塑料后蓋注塑工藝及模具設(shè)計

塑料后蓋注塑工藝及模具設(shè)計,塑料,注塑,工藝,模具設(shè)計 大型注塑模具設(shè)計仿真工具：2400升固體廢棄物集裝箱 摘要 大型容器產(chǎn)品通常使用諸如滾塑的程序，這些技術(shù)沒有零件重量或尺寸限制。TIIP，薩拉戈薩大學(xué)注塑成型的機(jī)械工程，在歐洲標(biāo)準(zhǔn)下研發(fā)的CONTENURTM固體廢物的新容器高達(dá)2000升 ，其結(jié)果是一個新的主體達(dá)60公斤重。設(shè)計過程中結(jié)合了數(shù)項CAE工具（美學(xué)設(shè)計，機(jī)械設(shè)計及流變模擬），并在去年6月，顯示了最終結(jié)果，通過了不同的測試。如今，在市場上有超過5000個成品在模具生產(chǎn)過程中沒有做過基本的修改（超過100噸的重量）。本文重點(diǎn)論述集成工具和流程的設(shè)計與產(chǎn)品定義（即注射壓力，沖擊厚度和形狀的一部分力量）的方法。在這個過程中，特別是模具控制一些參數(shù)（注射速度，溫度，粘度，澆口位置...）的細(xì)節(jié)。 關(guān)鍵詞：CAE設(shè)計；容器；注塑成型 1.引言 過去的幾年，CAE工具在注射熱塑性彈性體成型行業(yè)，構(gòu)建了一個真實的革命。一個開始直到最終的解決方案（包括幾個過程如開發(fā)、測試的原型,修改數(shù)據(jù),新的測試,……）的過程已經(jīng)被一個更快的設(shè)計、翻譯過程和最終的客戶在同一個電腦文件下一起工作（“并行工程”）的過程取代。因此,對模具制造和完成時間減少極大,同時,引入了一些關(guān)于使用CAE的建議。 薩拉戈薩工業(yè)大學(xué)注射塑料(T.I.I.P)車間,C.S.I.C相關(guān)單位,在注射熱塑性彈性體成型中，使用CAE工具已經(jīng)超過了15個年頭，同時在不同行業(yè)（機(jī)動車、家電、包裝、玩具等）的上百個項目中積累了很多的經(jīng)驗。T.I.I.P.的工作也包含著和歐洲不同的公司一起調(diào)研的項目（聚合物流變性、半自動磨具設(shè)計等）。 同時，這個組織一直意識到安排仿真技術(shù)制造的重要性，這種形式已經(jīng)合作并且由塑料工業(yè)基金會注射成型部研究會體質(zhì)指導(dǎo)。這個組織給注射成型企業(yè)提供了各項服務(wù)，并且從中沒有任何盈利（如圖1）。許多國家的工業(yè)組織通過不同的程序和研究方向?qū)@個中心進(jìn)行了支持（新的工藝比如氣輔技術(shù)或噴流注射成型；新的設(shè)計比如使用壓力和溫度的設(shè)備的過程測量技術(shù)）。 圖1 T.I.I.P注塑成型區(qū)域概貌 2.容器工程 1999年，第一個參與城市固體剩余物收集容器制造的西班牙公司（Contenur SPAIN，SL）去T.IIP-aiTIIP集團(tuán)共同進(jìn)行大尺寸的注塑件的設(shè)計工作，隨后測試了這些方案在這一領(lǐng)域應(yīng)用的實際可能性。 該項目的主要目標(biāo)是快速制造大容量（2400 L和更多）的容器，與市場產(chǎn)品中加入了昂貴的加固結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)成型的焊接金屬板或塑料制品產(chǎn)生競爭。顯然，構(gòu)成容器的所有部件中，主要的困難是單一模腔部分的制造。 這個文獻(xiàn)提供了幾個零件和模具設(shè)計的例子和失敗的建議[2,3]，但是不太可能找到40kg重的大的塑料部件，而且，這個模具尺寸上的一個錯誤沒有簡單的解決方案（運(yùn)輸?shù)侥＞吖ぞ咧圃焐痰闹圃旃S將會太昂貴，試驗和誤差的方法也是不提供）。 對于這個部件的設(shè)計，必須考慮到以下幾個方面： ?與歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN12574[4]要求的基本尺寸一致； ?卸載電阻（排出側(cè)）如（圖2）； ?在功能條件和位置區(qū)具有高的耐沖擊性； ?表面容易清洗； ?美學(xué)設(shè)計； ?最低的成本（不僅是加工和裝配，還包括維護(hù)）； ?安裝的沖壓機(jī)施加的鎖模力限制（大型機(jī)器鎖模力的限制范圍在5000噸和10000噸之間）； ?準(zhǔn)備標(biāo)記，也就是說，有自由的和平坦的空間;； ?材料的限制：采用其他CONTENUR設(shè)計的相同材料。 圖 2. 裝卸作業(yè)的邊界條件，材料非線性模型，有限元模型。 特別注意的兩個限制：范圍內(nèi)的最低成本和最大鎖模力。對于最低成本，厚度是關(guān)鍵（原料的成本），在制造時確定；因此，派生機(jī)器的成本大約為厚度[5]的平方。 另一方面，為了降低其合模力，部件的投影面積和分布的壓力與一部分厚度也有很大的關(guān)系（狹窄區(qū)域產(chǎn)生較高的注射壓力，可能也會產(chǎn)生大合模力）。 由Castany等研發(fā)的方法，不僅用于注射成型，也適用于其它類似的技術(shù)[6-8]，如下： （a） 測定產(chǎn)品的可行性：鎖模力和厚度在歐洲標(biāo)準(zhǔn)允許的基本幾何條件下調(diào)整尺寸。在這一步只是一般的線條設(shè)計，而不做功能細(xì)節(jié)。一些基本的結(jié)果如下表1所示。這些分析通過遺傳物質(zhì)的基本參數(shù)，高密度聚乙烯（表2）得到。對于高級步驟，通過幾個溫度條件計算。 （b） 選擇材料，結(jié)合熔體流動指數(shù)（MFI）和機(jī)械性能，在注入點(diǎn)的位置進(jìn)行模擬，甚至不知道組件最終的幾何形狀，但得出幾個注入點(diǎn)的最好的位置是在容器主體的底部區(qū)域。該標(biāo)準(zhǔn)同時與模具結(jié)構(gòu)和零件的形狀有關(guān)。 （c） 分析主體的形式和零部件的厚度，比較結(jié)構(gòu)上的選擇方案：側(cè)壁形狀，包括氣體輔助技術(shù)注入管的側(cè)壁形狀增加的慣性等也被列入考慮。 （d） 顯然，模具的尺寸和凹陷的存在使得部件和模塊設(shè)計出現(xiàn)了一個其他問題。這種方式中，容器上部邊框的半圓形狀是一個很困難的設(shè)計問題，它由使用性能確定，但是在合模區(qū)域存在滑移。 （e） 將合適的零件體積和可行的不同形式與厚度和機(jī)械阻力的形式制造相結(jié)合。在這一步驟，有限元分析、3D設(shè)計和注料仿真技術(shù)同時進(jìn)行（圖3、4）。最終的零件尺寸如表3。? 表1 簡單塑料模型，第一次仿真分析結(jié)果 主體厚度(mm)/質(zhì)量(kg) 最大注射壓力 (MPa) 鎖模力(kN) 6/52 96 166,000 7/60 71 122,000 8/68 55 94,000 9/76 44 74,000 10/84 35 59,000 表2 基本模擬計算參數(shù) 熔體溫度（℃） 240 在恒定速度下的注射時間 秒 20 百分率 50 模具溫度（℃） 40 表3 2400 L主體的基本尺寸（毫米） 高度 1600 寬度 1480 長度 1600 圖3. 3D數(shù)模（Pro-E繪制） 圖4. C-mold軟件：噴出的塑料溫度和冷卻線管路 用這些基本尺寸核算這四步，設(shè)計組對于最終的幾何圖樣有一個初始目標(biāo)，這些細(xì)節(jié)包含輸出角度，收音機(jī)，設(shè)置的輔助配件的位置（軟木、滑軌等）。生產(chǎn)流動分析為關(guān)鍵性的方式，與美國，日本和墨西哥實業(yè)公司模具廠的模具工人一起將模具的各部分固定在最佳的位置。 這個過程的主要方面和仿真技術(shù)（為了保證注射工人的操作其他的細(xì)節(jié)不能存在）是： 1. 2.5D幾何圖形式樣模型。 2. 模腔注澆口位置。使用速度軌道去更好的控制料的流動性。根據(jù)軌道的流動澆注的設(shè)計原則使?jié)沧⑴c填滿模腔同步結(jié)束（避免保壓效應(yīng)），尤其要考慮到半圓形區(qū)域的邊界形狀。 3.最佳條件：溫度的選擇、涉及的厚度、設(shè)計的耐久強(qiáng)度評價條件。溫度在210℃到250℃的評價。 4. 必須要依靠正確的速度程序調(diào)節(jié)填料形式。在恒定速度的條件下，假想不允許的壓力值的增長，強(qiáng)化機(jī)器的極限。集裝箱磨具的最終布置，建議使用幾個沖壓速度。 這個步驟用目前已經(jīng)存在的小型集裝箱（如圖5），進(jìn)行了現(xiàn)實的試驗驗證。 圖5 用于工業(yè)生產(chǎn)條件為2400L試驗驗證真正的集裝箱模型 用CAE技術(shù)計算側(cè)面標(biāo)準(zhǔn)的沖壓速度如圖6所示。但是這個“函數(shù)”如果沒有實用性的編程就不能編入到注射成型機(jī)內(nèi)部，因為液壓系統(tǒng)不能精確的隨著所有梯度上升。無論如何，這個優(yōu)化程序后，能夠得到大約15%的鎖模力。 圖6 計算機(jī)顯示的側(cè)面理論沖擊速度 5. 