003-ABS電器連接座注塑模具設(shè)計(jì)
003-ABS電器連接座注塑模具設(shè)計(jì),003,ABS,電器,連接,注塑,模具設(shè)計(jì)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目：ABS電器連接座注塑模具設(shè)計(jì)
摘要
這篇文章是關(guān)于塑料制件的注射模具的設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括塑件的成型工藝分析，模具結(jié)構(gòu)的確定，分型面位置，在形式的澆注系統(tǒng)和閘門的設(shè)計(jì)，零件設(shè)計(jì)計(jì)算形成的結(jié)構(gòu)，模板及含量測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，夾緊導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，推出脫模機(jī)構(gòu)等
在正確分析和材料性能的塑料制品的工藝特點(diǎn)，包括模具結(jié)構(gòu)，模具的強(qiáng)度和壽命計(jì)算和熔融塑料的流動(dòng)預(yù)測(cè)復(fù)雜工程運(yùn)行中存在的問題，如；使用不同的軟件，如CAD，3 d軟件分別對(duì)模具的設(shè)計(jì)，制造和產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行了分析。塑料注射模具設(shè)計(jì)，采用一般精度，使用CAD軟件，3 d的成型注塑模具，零件的設(shè)計(jì)或分析澆注系統(tǒng)，引導(dǎo)部分和脫模機(jī)構(gòu)等等。本專業(yè)的基礎(chǔ)上綜合運(yùn)用，專業(yè)課知識(shí)設(shè)計(jì)，其核心知識(shí)是塑料成型模具，材料成型技術(shù)基礎(chǔ)，機(jī)械設(shè)計(jì)，塑料成型技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，模具CAD／CAM／CAE，等
關(guān)鍵詞：模架,標(biāo)準(zhǔn)件,脫模推出機(jī)構(gòu).
Abstract
This article is about the printer drum unit bearing plate plastic injection mold design, the main contents include plastic parts forming technology analysis, the determination of mold structure, parting surface position, in the form of pouring system and the design of the gate, the structure of the forming parts design and calculation, the determination of formwork and the selection of standard parts, the design of clamping guide mechanism, demoulding mechanism of the launch, etc.
In the technological characteristics of plastics article of correct analysis and material performance, involving the mould structure, strength and life calculation and molten plastic flow in mould predict complex engineering operation problems, such as; Using different software such as CAD, 3 d software respectively to the mold design, manufacturing and product quality are analyzed. Plastic injection mold design, using the general precision, using CAD, 3 d software to design or analysis of forming parts of injection mould, casting system, guide parts and demoulding mechanism and so on. Integrated use of the professional basis, professional class knowledge design, its core knowledge is the plastic molding mold, material molding technology base, mechanical design, plastic molding technology, computer-aided design, mould CAD/CAM/CAE, etc.
Keywords: formwork, standard parts, stripping out institution design
主要符號(hào)表
n 型腔數(shù)量
V 塑件體積
F 注射機(jī)的額定鎖模力
K 注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)
S1 側(cè)孔深度
S 模具開模行程
Rn 主流道的平均當(dāng)量截面半徑
T 注射時(shí)間
Lm 模具型腔徑向基本尺寸
塑料的平均收縮率
Cm 模具中心距基本尺寸
Cs 塑件中心距基本尺寸
hm 模具型芯高度基本尺寸
Hs 塑件孔或凹槽深度基本尺寸
修正系數(shù)
塑件外表面徑向基本尺寸的公差
模具的制造公差
T 成型溫度
T 平均脫模溫度
T M 模具溫度
塑料熱擴(kuò)散系數(shù)
m 單個(gè)塑件的質(zhì)量
目 錄
1 緒論 1
1.1 模具在工業(yè)生產(chǎn)中的地位 1
1.1.1塑料模具與注塑成型 1
1.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)發(fā)展?fàn)顩r 3
1.2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 3
1.2.2國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r 3
1.3塑料模具發(fā)展走勢(shì) 4
2 塑件材料分析 6
2.1塑件的工藝分析 6
2.1.1塑件的材料 6
2.1.2 ABS的基本特性 6
2.1.3 ABS制品的注射成型工藝 7
2.1.4 ABS的主要用途 7
2.2塑件的成型工藝 7
2.2.1注射成型的原理 8
2.2.2注射成型的工藝過程 8
2.2.3注射成型工藝參數(shù) 10
2.2注塑模的機(jī)構(gòu)組成 11
2.3塑件結(jié)構(gòu)的分析 11
2.3.1尺寸精度分析 13
2.3.2表面質(zhì)量分析 13
3 擬定成型方案 14
3.1分型面的選擇 14
3.2型腔數(shù)目的確定及布置 14
3.3型腔的分布 15
4 注塑機(jī)的選擇 17
4.1計(jì)算塑件的體積和重量 17
4.2注塑機(jī)的選擇與校核 18
4.3塑件注射工藝參數(shù)的確定 18
5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19
5.1 主流道設(shè)計(jì) 20
5.2 主流道 20
5.3分流道設(shè)計(jì) 21
5.4澆口形式及位置的選擇 21
5.5剪切速率的校核 22
5.6 主流道剪切速率校核 23
5.7 澆口剪切速率的校核 23
5.8 冷料井設(shè)計(jì) 23
6 成型零件設(shè)計(jì) 24
6.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
