【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ...................................................40 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文 (全套 CAD 圖紙 ) 36396305 1 1 緒論 塑料的發(fā)展 現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展為素有 “ 工業(yè)之母 ” 美譽(yù)的模具工業(yè)帶來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇，而模具材料的應(yīng)用在模具制造中起舉足輕重的作用。塑料，作為重要的模具材料之一，隨著家電、汽車(chē)、電子、電器、通訊產(chǎn)品的迅猛發(fā)展而得到更為廣泛的應(yīng)用。塑料模具，成為時(shí)下模具品種之 “ 關(guān)鍵詞 ” 。在此背景下，如何更深入地認(rèn)識(shí)塑料模具的發(fā)展?fàn)顩r并把握其市場(chǎng)走向，成為重要課題。 隨著中國(guó)汽車(chē)、家電、電子通訊、各種建材的迅速發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的 快速增長(zhǎng)，在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模具在模具總量中的比例將進(jìn)一步提高，其發(fā)展速度將快于其他模具種類(lèi)，塑料模具的加工與生產(chǎn)將形成遍地開(kāi)花之勢(shì)。 模具是汽車(chē)、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料、日用品等工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。沒(méi)有模具，就沒(méi)有高質(zhì)量的產(chǎn)品。用模具加工的零件，具有生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、節(jié)約材料、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。因此，模具技術(shù)，特別是制造精密、復(fù)雜、大型模具的技術(shù)，已成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一。 塑 料模具發(fā)展 目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的小模數(shù)塑料齒輪等精密塑料模具已達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品水平。在齒輪模具設(shè)計(jì)中采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型壓縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線造型要求。顯示管隔離器注塑模、高效多色注射塑料模、純平彩電塑殼注塑模等精密、復(fù)雜、大型模具的設(shè)計(jì)制造水平也已達(dá)到或接近國(guó)際水平。使用 CAD三維設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)模擬注塑成形、抽芯脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎等對(duì)精密、復(fù)雜模具的制造水平提高起到了很大作用。 20噸以上的大型塑料模具的設(shè)計(jì)制造也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 34英寸彩電塑 殼和 48英寸背投電視機(jī)殼模具，汽車(chē)保險(xiǎn)杠和儀表盤(pán)的注塑模等大型模具，國(guó)內(nèi)都已可生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)最大的塑料模具已達(dá) 50噸。 雖然在這十多年中注塑模具工業(yè)取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低， CAD/CAE按術(shù)的普及率不高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等。特畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文 (全套 CAD 圖紙 ) 36396305 2 別在大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具技術(shù)上存在明顯差距，這些類(lèi)型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國(guó)內(nèi)需求，因而需要大量從國(guó)外進(jìn)口。 國(guó)外注塑模具制造行業(yè)的最基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到較高水平，實(shí)現(xiàn)部分資源共享，大大縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期，降低生產(chǎn)成本 。最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力 滿足用戶需求。 