【文章內(nèi)容簡介】 計制造過程預測評估通過計算機數(shù)據(jù)模擬和仿真技術(shù)來完善模具結(jié)構(gòu)，再現(xiàn)能力強， 整體水平容易控制，能夠迅速獲得樣品，有利于爭取定單，贏得客戶；同時節(jié)省大量的模具試制材料費用，減少模具返修率，縮短生產(chǎn)周期，大大降低了模具成本。 本課題的研究內(nèi)容及基本要求 （ 1）獨立擬定斜齒輪塑件的成型工藝，正確選用成型設(shè)備。 （ 2）合理地選擇模具結(jié)構(gòu)。根據(jù)塑件圖及技術(shù)要求，提出模具結(jié)構(gòu)方案，并使其結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量可靠，操作方便。必要時可根據(jù)模具設(shè)計和加工的要求，提出修改塑件圖紙的要求。 （ 3）正確的確定模具成型零件的形狀 和尺寸。 （ 4）所設(shè)計的模具應當制造方便、造價便宜。 （ 5）充分考慮塑件設(shè)計特色，盡量減少后加工。 （ 6）設(shè)計的模具應當效率高，安全可靠，如要求澆注系統(tǒng)充型快，冷卻系統(tǒng)效果好，脫模機構(gòu)靈活可靠，自動化程度高。 （ 7）要求模具零件耐磨、耐用、使用壽命長。 本課題的研究目的及意義 （ 1）熟悉擬定塑料成型工藝和模具設(shè)計原則、步驟和方法。 （ 2）學會查閱有關(guān)技術(shù)文獻、手冊和資料。 （ 3）培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。 第 1 章 塑件材料分析 該塑件選用塑料為 ABS。 ABS 中文名：丙烯腈 丁二 烯 苯乙烯共聚物英文名：AcrylinitrileButadieneStyrene。 基本特性 ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使 ABS 具有良好的綜合力學性能。丙烯腈使 ABS 有良好的耐腐蝕性及表面硬度，丁二烯使 ABS堅韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。 ABS 無毒、無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤，密度在 ~,其收縮率為 ~%。 ABS 吸濕性很強，成型前需要充分干燥，要求含水量小于 %。流動性一般，溢料間隙約在 。 ABS 有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿、酸類對 ABS 幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于部分醇類及烴類溶劑，但于烴長期接觸會軟化溶脹， ABS 塑料表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的侵蝕會硬氣放映開裂。 ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可陪成任何顏色。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70℃左右，熱變形溫度約為 93℃左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā) 脆。 成型特點 ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的陰力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在 50~60oC，要求塑件光澤和耐熱時，應控制在 60~80 oC。 主要技術(shù)指標 比重： ~。 比容： ~吸水性： ~% (24h)。熔點： 130~160oC。 熱變形溫度： 105Pa 130~160oC。 105Pa 90~108oC。 抗拉屈服強度 (105Pa): 500 拉伸強度模量： 104 Mpa 彎曲強度： 800 105Pa ABS 的注射工藝參數(shù) 注射機類型： 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速： 30~60 r/min 噴嘴形式： 直通式 噴嘴溫度： 190~200oC 料筒溫度： 前 200~210oC 中 210~230oC 后 180~200oC 模溫： 50~80oC 注射壓力： 70~120Mpa 保壓力： 50~70Mpa 注射時間 (s)： 3~5 保壓時間 (s)： 15~30 冷卻時間 (s)： 15~30 成型周期 (s)： 40~70 塑件圖 11 塑件立體圖 12 塑件的工作條件對精度要求較低，根據(jù) ABS的性能可選擇其塑件的精度等級為 5級精度。 經(jīng)計算得塑件的曲面面積為： S塑 = 得塑件的體積為： V塑 = 塑件的質(zhì)量為： W塑 =V塑 r塑 =(g)。 