【正文】 ................................... 38 Proe系統(tǒng)軟件的介紹 ............................................... 38 便攜式飯盒三維模具造型 ........................................... 39 結(jié)論 ................................................................... 42 致謝 ................................................................... 43 參考文獻(xiàn) ............................................................... 47 1 塑料模具的簡(jiǎn)介 模具 工業(yè)是制造業(yè)的 重要組成部分，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是政府和企業(yè)的高度重視，具有廣闊的前景。因?yàn)槿藗儗?duì)產(chǎn)品及各種機(jī)械部件的日常生活中，大多數(shù)通過(guò)模具對(duì)成品成型，所以模具制造已 成為一個(gè)大產(chǎn)業(yè)。塑料模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)是在高分子材料加工領(lǐng)域的一個(gè)主要問(wèn)題是當(dāng)代。然而，質(zhì)量的模具直接與模具的設(shè)計(jì)和制造有很大的關(guān)系。 模具設(shè)計(jì)、模具制造和過(guò)程的關(guān)鍵部分，通過(guò)合理設(shè)計(jì)制造的模具不僅能夠成功地形成高質(zhì)量的塑料件，而且簡(jiǎn)化了模具的加工工藝和高效生產(chǎn)的塑料件實(shí)現(xiàn)，從而降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的附加值。 1999，中國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值 245 億， 2020 中國(guó)的總產(chǎn)值模具預(yù)計(jì) 260270 億元，其中塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高。在大型模具已能生產(chǎn) 48 英寸大屏幕彩電的注塑模具， 公斤大容量洗衣機(jī)全套塑料模具，以及汽車(chē)保險(xiǎn)杠和整體儀表板塑料模具，精密塑料模具，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具型腔和 小模數(shù)齒輪模具和塑料模具材料。這些系統(tǒng)和軟件的介紹，雖然花了很多錢(qián)，但在我國(guó)模具行業(yè)的 CAD／ CAM 一體化，實(shí)現(xiàn)和支持 CAE 技術(shù)，形成過(guò)程，如充模和冷卻計(jì)算機(jī)仿真，具有 一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)發(fā)展中國(guó)模具 CAD／ CAM 技術(shù)。近年來(lái)，中國(guó)已廣泛采用一些新的塑料模具鋼，如： P20， 3Cr2Mo， PMS， SM 和 SM II 和模具的質(zhì)量和使用壽命有直接的顯著影響，但總的使用量仍較少。然而，在中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化和商品化的模具程度一般在30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到 70%— 80%，仍有很大的差距。對(duì)于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō)，要考慮的主要是材料的力學(xué)性能，如屈服應(yīng)力，彈性模量，彎曲強(qiáng)度，表面硬度等。 PP性能 PP無(wú)毒、無(wú)味，外觀呈象牙色半透明，或透明顆?；蚍蹱睢? 力學(xué)性能 聚丙烯具有良好的力學(xué)性能，優(yōu)良的抗沖擊強(qiáng)度，在極低的溫度 下可以正常使用； PP 具有高的耐磨性，尺寸穩(wěn)定性好，良好的耐油和中等負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的軸承。 PP塑料的彎曲強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度不是很好。 PP在 40℃時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在 40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。 PP成型工藝 PP也可以說(shuō)是聚 苯乙烯 的改性，比 HIPS 有較高的抗沖擊強(qiáng)度和更好的機(jī)械強(qiáng)度，具有良好的加工性能，可以使用注塑機(jī)、擠出機(jī)等塑料成型設(shè)備進(jìn)行注塑、擠塑、吹塑、壓延、層合、發(fā)泡、熱成型，還可以焊接、涂覆、電鍍和機(jī)械加工。 c,而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時(shí)，模具溫度應(yīng)控制在 60～ 80176。 