【正文】 成型技術正朝著塑料制件的精密化、微型化和超大型化等方面發(fā)展。微型化的塑料制件要求 在微型的設備上生產。國內目前已有 的注射機，可以生產 左右的微型注射成型塑件。目前，法國已擁有注射量為 17 萬 g 的超大型注射機，合模力為 150MN；美國和日本也已經分別生產出注射量為 10 萬 g 和 萬的超大型注射機；國產注射機的注射量也已達 萬 g，合模力為 80MN。十多年來，國內外大學畢業(yè)設計說明書 5 塑料成型行業(yè)在改進和提高模具設計與制造方面投入了大量的資金和研究力量，取得了許多成果。國內外模具材料工作者對模具的工作條件、失效形式和提高模具使用壽命的途徑進行了大量的研究工作，并開發(fā)出許多不僅具有良好的使用性能，而且還具有加工性好、 熱處理變形小的新型模具鋼種，如預硬鋼、新型淬火回火鋼、馬氏體時效鋼、析出硬化鋼和耐腐蝕鋼等，經過應用，均取得了較好的技術和經濟效果。 CAD/CAM/CAE 技術的應用 塑料制件應用的日益廣泛和大型塑料制件的不斷開發(fā)，對塑料成型模具設計和制造提出的要求越來越 高。國內一些高校和研究所等單位也對模具 CAD/CAM/CAE 技術進行了許多研究和和實踐，并列為國家“八但我國在該技術的應用和推廣方面與外國相比還存在一定差距，有待于進一步改進和完善。注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展起來的，首先將粒狀或粉狀的塑料原料加入到注射機的料筒中經過加熱熔融成粘流態(tài)，然后在柱大學畢業(yè)設計說明書 6 塞或螺桿的推動下，以一定的流速通過料筒前端的噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)注射入閉合的模具型腔中，經過一定時間后，塑料在模內硬化定型，接著打開模具，從模內脫出成型的塑件。此外，反應注射成型、雙色注射成型等特種注射成型工藝也正在不斷開發(fā)與應用。壓縮成型是塑料制件成型方法中較早采用的一種。該成型方法周期長，生產效率底。 壓注模 壓注模又稱傳遞模。首先將預熱過的塑料原料加入預熱的加料室內，然后通過壓柱向加料室內塑料原料施加壓力，塑料在高溫高壓下 熔融并通過模具澆注系統(tǒng)進入型腔，最后發(fā)生化學交聯(lián)反應逐漸硬化定型。 擠出模 擠出模常稱擠出機頭。這類模具能連續(xù)不斷地生產斷面形狀相同的熱塑性塑料的型材，例如塑料管材、棒材、片材及異型材等。中空吹塑成型是將擠出機擠出或注射機注出的、處于高彈性狀態(tài)的空心塑料型坯置于閉合大學畢業(yè)設計說明書 7 的模腔內，然后向其內部通入壓縮空氣，使其漲大并貼緊于模具型腔表壁，經冷卻定型后成為具有一定形狀和尺寸精度的中空塑料容器。壓縮空氣成型是利用壓縮空氣，使加熱軟化的塑料片材發(fā)生塑性變形并緊貼在模具型面上成為塑料制件的成型方法。真空成型和壓縮空氣成型是使用已成型的片材再進行塑料制件的生產，因此是屬于塑料制品的二次加工。 第二章 零件分析 零件結構分析 零件名稱為 杯蓋塑模 ，該塑件壁厚 為 6mm，該零件總長為 444mm。97mm， 總高 為 54mm， 零件總高為 286 mm，寬為 282 mm， 澆口套下端內徑為 216。15H7/n6 頂桿 的孔徑 216。162H7/k6，內六角螺釘?shù)目讖?216。16H7/h6，加套筒后的內徑為216。20H7/n6，導柱至導套的內徑 216。 96844265497354大學畢業(yè)設計說明書 8 圖 零件材料及材料性能 杯蓋 塑 件 材料為 ABS 全稱是丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物。用途：適于制作一般機械零件、減磨耐磨零件 、傳動零件和電訊結構零件。 注塑機的確定 根據(jù)上述計算得到的塑料制件 杯蓋 的總體積和總質量，查表 14— 4[2]選定注塑機型號為 XY— Z— 125。此型號的注塑機的參數(shù)如下： 注塑機最大注塑量： 125 cm3 鎖模力 ： 900KN 注塑壓力： 119MPa 柱塞 直徑： 216。 