臺燈罩注射模具設(shè)計

1、I編號： 畢 業(yè) 論 文題 目： 塑料個性臺燈罩注射模具設(shè)計 學(xué) 院： XXX程學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及自動化 學(xué)生姓名： XXXX 學(xué) 號： XXXXXXXX 指導(dǎo)教師： XXXXXXX 職 稱： XXXXXXX 題目類型： 理論研究 實驗研究 工程設(shè)計 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā)2012年5月15日- I -摘 要 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。本設(shè)計介紹了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)計原則；詳細介紹了冷流道注射模具澆注

2、系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計過程，并對模具強度要求做了說明。通過本設(shè)計，可以對注塑模具有一個初步的認識，注意到設(shè)計中的某些細節(jié)問題，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理；通過對PRO/ENGINEER的學(xué)習(xí)，可以建立較簡單零件的零件庫，從而有效的提高工作效率。關(guān)鍵詞：塑料模具；參數(shù)化；分型面；零件庫Abstract plastic industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mold is development quick type, therefore, the researc

3、h casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance.This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principl

4、e of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request.

5、Through this design, may to cast the mold to have a preliminary understanding, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and the principle of work; Through to the PRO/ENGINEER study, may establish the simple components the components storehouse, thus effective enhan

6、cement working efficiency.Key word: The plastic mold；the parameterizations；divides the profile；the components storehouseXXXXX 引言11 緒論21.1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展21.2 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性21.3 塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢32 塑件的工藝性分析32.1塑件的原材料分析32.1.1概述42.1.3使用工藝52.1.4 ABS塑料的干燥52.1.5注射溫度62.1.6注射壓力62.1.7注射速度62.1.8模具溫度62.1.9料量控制62.2 塑件的結(jié)構(gòu)，

7、尺寸精度以及表面質(zhì)量分析72.2.1結(jié)構(gòu)分析72.2.2尺寸精度分析72.2.3表面質(zhì)量分析82.2.4脫模斜度的確定83 計算塑件體積以及選定注射機93.1 計算塑件體積93.2 型腔數(shù)的確定93.3 注射機有關(guān)工藝參數(shù)的計算103.3.1注射機注射容量103.3.2注射機額定鎖模力103.3.3注射機最大開模行程103.4 注射機的選擇104 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計114.1分型面的選擇114.2型腔的排列形式124.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計134.3.1主流道的設(shè)計134.3.2分流道的設(shè)計144.3.3澆口的設(shè)計144.3.4澆注系統(tǒng)的平衡154.3.5冷料穴的設(shè)計164.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計174

8、.5 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計174.6 成型零件的設(shè)計194.7 抽芯機構(gòu)的設(shè)計195 成型零件設(shè)計225.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計225.2 計算成型零部件工作尺寸需要考慮的因素235.3 成型零部件的尺寸計算256 注射機的參數(shù)校核287 模架的設(shè)計288 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計328.1 導(dǎo)柱的設(shè)計328.2 導(dǎo)套的設(shè)計329 塑件脫模機構(gòu)的設(shè)計339.1 推出機構(gòu)的設(shè)計339.2 復(fù)位的設(shè)計3610 模具的裝配36重要組成部分的加工工藝卡39結(jié) 論42謝 辭43參考文獻44 第 44 頁 共 44頁引言模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的重要工藝裝備，它是以其自身的特殊形狀通過一定的方式使原材料成形（成型）?，F(xiàn)代

9、產(chǎn)品生產(chǎn)中，模具由于其加工效率高、互換性好、節(jié)省原材料，所以得到廣泛的應(yīng)用。 模具技術(shù)已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。模具技本能促迸工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展和質(zhì)量的提高，并能獲得極大的經(jīng)濟效益，模具是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品的價值往往是模具價值的幾十倍、上百倍。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”，日本把模具譽為“進入富裕社會的原動力”。 模具工業(yè)在我國已經(jīng)成為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一、國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)如機械、電子、汽車、石油化工和建筑業(yè)等都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)，都需要大量模具，特別是汽車、電機、電器、家電和通信等產(chǎn)品中6080的零都件都要依靠模具成形。我國塑

10、料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大發(fā)展，但與國民經(jīng)濟發(fā)展需求和世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍大量進口。在總量供不應(yīng)求的同時，一些低檔塑料模具已供過于求，市場競爭激烈；一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有一些趨向于供過于求。經(jīng)過近幾年的發(fā)展，在塑料模具的開發(fā)、結(jié)構(gòu)和企業(yè)管理等方面已顯示出了一些新的趨向，現(xiàn)綜合如下： （1）模具的質(zhì)量、周期、價格、服務(wù)四要素中，已有越來越多的用戶將周期放在首位，要求模具盡快交貨，這已成為一種趨勢。為滿足用戶的這一要求，各方面的工作必須跟上（2）大力提高開發(fā)能力，將開發(fā)工作盡量往前推，直至介

