塑膠碗注塑模具設計含三維UG圖及CAD圖紙

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This paPPr introduces the design process of the precision injection mould for the water inlet which is completed in CAD and UnigraphicsNX8.5 environment. Plastic parts adopts a mould cavity, the flood directly into the glue forming scheme and a variety of sub surface make compared to select the best mode; mould core forming part of the insert structure, improve the overall processing complexity, improve the machining accuracy of the mold. The mold insert locking template in the mold after the above, in order to solve the insert assembly accuracy and stiffness decreased; the design of the plastic bowl, belonging to the apPParance, in the way to the top, to consider the apPParance, in order to avoid the thimble traces in the plastic bowl, the design process about push test the top plate, and the mold design in the nozzle plate; cooling zone makes the forming mold temPPrature uniformity and achieve unity through the design of water and cooling water through the ring, in order to ensure the molding of a plastic melt has the best liquidity, easy to fill the cavity, and the plastic mould shrinkage and warpage small deformation; cooling water cooling area is generally straight through water area, water is not good in the cup or the processing of the product, use cooling water. Finally use UG8.5 to design a complete set of mold drawings, the movement launched smoothly, carefree, easy oPPration. The difficulty lies in the cooling water system and ejecting mechanism and material, the design of the products, with long core, but also the design of the part of the innovation by cold water wells and inlay, enhance the feasibility of mold design. Plastic pieces of apPParance, so the plastic parts all smooth surface without defects, outer surface of no gate, launch and stitching traces, rhyolitic etc., no air bubble inside, the whole surface PPrfect. Therefore, the introduction of the push plate, the plastic bowl is a tableware, after reading the books, set the material for the ABS, the sPPcification will be detailed by text analysis of the overall design ideas. Keywords:Plastic bowl; plastic parts; insert; cold water well; die design. III 第一章 緒論 1.1 課題研究 1.1.1 模具制造技術(shù)的發(fā)展 在我國專業(yè)從事模具設計行業(yè)的地區(qū)主要有:珠三角，長株潭，山東青島這單個地區(qū)，其中發(fā)展最快，從業(yè)人數(shù)最多的地方就是珠三角的深圳地區(qū)，在深圳的關(guān)外坐落著很多模具設計工廠，有像比亞迪，富士康這樣的大公司，也有家庭式的小作坊。有專業(yè)從事汽車塑膠模具的師傅，也有專業(yè)從事殼體類的師傅。他們在深圳，在長沙，在青島過著早8晚10的生活，以一技之長，養(yǎng)家糊口。 除了這些模具加工比較集中地方，還有浙江的黃巖，無錫等城市都是模具設計的主要城市，這個行業(yè)每年可以對我國的國民成產(chǎn)總值貢獻500多億元。這其中又分為進口模具和出口模具。