【正文】 ／CAM技術(shù)設(shè)計(jì)模具已較為普遍，隨著通用機(jī)械CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，塑料注射模CAD/CAM已經(jīng)不斷的深化。目前在國(guó)內(nèi)外巿場(chǎng)已涌現(xiàn)出一批成功應(yīng)用于塑料注射模的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。因此，模具成為國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品。 設(shè)計(jì)任務(wù)通過(guò)對(duì)模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，對(duì)整個(gè)模具設(shè)計(jì)流程有了初步了解，掌握了常用材料在各種成型過(guò)程中對(duì)模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運(yùn)用，綜合檢驗(yàn)大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)。第2章 塑件的工藝分析 塑料材料分析 塑料材料的基本特性常用的注塑塑料有PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）、ABS（丙烯、丁二烯、苯乙烯單體共聚而成）等，本次材料選用PP，PP塑料是繼尼龍之后發(fā)展的又一優(yōu)良樹(shù)脂品種，它是一種高密度、無(wú)側(cè)鏈、高結(jié)晶的線性聚合物，具有優(yōu)良的綜合性能，未著色時(shí)呈白色半透明，蠟狀；比聚乙烯輕。它比PE要更堅(jiān)硬并且有更高的熔點(diǎn)。C以上時(shí)非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入1～4%乙烯的無(wú)規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。C）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度。PP的維卡軟化溫度為150176。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP的流動(dòng)率MFR范圍在1～40。由于結(jié)晶，PP的收縮率較高，～%。加入30%%。然而，它對(duì)芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒(méi)有抵抗力。在要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可以控制在50～60176。C。 塑件材料主要用途塑料材料在機(jī)械工業(yè)上用來(lái)制造塑料蓋殼、泵業(yè)輪、軸承、把手、管道、管連接件、蓄電池槽、冷藏庫(kù)和冰箱襯里等。在模具設(shè)計(jì)之前需要對(duì)塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級(jí)和表面質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。為了方便脫模，塑件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內(nèi)、外表面，設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度。最小脫模斜度與塑料性能、收縮率、塑件的幾何形狀等因素有關(guān)。20’，塑件內(nèi)表面的脫模斜度：1186。 考慮到本塑件的結(jié)構(gòu)以及模具的側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，可以使開(kāi)模后塑件留在動(dòng)模側(cè)，所以在考慮脫模斜度時(shí)，動(dòng)、定模的型芯脫模斜度單邊0. 5186。如果制品表面出現(xiàn)了缺陷，那么應(yīng)使用較高溫度下的低速注塑。建議使用通體為圓形的注入口和流道。典型的澆口直徑范圍是1～。 塑件的結(jié)構(gòu) 滅火器蓋塑件設(shè)計(jì)任務(wù)要求用模具制作的產(chǎn)品塑件為滅火器蓋塑件，本塑件材料采用PP（聚丙烯），為大批量生產(chǎn)，其二維圖及三維圖，如圖21和圖22所示：圖21滅火器蓋塑件二維圖圖22滅火器蓋塑件三維圖 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析該塑件結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，其主體是圓柱形，有3個(gè)圓孔，側(cè)面有4個(gè)側(cè)抽芯孔，壁厚為5mm，采用PP塑料。 塑件尺寸精度及表面質(zhì)量分析根據(jù)我國(guó)目前的成型水平，塑件尺寸公差參照文獻(xiàn)塑件的尺寸與公差（GB/T144862008）的塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。該塑件表面沒(méi)有提出特殊要求，通常，一般情況下外表面要求光潔，表面粗糙度可以取到Ra=，無(wú)飛邊，毛刺，縮孔等工藝缺陷。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過(guò)冷卻系統(tǒng)來(lái)控制；為了保證制件形狀和尺寸，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。圖31 溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 壓力因素注射成型過(guò)程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。保壓力的大小取決于模具對(duì)熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。背壓力是指注塑機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實(shí)程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時(shí)的剪切作用增強(qiáng)，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，背壓的使用范圍約為100～130MPa。包括注射時(shí)間，保壓時(shí)間，冷卻時(shí)間，其他時(shí)間（開(kāi)模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時(shí)間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時(shí)間和冷卻時(shí)間，在實(shí)際生產(chǎn)中注射時(shí)間一般為3～5秒，保壓時(shí)間一般為20～120秒，冷卻時(shí)間一般為30～120秒（這三個(gè)時(shí)間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來(lái)決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時(shí)間越長(zhǎng)）。表31成型周期與壁厚關(guān)系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s1045156522852810835132經(jīng)過(guò)上面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因?yàn)楦鱾€(gè)推薦值有差別，而且有的與實(shí)際注塑成型時(shí)的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表32所示。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，除了應(yīng)掌握注射成型工藝過(guò)程外，還應(yīng)對(duì)所選用的注射機(jī)有關(guān)技術(shù)參數(shù)有全面了解，才能生產(chǎn)出合格的塑料制件。注射成型時(shí)注射模具安裝在注射機(jī)的動(dòng)模板和定模板上，由鎖模裝置合模并鎖緊，塑料在料筒內(nèi)加熱呈熔融狀態(tài)，由注射裝置將塑料熔體注入型腔內(nèi)，塑料制品固化冷卻后由鎖模裝置開(kāi)模，并由推出裝置將制件推出。