【文章內(nèi)容簡介】 供強大的模架庫，利用 IMOLD 可大大減少塑料模具所需的設(shè)計、選擇和細化模架部件和組件的時間。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 圖 11 傳統(tǒng)塑料模具設(shè)計流程 圖 12 基于 IMOLD 的塑料模具設(shè)計流程 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 本論文的主要內(nèi)容 本課題主要是 基于 SolidWorks 的小型移動硬盤外殼注 塑模設(shè)計 ，也就是 通過SolidWorks 這款三維繪圖軟件設(shè)計并繪制出小型移動硬盤外殼 注塑模，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計計算等內(nèi)容。生產(chǎn)主要是為了提高生產(chǎn)效率，因此在設(shè)計是要力求結(jié)構(gòu)簡單，但是一定要保證其精度要求。 本論文包括成型零部件設(shè)計、澆注系統(tǒng)設(shè)計、結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計、脫模機構(gòu)設(shè)計、合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計等。 2 塑件成型工藝分析 塑件材料分析 PC 是聚碳酸酯的簡稱，聚碳酸酯的英文是 Polycarbonate，簡稱 PC 工程塑料，PC 材料其實就是我們所說的工程塑料中的一種，作為被世界范圍內(nèi)廣泛使用的 材料， PC 有著其自身的特性和優(yōu)缺點， PC 是一種綜合性能優(yōu)良的非晶型熱塑性樹脂，具有優(yōu)異的電絕緣性、延伸性、尺寸穩(wěn)定性及耐化學(xué)腐蝕性，較高的強度、耐熱性和耐寒性；還具有自熄、阻燃、無毒、可著色等優(yōu)點，在你生活的各個角落都能見到 PC 塑料的影子，大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)及容易加工的特性也使其價格極其低廉。 物料性能 沖擊強度高，尺寸穩(wěn)定性好，無色透明，著色性好，電絕緣性、耐腐蝕性、耐磨性好，但自潤滑性差，有應(yīng)力開裂傾向，高溫易水解，與其它樹脂相溶性差。 適于制作儀表小零件、絕緣透明件和耐沖擊零件 成型性能 ： 1） 無定形料 ,熱穩(wěn)定性好，成型溫度范圍寬，流動性差。吸濕小，但對水敏感，須經(jīng)干燥處理。成型收縮率小，易發(fā)生熔融開裂和應(yīng)力集中，故應(yīng)嚴格控制成型條件，塑件須經(jīng)退火處理。 2） 熔融溫度高，粘度高，大于 200g 的塑件，宜用加熱式的延伸噴嘴。 3） 冷卻速度快，模具澆注系統(tǒng)以粗、短為原則，宜設(shè)冷料井，澆口宜取大，模具宜加熱。 4） 料溫過低會造成缺料，塑件無光澤，料溫過高易溢邊，塑件起泡。模溫低時收縮率、伸長率、抗沖擊強度高，抗彎、抗壓、抗張強度低。模溫超過 120 度中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 時塑件冷卻慢，易變形粘模。 5） 塑件壁不宜太厚，應(yīng)均勻，避免有尖角 和缺口。 塑件的結(jié)構(gòu)分析 塑料制品形狀如下圖： 圖 21 塑件正面 圖 22 塑件背面 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 圖 23 塑件工程圖 圖 24 塑件左視圖 表 21 塑件主要參數(shù) 材料密度（ density） 體積（ volume） 質(zhì)量（ mass） 1190kg/m^3 立方毫米 克 塑件的工藝性分析 熱塑性塑料注射成型工藝過程如圖 25 所示： 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 圖 25 熱塑性塑料注射成型工藝過程 塑化是指塑料在注塑機料筒內(nèi)混煉受熱從而達到理想的可模塑狀態(tài)（即黏流態(tài)或熔融態(tài)）的 過程。對塑化的基本要求是：在規(guī)定時間內(nèi)提供足夠的、合格的塑料熔體。塑化量不足，則會導(dǎo)致型腔充不滿、腔內(nèi)壓力不足、塑料的保壓不足而出現(xiàn)塑件材質(zhì)疏松、收縮大、凹陷、孔洞等。 1）塑件的原材料分析 該塑件選擇的是 PC 塑料， PC 是一種綜合性能優(yōu)良的非晶型熱塑性樹脂，具有優(yōu)異的電絕緣性、延伸性、尺寸穩(wěn)定性及耐化學(xué)腐蝕性，較高的強度、耐熱性和耐寒性；還具有自熄、阻燃、無毒、可著色等優(yōu)點 。 比重 : 克 /立方厘米 成型收縮率 :% 成型溫度： 230320℃ 干燥條件： 110120℃ 8 小時 可在 60~120℃ 下長期使用。 表 22 PC 各項性能參數(shù) 屬性 數(shù)值 單位 彈性模量 2320xx0000 牛頓 /m^2 泊松比 抗剪模量 829100000 牛頓 /m^2 密度 1190 kg/ m^2 張力強度 62700000 牛頓 /m^2 熱導(dǎo)率 W/(m164。 k) 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 比熱 1535 J/(kg164。 k) 2） 脫模斜度 為了便于脫模，防止脫模是拉傷塑件在設(shè)計時必須使塑件塑料封頭內(nèi)外表面沿脫模方向留有足夠的脫模斜度。