在深圳沿海地區(qū)，有些工廠就會專業(yè)從事出口模具，但是我們國家的加工設備，設計水平都是落后與歐美國家的。相對于我們每年4.9萬美元的出口率，18萬美元的進口率就變得很渺小了。 雖然在廣東，浙江的作坊，模具企業(yè)很多，但是都是結(jié)構(gòu)簡單，并不復雜的模具加工場，這些產(chǎn)品雖然很多，但是在中高檔模具方面和其他工業(yè)發(fā)達的國家與國際基本水平還是有很大的差距。我們國家現(xiàn)在需要大量進口模具。因而注塑模能夠快速大量生產(chǎn)制品，用模具制造零件具有多種優(yōu)秀性質(zhì)，效率高（注塑在90%以上，能夠節(jié)約原材料），產(chǎn)品質(zhì)量好（只要將模具設計好，那么相應的制品精度質(zhì)量也高），材料消耗低（原材料大多數(shù)都生成制品），生產(chǎn)成本低（塑料生產(chǎn)簡單，便宜）。比如在粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件中、在經(jīng)過精加工的一些零件，這一些零件都可以由模具成型，而且值得注意的是，絕大部分的塑料制品也都可以進行模具成型來加工完成。 我們國家人口眾多，從事模具設計行業(yè)的人員也很多，在總量上面可以說我們國家是一個模具設計與制造行業(yè)的大國，但是模具設計的制造的水平和其他工業(yè)較為發(fā)達的國家還是有很大的差距，我們只能成產(chǎn)一下精度要求不高，結(jié)構(gòu)簡單的模具。我們國家可以說事一個最大的模具制造國家，不能說事一個模具制造強國。我們的五軸加工中心達到的生產(chǎn)精度沒有美國， 日本，新加坡等國家的生產(chǎn)精度高。除了硬件上面的弱勢，我們國家在模具制造的理念上落后其他國家，我們6S企業(yè)管理均在國際水平之下。并且我們對于模具設計師的工資價格很低，基本在國際水平的一半以下。這個原因就是由我們國家的生產(chǎn)力過剩造成的。 我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷娑加玫侥＞咴O計，尤其是塑膠模具設計，比如我現(xiàn)在敲擊的建模鍵帽，我面對的筆記本外殼，我手里的鼠標外殼。這些都是一些生活細節(jié)的反應。在整個大行業(yè)上面， 我們可以講到機械行業(yè)（擋圈，阻塞），電子行業(yè)（充電器外殼，），輕工業(yè)（水杯，筆帽）通訊行業(yè)(二極管，電線）交通行業(yè)(汽車保險鋼，車身外殼）兵工行業(yè)等等部門，假若不存在模具就難以批量開發(fā)和成產(chǎn)產(chǎn)品。設計一套模具就要掌握材料學，計算機輔助制造，有限元分析等技能。 由于模具的起點低，基本沒有門檻，就可以做一個模具設計師，跟著師傅做學徒，學技術(shù)。在沒有計算機輔助技術(shù)的時候，都是根據(jù)鉗工手繪的圖紙，進行鉆孔加工的。隨著UG，CAD，proe等計算機輔助軟件的出現(xiàn)，慢慢的模具設計從師傅手工技術(shù)編程的數(shù)控化，信息化。數(shù)控加工設備也漸漸庖代了早年的普通加工設備。從鉗工畫線，工人操控普通設備對零件進行加工，變成了直接在CNC機床面板輸入NC代碼的加工，方便，安全，大大提高了價格效率。 1.1.2 模具制造的特點及技術(shù)要求 塑膠模具設計行業(yè)的門檻很低，但是也是工業(yè)設計的一部分，屬于藍領(lǐng)行業(yè)，在設計加工時的特點有如下幾條： 1）模具制造成本高,因為每一套產(chǎn)品都是獨一無二的，不同的產(chǎn)品有不同的型芯和型腔。有不同的運水位置和模架，所以每一套模具都需要單獨生產(chǎn)，他們在市場上面是不可以購買的，在加工生產(chǎn)時也不可以選擇專業(yè)的夾具進行設計生產(chǎn)。并且在加工生產(chǎn)的時候還要保證模具的壽命，就需要采用專用的模具鋼進行加工生產(chǎn)。所以模具的生產(chǎn)成本很好。 2） 模具的生產(chǎn)周期也很重要：在中國，很普遍的產(chǎn)品就是山寨產(chǎn)品，如果你發(fā)現(xiàn)一個在市場上面賣的很火的產(chǎn)品，就可以將這個產(chǎn)品買回來進行測量，繪制出3D文件，然后對產(chǎn)品進行分模，成產(chǎn)。比如說：現(xiàn)在比較流通的蘋果手機的下面是一個圓的形狀，如果將那個形狀變成一個正方，那么這就是另外一個產(chǎn)品。為了保證產(chǎn)品占據(jù)更大的市場，就要在設計，加工，市場投放上面縮短時間。 3）模具設計的產(chǎn)品對模具設計師傅有著很強的考驗，因為一個人一生見到的模具和模具結(jié)構(gòu)是有限制的，注塑模具的設計和制造的質(zhì)量要得到保障就必須避免一套精度差異大，結(jié)構(gòu)完全不同的產(chǎn)品對它的影響，就要很多人團隊協(xié)作，完成任務。 可行性分析：由于塑料模具在分型面會遇到問題，，受到許多因素的制約，常常是顧此失彼。根據(jù)查詢資料以以下為原則： 1） 保證塑料制品能夠脫模 2） 使型腔深度最淺 3） 使塑件外形美觀，容易清理 4） 盡量避免側(cè)向抽芯 5） 使分型面容易加工 6） 使側(cè)向抽芯盡量短 7） 保證塑件制品精度 8） 有利于排氣 9） 使型腔內(nèi)總壓力較大的方向與分型面垂直。 基于以上的兩點對于此次課題的研究也是為了更加掌握和了解模具設計及生產(chǎn)方面的知識，將書本的理論與實際結(jié)合起來應用于設計中，熟練掌握應用各種軟件。在研究過程中，查閱相關(guān)資料可以對我國現(xiàn)有的注塑模水平有個較為深入地了解，在設計中可以對現(xiàn)有的方案進行對比和改進，不斷創(chuàng)新，在為今后而工作崗位上先操作起來。 36 ） 1.1.3課題國內(nèi)外發(fā)展 塑料工業(yè)在國民生產(chǎn)總值中占有很重要的地位，我們國家原油儲量豐富，為塑料工業(yè)的發(fā)展提供較為便宜的原料，并且取之不盡。品種多樣機能的塑料隨著高分子化學技術(shù)的成長。