畢業(yè)設(shè)計(jì) 旅行餐碗注塑模設(shè)計(jì).doc

鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)10引言隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍不斷地?cái)U(kuò)大，如:家用電器、儀器儀表、建筑材料、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猛增加。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。由于注塑成型加工不僅產(chǎn)量多，而且運(yùn)用于多種原料，能夠成批，連續(xù)的生產(chǎn)，并且具有固定的尺寸，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，高速化，因此，具有得極高的經(jīng)濟(jì)效益。模具是指一種專用工具，用于裝在各種壓力機(jī)上，通過(guò)壓力把金屬或非金屬材料制出所需另件的形狀制品，這種專用工具即統(tǒng)稱模具。模具已經(jīng)成為當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中使用的極為廣泛的主要工藝裝備，是最重要的工業(yè)生產(chǎn)手段及工藝發(fā)展方向.一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的高低,在很大生活方式上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，模具工業(yè)的發(fā)展水平，是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。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(guò)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?lián)Q代，同時(shí)也決定著企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的反應(yīng)能力和速度。與其它機(jī)械行業(yè)相比，模具制造業(yè)主要有以下三個(gè)特點(diǎn)：第一，模具不能像其它機(jī)械那樣可作為基本定型的商品隨時(shí)都可以在機(jī)電市場(chǎng)上買到。這是因?yàn)槊扛蹦＞叨际轻槍?duì)特定塑料制品的規(guī)格而生產(chǎn)的，由于塑料制品的形狀、尺寸各異，差距甚大，其模具結(jié)構(gòu)也是大相徑庭，所以模具制造不可能形成批量生產(chǎn)。換句話說(shuō)，模具是單件生產(chǎn)的，其壽命越長(zhǎng)，重復(fù)加工的可能性越小。因此，模具的制造成本較高。第二，因?yàn)樽⑺苣＞呤菫楫a(chǎn)品中的塑料制品而訂制的，作為產(chǎn)品，除質(zhì)量、價(jià)格等因素之外，很重要的一點(diǎn)就是需盡快地投放市場(chǎng)，所以對(duì)于為塑料制品而特殊訂制的模具來(lái)說(shuō)，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，其加工過(guò)程集中了機(jī)械制造中先進(jìn)技術(shù)的部分精華與鉗工技術(shù)的手工技巧，因此要求模具工人具有較高的文化技術(shù)水平，特別是對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)要求培養(yǎng)“全能工人”（既多面手），使其適應(yīng)多工種的要求，這種技術(shù)工人對(duì)模具單件生產(chǎn)方式組織均衡生產(chǎn)是非常重要的。綜上所述,模具制造業(yè)存在成本高,要求制造周期短,技術(shù)性強(qiáng)等特點(diǎn),目前,隨旅行餐碗注塑模設(shè)計(jì)2著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,這些問(wèn)題得到了很大的改善。由于有了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助加工，從根本上改變了模具生產(chǎn)的面貌，可靠地保證了模具所需要的精度與質(zhì)量。預(yù)硬、易切削以及高光亮等，新型模具材料的應(yīng)用，大大的方便了加工及熱處理。另外，模具標(biāo)準(zhǔn)件和以標(biāo)準(zhǔn)件為基體的特殊定制零件的普及，明顯的縮短了模具制造周期。我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀可分為：1.