加注條件準(zhǔn)備好以后，模具制造者從一個初步設(shè)想到設(shè)計的裝備，已經(jīng)用一個新的數(shù)值模型和最終的熱流道系統(tǒng)模具所驗證。對于減少填充壓力，這個連續(xù)的工藝是有可能性的，但是實際的工藝安排，維護(hù)，一定的停工降低了其用途。 6. 最后，模具冷卻分析、包裝和彎曲矯正過程走向成熟。在這種方式下，Kyowe工業(yè)公司根據(jù)材料的傳熱性采用不同的建筑材料，調(diào)整冷卻管路。成品模具的重量超過了150，000kg（相當(dāng)于150公噸）。 事實上，在注射成型中，超過6000個部件在制造中沒有發(fā)現(xiàn)任何問題。報廢、使用性能、加工比率是和目前1000L的集裝箱（每小時20-25個零件）相似的。其他組件同時設(shè)計，實際上，得到的最后的結(jié)果非常復(fù)雜，比如：集裝箱的系統(tǒng)，明顯的小于它的主體。 本文作者，定論：CAE輔助工具在設(shè)計中是最基本的工具，同相關(guān)知識和使用相似的模具進(jìn)行真實的實驗驗證相比。 鳴謝 本文作者，對于T.I.I.P-a.i.T.I.I.P組織和CONTENUR 技術(shù)人員的支持、設(shè)備和最終的目標(biāo)致以衷心的感謝。特別感謝D.Castany，感謝他們的專門技能在塑料注射成型工藝、設(shè)計、在很多培訓(xùn)班里面進(jìn)行的講解和世界研討會。 塑料后蓋畢業(yè)設(shè)計說明書 摘 要 ? 本課題主要是針對盒蓋的模具設(shè)計,通過對塑件進(jìn)行工藝的分析和比較,最終設(shè)計出一副注塑模。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計，同時并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個設(shè)計過程表明該模具能夠達(dá)到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設(shè)計的主要任務(wù)是盒蓋注塑模具的設(shè)計。也就是設(shè)計一副注塑模具來生產(chǎn)盒蓋塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對盒蓋的具體結(jié)構(gòu)，該模具是點(diǎn)澆口的雙分型面注射模具。由于塑件內(nèi)側(cè)有四個小凸臺，無法設(shè)置斜導(dǎo)柱，固采用活動鑲件的結(jié)構(gòu)形式。其優(yōu)點(diǎn)在于簡化機(jī)構(gòu)，使模具外形縮小，大大降低了模具的制造成本。通過模具設(shè)計表明該模具能達(dá)到盒蓋的質(zhì)量和加工工藝要求。 關(guān)鍵詞? 塑料模具? 塑料后蓋蓋? 模具? Abstract This topic mainly aimed at the mold design of plastic lid. Through? the analysis and comparison of the plastic product , the plastic mold was designed. This topic came from the technology capability of product, the structure of the mold embarks, the pours system, the injection molding system and the related parameter examination,? the mold took shape the partial structures, the against system, the cooling system all had the detailed design, at the same time , the processing craft of the mold were simply established. Through the entire process of the design indicated this mold can achieve the processing craft which the plastic lid requested. Key words? ? plastic mold? the plastic lid? mold? 目錄 第1章 緒論 1 1.1塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性……………………………….1 1.1.1塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展…………………………………..1 1.1.2塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用 2 1.1.3 塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢 2 1.1.4CAD/CAM開發(fā)平臺及其發(fā)展趨勢 3 1.2塑料模具的分類 4 1.3 畢業(yè)設(shè)計應(yīng)達(dá)到的要求 4 第2章 塑件的工藝分析 6 2.1 材料的選擇 6 2.1.1基本特性 6 2.1.2主要用途 7 2.1.3成型特點(diǎn) 7 2.1.4 ABS注射參數(shù) 7 2.2 產(chǎn)品工藝性與結(jié)構(gòu)分析 8 2.2.1表面粗糙度 8 2.2.2形狀 9 2.2.3斜度 9 2.2.4壁厚 9 2.2.5圓角 9 2.2.6孔的設(shè)計 9 第3章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 3.1型腔數(shù)量以及排列方式 10 3.2 初選注射機(jī) 10 3.3 塑件鎖模力 10 3.4 注射壓力校核 11 3.5 模具安裝尺寸校核 11 3.6 開模行程的 12 3.7注射機(jī)校核 12 3.8 注射機(jī)參數(shù)的校核 12 第4章 型腔的設(shè)計 13 第5章 分型面的設(shè)計 14 第6章 成型零件的工作形式計算及結(jié)構(gòu)形式 16 6.1模具材料的選擇 16 6.2 凹模的設(shè)計 17 6.3型芯尺寸的計算 18 6.4 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計算 19 第7章 繪制裝配圖和零件圖 21 7.1 主流道的設(shè)計 21 7.2 分流道的設(shè)計 22 7.3 澆口套的設(shè)計 23 7.4 冷料井的設(shè)計 23 7.5 排溢系統(tǒng)的設(shè)計 24 第8章 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 25 8.1 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的設(shè)計 25 8.2 合模導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的設(shè)計 25 第9章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 27 9.1 脫模力的計算 27 第10章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 28 10.1 冷卻系統(tǒng)的計算 28 10.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計準(zhǔn)則 28 第11章 模具的動作過程 29 11.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計 29 11.2 側(cè)滑塊的設(shè)計 29 總結(jié) 30 致謝 31 參考文獻(xiàn) 32 第1章 緒論 1.1塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 1.1.1塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展 塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機(jī)化合物，簡稱高聚物。塑料其余成分包括增塑劑、穩(wěn)定劑、增強(qiáng)劑、固化劑、填料及其它配合劑。 塑料制件在工業(yè)中應(yīng)用日趨普遍，這是由于它的一系列特殊的優(yōu)點(diǎn)決定的。塑料密度小、質(zhì)量輕。塑料比強(qiáng)度高；絕緣性能好，介電損耗低，是電子工業(yè)不可缺少的原材料；塑料的化學(xué)穩(wěn)定性高，對酸、堿和許多化學(xué)藥品都有很好的耐腐蝕能力；塑料還有很好的減摩、耐磨及減震、隔音性能也較好。