6.2動(dòng)定模板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
6.3型腔型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26
6.4 型腔側(cè)壁的計(jì)算 27
6.4.1 型腔和型芯工作尺寸計(jì)算 27
6.5側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
6.5.1斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 29
6.5.2 滑槽的設(shè)計(jì) 32
6.5.3 楔緊設(shè)計(jì) 32
6.5.4滑塊定位設(shè)計(jì) 33
7 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 34
7.1模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 34
7.1.1導(dǎo)柱和導(dǎo)套 34
7.1.2導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合及布置 34
7.2推出機(jī)構(gòu)導(dǎo)向 35
8 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 37
8.1 推出機(jī)構(gòu) 37
8.2頂管推板脫模機(jī)構(gòu) 37
8.3拉料機(jī)構(gòu) 38
9 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 39
9.1 設(shè)計(jì)原則 39
9.2 冷卻時(shí)間的確定 39
9.3 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 40
9.4排氣機(jī)構(gòu) 42
10 注射機(jī)參數(shù)校核 44
10.1模具最大和最小模厚 44
10.2安裝尺寸 44
10.3最大開模行程 44
11 模具總裝配圖 47
12 總結(jié) 48
參考文獻(xiàn) 49
致謝 50
1 緒論
1.1 模具在工業(yè)生產(chǎn)中的地位
模具是大批量生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備。
采用模具生產(chǎn)零部件，具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點(diǎn)，用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。現(xiàn)代工業(yè)品的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，因此模具工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展將起越來(lái)越大的作用。1989年3月國(guó)務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，把模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位、生產(chǎn)和基本建設(shè)序列的第二位(僅次于大型發(fā)電設(shè)備及相應(yīng)的輸變電設(shè)備)，確立模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。1997年以來(lái)，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入了《當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年到2000年，對(duì)80多家國(guó)有專業(yè)模具廠實(shí)行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。所有這些，都充分體現(xiàn)了國(guó)務(wù)院和國(guó)家有關(guān)部門對(duì)發(fā)展模具工業(yè)的重視和支持。目前全世界模具年產(chǎn)值約為600億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)，從1997年開始，我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值也超過了機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，在家電、玩具等輕工行業(yè)，近90％的零件是綜筷具生產(chǎn)的；在飛機(jī)、汽車、農(nóng)機(jī)和無(wú)線電行業(yè)，這個(gè)比例也超過60％。例如飛機(jī)制造業(yè)，某型戰(zhàn)斗機(jī)模具使用量超過三萬(wàn)套，其中主機(jī)八千套、發(fā)動(dòng)機(jī)二千套、輔機(jī)二萬(wàn)套。從產(chǎn)值看，80年代以來(lái)，美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具行業(yè)的產(chǎn)值已超過機(jī)床行業(yè)，并又有繼續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，到2000年，產(chǎn)品盡件粗加工的75%、精加工的50％將由模具完成；金屬、塑料、陶瓷、橡膠、建材等工業(yè)制品大部分將由模具完成，50％以上的金屬板材、80％以上的塑料都特通過模具轉(zhuǎn)化成制品。
1.1.1塑料模具與注塑成型
塑料工業(yè)是由塑料原料和塑料制品生產(chǎn)兩大系統(tǒng)組成，二者相輔相成，缺一不可，而塑料制品生產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)塑料原料自身價(jià)值的唯一手段。塑料制品生產(chǎn)的目的就是根據(jù)各種塑料的性能，利用各種工藝方法，使其成為具有一定形狀而又有使用價(jià)值的物品或定型材料。塑料制品生產(chǎn)主要由成型、機(jī)械加工、表
24
面裝飾、裝配等環(huán)節(jié)組成，其重要一環(huán)就是塑料成型。
塑料成型就是將各種形態(tài)的塑料原料（粉料、粒料、溶液或分散體）制成所需形狀的制品或胚件的過程。塑料成型的方法很多，如注塑、吹塑、擠出等等。而注塑成型以其能成型高尺寸精度、高復(fù)雜性的制品和高效率占有重要一席。
塑料注塑成型過程是，塑料原料從注塑機(jī)的料斗進(jìn)入加熱筒，經(jīng)塑化后由柱塞或螺桿的推動(dòng)，在一定壓力下通過噴嘴進(jìn)入模具型腔，經(jīng)冷卻固化后而開模獲得制品（塑件）。除少數(shù)幾種塑件外，幾乎所有的塑件都可以注塑成型。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，注塑制品占所有模塑件總產(chǎn)量的三分之一；注塑模具占塑料成型模具數(shù)量的二分之一以上。注塑成型制品的應(yīng)用已十分廣泛，并隨著塑料原料的不斷改進(jìn)，已逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬和非金屬材料的制品，發(fā)展注塑模具大有可為。
塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極其密切的關(guān)聯(lián)，世界各國(guó)對(duì)塑料模的現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造技朮都極為關(guān)注。近年來(lái)，國(guó)外對(duì)塑料模的熱流道系統(tǒng)﹑溫度控制系統(tǒng)﹑應(yīng)用數(shù)控機(jī)床加工及減少熱處理變形等方面都做了許多探索，并取得了一定成果。國(guó)外許多企業(yè)在塑模的設(shè)計(jì)與制造方面，已采用了CAD/CAM系統(tǒng)。這對(duì)提高塑件制品質(zhì)量，縮短塑模制造周期，降低塑件生產(chǎn)成本方面取得較好經(jīng)濟(jì)效益。
