【文章內(nèi)容簡介】 27 圖65 塑件充填結(jié)束時的壓力 27 圖66 鎖模力XY圖 28 表格清單表21 塑件的注射條件 5 表31 注射機的相關(guān)數(shù)據(jù) 8 表41 模板的厚度尺寸 17 引言塑料模具工業(yè)近幾年發(fā)展迅速，塑料制品在汽車、機電、儀表、航天等國家支柱產(chǎn)業(yè)和人民日常生活相關(guān)的各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝設(shè)備，他被用來成型具有一定尺寸的各種制品，在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具，采用模具生產(chǎn)效率高，質(zhì)量好，切削少，節(jié)約能源和原材料，成本低等一系列優(yōu)點。在塑料成型工業(yè)中模具也得到了廣泛的應(yīng)用。近年來塑料成型模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率，自動化，大型，精密，長壽命模具在模具總產(chǎn)量中所占的比例越來越大，從模具的設(shè)計和制造兩方面來看，模具的發(fā)展趨勢可歸納以下幾點：，設(shè)計計算日趨成熟；；；；（CAD）輔助工程（CAE）；；；；。本次設(shè)計題目是基于UG技術(shù)的注射模具設(shè)計，課題來源于工業(yè)生產(chǎn)實踐。設(shè)計過程中利用UG軟件完成模具零件的造型、裝配設(shè)計。第1章 緒論80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，在未來的模具市場中，塑料管件在模具總量中的比例還將逐步提高。經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，模具水平有了較大提高。在塑料管件模具方面已能生產(chǎn)19萬噸，上規(guī)模，高水平的企業(yè)越來越多！由于他的抗腐蝕、廉價等優(yōu)秀品質(zhì)，被應(yīng)用于我國現(xiàn)代化建設(shè)的各個領(lǐng)域。精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)醫(yī)療塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。所生產(chǎn)的這類塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平?！?，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10～30萬次，淬火鋼模達50～1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距。成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達不到10%，與國外的50%～80%相比，差距較大。注塑成型是最大量生產(chǎn)塑料制品的一種成型方法，二十多年來，國外的注塑模CAD技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。70年代已開始應(yīng)用計算機對熔融塑料在圓形、管形和長方形型腔內(nèi)的流動情況進行分析。80年代初，人們成功采用有限元法分析三維型腔的流動過程，使設(shè)計人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗，在模具制造前對設(shè)計方案進行評價和修改，以減少試模時間，提高模具質(zhì)量。近十多年來，注塑模CAD技術(shù)在不斷進行理論和試驗研究的同時，十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展，一些商品軟件逐步推出，并在推廣和實際應(yīng)用中不斷改進。：注塑模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，隨著塑膠模具設(shè)計工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑膠制品在航空、航太、電子、機械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應(yīng)用，產(chǎn)品對模具的要求越來越高，傳統(tǒng)的塑膠模具設(shè)計方法已無法適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求。