【正文】 具設(shè)計與制造 班級 模具 1001 班 學(xué)生姓名 郭春陽 一、 文獻綜述 本課題主要是塑料成型件的設(shè)計，也就是塑料模的工藝方案分析及確定工藝計算，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計計算等內(nèi)容。 二、研究內(nèi)容與預(yù)期目標(biāo) 1 研究內(nèi)容： 剃須刀電池盒的塑料零件注射模設(shè)計 2 預(yù)期目標(biāo)：自己在老師和同學(xué)的幫助下獨立完成本次畢業(yè)設(shè)計，更加熟練的掌握自己大學(xué)所學(xué)的內(nèi)容 三、研究方案 對 塑料 件進行結(jié)構(gòu)分析，從各方面考慮其結(jié)構(gòu)，到模具車間進行模具制造學(xué)習(xí)，積累生產(chǎn)實際經(jīng) 驗，了解一些相關(guān)技術(shù)及注意事項，并通過每次對模具的調(diào)試與維修，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)認(rèn)真分析提出最合理的方案解決出現(xiàn)的一系列的問題。接著通過運用三維實體造型軟件 Pro/Engineer 對剃須刀進行了 3D 造型，先是對每個零件造型，然后把零件裝配起來。此外，還就塑件的缺陷及其消除措施進行了簡單的討論。2020 年我國模具產(chǎn)值達到 450 億元人民幣以上，約折合 50 多億美元，按模具總量排名，中國緊隨日本、美國其后，位居世界第三。 近兩年，我國的模具技術(shù)有了很大的提高，生產(chǎn)的模具有些已接近或達到國際水平。大型復(fù)雜沖模以汽車覆蓋件具為代表，我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。塑料模已能 生產(chǎn) 3 48大 展幕彩電塑殼模具，大容量洗衣機全套塑料模 具及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具。壓鑄模方面已能生產(chǎn)自動扶梯整體梯級壓鑄 模及汽車后轎齒輪箱壓鑄模等。模 CAD/CAM/CAE 技術(shù)相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用，并開發(fā)出了自主版權(quán)的模具 CAD/CAE 軟件。模具加工機床品種增多，水平明顯提高。模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用更加廣泛，品種有所擴展。 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)新設(shè)計方面也取得較大進展。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及 技術(shù)。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。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC 塑料管材管接頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟增長點，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡(luò)模的發(fā)展速度也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方 面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)機頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點。 CAD/CAM 技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具 CAD/CAM 技術(shù)的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造了良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的 CAD/CAM/CAE 一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型 CAD/CAM 系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題； CAD/CAM 軟 件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的 3D 設(shè)計與成型過程的 3D 分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越 重要的作用。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注 射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且其常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。 