塑模設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方法，是依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)﹑技巧和現(xiàn)有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，從對(duì)塑件的工藝計(jì)算到塑模的設(shè)計(jì)制圖，全靠手工勞動(dòng)。對(duì)塑模的制造就更需要專業(yè)人員付出大量的繁雜勞動(dòng)。所以塑件的質(zhì)量和數(shù)量都遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要。隨著計(jì)算器技朮的廣泛應(yīng)用，塑模設(shè)計(jì)和制造采用了CAD/CAM系統(tǒng)，從而大大提高了模具設(shè)計(jì)制造的效率。
塑模CAD/CAM的應(yīng)用可以提高塑模的設(shè)計(jì)﹑制造質(zhì)量和速度。據(jù)日本有關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)道，僅用CAD系統(tǒng)即可縮短設(shè)計(jì)時(shí)間（40-70)%。另?yè)?jù)文獻(xiàn)介紹，日本在151個(gè)模具制造廠中調(diào)查有11%采用了CAD系統(tǒng)，7%采用了NC自動(dòng)編程系統(tǒng)，在64個(gè)注塑造廠中有22%采用了CAD系統(tǒng)，有16%采用CAD/CAM系統(tǒng)，10%采用了NC自動(dòng)編程系統(tǒng)。采用NC機(jī)床可以提高制造精度，節(jié)省能耗和擴(kuò)大制造功能。國(guó)內(nèi)CAD/CAM的開發(fā)起步較晚，雖然在這方面已進(jìn)行了大量研究開發(fā)工作，但仍較落后，有待進(jìn)一步改進(jìn)和完善。
塑料模具材料直接影響塑模的使用壽命﹑加工成本及產(chǎn)品的成型質(zhì)量，因此設(shè)計(jì)時(shí)要正確地選擇模具材料。用于塑料模具材料的品種很多，其中主要是以鋼﹑合金工具鋼﹑冷﹑熱模具鋼，不銹鋼等，此外，有色金屬中有鋅合金﹑鋁合金﹑鈹銅或某些新材料等。隨著材料科學(xué)不斷發(fā)展，在模具新材料的應(yīng)用上，國(guó)內(nèi)外都已經(jīng)對(duì)模具的工作條件，失效形式和提高撒哈拉沙模具的使用壽命的途徑方面進(jìn)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，而且還有加工好，熱處理變形小的新型塑料模具鋼，如預(yù)硬鋼﹑時(shí)效硬鋼﹑析出硬化鋼﹑耐腐蝕鋼等，并在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。選擇塑模材料的主要依據(jù)是塑模工作條件，對(duì)工作精度要求較低，工作條件比較好的塑模，可選擇價(jià)格較低廉的普通材料制造，而對(duì)一些工作精度要求較高，工作條件惡劣的塑模，則需要選擇價(jià)格較貴﹑使用性能好的材料制造。必要時(shí)還應(yīng)尋加工好的模具零件進(jìn)行特殊的強(qiáng)化處理，以使塑模具有較長(zhǎng)的使用壽命。
1.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)發(fā)展?fàn)顩r
1.2.1國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)工業(yè)，也是一個(gè)國(guó)家加工工業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志。近年來(lái)，我國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水平取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)能生產(chǎn)精度達(dá)2微米的的精密多工位級(jí)進(jìn)模，工位數(shù)最多已達(dá)160個(gè)，使用壽命1－2億次，大型模具、精密塑料模具和部分汽車覆蓋模具都已經(jīng)達(dá)到了很高的水平。
現(xiàn)在，我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有3萬(wàn)多家，從業(yè)人數(shù)80多萬(wàn)人?！笆濉逼陂g，模具年平均增長(zhǎng)速度達(dá)到20％左右，2005年模具銷售額達(dá)650億元，同比增長(zhǎng)25％；模具出口7.4億美元，比2004年的4.9億美元增長(zhǎng)約50％，均居世界前列。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50％，塑料模具約占33％，壓鑄模具約占6％，其它各類模具約占11％。但是，由于創(chuàng)新能力弱，行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)難以突破，使得我國(guó)模具行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)面臨著“低端競(jìng)爭(zhēng)、高端進(jìn)口”的尷尬局面。
為了適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)模具制造的短交貨期、高精度、低成本的迫切要求，模具越來(lái)越向著大型化、高精度化、多功能復(fù)合模具化等方向發(fā)展。熱流道模具、氣輔模具等先進(jìn)的模具加工技術(shù)也將在塑料模具中得到更廣泛的應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)件的廣泛應(yīng)用，將極大的影響模具制造周期，提高模具的質(zhì)量，并降低模具的制造成本。模具技術(shù)含量的不斷提高，將使中高檔模具比例不斷增大，產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)調(diào)整將引發(fā)模具市場(chǎng)走勢(shì)不斷變化。
1.2.2國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r
高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛應(yīng)用，歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平，在國(guó)際上是一流的。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造，已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。
(1) CAD/CAE/CAM的廣泛應(yīng)用，顯示了用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性。在歐美，CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普通應(yīng)用的技術(shù)。
(2) 為了縮短制模周期、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，普遍采用高速切削加工技術(shù)。
(3) 快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)獲得普遍應(yīng)用。
