【文章內(nèi)容簡介】 塑化即塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達到流動狀態(tài)，并具有良好可塑性的全過程。因此可以說塑化是注射成型的準備過程。塑料在進入模腔之前應(yīng)達到規(guī)定的成型溫度，在規(guī)定時間內(nèi)提供足夠數(shù)量的熔融塑料，熔料溫度應(yīng)均勻一致，不發(fā)生熱分解。 即柱塞或螺桿前移將塑化好的熔料以一定的壓力注入到閉合模腔的過程。注射過程中所采用的工藝條件如注射壓力、注射速度等與塑料的特性、制品結(jié)構(gòu)以及其它工藝條件等密切相關(guān)，它也直接影響成型制品的質(zhì)量。 從塑料熔體進入模腔開始，模腔注滿之后，熔體在 控制條件下冷卻定形，直至制品從模腔中脫出。具體可分為充模、冷卻、冷卻三個連續(xù)階段。 1)充模階段 從柱塞或螺桿前移直至塑料充滿模腔為止。充模過程中所采用的充模速度或充模時間等工藝條件對成型制品中的分子取向、熔接線的強度等都有一定的影響。 2)保壓階段 從熔體充滿模腔起至柱塞或螺桿撤回為止。在這段時間內(nèi)，塑料熔體會因冷卻而發(fā)生收縮，但因塑料仍處于柱塞或螺桿的穩(wěn)壓下，因此料筒內(nèi)的熔料仍然會向模腔內(nèi)繼續(xù)流入，以補足因收縮而留出的空隙。壓實階段對于提高制品的密度、降低成型收縮和克服制品表面缺陷等都有影響。此外， 由于塑料還機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 在流動，而且溫度又在不斷降低 。取向分子容易被凍結(jié)，所以這一階段是大分子取向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子取向程度也越大。 3)冷卻階段 從澆口的塑料完全凍結(jié)時起到制品從模腔中脫出為止。模內(nèi)塑料在這一階段內(nèi)主要是繼續(xù)冷卻，以便制品在脫模時具有足夠的剛度而不致發(fā)生扭曲變形。在此階段內(nèi)由于模內(nèi)塑料的溫度、壓力和體積均有變化，到制品脫模時，模腔內(nèi)壓力不一定等于外界壓力。模腔內(nèi)壓力與外界壓力的差值稱為殘余壓力。 。 澆注模設(shè)計過程 分型面的選擇 打開模具能順 利取出塑料制件的面，稱作分型面，分型面的方向盡量采用與注塑機開模垂直方向，分型面的形狀有平面、斜面、曲面等 [15][16]。 選擇分型面的位置時應(yīng)注意：分型面一般不取裝飾外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處；要使塑料制件盡量留在動模一側(cè)以便利于塑料制件脫模；將同軸度要求高的同心部分放在分型面的同一側(cè)以保征塑料制件同軸度；抽芯機構(gòu)要考慮抽芯距離；分型面作為主要排氣面時，分型面應(yīng)設(shè)在塑料流的末端以便排氣。 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴接觸處到型腔為止的塑料熔體的流動通道。 澆注系統(tǒng)作用：輸送塑料流體和 傳遞壓力。 澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計原則 ：由主流道、分流道、內(nèi)澆口、冷料穴等。 ：要考慮塑料的流動性，保征流體流動順利、快而不紊亂；避免熔體正面沖擊小直徑型芯或脆弱的金屬鑲件；進料口的位置和形狀要結(jié)合制件的形狀和技術(shù)要求確定 。流道的進程要短，以減少成型周期及減少廢料，提高塑料的利用率。 主流道設(shè)計 主流道是指注塑機的噴嘴口起到分流道入口處止的一段流道，與噴嘴在同一軸線上，塑料熔體在主流道中料流不改變流動方向 [15]。 機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 主流道設(shè)計原則如下： ，主流道設(shè)計成圓錐形； ，設(shè)計時要求設(shè)計成可拆卸的襯套，選用優(yōu)質(zhì)材料單獨加工和熱處理； 5mm10mm，并與注射機定模板的定位孔成間隙配合； ，由于型腔體內(nèi)反壓力的作用使襯套易從模具中退出，可設(shè)計固定的。 