毫不夸張的說其速度是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等四種通用塑料遠遠不能及的。是以在工業(yè)成果與生活用品方向，塑件獲得了普遍開發(fā)利用，金屬被塑料取代的實例，觸目皆是。重量輕、耐侵蝕、抗靜電性、耐燃性等一系列優(yōu)點都是造成金屬比不上塑料的原因。 迅猛發(fā)展的高分子合成技術(shù)、新的工程塑料多樣性的增加，塑料成型裝置、工藝技能和模具制造的技術(shù)能力的成長，材料改性技術(shù)，越來越多的塑料高分子材料具有優(yōu)異的性能，使塑料工業(yè)迅猛發(fā)展。塑件的利用能開辟出宏大的規(guī)模，原因在于塑料數(shù)目的增多，新的工程塑料多樣性的增加，塑料成型裝置、工藝技能和模具制造的技術(shù)能力的成長。 1.2 設計注意事項 本課題的設計使用塑料選擇為食用級的材料，確定的材料有ABS食用級，PC食用級，PP食用級。ABS食用級：本身無毒無味，是一種白色的產(chǎn)品，但是在市場銷售時，為了產(chǎn)品本身的美觀性能，難免為混入一些顏色。超過70℃的時候，塑料就會產(chǎn)生變形。但是材料本身沒有毒，可以使用。 PC食用級：PC這種材料在生活中最常見的就是嬰兒奶粉罐里面小勺子，材料本身無毒無害，它是雙酚A轉(zhuǎn)化為PC材料的時候如果轉(zhuǎn)化不完全,所以遇高溫就有可能釋放雙酚A有毒,可以致癌.相關(guān)報道已經(jīng)很多.我們國家從今年6月1日起禁止生產(chǎn)9月1日禁止銷售含雙酚A的嬰幼兒食品容器. PP食用級：在市場上面是有PP塑料碗這種產(chǎn)品的，本身塑件可以在100℃不變形，可以在沸水中消毒和殺菌，并且在國家衛(wèi)生標準方面是推薦使用的，價格也比較低。 通過以上對比，我們可以排除PC料，在ABS和PP料之間的對比中，很明顯ABS的熔點第一點，所以我們選擇PP料作為我們的設計材料。 設計的塑料碗要求表面光滑無瑕疵，外表面無澆口、推出及拼接痕跡、流紋等，內(nèi)部無氣泡，整體曲面完美。 1.3 設計任務 （1） 畢業(yè)設計產(chǎn)品圖1-1: 圖1-1 產(chǎn)品3D圖 （2）技術(shù)要求 產(chǎn)品所有表面光滑無瑕疵，外表面無澆口、推出及拼接痕跡、流紋等，內(nèi)部無氣泡，整體曲面完美；生產(chǎn)成本低；模具機構(gòu)運動暢快，推出平穩(wěn)，易于操作 （3）基本理論依據(jù) 通過對產(chǎn)品的初步分析，可以初步?jīng)Q定分為以下兩類的理論依據(jù)： 1）專業(yè)理論依據(jù)：塑料注塑成型技術(shù)、模具結(jié)構(gòu)以及模具加工工藝、模具鋼料熱處理、模具加工質(zhì)量以及產(chǎn)品缺陷分析方法 2）繪圖理論依據(jù)：機械制圖基本知識、模具設計中CAD中的2D繪圖原則、CAM中模具的3D設計依據(jù) 1.4 章節(jié)安排 本說明書塑料碗成型注射模具的設計為主線，依據(jù)塑件的成型工藝，采取理論知識和實踐應用相結(jié)合知識，圖例和剖析相結(jié)合，模具設計計算與校核相結(jié)合的方法，對產(chǎn)品的成型模具方案進行分步分解，并且對為何選取這種設計方案以及方案適用的范圍進行剖析。 本說明書第一章概況研究本課題所處的地位以及國內(nèi)外發(fā)展，說明主要涉及任務以及技術(shù)要求；第二章從塑件原料對產(chǎn)品做結(jié)構(gòu)以及工藝分析，進行初步的注塑機選擇，以及分型面、澆注系統(tǒng)、主流道的設計；第三章具體詳序模具結(jié)構(gòu)的設計方案；第三章對模具的成型零件尺寸計算；第四章對模具的結(jié)構(gòu)零件設計，主要涉及到溫控系統(tǒng)、合模導向系統(tǒng)；第五章對模具的模架確定以及注塑機有關(guān)鎖模力、注射壓力、模具行程進行校核；最后將對整個設計說明書做出總結(jié)。 第二章 塑件工藝性分析 2.1 塑件的原材料分析 PP是一種半結(jié)晶性材料。它比PP要更堅硬并且有更高的熔點。由于均聚物型的PP溫度高于0℃以上時非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入1~4%乙烯的無規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。 共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100℃）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強的抗沖擊強度。PP的強度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150℃。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不存在環(huán)境應力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進行改性。PP的流動率MFR范圍在1~40。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的強度比均聚物型的要高。 由于結(jié)晶，PP的收縮率相當高，一般為1.8~2.5%。并且收縮率的方向均勻性比PP-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。 然而，它對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。PP也不象PP那樣在高溫下仍具有抗氧化性。 2.1.1 PP的成型性能 PP料無毒、無味，密度小，強度、剛度、硬度耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,可在100℃左右使用。具有良好的介電性能和高頻絕緣性且不受濕度影響，但低溫時變脆，不耐磨、易老化。