目前，國(guó)外注射成型技術(shù)的發(fā)展迅速，精密注射成型、注射成型中的計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以及全電動(dòng)注射劑、兩板式注射機(jī)、無(wú)拉桿注射機(jī)、電磁動(dòng)態(tài)化注射機(jī)、低壓注射成型、高速注射成型、復(fù)合注射成型、超級(jí)小精密注射成型等技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用，都大大提高了國(guó)外模具的生產(chǎn)和制造水平。
1.3塑料模具發(fā)展走勢(shì)
(1) 提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。
(2) 在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。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(lái)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(wú)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(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
(3) 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。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。制訂熱流道元器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。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。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。
(4) 新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
(5) 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。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。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種。
(6) 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。
(7) 研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。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。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用了先進(jìn)的CAD軟件和Pro/E軟件。其中Pro/E主要用于模具成型零件的3D設(shè)計(jì)，并向2D設(shè)計(jì)人員提供制品的其它有關(guān)參數(shù)，如投影面積，體積等，以優(yōu)化模具設(shè)計(jì)，使模具結(jié)構(gòu)更加合理。我這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是模具結(jié)構(gòu)，在論文中，對(duì)于由CAD軟件和PE軟件完成的內(nèi)容將直接說(shuō)明，不作具體說(shuō)明。
2 塑件材料分析
2.1塑件的工藝分析
2.1.1塑件的材料
此塑件的材料為丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物。(ABS)
2.1.2 ABS的基本特性
塑件材料為ABS, 即丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物，它是由三種單體聚合而成的非結(jié)晶型高聚物，具有三種組合物的綜合性能，且無(wú)毒無(wú)味，塑件成型后有較好的光澤。
密度
(g/cm3)
1.13~1.14
收縮率
%
0.4~0.8
熔點(diǎn)
℃
130~160
熱變形溫度
45N/cm
65~98
彎曲強(qiáng)度
Mpa
80
拉伸強(qiáng)度
MPa
35~49
拉伸彈性模量
GPa
1.8
硬度
HR
R62~86
缺口沖擊強(qiáng)度
kJ/m2
11~20
彎曲彈性模量
Gpa
1.4
壓縮強(qiáng)度
HR
R62~86
體積電阻系數(shù)
Ωcm
1013
2.1.3 ABS制品的注射成型工藝
完整的注射注射工藝包括以下幾個(gè)階段。
a. 塑料的處理 ABS的吸水率大約為0.2%-0.45%，對(duì)于一般級(jí)別的ABS，加工前用烘箱以80-85℃烘2-4小時(shí)或用干燥料斗以80℃烘1-2小時(shí)。對(duì)于含PC組份的耐熱級(jí)ABS，烘干溫度適當(dāng)調(diào)高至100℃，具體烘干時(shí)間可用對(duì)空擠出來(lái)確定。再生料的使用比例不能超過30%，電鍍級(jí)ABS不能使用再生料。
b. 注塑機(jī)選用 可選用國(guó)產(chǎn)的XS-Z-60的標(biāo)準(zhǔn)注塑機(jī)（1，工程注射量60，2，注射壓力大于122Mpa）。如果采用色母?；蛑破吠庥^要求料高，鎖模力為2.1t，具體的制造等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)依塑件的要求而定。
C. 模具及澆口設(shè)計(jì) 模具溫度可設(shè)為60-65℃。流道直徑2-4mm。澆口寬約0.5mm，厚度與制品一樣。
d. 注射速度 防火級(jí)要用慢速，耐熱級(jí)用快速。如制品表面要求較高，則要用高速及多級(jí)注塑的射速控制，對(duì)于本設(shè)計(jì)，應(yīng)采用較快的注射速度。
e. 滯留時(shí)間 在265℃的溫度下，ABS在熔膠筒內(nèi)滯留時(shí)間最多不能超過5-6分鐘。阻燃時(shí)間更短，如需停機(jī)，應(yīng)先把設(shè)定溫度低至100℃，再用通用級(jí)ABS清理熔膠筒。
2.1.4 ABS的主要用途
ABS樹脂的最大應(yīng)用領(lǐng)域是汽車、電子電器和建材。汽車領(lǐng)域的使用包括汽車儀表板、車身外板、內(nèi)裝飾板、方向盤、隔音板、門鎖、保險(xiǎn)杠、通風(fēng)管等很多部件。在電器方面則廣泛應(yīng)用于電冰箱、電視機(jī)、洗衣機(jī)、空調(diào)器、計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)等電子電器中。建材方面，ABS管材、ABS衛(wèi)生潔具、ABS裝飾板廣泛應(yīng)用于建材工業(yè)。此外ABS還廣泛的應(yīng)用于包裝、家具、體育和娛樂用品、機(jī)械和儀表工業(yè)中。
2.2塑件的成型工藝
塑料的種類很多，其成型的方法也很多，有注射成型、壓縮成型、壓注成型、擠出成型、氣動(dòng)與液壓成型、泡沫塑料的成型等。其中前四種方法最為常用。本塑件的成型采用注射成型。
注射成型又稱為注射模塑，是熱塑性塑料制件的一種主要成型方法，除個(gè)別熱塑性塑料外，幾乎所有熱塑性塑料都可用此方法成型。近年來(lái)，注射成型已成功的用來(lái)成型某些熱固性塑件。
注射成型可成型各種形狀的塑料制件。它的特點(diǎn)是成型周期短，能一次成型外觀復(fù)雜、尺寸精密、帶有嵌件的塑料制件，且生產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，所有廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，但注射成型的設(shè)備及模具的制造費(fèi)用較高，不適合單件及批量較小的塑料制件生產(chǎn)。
注射成型所用的設(shè)備是注塑機(jī)。目前注塑機(jī)的種類很多，但普遍采用的是柱塞式注塑機(jī)和螺桿式注塑機(jī)。
2.2.1注射成型的原理
