【文章內(nèi)容簡介】 。3 5 十、小結(jié) 1 0 參考文獻(xiàn) 3 8 致謝 40 附錄 A41 附錄 B4 2 第 1 頁 共 30 頁 一、前言 本課題研究的意義 隨著科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)塑料件的要求也越來越高，如何縮短成 型周期、降低生產(chǎn)成本、提高制件精度，也直接關(guān)系到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。 近 20 年來注射成型工藝及模具新技術(shù)發(fā)展很快，新的工藝和結(jié)構(gòu)也層出不窮，同時(shí)也因?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（ CAM）、計(jì)算機(jī)輔助工程（ CAE）也促進(jìn)模具行業(yè)的發(fā)展。 就以上的分析而言，電池蓋這類超薄件 注塑模具在國內(nèi)及國外都有很廣闊的前景，而且技術(shù)也是相對(duì)要求較高 ，相信超薄件的注塑模具的生產(chǎn)周期可以縮短、成本可以降低、技術(shù)也可以得到更好的發(fā)展。 國內(nèi)外的現(xiàn)狀 模具行業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分，具有廣闊的市場(chǎng)前景。目前全世界的模具年產(chǎn)值在 650 億美元左右，我國的模具年產(chǎn)值為 40 億美元左右 。目前我國一般模具的 30%，中高檔模具的一半以上還依賴進(jìn)口（其中注塑模占有很大的比例）。由此可見，模具（特別是注塑模具）制造業(yè)的落后在某種程度上已經(jīng)成為阻滯我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸所在。開發(fā)和引進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)是改變我國注塑模具制造業(yè)相對(duì)落后和市場(chǎng)需求快速增長的重要途徑。 模具制造水平檔 次低 。 國內(nèi)模具制造廠家，制造工藝條件參差不齊，不少廠家因?yàn)樵O(shè)備不配套，很多工序依靠手工完成，嚴(yán)重影響了精度和質(zhì)量。國內(nèi)模具廠因要求交貨時(shí)間短，試模設(shè)備局限，往往把質(zhì)量檢驗(yàn)工作放在用戶處試模，易給用戶造成大量的損失和浪費(fèi)。而且由于修模受時(shí)間和場(chǎng)地的限制，往往難以調(diào)試出最佳的狀態(tài)。而國外一些發(fā)展交好的企業(yè)都擁有自己的試模場(chǎng)所和設(shè)備，可以模擬用戶的工作條件試模，所以能在最短的時(shí)限達(dá)到很好的效果。 在確保品質(zhì)的前提下，降低成本無疑是努力的方向。但目前一些廠商只關(guān)心價(jià)格，而忽視了模具的技術(shù)質(zhì)量，對(duì)用戶而言合理的質(zhì)量價(jià) 格比是最優(yōu)選擇，所以進(jìn)口模具價(jià)格比國產(chǎn)的高 8 到 10 倍仍有其市場(chǎng)空間。 模具設(shè)計(jì)人員缺乏 。模具人才的培養(yǎng)需要較大規(guī)模的硬件設(shè)備和高水平的師資力量。模具設(shè)備動(dòng)輒上百萬，投入大，回收慢，而且?guī)熧Y缺乏。更重要的是，學(xué)模具設(shè)計(jì)需要的時(shí)間很長，一般要 2 到 3 年的實(shí)踐才可以成為一名合格的模具技術(shù)人員，而且模具制造環(huán)境臟且累，很少有年輕人選擇學(xué)這個(gè)行當(dāng)。目前模具設(shè)計(jì)及數(shù)控編程的畢業(yè)生在數(shù)控和其他方面很難滿足社會(huì)的需要。但由于模具設(shè)計(jì)和數(shù)控加工培訓(xùn)設(shè)備投入資金大，要求教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，因此專業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)很少。 國外方面， 我國模具 生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間（分廠），自產(chǎn)自配比例高達(dá) 60%左右，而國外模具超過 70%屬商品模具。專業(yè)模具廠大多是“大而全”、“小而全”的組織形式，而國外大多是“小而?！?、“小而精”。國內(nèi)大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具占總量比例不足 30%，而國外在 50%以上。從近幾年的國際橡膠塑料機(jī)械展覽會(huì)展出的塑料注射成型機(jī)結(jié)構(gòu)和性能指標(biāo)看， 國內(nèi)外 的差距如今又拉大了。 