M=ρV。；由于該模具采用一模一腔，所以：實(shí)際注射量為:V實(shí)==185=222cm；實(shí)際注射質(zhì)量為：M實(shí)===；模具設(shè)計(jì)時(shí)，塑件成型所需的塑料熔體的總?cè)萘炕蛸|(zhì)量需在注射機(jī)額定注射80%內(nèi)。流道凝料（包括澆口）在分型面上的上的投影面積A2，A2 =806=480 mm2 ；A分= A1+ A2=7854+480=8334mm2查參考文獻(xiàn)F鎖F脹= A分結(jié)合上面兩項(xiàng)的計(jì)算，查參考文獻(xiàn)，初步確定注塑機(jī)為 XSZY300型注射機(jī)。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。綜合考慮各種因素，根據(jù)本模具制件的外觀特點(diǎn)，采用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開(kāi)模后塑件留在型腔一側(cè)，兩側(cè)出滑塊。 裝配草圖及模架的選擇根據(jù)對(duì)塑件的分析，確定該模具是單分型面，由GB/《塑料注射模中小型模架》可選擇FCI型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如下圖48所示：圖48 模架FCI型模具定模采用頂板、脫料板、定模板，動(dòng)模采用動(dòng)模板、模腳，底板，上下頂針板，又叫三板模，細(xì)水口模架，適合點(diǎn)澆口，滑塊抽芯系統(tǒng)或油缸側(cè)抽芯的注射成形模具。根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對(duì)應(yīng)的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸。綜上所述所選擇的模架的型號(hào)為：LKM FCI2530A90B70C90。按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量n≤其中：—注射機(jī)最大注射量，；—澆注系統(tǒng)凝料量，；—單個(gè)塑件的容積。=%，故可得，n=，所以型腔的數(shù)目取：n=1。為了保證塑件質(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，選擇范圍通常在50%～80%。 鎖模力當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沿注射機(jī)軸向方向的很大推力，其大小等于制品與澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和乘以型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力。在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按參考文獻(xiàn)中的下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力：F＞ A分P型=8334 mm2 注射壓力注射壓力的校核是檢驗(yàn)注射機(jī)的最大注射壓力能否滿足制品成型的需要。 安裝尺寸為了使注塑模能夠順利地安裝在注射機(jī)上并生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)模具時(shí)必須校核注射機(jī)與模具安裝有關(guān)的尺寸，因?yàn)椴煌吞?hào)和規(guī)格的注射機(jī)，其安裝模具部分的形狀和尺寸各不相同。 注射機(jī)噴嘴前端的球面半徑r和孔徑d與模具澆口套始端的球面半徑R及小孔徑D應(yīng)吻合，以避免高壓塑料熔體從縫隙處溢出。所以，注射機(jī)噴嘴尺寸是標(biāo)準(zhǔn)，模具的制造以它為準(zhǔn)則。該模具=4mm，取=，符合要求。澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無(wú)流道凝料澆注系統(tǒng)兩類，本設(shè)計(jì)中采用普通點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)。1－主流道 2－第一分流道 3－第二分流道 4－澆口 5－型腔 6－冷料穴 影響澆注系統(tǒng)的因素在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下列有關(guān)因素：塑料成型特性：設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)考慮所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質(zhì)量。塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術(shù)要求等因素，結(jié)合選擇分型面同時(shí)考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式、進(jìn)料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應(yīng)注意防止流料直接沖擊嵌件及細(xì)弱型芯受力不均以及應(yīng)充分估計(jì)可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問(wèn)題，從而采取相應(yīng)的措施或留有修整的余地。冷料：在注射間隔時(shí)間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，故設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮儲(chǔ)存冷料的措施。它與注射機(jī)的噴嘴在同一軸線上。為防止?jié)部谔妆蛔⑺軝C(jī)噴嘴撞傷，應(yīng)采取淬火處理使其具有一定硬度。第二個(gè)是注射機(jī)噴嘴幾何參數(shù)與主流道尺寸的關(guān)系。~4176。查參考文獻(xiàn)[1]可得，PP的流動(dòng)性良好，取2176?！?，這里取。噴嘴直徑為。進(jìn)口直徑：。這里取h=5mm。通常將主流道襯套在淬火后嵌入模具中，這樣在損壞時(shí)便于更換或修磨。定位圈與上模座配合為H7/m6。 在保證塑料良好成型的前提下，主流道長(zhǎng)度L應(yīng)盡量短，否則將增多流道凝料，且增加壓力損失，使塑料降溫過(guò)多而影響注射成型。由標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu)取55?！?176。 為了使主流道與噴嘴和料筒對(duì)中，將定位圈與主流道設(shè)計(jì)成組合結(jié)構(gòu)，定位圈與注射機(jī)定模固定板定位孔相配合，配合精度為H8/f7，定位圈與定位孔的配合長(zhǎng)度本模具取 8 mm。 分流道的設(shè)計(jì)分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道，分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。其分流道橫截面為U形，由資料[4]分流道設(shè)計(jì)可取數(shù)據(jù)為寬度b=6mm，半徑r1==3mm，深度h==。它有兩個(gè)功能：一是對(duì)塑料熔體流入型腔起著控制作用；另一個(gè)是當(dāng)注射壓力撤銷后封鎖型腔，使型腔中尚未固化的塑料不會(huì)倒流。澆口的位置選擇原則：澆口的位置與塑件的質(zhì)量有直接影響。要做到這一點(diǎn)必須使：（1）流程(包括分支流程)為最短；（2）每一股分流都能大致同時(shí)到達(dá)其最遠(yuǎn)端；（3）應(yīng)先從壁厚較厚的部位進(jìn)料；（4）考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。綜上所述，為保證塑件表面質(zhì)量及美觀效果，本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口。因?yàn)樽钕攘魅氲乃芰弦蚪佑|溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會(huì)影響制品的質(zhì)量，為防止這一問(wèn)題，必須在塑料流動(dòng)方向的主流道末端設(shè)置冷料穴，以便將這部分冷