金屬散熱器風(fēng)扇架注射模具設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】

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文獻(xiàn)綜述 學(xué)院（系） 專 業(yè) 班 級 姓 名 學(xué) 號  注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀 及塑料材料在電子行業(yè)的應(yīng)用前景 一、引言 模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備 ,被稱為“工業(yè)之母”。 75%的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、 50%的精加工零件由模具成型,絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè) ,模具涉及機(jī)械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個行業(yè) ,應(yīng)用范圍十分廣泛。模具技術(shù)水平的高低,在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力 ,因此模具工業(yè)的發(fā)展水平標(biāo)志著一個國家工業(yè)水平及產(chǎn)品開發(fā)能力。 國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求 ,也為其發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來 ,中國模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展 ,年模具生產(chǎn)總量僅次于日、美之后位居世界第三位。但目前我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)多數(shù)是自產(chǎn)自用的工模具車間 (分廠 ),商品化模具僅占 1/3左右。從模具市場來看 ,國內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應(yīng)求 ,約 20%左右靠進(jìn)口 ,特別是精密、大型、復(fù)雜和長壽命的高檔模具進(jìn)口比例高達(dá) 40%。 由此可見 ,雖然我國模具總量目前已達(dá)到相當(dāng)規(guī)模 ,模具水平也有很大提高 ,但在模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上要比德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國家至少落后十年,主要表現(xiàn)在模具精度、壽命、復(fù)雜程度、設(shè)計(jì)、加工、工藝裝備等方面與發(fā)達(dá)國家有較大的差距。國內(nèi)模具的使用壽命只有國外發(fā)達(dá)國家的 1/2至 1/10,甚至更短 ,模具生產(chǎn)周期卻比國際先進(jìn)水平長許多。此外 ,模具的標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、商品化程度低 ,模具材料及模具相關(guān)技術(shù)比較落后 ,也是造成與國外先進(jìn)水平差距大的重要原因。 CAD/CAE/CAM一體化先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)部分模具企業(yè)得到應(yīng)用 ,但要得到推廣和普及仍很困難[1]。 而近幾年塑料隨著科學(xué)的進(jìn)步，在電子類消費(fèi)品中發(fā)揮著越來越重要的作用，其涉及領(lǐng)域已從電子產(chǎn)品的外殼制造延伸到電子產(chǎn)品的內(nèi)部，并且成為制造某些電子元器件產(chǎn)品的重原料之一，廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、存儲器、電子計(jì)算機(jī)芯片等產(chǎn)品中。? 數(shù)碼相機(jī)產(chǎn)品在外觀設(shè)計(jì)上貼近傳統(tǒng)光學(xué)相機(jī)的造型，呈現(xiàn)出向小巧、輕便發(fā)展的趨勢，多采用塑料部件可有效減輕相機(jī)機(jī)身質(zhì)量。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，數(shù)碼相機(jī)將進(jìn)一步增加用工程塑料制成的外殼數(shù)量，以達(dá)到輕便實(shí)用的目的。因?yàn)閮?yōu)質(zhì)高檔的工程塑料可以提高機(jī)身強(qiáng)度，減輕整機(jī)質(zhì)量，并容易提供更好的密封性能來增強(qiáng)相機(jī)在惡劣環(huán)境下的耐用性，但這需要高精密度的塑料模具，目前國內(nèi)還無法生產(chǎn)。?據(jù)預(yù)測，中國數(shù)碼相機(jī)的市場容量將突破100億元。如此巨大的數(shù)碼相機(jī)消費(fèi)市場，對國內(nèi)塑料模具生產(chǎn)廠家、塑料加工企業(yè)是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。? 　 存儲介質(zhì)是數(shù)碼相機(jī)的一個重要組件，同樣追求更小更輕更易攜帶。目前，常見的移動硬盤盒用料一般有塑料、鋁以及鋁鎂合金三種。塑料材料制成的移動硬盤盒具有價格低廉、質(zhì)量孝抗震效果佳的優(yōu)點(diǎn)，但是散熱性能較差，這個缺點(diǎn)可以通過設(shè)計(jì)散熱孔來彌補(bǔ)。另外，在移動硬盤盒的殼體安裝防滑塑料墊可以增大殼體的摩擦，防止硬盤盒無意中從手中脫落，還能起到緩沖的作用。閃存的外殼也有使用工程塑料的，而且它的內(nèi)部材質(zhì)也將向塑料化方向發(fā)展。目前英特爾公司正在加緊開發(fā)一種采用聚酯材料生產(chǎn)的塑料內(nèi)存產(chǎn)品，可能會替代傳統(tǒng)閃存。它采用3D存儲技術(shù)，數(shù)據(jù)被存儲在成千上萬的聚酯層內(nèi)，其成本只有常規(guī)閃存的10%左右，但內(nèi)存容量卻相當(dāng)?shù)拇?，很有市場潛力? 不僅如此，未來的處理器、內(nèi)存也將是塑料制的。多年以來，硅晶體一直在電子材料領(lǐng)域居于龍頭老大的霸主地位，新崛起的塑料能夠向硅晶體的霸位發(fā)起沖擊，主要是具有成本優(yōu)勢，其價格僅為硅芯片的1%~10%，極具市場競爭力。這對于那些對成本比較敏感的消費(fèi)電子產(chǎn)品行業(yè)無疑是一個福音。而且塑料的質(zhì)量孝柔韌性好、易成型，它可以比硅制品做得更小，并克服了硅晶體易碎的缺陷。?據(jù)預(yù)測，到2004年，全球塑料芯片行業(yè)的平均銷售額將達(dá)到100億美元，塑料芯片將成為未來極有發(fā)展?jié)摿Φ男乱淮酒?。目前，已有多家IT業(yè)巨頭宣布成立塑料芯片的專門研究機(jī)構(gòu)。如IBM、三菱、日立、朗訊、施樂、飛利浦公司等，已經(jīng)研制出集成了幾百只電子元器件的塑料芯片樣品，探索出能夠批量生產(chǎn)的集成度較低的塑料芯片，使塑料芯片在將來能夠與硅芯片平分秋色。 塑料向電子產(chǎn)品領(lǐng)域擴(kuò)展的又一前沿陣地是顯示器產(chǎn)品。在傳統(tǒng)顯示器方面，由于同質(zhì)化情況日趨嚴(yán)重，廠商要提升產(chǎn)品的市場競爭力，設(shè)計(jì)個性化非常關(guān)鍵。塑料外殼良好的可塑性、鮮艷多姿的色彩為廠家的設(shè)計(jì)提供了更為廣闊的空間。但在外殼塑料模具方面，國內(nèi)模具還存在著制模周期長、高精度模具難以生產(chǎn)的缺點(diǎn)。在個性化顯示器日漸受歡迎的今天，對國內(nèi)塑料模具廠家也提出了新的要求。?現(xiàn)在塑料已更深刻地進(jìn)入了顯示器領(lǐng)域，不僅只是用來制作外殼。飛利浦公司已研制出一種塑料質(zhì)地的計(jì)算機(jī)顯示器，這種顯示器使用具有柔韌性的塑料半導(dǎo)體元器件而不是傳統(tǒng)的硅芯片，每秒更新速度為100次。不過這種顯示器的清晰度還有待改進(jìn)。?塑料顯示器的出現(xiàn)，使尋找紙張?zhí)娲返墓ぷ魅〉昧司薮筮M(jìn)展。塑料顯示器可以制成輕雹柔軟、便于攜帶和閱讀的“電子紙”，這種“紙”可以方便地更新內(nèi)容，可以被成千次地使用，如傳真、電報等臨時需要或閱讀一到兩次就被拋棄的文件，都可以用電子紙來生成和重新使用，它將顯著地減少辦公室和家庭的紙張消費(fèi)，一旦投入市場，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。? 如今，塑料正越來越多地滲透到人們生活的方方面面，不斷替代各類傳統(tǒng)材料。在石油、森林等自然資源日益匱乏的今天，發(fā)掘塑料的更多性能對解決能源問題具有重大意義。計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)，這些在幾年前還不為人所知的東西，現(xiàn)在已走進(jìn)了人們的生活。在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，塑料芯片、電子紙也并非不可能像光盤、手機(jī)那樣迅速普及。? 二、模具簡介及簡單分類 模具是工業(yè)生產(chǎn)上用以注塑、吹塑、擠出、壓鑄或鍛壓成型、冶煉、沖壓、拉伸等方法得到所需產(chǎn)品的各種模子和工具。簡而言之，模具就是是用來成型物品的工具，這種工具有各種零件構(gòu)成，不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實(shí)現(xiàn)物品外形的加工。 按所成型的材料的不同，模具可分為金屬模具和非金屬模具。金屬模具又分為：鑄造模具（有色金屬壓鑄，鋼鐵鑄造）、和鍛造模具等；非金屬模具也分為：塑料模具和無機(jī)非金屬模具。而按照模具本身材料的不同，模具可分為：砂型模具，金屬模具，真空模具，石蠟?zāi)＞叩鹊?。其中，隨著高分子塑料的快速發(fā)展，塑料模具與人們的生活密切相關(guān)。塑料模具一般可分為：注射成型模具，擠塑成型模具，氣輔成型模具等等。模具其他分類：合金模具、鈑金模具、塑料模具、沖壓模具、鑄造模具、擠出模具、壓鑄模具、汽車模具、滾絲模具等[1]。 三、注塑模具的地位 由于塑料具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、韌性好、耐腐蝕、絕緣性好、易著色、可成型任意形狀、成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此塑料成型模具的塑料制品得到了廣泛的應(yīng)用，塑件已深入到國民經(jīng)濟(jì)的各個部門中，零件塑料化的趨勢不斷加強(qiáng)，并且陸續(xù)出現(xiàn)全塑產(chǎn)品，在很多方面，它已成為金屬制品的替代物。塑料模具作為成型方式中的一種，是家用電器、汽車和航空航天等領(lǐng)域中塑料制品的重要生產(chǎn)工具。由于塑料模具成型方式具有生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可節(jié)約材料及生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，發(fā)展塑料模具工業(yè)已成為當(dāng)代促進(jìn)塑料制品及機(jī)電產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)廉價生產(chǎn)的重要手段。而注射成型是塑料加工中最普遍采用的方法。