PP 注塑工藝 PP 是最常用的工程塑料，廣泛應(yīng)用于制造齒輪、軸承、把手、泵葉輪、 4 電視機(jī) 、計(jì)算機(jī)、打字機(jī)殼體、鍵盤(pán)、電器儀表、儲(chǔ)電池槽、冰箱部件等及機(jī)械工業(yè)部件、各種日用品、消費(fèi)品包裝等制品。 5 注塑機(jī)型號(hào)選取 注塑機(jī)的主要參數(shù) 注塑機(jī)的主要參數(shù)有注塑量、注塑壓力、注塑速度、塑化能力、鎖模力等，這些參數(shù)是設(shè)計(jì)、制造、購(gòu)買(mǎi)和使用注塑機(jī)的主要依據(jù)。 （ 2） 注塑壓力：為了克服熔料流經(jīng)噴嘴、澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力，螺桿或柱塞對(duì)熔料必須施加足夠的壓力，此壓力即為注射壓力。 常用的注塑速率如表所示。塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié)調(diào)，若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之則會(huì)加長(zhǎng)成型周期。 6 注塑量的計(jì)算 1）塑件的體積計(jì)算：經(jīng)計(jì)算（計(jì)算過(guò)程略）得到塑件的體積為 cm 。 滿足注射量 機(jī)V ≥ 塑件V /= /=179。) 機(jī)V —— 塑件V 與澆注系統(tǒng)凝料體積和（ cm179。分型面位于模具動(dòng)模和定模的結(jié)合處，在塑件最大外形處 。對(duì)于外觀無(wú)嚴(yán)格要求的塑件，可將分型面選在塑件中部，這樣可以用較小的脫模斜度有利于脫模。 考慮模具結(jié)構(gòu) （ 1） 盡量簡(jiǎn)化脫模部件。 （ 2） 盡量方便澆注系統(tǒng)布置。為了有利于氣體的排出，分型面盡可能與料流的末端重合。 綜合以上考慮，可選擇分型面結(jié)構(gòu)如下圖 31： 型腔數(shù)的確定 根據(jù)所用注射機(jī)的最大注塑量確定型腔數(shù)目 根據(jù)公式 n＝ 件廢公利 G GGK ? [7] （ 31） 10 圖 31 單分型面注射模的分型面 式中 n—— 型腔數(shù) 利K —— 注射機(jī)公稱注射量的利用系數(shù) ~，此處取 . 公G —— 注射機(jī)的質(zhì)量公稱注射量（ g） 廢G —— 澆注系統(tǒng)及飛邊等的塑料質(zhì)量（ g） 件G —— 單個(gè)型腔中塑件質(zhì)量（ g） n＝ 件廢公利 G GGK ? =2 凸模設(shè)計(jì) 凸模用于成型塑料的內(nèi)表面，又稱型芯、陽(yáng)模或成型桿。為了便于加工和有利于排氣，運(yùn)用整體式的型芯結(jié)構(gòu) 。按照結(jié)構(gòu)的不同可以分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式、大面積鑲嵌式和四壁鑲嵌式五種。18~24mm范圍內(nèi)取 。在 100~120mm公差取 ；在 140~160mm 公差取 。在 280~350mm 公差取 。 H1==55 ? 凸模的外形尺寸計(jì)算 14 L凹 =[L塑 (1+k)+(3/4) Δ ] 3?? 式中 ： L凹 凸模 /型芯外形尺寸 (mm)； L塑 為塑件內(nèi)形基本尺寸 (mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形尺寸； Δs 、 k 含義如式中。 所以型芯的尺寸如下： 型芯的徑向尺寸 140? ? ?0?????? cpm SdL 0 ? 型芯的深度尺寸計(jì)算： h凹 =[h塑 (1+k)+ (2/3)Δ ] 3?? 式中 ： h凹 為 凸模 /型芯高度尺寸 (mm)； h塑 為塑件內(nèi)形深度基本尺寸 (mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸； Δs 、 k 含義如式中。目前許多單位都是憑經(jīng)驗(yàn)決定的，但常因估計(jì)不準(zhǔn)確而造成模具報(bào)廢和浪費(fèi)材料，為此建立科學(xué)的計(jì)算方法是實(shí)屬必要的。因此，要求剛度和強(qiáng)度加以合理考慮。如果型腔側(cè)壁和壁厚不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)材料的許用應(yīng)力時(shí)，型腔即發(fā)生強(qiáng)度破壞。對(duì)于大尺寸型腔，剛度不足是主要問(wèn)題，應(yīng)按強(qiáng)度計(jì)算。剛度計(jì)算的條件則因模具性，從幾個(gè)方面考慮 [10] ： 1. 要防止益料 模具型腔的某些配合面當(dāng)高壓塑料熔體注入時(shí)，會(huì)產(chǎn)生足以益料的間隙。最大的彈性變形值可取塑件的允許公差的 1/5。因此允許彈性變形量為 ～ ，可按塑件大小和精度等級(jí)選取。型芯的強(qiáng)度、剛度相當(dāng)于桿類(lèi)零件的校核計(jì)算。因此模具型腔應(yīng)該有足夠的高度。 型腔厚度的計(jì)算 本塑件中的型腔為矩型殼類(lèi)形狀，其厚度算法可用矩形型腔厚度公式計(jì)算。查表得 C= h—— 型腔側(cè)壁受壓高度（ mm）。 