模具企業(yè)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)業(yè)化，在模具企業(yè)的生產(chǎn)管理方面，也有越來(lái)越多的采用以設(shè)計(jì)為龍頭、按工藝流程安排加工的專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)方式，降低了對(duì)模具工人技術(shù)全面性的要求，強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)化。 由于塑料模具工業(yè)快速發(fā)展及上述各方面差距的存在，因此我國(guó)今后塑料模具的發(fā)展必將大于模具工業(yè)總體發(fā)展速度。塑料模具 生產(chǎn)企業(yè)在向著規(guī)?；同F(xiàn)代化發(fā)展的同時(shí)， “ 小而專(zhuān) ” 、 “ 小而精 ” 仍舊是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，為了滿足用戶對(duì)模具制造的 “ 交貨期短 ” 、 “ 精度高 ” 、 “ 質(zhì)量好 ” 、“ 價(jià)格低 ” 的要求，以下的發(fā)展趨勢(shì)也較為明顯。 未來(lái)我國(guó)的模具將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢(shì)：一是模具日趨大型化。二是模具的精度越來(lái)越高。三是多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)對(duì)鋼材的性能要求也越來(lái)越高。四是熱流道模具在塑料模具中的比重逐漸提高。五是隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展氣輔模具及適 應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。六是標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛。七是快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。八是隨著車(chē)輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展壓鑄模的比例將不斷提高，同時(shí)對(duì)壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來(lái)越高的要求。九是以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程進(jìn)一步加快塑料模具的比例將不斷增大。十是模具技術(shù)含量將不斷提高中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致模具市場(chǎng)走勢(shì)的變化。 國(guó)外注塑成型技術(shù)在也向多工位、高效率、自動(dòng)化、連續(xù)化、低成本方向發(fā)展。因此，模具向高精度復(fù)雜、多功能的方向發(fā)展。例如：組合模、即鈑金和注塑 一體注塑鉸鏈一體注塑、活動(dòng)周轉(zhuǎn)箱一體注塑；多色注塑等；向高效率、高自動(dòng)化和節(jié)約能源，降低成本的方向發(fā)展。例如：疊模的大量制造和應(yīng)用，水路設(shè)計(jì)的復(fù)雜化、裝夾的自動(dòng)化 、 取件全部自動(dòng)化。 本文主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是塑料端蓋注射模設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來(lái)生產(chǎn)端蓋塑件產(chǎn)品，基于此，必須實(shí)現(xiàn)大批量的生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)周畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文 (全套 CAD 圖紙 ) 36396305 3 期，才能降低成本。注射模具的使用是實(shí)現(xiàn)高效率生產(chǎn)的一個(gè)非常好的途徑，在本次設(shè)計(jì)中就是要對(duì)塑料端蓋塑件的特性進(jìn)行分析，對(duì)成型工藝性的可行性進(jìn)行分析，完成其生產(chǎn)模具的設(shè)計(jì)。模 具的設(shè)計(jì)過(guò)程綜合性很強(qiáng)，需要考慮的因素很多，需要一個(gè)整體的思維模式去考慮問(wèn)題，才能設(shè)計(jì)出一個(gè)合格的作品。本此設(shè)計(jì)的目標(biāo)，就是通過(guò)確定成型零件、推出機(jī)構(gòu)等的合理結(jié)構(gòu)并進(jìn)行計(jì)算校驗(yàn)，設(shè)計(jì)出一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、操作簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、使用壽命長(zhǎng)的模具。本文的研究的塑料端蓋如圖 、 。 