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料收縮率。一般取 30ˊ ~1186。30ˊ , 取斜度的方向一般內(nèi)孔以小端為準，符合圖樣要求斜度由擴大方向取得；外形以大端為準，符合圖樣要求，斜度由縮小方向取得，而且脫模斜度不包括在塑料制品公差范圍內(nèi)，脫模斜度見下表： 表 23 常用塑料的脫模斜度 3) 壁厚 塑料制件規(guī)定它的最小壁厚值，它隨塑件大小不同而異。塑件過厚不但造成原料浪費，而且對熱塑性塑料增加了冷卻時間，降低了生產(chǎn)率，另外也影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，如產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。 4) 尺寸及精度 塑件尺寸的大小取決于塑料的流動性。在注射成型過程中，流動性差的塑料及薄壁塑件等的尺寸不能設(shè)計的過大。大而薄的塑件在塑料尚未充滿型腔時已經(jīng)固化，或勉強能充滿但料的前鋒已不能很好的熔合而形成冷接縫影響塑件的外觀和結(jié)構(gòu)強度。 熱塑性塑料易于成型薄壁塑件，最小壁厚達到 ，但一般不宜小于 ～，常取 2～ 4mm。在本設(shè)計中，壁厚取 2mm 左右。同時同一塑件的壁厚應(yīng)盡可能一致，否則因冷卻或固化的速度不同產(chǎn)生附加內(nèi)應(yīng)力，使塑件產(chǎn)生翹曲、縮孔、裂紋甚至開裂等的缺陷。 5） 在塑料制品設(shè)計中，制品的轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡可能采用圓弧過渡。因為帶有尖角的塑件，往往會在尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊振動時會發(fā)生破裂，甚塑料名稱 脫模斜度 型腔 型芯 聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、氯化聚醚 25180?！?45180。 20180?！?45180。 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜 35180?！?40180。 30180?！?40180。 聚苯乙烯、有機玻璃、 ABS、聚甲醛 35180?！?1 186。30180。 30180?！?40180。 熱固性塑料 25180。～ 40180。 20180?！?40180。 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 至在脫模過程由于成型內(nèi)應(yīng)力而開裂，特別是塑件的內(nèi)角處，理想的內(nèi)圓角半徑應(yīng)為壁厚的 1/3 以上。這樣避免應(yīng)力集中，提高塑料制品的強度，改善制品成型時的塑料流動情況及脫模。此外，有了圓角，模具在 淬火或使用時不致因應(yīng)力集中而開裂。但是，采用圓角會使凹模型腔加工復(fù)雜化，使鉗工勞動量增大。通常內(nèi)壁圓角半徑應(yīng)是壁厚的一半，而外壁圓角半徑可為壁厚的 倍，一般圓角半徑不應(yīng)小于 。 6） 粗糙度 ： 塑件的外觀要求越高，表面粗糙度應(yīng)越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤云紋等疵點來保證外，主要取決于模具型腔表面粗糙度。一般模具粗糙度要比塑件的要求低 1～ 2 級。塑料制件表面粗糙度一般為 ～ 之間。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷加大，所以應(yīng)隨時給以拋光復(fù)原。透明塑件要求型腔和型芯的 表面粗糙度相同，而不透明塑件則根據(jù)使用情況決定他們的表面粗糙度。 綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 注射機 的選擇 注射機的基本參數(shù) 注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量 ,注射壓力 ,注射速度 ,塑化能力 ,鎖模力 ,合模裝置的基本尺寸 ,開合模速度 ,空循環(huán)時間等 .這些參數(shù)是設(shè)計 ,制造 ,購買和使用注塑機的主要依據(jù) 。 1)公稱注塑量 ： 指在對空注射的情況下 ,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時 ,注射裝置所能達到的最大注射量 ,反映了注塑機的加工能力 。 2)注射壓 力 ： 為了克服熔料流經(jīng)噴嘴 ,澆道和型腔時的流動阻力 ,螺桿 (或柱塞 )對熔料必須施加足夠的壓力 ,我們將這種壓力稱為注射壓力 。 3)注射速率 ： 為了使熔料及時充滿型腔 ,除了必須有足夠的注射壓力外 ,熔料還必須有一定的流動速率 ,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度 。 常用的注射速率如 下 表所示。 表 24 注射量與注射時間的關(guān)系 注射量/CM3 125 250 500 1000 20xx 4000 6000 10000 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 13 注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 20xx 注射時間 /S 1 3 5 4)塑化能力 ： 單位時間內(nèi)所能塑化的物料量 ， 塑化能力應(yīng)與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調(diào) ,若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長 ,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力 ,反之則會加長成型周期 。 