【文章內(nèi)容簡介】 6 第十八章 模具的操作和工作過程 ....................................................................... 57 模具的工作工程 ............................................................................................ 57 設(shè)計總結(jié) .......................................................................................................................... 58 參考文獻 .......................................................................................................................... 59 致 謝 ............................................................................................................................... 60 Xx科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第一章 前 言 注射成型在整個塑料制品生產(chǎn)行業(yè)占有非常重要的地位，目前，除少數(shù)幾種塑料外，幾乎所有的塑料品種都 可以采用注射成形。據(jù)統(tǒng)計，注射制品約占所有塑料制品總產(chǎn)量的 30％，全世界每年生產(chǎn)的注射模數(shù)量約占所有塑料成型模具數(shù)量的 50％。早期的注射成型方法主要用于生產(chǎn)熱塑性塑料制品，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑料制品的應(yīng)用范圍不斷擴大，目前的注射成形方法已經(jīng)推廣應(yīng)用到熱固性塑料制品和一些塑料復(fù)合材料制品的生產(chǎn)中。例如，日本的酚醛（熱固性塑料）制品生產(chǎn)過去基本上依靠壓縮和壓注方法生產(chǎn)，但目前已經(jīng)有 70％被注射成型所取代。注射成型方法不僅廣泛應(yīng)用于通用塑料制品生產(chǎn)，而且就工程塑料而言，它也是一種最為重要的成型方法。據(jù)統(tǒng)計 ，在當(dāng)前的工程塑料制品中， 80％以上都要采用注射成型的生產(chǎn)方法。 我國塑料模具的發(fā)展隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，在我國，起步較晚，但發(fā)展很快，特別是近幾年，無論在質(zhì)量、技術(shù)和制造能力上都有很大的發(fā)展，取得了很大成績。 現(xiàn)在 CAD/CAM/CAE 技術(shù)在塑料模的設(shè)計制造上應(yīng)用已越來越普遍，特別是CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用較為普遍，取得了很大成績。目前，使用計算機進行產(chǎn)品零件造型分析、模具主要結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計、數(shù)控機床加工的編程已成為精密、大型塑料模具設(shè)計生產(chǎn)的主要手段。應(yīng)用電子信息工程技術(shù)進一步提高了塑料模的設(shè)計制 造水平。這不僅縮短了生產(chǎn)前的準(zhǔn)備時間，而且還為擴大模具出口創(chuàng)造了良好的條件，也相應(yīng)縮短了模具的設(shè)計和制造周期。此外，氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，熱流道技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，精密、復(fù)雜、大型模具的制造水平有了很大提高，模具壽命及效率不斷提高，同時還采用了先進的模具加工技術(shù)和設(shè)備。 研究的目的與意義 檢驗理論知識掌握情況，將理論與實踐結(jié)合。 掌握進行模具設(shè)計的方法、過程，為將來走向工作崗位進行科技開發(fā)工作和撰寫科研論文打下基礎(chǔ)。 培養(yǎng)獨立思考能力、動手能力、創(chuàng)新能力、運用機械行業(yè)相關(guān)軟件 UG、 AUTOCAD的能力。 Xx科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 第二章 塑件結(jié)構(gòu)分析與材料的選擇 塑件設(shè)計要求及其成型工藝分析 ,如圖 圖 塑件三維圖 塑件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，表面質(zhì)量要求 也較高。如上圖所示，塑件的前端有 三處 凹槽，且在圓筒內(nèi)部 ，因而需要考慮 內(nèi) 抽芯機構(gòu)的設(shè)置。 