注射成型是原理是將顆粒狀態(tài)或粉狀塑料從注塑機(jī)的料斗送進(jìn)加熱的料筒中，經(jīng)過加熱熔融塑化成為粘流態(tài)熔體，在注射劑柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過噴嘴注入模具型腔，經(jīng)一定時(shí)間的保壓冷卻定型后可保持模具型腔所賦予的形狀，然后開模分型獲得成型塑件，這樣就完成了一次工作循環(huán)。如圖2.1所示。
圖2.1 注射成型工作循環(huán)
2.2.2注射成型的工藝過程
注射成型工業(yè)過程包括：成型前的準(zhǔn)備、注射成型過程以及塑件的后處理三個(gè)階段。
(1) 成型前的準(zhǔn)備
為確保注射過程順利進(jìn)行和保證質(zhì)量，應(yīng)對(duì)所用設(shè)備和塑料進(jìn)行一下準(zhǔn)備工作：
①成型前對(duì)原料的預(yù)處理 根據(jù)各種塑料的特性及供料狀況，一般在成型前對(duì)原料進(jìn)行外觀（指色澤、粒度大小及均勻性等）和工藝性能（熔融指數(shù)、流動(dòng)性、收縮率等）檢驗(yàn)。如果來(lái)料為粉料，則有時(shí)還需進(jìn)行捏合、塑煉、造料等操作。此外對(duì)所用料粒有時(shí)還需要進(jìn)行干燥。
②料筒的清洗 在注射成型前，如果料筒內(nèi)殘余塑料與將要使用的塑料不一致以及需要調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)，都需要對(duì)料筒進(jìn)行清洗或更換。
柱塞式注射機(jī)料筒內(nèi)的存料量較多且料筒中間有分流梭，因此清洗較困難，必須拆卸清洗或者采用專用料筒。
③螺桿式注射機(jī)通常是直接換料清洗。為節(jié)省時(shí)間和原料，換料清洗應(yīng)根據(jù)塑料的熱穩(wěn)定性成型溫度范圍及各種塑料之間的相容性的因素采用正確的清洗步驟。當(dāng)新料的成型溫度高預(yù)料筒內(nèi)存料的成型溫度時(shí)，先將料筒溫度升至新料的最低成型溫度，然后加入新料，并連續(xù)“對(duì)空注射”，直至全部存料清洗完畢，在調(diào)整料筒溫度進(jìn)行正常生產(chǎn)。當(dāng)新料成型溫度比存料成型溫度低，則先將料筒溫度升高到存料最好的流動(dòng)溫度后切斷電源，用新料在降溫下進(jìn)行清洗。當(dāng)新料與存料成型溫度相近時(shí)，則不必變更溫度，直接清洗即可。
④脫模劑的使用 脫模劑是使塑件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。常用的脫模劑有硬脂酸鋅液體石蠟和硅油等。除了硬脂酸鋅不能用于聚酰胺之外，上述三種脫模劑對(duì)于一般塑料均可使用，其中尤以硅油脫模效果最好，只要對(duì)模具施用一次，即可長(zhǎng)效脫模，但價(jià)格很貴。硬脂酸鋅多用于高溫模具，而液體石蠟多用于中低溫模具。
使用脫模劑時(shí)，要求涂層適量和均勻，否則會(huì)影響塑料的外觀及性能。
(2) 注射成型過程
注射過程是塑料轉(zhuǎn)變?yōu)樗芗闹饕A段。它包括加料、塑化、加壓、注射、保壓、冷卻定型和脫模等步驟。
①加料 由注射劑料斗落入一定量的塑料，以保證操作穩(wěn)定、塑料塑化均勻，最終獲得良好的塑件。通常其加料量由注射機(jī)裝置來(lái)控制。
②塑化 塑化是指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到熔融流動(dòng)狀態(tài)，并具有良好的塑性的全過程。就生產(chǎn)的工藝而論，對(duì)這一過程的總要求是：在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提供足夠數(shù)量的熔融塑料，塑料熔體在進(jìn)入型腔之前要充分塑化，既要達(dá)到規(guī)定的成型溫度，又要使塑化料各處的溫度盡量均勻一致，還要使熱分解物的含量達(dá)最小值。這些要求與塑料的特性、工藝條件的控制及注射機(jī)塑化裝置的結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)。
③加壓注射 注射機(jī)用柱塞或螺桿推動(dòng)具有流動(dòng)性和溫度均勻的塑料熔體，從料筒中經(jīng)過噴嘴、澆注系統(tǒng)直至注入模腔。
④保壓 保壓是自注射結(jié)束到柱塞或螺桿開始后移的這段過程，即壓實(shí)工序。保壓的目的一方面是防止注射壓力解除后，如果澆口尚未凍結(jié)，發(fā)生型腔中熔料通過澆口流向澆注系統(tǒng)，導(dǎo)致熔體倒流；另一方面則是當(dāng)型腔內(nèi)熔體冷卻收縮時(shí)，繼續(xù)保持施壓狀態(tài)的柱塞或螺桿可迫使?jié)部诟浇娜哿喜粩嘌a(bǔ)充進(jìn)模具中，使型腔中塑料能成型出形狀完整而致密的塑件。
⑤冷卻定型 當(dāng)澆注系統(tǒng)的塑料已經(jīng)冷卻凝固，繼續(xù)保壓已不再需要，此時(shí)可退回柱塞或螺桿，同時(shí)通入冷卻水或空氣等冷卻介質(zhì)，對(duì)模具進(jìn)一步冷卻，這一階段稱冷卻定型。實(shí)際上冷卻定型過程從塑料注入型腔起就開始，它包括從注射完成、保壓到脫模前這一段時(shí)間。
⑥脫模 塑件冷卻到一定溫度即可開模，在推出機(jī)構(gòu)的作用下將塑件推出模外。
(3) 塑料的后處理
塑件經(jīng)注射成型后，除去澆口凝料，修飾澆口處余料及飛邊毛刺外，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，借以改善和提高塑件的性能，塑件的后處理主要指退火和調(diào)濕處理。
①退火處理 退火處理是使塑件在定溫的加熱液體介質(zhì)（如熱水甘油和液體石蠟）或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時(shí)間，然后緩慢冷卻的過程。其目的在于減少由于塑件在料筒塑化不均勻或在型腔內(nèi)冷卻速度不一致，而形成內(nèi)應(yīng)力，這在生產(chǎn)厚壁或帶有金屬鑲件得塑件時(shí)尤為重要。一般退火溫度控制在塑件使用溫度以上10~15℃，或低于塑料的熱變形溫度10~20℃。退火處理的時(shí)間取決于塑件品種、加熱介質(zhì)、溫度、塑件的形狀和成型條件。退火時(shí)間到達(dá)后，塑件緩慢冷卻至室溫，冷卻太快，有可能重新產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。
②調(diào)濕處理 將剛脫模的塑件放在熱水中進(jìn)行處理，以隔絕空氣，防止塑件氧化而變色，同時(shí)，加快達(dá)到吸濕平衡的一種處理方法。通過處理，使塑件的顏色性能和尺寸達(dá)到穩(wěn)定。通常聚酰胺類塑件需進(jìn)行調(diào)濕處理，處理的時(shí)間隨塑料的品種形狀厚度及結(jié)晶度大小而異。
2.2.3注射成型工藝參數(shù)
對(duì)于一定的塑件，當(dāng)選擇了適當(dāng)?shù)乃芰掀贩N、成型方法及設(shè)備，設(shè)計(jì)了合理的成型工藝過程及模具結(jié)構(gòu)之后，在生產(chǎn)中，工藝條件（參數(shù)）的選擇及控制就是保證成型順利進(jìn)行和塑件質(zhì)量的關(guān)鍵。注射成型最主要的工藝參數(shù)是塑化流動(dòng)和冷卻的溫度、壓力，以及相應(yīng)的各個(gè)作用時(shí)間。
(1) 溫度 注射成型過程需控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動(dòng)；而后一種溫度主要影響塑料的充模和冷卻定型。
(2) 壓力 注塑成型過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力。它們關(guān)系到塑化和成型的質(zhì)量。
(3) 時(shí)間(成型周期) 完成一次注射成型所需要的時(shí)間，稱為成型周期。它是決定注射成型生產(chǎn)率及塑件質(zhì)量是一項(xiàng)重要因素。
2.2注塑模的機(jī)構(gòu)組成
注射模具包括動(dòng)模和定模兩部分，動(dòng)模安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上，定模安裝在注射機(jī)的固定模板上。注射時(shí)動(dòng)模與定模閉合，構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)，開模時(shí)動(dòng)模與定模分離，以便取出塑料制品。