注射成型又稱注射模塑或注塑, 是塑料加工中重要的成型方法之一, 其技術(shù)已發(fā)展得相當(dāng)成熟, 且應(yīng)用非常普遍, 注塑制品已占塑料制品總量的30%以上, 在國民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其它成型方法望塵莫及的，因此作為注射成型加工的主要工具之一的注塑模具，在質(zhì)量精度、制造周期以及注射成型過程中的生產(chǎn)效率等方面水平高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應(yīng)能力和速度。 四、注塑模具制造的特點(diǎn) ⑴型腔及型芯呈立體型面。塑件的外部和內(nèi)部形狀是由型腔和型芯直接成型的，這些復(fù)雜的立體型面加工難度比較大，特別是型腔的盲孔型內(nèi)成型表面加工，如果采用傳統(tǒng)的加工方法，不僅要求工人技術(shù)水平高、輔助工夾具多、刀具多，而且加工的周期長。 ?⑵精度和表面質(zhì)量要求高，使用壽命要求長。目前一般塑件的尺寸精度要求為IT6~7，表面粗糙度Ra0.2~0.1μm，相應(yīng)的注塑模具零件的尺寸精度要求達(dá)到IT5~6，表面粗糙度Ra0.1μm以下。激光盤記錄面的粗糙度要達(dá)到鏡面加工的水平的0.02~0.01μm這就要求模具的表面粗糙度達(dá)到0.01μm以下。長壽命注塑模具對于提高高效率和降低成本是很必要的，目前注塑模具的使用壽命一般要求100萬次以上。精密注塑模要用剛度大的模架，增加模板的厚度，增加支承柱或錐形定位元件以防止模具受壓力后產(chǎn)生變形，有時內(nèi)壓可以達(dá)到100MPa。頂出裝置是影響制品變形和尺寸精度的重要因素，因此應(yīng)該選擇最佳的頂出點(diǎn)，以使各處脫模均勻。高精度注塑模具在結(jié)構(gòu)上多數(shù)采用鑲拼或全拼結(jié)構(gòu)，這要求模具零部件的加工精度、互換性均大為提高。 ?⑶工藝流程長，制造時間緊。對于注塑件而言，大多是與其它零部件配套組成完整的產(chǎn)品，而且在很多的情況下都是在其它部件已經(jīng)完成，急切等待注塑件的配套上市。因?yàn)閷χ破返男螤罨虺叽缇纫蠛芨撸又捎跇渲牧系奶匦愿鳟?，模具制造完成后，還需要反復(fù)地試模與修正，使開發(fā)和交貨的時間非常緊張。 ?⑷異地設(shè)計(jì)、異地制造。模具制造不是最終目的，而是由用戶提出最終制品設(shè)計(jì)，模具制造廠家根據(jù)用戶的要求，設(shè)計(jì)制造模具而且在大多數(shù)情況下，制品的注射生產(chǎn)也在別的廠家。這樣就造成了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)制造和制品的生產(chǎn)異地進(jìn)行的情況。 ?⑸專業(yè)分工，動態(tài)組合。模具生產(chǎn)批量小，一般屬于單件的生產(chǎn)，但是模具需要很多的標(biāo)準(zhǔn)件，大到模架，小到頂針，這些不能也不可能只由一個廠家單獨(dú)完成，且制造工藝復(fù)雜，普通設(shè)備和數(shù)控設(shè)備使用極不均衡。 五、CAD/CAE技術(shù)在注射模設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 1、塑料模具CAD 技術(shù) CAD（Computer Aided Design）技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)輔助人們對產(chǎn)品或工程進(jìn)行總體設(shè)計(jì)、繪圖、工程分析與技術(shù)文檔等設(shè)計(jì)活動的總稱，是一項(xiàng)綜合性技術(shù)。注射模具CAD 大多采用Pro/ E( Engineer)軟件作為產(chǎn)品及模具設(shè)計(jì)的開發(fā)平臺,Pro/ E 軟件是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng),設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型,可對塑料制品進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)。利用Pro/ E 的Mold design 模塊可進(jìn)行分型面的定義、抽取模具元件生成模具型腔和型芯、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生成模具成型零件的三維實(shí)體模型,利用Pro/ E 系統(tǒng)的布局及裝配模塊,可以進(jìn)行模具的頂出系統(tǒng)和三維的總裝配設(shè)計(jì),并最終利用工程圖模塊生成二維工程圖。其間將使用Pro/ E 的外掛軟件EMX4. 0 來進(jìn)行模具標(biāo)準(zhǔn)元件的導(dǎo)入,以使設(shè)計(jì)更快速,修改更方便[4]。由于注射模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,要求各部件運(yùn)動自如,互不干涉,且對模具零件的順序動作以及行程有嚴(yán)格的控制,Pro/ E 可對模具開模、合模以及制品被推出的全過程進(jìn)行仿真,從而檢查出模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理處,并及時更正,以減少修模時間。Pro/ E 軟件的這些功能模塊在注射模具設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢體現(xiàn)得更加淋漓盡致。 2、塑料模具CAE 技術(shù) CAE(Computer Aided Execution) 技術(shù)即計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù),它是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/ 計(jì)算機(jī)輔助制造(CAD/ CAM) 技術(shù)向縱深方向發(fā)展的要求。注塑成型CAE 技術(shù)是根據(jù)高分子流變學(xué)、彈性力學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù),采用有限元計(jì)算方法來模擬整個注塑過程及這一過程對注塑成型產(chǎn)品質(zhì)量的影響,它可以模擬塑料制品在注塑成型過程中的流動,保壓和冷卻過程以及預(yù)測制品中的應(yīng)力分布、分子取向、收縮和翹曲變形等,幫助設(shè)計(jì)人員及早發(fā)現(xiàn)問題,及時修改模具設(shè)計(jì),提高一次試模成功率,幫助企業(yè)縮短產(chǎn)品上市周期,增強(qiáng)市場競爭能力。美國上市公司Mudflow 公司是專業(yè)從事注塑成型CAE 軟件和咨詢公司,Mudflow 公司是塑料成型分析軟件的創(chuàng)造者,自1976 年發(fā)行了世界上第一套流動分析軟件以來,一直主導(dǎo)著塑料成型CAE 軟件市場。近幾年,在汽車、家電、電子通訊、化工、日用品等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計(jì)主要依靠設(shè)計(jì)人員的直覺和經(jīng)驗(yàn),模具設(shè)計(jì)加工完以后往往需要經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試與修正才能正式投入生產(chǎn),發(fā)現(xiàn)問題后,不僅要重新調(diào)整工藝參數(shù),甚至要修改塑料制品和模具,這種生產(chǎn)方式制約了新產(chǎn)品的開發(fā)。利用CAE(Mudflow) 分析軟件在模具加工之前,在計(jì)算機(jī)上對整個注塑成型過程進(jìn)行模擬分析,包括填充、保壓、冷卻、翹曲、纖維取向、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、收縮以及氣輔成型和熱固性材料流動分析,找出未來產(chǎn)品可能出現(xiàn)的缺陷,提高一次試模的成功率,以達(dá)到降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期的目的。塑料模具的設(shè)計(jì)不但要采用CAD 技術(shù),而且還要采用CAE 技術(shù)。這是必然趨勢[7]。 注塑成型分兩個階段,即:開發(fā)/ 設(shè)計(jì)階段(包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、模具制造) ;生產(chǎn)階段(包括購買材料、試模、成型) 。傳統(tǒng)的注塑方法在正式生產(chǎn)前由于設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺設(shè)計(jì)模具,模具裝配完畢后,通常需要幾次試模,發(fā)現(xiàn)問題后,不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù),甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計(jì),這勢必增加生產(chǎn)成本,延長產(chǎn)品開發(fā)周期。采用CAE 技術(shù),可以完全代替試模,CAE 技術(shù)提供了從制品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案,在模具制造之前,預(yù)測塑料熔體在型腔中的整個成型過程,幫助研判潛在的問題,有效地防止問題發(fā)生,大大縮短了開發(fā)周期,降低生產(chǎn)成本。 現(xiàn)代注塑成型CAE 技術(shù)的作用在于: (1) 優(yōu)化塑料制品設(shè)計(jì) 塑件的壁厚、澆口數(shù)量、位置及流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)等對于塑料制品的成敗和質(zhì)量關(guān)系重大。以往全憑制品設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì),往往費(fèi)力、費(fèi)時,設(shè)計(jì)出的制品也不盡合理。利用Mudflow 軟件,可以快速地設(shè)計(jì)出最優(yōu)的塑料制品。 (2) 優(yōu)化塑料模設(shè)計(jì) 由于塑料制品的多樣性、復(fù)雜性和設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)的局限性,傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)往往要經(jīng)過反復(fù)試模、修模才能成功。利用mudflow 軟件,可以對型腔尺寸、澆口位置及尺寸、流道尺寸、冷卻系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行試模、修模,可大大提高模具質(zhì)量,減少試模次數(shù)。(3) 優(yōu)化注塑工藝參數(shù) 由于經(jīng)驗(yàn)的局限性,工程技術(shù)人員很難精確地設(shè)置制品最合理的加工參數(shù),選擇合適的塑料材料和確定最優(yōu)的工藝方案。Mudflow 軟件可以幫助工程技術(shù)人員確定最佳的注射壓力、鎖模力、模具溫度、熔體溫度、注射時間、保壓壓力和保壓時間、冷卻時間等,以注塑出最佳的塑料制品來。 3、基于CAD/ CAE 技術(shù)的注射模設(shè)計(jì)流程 運(yùn)用CAD/ CAE 軟件設(shè)計(jì)注射模的具體步驟如下。(1) 應(yīng)用Pro/ E 軟件完成制品的造型。(2) 成型方案確定后,可進(jìn)行澆口分析,得出最佳澆口位置。(3) 模具初始方案的設(shè)計(jì),包括型腔數(shù)目、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)。(4) 在模具初始方案確定后,用Moldflow 軟件進(jìn)行流動、保壓、冷卻和翹曲等分析,以確定合適的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。