八十年代以前的模具工業(yè)發(fā)展：在大中型國(guó)有企業(yè)，模具車間或稱工具車間，作為配套部門,專業(yè)化生產(chǎn)模具的廠家少，模具的種類是沖壓模，鍛造模。2.八十年代隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，特別是工程塑料的推廣及應(yīng)用，推動(dòng)模具工業(yè)的快速發(fā)展，主要表現(xiàn)在塑料模的快速發(fā)展。1987年在全國(guó)工科院校試點(diǎn)開(kāi)設(shè)模具專業(yè)，模具工業(yè)的國(guó)際行標(biāo)的制訂與完善，壓鑄模，鉆合金擠壓模，銅墻鐵壁型材模的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。3.九十年代后期，模具的生產(chǎn)向?qū)I(yè)化，精密化發(fā)展，模具設(shè)計(jì)與制造的科技含量與技術(shù)含量越來(lái)越高。特別是CAD/CAM的高新軟件的出現(xiàn)，象AutoCAD、pro/g,MasterCAM、UG、Cimatron等，用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)，加快了模開(kāi)發(fā)的速度，又保證了模具的質(zhì)量、而數(shù)控加工技術(shù)的出現(xiàn)使復(fù)雜模具的加工成為可能,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與制造的體化流程，加快了模具開(kāi)發(fā)的建設(shè)，提高了模具制造的質(zhì)量。本次畢業(yè)設(shè)計(jì),我的設(shè)計(jì)課題為旅行餐碗的模具設(shè)計(jì)。在這次設(shè)計(jì)中，我選擇了注射模具的設(shè)計(jì)。我首先搜集了大量和資料，并對(duì)其進(jìn)行了分析研究，而且吸取了國(guó)內(nèi)外的有關(guān)資料，在此基礎(chǔ)上我還到模具廠參觀實(shí)習(xí)，獲取了一定的感性認(rèn)識(shí)，為我的模具設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。由于我對(duì)注塑模也是剛剛接觸，缺乏經(jīng)驗(yàn)，所設(shè)計(jì)的模具難免存在很多問(wèn)題與不足，在此希望老師能給予指正。鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)31制件的結(jié)構(gòu)工藝要想獲得良好的塑件,必須仔細(xì)而又慎重地設(shè)計(jì)塑件結(jié)構(gòu)(如壁厚的均勻度,圓角的大小,支承位置的選擇等)。倘若稍有疏忽，就會(huì)給制件帶來(lái)難以彌補(bǔ)的缺陷，如氣泡、縮孔、開(kāi)裂等不良現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)塑件結(jié)構(gòu)的同時(shí)還要考慮塑件的結(jié)構(gòu)是否符合模具分型面的要求，開(kāi)模頂出的要求，模具制造的要求?？傊诔浞址治鲅芯克芗Y(jié)構(gòu)的同時(shí)，還必須考慮到模具的要求，使兩者經(jīng)濟(jì)的合理性互相協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。塑料制件主要是根據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于塑料有其特殊的物理機(jī)械性能，因此設(shè)計(jì)塑件是必須充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點(diǎn)，避免和補(bǔ)償其缺點(diǎn)，在滿足使用要求的前提下，塑件應(yīng)盡可能地做到簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，符合成型工藝特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)塑件是必須考慮以下幾個(gè)方面的因素：1塑件的物理機(jī)械性能，如強(qiáng)度、剛性、韌性、彈性、吸水性以及對(duì)應(yīng)力的敏感性。2塑件的成型工藝性，如流動(dòng)性。3塑件形狀應(yīng)有利于充模流動(dòng)，排氣，補(bǔ)孔，同時(shí)能適應(yīng)高效冷卻硬化（熱塑性制品）或快速受熱固化（熱固性塑料制品）。4塑件在成型后收縮情況及各向收縮率差異。5模具的總體結(jié)構(gòu)，特別是抽芯與脫出塑件的復(fù)雜程度。6模具零件的形狀及其制造工藝。