11、入到模具用戶的產(chǎn)品開發(fā)中去，甚至在尚無明確的用戶對象之前進行開發(fā)（這需要在有較大把握和敢冒一定風(fēng)險的情況下進行），變被動為主動。目前，電視機和顯示器外殼、空調(diào)器外殼、摩托車塑件等已經(jīng)采用這種方法，手機和電話機模具開發(fā)也已開始嘗試。這種做法打破了長期以來模具廠只能等有了合同，才能根據(jù)用戶要求進行模具設(shè)計的被動局面。（3）隨著模具企業(yè)設(shè)計和加工水平的提高，過去以鉗工為核心，大量依靠技藝的現(xiàn)象已有了很大變化。（4）模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)正在向信息化方面迅速發(fā)展，這也是一種趨向。（5）隨著人類社會的不斷進步，模具必然會向著更廣泛的領(lǐng)域和更高水平發(fā)展。（6）世界上工業(yè)發(fā)達國家的模具正加速向我國轉(zhuǎn)移，其表現(xiàn)

12、形式：一是遷廠，二是投資，三是采購。這一趨向雖然并非近幾年才有，但近幾年更加明顯。我們應(yīng)抓住機遇，加快發(fā)展步伐。本課題是關(guān)于臺燈罩的模具設(shè)計，要求在傳統(tǒng)注塑成型技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用新的注塑成型工藝設(shè)計出一付已知制品的注塑模具。本次設(shè)計的臺燈罩的型腔較復(fù)雜，必須很慎重的選擇分型面。用的材料是熱塑性塑料ABS，必須考慮該材料注塑的工藝條件。通過本次的塑料注射模具設(shè)計，掌握成型模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計計算方法，在全面掌握塑料的特性與成型工藝性能，成型特點，模具零件的加工工藝性，標(biāo)準件的選用等的基礎(chǔ)上，獨立設(shè)計塑料模具。在設(shè)計的過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題解決問題，從而提高自身的設(shè)計能力以及模具開發(fā)能力。 1 緒論1

13、.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化合物，簡稱高聚物，一般相對分子質(zhì)量都大于1萬，有的甚至可達百萬級。在一定溫度和壓力下具有可塑性，可以利用模具成型為幾何形狀和尺寸的塑件。塑料的其余成分包括有增塑劑、穩(wěn)定劑、增強劑、固化劑、添料及其它配合劑。塑料工業(yè)的發(fā)展大致分為以下幾個階段。初始階段 30年代以前，科學(xué)家研制成了酚醛、硝酸纖維素及醋酸纖維等塑料，它門的工業(yè)化特征僅是間歇法、小批量生產(chǎn)。發(fā)展階段 30年代，低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚酰胺等熱塑性塑料相繼工業(yè)化，奠定了塑料工業(yè)的基礎(chǔ)，為其進一步發(fā)展開辟了道路。齊格勒-納塔用有機金屬絡(luò)合物定向催化體系聚合工藝的創(chuàng)

14、立、高分子學(xué)科的進一步發(fā)展及聚合物技術(shù)的開拓，使得高密度聚乙烯和ABS工業(yè)化。飛躍發(fā)展階段 50年代中期到60年代穩(wěn)定增長階段 70年代以來，由于石油危機和資本主義周期性的經(jīng)濟危機，原料價格猛漲，塑料的增長速度顯著下降。這一階段塑料工業(yè)的特點是通過共聚、交聯(lián)、共混、復(fù)合、增強、填充和發(fā)泡等方法來改進塑料的性能，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，擴大應(yīng)用領(lǐng)域，生產(chǎn)技術(shù)更趨合理。塑料工業(yè)向著生產(chǎn)自動化，連續(xù)化，產(chǎn)品系列化，以及不斷開拓功能性飼料的領(lǐng)域發(fā)展。我國的塑料工業(yè)起步較晚，40年代只有酚醛和賽璐珞兩種塑料，年產(chǎn)量僅200t。50年代末，由于萬噸級聚氯乙烯裝置的投產(chǎn)和70年代中期幾套引進石油化工裝置的建成投產(chǎn)，

15、使塑料工業(yè)有了兩次躍進，與此同時，塑料成型加工機械和工藝方法也得到迅速發(fā)展，各種加工工藝的都已齊全。1.2 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。塑料模具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、制造力量的強弱、模具質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響著許多新產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的提高。美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”，日本則稱“模具是促進社會繁榮富裕的動力”。由于塑料成型工業(yè)的發(fā)展，到目前為止，塑料模具已處于同沖壓模并駕齊驅(qū)的地位。1.3 塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢在現(xiàn)在塑料

16、制品的生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進的模具的必不可少的三項重要因素，尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求、滿足塑料制件的使用要求、降低塑料制件的成本起重要的作用。一副好的注塑模可成型上百萬次，一副優(yōu)良的壓縮模大約能成型25萬次，這與模具的設(shè)計、模具材料及模具的制造有著很大的關(guān)系。從塑料模的設(shè)計、制造及模具的材料等方面考慮，塑料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢可以簡單地歸納為以下幾個方面。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)準化工作十分重要。隨著塑料制件的大型化和復(fù)雜化，大型模具若只憑借經(jīng)驗來設(shè)計是行不通的，所以設(shè)計模具已經(jīng)已逐步向理論設(shè)計方面發(fā)展，到目前為止，有關(guān)擠