4mm 定位圈直徑 ： 216。 22mm 兩側頂出孔距： 230mm 模板尺寸 ： 420 mm 450 mm 機器外型尺寸 ： 3340 mm 750 mm 1550 mm 第四章 模具材料 模具 的使用壽命除取決于模具的結構設計及其使用和維護情況外，最根本的問題是制模材料的基本性能是否和模具的加工要求與使用條件相適應。 基本要求 塑料成型模具中的成型零件是成型零件成型塑料制品的主要零部件，它直接影響塑料制品的質量和外觀。目前，在制造塑料模具成型零件的材料中，用的較多的是鋼材。為此，必須了解各類塑料成型模具的工作條件、失效形式及基本性能要求。模具零件也可以先進行調質 處理，但調質后的硬度不得高于300HB，其目的是為了便于機械加工和鉗工加工。 塑件常要求具有良好的光澤和表面狀態(tài)，因而模腔必須很好的拋光；所以，選用的鋼材不應有粗糙的雜質和氣孔等。 大學畢業(yè)設計說明書 11 除表面硬度以外，選用的鋼材應有足夠的芯部強度，特別是注塑模要經很大的注塑壓力和鎖模壓力，擠壓性能要好，所以必須考慮模具鋼材的芯部強度。 碳素結構鋼 分為正常含錳鋼和較高含錳鋼。 碳素結構鋼 中應用最廣泛的一種是 45 號鋼，這種鋼的 優(yōu)點是具有良好的切削性能，有一定的強度和耐磨性。缺點是熱處理后變形大，加工前需要對鋼材進行正火或調質處理，加工后零件不在再進行熱處理。如果零件加工后需經淬火處理，使其具有較高的硬度和耐磨性，則 45 號鋼只能適用于形狀較簡單的零件。 普通碳素鋼 Q235～ Q275 等具有良好的塑性、冷變形性能，價廉，但強度不高，硬度較低。 碳素工具鋼 碳素工具鋼 分為優(yōu)質鋼和高級優(yōu)質鋼。 碳素工具鋼 中的 T T10 經常用來制造導柱和導套，有時也用來制造需要硬度較高的簡單成型零件和結構零件。由于它的腐蝕性較差，因此對使用于醋酸纖維塑料及含氯、氟塑料等模具，必須在成型零件淬硬后，表面鍍鉻，以增加抗腐蝕能力，并使塑件成型后容易脫模。 合金工具鋼 合金工具鋼 的種類很多，但常用的有鉻錳鉬鋼（ 5CrMnMo）、鉻鎳鉬鋼（ 5 CrNiMo）、鉻鎢釩鋼（ 3Cr3W8V）、鉻鎢錳鋼（ CrWMn， 9CrWMn）、鉻鉬釩鋼（ Cr12MoV）等。其中 5CrMnMo 和 5CrNiMo 鋼在熱處理后變形較小，因此，適用于制造各種復雜的塑料模。 Cr12MoV 的熱處理變形小，耐模性高，適用于高生產率的壓塑模具的成型零件 和冷擠型腔用的凸模，同類型鋼材還有 Cr12。合金結構鋼的種類也很多，但常用來制造模具的有鉻鋼（ 40Cr）、鉻錳鈦鋼（ 18CrMnTi） 和鉻鉬鋼（ 12CrMo）、鉻鉬鋁鋼（ 38CrMoAlA）等。 在模具設計和制造過程中 ，如何合理的選擇和使用金屬材料 ，是一項十分大學畢業(yè)設計說明書 13 重要的工作，它對提高模具的壽命，降低成本，提高制品的質量有著重要的意義。對于其他結構零件，視其重要性可選用優(yōu)質碳結構素鋼或 普通碳素結構鋼，較重要的需經過熱處理，有的不需要提出熱處理要求。 對于結構復雜的型腔，采用機械加工方法，可選用熱處理變形小的合金工具鋼；采用冷擠壓成型的簡單型腔，則可選用較好韌性和塑性的優(yōu)質碳素結構鋼。 總之，在選擇模具鋼材的時，既要考慮滿足模具加工使用中的要求，更要考慮我國當前模具鋼生產的狀況。 此次斜三通注塑模設計的要求形狀簡單一般，因碳素結構鋼價格低廉，切削加工性能良好，適用于制作對尺寸精度、表面粗糙度和耐磨性要求不高及制品生產批量又不大的模具成型零件，由于 T8A 的性能良好，故選擇模具的成型零件的材料為 T8A 鋼材，因塑件材料我 HPVC，所以 在模具型腔表面鍍鉻以達到更好的效果。 大學畢業(yè)設計說明書 14 第五章 模具設計的有關計算 型腔 是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬于包容尺寸，在使用過程中型腔的磨損會使包容尺寸逐漸增大。 型腔徑向尺寸的確定 型腔 的徑向尺寸的計算公式 [2]： 03[ 1 ) ]4D d s ??? ? ? ?