根據(jù)模具中各個(gè)部件所起的作用，可將模具分為以下幾個(gè)基本組成部分：
①成型零部件 主要用來(lái)決定制品的幾何形狀和尺寸，如凸模決定制品的內(nèi)形，而凹模決定制品的外形。
②合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 主要用來(lái)保證動(dòng)模和定模兩大部份或模具中其它零部件（如凸模合凹模）之間的準(zhǔn)確對(duì)和，以保證制品形狀和尺寸的精確度，并避免模具中各種零件發(fā)生碰撞和干涉。
③澆注系統(tǒng) 是將注射機(jī)射出的塑料熔體引向閉合模腔的通道，對(duì)熔體充模時(shí)的流動(dòng)特性以及注射成型質(zhì)量都具有重要影響。由主澆道、分流道、澆口及冷料穴等組成。
④推出機(jī)構(gòu) 在開模過程中，需要有推出機(jī)構(gòu)將塑料制品及其在流道內(nèi)的凝料推出或拉出。
⑤調(diào)溫系統(tǒng) 為了滿足注射工藝對(duì)模具溫度的要求，需要有調(diào)溫系統(tǒng)對(duì)模具的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。模具的冷卻一般依靠模具內(nèi)開設(shè)的冷卻水道中的冷卻水，模具的加熱則依靠在模具內(nèi)部或周圍安裝的電加熱元件。
⑥排氣結(jié)構(gòu) 注射模中設(shè)置排氣結(jié)構(gòu)是為了在塑料熔體充模過程中排除模腔中的空氣和塑料本身?yè)]發(fā)出的各種氣體，以避免他們?cè)斐扇毕荨Ｅ艢饨Y(jié)構(gòu)即可以是排氣槽，也可以是模腔附近的一些配合間隙。
⑦支承零部件 這類零部件在注射模中用來(lái)安裝固定或支承成型零部件等上述七種功能結(jié)構(gòu)，將支承零部件組裝在一起，可以構(gòu)成模具的基本骨架。
2.3塑件結(jié)構(gòu)的分析
見零件圖，該零件總體形狀接近方形。尺寸如圖；上表面有一個(gè)平面,周邊都是平面。就此看來(lái),產(chǎn)品并不復(fù)雜，模具設(shè)計(jì)時(shí)不須設(shè)置復(fù)雜機(jī)構(gòu)，該零件屬于中等復(fù)雜程度。
圖2.2 塑件三維圖
圖2.3 塑件零件圖
2.3.1尺寸精度分析
技術(shù)要求中提出該塑件的尺寸公差MT3（SJ1372-78）。
由以上分析可見，該零件的尺寸精度中等偏上，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。
2.3.2表面質(zhì)量分析
該零件的表面要求沒有缺陷、毛刺、無(wú)飛邊及要有一定的光澤，沒有特別高的表面質(zhì)量要求，所以比較容易實(shí)現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
3 擬定成型方案
3.1分型面的選擇
分開模具取出塑件的面稱為分型面，如何確定分型面位置，需要考慮的因素比較多。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件工藝性、精度、推出方法、模具制造、排氣等因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較。
分型面確定的要素為，使塑件留在動(dòng)模，應(yīng)選在塑件尺寸較大處，不能影響塑件外觀，利于進(jìn)料成型易于排氣，利于型腔加工保證精度，避免或便于測(cè)抽芯。塑件為薄壁類零件，各邊均為圓角，由以上原則，選取分型面。分型面應(yīng)選擇在外形最大輪廓處，有利于塑件的順利脫模。
3.1 分型面
3.2型腔數(shù)目的確定及布置
一般來(lái)說(shuō)，精度要求高的小型塑件和大中型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，對(duì)于精度要求不高的小型塑件，形狀簡(jiǎn)單，又大批量生產(chǎn)時(shí)，則采用多型腔模具可使生產(chǎn)率提高。
型腔數(shù)量確定以后，便進(jìn)行型腔的排布。型腔的排布及模具尺寸、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的平衡以及溫度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以上這些問題又與分型面及澆口的位置選擇有關(guān)，所以在設(shè)計(jì)過程中，要進(jìn)行必要的調(diào)整，以達(dá)到比較完善的設(shè)計(jì)。
在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素：
a. 塑件的分型面的選擇
b. 塑件的尺寸精度；
c. 模具制造成本；
d. 注塑成型的生產(chǎn)效益；
e. 模具制造難度。腔數(shù)越多，難度越大。
首先考慮到在上節(jié)確定的塑件分型面方案，聯(lián)系塑件實(shí)際，決定在方案中的水平分型的機(jī)構(gòu)初步采取兩板模，可以較好地解決表面是凹凸外觀的齒輪的成型和脫模。由于塑件本身體積較大且又采取兩板模的分型機(jī)構(gòu)，故認(rèn)為采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)較為合理。
然后，本次設(shè)計(jì)結(jié)合該塑件制品的生產(chǎn)總量，確定一個(gè)經(jīng)濟(jì)的型腔數(shù)量，其計(jì)算如下：
A=ty/3600+anc/m （公式3.1）
式中：m：制品的生產(chǎn)總量/個(gè) 本設(shè)計(jì)為20萬(wàn)件
A：成型每個(gè)制品所需費(fèi)用，元/個(gè)
n：型腔數(shù)量，個(gè)
t：成型周期，秒
y：成型費(fèi)用，元/時(shí)
c：?jiǎn)蝹€(gè)型腔模具制作費(fèi)，元/個(gè)
a：多個(gè)型腔模具制作費(fèi)遞減率，%
anc：模具費(fèi)用，元
假設(shè)型腔數(shù)量計(jì)算進(jìn)行比較，求出A為最小值時(shí)的型腔數(shù)量，即為經(jīng)濟(jì)數(shù)量。因?yàn)樗芗淖⑺芰亢腕w積較大，由上式可知，要想A為最小，只要anc為最小，n取2。
綜合起來(lái)本模具采用一模兩腔，既滿足塑件要求，又能提高生產(chǎn)效率。
3.3型腔的分布
由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)密切相關(guān)的，所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合加以考慮。型腔的排布應(yīng)使每個(gè)型腔都能通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需的足夠壓力，以保證塑料熔體能同時(shí)均勻地充填每個(gè)型腔，從而使各個(gè)型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。
圖3.2 型腔
4 注塑機(jī)的選擇
4.1計(jì)算塑件的體積和重量
通過ProE的分析模塊直接得出，單個(gè)塑件的投影面積為1515.46。因?yàn)槭且荒汕凰运芗队懊娣e為3030.92。用ProE的分析模塊計(jì)算得單個(gè)塑件的體積V塑=13.19。
體積及質(zhì)量的計(jì)算也利用ProE的分析模塊自動(dòng)計(jì)算獲得，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得ABS的密度為ρ=1.05g/cm3成型收縮率成:0.05%成型溫度：180～200℃。
單個(gè)塑件的質(zhì)量為m=V塑=13.19×1.05=13.85g（公式4.1）
注塑體積V=2 ×V塑=26.38.（公式4.2)
由注射量選定注射機(jī).由ProE建模分析得（材料密度取=1.05g/）
總體積V=26.38cm；
總質(zhì)量m=13.85g；