17、出成型的流動理論和數(shù)學(xué)模型已經(jīng)基本建立，并且在生產(chǎn)實際中得到應(yīng)用。有關(guān)注射成型的流動理論尚在進行探討，注射成型的塑料熔體在一維和二維簡單型腔中的沖型流動理論和數(shù)學(xué)模型已經(jīng)解決，今后的工作是如何將理論與生產(chǎn)實際結(jié)合，并進一步加強對塑料熔體在三維型腔中的流動行為的研究。為了滿足各種工業(yè)產(chǎn)品的使用要求，塑料成型技術(shù)正朝著精密化、微型化和超大型化等方面發(fā)展。精密注射成型是能將塑料制件尺寸公差保持在0.010.001之內(nèi)的成型工藝方法。微型化的塑料制件要求在微型設(shè)備上生產(chǎn)。注塑制件的大型化要求有大型、超大型的注塑設(shè)備。隨著塑料成型技術(shù)的不斷發(fā)展，模具新材料、模具加工新技術(shù)和模具新工藝方面的開發(fā)已成為當(dāng)前

18、模具工業(yè)的主要任務(wù)之一。十多年來,國內(nèi)外塑料成型行業(yè)在改進和提高模具設(shè)計和制造方面投入大量的資金和研究力量,取得了許多成果。（1）各種新材料的研制和應(yīng)用 模具材料的選用在模具的設(shè)計和制造中是一個較重要的問題，它將直接影響模具加工成本、使用壽命以及塑料成型的質(zhì)量等。（2）模具加工技術(shù)的革新 為了提高加工精度、縮短模具制造周期，塑料模成型零件加工廣泛應(yīng)用仿形加工、電加工、數(shù)控加工及微機控制加工等加工技術(shù)。 2 塑件的工藝性分析2.1塑件的原材料分析本設(shè)計所設(shè)計的塑件屬于殼類零件，形狀比較復(fù)雜，而且壁厚很薄，同時要有較高的表面光潔度，所以該塑件采用ABS樹脂。它屬于熱塑性塑料，ABS樹脂的沖擊強度、

19、抗蠕變性及耐腐蝕性都很好，使用溫度為-4095。與金屬及其它塑料相比，ABS有突出的綜合性能。2.1.1概述ABS英文名稱:Acetonitrile Butadiene Styrene；是在聚苯乙烯樹脂改性的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工程塑料。它是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)三種單體的三元共聚物，具有綜合性的優(yōu)良性能（堅固、堅韌、堅硬），可用乳液接枝法、乳液接枝共混法和本體懸浮法制得?？刹捎米⑸洹D出、壓延；吹塑、發(fā)泡和真空成形等方法成形，能機械加工和表面電鍍。便宜，原料易得，因此發(fā)展很快，是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣的一種工程塑料。ABS是微黃色或白色不透明粒料，它無毒，無味。由于三種

20、組分組成的，故它有三種組分的綜合性能，而每一組分又在其中起著固有的作用。丙烯腈可使ABS具有較高的強度、硬度、耐熱性及耐化學(xué)腐蝕性；丁二烯可使ABS具有彈性和較高的沖擊強度；苯乙烯則可使ABS具有質(zhì)硬、堅韌、剛性等特性。ABS樹脂中的三種組分不是固定不變的，可以根據(jù)需要調(diào)整它們的配比，以獲得所要求的性能。從改進聚苯乙烯的性能這一角度來看，ABS顯著地提高了沖擊強度和表面硬度，其熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都高，尺寸穩(wěn)定性較好，具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能。此外，它還有很好的成型加工性能以及能與其它塑料和橡膠相混熔的特點。ABS塑料的表面可以電鍍。ABS樹脂的缺點是耐熱性不高，

21、耐低溫性不好，而且不耐燃，不透明，耐候性不好，特別是耐紫外線性能不好。由于ABS具有上述綜合性能，因而廣泛用來制造電視機、收音機的外殼、旋紐、電話機殼、話筒、把手等。ABS的成型特性：(1) ABS粒料表面極易吸濕，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。為此，成型前必須進行干燥處理。(2) ABS的比熱比聚烯烴低，在注射機料筒中能很快加熱，因而塑化效率高，在模具中凝固也比聚烯烴快，故模塑周期短。(3) ABS樹脂表觀粘度強烈地依賴于剪切速率，因此模具設(shè)計中大都采用 點澆口形式。(4) ABS樹脂為非結(jié)晶形高聚物，所以成型收縮率小。(5) ABS樹脂的熔融溫度較低，熔融溫度范圍寬，流動性好，有利于

22、成型。表2.1 ABS的型號及名稱型號名稱主要用途101102301701中沖擊通用型ABS樹脂高剛性型ABS樹脂高沖擊通用型ABS樹脂超高沖擊通用型ABS樹脂各種機殼、部件、家用電器、燈具等F-3F-5高流動型ABS樹脂超高沖擊流動型 ABS樹脂大型機殼、箱、桶、容器及形狀復(fù)雜的制品E-1E-3E-7高剛性擠出型ABS樹脂高沖擊擠出型ABS樹脂超高沖擊擠出型ABS樹脂各種板材、管材、圓棒、大型殼體301M電鍍型ABS樹脂需要電鍍的殼體、旋紐、裝飾板等G-8耐寒型ABS樹脂各種耐高沖擊性及在低溫下使用的部件和制品V-1V-1M難燃通用型ABS樹脂難燃電鍍型ABS樹脂各種阻燃的部件和制品T-2T