5)鎖模力 ： 注塑機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力 ,在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開 。 6)合模裝置的基本尺寸 ： 包括模板尺寸 ,拉桿空間 ,模板間最大開距 ,動模板的行程 ,模具最大厚度與最小厚度等 ， 這些參數(shù)規(guī)定了機器加工 制件所使用的模具尺寸范圍 。 7)開合模速度 ： 為使模具閉合時平穩(wěn) ,以及開模 ,推出制件時不使塑料制件損壞 ,要求模板在整個行程中的速度要合理 ,即合模時從快到慢 ,開模時由慢到快 再到停 。 8)空循環(huán)時間 ： 在沒有塑化 ， 注射保壓 ， 冷卻 ， 取出制件等動作的情況下 ，完成一次循環(huán)所需的時間 。 注射機的選擇 完整的注射成型工藝過程，按其先后順序應(yīng)包括：成型前的準備、注射過程、塑件的后處理等。 1） 成型前的準備 為使注射成型過程能順利進行，并保證塑料制件的質(zhì)量，在成型前應(yīng)做一些必要的準備工作，包括： 處理，在成型前應(yīng)對原料進行外觀（如色澤、顆粒大小、均勻度）及工藝性能（如流動性、熱穩(wěn)定性、收縮性、水分含量等）的檢驗 。； ； 用。 2） 注射過程 完整的注射過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模幾個步驟。其流動的情況又可分為充型、保壓、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個階段。 3） 塑件的后處理 塑件在成型過程中，由于塑化不均勻或由于塑料在型腔中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 14 中的結(jié)晶、定向以及冷卻不均勻而造成塑件各部分收縮不一致，或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致在使用過程中變形或 開裂。因此常需要進行適當(dāng)?shù)暮筇幚硪韵嬖诘膬?nèi)應(yīng)力，改善塑件的性能和提高尺寸穩(wěn)定性。其主要方法是退火和調(diào)濕處理。 注射成型工藝參數(shù) 在塑料成型過程中，工藝條件的選在和控制是保證成型順利進行和塑件質(zhì)量的關(guān)鍵因素。主要工藝條件是影響塑化流動和冷卻的溫度、壓力、和相應(yīng)的各個作用時間。 溫度：注射成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動；而后一種溫度主要是影響塑料的流動和冷卻。 壓力：注射模注射過程中需要控制的壓力包括塑化壓力、注射壓力和型腔壓力三種 ，它們直接影響塑料的塑化和塑件質(zhì)量。 時間：完成一次注射成型過程所需的時間稱為成型 (或生產(chǎn) )周期，它包括以下各部分 ： 注射時間 、 保壓時間 、冷卻時間 、其他時間 (含開模、脫模、噴涂脫模劑、放嵌件等 ) 即： T=t 注 +t 保壓 +t 冷卻 +t 其他 ， 本設(shè)計成型周期取 20s 成型周期直接影響到勞動生產(chǎn)率和注射機使 用率，因此生產(chǎn)中，在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量縮短成型周期中各階段的有關(guān)時間。在整個成型周期中，以注射時間和冷卻時間最重要，對塑件的質(zhì)量均有決定性影響。注射時間中的保壓時間就是對型腔內(nèi)塑料的壓實時間，在整個注射時間內(nèi)所占比例較大，一般為2025s。冷卻時間主要決定于塑件的厚度、塑料的熱性能和結(jié)晶性能以及模具溫度等。冷卻時間的長短應(yīng)以脫模時塑件不引起變形為原則。冷卻時間一般在30120s 之間。冷卻時間過長，不僅延長生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)效率，對復(fù)雜塑件還將造成脫模困難。成型周期中的其他時間則與生產(chǎn)過程是否連續(xù)化 和自動化以及兩化的程度等有關(guān)。具體的參數(shù)見表 25，最終確定注射機型號為 XSZ60。 表 25 注塑機的主要參數(shù) 理論注射容積 (cm179。） 60 螺桿直徑 (mm) 5 注射壓力 (MPa) 180 注射速率 (g/s) 70 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 15 塑化能力 (g/s) 35 螺桿轉(zhuǎn)速 (r/min) 0— 200 鎖模力 (kN) 400 拉桿有較距離 (mm) 220 300 移模行程 (mm) 250 模具最大厚度 (mm) 250 模具最小厚度 (mm) 150 鎖模形式 雙曲肘 模具定位孔直徑(mm) 80 噴嘴球半徑 (mm) SR10 噴嘴口孔徑 (mm) 3 模板尺寸 (mm) 200 315 最大注射量校核 注射機的表稱注射量： V 機 = 立方毫米 注射機一個注射周期內(nèi)所需注射量的塑料熔體的總量必