分流道設(shè)計 分流道是指主流道末端到澆口的整個通道，它是進入模具各個型腔的通道，對塑料熔體流動起分流轉(zhuǎn)向作用，要求塑料熔體的壓力和熱量在分流道中損失較小保證制件的質(zhì)量。 ：圓形、梯形、 u 形、半圓形。 ：分流道的斷面尺寸的選擇要視制件的大小、品種、注射速度及分流道的長度而定。 ：平衡式和非平衡式兩種。 澆口 澆口又稱進料口，是分流道末端與模具型腔入口之間狹窄且短小的一段通道。 ：使熔體快速進入型腔，按順序填充、冷卻塑料。 ：針點式澆口、潛伏式澆口又名隧道式澆口、側(cè)澆口、直接式澆口又稱中心澆口或稱主流道型澆口。 冷料井與拉料桿的設(shè)計 冷料井通常 設(shè)置在主流道和分流道轉(zhuǎn)彎的末端。主要是用來除去熔料前鋒的溫度較低的冷料，同時也起拉斷澆注系統(tǒng)凝料的作用。常見的冷料井有如下幾種： z型頭拉料桿的冷料井； ； 。 注射成型模具分類 機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 立式注射機、臥式注射機、直角式注射機上用的模具 [15][16]。 1)單分型面模具 (二板式模具 )： 2)雙分型面模具 (三板式模具 )； 3)帶側(cè)向抽芯的分型模具； 4)自動卸螺紋注射成型模具 。 注射成型模 具各零部件的設(shè)計 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 成型零件包括型腔和型芯兩種： ：整體式結(jié)構(gòu)、整體嵌入式、局部拼鑲式、四壁合拼式。 ：整體式、組合式、小型芯單獨性加工后再嵌入模板中、非圓形小型芯、復(fù)雜型芯的組合方式。 成型零件的作尺寸計算 成型零件的工作尺寸指成型零件上直接用來成型制件的尺寸。 、型芯的高度尺寸、型腔的深度尺寸、中心距的尺寸。 ：成型零件本身制造公差、使用過程中的磨損、收縮率的波動、成型零件尺寸計算誤差 等。 成型零部件的強度剛度校核 成型零件型芯和型腔組成的型腔全部被充滿的瞬間，內(nèi)壓力達極大值，成型零件的剛度，強度校核； ，剛度不足是主要問題，以剛度校核為主； ，強度不足為主要矛盾，以強度校核為主。 其它輔助構(gòu)件 其它輔助構(gòu)件是安裝、導(dǎo)向、裝配、冷卻、加熱及機構(gòu)動作等作用的零部件的總稱。 導(dǎo)向零件 作用：定位，導(dǎo)向及承受側(cè)向壓力的作用。 類型：導(dǎo)柱 /導(dǎo)套導(dǎo)向、錐面導(dǎo)向及斜面導(dǎo)向等。 機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 裝配固定零件 芯、型腔、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、拉料桿等固定安裝作用，要求固定板有一定的強度和厚度。 ：防止型芯、導(dǎo)柱、拉料桿等從固定板上脫出，并承受壓力。要求：具有較高的平引度和硬度。 ：構(gòu)成頂出機構(gòu)的運動空間，調(diào)節(jié)模具總厚度，安裝固定的作用。 冷卻、加熱零件 模具的型腔溫度直接影響到制件的成型質(zhì)量及生產(chǎn)率，因此需要控制模具的型腔溫度，保證制件的成型質(zhì)量及生產(chǎn)率，一般用電加熱器給模具的型腔加熱，用水給模具的型腔冷卻。 ：冷卻孔與型腔距離一般不要小于 10mm， ：電加熱，蒸汽加熱，熱水加熱等。 脫模機構(gòu) 脫模機構(gòu)是使制件從模具上脫出來的機構(gòu)稱脫模機構(gòu)或稱頂出機構(gòu)，脫模機構(gòu)的動作方向與模具的開模方向是一致的。要求脫模時制件不變形，不損壞，頂件位置位于制件不明顯處。 抽芯機構(gòu) 當(dāng)制件有側(cè)孔或側(cè)凹時，成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件必須是可活動的型芯，脫模前，活動型芯必須先抽出，完成側(cè)向活動型芯抽出的機構(gòu)稱作抽芯機構(gòu)。 