23、-5T-332耐熱型ABS樹脂超耐熱型ABS樹脂高耐熱型ABS樹脂耐熱的機殼，儀表盤等制品R-102中沖擊通用型ABS樹脂計算機及電器部件，電視機基座R-103高中沖擊通用型ABS樹脂儀表殼，電視機基座和殼體R-104超高中沖擊通用型ABS樹脂照明器材，電氣器具表號及表內(nèi)內(nèi)容為五號字體，下同 2.1.2物理及化學(xué)性能 ABS的熔體指數(shù)典型值為，軟化點為（維卡）典型值為。2.1.3使用工藝ABS塑料可用火焰及ABS焊條焊接或用10的ABS甲乙酮溶液粘合。也可進行鋸、車、銑等機械加工。制品還可進行電鍍或真空噴鍍用以代替金屬制品，可以達到金屬難以達到的復(fù)雜形狀和尺寸精度。也可進行涂漆，增加制品的色彩

24、，還能提高其耐候性。2.1.4 ABS塑料的干燥ABS塑料的吸濕性和對水分的敏感性較大, 在加工前進行充分的干燥和預(yù)熱, 不單能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲, 而且還有助于塑料的塑化, 減少制件表面色斑和云紋。ABS原料要控制水分在0.13 %以下。注塑前的干燥條件是: 干冬季節(jié)在7580 以下, 干燥23h , 夏季雨水天在8090 下, 干燥48h , 如制件要達到特別優(yōu)良的光澤或制件本身復(fù)雜, 干燥時間更長, 達816h。因微量水汽的存在導(dǎo)致制件表面霧斑是往往被忽略的一個問題。最好將機臺的料斗改裝成熱風(fēng)料斗干燥器, 以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮, 但這類料斗要加強濕度監(jiān)控

25、, 在生產(chǎn)偶然中斷時, 防止料的過熱。2.1.5注射溫度ABS塑料的溫度與熔融粘度的關(guān)系有別于其他無定型塑料。在熔化過程溫度升高時, 其熔融實際上降低很小, 但一旦達到塑化溫度(適宜加工的溫度范圍, 如220250 ) , 如果繼續(xù)盲目升溫, 必將導(dǎo)致耐熱性不太高的ABS的熱降解反而使熔融粘度增大, 注塑更困難, 制件的機械性能也下降了。所以, ABS的注射溫度雖然比聚苯乙烯等塑料的更要高, 但不能像后者那樣有較寬松的升溫范圍。某些溫控不良的注塑機, 當(dāng)生產(chǎn)ABS 制件到一定數(shù)量時, 往往或多或少地在制件上發(fā)現(xiàn)嵌有黃色或褐色的焦化粒, 而且很難利用加新料對空注射等辦法將其清除排出。究其原因,

26、是ABS塑料含有丁二烯成分, 當(dāng)某塑料顆粒在較高的溫度下牢牢地粘附在螺槽中一些不易沖刷的表面上, 受到長時間的高溫作用時, 造成降解和碳化。既然偏高溫操作對ABS可能帶來問題, 故有必要對料筒各段爐溫進行限制。當(dāng)然, 不同類型和構(gòu)成的ABS的適用爐溫也不同。如柱塞式機, 爐溫維持在180230 ; 螺桿機, 爐溫維持在160220 。特別值得提出的是, 由于ABS的加工溫度較高, 對各種工藝因素的變化是敏感的。所以料筒前端和噴嘴部分的溫度控制十分重要。實踐證明, 這兩部分的任何微小變化都將在制件上反映出來。溫度變化越大, 將會帶來熔接縫、光澤不佳、飛邊、粘模、變色等缺陷。2.1.6注射壓力AB

27、S熔融件的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高, 所以在注射時采用較高的注射壓力。當(dāng)然并非所有ABS制件都要施用高壓, 對小型、構(gòu)造簡單、厚度大的制件可以用較低的注射壓力。注制過程中, 澆口封閉瞬間型腔內(nèi)的壓力大小往往決定了制件的表面質(zhì)量及銀絲狀缺陷的程度。壓力過小, 塑料收縮大, 與型腔表面脫離接觸的機會大, 制件表面霧化。壓力過大,塑料與型腔表面摩擦作用強烈, 容易造成粘模。2.1.7注射速度ABS料采用中等注射速度效果較好。當(dāng)注射速度過快時, 塑料易燒焦或分解析出氣化物, 從而在制件上出現(xiàn)熔接縫、光澤差及澆口附近塑料發(fā)紅等缺陷。但在生產(chǎn)薄壁及復(fù)雜制件時, 還是要保證有足夠高的注射速度, 否則難

28、以充滿。2.1.8模具溫度ABS的成型溫度相對較高, 模具溫度也相對較高。一般調(diào)節(jié)模溫為7585 , 當(dāng)生產(chǎn)具有較大投影面積制件時, 定模溫度要求7080 , 動模溫度要求5060 。在注射較大的、構(gòu)形復(fù)雜的、薄壁的制件時, 應(yīng)考慮專門對模具加熱。為了縮短生產(chǎn)周期,維持模具溫度的相對穩(wěn)定, 在制件取出后, 可采用冷水浴、熱水浴或其他機械定型法來補償原來在型腔內(nèi)冷固定型的時間。2.1.9料量控制一般注塑機注ABS塑料時, 其每次注射量僅達標(biāo)準注射量的80 %。如果要提高制件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定, 表面光澤、色調(diào)的均勻, 要求注射量為標(biāo)定注射量的50 %為宜。2.2 塑件的結(jié)構(gòu)，尺寸精度以及表面質(zhì)量分析