如果分析結(jié)果不能滿足生產(chǎn)要求,那么可根據(jù)用戶的要求修改注射制品的結(jié)構(gòu)或修改模具的設(shè)計(jì)方案。(5) 在完成CAE 分析和方案評價后,可用Pro/ E 軟件進(jìn)行模具的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(6) 模擬模具開模、推件、合模的過程,并進(jìn)行模具的干涉檢查。(7) 加工信息的提取,用CAM 軟件進(jìn)行數(shù)控加工模擬和自動生成型腔、型芯的NC 代碼。如需要,完成三維圖向二維工程圖的轉(zhuǎn)換[6]。 六、塑料注射模具的未來發(fā)展趨勢 從總體看, 塑料注射模具的基本發(fā)展趨勢是朝高效率、高精度、高壽命方向發(fā)展。 為提高塑料制品生產(chǎn)效率, 在模具結(jié)構(gòu)上將向多型腔、自動裝卸料、節(jié)能省料方向發(fā)展。日本、德國已普遍采用熱固性注塑模和低壓傳遞模, 一模多腔, 型腔數(shù)可有幾個, 幾十甚至上千個。為了充分發(fā)揮注塑機(jī)的潛力, 發(fā)展了多層多腔模具, 多工位多腔模具。熱流道模具應(yīng)用范圍正在逐漸擴(kuò)大。已發(fā)展應(yīng)用于微型注射件, 熱敏性材料的注射成型等等, 以及多層多腔注射模, 熱流道裝置已成為專門的商業(yè)產(chǎn)品。測溫控制系統(tǒng)的發(fā)展改善了注射件的尺寸精度和成型效率。冷卻系統(tǒng)不單對型腔進(jìn)行冷卻, 對滑塊、型芯都進(jìn)行冷卻, 從而構(gòu)成空間的立體冷卻系統(tǒng)。這些技術(shù)的應(yīng)用, 解決了注射成型中模溫、模壓、溢料等問題, 使產(chǎn)品的內(nèi)應(yīng)力分布趨于合理, 減少了廢品率。 在設(shè)計(jì)方法上, 用計(jì)算機(jī)模擬塑料成型時的料流速度, 溫度控制, 流動方式以及應(yīng)力場的分布等, 使模具達(dá)到最優(yōu)的參數(shù)和結(jié)構(gòu)選擇, 得到最佳的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng), 減少反復(fù)試模的工作量。在加工技術(shù)上, 機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)日益密切結(jié)合, 更多地采用數(shù)控、數(shù)顯、計(jì)算機(jī)控制, 如采用數(shù)控銑床、光學(xué)曲線磨床、高精度電火花加工機(jī)床和精密鏗床、數(shù)控雕刻機(jī)等高精度、高效率的加工設(shè)備。這使模具精度越來越多地由設(shè)備來保證, 減少了對人工技巧的依賴性。日本數(shù)控機(jī)床占整個機(jī)床的比例在2000年就達(dá)到了86.8%, 美國有1/3的模具制造廠擁有數(shù)控機(jī)床。一種連續(xù)軌道座標(biāo)磨床不僅能加工圓孔, 還可磨削任意形狀的凸模和凹模, 其定位精度很高, 己使立式座標(biāo)鍵床退居次要地位。新型電加工工藝已發(fā)展成為一種與其它工藝相結(jié)合的復(fù)合加工工藝。實(shí)現(xiàn)高層次的自動化是目前電火化加工的一個發(fā)展方向。噴霧電火花加工也是新近發(fā)展起來的電火花加工技術(shù)。這種新加工方法, 對改變電火花加工后材料表面的金相屬性有重要意義, 在實(shí)際應(yīng)用中有較大的價值。 數(shù)控仿形銑床是近年來工業(yè)發(fā)達(dá)國家較多采用的型腔加工設(shè)備, 其使塑料模具的加工在質(zhì)量上拼效率上產(chǎn)生了一個飛躍。激光加工技術(shù)也廣泛用子塑料模具的制造。美國一公司開發(fā)了一種適用子多種材料加工的激光雕刻機(jī), 按計(jì)算機(jī)設(shè)定的各種文字、模型或符號, 能雕刻鋁、鋼、陶瓷、欽及各種軟硬質(zhì)材料。在測量方面采用三座標(biāo)測量機(jī)、大型工具顯微鏡、數(shù)顯高度尺, 光學(xué)投影比較儀等精密測量儀。微機(jī)技術(shù)、激光技術(shù)廣泛用于精密測量。我國在這方面寫國外相差甚遠(yuǎn), 目前主要以卡尺、千分表等手動測量工具進(jìn)行直接接觸測量, 除隨機(jī)誤差外, 量具的示值誤差也很大, 這很難適應(yīng)復(fù)雜型腔高精度尺寸要求的模具零件的檢測。模具鋼材的發(fā)展方向是開發(fā)新型耐磨, 耐腐蝕、易切削、拋光性好的塑料模具用鋼。材料熱處理工藝的發(fā)展方向是真空熱處理和模具的型腔表面強(qiáng)化處理提高模具型腔鋼材的基體強(qiáng)度、剛度和韌性提高模具型腔表面強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕性、提高模具壽命。 近年來, 將粉末冶金材料鎢、鉻、鉆合金等用模壓成型直接制成塑料模型腔的方法漸被采用。這種方法制得的型腔有較高的耐磨性和抗腐蝕性, 以及較好的傳熱性和抗壓性, 是制作多型腔模具的理想構(gòu)料。我國模具材料及應(yīng)用技術(shù)較落后,塑料模具的設(shè)計(jì)、制造水平僅相當(dāng)于先進(jìn)工業(yè)國家年代中期的水平熱處理工藝還停留在采用普通熱處理方式, 真空熱處理工藝尚不完善。為使我國模具工業(yè)有較大發(fā)展, 除加強(qiáng)加工與檢測設(shè)備的研究外, 對材料及其處理工藝的研究也應(yīng)得到足夠的重視。 總 結(jié) 在信息社會和經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展的進(jìn)程中 ,模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方面發(fā)展 ,技術(shù)含量不斷提高 ,模具生產(chǎn)向著專業(yè)化、信息化、數(shù)字化、無圖化、精細(xì)化、自動化方面發(fā)展;模具業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化方向發(fā)展。 針對我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀 ,通過進(jìn)一步搞好模具行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和創(chuàng)新 ,抓住我國模具價格較低的競爭優(yōu)勢,大力提高模具的開發(fā)效率 ,增加大型、精密、復(fù)雜和長壽命等技術(shù)含量高的中高檔模具的比例 ,今后我國模具技術(shù)的研究重點(diǎn)和主要發(fā)展方向應(yīng)該是 : ( 1)高速、高精、復(fù)雜和長壽命模具加工技術(shù)的研究與應(yīng)用。例如超精沖壓模具制造技術(shù)、精密塑料和壓鑄模具制造技術(shù)等 ; ( 2)優(yōu)質(zhì)模具材料的研制和正確選用 ,以及先進(jìn)表面加工和處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 ; ( 3)模具專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展及進(jìn)一步推廣應(yīng)用 ; ( 4)快速成型與快速制模 (RP/RT)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 ; ( 5)CAD、CAM、CAE的廣泛應(yīng)用及其軟件的不斷先進(jìn)和 CAD/CAE/CAM技術(shù)的進(jìn)一步集成化、一體化、智能化,從而提高模具設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化、信息化和標(biāo)準(zhǔn)化水平。 隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，CAD/CAE/CAM 技術(shù)也日臻成熟，其現(xiàn)代模具中的應(yīng)用將越來越廣泛?？梢灶A(yù)料不久的將來，模具制造業(yè)將從機(jī)械制造業(yè)中分離出來，而獨(dú)立成為國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的支柱產(chǎn)業(yè)，與此同時，也進(jìn)一步促進(jìn)了模具制造技術(shù)向集成化、智能化、益人化、高效化方向發(fā)展。 參考文獻(xiàn) [1]秦珂 .我國模具工業(yè)特點(diǎn)、基本狀況及有關(guān)情況 [ J] .航空制造技術(shù),2005( 6) :36-38. 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Byrom, The Finite Element Method for Engineers, fourth ed., Wisley, 2001, p. 1.. 10 I 摘 要 隨著模具業(yè)發(fā)展 注射模具設(shè)計(jì)要求越來越高 造型也比較復(fù)雜 本設(shè)計(jì)介紹了 金屬散熱器風(fēng)扇架注射成型的基本原理 特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理 對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則 詳細(xì)介紹了型芯和型腔 冷流道注射模具澆注系 統(tǒng) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程 并對模具強(qiáng)度要求做了說明 設(shè)計(jì)內(nèi)容主 要包括設(shè)計(jì)計(jì)算及說明與繪圖兩部分 本次金屬散熱器風(fēng)扇架設(shè)計(jì)中計(jì)算及說明部分包括如下 分型面及動 定模板結(jié) 構(gòu)型式的選擇 冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的確定 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的確定 模具型腔 型 心結(jié)構(gòu)的確定 自動脫螺紋機(jī)構(gòu)形式的確定 注塑機(jī)的選擇 排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定 關(guān)鍵詞 金屬散熱器風(fēng)扇架 注射模 自動脫螺紋機(jī)構(gòu) II Abstract Along with the mold industry development injection molding design is getting higher and higher to the mold request the shaping is also quite complex this the design introduced the metal radiator fan frame injection molding s basic principle specially single is divided the profile to inject mold s structure and the principle of work to cast the product to propose the basic principle of design Introduced in detail the core and the die space the cold flow channel injection mold gating system the temperature control system and goes against system s design process and has given the explanation to the mold intensity request The design content mainly includes the design calculation and shows