3）開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具。 4）提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計制造水平及比例。 5）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向 工程。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設(shè)備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。 7）應(yīng)用 優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 設(shè)計中，各個零件的造型都設(shè)計好，然后在裝配體中把各零件裝配起來，但是在做模具的時候 ,作為代表，只做其中電池盒的模具。 熱塑性塑料是在特定的溫度的范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料。 ABS 可以根據(jù)要求通過改變單體的含量進行調(diào)整。近年來 ABS 塑料在汽車上的應(yīng)用發(fā)展很快 ,如作檔泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管，以及小轎車車身等。 成型性能： 無定性料，流動性中等，吸濕大，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須長時間預(yù)熱干燥。 對精度較高的塑件，模溫宜取 50~60℃ ，對光澤、耐熱塑件，模溫宜 取 60~80℃ 。與 372 有機 玻璃的熔接性良好，制成雙色塑件，且可表面鍍鉻。 表 21 ABS的主要技術(shù)指標(biāo) 密度 3/cmg ~ 比容 gcm/3 ~ 吸水率 % ~ 收縮率 % ~ 熔點 ℃ 130~160 彎 曲強度 MPa 90 抗拉屈服 強度 Mpa 50 拉伸彈性模量 MPa 103 體積電阻率 cm?? 1016 硬度 HB 熱變形溫度℃ 130~160 沖擊強度 2/mkJ 無缺口 261 90~108 缺口 11 滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 剃須刀電池盒注射成型工藝過程 電池盒注射成形工藝過程如下 ： 注射裝置準(zhǔn)備裝料 預(yù)烘干 裝入料斗 預(yù) 塑化 注射裝置準(zhǔn)備注射 清理嵌件、預(yù)熱 清理模具、涂脫模劑 放入嵌件 合模 注射 保壓 脫模 冷卻 塑件送下工序 注射成形工藝參數(shù)見表 22。為了能恰倒好處的裝上三節(jié)電池，因此在電池的長度方向設(shè)計成 三段圓弧槽，便于干電池的放入、取出以及在工作中適當(dāng)?shù)目ňo在電池盒中；為了是電池能與剃須刀內(nèi)部電路接通，所以必須考慮到在電池盒上鑲有金屬片，為了給金屬片放置一個合理的位置，在干電池的半徑方向設(shè)計了兩塊擋板，一方面更加有利于電池的卡緊，使工作穩(wěn)定，另一方面便于干電池與剃須刀內(nèi)部電路連通；為了方便顧客放入干電池時不把干電池放反以及減少制件的制造成本，設(shè)計三個電池形狀的孔。下面確定電池盒的各項技術(shù)參數(shù)： 1）尺寸大小和精度 電池盒的尺寸大小根據(jù)干電池的大小即可。如果壁厚太小，則電池盒的強度、剛度不夠，同時給制造帶來困難。塑件的尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動和模具制造誤差，由于我們要設(shè)計的零件的工作環(huán)境對精度要求不高，加之選用的塑料 ABS 推薦精度等級為 5 級，所以只要求電池盒能與剃須滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6 刀的其它零件能正常裝配即可，因此電池盒選用 4 級精度。塑件轉(zhuǎn)角處一般采用 圓角過渡，其半徑為塑件壁厚的 1/3 以上，最小不宜小于 。 4）孔 嚴(yán)格意義上講塑件上的通孔和盲孔通常用單獨型芯或分段型芯來成形，對于易彎曲變形的型芯，須附設(shè)支承住。 滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 第 3 章 注射機的選擇 注射機規(guī)格 注射機是熱塑性塑料和部分熱固性塑料注射成形的主要設(shè)備，我們選擇注射機型號 為 XSZ60,它的技術(shù)規(guī)格如表 31 所示。注射容量以 容積（ cm3）表示時， 塑件體積（包括澆注系統(tǒng)）應(yīng)小于注射機的注射容量，其關(guān)系按 31 式校核 V 件 ≤ 注 （ 31） 式中 V 件 — 塑件與澆注系統(tǒng)的體積（ cm3） 。 — 最大注射容量利用系數(shù)。 