29、2.2.1結(jié)構(gòu)分析 該塑件形狀大體為圓錐形，雖然有不規(guī)則輪廓，但在分模方向沒有阻礙，外部有側(cè)孔需要側(cè)抽芯，內(nèi)部比較深，脫模時有難度，需要設(shè)置正確的拔摸角度。圖2.1 塑件平面圖圖號為五號字體，下同2.2.2尺寸精度分析 （1） 尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計時總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。（2） 尺寸精度的組成及影響因素；制品尺寸誤差構(gòu)成為： （2-2）式中 制件總的成型誤差； 塑料收縮率波動所引起的誤差；模具成型零件制造精度所引起的誤差； 模具磨損后所引起的誤差；模具安裝，配合間隙引起的誤差

30、；影響塑料制品尺寸精度的因素比較復(fù)雜，歸納有以下三個方面。a. 模具 模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素。b. 塑料材料 主要是收縮率的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大。c. 成型工藝 成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮，從而影響尺寸精度。對塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來確定尺寸公差，該塑件是一般民用品，初步估計為該塑件壁厚約為5mm，精度要求為一般精度即可，所以經(jīng)分析選擇一般精度等級3級精度。2.2.3表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺，沒有特別的表面質(zhì)量要求，按照3級公差進行加工故比較容易實現(xiàn)。綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制較好的情況下，零件

31、的成型要完全可得到保證。2.2.4脫模斜度的確定由于塑件在冷卻過程中產(chǎn)生收縮，因此在脫模前會緊緊地包住凸模(型芯)或模腔中的其他凸起部分。為了便于脫模，防止塑件表面在脫模時劃傷、擦毛等，在設(shè)計時應(yīng)考慮與脫模方向平行的塑件內(nèi)外表面應(yīng)具有一定的脫模斜度， 脫模斜度的選擇因素：（1）硬質(zhì)塑料比軟質(zhì)塑料脫模斜度大；（2）形狀愈復(fù)雜或成型孔較多的塑件取較大的脫模斜度；（3）塑件高度愈高，孔愈深，則取較小的脫模斜度；（4）壁厚增加，內(nèi)孔包住型芯，脫模斜度也應(yīng)大些。（5）型芯的斜度型腔的斜度（避免塑件脫模時留在定模）脫模斜度的標(biāo)注：一般情況下，脫模斜度不包括在塑件公差范圍內(nèi)，否則在圖樣上應(yīng)予以注明。在塑件圖

32、上標(biāo)注時，內(nèi)孔以小端為基準，斜度沿擴大的方向取得；外形以大端為基準，斜度沿縮小的方向取得。常用塑件的脫模斜度見表2.2。表2.2 塑件的脫模斜度塑 料 名 稱脫 模 斜 度型 腔型 芯聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、軟聚氯乙烯(LPVC)聚酰胺(PA)、氯化聚醚（CPT）25'45'20'45'硬聚氯乙烯(HPVC)、聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSU)35'40'30'50'聚苯乙烯(PS)、有機玻璃(PMMA)、ABS、聚甲醛35'1º30'30'40'熱固性塑料25'40'

33、;20'50'本設(shè)計所用的ABS塑件的脫模斜度依表2.2可得：型腔35'1º30' ，型芯30'40'塑料制件的表面粗糙度：塑料制件的表面粗糙度是決定其表面質(zhì)量的主要因素。塑件的表面粗糙度主要與模具型腔表面的粗糙度有關(guān)。模具表面的粗糙度數(shù)值要比塑件低1-2級。模具在使用過程中，由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷加大，所以應(yīng)隨時給予拋光復(fù)原。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明塑件則根據(jù)使用情況來決定它們的表面粗糙度，通常對塑件的內(nèi)表面要求不是太高。3 計算塑件體積以及選定注射機3.1 計算塑件體積計算塑件的體積和質(zhì)量是為了選用注

34、射機及確定型腔數(shù)根據(jù)Pro/E軟件畫出塑件的三維圖，利用軟件分析功能自動計算所畫塑件，分析計算得體積 澆注系統(tǒng)有軟件分析估算為：3.2 型腔數(shù)的確定根據(jù)塑件的幾何結(jié)構(gòu)特點、尺寸精度要求、批量大小、模具制造難易.成本等確定型腔數(shù)。確定合適的型腔數(shù)通常要考慮以下幾個因素：（1）以注射機的注塑能力為基礎(chǔ)。每次注射量不超過注射機的最大注射量的80%。（2）在成型薄平板塑件時，以注射機的鎖模力考慮型腔數(shù)。（3）注射機的料桶塑化能力為基礎(chǔ)的計算型腔數(shù)時，應(yīng)考慮不得超過塑化能力的85%（4）據(jù)塑件的精度考慮，一般多型腔時制造精度低，塑件精度也低。一般精度條件下，型腔數(shù)每多一個，精度就下降4%。（5）根據(jù)塑件