復(fù)位機構(gòu) 復(fù)位機構(gòu)是在脫模機構(gòu)在完成制件脫模后，頂出桿伸出型腔外，它們需復(fù)位才可以開始下一次注射循環(huán)。復(fù)位 機構(gòu)的作用是使模具的合模過程順利，保證模具的連續(xù)作業(yè)。 傳統(tǒng)的模具設(shè)計過程 確定制件在模具中的布置 首先要確定型腔的數(shù)目、分型面的位置及澆口類型 。之后確定制件的排列，確定制件的排列要綜合考慮加工的簡便及成本等方面因數(shù)，制件在模具中的排布方機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 式直接影響到模架的大小，還影響注射速度和制件的質(zhì)量。多型腔應(yīng)盡量采用流道平衡分布以保證各型腔同時充模，并且所占空間長寬比最為合理 [15][16]。 確定型腔的成型方式 根據(jù)制件的特點來確定具體的型腔成型方法，即采用整體式還是鑲拼式，另外還 要確定型腔塊的大致尺寸。如果制件上有和開模方向不同的側(cè)向凸凹，還要確定型芯的側(cè)向抽芯方式，如斜導(dǎo)柱、斜滑塊、斜頂桿、液壓油缸等。如果側(cè)向抽芯的抽芯距離不大，可采用斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)，為加工及調(diào)整方便，每個型腔的抽芯單獨設(shè)計滑塊。在考慮型腔成型方式的同時，還要考慮制造工藝的可行性。 確定冷卻水道的分布形式 塑料充滿型腔后，應(yīng)通過冷卻使之定型，從而得到制品。冷卻水道的分布應(yīng)遵循一定的原則，總的來說，應(yīng)保證制件充分冷卻且收縮平衡。 確定模架大小 通過上述的設(shè)計步驟，制件成型所需的水平面的投影大 小基本得以確定，再考慮到模板的螺釘固定孔、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等的位置是否與滑塊、型腔塊干涉，水道孔與復(fù)位桿孔是否干涉，從而可估算出模具的水平面的投影尺寸，在模架生產(chǎn)廠家的標準中查出相近的模架，確定模架大小。 模板厚度尺寸的選用 由于選用的是標準模架，剩下的任務(wù)就是確定動模板和定模板的厚度。模板的厚度主要取決于制件的高度，其次還與模板的面積、滑塊的大小以及冷卻水的通過位置等有關(guān)。模板的厚度可用計算方法，但較繁瑣；目前一般靠經(jīng)驗確定模板的厚度。確定時要考慮各部分的合適比例、鑲塊的固定深度和方式、滑塊的高度與 長寬比等，并要盡量選用模架標準中的尺寸系列。另外，墊塊的高度需根據(jù)實際制件的特點而定。若型腔較深，需加高墊塊以保證足夠的頂出距離，一般按標準選取即可。此外，為保證推桿在合模前先復(fù)位，可以在復(fù)位桿上加彈簧；為使推出平穩(wěn)，可以加一套推出導(dǎo)向機構(gòu) 。為使型腔合模準確，可以加精定位裝置，點澆口形式的三板式模具結(jié)構(gòu)還要考慮到安放拉桿的位置等等，這些均需根據(jù)模具的具體情況而定。 繪制裝配草圖 首先將選好的模架主、俯視圖的輪廓畫好，在相應(yīng)的位置繪制制件的主、俯機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 視圖 (繪制時要按制件收縮前的尺寸，這樣裝配圖和零件圖 的型腔尺寸完全一致，便于后續(xù)的拆圖工作 )及型腔塊的投影。多型腔按實際排布情況繪出，然后在俯視圖上從中心向外繪制澆口套、流道、側(cè)抽滑塊、冷卻水孔、推桿及標準模架的復(fù)位桿、導(dǎo)柱導(dǎo)套、螺釘?shù)冉Y(jié)構(gòu)元件，檢查各零件位置間是否有干涉現(xiàn)象。在這個過程中，可能會根據(jù)實際情況調(diào)整原先選定的模架大小。其次根據(jù)標準模架各模板和所選動、定模板的厚度繪制模具的主視圖。將各結(jié)構(gòu)元件的位置由俯視圖引入主視圖，同時將型芯和型腔鑲塊繪出，這時模架的基本結(jié)構(gòu)就完全出現(xiàn)，可以對模板厚度和型腔的側(cè)壁厚度進行簡單的校核。然后將基本確定的結(jié)構(gòu)零件，如澆口套、定位環(huán)、水道、側(cè)抽滑塊、導(dǎo)向裝置、緊固螺釘、頂桿、復(fù)位桿、拉料桿及澆注系統(tǒng)等等，一一繪出或細化，剖切不到的重要零件可另加局部剖視圖。