電腦輔助工程（CAE）技術(shù)已成為塑膠產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計及產(chǎn)品加工中這些薄弱環(huán)節(jié)的最有效的途經(jīng)。利用 CAE 技術(shù)可以在模具加工前，在電腦上對整個注塑成型過程進行類比分析，準(zhǔn)確預(yù)測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時修改制件和模具設(shè)計，而不是等到試模以後再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)塑膠模具的設(shè)計方法一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟意義。塑膠模具設(shè)計不但要采用 CAD 技術(shù)，而且還要采用 CAE 技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢。注塑成型分兩個階段，即開發(fā)/設(shè)計階段（包括產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購買材料、試模和成型）。傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計人員憑經(jīng)驗與直覺設(shè)計模具，模具裝配完畢後，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題後，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料模具設(shè)計制品和塑膠模具的設(shè)計，這勢必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。根據(jù)我國模具技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，其今后應(yīng)朝著如下幾個方面發(fā)展：開發(fā)并發(fā)展精密、復(fù)雜、大型、長壽命模具，以滿足國內(nèi)市場的需要。國家已規(guī)劃分別在山東、廣東、北京、上海等地的有關(guān)單位重點發(fā)展熱鍛模、熱鑄模、塑料模、冷沖模、頂桿等，以便集中力量發(fā)展這些有影響的高水平模具及標(biāo)準(zhǔn)件。加速模具標(biāo)準(zhǔn)化和商品化，以提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期。大力開發(fā)和推廣應(yīng)用模具CAD/CAM技術(shù)，提高模具制造過程的自動化程度。積極開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術(shù)和新材料。發(fā)展模具加工成套設(shè)備，以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè)的需要一個國家模具生產(chǎn)能力的強弱，水平的高低，直接影響著許多工業(yè)部門的新產(chǎn)品的開發(fā)和舊產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的提高。采用模具生產(chǎn)制件具有生產(chǎn)效益高、質(zhì)量好、切削少、節(jié)約能源和原材料、成本低等一系列優(yōu)點。模具成型已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，成為多種成型工藝中最有潛力的發(fā)展方向。而注塑模又是模具生產(chǎn)中采用最普遍的方法。世界塑料成型模具中，約60%為注塑模。在國民經(jīng)濟中，模具工業(yè)已成為五大支柱產(chǎn)業(yè)——機械、電子、汽車、石油化工和建筑的基礎(chǔ)。隨著社會的發(fā)展，它將發(fā)揮更加重要的作用。通過對注塑模具設(shè)計，既能鍛煉了我的分析問題、設(shè)計問題的能力，又提高了三維造型的能力，為今后從事相關(guān)工作打下堅實的基礎(chǔ)，因此具有重要研究意義。（1）根據(jù)給定的塑件毛坯，畫出零件圖；（2）對塑件的成型工藝進行分析；（3）模具分型面與排氣方式選擇設(shè)計，成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計并畫出零件結(jié)構(gòu)圖； （4）注塑系統(tǒng)設(shè)計并畫出結(jié)構(gòu)圖；（5）設(shè)計導(dǎo)向系統(tǒng)并畫出結(jié)構(gòu)圖； （6）模具總裝圖設(shè)計；（7）利用三維軟件造型并進行運動仿真；第2章 塑件工藝性分析及方案的確定 材料的選取本塑件是250ml輸液瓶瓶胚，選用的材料是聚丙烯，是因為聚丙烯無味、無色、無毒。