第 2 頁 共 30 頁 發(fā)展趨勢(shì) 先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，并將其應(yīng)用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制 造全過程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競爭力的制造技術(shù)的總稱。先進(jìn)制造業(yè)正在急劇地改變著傳統(tǒng)制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)模式，注塑模具制造業(yè)也不例外。 注射成型技術(shù)作為塑料加工成型方法中最重要的方法之一，已經(jīng)得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。但隨著塑料制品應(yīng)用的日益廣泛，不同的領(lǐng)域?qū)λ芰现破返拈_頭精度、功能成本等方面提出了很多更高的要求，因此在傳統(tǒng)注塑成型技術(shù)的基礎(chǔ)上 ,又發(fā)展了許多特殊的新興注塑成型技術(shù)，如低壓注射成型、熔芯射擊成型、裝配注射成型、磁場(chǎng)定向注射成型、單色多模注射成型、 氣體輔助注射成型、薄殼注射成型技術(shù)等。 另外，隨著微機(jī)電系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)生命線的進(jìn)展，微細(xì)型注塑模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的研究近年來得到了人們的重視，微型注塑成型有許多優(yōu)點(diǎn)，如工模具的成本可以更低，而且原料的成本也大大的降低，研究適合微型注塑模具和微型注塑機(jī)的成型理論和制造方法，尋找和研制適合微型塑料制件生產(chǎn)的塑料原料，以及開發(fā)相應(yīng)的檢測(cè)儀器設(shè)備，已經(jīng)成為目前國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。 在信息社會(huì)和經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展的進(jìn)程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方面發(fā)展。伴隨著產(chǎn)品技術(shù)含量的不斷 提高，模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化和經(jīng)營國營化方面發(fā)展。 注塑模具簡介 注塑成型過程簡介 注塑成型過程分為加料，塑化，計(jì)量，注塑充模，保壓，冷卻定型及脫模等幾個(gè)主要步驟。其中，塑化，注塑充模及冷卻定型是決定成型周期及成型品質(zhì)量的三個(gè)重要過程，分述如下： ，并具有良好可塑性的全過程。 ，將已塑化均勻的塑料熔體經(jīng)噴嘴，流道及澆口注入閉合模 腔中的過程。 ，按照模腔壓力的變化特點(diǎn)，冷卻定型過程又可分為保壓補(bǔ)料，倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻三個(gè)階段。 模具分類 目前，模具可分為 : 。模具上只有一個(gè)將動(dòng)，定模分開的主分型面，成型零件分設(shè)在動(dòng)定模兩部分上，閉合后構(gòu)成封閉的型腔。單分型面模具又稱二板模，約占全部注塑模的 70%以上。單分型面模具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但有其局限性 除采用直接澆口外，型腔的澆口位置只能選在制品的側(cè)面。 。雙分型面注射模 除主分型 面外，還增加了一個(gè)與主分型面平行的分型面，故又稱三板模。這種模具在采用點(diǎn)澆口成型或當(dāng)需要在定模部分抽芯時(shí)才采第 3 頁 共 30 頁 用。雙分型面模具可在塑料制品的中心設(shè)點(diǎn)澆口，可以提高成型質(zhì)量，但制造成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開模行程也較大。 。對(duì)于帶有側(cè)孔或側(cè)凹的塑件，不能直接從模具內(nèi)頂出，必須先將成型側(cè)孔或側(cè)凹的模具零件從塑件上的側(cè)向分開，為此模具必須增加抽芯機(jī)構(gòu)或側(cè)向分型機(jī)構(gòu)。 。有些塑料件，為簡化模具設(shè)計(jì)和成形方便，常常在模具中設(shè)置活動(dòng)鑲塊，這些活動(dòng)鑲塊成形塑件的某一部分。 具內(nèi)機(jī)動(dòng)脫模紋注塑模。