35、的形狀及進料口的位置考慮。（6）根據(jù)塑件的批量考慮由此初步確定此模具為兩模一腔，即，故所有的總體積為 塑件質(zhì)量： 參考表依據(jù)可取。為確保塑件質(zhì)量，注塑模一次成型的塑料質(zhì)量（塑件和流道凝料質(zhì)量之和）應(yīng)在公稱注塑量的35%-75%范圍內(nèi)，最大可達80%。為保證塑件質(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，選擇范圍通常在50%-80%。3.3 注射機有關(guān)工藝參數(shù)的計算3.3.1注射機注射容量 塑件成型所需的注射總量應(yīng)小于所選注射機的注射容量。注射容量以容積(cm3)表示時，塑件體積(包括澆注系統(tǒng))應(yīng)小于注射機注射容量： (3.3.1)塑件的體積(cm3)； 注射機注射容量(cm3)；0.8最大注射容量利用系數(shù)。3.

36、3.2注射機額定鎖模力 模具所需的最大鎖模力應(yīng)小于或等于注射機的額定鎖模力： (3.3.2) 模具型腔壓力，為注射壓力的80，注射壓力取50Mpa；塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積(mm2)； 注射機額定鎖模力(KN)。3.3.3注射機最大開模行程 塑件所需的開模距應(yīng)小于注射機的最大開模行程： (3.3.3)3.4 注射機的選擇注射機的類型和規(guī)格有很多，按結(jié)構(gòu)形式可分為機的類型和規(guī)格有很多，按結(jié)構(gòu)形式可分為立式，臥式和直角式三類，國產(chǎn)臥式注射機分標(biāo)準化和系列化。這三類不同的結(jié)構(gòu)形式的注射機的特點如下：立式注射機的螺桿垂直裝設(shè)，鎖模裝置推動著動模板也沿垂直方向移動，優(yōu)點是占地面積小，安裝或拆卸

37、小型模具很方便，容易在動模上安放嵌件，嵌件不容易傾斜或墜落。缺點是制品自模中頂出后不能靠重力下落，需要靠人工取出，有礙于全自動操作。此類是注射機注射量一般均在60克以下。臥式注射機是目前使用最廣，產(chǎn)量最大的注射成型機，其注射柱塞與螺桿合模運動均沿水平方向布置，并且多數(shù)在一條線上（或相互平行。優(yōu)點是機體比較低，容易加料和操作，制件頂出模具后可自動墜落，所以容易實現(xiàn)全自動操作，機床中心比較低，安裝穩(wěn)妥。其缺點是模具的安裝比較麻煩，嵌件放入模具有傾斜或下落的可能，機床的占地面積大。直角式注射機的注射螺桿或柱塞與合模運動方向相互垂直，這種注射機的重要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，便于自制，適合單件生產(chǎn)，中心不允許留

38、有澆口痕跡的平面制件，同時長利用開模時絲桿的轉(zhuǎn)動來拖動螺紋型芯或螺紋型環(huán)旋轉(zhuǎn)，以便脫下塑件。缺點是機械傳動無準確可靠的注射和保壓壓力和鎖模力，模具受沖擊震動比較大。根據(jù)開模行程、鎖模力和注射容量的計算,以及注射機的特點，選擇注射機為XS-ZY-1000，其工藝參數(shù)如下：表3.4 注塑機工藝參數(shù)螺桿（柱塞）直徑（mm）注射容量（ml）注射壓力（MPA）鎖模力（km）最大成型面積（cm2）模具厚度（mm）最大開合模行程（mm）最大最小85100012145001800700300700噴嘴圓弧半徑（mm）18拉桿空間（mm）螺桿驅(qū)動（KN）13噴嘴孔直徑（mm）7.5650×550液壓泵

39、壓力（MPA)144 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括：分型面選擇、模具型腔數(shù)目的確定以及型腔的排列方式和冷卻水道布局以及澆口位置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計、推出機構(gòu)的設(shè)計等內(nèi)容。4.1分型面的選擇一副注射模具分成動模和定模兩個部分，這兩個部分由導(dǎo)向機構(gòu)(導(dǎo)柱與導(dǎo)套)導(dǎo)向與定位。動模和定模的接觸面稱為分型面。在一般情況下，模具分型后，由此可取出塑料制件和澆注系統(tǒng)凝料(點澆口澆注系統(tǒng)凝料除外)。分型面確定后，塑件在模具中的位置也就確定了。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在

40、選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較以選出較為合理的方案。選擇分型面時，應(yīng)遵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）分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順禮脫模（3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求（4）分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求（5）分型面的選擇要便于模具的加工制造（6）分型面的選擇應(yīng)有利于排氣該模具采用的是單分型面的模具，其分型分面的設(shè)計原則就滿足以下幾項原則：（1） 塑件的脫模；（2） 保證的塑件的質(zhì)量。該模具采用在最大圓周上，保證了塑件的外觀;（3） 便于模具加工，該模具采用在圓周上分型，模具的型腔容易在電火花上加加工，型芯也易于加工；（4） 對成型面積的影響；（5） 對排