適于制作一般機械零件、耐腐蝕零件和絕緣零件。常見的酸、堿等有機溶劑對它幾乎不起作用，可用于食具。 1、相對密度小，僅為0.89-0.91，是塑料中最輕的品種之一。 2、良好的力學性能，除耐沖擊性外，其他力學性能均比聚乙烯好，成型加工性能好。 3、具有較高的耐熱性，連續(xù)使用溫度可達110-120℃。 4、化學性能好，幾乎不吸水，與絕大多數(shù)化學藥品不反應。 5、質(zhì)地純凈，無毒性。 6、電絕緣性好。 7、聚丙烯制品的透明性比高密度聚乙烯制品的透明性好。 它有很多優(yōu)點但也有缺點： 1、制品耐寒性差，低溫沖擊強度低。 2、制品在使用中易受光、熱和氧的作用而老化。 3、著色性不好。 4、易燃燒。 5、韌性不好，靜電度高，染色性、印刷性和黏合性差。 2.1.2 PP的主要注塑成型條件 1)料筒溫度。在需要注射壓力和注射速度較小時，可選擇較低的料筒溫度。一般料筒溫度控制在210~280℃,噴嘴溫度比料筒溫度低10~30℃。當成型薄壁、復雜塑件時，料筒溫度取高者；當塑件較厚時，料筒溫度取低者。 12)PP熔體具有較明顯的非牛頓性，粘度時剪切速率和溫度都較敏感。 (2)PP的主要注塑成型條件 1)料筒溫度。在需要注射壓力和注射速度較小時，可選擇較低的料筒溫度。一般料筒溫度控制在210~280℃,噴嘴溫度比料筒溫度低10~30℃。當成型薄壁、復雜塑件時，料筒溫度取高者；當塑件較厚時，料筒溫度取低者。 2)模具溫度。PP的結(jié)晶能力較強，提高模溫有助于增加結(jié)晶度，也有利于大分子松弛，減少分子的取向作用，從而降低塑件的內(nèi)應力，減少缺料、氣泡等缺陷，生產(chǎn)中常把模溫調(diào)整到20~60℃。 3)注射壓力。在注塑成型時，提高注射壓力有利于增大熔料的流動性。柱塞式注塑機的注射壓力比螺桿式要高。一般控制在70~100MPa，具體數(shù)值以試模來決定，以塑件不缺料、溢料以及不產(chǎn)生凹痕和氣泡為準。 PP聚丙烯(純)的主要技術(shù)指標 密度ρ（kg/cm3）:0.90-0.91 比體積：v/(dm3×kg-1)：1.10-1.11 吸水率(24h)wpc×100:0.01-0.3 收縮率s:1.0-3.0 熔點t/°C：170-176 熱變形溫度t/°C{0.46mpa 102-115 抗拉屈服強度σw /mpa:67.5 沖擊韌度{dn/(kJ.m-2)無缺口 78 硬度 HB:8.65 2.2 塑件的結(jié)構(gòu)分析 2.2.1 塑件外觀結(jié)構(gòu)分析： （1）該產(chǎn)品外形為圓弧曲面的回轉(zhuǎn)類零件，結(jié)構(gòu)比較簡單。產(chǎn)品所有表面光滑無瑕疵，外表面無澆口、推出及拼接痕跡、流紋等，內(nèi)部無氣泡，整體曲面完美。在對塑膠件進行工藝分析時，除了考慮上訴因素外，還應分析塑膠件的厚度、塑料成型性能及模塑生產(chǎn)常見的制品缺陷問題對模塑工藝的影響。塑件的尺寸精度分析：該塑件尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按MT5查取公差。2D三視圖及3D圖如下圖2-1,2-2所示： · 圖2-1 產(chǎn)品三視圖 圖2-2 產(chǎn)品3D圖 (2)生產(chǎn)批量 在本次設計中，采用的是一模一腔小批量生產(chǎn)，這樣可以降低生產(chǎn)成本，其顯著的特點是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、自動化程度高。型腔數(shù)與塑件，澆注系統(tǒng)的質(zhì)量關(guān)系如下： 　　　 式(2-1) 式中：G——注射機的公稱注射量/cm3 V——單個制品的體積/cm3 　　　C——澆道和澆口的總體積/cm3 生產(chǎn)中每次實際注射量應為公稱注射量G的（0.75－0.45）倍，現(xiàn)取0.6G進行計算。 n=(0.6G-0.2C)/V=0.93 由于設計的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復雜，采用圓形側(cè)澆口的澆注系統(tǒng)，為加工方便，還綜合考慮到產(chǎn)品經(jīng)濟性，在本次設計中我采用的一模一腔的布局結(jié)構(gòu)，這樣在保證產(chǎn)品的質(zhì)量的情況下也恰到好處的節(jié)約了生產(chǎn)成本。 2.2.2 塑件表面質(zhì)量分析： 在塑膠模具設計中一般分為機殼模和汽車模具。這種模具在往下分可以分出外觀件和內(nèi)部件。本次設計的題目就是機殼模具中的外觀件，這種零件沒有較高的表面粗糙度要求和尺寸要求。只要求表面整潔，漂亮就可以滿足客戶的需求。除此之外，塑件的外觀主要取決于模具型腔表面粗糙度。一般模具型腔表面粗糙度值比塑件的要求低1-2級。模具在使用過程中，由于型腔磨損而使表面粗糙度值不斷增大，所以應隨時予以拋光復原。透明塑件要求型腔和型心的表面粗糙度相同，而不透明塑件則根據(jù)使用情況而定， 對于該產(chǎn)品屬于不透明件，所以符合前者。 本次設計的塑件是餐具食用碗。要求所以表面光滑無瑕疵，表面粗糙度可取Ra0.6，表面要求無澆口、推出及拼接痕跡、流紋等，內(nèi)部無氣泡，整體曲面完美，表面粗糙度可取Ra0.6。所以設計流道時采用的是大水口圓形側(cè)澆口直接進澆，不會在制件表面留下明顯的澆口痕跡。 2.2.3 脫模斜度 沒拔模斜度產(chǎn)品頂出會被鋼料拉傷 而且摩擦力增大還會容易頂白，所以為了便于塑料制品脫模，以防止脫模時擦傷制件的表面，與脫模方向平行的制品表面一般應具有合理的脫模斜度。其大小主要取決于塑料的收縮率、塑料制品的形狀和壁厚以及制品的部位。 本次設計的塑膠碗不用拔模，本身就是一個圓弧面，不需要拔模斜度。 2.3 成型工藝分析 常見的塑料成型加工方法： 1．壓縮模塑。壓縮模塑又稱模壓，是模塑料在閉合模腔內(nèi)借助加壓(一般尚須加熱)的成型方法。通常，壓縮模塑適用于熱固性塑料，如酚醛塑料、氨基塑料、不飽和聚酯塑料等。