在這個過程中，可能又會發(fā)現(xiàn)一些問題從而調(diào)整模架這都是很正常的。最后標注和編制一些重要的尺寸 (如模具大小、相關(guān)安裝尺寸及配合尺寸等 )、零件序號、零件明細表和標題欄。 拆分零件圖 裝配圖基本完成后，就需要按照裝配圖上的序號逐一拆分零件圖。拆分零件圖時注意各個圖中零件的擺放應(yīng)盡量和裝配圖保持一致。如將模板的零件圖中的主視圖和裝配圖中的俯視圖相對應(yīng)，將各模板圖疊放在 一起，便于識圖和審圖。并且要注意按機械制圖的標準繪制，標注所有尺寸及尺寸公差、形位公差、表面粗糙度，加上剖面線、技術(shù)條件等。 完善裝配圖 在拆分完零件圖后，可能需要對裝配圖的某些結(jié)構(gòu)進行修改或補充，從而得到一張完善的模具裝配圖。這樣，一副模具基本上就設(shè)計完成。模具設(shè)計需要考慮多方面的因素，并且是一項經(jīng)驗性很強的工作。由于經(jīng)驗和習(xí)慣不同，每個人的設(shè)計步驟也不盡相同，但是有一個比較清晰的思路和程序是非常必要的。 “自上而下”模具設(shè)計方法 在模具設(shè)計中，根據(jù)具體情況可以采用“自上而下”裝配建 模設(shè)計 (Top DownModeling)和“自下而上”裝配建模設(shè)計 (BottomUpModeling)兩種方法。本文僅對“自上而下”裝配建模設(shè)計作介紹，而“自下而上”裝配建模設(shè)計不作介紹。 機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 當(dāng)今 CAD 技術(shù)的發(fā)展使得概念設(shè)計思想體現(xiàn)在相應(yīng)的設(shè)計模塊中。Pro/Engineer 提供了概念設(shè)計的系統(tǒng)模塊，稱之為工業(yè)設(shè)計模塊或概念設(shè)計模塊，Pro/Engineer 中的工業(yè)設(shè)計模塊 — ProDesign，支持“自上而下”的設(shè)計方法，以及在復(fù)雜模具設(shè)計中所包含的許多復(fù)雜任務(wù)的自動設(shè)計。此模塊包括概念設(shè)計的二維非 參數(shù)化的裝配布局編輯器 (Layont)。在設(shè)計過程中使用系統(tǒng)模塊可以大大減輕設(shè)計師的工作量，節(jié)省設(shè)計時間，提高工作效率。 “自上而下”裝配建模設(shè)計方法 在 Pro/E 中“自上而下”裝配建模設(shè)計具體有兩種方式： Layout 方法在 Layout 里面作草稿，設(shè)置它們的位置關(guān)系、尺寸關(guān)系，再在 Part 里申明這種關(guān)系，達到自動裝配的目標，就是用 Layout 來控制 Part，當(dāng)有裝配建模需要變動時，可以修改 Layout 里的裝配建模參數(shù)。 Part 會自動更新成為新的裝配關(guān)系的模具結(jié)構(gòu)。 一的骨架，在共享骨架里的資料，讓單個 Part 受限于骨架的控制，這樣 Part 在裝配時就會以骨架的方式自動裝配到位。修改骨架參數(shù)后，所有相關(guān) Part 都會更新成為新的裝配關(guān)系組成新的模具結(jié)構(gòu)。 “自上而下”設(shè)計裝配方法實現(xiàn) 在模具裝配設(shè)計采用基于“自上而下”的參數(shù)化裝配建模技術(shù)， Pro/E 裝配建模技術(shù)完全支持“自上而下”的設(shè)計方法，即先總體設(shè)計后詳細設(shè)計，局部設(shè)計決策服從總體設(shè)計決策，“自上而下”的設(shè)計方法符合人的思維習(xí)慣。 “自上而下”的設(shè)計方法是從裝配體開始設(shè)計，用戶可以從一個零件的幾何體來定義另 一個零件?！白陨隙隆钡脑O(shè)計次序一般以布局草圖為設(shè)計的開端，然后定義零件位置、基準面等，參考這些定義來設(shè)計零件?！白陨隙隆钡脑O(shè)計方法更符合經(jīng)典的設(shè)計思想和方法，突出零件之間的相互聯(lián)系