流道凝料V’=0.5V (流道凝料的體積(質(zhì)量)是個(gè)未知數(shù),根據(jù)手冊(cè)取0.5V(0.5M)來(lái)估算,塑件越大則比例可以取的越小)；
實(shí)際注射量為:V=26.381.5=39.57cm；
實(shí)際注射質(zhì)量為M=1.5M×2=13.85×1.5×2=41.55g；
根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱注射量原則, 即：
0.8V≧ V
V= V/0.8
=39.57÷0.8
=49.4625cm；
4.2注塑機(jī)的選擇與校核
由注塑機(jī)的理論注射量V=49.625cm，初步選用注塑機(jī)理論注射容量為131 cm，注塑機(jī)型號(hào)為HTF86/TJ臥式注射機(jī)，其中參數(shù)見盧亞萍的《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表2.1。
a. 注射壓力相關(guān)參數(shù)的校核
注射壓力校核。ABS所需的注射壓力為80-100Mpa,這里取p=100Mpa，該注射機(jī)的公稱注射壓力為p公=182Mpa,注射壓力安全系數(shù)k=1.25-1.4,這里取k=1.4,則kp=1.4×100=140﹤p公，所以注射機(jī)注塑壓力合格。注塑機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：
表2.1 注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
注射裝置 數(shù)值
理論注射量： 131cm3
螺桿直徑： 34mm
注射壓力： 206MPa
合模力： 860KN
模板最大行程： 310mm
模具最大厚度： 400mm
模具最小厚度： 150mm
定位孔直徑： 100mm
噴嘴球頭半徑： 12mm
注射方式： 螺桿式
拉桿內(nèi)間距： 400mmx400mm
b. 鎖模力校核
塑件在分型面上的投影面積A=3030.92，模具型腔內(nèi)的膨脹力F脹=A*p腔=3030.92×206=624.37KN。查得公稱鎖模力F鎖=860KN，鎖模力的安全系數(shù)K=1.1, KF脹=1.1×624.37=686.807KN＜860KN.所以注塑機(jī)鎖模力合格。
4.3塑件注射工藝參數(shù)的確定
注塑成型過程
（1） 成型前準(zhǔn)備。對(duì)ABS的色澤，粒度和均勻等進(jìn)行檢驗(yàn)，由于ABS吸水性較大，成型前應(yīng)該進(jìn)行充分干燥。
（2） 注塑過程。塑件在注塑機(jī)的料筒內(nèi)進(jìn)行加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過程可分為充模、保壓、補(bǔ)縮和冷卻四個(gè)階段。
（3） 塑件的后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為60-75℃，處理時(shí)間為16-20s。
塑料注射工藝參數(shù)見盧亞萍的《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表2.2：
表2.2 塑料注射工藝參數(shù)
ABS成型工藝
注射成型機(jī)類型 螺桿式
預(yù)熱溫度 60～75℃
模具溫度 50～80℃
注射壓力 60～100Mpa
螺桿轉(zhuǎn)速 180r/min
噴嘴溫度 220～240℃
料筒溫度 后段150～170℃，中段165～180℃，前段180～200℃。
成型時(shí)間 注射時(shí)間106s，冷卻時(shí)間20.4s,輔助時(shí)間8s。
5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道，其作用是將塑料熔體填充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個(gè)部位。因此，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞對(duì)塑件性能、外觀以及成型難易程度等都影響很大。如有些塑件的表面有縮痕、氣孔、疏松等缺陷、雖然產(chǎn)生這些缺陷的原因很多，但澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則是一個(gè)重要的影響因素。所以澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是塑料模具設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容。
普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)之前必須確定塑件成型位置，可以采用一模兩腔，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，它對(duì)注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀，物理性能，尺寸精度）都有直接的影響，設(shè)計(jì)時(shí)必須按如下原則：
a. 型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對(duì)稱，防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象。
b. 型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。
c. 系統(tǒng)流道應(yīng)盡可能短，斷面尺寸適當(dāng)（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費(fèi)大）：盡量減少?gòu)澱?，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能小。
d. 對(duì)多型腔應(yīng)盡可能使塑料熔體在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各個(gè)型腔的深處及角落，及分流道盡可能平衡布置。
e. 滿足型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量。
f. 澆口位置要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小型芯，防止型芯變形澆口的殘痕不應(yīng)影響塑件的外觀。
5.1 主流道設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道。普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四個(gè)部分組成。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)合理與否對(duì)塑件的性能、尺寸、內(nèi)外部質(zhì)量及模具結(jié)構(gòu)、塑料的利用率等有較大的影響。
對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循如下基本原則。
(1). 了解塑件的成型性能
(2). 盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕
(3). 有利于型腔中氣體的排出
(4). 防止型芯的變形和嵌件的位移
(5). 盡量采用較短的流程充滿型腔
(6). 流動(dòng)距離比和流動(dòng)面積比的校核
5.2 主流道
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得HTF86/TJ型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸：
噴嘴前端孔徑：d0=φ4mm；
噴嘴前端球面半徑：R0=12mm；
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系
R=R0+(1～2)mm
d=d0+(0.5～1)mm
取主流道球面半徑R=13mm；
取主流道的小端直徑d=4.5mm.