壓縮模塑由預壓、預熱和模壓三個過程組成、預壓 為改善制品質(zhì)量和提高模塑效率等，將粉料或纖維狀模塑料預先壓成一定形狀的操作。 預熱 為改善模塑料的加工性能和縮短成型周期等，把模塑料在成型前先行加熱的操作。 模壓 在模具內(nèi)加入所需量的塑料，閉模、排氣，在模塑溫度和壓力下保持一段時間，然后脫模清模的操作。 壓縮模塑用的主要設備是壓機和塑模。壓機用得最多的是自給式液壓機，噸位從幾十噸至幾百噸不等。有下壓式壓機和上壓式壓機。用于壓縮模塑的模具稱為壓制模具，分為三類；溢料式模具、半溢料式模具不溢式模具。壓縮模塑的主要優(yōu)點是可模壓較大平面的制品和能大量生產(chǎn)，其缺點是生產(chǎn)周期長，效率低。 2．擠出成型。擠出成型也稱擠壓模塑或擠塑，它是在擠出機中通過加熱、加壓而使物料以流動狀態(tài)連續(xù)通過口模成型的方法。擠出法主要用于熱塑性塑料的成型，也可用于某些熱固性塑料。擠出的制品都是連續(xù)的型材，如管、棒、絲、板、薄膜、電線電纜包覆層等。此外，還可用于塑料的混合、塑化造粒、著色、摻合等。擠出成型機由擠出裝置、傳動機構(gòu)和加熱、冷卻系統(tǒng)等主要部分組成。擠出機有螺桿式(單螺桿和多螺桿)和柱塞式兩種類型。前者的擠出工藝是連續(xù)式，后者是間歇式。單螺桿擠出機的基本結(jié)構(gòu)主要包括傳動裝置、加料裝置、料筒、螺桿、機頭和口模等部分。擠出機的輔助設備有物料的前處理設備(如物料輸送與干燥)、擠出物處理設備(定型、冷卻、牽引、切料或輥卷)和生產(chǎn)條件控制設備等三大類。 ?3．注射成型。注射成型(注塑)是使熱塑性或熱固性模塑料先在加熱料筒中均勻塑化，而后由柱塞或移動螺桿推擠到閉合模具的模腔中成型的一種方法。 注射成型幾乎適用于所有的熱塑性塑料。近年來，注射成型也成功地用于成型某些熱固性塑料。注射成型的成型周期短(幾秒到幾分鐘)，成型制品質(zhì)量可由幾克到幾十千克，能一次成型外形復雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的模塑品。因此，該方法適應性強，生產(chǎn)效率高。 注射成型用的注射機分為柱塞式注射機和螺桿式注射機兩大類，由注射系統(tǒng)、鎖模系統(tǒng)和塑模三大部分組成；其成型方法可分為： (1) 排氣式注射成型。排氣式注射成型應用的排氣式注射機，在料筒中部設有排氣口，亦與真空系統(tǒng)相連接，當塑料塑化時，真空泵可將塑料中合有的水汽、單體、揮發(fā)性物質(zhì)及空氣經(jīng)排氣口抽走；原料不必預干燥，從而提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。特別適用于聚碳酸酯、尼龍、有機玻璃、纖維素等易吸濕的材料成型。 (2) 流動注射成型。流動注射成型可用普通移動螺桿式注射機。即塑料經(jīng)不斷塑化并擠入有一定溫度的模具型腔內(nèi)，塑料充滿型腔后，螺桿停止轉(zhuǎn)動，借螺桿的推力使模內(nèi)物料在壓力下保持適當時間，然后冷卻定型。流動注射成型克服了生產(chǎn)大型制品的設備限制，制件質(zhì)量可超過注射機的最大注射量。其特點是塑化的物件不是貯存在料筒內(nèi)，而是不斷擠入模具中，因此它是擠出和注射相結(jié)合的一種方法。 (3) 共注射成型。共注射成型是采用具有兩個或兩個以上注射單元的注射機，將不同品種或不同色澤的塑料，同時或先后注入模具內(nèi)的方法。用這種方法能生產(chǎn)多種色彩和(或)多種塑料的復合制品，有代表性的共注射成型是雙色注射和多色注射。 4．吹塑成型。借氣體壓力使閉合在模具中的熱型坯吹脹成為中空制品，或管型坯無模吹脹成管膜的一種方法。該方法主要用于各種包裝容器和管式膜的制造。凡是熔體指數(shù)為0.04 ~ 1.12的都是比較優(yōu)良的中空吹塑材料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、熱塑性聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、醋酸纖維素和聚縮醛樹脂等，其中以聚乙烯應用得最多。 (1) 注射吹塑成型。系用注射成型法先將塑料制成有底型坯，接著再將型坯移到吹塑模中吹制成中空制品。 (2) 擠出吹塑成型。系用擠出法先將塑料制成有底型坯，接著再將型坯移到吹塑模中吹制成中空制品。注射吹塑成型和擠出吹塑成型的不同之處是制造型坯的方法不同，吹塑過程基本上是相同的。吹塑設備除注射機和擠出機外，主要是吹塑用的模具。吹塑模具通常由兩瓣合成，其中設有冷卻劑通道，分型面上小孔可插入充壓氣吹管。 (3) 拉伸吹塑成型。拉伸吹塑成型是雙軸定向拉伸的一種吹塑成型，其方法是先將型還進行縱向拉伸，然后用壓縮空氣進行吹脹達到橫向拉伸。拉伸吹塑成型可使制品的透明性、沖擊強度、表面硬度和剛性有很大的提高，適用于聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PETP)的吹塑成型。 本次畢業(yè)設計產(chǎn)品是塑膠件，從以下幾個方面分析 （1）產(chǎn)品要求材料是PP，為結(jié)晶料。吸濕性小，流動性好，流動對壓力敏感，故成型時宜選用高壓注射 （2）產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點復雜，對于擠出成型適用于擠出型材，其特點是生產(chǎn)過程連續(xù)，科研基礎(chǔ)任意長度的塑件制件；對于傳遞模塑適用于熱固性材料；對于吹塑成型主要用于各種包裝容器和管式膜的制造，所以選用注射成型 （3）該塑件以實現(xiàn)批量生產(chǎn)，高精度，高速度的自動化生產(chǎn)，注塑的優(yōu)點是生產(chǎn)速度快、效率高，操作可自動化，能成型形狀復雜的零件，特別適合批量生產(chǎn)。 綜上所述本次設計中選擇注射成型的方式成型該塑件。注塑是使用注塑機（或稱注射機）將熱塑性塑料熔體在高壓下注入到模具內(nèi)經(jīng)冷卻、固化獲得產(chǎn)品的方法。