第 2 章 型腔數(shù)目的決定及排布 型腔數(shù)目的確定主要參考以下幾點來確定： 塑件制品的批量和交貨期，以及塑料制件的成本。該制品是大批量生產(chǎn)，若采用多型腔可提高生產(chǎn)效率，但根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗在模具每增加一個型腔，制品尺寸精度要降低4%。 所選用注射機的技術(shù)規(guī)則，因為上面只進行了結(jié)構(gòu)及工藝成型的分析，還沒確定注射機，也可暫時不予考慮。 質(zhì)量控制要求。制品屬于精度不高，對質(zhì)量要求比較高且制品 較小，因此可設(shè)成一模四腔，以保證質(zhì)量要求。 成型的塑件品種與塑件的形狀尺寸。該制品有內(nèi)螺紋。為了提高生產(chǎn)效率采用自動脫螺紋的齒輪傳動機構(gòu)，因而模具結(jié)構(gòu)較復雜。根據(jù)品種和形狀尺寸特點及要求，設(shè)置成一模四腔注射成型。 本次設(shè)計根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)特點、形狀尺寸、產(chǎn)品批量、模具制造難易及其壽命、成本高低再加上設(shè)計和加工制造的復雜性，綜合考慮 ，一般來說，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越 條件，使生產(chǎn)效率大為提高。 多型腔模具設(shè)計的重要問題之一就是澆注系統(tǒng)的布置方式，由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)布置密切相關(guān)，因二型腔的排布在多型腔模具設(shè)計中應加以綜合考慮。應使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需的足夠的壓力，以保證塑料熔體同時均勻地充滿每個型腔，使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。 多型腔在模板上排列形式通常有平衡式和非平衡式兩種。平衡式其特點是從主流道到各型腔澆口的分流道的長度，截面形狀及均對應相同，可實現(xiàn)均衡進料和同時充滿型腔的目的。而非平衡式的特點是從主流道到各型腔澆口的分流道的長度 不相等，因而不利于均衡進料，但可以縮短流道的總長度，為達到同時充滿型腔的目的，各澆口的截面尺寸要制作得不相同。因此在設(shè)計時要注意以下幾點： 盡可能采用平衡式排列，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。 型腔布置與澆口開設(shè)部位應力求對稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 盡量使排列的緊湊，以便減少模具的外形尺寸 通過軟件分析得到體積 V塑和質(zhì)量 W塑 ，又因為此產(chǎn)品屬大批量生產(chǎn)的塑件，屬于儀表外殼，精度要求比較高、且單件加工生產(chǎn)綜合考慮生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本等各種因素，以及注射機的型號選擇，確定采用一模一腔排布。由塑件的外 形尺寸和機械加工的因素，確定采用大水口單型腔生產(chǎn)。 21 型腔數(shù)目布局圖 22 第 3 章 分型面的選擇 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。分型面的形式與塑件的幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件澆口形式有關(guān)。制品成型的分型面不僅影響到制品的脫模困難程度及美觀程度，還影響成型零件的加工工藝性，另外合適的分型 面位置還有利于模具加工、排氣、脫模、提高塑件的表面質(zhì)量及方便工藝操作等。 分型面的位置應開設(shè)在塑件截面尺寸最大的部位，便于脫模和加工型腔。 分型面應使模具分割成便于加工的部件，以減少機械加工的困難。以使得模具零件易于加工。 分型面的選擇應有利于保證塑件尺寸精度要求。 分型面應盡可能選擇在不影響塑件外觀的部位，而且在分型面處所產(chǎn)生的飛邊應容易修整加工，從而有利于保證塑件的外觀質(zhì)量。 應滿足塑件的使用要求，即從使用的角度避免脫模斜度、推桿及澆口痕跡等工藝缺陷影響塑件功能。 為便于塑件脫模 ，應盡可能使塑件在開模時留在下模或動模部分，易于設(shè)置和制造簡便易行的脫模機構(gòu)。若塑件有側(cè)孔時，應盡可能地將側(cè)型芯設(shè)在動模部分，避免定模抽芯 考慮鎖模力，分型面的選擇應盡可能減少塑件在分型面上的投影面積。 考慮側(cè)向抽拔距，一般機械分型面抽芯機構(gòu)的側(cè)向抽拔距都較小，因此選擇的分型面應使抽拔距離盡量短。 盡量方便澆注系統(tǒng)的布置。 為了有利于氣體的排出，分型面應盡可能與料流的末端重合。 1考慮注塑機的技術(shù)規(guī)格，是模板間距大小合適。 1選擇分型面時根據(jù)塑件的使用要求和所用塑料，要考慮飛邊在 塑件上的部位。 