塑（ （ ） 式中 ： d塑 — 塑件外形徑向公稱尺寸； s— 塑料的平均收縮率； ?— 塑件的尺寸公差 ； ? — 模具制造公差，取塑件相應尺寸公差的 1136? ，此處取塑件相應尺寸 公差 的 15 。 型腔 長度 尺寸的確定 型腔長度尺寸的 計算公式 [2]： 02[ 1 ]3L L s ??? ? ? ?塑（ ） （ ） 式中 ： L塑 — 塑件長度方向的公稱尺寸 ； 其余符號意義同式（ ）。 大學畢業(yè)設計說明書 16 圖 型芯是成型塑件內形的，其工作尺寸屬于被包容尺寸，在使用過程中型芯的磨損會使被包容尺寸逐漸的減小。 型芯徑向尺寸的確定 型芯 的徑向尺寸計算公式 [2]： 03[ 1 ) ]4d D s??? ? ? ?塑（ （ ） 式中 ： D塑 — 塑件 內形徑向公稱尺寸； 其余符號意義同式（ ）。 由于型芯和型腔的長度方向尺寸相同，即 0. 09 61 1 ??? （ mm）、 2 ??? (mm)，所以，只需計算 3l 的基本尺寸和公差 即可。在塑料熔體的壓力作用下，型腔將產生內應力及變形。與此同時，剛度不足則發(fā)生過大的彈性變形，從而產生溢料和影響塑件尺寸及成型精度，也可能導致脫模困難等，因此，型腔壁厚應通過強度和剛度的計算來確定。在保證塑件的精度要求下，型腔側壁應有良好的剛度，以保證型腔受到熔體高壓作用時不產生過大的或超差的彈性變形。因塑件的最大公差為 ，故型腔的允許變形量 [δ ]為 。 所以 [ ] % 6 ? ? ? ? ?（ mm） 根據(jù) 型腔力學 計算的特征和性質和此次設計屬于小尺寸零件的設計可知 型腔 亦是小尺寸。 根據(jù) 型腔 壁厚的強度公式可得到 型腔 壁厚 [4] 2[ ] 2Phr P?? ? （ ） 式中 ： P — 型腔 內塑料熔體的壓力（ MPa），一般取 25— 45 MPa， 在這取 40 MPa； r — 型腔 內半徑； []? — 模具材料的 許用應力， 45 鋼為 160 MPa。 模溫過低 ，熔體流動性差；塑料成型性能差；塑件輪廓不清晰；表面產生明顯的銀絲、云紋，甚至充 不滿型腔或形成熔接痕；塑件表面不光澤，缺陷多，機械強度降低。 模具溫度不均勻，型芯和型腔溫度差過大，塑件收縮率不均勻，導致塑件翹曲變形，影響塑件的形狀及尺寸精度。 據(jù)統(tǒng)計，對于注射模塑，注射時間約占成型周期的 5%、冷卻時間約占 80%、推出（脫模）時間約占 15%。因而，在 保證塑件質量和成型工藝順利進行的前提下，通過降低模溫來縮短冷卻時間，是提高生產效率的關鍵。 ABS 綜合性能較好，沖擊韌性、機械強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學性、電性能良好；易于成型和機械加工 ，分解溫度為 200℃。模具的冷卻就是將熔融狀態(tài)的塑料傳給模具的熱量盡可能迅速地全部帶走，以便塑件冷卻定型，并獲得最佳的塑件質量。在這里我們采用常用的冷卻方法。 大學畢業(yè)設計說明書 20 冷卻介質通道參數(shù)（水道直徑 wd 與總長度 L ）的設計 計算單位產量（ kg/h）需用冷卻水散失的熱量 wQ wQ K Hnm?? [3] （ ） 式中 ： H? — 單位 質量塑料從充模到脫模的焓變（ J/g）， 取為 200 J/g〈 3〉 =202100J/kg； n — 每次注射的塑件及流道塑料的質量 （ g）； m— 單位時間內的注射次數(shù) ； K — 靠冷卻介質傳 導散失的熱量比例系數(shù) ，常取 ， 其余 以輻射、對流等方式散失掉； nm 為 JPH250C 型號注塑機的塑化能力，其值為 111kg/h[2]。 把數(shù)值 代入公式 （ ） 得 210900006 0 4 1 8 7 1 0 0 0 ( 2 7 2 0 )V ? ? ? ? ? ? ( m3/min) 根據(jù)冷卻水的體積流量初定冷卻水道直徑 wd 查 表的冷卻通道直徑 20 mm[5]。 把數(shù)值 代入公式 （ ） 得 24 / ? ??? ? （ m/s） 冷卻管道壁與冷卻水間的熱傳系數(shù) ? ()wd??? ??