圖 塑料端蓋二維圖 圖 塑料端蓋三維圖畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文 (全套 CAD 圖紙 ) 36396305 4 2 塑件材料及工藝的分析 PA1010 基本特性 PA1010（尼龍 1010）塑料是半透明、輕而硬、表面光亮的結(jié)晶形白色或微黃色顆粒，相對(duì)密度和吸水性比尼龍 6和 尼龍 66低，機(jī)械強(qiáng)度高，沖擊韌性、耐磨性和自潤(rùn)滑性好，耐寒性比尼龍 6好，熔體流動(dòng)性好，易于成型加工，但體溫度范圍較窄，高于 100℃ 時(shí)長(zhǎng)期與氧接觸會(huì)逐漸呈現(xiàn)黃褐色，且機(jī)械強(qiáng)度下降，熔融 態(tài) 時(shí)與氧接觸極易引起熱氧化降解。 PA1010（尼龍 1010）塑料還具有較好的電氣絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性，無(wú)毒。不溶于大部分非極性溶熔劑，如烴、脂類(lèi)、低級(jí)醇等，但溶解于強(qiáng)極性溶劑，如苯酚、濃硫酸、甲酸、水合三氯乙醛等，耐霉菌、細(xì)菌和蟲(chóng)蛀。膠原料熔程較窄，一般為 3～ 4℃ 。熔融流動(dòng)性較好。適合注射成型、擠出成型吹塑成型。 PA1010 成型工藝分析 PA1010原料加工前應(yīng)在 90℃ 左右烘箱中干燥處理。可采用注塑、擠出吹塑和噴涂法加工成型制品。擠出成型時(shí)機(jī)筒溫度：加料段為 160℃ 左右、均化段為215℃ 左右，成型模具為 180~190℃ 。注塑成型時(shí)，機(jī)筒溫度為 190~230℃ ，噴嘴溫度為 205℃ 左右，模具溫度為 30℃ 左右，注射壓力為 110MPa左右。成型制品后要用油或水?。囟?95℃ 左右）加熱 4h。粉末噴涂時(shí)應(yīng)將原料用 80目篩網(wǎng)篩過(guò)，粉末加熱 50~60℃ ，預(yù)噴涂金屬件預(yù)熱至 245~255℃ ，用火焰法噴涂（用~ 的 CO2氣輸 送粉料，乙炔壓力為 ，氧氣壓力為 ~ 。 塑件結(jié)構(gòu)分析 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析的內(nèi)容主要包括：塑件的結(jié)構(gòu)分析、尺寸和精度分析、表面粗糙度分析、塑件壁厚和脫模斜度分析等。另外還有圓角、孔、嵌件、加強(qiáng)筋、支承面等，在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，因分析主要因素，并和所設(shè)計(jì)塑件有關(guān)。 由塑件的結(jié)構(gòu)特征可知，其內(nèi)部有一倒鉤式凸臺(tái)，因此需要內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)，內(nèi)抽芯不同于一般的側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，因?yàn)樗荒苡泻艽蟮某榘尉?，也很難利用開(kāi)模合模動(dòng)力；由于制件外圍有一圓環(huán)凸緣，脫模機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)單與否對(duì)模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和制造成本有很大的影響；由于該材料為尼龍 1010，其成型工藝比較復(fù)雜，根據(jù)本材料的成型工藝特性，設(shè)計(jì)合格的模具結(jié)構(gòu)和成型工藝參數(shù)的選定是其又一個(gè)難點(diǎn)；考慮到耗費(fèi)，成本，成型周期，生產(chǎn)效率及后序加工方面，要畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文 (全套 CAD 圖紙 ) 36396305 5 采 用合適的澆注系統(tǒng)。 塑件尺寸及精度分析 塑件尺寸的大小取決于塑料的流動(dòng)性。影響塑料制件尺寸精度的因素有： a. 塑料收縮率的波動(dòng)； b. 成型工藝條件的變化； c. 塑件成型后的時(shí)效變化； d. 模具結(jié)構(gòu)形狀； e. 模具的制造精度和使用磨損。 塑件的尺寸精度一般不高，因此，在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級(jí)。塑件的尺寸公差可依據(jù) SJ137278塑件公差值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。塑料公差等級(jí)的選用與塑料品種有關(guān)，根據(jù)各種塑料收縮率的變化不同，塑料的精度等級(jí)可分為：高精度、一般精度和低精度。參見(jiàn)表 。 表 精度等級(jí)的選用 [2] 塑料品種 公差等級(jí) 標(biāo)注尺寸公差 未注公差尺寸 高精度 一般精度 PA無(wú)填料填充 MT3 MT4 MT6 PA玻璃纖維填充 MT2 MT3 MT5 塑件表面質(zhì)量分析 塑料制件的表面粗糙度是決定其表面質(zhì)量的主要因素。塑件的表面粗糙度主要與模具型腔表面的粗糙度有關(guān)，一般要求模具型腔表面的粗糙度比塑件低 1~2級(jí)。塑件的表面粗糙度 Ra 一般為 ~。 對(duì)于塑料端蓋而言，其表面質(zhì)量一般要求如下：表面沒(méi)有缺陷、毛刺，而且有較好的光潔度；曲線光滑，必要圓角，避免尖角；塑件表面具有良好的耐磨性。 塑件厚度分析 塑件有一定的壁厚，可以使塑料制件在使用過(guò)程中有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且可以使塑件在成型時(shí) 保持 良好的流動(dòng)狀態(tài)。同時(shí)，塑件有一定的壁厚可以承受脫模推出力。同一塑件的壁厚 應(yīng)該一致，否則會(huì)因?yàn)槔鋮s或固化速度不同產(chǎn)生應(yīng)力，使塑件產(chǎn)生變形、縮孔及凹陷等缺陷。