外觀似聚乙烯，但比其更透明、更輕，與聚乙烯比，聚丙烯的綜合性能優(yōu)于聚乙烯，聚丙烯產(chǎn)品質(zhì)輕、韌性好、耐化學(xué)性好；與玻璃相比，生產(chǎn)能耗低，運輸/使用過程中不容易破碎；與PVC相比，焚燒時不會產(chǎn)生氯化氫有害氣體，而且使用過程中也不用擔(dān)心增塑劑進入藥劑。故輸液瓶瓶胚選用材料為聚丙烯。 塑料的成型工藝特性塑料的工藝性有很多，包括材料的熱力學(xué)性能、結(jié)晶性、取向性、收縮性、流動性、相容性、吸濕性及熱穩(wěn)定性等。：聚合物在不同溫度下所表現(xiàn)出來的分子熱運動特征陳偉聚合物的物理狀態(tài)。聚合物的物理狀態(tài)分為玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)三種狀態(tài)。物理狀態(tài)主要與溫度有關(guān)。聚丙烯為結(jié)晶型高聚物，是常用塑料最輕。通用塑料中，PP的耐熱性最好，其熱變形溫度為80100℃，能在沸水中煮。： 塑料制件從模具中取出冷卻后一般都會出現(xiàn)尺寸縮小的現(xiàn)象，這種塑料冷卻后發(fā)生體積收縮的特性稱為塑料的成型收縮性。影響收縮性的因素很多，包括塑料本身的熱脹性、模具結(jié)構(gòu)和成型工藝條件。由于結(jié)晶，聚丙烯的收縮率相當(dāng)高，~%。并且收縮率的方向均勻性比聚乙烯等材料要好得多。要想改善塑料的成型收縮性，不僅要考慮選擇的材料要慎重，而且在模具設(shè)計、成型工藝的確定等方面因素都須認真考慮，才能生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量更高、性能更好。：塑料的流動性實質(zhì)上是樹脂聚合物所處的溫度大于粘流溫度是發(fā)生的大分子之間相對滑移現(xiàn)象。表現(xiàn)在成型過程中，在一定溫度和一定壓力下塑料熔體充填模具型腔的能力。塑料的品種、成型工藝和模具結(jié)構(gòu)都是影響流動性的主要因素。聚丙烯在熔融溫度下有較好的流動性，成型性能好，在加工是有兩個特點：（受溫度影響較?。?；。熱塑性塑料用熔融指數(shù)的大小來顯示流動性的好差。即在一定溫度下，將定量的塑料以一定的壓力注入阿基米德螺旋線模腔中，測其流動性長度，就可判斷塑料流動性的好差。 塑料的吸濕性：吸濕性是指塑料對水的親疏程度。有的塑料很容易吸水，有的塑料吸附水分的傾向不大。聚丙烯不吸水故其吸濕性較小。 塑料的比容和壓縮比：比容和壓縮比是針對熱固性塑料而言的。比容是指單位質(zhì)量的松散塑料所占有的體積。壓縮比是指塑料的體積與塑件的體積之比，其值恒大于一。而聚丙烯是屬于熱塑性塑料，是可以反復(fù)加熱而具有可塑性的合成樹脂制得的塑料。熱塑性熟料的合成樹脂分子結(jié)構(gòu)呈線性或支鏈性，通常相互纏繞并不連接在一起，受熱后能軟化或熔融，從而可以進行成型加工，冷卻后固化。故不用分析。 聚丙烯的缺點：尺寸精度低、剛性不足、耐候性差、易產(chǎn)生“有害氣體”，它具有后收縮現(xiàn)象，脫模后，易老化、變脆、易變形在40度。 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析塑件為250ml輸液瓶瓶胚，是由模具通過注射成型的。想獲得優(yōu)質(zhì)的塑料塑件，除合理選用塑件的原材料外，還必須考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性。這樣，不僅可使成型工藝順利進行，而且還能滿足塑件和模具的經(jīng)濟性要求。在進行塑件的結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計是應(yīng)遵循以下原則：（1）在設(shè)計塑件時，應(yīng)考慮塑件結(jié)構(gòu)工藝性；（2）再設(shè)計塑件的同時應(yīng)考慮模具的整體結(jié)構(gòu)，使模具易于制造，模具抽芯和推出機構(gòu)簡單；（3）在保證塑件使用性能、物理性能、電性能。耐化學(xué)腐蝕性能和耐熱性能的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡單，壁厚均勻，使用方便；（4）當(dāng)設(shè)計的塑件外觀要求較高時，應(yīng)先通過造型，然后繪制圖樣。這里的瓶胚要求不高故不需要造型。 加工工藝特點 表21是PP的主要注塑條件表21 塑件的注射條件項目要求料筒溫度210~280C注射壓力70~100MPa模具溫度20~60C注射量20%~85%毛胚為中小型塑件，考慮其模具結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單 并且具有一定的效益。