注射機鎖模力校核 模具所需的最大鎖模力應(yīng)小于或等于注射機的額定鎖模力，其關(guān) 系按 32 式 校核 p 腔 F≤P 鎖 （ 32） 滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 8 式中 p 腔 — 模具型腔壓 力，一般取 40～ 50Mpa； F — 塑件與澆注系統(tǒng)分型面上的投影面積（ mm2） 。 在這個設(shè)計中 p 腔 = 40 Mpa F = P 鎖 = 500 kN p 腔 F = 40 106 106 = (kN) 500(kN) 所以注射機的鎖模力也滿足要求。 P 注 — 所選注射機的額定注射壓力 (Mpa)。 注射機模具厚度校核 模具閉合時的厚度應(yīng)在注射機動、定模板的最大閉合高度和最小閉合高度之間，其關(guān)系按 34 式校核 H 最小 ＜ H 模 ＜ H 最大 （ 34） 式中 H 最小 — 注射機所允許的最小模具厚度（ mm）； H 模 — 模具閉合厚度（ mm）； H 最大 — 注射機所允許的最大模具厚度（ mm）。 滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 注射機最大開模行程校核 塑件所需的開模距應(yīng)小于注射機的最大開模行程。 在這個設(shè)計中 H1 = 25 mm H2 = 65mm S = 180mm H1 + H2 + 10 = 25 + 65 +10 = 100 mm 100 180 因此，注射機模板行程也滿足要 求。 加載參照模型 1) 新建文件 執(zhí)行 [文件 /新建 ]命令，在新建對話框類型欄中選擇 [制造 ]，子類型中選擇 [模具型腔 ]，并在 [名稱 ]文本框內(nèi)輸入 dianchihe，取消 [使用缺省模板 ]的勾選，單擊 [確定 ]按鈕，進入 [新文件選項 ]對話框，在 [模板 ]欄內(nèi)選擇 mms_mfg_mold,這是一個公制的模具設(shè)計模塊，單擊 [確定 ]按鈕。在 [創(chuàng)建參照模型 ]對話框中，輸入?yún)⒄漳Ｐ偷拿Q： dianchihe_ref，單擊 [確定 ]按鈕。 注意：在這個過程中，必 須使得 PULL DIRECTION 雙箭頭方向（開模方向）與參照模型的 Z 軸方向一致，如果不一致，則執(zhí)行菜單管理器中的 [坐標(biāo)系統(tǒng) 類型 /動態(tài) ]命令進行調(diào)整。在 [布局 ]對話框中將參數(shù)設(shè)置好，單擊 [預(yù)覽 ]按鈕。 4) 保存文件。成型零件的設(shè)計是模具設(shè)計的關(guān)鍵步驟，其設(shè)計的難易程度取滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 決于塑料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式和復(fù)雜程度，有較簡單的也有非常復(fù)雜的。 1） 應(yīng)用收縮 塑料制件從熱模具中取出并冷 卻至室溫后，其尺寸回發(fā)生縮減，為了補償這種變化，故在要在參照模型上增加一個收縮量，收縮兩等于收縮率乘以尺寸。接著，依次單擊菜單管理器中 [收縮 /按尺寸 /設(shè)置復(fù)位 /所有尺寸 ]，在彈出 的文本框內(nèi)輸入收縮率的值： ，單擊確定 2） 增加毛胚工件 毛胚工 件 —— Workpiece，它是一個能夠完 全包容參照模型的組件，通過分型面等特征可以將其分割成型心或型腔等成型零件。如果分型面選擇不合理，模具結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，塑件成型困難，并且塑件質(zhì)量差。 選擇分型面的一般原則 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項原則： 1)為了便于塑件起模，分型面一般使塑件在開模時留在下模或動模上，且分型面應(yīng)選在塑件外形的最大輪廓處。 3)對于有同軸度要求的塑件，模具設(shè)計時應(yīng)將有同軸度要求的部分設(shè)計在同一模板內(nèi)。當(dāng)塑件在分型面上的投影面積接近于注射機的最大面積時，就有可能產(chǎn)生溢料。為此，一般分型面應(yīng)與熔體流動的末端重合。此外，選擇分型面是還應(yīng)考慮到塑件的精度、塑件的外觀質(zhì)量要求、模具加工難易程度等因素。執(zhí)行分型面創(chuàng)建中的復(fù)制、拉伸、平整等命令后得到分型面。分別如 圖 43 和 44 所 示： 圖 43 分型面凸模 滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 圖 44 分型面凹模 澆注系統(tǒng)設(shè)計 注射模的普通澆注系統(tǒng)由主澆道、分澆道、澆口、冷料穴四部分組成。 分澆道：從主澆道的末端到澆口為止的一段流道。 冷料穴：一般設(shè)在主澆道的對面，有時也設(shè)在分澆道的末端。主流道小端尺寸為直徑為 5mm。本設(shè)計中澆口套由于與定位圈有配合需求，而且注射機噴嘴球半徑 12，遵循注射機球半徑小于等于澆口套球半徑的國標(biāo)要求，澆口套的規(guī)格有 S15， S20 等幾種。主流道澆口套固定配合見圖 45