and draws a chart two parts In the metal radiator fan frame design computation and specification part including as follows Divides the profile and moves decides the template structure pattern the choice Cooling system structural style determination Gating system structural style determination Mold die space core structure determination Automatic thread off Mold emptier form determination Injection molding machine s choice Discharge gas system structure determination Keywords metal radiator fan frame Injection Mold Automatic thread off Mold emptier III 目錄 摘 要 IV ABSTRACT V 緒 論 1 產(chǎn)品介紹 3 第一章 塑料成型工藝性分析 4 1 1 塑件分析 4 1 2 性能分析 4 1 2 1 塑件的分析 4 1 外形尺寸 該塑件壁厚為 1 5mm 結(jié)構(gòu)簡單 外觀質(zhì)量要求一般 尺寸不大 塑 料熔體流程不太長 適合于注射成型 4 1 2 2 ABS 的性能分析 4 1 2 3 HDPE 的注射成型過程及工藝參數(shù) 5 第二章 分型面位置的分析和確定 6 2 1 分型面的選擇原則 6 2 2 分型面選擇方案 6 第三章 塑件型腔數(shù)量及排列方式的確定 9 3 1 數(shù)量 9 3 2 排列方式 9 第四章 注射機(jī)的選擇和有關(guān)工藝參數(shù)的校核 11 4 1 所需注射量的計(jì)算 11 4 2 注射機(jī)型號的選定 11 4 3 有關(guān)工藝參數(shù)的校核 12 IV 4 3 1 注射量的校核 12 4 3 2 注射壓力的校核 12 4 3 3 鎖模力的校核 12 4 3 4 模具的固定 13 4 3 5 開模行程的校核 13 第五章 澆注系統(tǒng)的形式選擇和截面尺寸的計(jì)算 15 5 1 主流道的設(shè)計(jì) 15 5 2 冷料穴的設(shè)計(jì) 16 5 3 分流道的設(shè)計(jì) 17 5 4 澆口設(shè)計(jì) 18 5 5 澆注系統(tǒng)的平衡 20 第六章 成型零件的設(shè)計(jì)及力學(xué)計(jì)算 21 6 1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 6 2 成型零件工作尺寸計(jì)算 21 6 3 成型零件的強(qiáng)度及支撐板厚度計(jì)算 23 6 4 成型零件的鋼材的選用 25 第七章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 26 第八章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 27 第九章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28 9 1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 28 9 2 塑件的脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 9 2 1 脫模力的計(jì)算 28 9 2 2 推桿直徑確定 29 第十章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 31 10 1 冷卻系統(tǒng)的簡單計(jì)算 31 第十一章 排氣槽的設(shè)計(jì) 33 V 第十二章 模具總體結(jié)構(gòu) 34 設(shè)計(jì)總結(jié) 35 參考文獻(xiàn) 36 附件一 37 1 緒 論 隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度等方面的不 斷提高 塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大 如 家用電器 儀器儀表 建 筑器材 汽車工業(yè) 日用五金等眾多領(lǐng)域 塑料制品所占的比例正迅速增加 由于在工業(yè)產(chǎn)品中 一個設(shè)計(jì)合理的塑料件往往能代替多個傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件 加上利用工程塑料特有的性質(zhì) 可以一次成型非常復(fù)雜的形狀 并且還能設(shè)計(jì) 成卡裝結(jié)構(gòu) 成倍地減少整個產(chǎn)品中的各種緊固件 大大地降低了金屬材料消 耗量和加工及裝配件工時 因此 近年來工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢不斷上升 特別是近幾年塑料制品在電子產(chǎn)品上的應(yīng)用開發(fā)技術(shù)越來越成熟 塑料在電 子產(chǎn)品領(lǐng)域中越來越得到重用 取代了很多原料在電子產(chǎn)品上的用途 為電子 產(chǎn)品帶了了新的生命和活力 塑料向電子產(chǎn)品領(lǐng)域擴(kuò)展的又一前沿陣地是顯示 器產(chǎn)品 在傳統(tǒng)顯示器方面 由于同質(zhì)化情況日趨嚴(yán)重 廠商要提升產(chǎn)品的市 場競爭力 設(shè)計(jì)個性化非常關(guān)鍵 塑料外殼良好的可塑性 鮮艷多姿的色彩為 廠家的設(shè)計(jì)提供了更為廣闊的空間 但在外殼塑料模具方面 國內(nèi)模具還存在 著制模周期長 高精度模具難以生產(chǎn)的缺點(diǎn) 在個性化顯示器日漸受歡迎的今 天 對國內(nèi)塑料模具廠家也提出了新的要求 現(xiàn)在塑料已更深刻地進(jìn)入了顯示 器領(lǐng)域 不僅只是用來制作外殼 飛利浦公司已研制出一種塑料質(zhì)地的計(jì)算機(jī) 顯示器 這種顯示器使用具有柔韌性的塑料半導(dǎo)體元器件而不是傳統(tǒng)的硅芯片 每秒更新速度為 100 次 不過這種顯示器的清晰度還有待改進(jìn) 塑料顯示器的 出現(xiàn) 使尋找紙張?zhí)娲返墓ぷ魅〉昧司薮筮M(jìn)展 塑料顯示器可以制成輕雹柔 軟 便于攜帶和閱讀的 電子紙 這種 紙 可以方便地更新內(nèi)容 可以被成 千次地使用 如傳真 電報等臨時需要或閱讀一到兩次就被拋棄的文件 都可 以用電子紙來生成和重新使用 它將顯著地減少辦公室和家庭的紙張消費(fèi) 一 旦投入市場 將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益 塑料制品生產(chǎn)的關(guān)鍵常在模具 改革開放以來 隨著我國的塑料加工工 業(yè)地飛躍發(fā)展 隨著塑料制品的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛 我國的模具行業(yè)也飛速地 發(fā)展起來 大型 精密 復(fù)雜 高效和長壽命模具又上了新臺階 塑料模已能 生產(chǎn) 34 48 大展幕彩電塑殼模具 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具及汽車保險杠 和整體儀表板等塑料模具 塑料模熱流道技術(shù)更臻成熟 氣體鋪助注射技術(shù)已 開始采用 目前 生產(chǎn)塑料制品最廣泛采用的是壓制成型法 鑄壓成型法 注 射成型法 中空吹塑成型法 真空成型法 壓縮空氣成型法 其中包括近年來 得到發(fā)展的熱固性塑料注射成型 低發(fā)泡塑料注射成型及微型注射成型等 注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法 該方法適用于全部熱塑性塑料 2 和部分熱固性塑料 生產(chǎn)的塑料制品數(shù)量之大是其他成型方法望塵莫及的 由 于注塑成型加工實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)自動化 高速化 因此具有極高的經(jīng)濟(jì)效益 作為 注塑成型加工的主要工具之一注塑模具 在質(zhì)量 精度 制造周期以及注塑成 型過程中的生產(chǎn)效益等方面水平高低 直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量 產(chǎn)量 成本及產(chǎn) 品的更新?lián)Q代 同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應(yīng)能力和速度 3 產(chǎn)品介紹 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的對象是金屬散熱器風(fēng)扇架 產(chǎn)品主要用于固定在電腦顯卡 上的散熱風(fēng)扇 一般大概在 60 80 攝氏度的溫度之間下工作 因?yàn)闀c電子元 件直接接觸 所以所用的塑料材料應(yīng)該有良好的絕緣性 在 60 80 度的溫度下 可以正常工作 因?yàn)槭呛陀诠潭L(fēng)扇的結(jié)構(gòu) 所以本產(chǎn)品有良好的綜合力學(xué)性 能 下圖是產(chǎn)品的外形圖和基本尺寸圖 圖 0 1 產(chǎn)品外形及基本尺寸圖 4 第一章 塑料成型工藝性分析 1 1 塑件分析 該塑件為金屬散熱器風(fēng)扇架 塑件的公差要求不高 質(zhì)量要求是不允許有 裂紋和變形缺陷 脫模斜度 塑件的材料定為 ABS 生產(chǎn)批量為大批量 0 1 3 塑件公差按模具設(shè)計(jì)要求進(jìn)行轉(zhuǎn)換 這里塑件的精度要求不高所以公差按國家 標(biāo)準(zhǔn)備公差 MT6 來進(jìn)行計(jì)算 詳見參考目錄 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 2 4 1 2 性能分析 1 2 1 塑件的分析 1 外形尺寸 該塑件壁厚為 1 5mm 結(jié)構(gòu)簡單 外觀質(zhì)量要求一般 尺寸 不大 塑料熔體流程不太長 適合于注射成型 2 精度等級 根據(jù)題目要求 塑件為金屬散熱器風(fēng)扇架 材料為 ABS 所 以按高精度等級 MT6 來計(jì)算 3 脫模斜度 ABS 屬無定型塑料 成型收縮率較小 在 之間 8 0 3 查參考目錄 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 2 10 選擇該塑件上型芯和凹模 的統(tǒng)一脫模斜度為 01 1 2 2 ABS 的性能分析 1 使用性能 綜合性能好 沖擊強(qiáng)度 力學(xué)強(qiáng)度較高 尺寸穩(wěn)定 耐化學(xué)性 電氣性能良好 易于成型和機(jī)械加工 其表面可鍍鉻 適合制作一般機(jī)械零件 減摩零件 傳動零件和結(jié)構(gòu)零件 2 成型性能 1 無定型塑料 其品種很多 各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異 應(yīng)按 品種來確定成型方法及成型條件 2 吸濕性強(qiáng) 含水量應(yīng)小于 0 3 質(zhì)量 必須充分干燥 要求表面光澤的塑 件應(yīng)要求長時間預(yù)熱干燥 3 流動性中等 溢邊料 0 04mm 左右 4 模具設(shè)計(jì)時要注意澆注系統(tǒng) 選擇好進(jìn)料口位置 形式 推出力過大或機(jī)械 加工時塑件表面呈現(xiàn)白色痕跡 第一章 塑料成型工藝性分析 5 3 ABS 的主要性能指標(biāo) 表 1 1 ABS 性能指標(biāo) 密度 3 cmg1 02 1 08 比熱容 1 CkgJ1470 收縮率 