塑件外表面是環(huán)狀的凹槽，內(nèi)部是條狀是凸梗，且相互垂直，開口處結(jié)構(gòu)斜度達 7? ，深腔出結(jié)構(gòu)斜度 3? 左右。 塑件外觀質(zhì)量要求高 ， 外表面 應(yīng)避免 出現(xiàn)劃傷、氣泡、縮孔、熔接痕等缺陷 ， 因而 選用點 澆口。脫模斜度 較小， 可考慮在此設(shè)置推 推板 頂出裝置。 Xx科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 圖 塑件二維圖 產(chǎn)品基本要求 塑件三維圖如圖 最大幾何尺寸： （ D H）φ 156mm 183mm 精度要求：一般（ 4 級） 外觀要求：光澤性好 、 無成型缺陷 塑料 PS( Polystyrene 聚苯乙烯 ) 塑料件質(zhì)量 Xx科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 塑料件體積 284903 3mm 色條 半透明、橘紅色 生產(chǎn)綱領(lǐng)：批量生產(chǎn) 產(chǎn)品材料分析 PS 的主要主要性能特點 PS 具有較強的綜合性能，具有較好的韌性、剛性、抗沖擊性、抗拉強度、很好的耐熱、耐寒性能；具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性；很易加工、 染色。但是， 耐磨性差，質(zhì)脆，抗沖擊強度 差。 PS 的成型性能很好，成型前可不干燥，但注射成型時應(yīng)防止涎料，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，易開裂。 PS 的成型工藝性能 注射壓力的大小主要取決于制品的結(jié)構(gòu)和壁厚，一般控制在 60～ 120MPa 。壁薄流道較長，流動阻力較大時，注射壓力可高至 130～ 150MPa 。壁厚，澆 口截面較大，流動阻力小時，注射壓力可略底些。提高注射壓力可以提高 PS制品的光澤度。 注射過程中，保壓壓力的大小，對制品的表觀質(zhì)量和銀絲狀缺陷都有較大的影響。壓力過小，塑料收縮大，與型腔表面脫離接觸的機會大，在溫度較高時，制品表面易霧化。壓力過大，塑料型腔表面摩擦作用強烈，容易造成黏模。所以一定要調(diào)整配好保壓壓力和保壓時間。保壓壓力為注射壓力的 30%～ 60%。背壓控制得越低越好，背壓最高時可采用 。螺桿前進速度采用慢速，一 般不超過 ～ 。 PS 采用中等注射速度效果較好。當(dāng)注射速度過快時，塑料容易分解，甚至燒焦，從而在制品上出現(xiàn)熔接縫，光潔度差，及澆口附近的物料發(fā)紅等缺陷。但在生產(chǎn)薄制品或復(fù)雜制品時，還是要保證。 PS 主要性能 PS，易燃，屈服強度 50MPa ，拉伸強度 38MPa ，伸長率 35%，摩擦系數(shù) ，熱變形溫度 (45MPa )(180MPa ) 65~96C? ，計算收縮率 %%。具體如表 ： Xx科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 表 PS 的主要主要性能指標(biāo) 性能 單位 數(shù)值 密度 3dmkg ～ 比體積 kgdm3 ～ 吸水率（ 24h） 100ω cp ?? ～ 收縮率（ %） ～ 熔點 C? 131～ 165 抗拉屈服強度 MPa 35～ 63 拉伸彈性模量 MPa ～ 103 抗彎強度 MPa 35～ 70 沖擊韌度 2kJ/m ～ 硬度 HB M6580～ 體積電阻系數(shù) cm?? 1610? 擊穿強度 1E/kVmm? ～ 注射成型工藝過程及工藝參數(shù) 1. 預(yù)烘 → 裝入料 → 預(yù)塑 → 注射裝置準(zhǔn)備注 → 注射 → 保壓 → 冷卻 → 脫模 → 塑件送下工序。 PS 成型工藝參數(shù) （ 1）注射機：螺桿式 （ 2）螺桿轉(zhuǎn)速（ r/min）： 30 （ 3）預(yù)熱和干燥：溫度（ C? ） 80~ 85 時間（ h ） 2~ 3 （ 4）料筒溫度：（ C? ） Xx科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 后段 150~ 170 中段 165~ 180 前段 180~ 220 （ 5）噴嘴溫度（ C? ）： 170~ 180；噴嘴形式 自鎖式 （ 6）模具溫度（ C? ）： 50~ 80 （ 7）注塑壓力（ MPa ）： 60~ 100 （ 8）成型時間（ s） 50~ 220 成型時間（ s） /注塑時間 20~ 90 成型時間（ s） /保壓時間 0~ 5 成型時間（ s） /冷卻時間 20~ 120 （ 9）后處理 方法：用紅外線燈、烘箱烘烤 溫度： 70 C? 時間： 2~ 4 小時 模具溫度 PS 比 ABS 加工 容易 ，取 適宜的 料溫、模溫，料溫對物性影響較大、料溫過高易分解（分解溫度為 C250? 左右，與在料筒中停留時間長短有關(guān)），對要求精度較高塑料模溫宜取 C60~C50 ?? ,要求光澤及耐熱型料宜取 C80~C60 ?? 。 ，形狀比較規(guī)則，故不用考慮專門對模具加熱。 料量控制 注射機注射 PS塑料時，其 每次注射量僅達標(biāo)準(zhǔn)折射量的 80%。