注塑也能用于熱固性塑料及泡沫塑料的成型。 2.4 注塑機的選擇： 由于零件的質(zhì)量為1218g，模具設計一模一腔。流道水口廢料沒有固定的公式，根據(jù)查閱資料和詢問，可以估算為產(chǎn)品質(zhì)量的20%，得到水口料為243.6g。則需要模具的總注塑量在1461.6g。 產(chǎn)品的主要參數(shù)如下表2-1所示： 表2-1 產(chǎn)品參數(shù) 產(chǎn)品單重（N） 11.95 單件體積（cm3） 155 外形尺寸（H-V-W）（mm） ?140x68 最大壁厚（mm） 4 最小壁厚（mm） 3 初步選擇注塑機型號如表2-2 表2-2注塑機的參數(shù) 注塑機型號 SZ-2500/500 額定注射量 2500cm3 螺桿（柱塞）直徑 42mm 注射壓力 150Mpa 注射速率 570 注射方式 螺桿式 塑化能力 245Kg/h 鎖模力 500KN 模板行程 850 模具最大厚度 750mm 模具最小厚度 400mm 噴伸出量 50mm 噴嘴孔直徑 Φ35mm 頂出形式 兩側(cè)設有頂桿，機械頂出 動、定模固定板尺寸 300x300mm 頂出力 110 合模方式 液壓-機械 續(xù)表3-5 液壓泵 流量 100、12L/min 壓力 6.5Mpa 電動機功率 11KW 加熱功率 5 KW 機器外形尺寸 3340X750X1550mm 第三章 分型面選擇及澆注系統(tǒng)計算 3.1 主分型面的選擇 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則： 1保證塑料制品能夠脫模 這是一個首要原則，因為我們設置分型面的目的，就是為了能夠順利從型腔中脫出制品。根據(jù)這個原則，分型面應首選在塑料制品最大的輪廓線上，最好在一個平面上，而且此平面與開模方向垂直。分型的整個廓形應呈縮小趨勢，不應有影響脫模的凹凸形狀，以免影響脫模。 2使型腔深度最淺 模具型腔深度的大小對模具結(jié)構(gòu)與制造有如下三方面的影響： ① 目前模具型腔的加工多采用電火花成型加工，型腔越深加工時間越長，影響模具生產(chǎn)周期，同時增加生產(chǎn)成本。 ② 模具型腔深度影響著模具的厚度。型腔越深，動、定模越厚。一方面加工比較困難；另一方面各種注射機對模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜過大。 ③ 型腔深度越深，在相同起模斜度時，同一尺寸上下兩端實際尺寸差值越大，如圖2。若要控制規(guī)定的尺寸公差，就要減小脫模斜度，而導致塑件脫模困難。因此在選擇分型面時應盡可能使型腔深度最淺。 3使塑件外形美觀，容易清理 盡管塑料模具配合非常精密，但塑件脫模后，在分型面的位置都會留有一圈毛邊，我們稱之為飛邊。即使這些毛邊脫模后立即割除，但仍會在塑件上留下痕跡，影響塑件外觀，故分型面應避免設在塑件光滑表面上。 4盡量避免側(cè)向抽芯 塑料注射模具，應盡可能避免采用側(cè)向抽芯，因為側(cè)向抽芯模具結(jié)構(gòu)復雜，并且直接影響塑件尺寸、配合的精度，且耗時耗財，制造成本顯著增加，故在萬不得己的情況下才能使用。 5使分型面容易加工 分型面精度是整個模具精度的重要部分，力求平面度和動、定模配合面的平行度在公差范圍內(nèi)。因此，分型面應是平面且與脫模方向垂直，從而使加工精度得到保證。如選擇分型面是斜面或曲面，加工的難度增大，并且精度得不到保證，易造成溢料飛邊現(xiàn)象。 6使側(cè)向抽芯盡量短 抽芯越短，斜抽移動的距離越短，一方面能減少動、定模的厚度，減少塑件尺寸誤差；另一方面有利于脫模，保證塑件制品精度 。 7有利于排氣 對中、小型塑件因型腔較小，空氣量不多，可借助分型面的縫隙排氣。因此，選擇分型面時應有利于排氣。按此原則，分型面應設在注射時熔融塑料最后到達的位置，而且不把型腔封閉。 綜上所述，選擇注射模分型面影響的因素很多，總的要求是順利脫模，保證塑件技術(shù)要求，模具結(jié)構(gòu)簡單制造容易。當選定一個分型面方案后，可能會存在某些缺點，再針對存在的問題采取其他措施彌補，以選擇接近理想的分型面。綜上所述， 圖3-1 分型面 3.2 型腔排列方式的確定 本次設計采用一模一腔的設計方式，采用單獨的型芯來降低成產(chǎn)成本，這樣設計的特點就是方便裝配和設計。本次設計的塑料碗尺寸屬于正常吃飯的飯碗尺寸，前模直接在前模板開框，設計出來的方式如圖3-3： 圖3-3 型腔排列圖 3.3 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道的始端到型腔之間的熔體進料通道，它的作用是將塑料熔體順利的充滿型腔的各個部位。具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，正確設計澆注系統(tǒng)是獲得優(yōu)質(zhì)的塑件極為重要。注射成型的基本要求是在合適的溫度和壓力下使足量的塑料熔體盡快充滿型腔，影響順利充模的關(guān)鍵之一就是澆注系統(tǒng)的設計。 3.3.1 主流道的設計 主流道是熔融塑料由注塑機噴嘴噴出時最先經(jīng)過的部分，它與注塑機的噴嘴在同一軸線上，由于主流道與熔融塑料和注塑機噴嘴反復接觸、碰撞，一般澆口不直接設在定模上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘固定在定模板上主流道的基本形式以及安裝形式如圖3-4： 圖3-4 主流道的結(jié)構(gòu)形式 1. 定模 2.定位環(huán) 3.注塑機噴嘴 4.澆口套 本次設計中材料高密度聚丙烯（HDPP）由于具有很好的流動性能，避免采用過高的注射壓力，注射壓力150MPa，主流道的形狀和尺寸最先影響著塑料熔體的流動速度及填充時間，必須使熔體的溫度降低和壓力降最小，且不損害其把塑料熔體輸送到最“遠”位置的能力。 在臥式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為使凝料能從其中順利拔出，需設計成圓錐形，錐角為2°～ 6°。