因此，塑料躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列，在國民經(jīng)濟(jì)中，塑料制件已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。 塑料工業(yè)的發(fā)展階段大致分為一下及個階段： 1. 初創(chuàng)階段 30年代以前，科學(xué)家研制分醛、硝酸纖維和聚酰胺等熱塑料，他們的工業(yè)化特征是采用間歇法、小批量生產(chǎn)。 2. 發(fā)展階段 30年代，低密度聚乙烯、聚氯乙烯等塑料的工業(yè)化生產(chǎn)，奠定了塑料工業(yè)的基礎(chǔ)，為其進(jìn)一步發(fā)展開辟了道路。 3. 飛躍階段 50年代中期到60年代末，塑料的產(chǎn)量和數(shù)量不斷增加，成型技術(shù)更趨于完善。 4. 穩(wěn)定增長階段 70年代以來，通過共聚、交聯(lián)、共混、復(fù)合、增強(qiáng)、填充和發(fā)泡等方法來改進(jìn)塑料性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，生產(chǎn)技術(shù)更趨合理。塑料工業(yè)向著自動化、連續(xù)化、產(chǎn)品系列化，以及不拓寬功能性和塑料的新領(lǐng)域發(fā)展。 我國塑料工業(yè)發(fā)展較晚。50年代末，由于萬噸級聚氯乙稀裝置的投產(chǎn)和70年代中期引進(jìn)石油化工裝置的建成投產(chǎn)，使塑料工業(yè)有了兩次的躍進(jìn)，于此同時，塑料成型加工機(jī)械和工藝方法也得到了迅速的發(fā)展，各種加工工藝都已經(jīng)齊全。 塑料由于其不斷的被開發(fā)和應(yīng)用，加之成型工藝的不斷發(fā)展成熟于完善，極大地促進(jìn)了成型模具的開發(fā)于制造。隨著工工業(yè)塑料制件和日用塑料制件的品種和需求的日益增加，而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期也越來越短，對塑料和產(chǎn)量和質(zhì)量提出了越來越高的要求。 1.1.2塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用 模具是工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類型。 模具設(shè)計水平的高低、加工設(shè)備的好壞、制造力量的強(qiáng)弱、模具質(zhì)量的好壞，直接影響著許多新產(chǎn)品的開發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高。美國工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基礎(chǔ)”，日本則稱“模具是促進(jìn)社會繁榮富裕的勞動力”。 近年來，我國各行業(yè)對模具的發(fā)展都非常重視。1989年，國務(wù)院頒布了“當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定”，在重點(diǎn)支持改造的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品中，把模具制造列為機(jī)械技術(shù)改造序列的第一位，它確定了模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位，也提出了振興模具工業(yè)的主要任務(wù)。 1.1.3 塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢 一副好的塑料模具與模具的設(shè)計、模具材料及模具制造有很大的關(guān)系。塑料成型技術(shù)發(fā)展趨勢可以簡單地歸納為一下幾個方面: 1. 模具的標(biāo)準(zhǔn)化 為了適應(yīng)大規(guī)模成批生產(chǎn)塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，模具的標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要，目前我國標(biāo)準(zhǔn)化程度只達(dá)到20％。注射模具零部件、模具技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)模架等有一下14個標(biāo)準(zhǔn)： 當(dāng)前的任務(wù)是重點(diǎn)研究開發(fā)熱流道標(biāo)準(zhǔn)元件和模具溫控標(biāo)準(zhǔn)裝置；精密標(biāo)準(zhǔn)模架、精密導(dǎo)向件系列；標(biāo)準(zhǔn)模板及模具標(biāo)準(zhǔn)件的先進(jìn)技術(shù)和等向標(biāo)準(zhǔn)化模塊等。 2. 加強(qiáng)理論研究 3. 塑料制件的精密化、微型化和超大型化 4. 新材料、新技術(shù)、新工藝的研制、開發(fā)和應(yīng)用 各種新材料的研制和應(yīng)用，模具加工技術(shù)的革新，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用都是模具設(shè)計制造的發(fā)展趨勢。 1.1.4CAD/CAM開發(fā)平臺及其發(fā)展趨勢 CAD/CAM技術(shù)從誕生至今已有三十多年的歷史，歷經(jīng)二維繪圖、線框模型、自由曲面模型、實體造型、特征造型等重要發(fā)展階段，其間還伴隨著參數(shù)化、變量化、尺寸驅(qū)動等技術(shù)的融入。 通過三十多年的努力，CAD/CAM技術(shù)在基礎(chǔ)理論方面日趨成熟，同時推出了許多商品化系統(tǒng)，諸如Pro/Engineer，UGII,CATIA，Solid Works等?！懊谰朴愑恪?，但軟件技術(shù)則不同，停止就意味著被淘汰，CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)正伴隨著計算機(jī)軟硬件技術(shù)的高速發(fā)展向著更高、更深層次方向發(fā)展。AD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)主要可分為三種方式：（1）完全自主版權(quán)的開發(fā)，一切需從底層做起；（2）基于某個通用CAD 系統(tǒng)的二次開發(fā)，如基于AutoCAD軟件的二次開發(fā)；（3）基于CAD/CAM軟件平臺的開發(fā)，此類開發(fā)界于前兩種方式之間，較二次開發(fā)可以更深入核心層，具有開發(fā)周期短、見效快、系統(tǒng)穩(wěn)定性好和功能強(qiáng)等特點(diǎn)，當(dāng)然平臺的價格也很昂貴.當(dāng)今比較流行的CAD/CAM平臺很多，主要有ACIS，PARASOLID，CAS.CADE，Pelorus，DESIGNBASE等。 可以得知CAD/CAM開發(fā)平臺向著更深、更高層次發(fā)展，同時不斷融入計算機(jī)軟件新技術(shù)，并呈現(xiàn)出開放化、多元化發(fā)展趨勢。CAD/CAM平臺發(fā)展趨勢概括如下： 　　(1) 支持多種主流的計算平臺，包括Windows 95&NT，Apple Power Macintosh、最流行的UNIX工作站（如Sun，SGI，DEC Alpha，HP 9000，IBM RS/6000等）。 　　(2) 采用面向?qū)ο蠹夹g(shù).對象具有封裝性、多態(tài)性、繼承性，使對象模塊化、即插化，從而提高應(yīng)用開發(fā)和軟件維護(hù)效率，增強(qiáng)了代碼的可重用性和互操作能力，最終達(dá)到改善應(yīng)用整體質(zhì)量的目標(biāo)。 　　(3) 采用軟件組件技術(shù)與開放式結(jié)構(gòu)。基于組件的功能可為設(shè)計者提供很大程度的柔性，通過組件技術(shù)提供的功能模塊，開發(fā)者可方便地把它嵌入到應(yīng)用中，并能夠快速適應(yīng)前沿技術(shù)和擴(kuò)展核心功能.采用組件技術(shù)的最好例證當(dāng)屬CAD軟件新軍SolidWorks. SolidWorks利用PARASOLID作為實體幾何建模器，從開發(fā)到推出極其迅速，在很短的時間內(nèi)就提供了優(yōu)質(zhì)的軟件產(chǎn)品，而且從1995年推出至今，已成為很有競爭力的產(chǎn)品，這些均主要得益于它采用了組件技術(shù).軟件組件技術(shù)為開放奠定了基礎(chǔ)，既然開放就應(yīng)該統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn).目前在軟件技術(shù)領(lǐng)域有兩個重要標(biāo)準(zhǔn)，即CORBA（Common Object Request Broker Architecture）規(guī)范和IDL(Interface Defination Language)規(guī)范.CORBA的目標(biāo)是要使異構(gòu)分布環(huán)境內(nèi)的不同應(yīng)用系統(tǒng)之間能夠互操作，IDL則是一種用來定義組件如何與ORB交換信息的標(biāo)準(zhǔn)語言。 　　(4) 支持混合維造型——線框、曲面、實體，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層采用統(tǒng)一的精確邊界表示，支持流形與非流形拓?fù)?，并在造型功能上做的越來越深入、廣泛.如PARASOLID的復(fù)雜過渡處理、ACIS的可變形曲面、CAS.CADE的參數(shù)化和特征等功能。 　　(5) 提供更用戶化的功能。傳統(tǒng)的CAD/CAM平臺只提供最基本的幾何造型功能，如基本圖形的繪制、基本體素的生成.當(dāng)今的平臺則提供更上層的功能，如特征造型、約束造型.而且在提供造型功能的同時，提供諸如顯示、交互、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等功能，即提供了一個集造型、可視化、交互、數(shù)據(jù)管理為一體的集成化開發(fā)環(huán)境。這種集成開發(fā)環(huán)境可大大提高開發(fā)者的開發(fā)效率，更便于以CAD/CAM為核心的集成化、一體化產(chǎn)品的開發(fā)。 1.2塑料模具的分類 塑料模具的分類的方法很多，按照塑料制件的成型方法不同可以分為以下幾類： 1. 注射模（又稱注塑模）； 2. 壓縮模； 3. 壓注模； 4. 擠出模； 5. 氣動成型模。 以上是常見的成型方法，還有泡沫塑料成型模、搪塑模、澆鑄模、回轉(zhuǎn)成型模、聚四氟乙稀壓錠模等。 1.3 畢業(yè)設(shè)計應(yīng)達(dá)到的要求 通過這次畢業(yè)設(shè)計，應(yīng)達(dá)到學(xué)校對畢業(yè)設(shè)計的要求，同時對于本具體的塑料注射模的設(shè)計，應(yīng)達(dá)到如下目的： 6. 更深入了解聚合物的物理性能、流動性、成型過程中的物理、化學(xué)變化以及塑料的組成、分類及其性能。 7. 更深入了解塑料成型的基本原理和工藝特點(diǎn)，正確分析成型工藝對模具的要求。 8. 掌握各種成型設(shè)備對各類模具的要求。 9. 掌握各類成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計計算方法，能設(shè)計中等復(fù)雜模具。 10. 具有分析、解決成型現(xiàn)場技術(shù)技術(shù)問題的能力，包括具有分析成型缺陷產(chǎn)生的原因和提出克服辦法的能力。 11. 在設(shè)計中熟練使用Pro Engineer和UG等3D造型軟件和Auto CAD等2D繪圖軟件。 12. 結(jié)合以前學(xué)過的各門課程，綜合運(yùn)用各種知識來完善這次畢業(yè)設(shè)計。 13. 在設(shè)計過程中，還應(yīng)該注意了解塑料模具的新工藝、新技術(shù)和新材料的發(fā)展動態(tài)，閱讀外文資料，學(xué)習(xí)掌握新知識，更好地為本設(shè)計和振興我國的塑料成型加工技術(shù)服務(wù)。 第2章 塑件的工藝分析 2.1 材料的選擇 本產(chǎn)品為塑料的后蓋，首先從它的使用性能上分析必須具備有一定的綜合機(jī)械性能包括良好的機(jī)械強(qiáng)度，和一定的耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電器性能。能滿足以上性能的塑料材料有多種，但從材料的來源以及材料的成本考慮，ABS更適合些。ABS是目前世界上應(yīng)用最廣泛的材料，它的來源廣，成本低，符合塑料成型的經(jīng)濟(jì)性。因此，在選用材料時，考慮采用ABS，并且作為后蓋ABS能滿足它的使用性能合成型特性。 2.1.1基本特性　 ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性使ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使ABS有良好的加工性能和染色性能。 ABS無毒、無味，呈微黃色，成形的塑料件有較好的光澤。密度為1.02～1.05g/cm3，ABS（抗沖）收縮率為0.3～0.8，ABS（耐熱）收縮率為0.3～0.8。ABS具有及好的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速降解。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機(jī)鹽、堿、酸類對ABS幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS塑料表面受冰酸醋、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會引起應(yīng)力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。其缺點(diǎn)是賴熱性不高，連續(xù)工作溫度為70°C左右，熱變形溫度約為93°C左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。 根據(jù)ABS中三種組分之間的比例不同，其性能也略有差異，從而適應(yīng)各種不同的應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用不同可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等。 2.1.2主要用途 ABS在機(jī)械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼等。汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)管、加熱器等，還有用ABS夾層板制小轎車車身。ABS還可以用來制作紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機(jī)殼體、農(nóng)藥噴霧器及家具等。 2.1.3成型特點(diǎn)　 ABS在升溫是粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50～60°C，要求塑件光澤和耐熱時，應(yīng)控制在60～80°C。 2.1.4 ABS注射參數(shù)　 注射類型：螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速：30～60r/min 噴嘴類型：形式　直通式；溫度　180～190°C 料筒溫度：前段　200～210°C；中段　210～230°C；后段　180～200°C　 模具溫度：50～70°C 注射壓力：70～90 MPa 保壓力?。?0～70 MPa 注射時間：3～5 S 保壓時間：15～30 S 冷卻時間：15～30 S 成型時間：40～70 S　 2.2 產(chǎn)品工藝性與結(jié)構(gòu)分析 　影響尺寸精度的因素很多。首先是模具的制造精度和模具的磨損程度，其次是塑料收縮率的波動及成型時工藝條件的變化、塑件成型后時效變化和模具結(jié)構(gòu)形狀等。因塑件的尺寸精度往往不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級。 塑件公差數(shù)值根據(jù)SJ1372-78塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)確定。精度等級選用根據(jù)SJ1372-78選擇，本零件配合要求不高，精度等級選擇一般精度，為４級精度，無公差值者，按８級精度取值，如表１所示。 表１.1　塑件尺寸公差（㎜） 基本尺寸 精度等級 基本尺寸 精度等級 ４ ８ ４ ８ ～３ 0.12 0.48 >65~80 0.38 1.6 >3~6 0.14 0.56 >80~100 0.44 1.8 >6~10 0.16 0.61 >100~120 0.50 2.0 >10~14 0.18 0.72 >120~140 0.56 2.2 >14~18 0.20 0.80 >140~160 0.62 2.4 >18~24 0.22 0.88 >160~180 0.68 2.7 >24~30 0.24 0.96 >180~200 0.74 3.0 >30~40 0.26 1.0 >200~225 0.82 3.3 >40~50 0.28 1.2 >225~250 0.90 3.6 >50~65 0.32 1.4 >250~280 1.0 4.0 >280~315 1.60 6.40 2.2.1表面粗糙度 塑件的外觀要求不高，表面粗糙度應(yīng)取高些。一般模具表面粗糙度要比塑件要求低1～2級。一般塑件的表面粗糙度為Ra0.8～0.2μm之間。 