 HRC3642 5 導套 含油銅 6 導柱 40Cr 淬火 HRC4852 7 復位桿 4Cr13 淬火 HRC4852 8 定模板 2Cr13 淬火 HRC3642 9 定模座板 2Cr13 淬火 HRC3642 10 動模板 2Cr13 淬火 HRC3642 11 動模座板 2Cr13 淬火 HRC3642 12 墊塊 2Cr13 淬火 HRC3642 13 定位圈 3Cr13 淬火 HRC4852 14 澆口套 3Cr13 淬火 HRC4852 15 頂針 4Cr13 淬火 HRC4852 表 3 各零件選材表 注射機型號的選擇 注射模是安裝在注射機上使用的工藝裝備，因此設計注塑模時應該詳細了解注射機的技術規(guī)范，才能設計出符合要求的模具。 注射機規(guī)格的確定主要是根據塑件的大小及型腔數目和排列方式，在確定模具結構形式及初步估算外形尺寸的前提下，設計人員應對模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推 (頂 )出形式、推出位置、推出行程、開模距離等進行計算。根據這些參數選擇一臺和模具相匹配的注射機，倘若用戶已提供了注射機的型號和規(guī)格，設計人員必須對這些參數進行校核，倘若不能滿足要求，則必須自己調整或與用戶取得商量再進 行調整。 對塑件體積、質量的計算 對于該設計，用戶提供了塑件的圖樣及尺寸，使用 PROE 軟件畫出三維實體圖，軟件能自動計算出所畫圖形體積，取其密度平均值 18 塑件體積 V1 ≈ cm3 塑件質量 m1 ≈ 1V? = ≈ 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步計算 可按塑件體積的 ，由于該模具采用一模兩腔，所以澆注系統(tǒng)凝料體積為： V2= 2V1 ＝ 2 ≈ 該模具一次注射所需塑料 體積 V0 = 2V1+V2 = 2 + ≈ 79cm3 質量 m0 = 0V? = 79 ≈ 注射機型號的選定 近年來我國引進注射機型號很多，國內注射機生產廠的新機型也日益增多。掌握使用設備的技術參數是注塑模設計和生產所必需的技術準備。在設計模具時，最好查閱注射機生產廠家提供的《注射機使用說明》上標明的技術參數。根據以上計算一次注射量以及考慮到塑件品種、塑件結構、生產批量及注射工藝參數、注射模具尺寸大小等因素，由以上數據計算數據知，該模具一次注塑所需 79cm3 塑料，該模具的整體尺寸為400x350x292mm(LxHx 厚度 )參考設計手冊初步選定型號為 XS— ZY250 型臥式螺桿注射機的主要技術參數，見下表： [7] XS— ZY250 型螺桿式注射機的主要技術參數 序號 主要技術參數項目 參數數值 1 最大注射量 /cm179。 250 2 注射壓力 /MPa