本次畢業(yè)設計中模具錐角取4°。 噴嘴孔直徑 =3mm ，噴嘴圓弧半徑 R1=10mm 1）半錐角一般在2°～6°內(nèi)選取，主流道帶錐度是為了在模具打開時使主流道凝料容易脫離定模。本設計選取錐度為=2°。 2）主流道徑向尺寸的小端（與噴嘴連接的一端）直徑d應大于噴嘴口孔徑0.5～1.0㎜。當主流道與噴嘴同軸度有偏差時，可以防止主流道凝料不易從定模一側(cè)拉下來。 d=+（0.5～1）mm =3+0.5=3.5mm 3）凹球面半徑應比噴嘴圓弧半徑大1～2mm，可以；保證注射過程中噴嘴與模具緊密接觸，防止兩球面之間產(chǎn)生間隙而使容體充入這間隙中，妨礙主流道凝料順利從定模上拉出。 =10+1=11mm 4）主流道內(nèi)壁的表面粗糙度在0.8um以下，主流道的長度L一般根據(jù)模板的厚度而定，為了減少壓力損失和物料損耗。應盡可能減少主流道的長度，一般控制在60mm以內(nèi)。此處取L=53mm。 5）主流道大端直徑D=d+2Ltg =3.5+2×tg(4°/2) =8mm 6）球面配合高度 球面配合高度為 3 ～ 5 ，選擇3 主流道2D圖如圖3-5所示 圖3-5 主流道2D圖 3.2.2 澆口套與定位環(huán)的設計 本次設計采用大水口模具，從頂部進膠。澆口套用螺釘固定（2個M2螺釘固定），拆裝方便，主流道長度方便控制，此結(jié)構(gòu)最為常用。澆口套外端直徑為35mm，查表知，定位圈厚度為15mm，定位圈內(nèi)徑85mm,定位圈外徑100mm，采用2個M6螺釘固定定位環(huán)。在澆口套端部設一個與注射機定位孔相配的定位環(huán)，并在端面用螺釘將澆口套壓在模體內(nèi)，克服塑件對澆口套的反座力。澆口套與模板的配合采用H7／m6的過渡配合澆口套與定位圈采用H9／f9的配合。定位圈在模具安裝調(diào)試時應插入注射機定模板的定位孔內(nèi)，用于模具與定位孔的安裝定位。定位圈外徑比注射機定模板上的定位孔徑小0.2mm以下。澆口套與定位環(huán)的形式如圖3-6： 圖3-6 澆口套和定位環(huán)結(jié)構(gòu)形式 第四章 模具方案的設計 4.1 型芯的設計 對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分析，如圖4-1所示： 圖4-1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖 通過圖4-1分析得知，零件只需要分出前模具即可，沒有其他結(jié)構(gòu)，本次設計為了方便加工，設計單獨的型芯如圖4-2所示： 圖4-2 型芯 從圖例可以看出，在型芯后面設計螺絲孔位，直接和后模板連接在一起。 4.2 型腔的設計 模具的型腔直接在前模板在開框。有較高的強度和剛度，使用中不宜發(fā)生變形。采用型腔結(jié)構(gòu)圖如圖4-3所示： 圖4-3 型腔 第五章 成型零件的計算 成型零件是指塑料注射模具的核心部分。它由型腔、型芯、成型滑塊、局部鑲件、螺紋型芯、型環(huán)、成型頂桿以及側(cè)滑塊等成型零件拼合組成成型空腔。對于本產(chǎn)品中根據(jù)第四章設計部分介紹，成型零件有型芯、型腔、斜頂、局部鑲件，以下將列出成型零件的尺寸。 5.1 型腔型芯的計算 本次塑件的原料是高密度聚乙烯材料，PP材料是一種收縮率范圍較大的塑料，已知的收縮率為1.0%—2.5%之間 ,實際中根據(jù)產(chǎn)品使用范圍收縮率確定為：1.6。由于該塑件的設計是用UG分模制作，且尺寸較多，工藝加工上的尺寸需要用到電極；所以這里對產(chǎn)品的最大外形尺寸，做示例計算，其它UG分模尺寸為準。 1.型腔的計算 1) 型腔徑向尺寸的計算： L=[（1+S）Ls-x△] 式（5-1） 式中S--塑件平均收縮率,X--修正系,△--塑件公差值。 查表知 △=1.44mm,x=0.75 長度 L=[（1+0.007）×140-0.75×0.5] =140.623 深度度 H=[（1+0.007）×68-0.75×0.4] =68.176 圖5-2型腔基本尺寸 2. 型芯尺寸計算 1）型芯徑向尺寸的計算： L=[（1+S）ls+x△] 式（5-2） 式中S--塑件平均收縮率，X--修正系數(shù)，△--塑件公差值。 查表知 △=1.44mm,x=0.75 長度 l=[（1+0.022）×132+0.75×0.4] =132.24 2）型芯深度尺寸的計算 h=[（1+S）hs+x△] 式（5-3） 查表知 △=0.5mm,x=0.5 h=[（1+0.022）×78+0.5×0.5] =79.96 5.2 模具鋼材的選用 模具材料的選用中，首先要考慮產(chǎn)品的批量問題，對于本產(chǎn)品適用的洗衣機為量產(chǎn)，所以批量不大。 （1）型芯、型腔、鑲件：這些是成型結(jié)構(gòu)，所以在滿足強度各方面的要求前提條件下，選用中檔模具材料即可。根據(jù)國產(chǎn)738H的性能剖光性能好，常用于一般模溫低于80°的，所以選用738H （2）斜頂、導向塊、斜頂座：斜頂材料的選擇，為防止運動的過程中，摩擦而燒死，一般的情況下選擇硬度不同的材質(zhì)，或相同的材質(zhì)不同的硬度，斜頂常用的材料是H13，8407。導向塊常用的為Cr12,青銅，而斜頂座常用的738H。 第六章 結(jié)構(gòu)零件的設計 6.1 推出機構(gòu)的設計 6.1.1 推出機構(gòu)的確定 把塑料制品從模具內(nèi)脫出來的機構(gòu)即位推出機構(gòu)或脫模機構(gòu)。推出機構(gòu)的形式和推出方式與制品的形狀、結(jié)構(gòu)和塑料的性能有關(guān)。 根據(jù)塑件的形狀特點，確定模具型腔在定模一側(cè)，型芯在動模一側(cè)。塑件成型開模后，塑件與型芯一起留在動模一側(cè)。