2.2.2形狀 塑件在滿足功能要求的前提下，其內(nèi)外表面形狀應(yīng)盡可能保證有利于成型。具體結(jié)果參見塑件結(jié)構(gòu)圖。 2.2.3斜度 　 塑件冷卻時收縮會使它緊緊包緊型芯或型腔中的凸起部分，因此，為了便于從塑件中抽出型芯或從型腔中脫出塑件，防止脫模時拉傷塑件，在設(shè)計時必須塑件內(nèi)外表面沿脫模方向留有足夠的斜度。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料的收縮率。在不影響塑件的使用前提下，脫模斜度可以取大一些。 在開模后塑件留在型腔內(nèi)，查表可知ABS的脫模斜度為：型腔：40ˊ～1°20ˊ；型芯：35ˊ～1°。如果開模后塑件留在型腔內(nèi)時，塑件內(nèi)表面的脫模斜度應(yīng)大于塑件外表面的脫模斜度，即以上值反之。在本次設(shè)計的塑件中，設(shè)ABS的脫模斜度為：型腔：1°，型芯：50ˊ。一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。 2.2.4壁厚　 塑件的壁厚對塑件的質(zhì)量有很大的影響，壁厚過小成型時流動阻力大，大型塑件就難以充滿型腔。塑件壁厚的最小尺寸應(yīng)滿足一下幾方面要求：具有足夠的強(qiáng)度和剛度；脫模時能夠受推出機(jī)構(gòu)的推出力而不變形；能夠受裝配時的緊固力。查熱塑性塑件最小壁厚及推薦壁厚可知， ABS制件最小壁厚為0.8㎜，中型塑件推薦壁厚為1㎜。 同一塑件的壁厚應(yīng)盡可能一致，否則會因冷卻或固化速度不同產(chǎn)生附加內(nèi)應(yīng)力，使塑件產(chǎn)生翹曲、縮孔、裂紋甚至開裂。塑件局部過厚會出現(xiàn)凹痕，內(nèi)部會產(chǎn)生氣泡。在要求必需有不同壁厚時，不同壁厚的比例不應(yīng)超過１∶３，且應(yīng)采用適當(dāng)?shù)男揎棸霃揭詼p緩厚薄過渡部分的突然變化。 綜上，根據(jù)塑件的使用性能要求，本塑件的壁厚取值本塑件的壁厚δ為1.5㎜。 2.2.5圓角 塑件除了有使用要求的部位要采用尖角外，其它轉(zhuǎn)角處都應(yīng)用圓角過渡，這樣才不會因在轉(zhuǎn)角處應(yīng)力集中，在受力或沖擊震動時發(fā)生破裂，甚至在脫模過程中由于成型內(nèi)應(yīng)力而開裂，特別是在塑件的內(nèi)角處。通常，內(nèi)壁圓角半徑應(yīng)是壁厚額一半，而外壁圓角半徑為壁厚的1.5倍，一般圓角不小于0.5㎜。。 塑件各個圓角半徑參見塑件零件圖。 2.2.6孔的設(shè)計　 由于需要，本塑件有設(shè)置圓柱孔和其他形式的通孔，其結(jié)構(gòu)參數(shù)見零件圖。由于這些孔結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，可以用機(jī)械加工或電火化加工即可。 塑料后蓋畢業(yè)設(shè)計說明書 第3章 注塑機(jī)的型號和規(guī)格的選擇及校核 3.1 初選注射機(jī) 注塑模具是安裝在注射機(jī)上使用的。在設(shè)計模具時，除了應(yīng)掌握注射成型工藝過程外，還應(yīng)對所選用的注射機(jī)的有關(guān)技術(shù)參數(shù)有全面的了解，以保證設(shè)計的模具與使用的注射機(jī)相適應(yīng)。注射機(jī)是生產(chǎn)熱塑性塑料制件的主要設(shè)備，按其外形注射機(jī)可分為立式、臥式和角式三種，應(yīng)用較多的是臥式注射機(jī)。 3.2注塑量校核 模具型腔能否充滿與注塑機(jī)允許的最大注塑量密切相關(guān)，設(shè)計模具時，應(yīng)保證注塑模具內(nèi)所需要熔體總量在注塑機(jī)實際的最大注塑量的范圍內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，注塑機(jī)的注塑量是所允許最大注塑量（額定注塑量）的80%。 由參考文獻(xiàn)〈1〉公式4.5及參考文獻(xiàn)〈2〉表2—1。 nm1+m2≦80%m 則 nv+m2≈2×170×70×2×10-3+20=67.6(cm3) 而 80%m=80%×125=100(cm3) 即 nm1+m2≦80%m 所以合適 式中 n——型腔數(shù)量，取雙型腔 m1——單個塑件的質(zhì)量和體積（g或cm3） m2——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量和體積 （g或cm3） V——塑件的體積（cm3） m——注塑機(jī)允許的最大注塑量（g或cm3） 3.3 塑件鎖模力校核 在確定型腔的數(shù)量后確定注射機(jī)的類型，參考教材《塑料成型工藝與模具設(shè)計》式4-3：按注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目n≤F-PA2/PA1 式中 F——注射機(jī)的額定鎖模力（N）； A1——單個塑件在模具分型面上的投影面積（㎜2）； A2——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（㎜2）； P——塑料容體對型腔的成型壓力(MPa)，其大小一般是注射壓力大小見本說明書表二。 由上面的公式得F≥PA2+PA1×n p值查本說明書表二（注射壓力在60～100之間），取中間值p=80 Mpa，A1=9828㎜2，A2=112㎜2，故F≥80×130＋80×9828×2 =8960＋1572480 =1582880(N) 合1582.88 KN。 本模具所需要的鎖模力≥1581.44 KN，符合條件的注射機(jī)有多種，在此是初步選用XS-ZY-250注射機(jī)。下面是XS-ZY-250注射機(jī)的技術(shù)規(guī)格： 表3.1 螺桿直徑 注射容量 注射壓力 鎖模力 ф50㎜ 250㎝2 130MPa 1800KN 最大注射面積 最大模具厚度 最小模具厚度 中心孔徑 500㎝2 350㎜ 250㎜ ф150㎜ 模板行程 噴嘴球半徑 噴嘴孔直徑 定位孔直徑 350㎜ 18㎜ ф4 ф1250+0.06 注塑加工時所需注塑壓力與塑料品種，塑件形狀和尺寸，注塑機(jī)類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。選擇的注塑機(jī)的注塑壓力必需大于成型制品所需的注塑壓力。 3.4注射壓力的校核 由ABS注射參數(shù)可知，注射壓力為70～90 MPa，注射機(jī)額定注射壓力為119MPa。符合要求。 3.5 模具安裝尺寸校核 噴嘴尺寸,模機(jī)外形尺寸及模具厚度均應(yīng)在注塑機(jī)所要求的技術(shù)規(guī)格范圍內(nèi).模具主澆道中心線與料筒、噴嘴的中心線相一致，噴嘴頭的凸球面比較、半徑Rn與主澆道始端凹球面半徑Rp、噴嘴的孔徑dn與主澆道襯套的孔徑dp之間，分別保持如下關(guān)系： Rp＞Rn， dp＞dn 則 16mm＞12mm 3mm＞2mm 所以合適。 3.6開模行程的校核 開模取出塑件所需的開模距離必需小于注塑機(jī)的最大開模行程。由于選用的是液壓--機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)注塑機(jī),其最大開模行程由注塑機(jī)連桿機(jī)構(gòu)的最大行程決定,與模具厚度無關(guān)。 由于采用單分型面注塑模,其開模行程可按下式校核: S≥H1+H2+(5～10) 式中 H1——推出距離（脫模距離）（mm） H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度(mm) S——注塑機(jī)最大開模行程（mm） 3.7模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸的校核 　　為了保證模具能順利安裝在注射機(jī)上，需對其相關(guān)尺寸加以校核。 1. 噴嘴尺寸 注射機(jī)噴嘴為球面，其球面半徑于相應(yīng)的模具主流道始端凹下球面半徑相適應(yīng)，本設(shè)計也滿足（詳見澆注系統(tǒng)設(shè)計）。 2. 定位圈尺寸 根據(jù)模具和注射機(jī)配合的要求，模具安裝在注射機(jī)上必須使模具的中心線與料筒、噴嘴的中心線重合。因此，定位圈的中心線要和噴嘴的中心線重合，本設(shè)計也能滿足要求（詳見澆注系統(tǒng)設(shè)計）。 ３. 模具厚度 本模具閉合高度H＝355.5㎜，注射機(jī)允許的閉合高度為Hmax＝370㎜，Hmin＝355.5 ㎜，顯然，滿足要求。 3.8 注射機(jī)參數(shù)的較核 由于選用XS-ZY-250注射機(jī)，其裝模高度在250-370之間而本模具的總高度是355.5，在裝模的范圍之內(nèi)。塑件在分型面上的投影面積為（112×82）×2=18638合186.38，而XS-ZY-250注射機(jī)的最大注射面積是500 cm2，也在合格的范圍內(nèi)。所以在前面的初選用XS-ZY-250注射機(jī)是符合本模具的要求的。 