41、氣效果的影響；經(jīng)考慮，確定分型面如圖4.1所示：圖4.1 分型面開模時，凸模靜止不動，凹模向上移動，同時滑塊在頂桿力的作用下向上移動，凹模繼續(xù)上移，到達一定距離時，滑塊向內(nèi)移動一定的距離，由于凹槽的深度不是很深，因此滑塊無需移動很大的距離。當(dāng)滑塊到達一定距離后開始脫離凹槽，此時零件靠凸模里面的頂桿來頂出塑料件，而后滑塊由于受到凸模的阻擋停下。合模時，凹模向下移動，此時，壓緊滑塊向下移動到凸模里面，由于滑塊有一定的斜度，靠自身的側(cè)向分力，從而驅(qū)使滑塊向外部移動；直到凸模移動到固定的原始距離，此時，滑塊也已經(jīng)復(fù)位，合模動作完成。4.2型腔的排列形式該塑件尺寸較大，較低的精度等級，為降低成型費用，本

42、塑件在注射時候采用一模兩腔，即模具需要兩個型腔，并不對制品進行后加工。型腔的排布應(yīng)使每個型腔都通過澆注系統(tǒng)從壓力中等分所得的足夠壓力，以保證塑件熔體同時均勻地充滿每個型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素，確定該模具采用的平衡式布局，這種排列方式的最大優(yōu)點是便于設(shè)置側(cè)向分型抽芯機構(gòu)。型腔布局如圖4.2所示：圖4.2 型腔分布4.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴接觸處到型腔為止的塑料熔體的流動通道。作用：（1）輸送流體 （2）傳遞壓力 澆注系統(tǒng)的組成：由主流道，分流道，內(nèi)澆口，冷料穴等結(jié)構(gòu)組成。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則： （1）考慮塑料的流動性，保征流體流動順利，快，不紊亂

43、。 （2）避免熔體正面沖出小直徑型芯或脆弱的金屬鑲件。 （3）一模多腔時，防止大小相差懸殊的制件放一模內(nèi)。 （4）進料口的位置和形狀要結(jié)合塑件的形狀和技術(shù)要求確定。 （5）流道的進程要短，以減少成型周期及減少廢料。4.3.1主流道的設(shè)計在臥式注射機的模具中，主流道應(yīng)設(shè)計成垂直的分型面，為了使凝料從主流道拔出，故設(shè)計成圓錐形，要有2度到6度的錐角，內(nèi)壁有8以上的光潔度，其小端直徑常見為4mm-8mm，看制品重量和補料需要而定，但是小端直徑應(yīng)大于噴嘴直徑約1mm，否則主流道中的凝料將無法順利脫出，主流道的長度由定模板厚度而定的。由于主流道要與高溫的塑料和噴嘴反復(fù)的接觸和碰撞，所以模具的主流道部分常

44、設(shè)計成可以拆卸更換的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材進行加工和熱處理，主流道與噴嘴接觸處多作成半球形的凹坑，二者嚴密的配合，以避免高壓以至塑料從縫隙處溢出。一般凹坑的半徑R2應(yīng)比R1大1-2mm。主流道襯套大端的圓凸出定模端面5-10mm，并與注射機定模板的定位孔成功配合，起定位環(huán)作用，所以設(shè)計成為圖紙所示。圖4.3.1 主流道4.3.2分流道的設(shè)計分流道是主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道，是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前通過截面積的變化及流向變換來獲得平穩(wěn)流態(tài)的過濾段. 分流道的形狀及尺寸常用的分形、梯形、U形、半圓形、及矩形等。一般而言，分流道截面形狀及尺寸是根據(jù)塑料的

45、結(jié)構(gòu)、所用材料的工藝特性、成型工藝條件及分流道的長度等因素來確定。該模具是一模兩腔，塑料沿分流道流動時，要求通過它盡快地充滿型腔，從前兩點出發(fā)，分流道應(yīng)該短而粗，但是不能太粗，該模具采用圓形斷面分流道，因為這樣分流道易于機械加工，分流道尺寸視該塑件的大小和塑料品種，注射速率，以及分流道長度而定。其尺寸根據(jù)塑料成型工藝與模具設(shè)計表5-3中選取r=3mm。所以分流道直徑為6mm，該模具分流道的布置采用平衡式分布。如右圖所示：由于分流道中與模具接觸的外層塑料的迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，所以分流道的內(nèi)表面粗糙度并不要求很高，一般選取，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中

46、心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。4.3.3澆口的設(shè)計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道。它是整個澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵的部位，也是最薄點。其形狀、大小及位置應(yīng)根據(jù)塑件大小、形狀、壁厚、成型材料及塑件技術(shù)要求等進行而確定。澆口分限制性澆口和非限制性澆口，該塑件采用的是限制性澆口，它一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，有利于塑料進入，使其充滿型腔。另一方面改善塑料熔體進入型腔的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質(zhì)量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口

47、凝料與塑件分開的作用。此副模具，開模時，澆口即被自動切斷，流道凝料自動脫落，模具采用二板式的結(jié)構(gòu)。ABS具有良好的力學(xué)性能，它適用于采用側(cè)澆式澆口，塑件從邊緣進料，能夠提高生產(chǎn)率，并去除澆口方便，有利于熔體流動和補縮口，有利于型腔內(nèi)氣體的排出，減少塑件熔接痕，增加熔接強度。它在推出時，由于澆口及分流道成一定角度，形成了能切斷澆口切口，這一切口所形成的剪切力可以將澆口自動切斷。澆口的位置的確定：設(shè)計中，澆口的位置及尺寸的要求是比較嚴格的，初步試模，必要時還需要修改。因此澆口的位置的開設(shè)，對成型性能及成型質(zhì)量的影響是很大的。一般在選擇澆口位置時，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝及特征，成型質(zhì)量和技術(shù)要求，綜