0 3 0 8 拉伸強(qiáng)度 MPa38 吸水率 0 2 0 4 彈性模量 304 熔點(diǎn) C 130 160 彎曲強(qiáng)度 80 屈服強(qiáng)度 MPa50 壓縮強(qiáng)度 a53 比體積 13 gcm0 86 0 98 彎曲彈性模量 P3104 1 2 3 HDPE 的注射成型過程及工藝參數(shù) 1 注射成型過程 1 成型前的準(zhǔn)備 對 ABS 的色澤 粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn) 由于 ABS 的吸水性較大 成型前應(yīng)該進(jìn)行充分的干燥 進(jìn)行預(yù)熱 處理溫度為 70 80 處理時間為 1 2 C h 2 注射過程 塑件在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱 塑化達(dá)到流動狀態(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 壓實(shí) 保壓 倒流和冷 卻五個階段 3 塑件的后處理 處理介質(zhì)為空氣和水 處理溫度為 60 75 處理時C0 間為 16 20S 2 注射工藝參數(shù) 1 注射機(jī) 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速為 30 min r 2 料筒溫度 后段 150 170 C 中段 165 180 前段 180 200 3 噴嘴溫度 170 180 4 模具溫度 50 80 5 注射壓力 60 100 MPa 6 成型時間 15 3 注射時間 1 6 冷卻時間 5 7 輔助時間 8 s 6 7 第二章 分型面位置的分析和確定 2 1 分型面的選擇原則 在塑件設(shè)計(jì)階段 首先應(yīng)該考慮成型時分型面的形狀數(shù)量 否則就無法用模具 成型 在模具設(shè)計(jì)階段 應(yīng)首先確定分型面的位置 然后才選擇模具的結(jié)構(gòu) 分型 面選擇是否合理 對塑件質(zhì)量工藝 操作難易程度和模具設(shè)計(jì)制造有很大影響 因 此分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個關(guān)鍵因素 選擇分型面總的原則是保證 塑件質(zhì)量 且便于制品脫模和簡化模具結(jié)構(gòu) 由參考文獻(xiàn) 1 可知 分型面的選擇應(yīng)便于塑件脫模和簡化模具結(jié)構(gòu) 選擇分型面應(yīng)盡量使塑件 開模時留在動模 分型面應(yīng)盡可能選擇在不影響外觀的部位 并使其產(chǎn)生的溢料邊易于消除 和修整 分型面的選擇應(yīng)保證塑件尺寸精度 分型面選擇應(yīng)有利于排氣 分型面選擇應(yīng)便于模具零件的加工 方便模具制造 分型面選擇應(yīng)考慮注射機(jī)的規(guī)格 分型面上盡量避免尖利邊 2 2 分型面選擇方案 根據(jù)該塑件的形狀 分型面選擇的方案有如下幾種 分析比較如下 分型面選擇方案 1 如圖所示 1 定模板 2 動模板 3 型芯 圖 2 1 分型面方案 1 分型面與開模方向平行 置于最大截面處 塑件包緊在動模型芯上 利用推出 機(jī)構(gòu)易于推出 開模行程合理 模具結(jié)構(gòu)簡單 制造方便 塑件成型精度高 能夠滿足 要求 8 分型面選擇方案 2 圖所示 1 定模板 2 動模板 3 型芯 圖 2 1 分型面方案 2 與方案 1 很類似 但是此方案比方案 1 多了一塊型腔底板 加大了模具的制 造復(fù)雜性和成本 所以此方案不如方案 1 好 綜上所述 分型面采用方案一 模具結(jié)構(gòu)簡單 塑件成型精度可靠 下圖是分塑件的分型面及上下模 圖 2 3 分型面上表面 9 圖 2 4 分型面下表面 圖 2 5 型腔 圖 2 6 型芯 10 第三章 塑件型腔數(shù)量及排列方式的確定 3 1 數(shù)量 分型面確定以后 就需要考慮是采用單型腔模還是多型腔模 一般來說 大中 型塑件和塑件精度要求較高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu) 但對于這種 精度要求不高的中小型塑件 沒有配合精度要求 形狀簡單 又是大批量生產(chǎn)時 考 慮到經(jīng)濟(jì)性因素 若采用多型腔模可使生產(chǎn)率大為提高 降低成本 結(jié)合塑件 的批量 質(zhì)量要求 塑料的品種形狀尺寸及塑件的生產(chǎn)成本 所選用的技術(shù)要求和 規(guī)范 選擇一模 2 腔 3 2 排列方式 多型腔模具設(shè)計(jì)的重要問題之一就是澆注系統(tǒng)的布置方式 由于型腔布置 方式與澆注系統(tǒng)布置密切相關(guān) 因而型腔的排布在多型腔模具設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下 幾點(diǎn) 盡可能采用平衡式排列 一邊構(gòu)成平衡式澆注系統(tǒng) 確保塑件質(zhì)量的均 一和穩(wěn)定 型腔布置和澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對稱 以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢 料現(xiàn)象 盡量使型腔排列得緊湊些 以便減小模具的外形 故采用如下的直對排 列 這樣模板總面積小節(jié)省鋼材 模具質(zhì)量輕 圖 3 1 型腔分布圖 綜上所述 本模具采用一模 2 腔 直對排列 流道采用平衡式 澆口采用 11 側(cè)澆口 模具結(jié)構(gòu)為二板式直澆道推板推出形式 12 第四章 注射機(jī)的選擇和有關(guān)工藝參數(shù)的校核 注射模是安裝在注射機(jī)上使用的工藝裝備 因此設(shè)計(jì)注射模是應(yīng)該詳細(xì)了解 現(xiàn)有注射機(jī)的技術(shù)規(guī)格才能設(shè)計(jì)出符合要求的模具 注射機(jī)規(guī)格的確定主要是 依據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式 在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形 尺寸的前提下 設(shè)計(jì)人員應(yīng)對模具所需的注射量 鎖模力 注射壓力 拉桿間距 最大 和最小模具厚度 推出形式 推出位置 開模距離等進(jìn)行計(jì)算 4 1 所需注射量的計(jì)算 塑件質(zhì)量和體積的計(jì)算 通過 pro e 三維軟件建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算得 塑件體積 1 42cm 3 塑V 查表 1 1 知 1 05g cm 3 所以 塑件質(zhì)量 gm491 05 421 塑塑 澆注系統(tǒng)凝料體積的估算 澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不是能準(zhǔn)確的數(shù)值 但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按塑 件體積的 0 2 1 倍來估算 由于本次采用流道簡單并且較短 因此澆注系統(tǒng)的 凝料按塑件體積的 0 2 倍來估算 故一次注入模具型腔塑料熔體的總體積 即 澆注系統(tǒng)的凝料和 2 個塑件體積之和 為 334 2 14 0 cmV 塑總 4 2 注射機(jī)型號的選定 根據(jù)上面計(jì)算出來的一次注入模具型腔的塑料總體積 34 cmV 總 并結(jié)合教材 塑料成成型工藝及模具設(shè)計(jì) 公式 4 18 則有 3326 48 0 cm 總 根據(jù)以上的計(jì)算 初步選定公稱注射量為 10 cm3 注射機(jī)型號為 XS ZS 22 的立式注射機(jī) 其主要技術(shù)參數(shù)見下表 13 表 4 1 注射機(jī)參數(shù)圖 螺桿直徑 mm 20 額定注射量 cm 3 20 3cm 注射壓力 MPa117 鎖模力 KN 250 最大面積 cm2 90 模板行程 mm 160 最大模具厚度 mm 180 最小模具厚度 mm 60 定位孔直徑 mm 推出孔徑 mm 兩側(cè)孔距 mm 噴嘴球半徑 mm 12 噴嘴孔直徑 mm 4 4 3 有關(guān)工藝參數(shù)的校核 4 3 1 注射量的校核 選用注射機(jī)時 通宵是以某塑件 或模具 實(shí)際需要的注射量來初選某一 公稱注射量的注射型號 然后依次對該機(jī)型的公稱注射壓力 公稱鎖模力 開 模行程以及模具安裝部分的尺寸一一校核 以實(shí)際注射量初選某一公稱注射量的注射機(jī)型號 為了保證正常的注射成 型 模具每次需要的實(shí)際注射量應(yīng)該小于或等于某注射機(jī)的公稱注射量的 80 即 公澆塑 Vn8 0 帶入數(shù)據(jù) 3316208 124 04 12cmcm 4 3 2 注射壓力的校核 該項(xiàng)工作是校核所選注射機(jī)的公稱壓力能否滿足塑件成型時所需要的注射 壓力 塑件成型時所需要的壓力一般由塑料流動性 塑件結(jié)構(gòu)和壁厚以及澆 注系統(tǒng)類型等因素決定 今次我們選用的是 ABS 塑料 而該塑料正好可以查 書 塑料成型及模具設(shè)計(jì) 表 4 1 得 ABS 塑料的注射壓力為 80 110 小件 厚壁易流動 這里我們?nèi)?而公稱注射壓力為 MPa80 MPa17 公 注射壓力安全系數(shù) 這里取 則 4 1 25 1k3 1 k公 803 01k 所以注射機(jī)注射壓力合格 4 3 3 鎖模力的校核 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力 當(dāng)高壓的塑料熔體 14 充真型腔時 沿鎖模方向產(chǎn)生一個很在的脹型力 為此注射機(jī)的額定鎖模力必 須大于該脹型力 否容易產(chǎn)生鎖查模不緊而發(fā)生溢料的現(xiàn)象 即 總腔脹鎖 AkF 22 因?yàn)檫@次零件為二腔排列所以 澆分總A 式中 是注射機(jī)的額定鎖模力 N 是型腔的脹型力 N 是鎖 脹F腔 模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力 一般為注射壓力的 0 3 0 6 倍 通常為MPa 20 40MPa 也可以參考下表 是塑件在分型面上的投影面積 是分A2m澆A 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 一般為 的 0 2 到 0 5 倍 這里取 0 2 分 是鎖模力安全系數(shù)一般取 1 1 1 2 這里我們?nèi)?1 1 則 2k 根據(jù)上式和零件型狀我們可以校核鎖模力是不合格 2222 9534 61 34 01 34 81 394A 分 查下表 MPa5腔 NAFk 0 95 5 2 2 總腔脹 而所選的注射機(jī)的額定鎖模力為 250KN 脹鎖 2 鎖模力校準(zhǔn)合格 表 4 2 常用塑料注射時型腔的平均壓力 1 塑件特點(diǎn) 舉 例 型腔平均壓力 MPa 容易成型塑件 PE PP PS 等薄厚均勻的日用品 容器 類 25 一般塑件 在模溫較高下 成型壁薄容器類 30 中等粘度塑料及有精度要求的塑 件 ABS POM 等有精度要求的零件 如殼體 等 35 高粘度塑料及高精度 難充型塑 料 高精度的機(jī)械零件 如齒輪 凸輪等 40 4 3 4 模具的固定 模具的安裝固定形式有壓板式和螺釘式兩種 當(dāng)用壓板固定時 只要模具定 動模座板以外的注射機(jī)安裝板附近有螺孔就能固定 操作很靈活方便 當(dāng)用螺 釘直接固定時 模具動 定模座板上必須設(shè)安裝孔 同時還要與注射機(jī)安裝板 上的安裝孔吻合 一般用于較大型的模具安裝 這里我們屬小型模具 所以我 們選用壓板固定的方式 15 4 3 5 開模行程的校核 開模行程是指從模具中取出塑件所需要的最小開模距離 用 H 表示 它必須小 于注射機(jī)移動模板的最大行程 