本次設計產(chǎn)品分模之后會留在水口板上面，可以人工將塑件取下，現(xiàn)在主要是做出塑件的自動脫模，為了產(chǎn)品的美觀，本次設計采用推板定出如圖6-1所示： 圖6-1推板推出形式 6.1.2 推出機構(gòu)的復位零件設計 借助模具閉合動作使推出機構(gòu)復位的桿，復位時其頂面與分型面平齊。其位置，直徑，長度如圖6-2所示。 圖6-2推出機構(gòu)的復位 6.2 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 注射模設計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。 6.2.1加熱系統(tǒng) 由于該套模具的模溫要求在40-70°C，又是中小型模具，所以無需設置加熱裝置。 6.2.2 冷卻系統(tǒng) 為了盡量縮短成型周期，提高生產(chǎn)率；塑件的熱容量大防止塑件收縮，成型時應該充分冷卻，而且冷卻要均勻，對于黏度低，流動性好的塑料，因為成型工藝要求模溫都不太高，所以用常溫水對模具進行冷卻。由于HDPP的流動性較好，且水的熱容量大，成本低，傳熱系數(shù)大，故該套模具亦采用常溫水進行冷卻。 設計運水時的原則：均勻冷卻 為達到這一目的，就只有二點：靠近高熱量區(qū)，遠離低熱量區(qū)。并且在設計運水時要避開螺絲、鑲件、斜頂。本次設計的型芯、型腔水道如圖6-3所示： 圖6-3水道布置圖 前模設計為直通水道，鑲件上面設計一個冷卻水井來。注塑模溫對塑料熔體的流動、固化定型、生產(chǎn)率以及塑件的形狀和尺寸精度有著直接的影響。注射成型時，不同的塑料對模溫有著不同的要求，控制適宜的模溫來保證塑料熔體具有最佳的流動性，易于充滿型腔，并使塑件脫模后的收縮、翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，具有較高的物理力學性能以及較高的表面質(zhì)量。通過溫度調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)可收到如下效果。 （1）改善成型性能：可以使模塑溫度保持適應于各塑料的規(guī)格溫度，以改善成型性能。 （2）穩(wěn)定尺寸精度：如果塑模溫度發(fā)生變化，則塑料的收縮率也會有很大的變動，尤其對結(jié)果性塑料，因此，若塑模溫度保持一定，收縮率也就得到穩(wěn)定，塑件的尺寸精度自然就穩(wěn)定了。 （3）減少塑件變形：提高塑件精度。 （4）改善塑件表面質(zhì)量：消除外觀缺陷，合理的模溫可提高塑件的外觀質(zhì)量和降低表面粗糙度。 由于制品平均壁厚為4mm左右，制品尺寸又較小，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定水孔直徑為8mm 6.3 合模導向機構(gòu)的設置 注射模的導向機構(gòu)主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構(gòu)的運動導向。錐面導向機構(gòu)用于動、定模之間的精密對中定位。在模具進行裝配或者成型時，合模導向機構(gòu)主要用來保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件制件準確對合，以確保塑料制件的形狀和尺寸精度，并避免模內(nèi)個零件發(fā)生碰撞和干涉。 6.3.1導向機構(gòu)的功用 1） 定位作用； 2） 導向作用； 3） 承載作用； 4） 保持運動平穩(wěn)作用。 6.3.2定位機構(gòu)的功用 對于薄壁、精密塑件注射模，大型、深型腔注射模和生產(chǎn)批量大的注射模，僅用導柱導向機構(gòu)是不完善的，還必須在動、定模之間增設錐面定位機構(gòu)，有保持精密定位和同軸度的要求。 當采用標準模架時，因模架本身帶有導向裝置，一般情況下，設計人員只要按模架規(guī)格選用即可。若需采用精密導向定位裝置，則須由設計人員根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進行具體設計。 此模具為小型模具，對精度要求也不是很高，所以不需要用定位機構(gòu)，可直接由導向機構(gòu)定位。 6.4 排氣系統(tǒng)的設計 為了使塑料熔體順利充填模具型腔，必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利的排到模外。如果型腔內(nèi)因各種原因所產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈，塑件上就會形成氣泡、凹陷、熔接不牢、表面輪廓不清晰等缺陷，另外，氣體的存在還會產(chǎn)生反壓力而降低充模速度，因此模具設計要考慮型腔排氣問題。 本次設計的模具，由于型腔尺寸較小，可以利用斜頂、活動型芯以及活動鑲件的部位與模板的配合間隙進行排氣，排氣間隙取0.03mm。 第七章 標準模架的選擇 本次設計模架選擇CI-3030-A120-B80-C90 7.1模板各尺寸 1.定模座板（350300，厚35mm）通過4個?14的內(nèi)六角螺釘與定模固定板連接。 定模墊板通常就是模具與注射機連接處的定模板。 2.定模固定板（300300，厚119mm）用于固定型腔（凹模）、導套。為了保證凸?；蚱渌慵潭ǚ€(wěn)固，固定板應有一定的厚度，并有足夠的強度，一般用S50C鋼或Q235A制成，這里為S50C鋼，最好調(diào)質(zhì)230～270HB； 導套孔與導套為H7/m6或H7/k6配和；主流道襯套與固定孔為H7/m6過渡配合； 型芯與其孔為H7/m6過渡配合。 3.動模固定板（300300，厚80mm）上面的型芯為分體式； 其導柱固定孔與導柱為H7/m6過渡配合； 其瓣合模推桿孔與推桿為單邊間隙0.5mm。 此模架直接訂購，從而將模具制造成本降低。如下圖7-1所示： CI-3030-A120-B80-C90 圖7-1 模架圖 第八章 塑料注塑機相關(guān)參數(shù)校核 8.1最大注射量的校核與注塑機開模行程 （1）最大注射量的校核 K利G公≥G件+G廢