第4章 型腔的數(shù)目決定及分布 注射模具的典型結(jié)構(gòu)有單分型注射模、雙分型注射模、斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯注射模、斜滑塊側(cè)向抽芯注射模、帶有活動鑲件的注射模、定模帶有推出裝置的注射模等等。 跟據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特征和使用要求，本模具采用雙分型面結(jié)構(gòu)，其中一個分形面是為了使?jié)沧⑾到y(tǒng)的冷凝料自動脫落下來，而另外一個分型面則是用于脫模了。由于本塑件側(cè)壁有2個與開模方向不一致的凹槽，所以必須首先將成型這部分的型芯脫離出件，才能將整個塑件從模具中脫出。這種型芯通常稱為側(cè)型芯，并加工成可動形式。 這里考慮開模時側(cè)向抽芯與分型與塑件的推出同步，故可采用斜滑塊外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。這里采用斜導(dǎo)柱在定模上，滑塊在動模上的注塑模結(jié)構(gòu)。斜滑塊使用壓條安裝在動模凹槽內(nèi)，可以沿凹槽滑動。斜導(dǎo)柱固定在定模上。斜導(dǎo)柱與滑塊上的斜孔一般采用H8/f8或H8/f7的配合，在開模時，滑塊隨著動模沿斜導(dǎo)柱向外側(cè)運(yùn)動，脫離出件。為了保證制品的精度（考慮到只靠導(dǎo)柱對斜滑塊進(jìn)行定位，怕強(qiáng)度不夠，影響制品的尺寸精度）應(yīng)為斜滑塊設(shè)計定位裝置。這里采用限位塊的形式，將它與斜滑塊之間為斜面配合。把限位塊與定模做成整體式，這樣在注塑是對滑塊起到定位作用，從而保證了制品的尺寸精度。 本塑料制件為塑料后蓋，生產(chǎn)的批量較大，為了提高生產(chǎn)效率，但又要保證產(chǎn)品的一致性，故不宜采用一模多腔的形式。故采用一模一腔的結(jié)構(gòu)形式。 第5章 分型面的選擇 5.1 分型面的設(shè)計 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要應(yīng)素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有密切的關(guān)系，并且直接影響到塑料熔體的流動充填特性及塑件的脫模，因此，分型面的選擇是注塑模具設(shè)計中的一個關(guān)鍵。 選擇分型面時一般應(yīng)尊循以下幾項基本原則： 1. 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處； 2. 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模； 3. 保證塑件的精度要求； 4. 滿足塑件外觀質(zhì)量的要求； 5. 便于模具的加工與制造； 6. 對成型面積的影響； 7. 排氣的效果的考慮； 8. 對側(cè)向抽芯的影響。 根據(jù)分型面選擇的原則，通過綜合分析比較，確定以下的兩個方案：單分型面和雙分型面。 方案一：雙分型面 選用雙分型面形式的優(yōu)點(diǎn)：模具進(jìn)料均勻、平穩(wěn)。 選用雙分型面形式的缺點(diǎn)：增加模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，增加模具的厚度，而且在制品的外表面易留下點(diǎn)澆口的痕跡。不符合模具的加工經(jīng)濟(jì)性。 方案二：選用單分型面結(jié)構(gòu)的示意圖如下： 選用單分型面的優(yōu)點(diǎn)：使模具的結(jié)構(gòu)簡單化，減小模具的厚度，也節(jié)省了模具材料，且在脫模后塑料制件的外表面無澆口的痕跡。進(jìn)料的距離也大大的縮短了。 從以上的兩個方案進(jìn)行比較，采用方案二（單分型面）比采用方案一（雙分型面）更符合要求，方案二符合了模具的加工經(jīng)濟(jì)性，因此，本模具宜采用雙分型面的形式。 圖5.1 第6章 成型零件的工作形式計算及結(jié)構(gòu)形式 成型零件決定塑件的幾何行狀和尺寸。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑料間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件即成型零件設(shè)計，包括凹模、型芯、鑲塊、凸模和成型桿等。設(shè)計成型零件時，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。 6.1模具材料的選擇 根據(jù)模具的生產(chǎn)條件和模具的工作條件需要，結(jié)合模具材料的基本性能和相關(guān)的因素，來選擇適合模具需要的，經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上先進(jìn)的模具材料。對于一種模具，如果單純從材料的基本性能考慮，可能幾種模具材料都能符合要求，然而必需綜合考慮模具的使用壽命、模具制造工藝過程的難易程度、模具制造費(fèi)用以及分?jǐn)偟街圃斓拿恳粋€工件上的模具費(fèi)用等多種因素，進(jìn)行綜合分析評價，才能得出符合實際的正確結(jié)論。 主要指標(biāo)有： 1. 模具材料的基本性能 要考慮模具材料的耐磨性、韌性、硬度和紅硬性（紅硬性是指模具材料在一定溫度下保持其硬度和組織穩(wěn)定性抗軟化的能力）。還要根據(jù)實際工作條件，分別考慮其實際要求的性能，如抗氧化能力、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度等。 2. 模具材料的工藝性 模具材料的工藝性，經(jīng)?？紤]一下幾種：可加工性；淬火溫度和淬火變形；淬透性和淬硬性；氧化脫碳敏感性等。 3. 模具材料的冶金質(zhì)量及其它考慮因素 冶金質(zhì)量也對模具材料的性能有很大的影響，只有優(yōu)秀的冶金質(zhì)量，才能充分發(fā)揮模具材料的各種性能。?？紤]的冶金質(zhì)量指標(biāo)有：冶煉質(zhì)量，鍛造軋制工藝，熱處理和精加工，導(dǎo)熱性，精料和制品化等。其它還要考慮選用的模具材料的價格和通用性。 總之，選用高質(zhì)量、高性能、高精度的模具材料的精料和制品，高效率、高速度低成本地生產(chǎn)高質(zhì)量的模具，已經(jīng)成為當(dāng)前工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具制造的主要發(fā)展趨勢，我國也正在向這一方向發(fā)展。 以下成型零件材料就根據(jù)以上原則選擇。 6.2 凹模的設(shè)計 為了提高零件的加工效率，裝拆方便，保證兩個型腔形狀，尺寸一致，采用整體式凹模結(jié)構(gòu)。在凹模與定模板間的配合用。 影響成型零件的尺寸因素有： 1.塑件的收縮率，其值為δs=（Smax-Smin ）Ls; 式中 δs——塑料收縮率波動所引起的塑件尺寸誤差； Smax——塑料的最大收縮率； Smin——塑料的最小收縮率； Ls ——塑件的基本尺寸。 2.模具成型零件的制造誤差； 參考《塑料成型工藝與模具設(shè)計》P所列出的經(jīng)驗值，成型零件的制造公差約占塑件總公差的-,或取IT7-IT8級作為模具制造公差。模具成型零件制造公差用δz表示。 收縮率的波動引起塑件尺寸誤差隨塑件的尺寸增大而增大。在計算成型零件時，所用到的收縮率均用平均收縮率來表示= ×100% 式中 ——塑件的平均收縮率； Smax——塑料的最大收縮率； Smin——塑料的最小收縮率。 計算公式參考教材P151式（5-18）： (LM)δz =[(1+ )LS–(0.5~0.75)Δ]δz 式中 ——表示塑料的平均收縮率；(=0.55%) LS——表示塑件的基本尺寸； Δ——表示塑件尺寸的公差； δZ——取Δ/3。 當(dāng)制件的尺寸較大、精度級別較底時式中取0.75，當(dāng)精度級別較高時式中取0.5。本塑件為塑料后蓋其精度要求較高，故在本設(shè)計中取0.75。 腔深度的計算：計算公式參考教材P151式(5-20) (HM)δz =[(1+ )HS–χΔ]δz 式中 HM——表示型腔的深度； ——表示塑料的平均收縮率； HS——表示塑件凸出的高度； χ——修正系數(shù)，χ=1/2~1/3，精度要求低時取小值，反之取大值。在此取1/3。 Δ——表示塑件的基本尺寸； δZ=1/3Δ。 基本尺寸為16的計算：查教材P67表3-9該尺寸的公差為Δ=0.16。 利用公式 (HM)δz =[(1+ )HS–χΔ]δz =[(1+0.55%)×16–1/3×0.16]0.053 =16.0020.053 mm 6.3 型心尺寸的計算 型心尺寸的計算公式參考教材P151式5-19： (LM)δz =[(1+ )LS+0.75Δ]δz 式中 ——表示塑料的平均收縮率；(=0.55%) LS——表示塑件的基本尺寸； Δ——表示塑件尺寸的公差； δZ——取Δ/3。 