為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐度為1o～3o，經(jīng)換算得大端直徑D=φ8.5mm。為了使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑r=3mm的圓弧過渡。
圖5.1 主流道
5.3分流道設(shè)計(jì)
分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動(dòng)通道。分流道的作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個(gè)型腔。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少流動(dòng)過程中的熱量損失與壓力損失。
分流道的形狀及尺寸，應(yīng)根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注射速率、分流道長(zhǎng)度等因素來(lái)確定。本塑件的形狀不算太復(fù)雜，熔料填充型腔比較容易。根據(jù)型腔的放置方式可知分流道的長(zhǎng)度不長(zhǎng)，為了便于加工起見，選用形狀為圓形分流道，查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》得R=3mm。
塑料迅速冷卻，只有內(nèi)布的熔體流動(dòng)比較理想，因此分流道表面粗糙度一般取Ra1.6mm。
5.4澆口形式及位置的選擇
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到塑件能否完好、高質(zhì)量地注射成型。
澆口可分成限制性澆口和非限制性澆口兩大類。
按澆口的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)，常用的澆口可分為以下幾種形式。
(1). 直接澆口
(2). 中心澆口
(3). 點(diǎn)澆口
(4). 環(huán)形澆口
(5). 輪輻式澆口
(6). 爪形澆口
(7). 點(diǎn)澆口
(8). 點(diǎn)澆口
按此零件對(duì)外表面的要求:該零件的表面要求沒有明顯的缺陷、毛刺、無(wú)飛邊及要有一定的光澤。模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺寸，無(wú)論采用何種澆口，其開設(shè)位置對(duì)塑件成型及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項(xiàng)原則：
(1)澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處。
(2)必須盡量減少熔接痕。
(3)應(yīng)有利于型腔中氣體排出。(4)考慮分子定向影響。
(5)避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。
(6)澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。
(7)盡量縮短流動(dòng)距離。
綜合以上分析，澆口選擇點(diǎn)澆口位置見圖4。
圖5-2 澆口的位置
5.5剪切速率的校核
生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)注射模主流道和分流道的剪切速率R=5.8×10~5×10S、澆口的剪切速率R=10~10S時(shí)，所成型的塑件質(zhì)量最好。對(duì)一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計(jì)算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式表示：
R=
式中 q——體積流量（CM/S）；R——澆注系統(tǒng)斷面當(dāng)量半徑（CM）。
5.6 主流道剪切速率校核
Q=0.8Q /T =338.2÷1.5=225.5 （CM/S）
T注射時(shí)間：T=2.5（S）；
R主流道的平均當(dāng)量截面半徑：R==0.538（CM）(公式5.1）
d 主流道小端直徑 ， d=0.63 （CM）； d主流道大端直徑，d=1.2（CM）
R== 3.1×158.9/(3.14×0.2783)=1.47×10 S（公式5.2）
5×10＜1.47×10＜5×10 (滿足條件)
5.7 澆口剪切速率的校核
R= =3.67×152/(3.14×0.423)=1.45×103 S
其中：澆口面積S=/4×(D22-D12),當(dāng)量面積S=R 所以R=7mm。
單從計(jì)算上看.澆口剪切速率偏小。但由于模具比較特殊，為一模2腔，分流道很短，壓力損失少，進(jìn)料速度快，成型比較容易，傳遞壓力好，所以澆口的剪切速率是合適的。
從以上的計(jì)算結(jié)果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內(nèi)，證明流道與澆口的尺寸取值是合理的。
5.8 冷料井設(shè)計(jì)
冷料井位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端，其作用是接受料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，開模時(shí)又能將主流道的凝料拉出。冷料井的直徑宜大于大端直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑?；诒敬卧O(shè)計(jì)的模具，可采用底部帶有拉料桿的冷料井，這類冷料井的底部由一個(gè)拉料桿構(gòu)成。拉料桿裝于型芯固定板上，因此它不能隨脫模機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。利用Z形的拉料桿配合冷料井。
6 成型零件設(shè)計(jì)
型零件是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常包括了動(dòng)模、定模、型腔、型芯、鑲件等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結(jié)構(gòu)、進(jìn)料口、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計(jì)算成型零件的工作尺寸，從機(jī)加工工藝角度決定型腔各零件的結(jié)構(gòu)和其他細(xì)節(jié)尺寸，以及機(jī)加工工藝要求等
在工作中，成型零件承受高溫高壓塑件熔體的沖擊和磨擦。在冷卻固化中形成了塑件的形體、尺寸和表面。在開模和脫模時(shí)需要克服塑件的粘著力。成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力，它的強(qiáng)度和剛度必須在許可范圍內(nèi)。成型零件的結(jié)構(gòu)，材料和熱處理的選擇及加工工藝性，是影響模具工作壽命的主要因素。
6.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)分型面的選擇，因此涉及成型的零件主要有動(dòng)模模板，定模模板，抽芯滑塊，定模型腔，動(dòng)模型芯等。
6.2動(dòng)定模板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本塑件有側(cè)抽芯凹槽，采用斜導(dǎo)柱滑塊抽芯，故在定模扳上設(shè)計(jì)出凹槽來(lái)裝載側(cè)抽芯滑塊。同時(shí)，在定模板上兩邊設(shè)計(jì)了鎖緊塊和限位螺釘，用于穩(wěn)固和限制滑塊的運(yùn)動(dòng)。定模模板和動(dòng)模模板的零件圖如下：
圖6.1 動(dòng)模板結(jié)構(gòu)圖
圖6-2 定模扳零件圖
6.3型腔型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型塑件凸起的部分稱為型芯，成型產(chǎn)品外表面的零件稱為型腔。根據(jù)塑件幾何特征，結(jié)合前面設(shè)計(jì)的型腔，確定該模具的型芯包括定模型腔，動(dòng)模型芯。它們的零件圖如下：
圖6.3 型腔零件圖
圖6.4 型芯零件圖
6.4 型腔側(cè)壁的計(jì)算
(1) 凹模型腔側(cè)壁厚度計(jì)算
凹模型腔為組合式型腔，按強(qiáng)度條件計(jì)算公式
S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1進(jìn)行計(jì)算。
式中各參數(shù)分別為：
p=50Mpa(選定值)；
[δ]=0.05mm；
[σ]=160MPa
r=28mm
S≥R-r=r[([σ]/[σ]-2p)1/2]-1（公式6.1）
=28[(160/160-2×50)1/2]-1
≈16.8mm
一般在加工時(shí)為
收藏