由于注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)不同 maxS 1 開模行程與模具厚度無關(guān) 這種情況主要是指鎖模機(jī)構(gòu)為液壓 機(jī)械聯(lián)合作用的注射機(jī) 其模板行程是由連 桿機(jī)構(gòu)的最大沖程決定的 而與模具厚度無關(guān) 當(dāng)模具厚度發(fā)生變化時 可由 相應(yīng)的調(diào)模裝置進(jìn)行調(diào)整不 而我們這次正好是選擇的這種注射機(jī) 而且我們的模具是單分型面注射模 所 以我們可以用 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 式 4 7 即 mHS 10 5 21max 式中 是塑件脫模所需要的推出距離 是包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 1H2 是注射機(jī)移動板最大行程 來校核開模行程 帶入數(shù)據(jù)得maxS160ax max21 3105 8SH 16 17 第五章 澆注系統(tǒng)的形式選擇和截面尺寸的計(jì)算 澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿到型腔各處 以便獲得外形輪廓 清晰 內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件 因此要求沖模速度快而有序 壓力損失小 熱量 散失少 排氣條件好 澆注系統(tǒng)凝料易于與塑件分離或切除 而且在塑件上留 下的澆口痕跡小 所謂澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道的始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道 澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩類 普通澆注系統(tǒng)由主 流道 分流道 澆口 冷料穴四部分組成 澆注系統(tǒng)的作用是使來自注射模噴嘴的 塑料熔體平穩(wěn)而順利的充模 壓實(shí) 保壓 5 1 主流道的設(shè)計(jì) 主流道是澆注系統(tǒng)中從噴嘴與模具相接觸部位開始 到分流道為止的塑料熔 體的流動通道 屬于從熱的塑料熔體到相對較冷的模具中的過渡階段 因此它的形 狀和尺寸非常重要 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處 它將注射機(jī)噴嘴注射出的 熔體導(dǎo)入分流道或型腔中 主流道的形狀為圓錐形 以便熔體的流動和開模 時主流道凝體的順利拔出 主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模 時間 另外 由于其與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸 因此設(shè)計(jì)中常 設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套 主流道部分在成型過程中 其小端入口處與注射機(jī)噴嘴及一定溫度和壓力的 塑料熔體冷熱交換的反復(fù)接觸 屬于易損件 對材料的要求高 因而模具的主流道 部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套式 澆口套 下面為主流道主要設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1 為了防止?jié)部谔着c注射機(jī)噴嘴對接處溢料 主流道與噴嘴的對接處應(yīng)設(shè)計(jì)成 半球形凹坑 凹坑的深度為 3 5mm 其球面半徑 SR 應(yīng)該比注射機(jī)噴嘴頭球 面半徑 SR 大 1 2mm 主流道小端直徑 d 應(yīng)比注射機(jī)噴嘴直徑 d 大難 0 5 1mm 以防止主流道口部積存凝料而影響脫模 2 為了減小對塑料熔體的阻力及順利脫出主流道凝料 澆口套內(nèi)壁表面粗糙度 應(yīng)該加工到 umRa8 0 3 主流道的圓錐角設(shè)得過 會增加主流道凝料的脫出難度 設(shè)得過大 又會產(chǎn) 生湍流或渦流 卷入空氣 所以 通常 對流動性差的可以取大 4 2 點(diǎn) 圓錐角可由下式表示 LdD2 tan 式中 D 是主流道大端直徑 d 是主流道小端直徑 L 是主流道長度 18 4 主流道大端呈圓角 半徑 r 1 3mm 以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力 5 在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下 主流道的長度應(yīng)盡可能短 一般取 L 60mm 過 長則會增加壓力損失 使塑料熔體的溫度下降過多 從而影響熔體的順利充 型 另外過長的流道還會浪費(fèi)塑料材料 增加冷卻時間 為此 可以采用延 伸式澆口套或采用能縮短主流道的定位圈 讓注射機(jī)噴嘴伸到模具內(nèi)部 從 而達(dá)到縮短主流道的作用 根據(jù)以上原則計(jì)算 1 主流道尺寸 主流道長度 小型模具 應(yīng)盡量 60mm 本次設(shè)計(jì)初取 50mm 進(jìn)行設(shè)計(jì)主L 主流道小端直徑 d 注射機(jī)噴嘴直徑 0 5 1 4 1 5mm 主流道大端直徑 式中mdD10tan2 主 主流道球面半徑 SR 注射機(jī)噴嘴球面半徑 1 2 12 1 13mm 球面配合高度 h 3 5 取 h 3mm 2 主流道的凝料體積 33322 74 10 5 814 cmmrRLV 主主主主主主 3 主流道當(dāng)量半徑 n7 3 5 4 主流道澆口套的形式 主流道襯套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸 易 磨損 對材料要求嚴(yán)格 因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯罎部谔着c定位圈設(shè) 計(jì)成一個整體 但考慮上述因素通常仍然將其分開來設(shè)計(jì) 以便于拆卸更換 同時也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理 設(shè)計(jì)中常采用碳素工具鋼 T8A 或 T10A 熱處理淬火表面硬度為 50 55HRC 5 2 冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴的作用是貯存兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料及熔體流動前鋒冷料 以防 止熔體冷料進(jìn)入型腔 冷料穴一般設(shè)置在主流道的末端 當(dāng)分流道較長時 在分流 道的末端有時也設(shè)冷料穴 同時冷料穴兼有分模時將主流道凝料從主流道襯套 中拉出并滯 留在動模一側(cè) 本設(shè)計(jì)采用推桿脫模機(jī)構(gòu) 采用球頭拉料桿的冷料穴 塑料進(jìn)入 冷料穴后 緊包在拉料桿的球形頭上 拉料桿的地步固定在動模邊的型芯固定 板上 開模時將主流道凝料拉出定模 然后靠推桿推頂塑件時 強(qiáng)行將其從拉 19 料桿上刮下脫模 因此這種冷料穴和拉料桿也主要用于彈性較好的塑料品種 適合 ABS 材料 5 3 分流道的設(shè)計(jì) 1 分流道的布置形式 分流道是主流道與澆口之間的通道 分流道在分型面上的布置與前面所述 型腔排列密切相關(guān) 有多種不同的形式 但應(yīng)遵循兩個方面的原則 一是排列緊湊 縮小模板尺寸 二是流程盡量短 鎖模力均勻 在設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮盡量減少在流道內(nèi) 的壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低 同時還考慮減小分流道的容積 保證 壓力平衡 因此采用平衡式分流道 2 分流道的長度 長度應(yīng)盡可能短 結(jié)合模具尺寸結(jié)構(gòu) 取單邊分流長度 L 40mm 3 分流道形狀 常用的分流道截面形狀有圓形 梯形 U 形 六角形等 圓形和正方形分 流道截面積雖然效率高 但其是以分型面為界分成兩半進(jìn)行加工才利于凝料脫出 因而其加工工藝性不佳 不予采用 為了便于加工和凝料的脫模 分流道設(shè)在分 型面上 采用梯形截面 梯形截面加工工藝性好 且塑料熔體的熱量散失 流動阻 力均不大 4 分流道的的當(dāng)量直徑 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分流道直徑按上一級流道的 80 90 來計(jì)算 所以一級分流 取 6 5mm mDD75 6 5 79 0 8 9 0 8 分 5 分流道截面尺寸 查經(jīng)驗(yàn)公式 梯形截面 經(jīng)過計(jì)算并根據(jù)常用分流 6H1 4BD 道橫截面形狀及尺寸 1 選 H 5mm B 8mm r 2mm 如圖 5 3 所示 圖 5 1 分流道橫截面尺寸 20 6 凝料體積 1 分流道的長度 mL8024 分 2 分流道的面積 2 218 35 6mDA 分分 3 凝料體積 3654 418 30cLV 分分分 7 校核剪切速率 1 確定注射時間 查表 4 8 可取 st6 2 分流道體積流量 scmt Vq 4 36 18254 塑分分 3 剪切速率 1233 05 72 14 0 sRr分 分分 該分流道剪切速率處于主流道與分流道的最佳剪切速率 之間 所以分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格 13205 1 s 8 分流道的表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙要求不是很低 一般取 即可 此處取 另外 其脫模斜度一般在mRa mRa 6 1 之間 這里取脫模斜度為 8 5 4 澆口設(shè)計(jì) 澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道 是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分 起著調(diào) 節(jié)控制料流速度 補(bǔ)料時間及防止倒流等作用 澆口的形狀 尺寸 位置對塑件 的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響 澆口設(shè)計(jì)與塑件性能 塑件形狀 截面尺寸 模具結(jié) 構(gòu)及注射工藝參數(shù)等因素有關(guān) 總的要求是使熔料以較快的進(jìn)入并充滿型腔 同時在充滿后能適時冷卻封閉 因此澆口截面要小 長度要短 這要可增大料 流速度 快速冷卻封閉 且便于塑件與澆口凝料分離 不留明顯的澆口痕跡 保證塑件外觀質(zhì)量 1 類型及位置的確定 直接澆口適用于任何塑料 常用于成型大而深的塑件 熔體的壓力損失少 成型容易 但由于澆口處固化慢 容易造成成型周期延長 產(chǎn)生較大的殘余應(yīng) 21 力 超壓填充 澆口處易產(chǎn)生裂紋 澆口凝料切除后塑件上疤痕較大 點(diǎn)澆口位置能靈活確定 成型后表面質(zhì)量好 但由于澆口面積較小 需提 高注射壓力 增加模具成本 潛伏式澆口 為了不影響產(chǎn)品外觀 要開設(shè)二次澆口 但其二次澆口加工 困難 該模具是中小型塑件的多型腔模具 有塑料顧問分析可知 類型選用常用的 側(cè)澆口 開設(shè)再模具的分型面上 這類澆口加工容易 修整方便 并且可以根據(jù)塑 件的形狀特征靈活選擇進(jìn)料位置 缺點(diǎn)是再制品的外表面留有澆口痕跡 可在 塑件取出后進(jìn)行后續(xù)處理 以彌補(bǔ)此缺陷 2 澆口的結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 由參考文獻(xiàn)表 4 11 知 一般側(cè)澆口的厚度為 0 5 1 5mm 寬度為 0 8 2 4mm 澆口長度為 