對(duì)于生產(chǎn)批量大的螺紋塑件，采用活動(dòng)螺紋成型鑲塊在機(jī)外卸下的方法效率低，應(yīng)使用模具內(nèi)帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的模具，使螺紋型芯或型環(huán)自動(dòng)從塑件上旋下。 。無流道凝料模具在模具正常工作中，模具通過加熱或絕熱的辦法，保持從塑機(jī)噴嘴到澆口之間塑料熔體保持熔融狀態(tài)，這樣每次注射成形后流道內(nèi)均沒有凝料，只需脫出制品即可。 注塑模典型結(jié)構(gòu) 注塑模的典型結(jié)構(gòu)包括： 。是直接成型塑料件的零件，有型腔和型芯，分別成型塑料件的外形和內(nèi)形，型腔和型芯可能設(shè)置在定模，也可能設(shè)置在 動(dòng)模，或定，動(dòng)模各有一部分。動(dòng)，定模閉合后組成封閉的腔體用于成型塑料件。由于塑料件特殊形狀的需要，型腔和型芯上可能鑲有各種鑲塊，小型芯等。 。是注塑機(jī)噴嘴通向模具型腔的通道，一般情況下包括主流道，分流道，澆口和冷料穴四個(gè)部分，視模具的具體結(jié)構(gòu)，可能沒有分流道。除主流道單獨(dú)開設(shè)在一個(gè)專用零件上（主流道襯套）外，分流道，澆口，冷料穴都開設(shè)在含有型腔的相應(yīng)模具零件上。 。動(dòng)、定模閉合時(shí)，由導(dǎo)柱起導(dǎo)向?qū)?zhǔn)作用。導(dǎo)柱可安裝在動(dòng)模，也可安裝在定模。安裝在模具另一側(cè)的導(dǎo)套的作用是與導(dǎo)柱配合承受磨損 作用，磨損后若影響到導(dǎo)向精度，容易更換。導(dǎo)向精度要求高的模具可采用錐面導(dǎo)向。此外，要求比較高的模具頂出機(jī)構(gòu)上也帶有導(dǎo)柱，保證頂出元件頂出運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。 。塑件在型腔中冷卻凝固后，會(huì)收縮包緊在型芯上，或黏附在型腔內(nèi) ,必須借助模具內(nèi)的頂出機(jī)構(gòu)推動(dòng)其脫出模外。脫模機(jī)構(gòu)一般都設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，是在模具打開時(shí)動(dòng)模后退至一定距離后，由注塑機(jī)頂出元件推動(dòng)模具的頂出機(jī)構(gòu)脫出塑件。 。對(duì)于帶有側(cè)孔側(cè)凹塑料件的成型，模具內(nèi)設(shè)有抽出側(cè)型芯或側(cè)向分型的機(jī)構(gòu)。側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)也是依靠模具打開時(shí)的 開模運(yùn)動(dòng)進(jìn)行工作的，稱之為機(jī)動(dòng)抽芯。應(yīng)用最廣泛的有斜導(dǎo)柱，斜滑塊等機(jī)構(gòu)。此外，對(duì)于大距離抽芯，亦可采用液壓抽芯，但注塑機(jī)上必須帶有抽芯液壓油缸。 。不同塑料成型時(shí)對(duì)模具溫度要求相差甚大，大批量成型的通用塑料件和對(duì)模具溫度要求不高的工程塑料塑件，一般都采用模具冷卻系統(tǒng)來縮短成型周期，提高生產(chǎn)率。冷卻系統(tǒng)是開設(shè)在模具相應(yīng)零件上的冷卻流動(dòng)槽道，可按塑件形狀和溫度分布合理布置。 第 4 頁 共 30 頁 。在塑料熔體注射充模的過程中，必須使型腔內(nèi)原有的空氣迅速地排出腔外，否則不能使型腔完全充滿或會(huì)因空氣的快速壓 縮升溫而使塑件邊角處燒黑，故在熔體最后充滿處都開設(shè)有排氣槽，排氣槽的準(zhǔn)確位置可在試模后確定。但在許多情況下，分型面，退出元件（推桿，推管）的配合間隙足以起到排氣作用，無須再專門開排氣槽。 。注塑模除上述七個(gè)部分外，其余零件還有：模具安裝固定用的動(dòng)，定模固定板，使模具由分散的零件連接成為一整體的螺釘，銷釘（定位用），形成動(dòng)模固定板與動(dòng)模成型部分之間頂出空間的支承塊，固定型芯用的固定板等。 設(shè)計(jì)任務(wù) 根據(jù)實(shí)際電池蓋塑件繪制出三維圖。參考立體圖，設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)，確定整體方案，包括 塑件設(shè)計(jì)、工 藝性分析 、確定收縮率和分型面、澆道系統(tǒng)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng) 、模具 型芯 結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)、零部件加工工藝制訂、注射設(shè)備選擇、繪制模具設(shè)計(jì)圖紙 等 。 圖 1：電池蓋三維圖 第 5 頁 共 30 頁 電池蓋模具方案流程 （ 1） 工藝性分析， 對(duì)電池蓋進(jìn)行工藝、結(jié)構(gòu)分析，確定所用材料和方案。