1選擇分型面時，應考慮減小由于脫模斜度造成塑件的大小端尺寸差異。 總而言之，分型面形狀應盡可能的簡單，以便于模具的制造和塑件的脫模。綜合考慮以上的設(shè)計原則，結(jié)合該塑件的特性，其分型面的選擇如圖：（如下圖） 分型面示圖 31 第 4 章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴起到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料穴。設(shè)計時應該遵循以下原則： 排氣良好。 流程要短。 避免料流直沖型芯或 嵌件。 要求熱量及壓力損失最小。 修整方便，保證塑件外觀質(zhì)量。 防止塑件變形，澆注系統(tǒng)設(shè)計要結(jié)合型腔布局同時考慮。 了解塑料的成型特性。 塑料耗量要少，應利于消除冷料。 型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 盡可能選用平衡式分流道。 主澆道設(shè)計 主流道通常位于模具的中心，是塑料熔體的入口，為了便于熔融塑料在注射時能順利的流入，開模時又能使冷卻后的主流道凝料從主澆道中順利地拔出，主澆道的形狀設(shè)計成圓錐形，內(nèi)壁必須光滑，表面光潔度一般應有▽ 8。 主流道一般是由澆口套構(gòu)成，澆口套的作用： 與注射機噴嘴孔吻合，將料筒內(nèi)的塑料過渡到模具內(nèi)。 使模具在注射機上很好的定位。 作為澆注系統(tǒng)的主澆道。 主澆道的一端通常設(shè)計成帶凸臺的圓盤，其高度為 5～ 10 mm，并與注射機的固定模板的定位孔成間隙配合。澆口套的球形凹坑深度常取 3～ 5 mm。 1）根據(jù)所選注射機，則主流道小端尺寸為 d=注射機噴嘴尺寸 +（ ～ 1） =+= 主流道球面半徑為 SR=噴嘴尺寸半徑 +（ 1～ 2） =12+1=13mm 2）主流道襯套形式 本設(shè)計雖然是小型模具 ，但為了僅于加工和縮短主流道長度襯套和定位圈 還是設(shè)計成分體式，主流道長度取 45mm 約等于定模板的厚度見（下圖）所示，材料采用 T10 制造熱處理強度為 52∽ 56HRC 主流道襯套圖 41 主流道圓錐角α可取 30∽ 60，內(nèi)壁粗糙度為 Ra= 主流道大端呈圓角，半徑 r=1～ 3MM。以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。 在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道應盡量可能短，一般小于 60MM。過長則會影響熔體的順利充型。 主流道 襯套與定模座板采用 H7/m6 配合，與定位圈的配合采用 H9/f9 間隙配合。 3）定位圈如下圖所示，材料選用 45 鋼 定位圈 示意圖 42 分流道設(shè)計 主流道與澆口之間的通道稱為分流道。采用直接澆道的模具可以省去分澆道，但在多型腔模具中分流道是必不可少的。常見的分流道的截面形式有圓形、半圓形、梯形、 U形、正方形和正六角形。從分流道設(shè)計的要點出發(fā)，即應盡可能的使流動阻力減小，各型腔能夠均衡進料。 設(shè)計原則如下： （ 1）盡可能減小熔體的流動阻力。所以，在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利 充滿型腔的前提下，分流道的截面積與長度盡量取小值。 （ 2）分流道轉(zhuǎn)折處應以圓弧過渡。 （ 3）表面粗糙度要求以 Ｒ a０ .８ 為佳。 （ 4）分流道較長，所以將分流道的端部沿料流前進方向延長，作為分流道冷料井，以儲存前鋒冷料，其長度為分流道直徑的１ .５～２倍。 根據(jù)型腔的布置，可知分流道采用平衡式布置，采用半圓形均布，既可滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑件熔體盡快地經(jīng)分流道均衡的分配到各個型腔又便于制造加工，以保證精度。 分流道的形狀裁面尺寸以及凝料體積 即 B=*m1/2*L1/4=* 481/2 * 451/4 =6mm 式中制件 m— 制件質(zhì)量； L— 分流道長度。 分流道 L1 裁面形狀如下圖所示 分流道的形狀裁面尺寸圖 43 5)、分流道的表面粗糙度 分流道的表面粗糙度 Ra 并不要很高，一般取 ∽ ，在此取 。 冷料穴的設(shè)計 冷料穴一般位于主流道對面 的動模板上，其作用就是存放料流前峰的“冷料”防止形狀及裁面尺寸為了便于機械加工及凝料脫模，本設(shè)計的 分流道設(shè)置在分型面定模一側(cè)，截面形狀采用半圓形截面，一般采用下面的經(jīng)驗公式來確定裁面尺寸。 “冷料”進入型腔而形成冷接縫，冷料穴的直徑尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，該模具取 10mm。深度約為主流道大端直徑的 3/4，約為 6mm 如（下圖）所示，鑒于制件采用推板、推桿共同推出，并采用 Z 形拉料桿。 冷料穴 44