則本設(shè)計可以選擇一模12腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計。由于塑件的特殊結(jié)構(gòu)，如果采用一般的推出機構(gòu)，則塑件不能順利脫模；為了方便塑件的順利脫模，則采用了側(cè)向抽芯機構(gòu)。方案1：一模12腔燕尾槽側(cè)向抽芯推桿推出的模具設(shè)計；方案2：一模12腔燕尾槽側(cè)向抽芯推件板推出的模具設(shè)計。方案1和2不同點就是推出機構(gòu)，每個燕尾槽中都有三個型腔，而且要側(cè)向抽芯，動模板不動則只能用推桿推出機構(gòu)。故選擇方案1。第3章 由塑件的相關(guān)選擇和注射機的選擇 塑件分型面位置的分析和確定圖31 塑件從圖31中可看出分型面應(yīng)設(shè)置在塑件的中部。由于塑件的左端是水平的，右端有凹槽，而且邊上還有錐度。 分型面的設(shè)計原則：。塑件在動定模的方位確定后，其分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處，否則塑件無法從型腔中脫出，這是最基本的選擇原則。由于注塑機的頂出裝置在動模一側(cè)，所以分型面的選擇應(yīng)盡可能地使塑件在動模一側(cè)，這樣有利于在動模部分設(shè)置推出機構(gòu)。對于與分型面垂直的塑件尺寸，若該尺寸與分型面有關(guān)，有與分型面在注射成型時有漲開的趨勢，故該尺寸的精度會受到影響。在設(shè)計分型面時應(yīng)盡量使充填的塑料熔體料流末端在分型面上，這樣有利于排氣。 由于塑件是個毛胚件，所以不需要保證塑件的精度要求和外觀質(zhì)量要求。綜合分型面設(shè)計原則可知分型面的位置如圖32所示。 圖32 分型面 注塑機的選擇及工藝參數(shù)的校核 單個毛胚制件的體積：V=++=凝料的體積：初估計理論注射量： V=，相關(guān)數(shù)據(jù)如表31所示。表31 注射機的相關(guān)數(shù)據(jù)項目要求理論注射量350注射壓力107MPa鎖模力2500KN移模行程260mm最大模厚度400mm最小模厚度170mm定位孔直徑125mm噴嘴球直徑36mm噴嘴孔半徑4mm注射方式螺桿式噴嘴伸出量20mm 注射機的有關(guān)工藝參數(shù)校核1) 按注射機的鎖模力進行校核其中 ——注射機的鎖模力，N； A——單個塑件在分型面上的投影面積，； A——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積，； P——塑料熔體對型腔的成型壓力，其大小一般是注射壓力的80，MPa。，PP的型腔壓力在20~45MPa。A=A=P=45=36MPa公式左邊=公式右邊=2500KN左邊所以在注射時不會發(fā)生溢料現(xiàn)象。2) 注射壓力的校核 塑料成型所需要的注射壓力是由塑料品種、注射機類型等因素決定的。注射機的校核是核定注射機的額定注射壓力是否大于成形時是所需的的注射壓力p=107MPa，P=70~100MPa。故注射壓力合格。3） 最大注塑量校核 ，~。 澆注系統(tǒng)的形式的選擇和截面尺寸的計算 澆注系統(tǒng)的設(shè)計是指模具中由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道。普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和凝料穴等四部分組成。安裝在臥式注射機上生產(chǎn)的注射模具所用的澆注系統(tǒng)，稱為直澆口式澆注系統(tǒng)，其主流道垂直模具分型面。澆注系統(tǒng)的設(shè)計是模具的一個重要環(huán)節(jié)，設(shè)計合理與否對塑件的性能、尺寸、內(nèi)外部質(zhì)量及模具結(jié)構(gòu)有很大影響。澆注系統(tǒng)一般遵循以下原則：1) 了解塑件的性能。注射成型時注射機的料筒中的塑料已成熔融狀態(tài)，因此了解塑料熔體的流動性以及溫度十分重要。澆注系統(tǒng)一定要適應(yīng)于所用塑料成型性能，保證塑件質(zhì)量。2) 盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕。3) 有利于型腔中氣體的排出。澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)塑料熔體充滿型腔的各個部分，使?jié)沧⑾到y(tǒng)及型腔中所有的氣體有序的排出，避免充填過程中產(chǎn)生紊流，也避免因氣體積存而引起的凹陷、氣泡、燒焦等塑件的成型缺陷。4）防止型芯的變形和嵌件的移位。澆注系統(tǒng)設(shè)計是