【正文】 具設(shè)計(jì)與制造 班級(jí) 模具 1001 班 學(xué)生姓名 郭春陽 一、 文獻(xiàn)綜述 本課題主要是塑料成型件的設(shè)計(jì)，也就是塑料模的工藝方案分析及確定工藝計(jì)算，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算等內(nèi)容。 二、研究?jī)?nèi)容與預(yù)期目標(biāo) 1 研究?jī)?nèi)容： 剃須刀電池盒的塑料零件注射模設(shè)計(jì) 2 預(yù)期目標(biāo)：自己在老師和同學(xué)的幫助下獨(dú)立完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，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(duì) 塑料 件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，從各方面考慮其結(jié)構(gòu)，到模具車間進(jìn)行模具制造學(xué)習(xí)，積累生產(chǎn)實(shí)際經(jīng) 驗(yàn)，了解一些相關(guān)技術(shù)及注意事項(xiàng)，并通過每次對(duì)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(yùn)用三維實(shí)體造型軟件 Pro/Engineer 對(duì)剃須刀進(jìn)行了 3D 造型，先是對(duì)每個(gè)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(jìn)行了簡(jiǎn)單的討論。2020 年我國模具產(chǎn)值達(dá)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(dá)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(jī)全套塑料模 具及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具。壓鑄模方面已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體梯級(jí)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(jī)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(kuò)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(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)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(dá)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(duì)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(chǎng)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，高速公路的迅速發(fā)展，對(duì)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(jī)頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場(chǎng)的增長點(diǎn)。 CAD/CAM 技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)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(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)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(shí)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(jì)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(xiàng)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(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)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(jì)模具。 4）提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例。 5）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向 工程。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測(cè)設(shè)備是實(shí)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(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 設(shè)計(jì)中，各個(gè)零件的造型都設(shè)計(jì)好，然后在裝配體中把各零件裝配起來，但是在做模具的時(shí)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(jìn)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(dòng)性中等，吸濕大，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須長時(shí)間預(yù)熱干燥。 對(duì)精度較高的塑件，模溫宜取 50~60℃ ，對(duì)光澤、耐熱塑件，模溫宜 取 60~80℃ 。與 372 有機(jī) 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(diǎn) ℃ 130~160 彎 曲強(qiáng)度 MPa 90 抗拉屈服 強(qiáng)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(qiáng)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(jì) 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(jì)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(gè)合理的位置，在干電池的半徑方向設(shè)計(jì)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(shí)不把干電池放反以及減少制件的制造成本，設(shè)計(jì)三個(gè)電池形狀的孔。下面確定電池盒的各項(xiàng)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(qiáng)度、剛度不夠，同時(shí)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(dòng)和模具制造誤差，由于我們要設(shè)計(jì)的零件的工作環(huán)境對(duì)精度要求不高，加之選用的塑料 ABS 推薦精度等級(jí)為 5 級(jí)，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(jì) 6 刀的其它零件能正常裝配即可，因此電池盒選用 4 級(jí)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(dú)型芯或分段型芯來成形，對(duì)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(jì) 7 第 3 章 注射機(jī)的選擇 注射機(jī)規(guī)格 注射機(jī)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(jī)型號(hào) 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(shí)， 塑件體積（包括澆注系統(tǒng)）應(yīng)小于注射機(jī)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(jī)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(jī)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(jì) 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(gè)設(shè)計(jì)中 p 腔 = 40 Mpa F = P 鎖 = 500 kN p 腔 F = 40 106 106 = (kN) 500(kN) 所以注射機(jī)的鎖模力也滿足要求。 P 注 — 所選注射機(jī)的額定注射壓力 (Mpa)。 注射機(jī)模具厚度校核 模具閉合時(shí)的厚度應(yīng)在注射機(jī)動(dòng)、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(jī)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(jī)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(jì) 9 注射機(jī)最大開模行程校核 塑件所需的開模距應(yīng)小于注射機(jī)的最大開模行程。 在這個(gè)設(shè)計(jì)中 H1 = 25 mm H2 = 65mm S = 180mm H1 + H2 + 10 = 25 + 65 +10 = 100 mm 100 180 因此，注射機(jī)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(duì)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(jìn)入 [新文件選項(xiàng) ]對(duì)話框，在 [模板 ]欄內(nèi)選擇 mms_mfg_mold,這是一個(gè)公制的模具設(shè)計(jì)模塊，單擊 [確定 ]按鈕。在 [創(chuàng)建參照模型 ]對(duì)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(gè)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(dòng)態(tài) ]命令進(jìn)行調(diào)整。在 [布局 ]對(duì)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(jì)是模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟，其設(shè)計(jì)的難易程度取滄州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 決于塑料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式和復(fù)雜程度，有較簡(jiǎn)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(bǔ)償這種變化，故在要在參照模型上增加一個(gè)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(gè)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(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則： 1)為了便于塑件起模，分型面一般使塑件在開模時(shí)留在下?；騽?dòng)模上，且分型面應(yīng)選在塑件外形的最大輪廓處。 3)對(duì)于有同軸度要求的塑件，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將有同軸度要求的部分設(shè)計(jì)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(jī)的最大面積時(shí)，就有可能產(chǎn)生溢料。為此，一般分型面應(yīng)與熔體流動(dòng)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(jì) 13 圖 44 分型面凹模 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(duì)面，有時(shí)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(jì)中澆口套由于與定位圈有配合需求，而且注射機(jī)噴嘴球半徑 12，遵循注射機(jī)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