48、合分析。一般要滿足以下原則：（1）盡量縮短流動距離。（2）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件的壁厚。（3）必須盡量減少或避免產(chǎn)生熔接痕。（4）應(yīng)有利于型腔中氣體的排除。（5）考慮分子定向的影響。（6）避免產(chǎn)生噴射和蠕動。（7）不在承受彎曲沖擊載荷的部位設(shè)置澆口。（8）澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件的外觀質(zhì)量。經(jīng)過仔細的考慮，該塑件是等壁塑件，又為了不影響塑件的外觀，該塑件采用側(cè)澆口，它能保證塑料迅速而且均勻充滿型腔，而且還有利于氣體的排除。圖4.3.3側(cè)澆口4.3.4澆注系統(tǒng)的平衡為了提高生產(chǎn)效率，降低成本，小型（包括部分中型）塑件往往采取一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。若根據(jù)某種需要澆注系統(tǒng)被設(shè)計成型腔非平衡式布置的形式，則需

49、要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸，使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡，亦稱澆口的平衡。澆口平衡計算的思路是通過計算多型腔模具各個澆口的BGV(Balanced Gate Value)值來判斷或計算。澆口平衡時，BGV值應(yīng)符合下述要求：相同塑件的多型腔，各澆口計算出的BGV值必須相等；不同塑件的多型腔，各澆口計算出的BGV值必須與其塑件型腔的充填量成正比。不同(大小)塑件多型腔成型的BGV值可用下式表示： 公式編輯器來寫 (4.3) 式中 分別為型腔a、b的充填量(熔體質(zhì)量或體積)； 分別為型腔a、b的澆口截面積，mm2 ； 分別為從主流道中心到型腔a、b的流動通道的長度 分別為型腔a

50、、b的澆口長度，mm。在一般多型腔注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計中，澆口截面通常采用矩形或圓形點澆口，澆口截面積與分流道截面積的比值應(yīng)?。?在實際的注射模設(shè)計與生產(chǎn)中，常采用試模的方法來達到澆口的平衡。 1)首先將各澆口的長度、寬度和厚度加工成對應(yīng)相等的尺寸。 2)試模后檢驗每個型腔的塑件質(zhì)量，特別要檢查一下后充滿的型腔其塑件是否產(chǎn)生補縮不足所產(chǎn)生的缺陷。 3)將晚充滿塑件有補縮不足缺陷型腔的澆口寬度略微修大。盡可能不改變澆口厚度，因為澆口厚度改變對壓力損失較為敏感，澆口冷卻固化的時間也會前后不一致。 4)用同樣的工藝方法重復(fù)上述步驟直至塑件質(zhì)量滿意為止。在上述試模的整個過程中，注射壓力、熔體溫度、模具溫

51、度、保壓時間等成型工藝應(yīng)與正式批量生產(chǎn)時的工藝條件相一致。4.3.5冷料穴的設(shè)計在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)約1025mm 的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上（也即塑料流動的轉(zhuǎn)向處），其標(biāo)稱直徑與

52、主流道大端徑相同或略大一些，深度約為直徑的1-1.5 倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積，冷料穴有六種形式，常用的是端部為Z 字形和拉料桿的形式，具體要根據(jù)塑料性能合理選用。臥式注射機用模具的冷料井，設(shè)立在主流道正對面的動模上，該模具采用帶Z型頭拉料桿的冷料井，分模時，就可以將該凝料從主流道中拉出，拉料桿的根部是固定在頂出板上的，所以在制件頂出時，冷料也一同被頂出，制造也比較方便。 本模具中的冷料穴的具體位置和形狀見裝配圖中所示。4.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計當(dāng)塑料溶體填充型腔時，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)因各種原因沒有將產(chǎn)生的氣體排除干凈

53、，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填充缺料的成型缺陷，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，同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此必須考慮排氣問題?？紤]到本模具是采用分型面和嵌件的縫隙排氣，故不特意開設(shè)排氣槽。4.5 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計注射模具的溫度設(shè)計是否恰當(dāng)，不僅影響塑件的質(zhì)量，而且對生產(chǎn)效率、充模流動、固化定型都有重要影響。模具對塑件質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1.改善成形性，2.成形收縮率，3.塑件變形，4.尺寸穩(wěn)定性，5.力學(xué)性能，6.外觀質(zhì)量。當(dāng)大批量的生產(chǎn)時，而且又要滿足塑件的質(zhì)量要求時，增多型腔是不現(xiàn)實的。這時提高生產(chǎn)率顯得尤其重要了。而提高生產(chǎn)率又與模具溫度的控制有密切關(guān)系。生產(chǎn)效率主要取決于冷卻介質(zhì)（一般是水）的熱交換效果。因此縮短注射成形周期的冷卻時間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。根據(jù)牛頓冷卻