本制件結(jié)構(gòu)簡單，且有較大產(chǎn)量，故選擇注塑成型，材料為 PE. （ 2） 注塑設(shè)備選擇，確定塑件的型腔數(shù)，并計(jì)算塑件的投影面積，通過注射量的校核、注射力的校核、鎖模力的校核、安裝部分的尺寸校核、開模行程的校核、頂出裝置的校核， 最后 結(jié)合注塑設(shè)備的資料確定注塑設(shè)備的型 號(hào)。 （ 3） 確定收縮率和分型面，首先由 電池蓋 性能的要求等，確定塑件的塑料，通過查資料確定塑件的收縮率。根據(jù)電池蓋的工藝及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定具體的分形面，大致應(yīng)為電池蓋外側(cè)。 （ 4） 選擇模架，通過電池蓋塑件 的大小及型腔數(shù)、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部件、推出機(jī)構(gòu)、調(diào)溫系統(tǒng)、排氣槽、側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)等的初步估算，確定使用模架的型號(hào)。 （ 5） 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，本塑件使用的是冷流道澆注系統(tǒng)，在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，包括流道的設(shè)計(jì)、噴嘴的 選擇、主流道襯套的選擇等 。 （ 6） 成型件（模腔、模芯），確定型腔數(shù)和分型面。對(duì)模腔和模芯進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。計(jì)算成型部 件的工作尺寸。 根據(jù)電池蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和需要大批量生產(chǎn)的要求，選擇一模兩腔生產(chǎn)。 （ 7） 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，根據(jù)電池蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)頂出機(jī)構(gòu)。 頂出機(jī)構(gòu)選為頂桿，三到四個(gè)頂桿。 （ 8） 冷卻系統(tǒng) 的 ，溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì) 量、生產(chǎn)效率有很大的影響 。 二、 電池蓋塑件分析 塑件的結(jié)構(gòu)分析 塑件為電話機(jī)座電池蓋，其二維圖如下 : 圖 塑件二維圖 （ 1） 尺寸： 塑件 的整體尺寸（ 長寬高）大概為 50 30 2（ mm） 。 （ 2） 形狀：整個(gè)塑件可看成由一個(gè)長方體和一個(gè)卡口組成。 整體比較簡單，壁厚較為均勻，約為 2 毫米 。 卡口部分相對(duì)復(fù)雜，尺寸比較小而且比較多，繪制時(shí)比較繁瑣，第 6 頁 共 30 頁 設(shè)計(jì)時(shí)需小心。 （ 3） 精度：塑件只起到固定電池的作用，精度要求較低，各個(gè)尺寸精度一樣。 根據(jù)材料 PE 可定精度為 MT6. 塑件材料分析 ： 聚乙烯（ polyethylene ，簡稱 PE） 圖 PE實(shí)圖 ： 聚乙烯是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹脂。在工業(yè)上，也包括乙烯與少量α 烯烴的共聚物。聚乙烯無臭，無毒，手感似蠟，具有優(yōu)良的耐低溫性能，化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕。常溫下不溶于一般溶劑，吸水 性小，電絕緣性優(yōu)良。聚乙烯可加工制成薄膜、電線電纜護(hù)套、管材、各種中空制品、注塑制品、纖維等。廣泛用于農(nóng)業(yè)、包裝、電子電氣、機(jī)械、汽車、日用雜品等方面。 ： 聚乙烯的很多機(jī)械性能都決定于材料的密度和熔融指數(shù)。其密度在 范圍內(nèi)的變化。聚乙烯的熔融指數(shù)（熔體流動(dòng)指數(shù)）變化范圍很大，可從 以上。聚乙烯的很多重要 性能都隨著密度和熔融指數(shù)而變化。 表 聚乙烯的機(jī)械性能 項(xiàng)目 測(cè)試方式 單位 性能值 聚乙烯（ PE)密度 ASTM D1505 g/cm3 熔融指數(shù) ASTM D1238 G/10min 聚乙 烯的很多機(jī)械性能都取決于材料的強(qiáng)度，斷裂，變曲，拉伸，沖撞有關(guān)，也與材料的熱性能有關(guān)。 表 聚乙烯的熱性能 項(xiàng)目 測(cè)試方式 單位 性能值 彎曲模量 ASTM D 790 MPA ≤ 7