熱塑性塑件的壁厚一般推薦在 1~4mm，畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文 (全套 CAD 圖紙 ) 36396305 6 塑件壁厚受使用要求、材料性能、塑件尺寸和成型工藝等諸多因素制約。為滿足成型工藝條件，應(yīng)盡量使制件各部分壁厚均勻，不同壁厚的比例控制在 1:3之間。經(jīng)過(guò)測(cè)量，該零件的壁厚較為均勻大致為 ~3mm，其值在推薦值之間，易于成型。 塑件的體積和質(zhì)量 根據(jù)塑料端蓋的尺寸和技術(shù)要求，由工程圖繪制其三維實(shí)體模型，通過(guò) Pro/E實(shí)體建模分析后，其體積為： cmV ?塑件 ； PA1010的密度 3/~ cmg ；從而塑件的質(zhì)量： ???塑件m 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文 (全套 CAD 圖紙 ) 36396305 7 3 塑件在模具中的布局 型腔數(shù)目的確定 單型腔模具的優(yōu)點(diǎn)是：塑件精度高，工藝參數(shù)易于控制，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具制造成本低，周期短。缺點(diǎn)是：塑件成型的生產(chǎn)效率低，成本高。單型腔模具適用于塑件較大，精度要求較高或者小批量及試生產(chǎn)。 多型腔模具的優(yōu)點(diǎn)是：塑 件成型生產(chǎn)率高，成本低。其缺點(diǎn)是：塑件精度低，工藝參數(shù)難以控制，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模具制造成本高，周期長(zhǎng)。多型腔模具適用于大批量長(zhǎng)期成產(chǎn)的小塑件。 在多型腔模具的實(shí)際設(shè)計(jì)中，型腔數(shù)目的確定方法主要有兩種： a. 首先確定注射機(jī)的型號(hào)，在根據(jù)注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)和塑件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，計(jì)算出要求選取型腔的數(shù)目。 b. 先根據(jù)生產(chǎn)效率的要求和制件的精度要求確定型腔的數(shù)目，然后再選擇注射機(jī)或?qū)ΜF(xiàn)有的注射機(jī)進(jìn)行校核。 考慮到塑料端蓋為單塑件，綜合以上因素，這里考慮采用方案 b的方法確定型腔數(shù)目，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，以及提高生產(chǎn)效率 ，考慮采用一模兩腔的形式。 型腔的分布 模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列、 H形排列、直線排列、對(duì)稱(chēng)排列及復(fù)合排列等。 綜合考慮，因此模具型腔為一模兩腔，所以在模板上 位于 中心位置。 分型面設(shè)計(jì) 分型面是動(dòng)、定模具的分界面，即打開(kāi)模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面。分型面的位置影響著成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開(kāi)設(shè)密切相關(guān)。 實(shí)際的模具結(jié)構(gòu)基本上有三種情況： a. 型腔完全在動(dòng)模一側(cè)； b. 型腔完全在定模一側(cè)； c. 型腔各有一部分在動(dòng)定、模中。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文 (全套 CAD 圖紙 ) 36396305 8 分型面設(shè)計(jì)是注射模的一個(gè)關(guān)鍵步驟，分型面的選擇影響塑件的成型與脫模、模具的結(jié)構(gòu)與制造等。在設(shè)計(jì)分型面時(shí)，應(yīng)遵循以下原則 [2]： a. 分型面應(yīng)該選在塑件外形的最大輪廓處； b. 分型面的選擇應(yīng)該有利于順利脫模； c. 分型面的選擇應(yīng)該保證塑件的精度要求和外觀要求； d. 分型面的選擇應(yīng)該方便模具的加工制造； e. 分型面的選擇應(yīng)該有利于排氣。 塑料端蓋塑件的外形最大輪廓為其外表面輪廓，以其上表面作為分型面不僅容易分型，而且也有利于抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其具體分型面選擇如下圖 示。 圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文 (全套 CAD 圖紙 ) 36396305 9 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組成及要求 普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。 澆注系統(tǒng)是塑料熔體由注塑機(jī)噴嘴通向模具型腔的流動(dòng)通道，因此它應(yīng)能夠順利的引導(dǎo)熔體迅速有序地充滿型腔各處，獲得外觀清晰，內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件。澆注系統(tǒng)對(duì)塑件性能、尺寸、質(zhì)量，原材料利用率和模具結(jié)構(gòu)有很大影響。設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)一般考慮的內(nèi)容有：