以上前四條主要是指塑料性能特點(diǎn)，后兩條主要是考慮模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，塑件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括塑件的形狀、尺寸、精度、表面粗糙度、壁厚、斜度以及塑件上加強(qiáng)筋支承面、孔、圓角、螺紋、鑲件等的設(shè)置。1.1塑件的壁厚根據(jù)使用條件，各種塑件都應(yīng)有一定的厚度，以保證其應(yīng)有的機(jī)械強(qiáng)度。壁太厚，則浪費(fèi)原料，增加塑件的成本，更重要的是延長(zhǎng)塑件在模內(nèi)冷卻或固化的時(shí)間，也容易產(chǎn)生凹陷、縮孔、夾心等質(zhì)量上的缺陷；塑件的壁厚也不能太薄，特別是在注射成型中，因?yàn)楸谠奖。廴谒芰显谀Ｇ粌?nèi)的流動(dòng)阻力就越大，在大型塑件的情況下，有時(shí)會(huì)造成成型困難。另外，還必須指出壁厚與流程有密切關(guān)系。所謂流程是指塑料從進(jìn)料口起向型腔各處的距離。經(jīng)試驗(yàn)證明各種塑料在其常規(guī)工藝參數(shù)下，流程大小與壁厚成比例關(guān)系（S=（L/100+0.5）0.6）。因此，對(duì)于塑件壁厚的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量是均勻的，壁與壁連接處的厚薄應(yīng)相差不大，并且應(yīng)盡量用圓弧過(guò)度；否則在連接處會(huì)由于冷卻收縮的不均，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而使塑件開(kāi)裂。在本次設(shè)計(jì)中，由于其為熱塑性材料（聚乙烯），根據(jù)資料及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，取其壁厚為L(zhǎng)=3mm。旅行餐碗注塑模設(shè)計(jì)41.2脫模斜度由于塑料冷卻時(shí)的收縮，會(huì)使塑件緊包在成型芯上，為了使制品在成型過(guò)程中能夠順利地從型芯中被頂出，與脫模方向平行的塑件表面必須設(shè)有脫模斜度。其脫模斜度的大小隨制品表面粗糙度、形狀以及尺寸精度的不同而不同，但通常最小不能低于0.5，在具體選擇脫模斜度時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1凡塑件精度要求高的，應(yīng)采用較小的脫模斜度。2凡較高、較大的尺寸，應(yīng)選用較小的脫模斜度。3塑件形狀復(fù)雜的，不易脫模的應(yīng)選用較大的脫模斜度。4塑件的收縮率大的應(yīng)選用較大的脫模斜度值。5塑件壁厚較厚時(shí)，會(huì)成型收縮增大，脫模斜度應(yīng)采用較大的數(shù)值。6如果要求脫模后塑件保持在型芯的一，那么塑件的內(nèi)表面的脫模斜度可選的比外表面的??；反之，要求脫模后塑件留在型腔內(nèi)，則塑件表面的脫模斜度應(yīng)小于內(nèi)表面。但是，當(dāng)內(nèi)外表面要求脫模斜度不一致時(shí)，往往不能保證壁厚的均勻。7增強(qiáng)塑料宜取大，含自潤(rùn)滑劑等易脫模塑料可取小。8取斜度的方向，一般內(nèi)孔以小端為準(zhǔn)，符合圖紙，斜度有擴(kuò)大方向取得，外形一大端為準(zhǔn)，符合圖紙，斜度由縮小方向取得。一般情況下，脫模斜度又不包括在塑件公差范圍內(nèi)。1.3圓角塑料制件除了使用上要求采用尖角之處外,其于所有轉(zhuǎn)角處均應(yīng)盡可能采用圓弧過(guò)度.因制件尖角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中,在受力或受沖擊振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生破裂,甚至在脫模過(guò)程中既由于模塑內(nèi)應(yīng)力而開(kāi)裂,特別是制件的內(nèi)圓角.一般,即使采用R0.5mm的圓角就能使塑件的強(qiáng)度大為增加。理想的內(nèi)圓角半徑應(yīng)有壁厚的1/4以上。同時(shí)，圓角可大大地改善塑料的充模特性。塑件設(shè)計(jì)成圓角，使模具型腔對(duì)應(yīng)部分亦成圓角，這樣增加了模具的堅(jiān)固性，塑件的外圓對(duì)應(yīng)著型腔的內(nèi)圓角，它使模具在淬火或使用時(shí)不致贏應(yīng)力集中而開(kāi)裂。同時(shí)，圓角也增加了制件的美觀。但是，在塑件某些部位如分型面，型芯與型腔配合處等不便作為圓角而只能采用尖角，如圖示。鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)5圖1-11.4塑件的尺寸精度塑件成型與其它產(chǎn)品制造一樣，也有尺寸精度要求。