為了提高塑件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定，表面光澤、色調(diào)的均勻，注射量選為標(biāo)定注射量的 50%為宜。 通常要確保注射機生產(chǎn)條件及參數(shù)有一個很寬的范圍，使大多數(shù)的產(chǎn)品和生產(chǎn)能力要求包含于這范圍內(nèi)，并且在調(diào)整去頂這范圍的過徹骨時盡量按常規(guī)的工藝流程，這種生產(chǎn)條件范圍越大，生產(chǎn)過程越穩(wěn)定，使注射產(chǎn)品越不容易受到生產(chǎn)條件的改變而產(chǎn)生明顯的質(zhì)量降低。 Xx科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 第三章 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 概述 在對塑件進行材料選定、零件工藝性分析、成型工藝過程分析和工藝參數(shù)大致選定的基礎(chǔ)上，根據(jù)塑件批量大小和 精度要求就可確定型腔數(shù)量和排列方式 。 分型面位置和形式的確定 （ 1）在塑件設(shè)計階段，就應(yīng)考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。分型面設(shè)計是否合理，對塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計制造都有很大的影響。因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計中的一個關(guān)鍵因素。 分型面的選擇原則參照《塑料模具設(shè)計指導(dǎo)》（第 2 版） 節(jié)。 （ 2）根據(jù)分型面選擇原則和塑件的結(jié)構(gòu)形式，確定該模具采用瓣合模結(jié)構(gòu)，有利于制造和減少脫模高度。首先在與開模方向垂直的面上選擇一分型面為主分型面，對動定模的型芯進行分型， 有利于排氣和取出塑件；當(dāng)定模型芯分型后，塑件冷卻后收縮包緊在動模型芯上，同時瓣合模的兩個滑塊在液壓泵的作用下進行分型；最后由內(nèi)抽芯滑塊進行抽芯，推出機構(gòu)將塑件從動模部分頂出。如圖 所示： 圖 分型面的位置及 形式 Xx科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 型腔數(shù)量和排位方式的確定 型腔數(shù)量的確定 由于該塑件的精度要求 較 高，塑件尺寸較 大 ，批量生產(chǎn)， 且外表面為瓣合成型，塑件開口處有三個內(nèi)抽芯，故適合采用一模一腔的 結(jié) 構(gòu)。 由以上分析可知，本模具設(shè)計為一模 一 腔 ， 如圖 。 圖 型腔的布置形式 Xx科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第四章 注塑機型號選擇與確定 公稱注射量的計算 塑件質(zhì)量、體積計算 通過 Pro/E 建模分析，如圖 所示，塑件體積 1V == ，塑件質(zhì)量 1m =（ PS 的密度為 ~，取 g/ 3cm ），流道凝料的質(zhì)量 2m 還是個未知數(shù)，可按塑件質(zhì)量的 倍來計算。從上述分析中確定為一模 一 腔，所以注射量為： 11 .2 1 .2 1 3 0 2 .1 3 6 2 .5 2 gm n m? ? ? ? ?總 31. 2 1 28 4. 9 34 1. 88 c mV ? ? ? ?總 根據(jù)以上計算得出在一次注射過程中注入模具型腔的塑料的總體積為 ?總 ，由參考文獻 ??1 式 41 公澆塑 VVnV ?? ，可知3/ 0. 8 34 1. 88 / 0. 8 42 7. 35 c mVV? ? ?公 總 根據(jù)以上的計算，初步選擇公稱注射量為 500 3cm 圖 Pro/E 質(zhì)量屬性分析圖 注射機型號的選定 一般注射機都有高速、低速兩種特性（或稱高壓時間，低壓時間）并可調(diào)節(jié)選用。Xx科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 1000 3cm 以下的中、小型注射機，其注射時間常為 4s，大型注射機注射時間在 12s 以內(nèi)，注射速度一般為 5～ 7m/min，常用低速注射．選用低速注射的注射機時，模具設(shè)計應(yīng)注意防止產(chǎn)生冷接縫，型腔充填不足。選用高速注射的或用大注射量、大鎖模力的注射機注射大面積、小重量的塑件時，模具設(shè)計應(yīng)防止融料 內(nèi)充入空氣、排氣不良、融接不良、塑件內(nèi)應(yīng)力增大、塑料易分解、嵌件型芯受沖擊力大及易發(fā)生飛邊等弊病。 根據(jù)以上的初步計算選定型號為 SZ500/2021 的臥式注射機。其主要技術(shù)參數(shù)見表 所示： 表 注塑機的主要技術(shù)參數(shù) 注塑機各項目 單位 參數(shù) 螺桿直徑 mm 55 螺桿轉(zhuǎn)速 minr 0～ 180 理論容量 3cm 500 塑化能力 kg/h 110 注射速率 g/s 173 額定注射壓力 MPa 150 鎖模力 kN 2021 拉桿內(nèi)間距