1mm 澆口的大小由其厚度 寬度和長度決定 側(cè)澆口的深度 0 6 3 1 8mm nth 式中 h 側(cè)澆口厚度 mm t 塑件壁厚 mm 塑件厚度為 3 mm n 與塑料品種有關(guān)的系數(shù) 查得 n 0 6 取側(cè)澆口寬度 B 2 mm 澆口長度取 L 1mm 3 校核澆口的剪切速率 1 計(jì)算澆口的當(dāng)量半徑 由 得BhR 2澆 m071 4 3 821 澆 2 校核澆口的剪切速率 確定注射時間 st6 1 澆口的體積流量 scmtVq 75 6 18423 塑澆 澆口的剪切速率 根據(jù)式可得 1333 075 071 4 sRr澆 澆澆 該矩形側(cè)澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率 之間 所以澆口的剪切速率合格 14305 1 s 22 4 分流道與澆口連接形式 分流道與澆口采用斜向與圓弧連接 這樣有利于塑料的流動與填充 防止塑料 流動產(chǎn)生反壓力 消耗動能 5 5 澆注系統(tǒng)的平衡 對于該模具 從主流道到各個型腔和分流道的長度相等 形狀及截面尺寸相同 各 個澆口也相同 澆注系統(tǒng)顯然是平衡的 23 第六章 成型零件的設(shè)計(jì)及力學(xué)計(jì)算 模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度的零件稱為成型零件 6 1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模是成型制品的外表面的成型零件 按凹模結(jié)構(gòu)的 不同可將其分為整體式 整體嵌入式 組合式和鑲拼式四種 根據(jù)對塑件的結(jié) 構(gòu)分析 本設(shè)計(jì)中采用整體嵌入式凹模 而根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)把凹模放在動模一 側(cè) 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯 凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件 通常可 以分為整體式和組合式兩種類型 通過對塑件的結(jié)構(gòu)分析可知 該塑件的型芯 有三個 一個是成型零件的內(nèi)表面的大型芯 根把塑件結(jié)構(gòu)把其放在定模一側(cè) 并設(shè)有較大的脫模角度 另外兩個成弄塑件兩側(cè)孔的型芯主 把他們放在定模 一側(cè)和凹模裝配在一起 6 2 成型零件工作尺寸計(jì)算 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成型腔的尺寸 它通常包括凹 模和凸模的徑向尺寸 包括矩形和異形零件的長和寬 凹模和凸模的高度尺寸 以及位置尺寸等 成型零件工作尺寸計(jì)算方法一般有兩種 一種是平均值法 即按平均收縮 率 平均制造公差和平均磨損量進(jìn)行計(jì)算 另一種是按極限收縮率 極根制造 公差和極限磨損量進(jìn)行計(jì)算 第一種方法計(jì)算簡便 但不適用于精密塑件的模 具設(shè)計(jì) 第二種計(jì)算方法能保證所成型的塑件在規(guī)定的公差范圍內(nèi) 但計(jì)算復(fù) 雜 這里我們的產(chǎn)品屬于一般精度 所以我們選用第一種方法平均值法進(jìn)行計(jì) 算 計(jì)算公差詳見參考書籍 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 4 15 這里我們選用 MT6 國家標(biāo)準(zhǔn)塑件尺寸公差進(jìn)行計(jì)算 24 圖 6 1 零件外型尺寸圖 根據(jù)上圖我們可以知道其凹凸模主要成型尺寸 1 凹模 型腔 徑向尺寸 凹模主要主尺寸為 38mm 39mm 58mm 40mm 7mm 查表取當(dāng)尺寸為 38 39 40 時 當(dāng)為 58 時取 1 10mm 當(dāng)為 7 時取m80 0 38mm 凹模尺寸 13 013 011 59 84 5 3 0 xScpLszm 13 013 012 09 13 013 013 69 845 4 0 xScpLszm 18 018 014 475 08 25 063 063 15 75 84 5 07 0 xScpLszm 式中 是塑件的平均收縮率 根據(jù)表 1 1 可得 ABS 的收縮率為cpS 0 3 0 8 其平均收縮率為 0 5 是系數(shù) 一般在 0 5 0 8 之 1x2x 間 制造公差越大 取值越小 反之越大 此處取 431 21z 是相應(yīng)的尺寸制造公差 對于中小型塑件取 例2z 下 同 13 0861 z 2 凹模 型腔 深度 尺寸 6 5 相應(yīng)的塑件制造公差 m38 0 mxScpHszm 063 2838 02 566 0 式中 是系數(shù) 一般在 0 5 0 7 之間 此處取x x 3 型芯直徑 尺寸 38 相應(yīng)塑件制造公差 m8 0 mScplszlm 013 013 79884 5 0343 4 型芯高度 尺寸 8 相應(yīng)塑件制造公差 0 38mmm mScphszh063 063 298 8 32 5 08 2 0 26 6 3 成型零件的強(qiáng)度及支撐板厚度計(jì)算 1 凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算 凹模側(cè)壁厚度與型腔內(nèi)壓強(qiáng)及凹模的深度有關(guān) 其 厚度查手冊中的剛度公式計(jì)算 mEphSP 45 301 1 256323 314314 式中 是型腔壓力 是材料彈性模量 是影pMaEMPaWh 響變形的最大尺寸 而 是模具剛度計(jì)算許用變形量 根據(jù)注射mh5 6 p 塑料品種 mip 01 79 1072 0152 式中 mW 72 05 65644 51 凹模側(cè)壁是采用嵌件 單邊厚度選 10 由于型腔采用對稱結(jié)構(gòu)布置 故兩個型腔之間壁厚滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 而型腔與模具周邊的距離由模板的外形尺 寸來確定 根據(jù)估算模板平面尺寸選用 200 180 它比型腔布置的尺 寸大得多 所以完全滿足強(qiáng)度和剛度要求 2 動模墊板厚度 動模墊板厚度和所選模架的兩個墊塊之間的跨度有關(guān) 根據(jù)前面的型腔布置 模架應(yīng)選 200 300 這個范圍之內(nèi) 墊塊之間的m 跨度大約為 200 28 28 144 所以 根據(jù)型腔布置及型芯對m 動模墊板的壓力 可得動模墊板的厚度 mELpATP 21 6034 10 286735145 054 0 1311 式中 是動模墊板剛度計(jì)算需用變形量 P miP 034 3410 145 0255 是兩個墊塊之間的距離 約 144 是動模墊板的長度 取單間型芯所Lm1L 受壓力的面積為 2221 54 384 3mDA 27 2 個型芯的面積 21 08 26754 32mA 對于此動模墊板計(jì)算尺寸相對于小型模具來說還可能再小些 可能增加 2 個支承柱來進(jìn)行支撐 可以近似得到動模墊板的厚度 23434 4 102 6 1 TnT 因此動模墊板可按照標(biāo)準(zhǔn)厚度取 30 m 6 4 成型零件的鋼材的選用 此塑件是大批量生產(chǎn) 成型零件的所選鋼材耐磨性和抗疲勞性能良好 機(jī) 械加工性能和拋光性能也應(yīng)良好 所以 定模板選用 45 剛 熱處理方法為調(diào)質(zhì) 表面淬火 低溫回火 直流道襯套采用 T10A 表面淬火 圓柱型芯采用 Cr12MoV 淬火后表面硬度為 58HRC 62HRC 推桿 導(dǎo)柱采用 T8A 表面耐磨 有韌性 抗曲 不易折斷 其他材料的選用查看裝配圖 28 29 第七章 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 以上計(jì)算內(nèi)容確定以后 便可根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定模架 在生產(chǎn)中盡量選用標(biāo) 準(zhǔn)模架 這樣可大大縮短模具制造周期 提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益 由于該模具直接采用 嵌件形式 選用 A 型標(biāo)準(zhǔn)模架 型腔分布尺寸為 又根據(jù)型腔側(cè)壁最小厚6078 度 再考慮到導(dǎo)柱 導(dǎo)套集連接螺釘布置應(yīng)占的位置和采用推件板推出等各方 面問題 確定選用模架序號為 1830 號 AI 型 32 LW 各模板尺寸的確定 A 板尺寸 A 板是定模型腔板 塑件高度為 8mm 在模板上還要開設(shè)冷卻水道 冷卻水 道離型腔應(yīng)有一定的距離 因此 A 板的厚度取 25mm B 板尺寸 B 板是凸模固定板 凸模的成型部分直徑為 mm 因此 B 取 25mm 38 C 板尺寸 C 板是墊板 為了保證推出板的行程 C 板的厚度取 60mm 30 第八章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動 定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動導(dǎo)向 按作用分為模外定位和模內(nèi)定位 模外定位是通過定位圈使模具的澆口套能與 注射機(jī)噴嘴精確定位 而模內(nèi)定位機(jī)構(gòu)則通過導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行合模定位 錐面定 位則用于動 定模之間的精密定位 本模具所成型的塑件比較簡 模具定位精 度不是很高 因此可采用模架本身所帶的定位結(jié)構(gòu) 31 第九章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9 1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 注射成型每一循環(huán)中 塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出 完 成脫出塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu)也稱推出機(jī)構(gòu) 1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 塑件推出 頂出 機(jī)構(gòu)是注射成型過程中最后一個環(huán)節(jié) 推出質(zhì)量的好壞將最 后決定塑件的質(zhì)量 因此 塑件的推出不可忽視 在設(shè)計(jì)推出脫模機(jī)構(gòu)時應(yīng)遵循以 下原則 盡量設(shè)置在動模的一側(cè) 1 保證塑件不因推出而變形損壞 2 機(jī)構(gòu)簡單 動作可靠 3 良好的塑件外觀 4 合模時的準(zhǔn)確復(fù)位 5 2 塑件的脫模機(jī)構(gòu) 由于本塑件體積并不大 且要求表面光潔 所以采用推桿推出機(jī)構(gòu) 由于 推桿推出機(jī)構(gòu)位于塑件內(nèi)壁 所以在塑件表面不留推出痕跡 同時受力均勻 推出 平穩(wěn) 且推出力大 結(jié)構(gòu)簡單 塑件不易變形 對于此塑件合理適用簡單 3 復(fù)位機(jī)構(gòu)及其他 推出及復(fù)位時 推桿始終在成型套內(nèi)運(yùn)動 能夠起導(dǎo)向作用 并且在推桿頭部 設(shè)置螺紋 和推件板連在一起 在復(fù)位時能夠利用推桿使推件板復(fù)位 這樣可 以減少模具的復(fù)雜性 簡單實(shí)用 9 2 塑件的脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于本模具采用一模 2 腔 且要求塑件表面光潔度不要求很高 同時考慮 到模具加工難度以及經(jīng)濟(jì)性等方面 采用推桿推出機(jī)構(gòu) 按照塑件的外形初設(shè) 