由于塑件生產(chǎn)的特殊條件，影響塑件尺寸精度的因素很多：1模具制造的精度和模具磨損。2塑料收縮的波動(dòng)和成型條件引起的收縮變化。3受制模和成型工藝影響的成型條件。4塑件的修整工藝操作。但是，從模具設(shè)計(jì)和制造的角度看，應(yīng)著重考慮下列五項(xiàng)影響塑件尺寸精度的因素：1模具成型部件的制造公差。2模具成型部件的表面磨損。3由于塑料收縮率波動(dòng)所引起的塑件尺寸誤差。4模具活動(dòng)成型部件的配合間隙。5模具成型部件的組裝誤差。對(duì)于某一塑件來(lái)說(shuō)，塑件的成型誤差應(yīng)為各個(gè)因素所引起的尺寸誤差的總和。但，并不是上述五項(xiàng)因素都產(chǎn)生影響，而是不同部位尺寸的影響因素各不相同，塑件尺寸誤差的計(jì)算包括下列三項(xiàng)內(nèi)容：1塑件內(nèi)外表面尺寸誤差的計(jì)算。2塑件高度誤差的計(jì)算。3塑件中的孔、中心距或突起部分中心距誤差的計(jì)算。塑件的尺寸精度一般是根據(jù)使用要求確定的，同時(shí)還必須考慮塑料本身的性能及成型加工的特點(diǎn)，過(guò)高的精度要求是不適合。1.5注塑過(guò)程的特點(diǎn)旅行餐碗注塑模設(shè)計(jì)6注塑過(guò)程具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。對(duì)這些特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和正確運(yùn)用對(duì)合理設(shè)計(jì)塑件和取的良好的塑件質(zhì)量有直接的關(guān)系。(1)注塑是在封閉的摸腔中進(jìn)行的塑件是在封閉的摸腔中成型的,成型時(shí)是將一受熱熔化的塑料的熔體在壓力作用下，通過(guò)細(xì)小的澆道注入已經(jīng)閉合的模具腔體。在封閉模腔中成型塑件。為減小從模腔中脫出時(shí)的阻力，要求塑件帶有適當(dāng)?shù)拿撃Ｐ倍?，也要求模具兩部分的接觸面(即分型面)應(yīng)相對(duì)與所成型的塑件,安排在適當(dāng)?shù)奈恢?在封閉的型腔中成型塑件,要求在模具總體結(jié)構(gòu)中帶有合理的,可保證塑件順利脫出的脫模機(jī)構(gòu)或抽芯機(jī)構(gòu)等,也要求設(shè)計(jì)出可以充分排除型腔內(nèi)原有的空氣和塑件中低分子揮發(fā)物的排氣系統(tǒng).(2)注塑過(guò)程受多種工藝參數(shù)的影響從注塑機(jī)方面看,有對(duì)料桶溫度、注射壓力、注射時(shí)間和保壓時(shí)間等參數(shù)的控制。螺桿式注塑機(jī)又有對(duì)螺桿轉(zhuǎn)速和塑化壓力的控制，螺桿結(jié)構(gòu)形式的選用等。無(wú)論螺桿式注塑機(jī)或柱塞式注塑機(jī)都有對(duì)注塑量的控制，注塑機(jī)合模機(jī)構(gòu)一端又有對(duì)鎖模力的控制等。從模具方面看，有模具溫度及其分布，澆注系統(tǒng)的參數(shù)，如：澆口的類型，澆口的位置，澆口面積的大小，分流道斷面形狀和大小，排氣槽的開(kāi)設(shè)情況等，對(duì)塑件質(zhì)量都有重大的影響。脫模機(jī)構(gòu)和抽芯機(jī)構(gòu)的合理性和可靠性也與塑件質(zhì)量密切相關(guān)。另外，塑件本身的機(jī)構(gòu)也對(duì)塑件質(zhì)量有影響。（3）成型過(guò)程有熱交換作用并伴隨著相變和聚集態(tài)變化塑料注塑過(guò)程中，塑料在注入模腔前，必須先由顆粒狀或粉末狀的固體態(tài)加熱到熔融的粘流態(tài)，而注入模具后，則是從粘流態(tài)冷卻凝固為具有能保持住模腔形狀的固體態(tài)，因此在進(jìn)入模腔前后都存在著熱交換作用。熔體冷卻凝固變?yōu)楣腆w狀態(tài)過(guò)程中，聚合物從粘流態(tài)變?yōu)楦邚棏B(tài)再變?yōu)椴ＡB(tài)，結(jié)晶型塑件從熔融態(tài)結(jié)晶為晶態(tài)。熔體高速進(jìn)入型腔時(shí)受到剪切作用，分子鏈沿流動(dòng)方向取向。剪切作用停止后，未冷卻凝固的取向分子鏈亦可由于熱運(yùn)動(dòng)解取向（松弛）。因此，熔體與模具的熱交換情況，即熔體的冷卻速率，冷卻速率的分布情況對(duì)上述聚集態(tài)變化具有決定性影響。冷卻速率緩慢可造成結(jié)晶型塑料充分結(jié)晶，可獲得結(jié)晶速度高、晶粒粗大的塑件或取向度較低的塑件。冷卻速率增快則可獲得結(jié)晶度低、晶粒細(xì)小的塑件或保留較高取向度的塑件。兩種情況下所得到的塑件力學(xué)性能、光學(xué)性能、收縮率大小等都會(huì)有明顯差別。塑件各不同部位冷卻速率的分布情況對(duì)于收