當(dāng)制件的尺寸較大、精度級別較底時式中取0.75，當(dāng)精度級別較高時式中取0.5。本塑件為塑料后蓋其精度要求較高，故在本設(shè)計中取0.75。 型芯高度尺寸的計算 運(yùn)用平均收縮率法： (hm)–δz =[（1+Scp）LS+1/3Δ]–δz HＭ————型芯高度尺寸（mm） δz————型芯高度制造公差（mm） (hm)–δ=[(1+0.55%)×14+0.16/3]–δ =14.097 中心距離的尺寸計算 中心距離尺寸的計算公式參考教材P151式5-22： (CM)δZ/2=(1+) CSδZ/2 式中 ——表示塑料的平均收縮率；(=0.55%) CS——表示塑件的基本尺寸； Δ——表示塑件尺寸的公差； δZ——取Δ/3。 6.4 模具型腔側(cè)壁和底版厚度的計算 塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底版厚度過小，可能因硬度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足產(chǎn)生翹曲變形導(dǎo)致溢料和出現(xiàn)飛邊，降低塑件尺寸精度和順利脫模。因此，應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度計算來確定型腔壁厚。 矩形型腔的結(jié)構(gòu)尺寸計算 在本模具設(shè)計中采用了整體矩形型腔。 整體式矩形型腔，這種結(jié)構(gòu)與組合式型腔相比剛度較大。由于底板與側(cè)壁為一體，所以在型腔底面不會出現(xiàn)溢料間隙，因此在計算型腔壁厚時變形量的控制主要是為保證塑件尺寸精度和順利脫模。矩形板的最大變形量發(fā)生在自由邊的中點(diǎn)上。壁厚的計算公式參考《模具設(shè)計與制造手冊》表2-158凹模側(cè)壁和底板厚度的計算。S= 式中 C——常數(shù)，其值由型腔的高度與型腔的長度之比確定。因型腔的高度與型腔的長度之比=14/119.52=0.117135，查手冊得C=1.4。 P——型腔壓力，一般取25~45MPa，在此取40 MPa。 a——型腔的深度。其值為10。 E——彈性模量。鋼的取2.1×105。 δ——允許變形量，查教材表5-12ABS為≤0.05，在此取0.01。則： S= = =13.3mm。 查教材表5-17矩形型腔壁厚推薦尺寸，取45 mm。所以本模具型腔的壁厚值為45 mm。 底板厚度計算. 由于熔體壓力，板的中心將產(chǎn)生最大變形量。按剛度條件，型腔厚度為h= 式中 C，——常數(shù)，其值由型腔的高度與型腔的長度之比確定。因型腔的高度與型腔的長度之比=14/119.52=0.117135，查手冊得C=1.4； P——型腔壓力，一般取25~45MPa，在此取40 MPa； a——型腔的深度。其值為10.； E——彈性模量。鋼的取2.1×105； δ——允許變形量，查教材表5-12ABS為≤0.05，在此取0.01。 h= = =32.17 mm 查手冊的推薦值在此取37 mm。 動模墊板厚度的確定 查《模具設(shè)計與制造手冊》動模墊板厚度的推薦值，塑件在分型面上的投影面積為（119.52×64）×2=15298.56合152.98，在100~200的范圍內(nèi)，則墊板的厚度為30~40，在此取40mm。 第7章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注射模具設(shè)計的一個重要完節(jié)，它對獲得優(yōu)良性能和理想性能的塑料制件以及最佳的成型效率有直接應(yīng)響，是模具設(shè)計者重視的技術(shù)問題。 對澆注系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計時，一般應(yīng)遵循如下基本原則： 1. 采用盡量短的流程，以減少熱量與壓力損失； 2. 澆注系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)有利于良好的排氣； 3. 便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量； 4. 澆注系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合型腔布局同時考慮。 從給出的塑料制件看，既要保證塑件的外觀要求，又要考慮澆注系統(tǒng)設(shè)計的幾項原則。 7.1 主流道的設(shè)計　　 主流道是注塑機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力事實損失最小。通常和注塑機(jī)的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度，其錐角α為2°～6°，小端直徑d注射機(jī)噴嘴直徑大0.5～1mm.由于小端的前面是球面，其深度為3～5mm，注射機(jī)噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1～2mm。流道的表面粗糙度Ra≤0.8μm。澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等材料制造，熱處理淬火硬度53～57HRC。 由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計成可拆卸的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)加工和熱處理。 主流道的設(shè)計參考教材《塑料成型工藝與模具設(shè)計》P114表5-2主流的部分尺寸： 表3.2 符號 名稱 尺寸 d 主流道小直徑 注射噴嘴直徑+（0.5~1） SR 主流道球面半徑 噴嘴球面半徑+（1~2） h 球面配合高度 3~5 a 主流道錐角 2゜~6゜ L 主流道長度 盡量≤60 D 主流道大端直徑 d+2Ltga/2 查《模具設(shè)計與制造簡明手冊》P386表2-40常用熱塑性塑料注射機(jī)型號和主要技術(shù)規(guī)格XS-ZY-250： 噴嘴球半徑=ф18㎜；主流道小端直徑=4㎜。 則主流道小端直徑d=4+1=5㎜; 球面配合高度h取4㎜； 主流道錐角α取40 ； 主流道球面直徑SR=18+3=21㎜; L和D還待定。 7.2 分流道設(shè)計 分流道的設(shè)計應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔，并且流動過程中壓力損失盡可能小，能使塑料熔體均衡地分配到各個型腔。 在設(shè)計時考慮到以上的原則有兩種設(shè)計形式：圓形截面分流道和梯形截面分流道。下面是這兩種形式的比較： 圓形截面分流道：在相同截面積的情況下，其比面積最小，它的流動性和傳熱性都好。 梯形截面分流道：在相同截面積的情況下，其比面積大，塑料熔體熱量散失及流動阻力均不大。 比較以上的兩種形式，再考慮加工的經(jīng)濟(jì)性，采用圓形截面分流道更符合設(shè)計的要求，故本模具的分流道設(shè)計形式采用了圓形截面分流道的形式。 7.3澆口的設(shè)計 澆口是澆注系統(tǒng)中截面積最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件的性能和質(zhì)量的影響很大。常用的澆口形式很多，但從本產(chǎn)品的性能來分析，直澆口和點(diǎn)澆口都不適合，為了保證制品的外觀質(zhì)量，節(jié)省澆注系統(tǒng)的凝料量，采用潛伏式的形式較適合。 參考《塑料成型工藝與模具設(shè)計》P119和模具設(shè)計與制造簡明手冊表2-53潛伏式澆口形式的推薦尺寸： h=1~1.5㎜; e=0.6~0.8p㎜; t=2~3㎜ r =0~20 a =50~200 再參考《塑料成型工藝與模具設(shè)計》P120,潛伏澆口開設(shè)在推桿的上部而進(jìn)料口在推桿上端的形式，潛伏式澆口一般為圓形截面，其尺寸可根據(jù)推薦植和具體選取。 再對照上面給定的推薦值取 h =1.2mm e =1.2mm t =2.4mm r =20 a =90 7.4冷料井的設(shè)計 冷料井又稱冷料穴，它是為貯存兩次注塑間隔產(chǎn)生的冷料頭。防止冷料頭進(jìn)入型腔造成制品熔接不牢，影響制品質(zhì)量，甚至堵住澆口，而造成成型不良。冷料井常主流道末端。冷料井的直徑稍大于主流道大端直徑，長度一般取主流道直徑的1.5～2倍。冷料井與拉料桿頭部結(jié)構(gòu)緊密相連。這里采用最常用的Z形頭拉料桿冷料井。 7.5排溢系統(tǒng)設(shè)計 當(dāng)塑料熔體填充型腔時，必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填料等缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦，同時積存氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度。因此設(shè)計時必須考慮排氣問題。