四條推桿 位于長方形塑件外形的四個角 雖然推桿推出會在塑件表面上留下 痕跡 但此塑件對外觀要求不高 所以可以忽略 而且這樣也有利于模具的加 工 所以我們選用推桿推出機(jī)構(gòu) 9 2 1 脫模力的計(jì)算 根據(jù)塑件的外形 我們知道塑件相當(dāng)于有三個型芯 而一個型芯是留在定 模上的 并設(shè)有較大的脫模斜度 在模具打開時塑件不會留在那個型芯上 所 以我們只需要計(jì)算動模上型芯的脫模力 而動模上的兩個型芯是一樣的 所以 32 我們只需計(jì)算出單個型芯的脫模力就知道我們塑件的整個脫模力了 由于本塑件小型芯處壁厚與直徑之比為 屬于薄壁圓1025 0 6 筒塑件 其所需脫模力參照 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 公式 4 24 AKftESLF1 01tancos22 N20146 310 cosin45 3 0tan45 695 430 式中 是塑料的彈性模量 是塑料成型的平均收縮率 是EMPaS t 塑件的壁厚 是被包型芯的長度 是塑料的泊松比 ABS 為mLm 0 3 是脫模斜度 是塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù) ABS 為 0 45 f 是型芯的平均半徑 是塑件在開模方向垂直的平面上得投影面積 當(dāng)塑rA 件底部有通孔時 是由 和 決定的無因次數(shù)0 2Kf 0725 1cos1sin45 1cosin12 fK 上面各項(xiàng)系數(shù)可以參考書目 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 4 24 9 2 2 推桿直徑確定 根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式 可得推桿直徑 d mm 的公式 42nEFLKd 式中 d 推桿的最小直徑 mm K 安全系數(shù) 可取 K 1 5 L 推桿的長度 mm F 脫模力 N n 推桿數(shù)目 E 推桿的彈性模量 Mpa 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 md0 21 405 152 在本設(shè)計(jì)中選用標(biāo)準(zhǔn)模架推桿直徑為 2mm 其強(qiáng)度校核公式為 42 dnF 33 式中 推桿材料的許用應(yīng)力 取 113Mpa 推桿所受應(yīng)力 Mpa 其他符號同前述 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得 2014 3 即推桿安全 34 第十章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 由于該套模具的要求在 80 以下 又是小型模具 所以無需設(shè)計(jì)加熱裝置 對熱塑性塑料 注射成型后必須對模具進(jìn)行有效的冷卻 使熔融塑料的熱量盡可能 的傳給模具 以使塑料可靠冷卻定型并迅速脫模 對于黏度低 流動性好的塑料 如聚乙烯 聚丙烯等 因成型工藝要求模溫不太高 所以常用溫水進(jìn)行冷卻 冷卻介質(zhì)有水和壓縮空氣 但用冷卻水較多 因?yàn)樗臒崃看?傳熱系數(shù)大 成 本低 決定用水冷卻 即在模具型腔周圍開設(shè)冷卻水道 ABS 屬中等黏度材料 其成型溫度及模具溫度分別為 200 攝氏度和 50 80 攝氏度 所以 模具溫度初步選定為 50 攝氏度 用常溫水對模具進(jìn)行冷卻 10 1 冷卻系統(tǒng)的簡單計(jì)算 1 單位時間內(nèi)注入模具中得塑料熔體的總質(zhì)量 W 1 塑料制品的體積 324 7 1274 65 2cmnVV 塑分主 2 塑料制品的質(zhì)量 kggm06 0 134 7 3 因?yàn)樽⑸鋾r間 又塑件最大壁厚為 1 5mm 可以查參考書st注 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 表 4 34 得 冷卻時間 脫模時間st7 5 冷 則注射周期 由此得st8 脫 tt 318 1 脫冷注 每小時注射次數(shù) 次235 1 360N 4 單位時間內(nèi)注入模具中得塑料熔體的總質(zhì)量 hkgmW 8 7 25 2 確定單位質(zhì)量的塑件在凝固時鎖放出的熱量 查 塑料成型工藝及模具設(shè)SQ 計(jì) 表 4 35 得 ABS 的單位熱流量 Q1 的值在 310 400 之間 故取 Q1 kgJ 370KJ kg 3 冷卻水的體積流量 設(shè)冷卻水道入水口的水溫為 出水口的qVC 2 水溫為 取水的密度 水的比熱容 C 251 3 0mkg kJc 187 4 則根據(jù)公式可得 min 0 25187 4660 321cWQqVs 4 冷卻水路的直徑 由于 查參考文獻(xiàn) 塑料成型in 03qV 工藝及模具設(shè)計(jì) 的表 4 30 可知 為了使冷卻水處于端流狀態(tài) 應(yīng)取模具 35 冷卻水孔的直徑 md8 5 冷卻水在管內(nèi)的流速 vsmdqVv 29 08 14 3606042 6 冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù) 因?yàn)槠骄疁貫?23 5 查參考文hC 獻(xiàn) 3 的表 4 31 可知 則有7 f 2 1039 61082 68 42 0187 4 chmkJdvh 7 冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積 A23 05 255019 678 mhWQAs 8 模具所需冷卻水管得總長度 LmdL 5 90 8 14 302 9 冷卻水道的根數(shù) 設(shè)每條水道的長度為 則冷卻水道的根數(shù)為xl230根5 02 9 lL 10 冷卻水道的布置 考慮到塑件冷卻效率 在定模板兩側(cè)各設(shè)一個水管 就能夠滿足設(shè)計(jì)要求 36 第十一章 排氣槽的設(shè)計(jì) 此塑件成型型腔體積比較小 注射時間短 分流道設(shè)在分型面上 塑料的 注入會使氣體不會在型腔頂部造成憋氣 氣體會沿著分型面和型芯與推件板之 間的軸向間隙向外排出 因此不必另外開設(shè)排氣槽 以節(jié)約模具成本 同時 又不影響到塑件的成形 37 第十二章 模具總體結(jié)構(gòu) 由以上設(shè)計(jì)步驟 綜合得設(shè)計(jì)的模具機(jī)構(gòu)如下 圖 12 1 38 設(shè)計(jì)總結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對大學(xué)四年對我們所學(xué)專業(yè)的模具識一個全面的一個加深 是對整個課程的一個全面的考察 也是對我們以前學(xué)過的機(jī)械制圖 公差與技 術(shù)測量 機(jī)械原理 材料成型原理 材料成型工藝 材料成型設(shè)備 等一系列 課程的綜合考察 使我們能夠更好的分析和解決塑料模具設(shè)計(jì)中的問題 進(jìn)一 步鞏固 加深和拓寬我們所學(xué)的知識 通過設(shè)計(jì)實(shí)踐 逐步樹立正確的設(shè)計(jì)思想 設(shè)計(jì)思路和流程 掌握塑料模 具設(shè)計(jì)的一般規(guī)律 培養(yǎng)分析和解決問題的能力 通過計(jì)算 繪圖和運(yùn)用各種 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 設(shè)計(jì)手冊等有關(guān)資料 對設(shè)計(jì)一整套模具的方法有了充分的 認(rèn)識 為畢業(yè)設(shè)計(jì)做好了準(zhǔn)備 此次設(shè)計(jì)的模具比較簡單 采用的是單分型面 沒有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) 是最常 用的一類模具 主流道設(shè)置在定模板上 分流道設(shè)計(jì)在分型面上 開模是可以 利用塑件在拉料桿的上的包緊力將塑件留在動模一側(cè) 然后利用推桿將塑件推 出 整個過程簡單 而且運(yùn)行平穩(wěn) 在設(shè)計(jì)工程中所涉及到的公式 都是從各個參考文獻(xiàn)中經(jīng)過比較而選取的 選擇上來講 還是較為合理的 計(jì)算結(jié)果正確 能滿足塑件的制造要求 模具在選材過程中 在滿足要求的前提下盡量采用性價比高而又滿足要求 的的材料 主要的零部件都是較為常用的制造方便 能夠使用標(biāo)準(zhǔn)件的盡量使 用標(biāo)準(zhǔn)件 模具在裝配好以后要保證適當(dāng)?shù)呐浜详P(guān)系 能夠很好的運(yùn)動 不會 出現(xiàn)松動和咬死等現(xiàn)象 使制造出的塑件達(dá)到設(shè)計(jì)的要求 在這次的設(shè)計(jì)過程中 我學(xué)到了很多書本上沒有學(xué)到的東西 在老師的指 點(diǎn)和同學(xué)的幫助下 順利的完成了這次任務(wù) 也使我發(fā)現(xiàn)了自身很多不足的地 方 在選取某些材料 配合公差時 經(jīng)常是和參考文獻(xiàn)上的一樣 不是特別的 熟練 使我認(rèn)識到自己水平的有限和專業(yè)知識的欠缺 另外就是缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 在思考某些東西的時候要查閱很多的書籍才能搞懂 為我以后的學(xué)習(xí)指明了方 向 39 參考文獻(xiàn) 1 黃虹主編 塑料成型加工與模具 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2002 2 張維合編著 注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用教程 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2007 9 3 葉久新 王群主編 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 11 4 王衛(wèi)衛(wèi)主編 材料成型設(shè)備 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2009 6 5 馮愛新主編 塑料模具工程師手冊 機(jī)械工業(yè)出版社 2009 2 6 洪慎章主編 注射加工速查手冊 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2009 9 7 塑料模具技術(shù)手冊編委會 塑料技術(shù)手冊 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1997 6 8 何忠保等編 典型零件模具圖冊 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2000 11 9 錢可強(qiáng) 機(jī)械制圖 北京 高等教育出版社 2003 6 10 廖念釗 古瑩庵等 互換性與技術(shù)測量 北京 中國計(jì)量出版社 2000 1 11 伍先明 王群等 塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 國防工業(yè)出版社 2008 12 黃曉燕 模具 CAD CAM 實(shí)用教程 Pro ENGINEER 軟件 M 北京 清華大學(xué)出版社 2004 年 13 二代龍震工作室主編 Pro MOLDESIGN Wildfire 2 0 模具設(shè)計(jì) 北京 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生產(chǎn)塑料薄殼部件常采用注塑成型的方法 而薄殼部件翹曲在注射成型過程中是很常 見的 薄殼部分翹曲程度是非常重要的成型工藝條件參數(shù) 是否有智能的方法可以調(diào)節(jié)成 型工藝參數(shù) 將翹曲程度降低到一個可接受的水平 雖然專家們已經(jīng)進(jìn)行了無