E—— 模具材料彈性模量 p? —— 任一自由邊中點(diǎn)的允許變形量，查表得，對(duì)于材料 pp 取 （ mm） 所以 3164 100551 ?????????? ???S = 強(qiáng)度條件 ? ?21)1(3 ???????? ?? ? ?wPaS （ 33） 式中 a —— 型腔側(cè)壁受壓高度（ mm） a =17mm P —— 型腔壓力（ MPa）查表得，對(duì)于塑件 PS為 100MPa w —— 系數(shù)，查表得 ? —— 短邊與長(zhǎng)邊比。 2. 型腔底壁厚度計(jì)算 按強(qiáng)度計(jì)算： 17 pMh pabt ?39。a —— 系數(shù)且由 l/b=170/67= 查表得 39。 p? —— 材料許用應(yīng)力（ MPa） p? =160 則 16 ??ht = 按剛度計(jì)算 3439。c —— 系數(shù)且由 l/b=170/67= 查表得 39。 E —— 材料的彈性模量（ MPa） E = 105 MPa p? —— 成型零部件的許用變形量。 18 19 澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計(jì)原則 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道，其由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。 熔接痕 熔體流動(dòng)時(shí)應(yīng)盡量減少分流的次數(shù)，有分流必然有匯合，熔體匯合之處必然會(huì)產(chǎn)生熔接痕尤其流程長(zhǎng)，溫度低時(shí)，這對(duì)塑料強(qiáng)度的影響較大。 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免塑件熔體直接沖擊細(xì)小型芯和嵌件，以防止熔體的沖擊力使細(xì)小型芯變形或嵌件位移。 對(duì)于大型或薄壁塑料制作，塑料熔體可有可能因其流動(dòng)距離過(guò)大過(guò)流動(dòng)阻力太大而無(wú)法充滿整個(gè)型腔。主流道截面面積過(guò)小，塑料在流動(dòng)過(guò)程冷卻面積相對(duì)增加，熱量損失大，粘度增加，流動(dòng)性降低成型壓力損失大。一般對(duì)于流動(dòng)性好，塑件較小，主流道要設(shè)計(jì)得小些，對(duì)于流動(dòng)性差，塑件較大，主流道要設(shè)計(jì)得大些。 主流道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。主流道的斷面設(shè)計(jì)為圓形，這樣在有限的空間內(nèi)增大了截面積。 為了便于從主流到中拉出澆注系 統(tǒng)的凝料及熔體膨脹，主流道設(shè)計(jì)成帶錐度的圓柱，其錐角 2176。 （取 2176。 。 。 2D ＝ 1D ＋ 1? ＝ ＋ 1＝ （ mm） ??? 212 ?RR 15+1=16（ mm） 式中 2D —— 主澆道小端口直徑（ mm） 1D —— 注塑機(jī)噴嘴孔直徑（ mm） 1? —— 噴嘴孔直徑接觸富裕量（ mm） 一般為 ~ 1（ mm），取 1? =1（ mm） 21 1R —— 注塑機(jī)噴嘴球半徑（ mm）， 1 R =17（ mm） 2R —— 主流道對(duì)接處半徑（ mm） 2? —— 噴嘴球半徑接觸富裕量（ mm） 一般為 1~ 2（ mm），取 2? =1（ mm） 主流道澆口套設(shè)計(jì) 由于流道要與高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞，所以模具的主流道部分通常 設(shè)計(jì)成可拆卸跟換的主流道襯套，簡(jiǎn)稱澆注套或澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材（如 T8A 等）單獨(dú)加工和熱處理（硬度為 53～ 57HRC），或用 45， 50， 55 等表面淬火（ ≥55HRC ）。 （ 2）作為澆注系統(tǒng)的主流道，將料筒內(nèi)的塑料過(guò)渡到模具內(nèi)，保證料流有力暢通地達(dá)到型腔，在注射過(guò)程中不應(yīng)有塑料溢出，同時(shí)保證主流道凝料脫出方 便 。 本設(shè)計(jì)中采用整體嵌入式，即把用于注射機(jī)定模板上中心定位孔配合定位的臺(tái)肩及用于 構(gòu) 成 主 流 道 的 部 分 做 成 一 體 ， 適 用 于 大 批 量 的 小 型 模 具 ， 22 圖 41 澆口套 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是指主流道與澆口之間的這一段，它是熔融塑料由主流道流入型腔的過(guò)度段，也是澆注系統(tǒng)中通過(guò)斷面積變化和塑料轉(zhuǎn)向的過(guò)渡段，能使塑料得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換。流動(dòng)中溫降盡可能低，同時(shí)應(yīng)能將塑料熔體均勻地分配到各個(gè) 型腔。常用的分流道截面形式有圓形、梯形、 U 形、半圓形及矩形等，梯形及 U形截面分流道加工較容易。故在本設(shè)計(jì)中選用梯形截面的分流道，其截面如圖 43： 23 圖 42 分流道的斷面形狀 梯形截面分流道的尺寸可按下面的經(jīng)驗(yàn)公式確定 [12] ： Lmb ? （ 41） bh 32? 式中 b —— 梯形大底邊寬度（ mm） m—— 塑件的質(zhì)量（ g） L —— 分流道的長(zhǎng)度（ mm） h —— 梯形的高度（ mm） 梯形的側(cè)面斜度 α 常取 5176。 ，底部以圓角相連，上式的