注射模成型時排氣通常以如下四種方式進(jìn)行： 1. 利用配合間隙排氣； 2. 在分型面上開設(shè)排氣槽排氣； 3. 利用排氣塞排氣； 4. 強(qiáng)制排氣。 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和型芯型腔以及模具的結(jié)構(gòu)，本副模具因為型芯是采用鑲拼結(jié)構(gòu)，固采用利用間隙配合排氣，同時，鉗工在加工時，適當(dāng)在分型面上開設(shè)很小的排氣槽（ABS排氣槽深度為0.03㎜）。 第8章 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 8.1導(dǎo)套和導(dǎo)柱 8.1.1導(dǎo)柱 1、導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式 導(dǎo)柱采用[1]表2-111標(biāo)準(zhǔn)形式，這種形式結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，用于簡單模具。 2、導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 (1) 長度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)比凸模端面的高度高出8~12mm，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。 (2) 形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺形或半球形，以使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)向孔。 (3) 材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用Y8、T10鋼經(jīng)淬火處理，硬度為HRC50~55。導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm,導(dǎo)向部分表面粗糙度Ra為0.8~0.4μm。 (4) 配合精度 導(dǎo)柱固定端與模板之間一般采用H7/m6或H7/k6的過渡配合；導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分通常采用H7/F7或H8/f7的間隙配合。 8.1.2導(dǎo)套 1、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式 本模具的結(jié)構(gòu)形式采用[1]表2-114形式，這種形式結(jié)構(gòu)較簡單，便于加工。 2、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 (1) 形狀 為了使導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)套，在導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好作成通孔，以利于排出孔內(nèi)空氣及殘渣廢料。如模板較厚，導(dǎo)柱孔必須作成盲孔時，可在盲孔的側(cè)面打一小孔排氣。 (2) 材料 導(dǎo)套與導(dǎo)柱用相同的材料或同合金等耐磨材料制造，其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，以減輕磨損，防止導(dǎo)柱或?qū)桌?dǎo)套固定部分和導(dǎo)滑部分的表面粗糙度一般為Ra0.8μm。 (3) 固定形式及配合精度 導(dǎo)套用環(huán)形槽代替缺口，固定在定模板上。用H7/f7或H7/k6配合鑲?cè)肽０濉? 8.2 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。 8.2.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 1、定位作用 模具閉合后，保證動定模或上下模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精確；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。 2、導(dǎo)向作用 合模時，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。 3、承受一定的側(cè)壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)壓力很大時，不能單靠導(dǎo)柱來承擔(dān)，需增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)。 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套，導(dǎo)柱和導(dǎo)套均采用標(biāo)準(zhǔn)件。導(dǎo)柱設(shè)置在動模一側(cè)，導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/m6的過渡配合：導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分采用H7/f7的間隙配合，而導(dǎo)套用H7/r6的配合鑲?cè)肽０濉? 第9章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計主要考慮以下幾項的原則： 1. 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)計在動模的一側(cè)； 2. 保證塑件不因推出而變形損壞； 3. 機(jī)構(gòu)簡單動作可靠； 4. 保證良好的塑件外觀； 5. 合模時的真確復(fù)位。 在本模具的設(shè)計過程中采用推桿的形式對塑件進(jìn)行脫模，其具體的布置情況考慮平衡受力的原則。 9.1 脫模力的計算 注射成型以后，塑件在模具中冷卻定型，由于體積收縮，對型腔產(chǎn)生包緊力，塑件必須克服磨擦阻力才能從模腔中脫出。 按力的平衡原理，列出平衡方程式： Ft=AP(μcosα-sinα) 在式中μ——塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1~0.3； A——塑件對型芯的包容面積； P——塑件對型芯的單位面積上的包緊力,模內(nèi)冷卻一般?。?.8~1.2）×107；在此取中間值1.0×107。 Ft——脫模力； α——型芯的脫模斜度，在本模具中為40＇。 先計算A值：A=（10×64.98+119.52×10）×4=7380 Ft=Ap(μcosα-sinα) =7380×（0.2×cos40＇-sin40＇） =7.3×106KN。 第10章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 注射模的溫度對塑料熔體的充模流動、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響。注射模中設(shè)置溫度調(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。 根據(jù)ABS塑料的成型工藝，本模具只要設(shè)置冷卻系統(tǒng)即可。 10.1冷卻系統(tǒng)的計算 冷卻系統(tǒng)的計算包括熱傳導(dǎo)面積的計算、溫控介質(zhì)通道的尺寸和介質(zhì)用量的確定以及通道回路的排布等，這些工作是注射模設(shè)計中的一個難點(diǎn)。這里略，其參數(shù)根據(jù)資料推薦值選則。 10.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計準(zhǔn)則 為了提高冷卻效率和爭取型腔表面溫度的均勻和穩(wěn)定，在系統(tǒng)的綜合設(shè)計中應(yīng)遵守生產(chǎn)中的約定原則。在管道回路布置時，還需要進(jìn)一步考慮型腔的形狀和尺寸，并使加工方便和密封效果好。冷卻水道的設(shè)計原則如下： 1. 冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大； 2. 冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等個； 3. 澆口處加強(qiáng)冷卻； 4. 冷卻水道出、入口溫差應(yīng)盡量??； 5. 冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置。 還有冷卻水道應(yīng)盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件的強(qiáng)度；冷卻水道應(yīng)易于