指示燈罩的注塑模具設(shè)計(jì)【一模兩腔注射模優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含6張CAD圖紙帶任務(wù)書(shū)+開(kāi)題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+答辯ppt+外文翻譯】-zsmj38

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設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc

摘    要

    本次設(shè)計(jì)是塑料注塑模具設(shè)計(jì)，注塑件為帶有外螺紋的指示燈罩，其中的設(shè)計(jì)內(nèi)容有零件的工藝性編制：塑件的工藝性分析、塑件的體積和質(zhì)量計(jì)算及注射機(jī)參數(shù)的確定；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：分型面選擇、型腔數(shù)確定、澆口設(shè)計(jì)、推出及復(fù)位機(jī)構(gòu)方式確定；型芯、型腔尺寸計(jì)算；模具加熱和冷卻系統(tǒng)計(jì)算；斜滑塊行程和外形設(shè)計(jì)；注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核。塑件尺寸較小，采用一模兩腔，雙分型面注射結(jié)構(gòu)，把第一分型面選擇在塑件水平投影最大的截面上，第二分型面選擇在下端外螺紋上。斜滑塊裝置外側(cè)分型，同時(shí)完成塑件的推出動(dòng)作。澆口位置設(shè)置在塑件下端，不影響外觀。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠。最后對(duì)模具結(jié)構(gòu)與注射機(jī)的匹配進(jìn)行了校核，并用CAD繪制了一套模具裝配圖和零件圖。

關(guān)鍵字：注塑成型；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；CAD；

ABSTRACT

plastic injection molding would be the mould design. Injection molding parts is a lampshade with external thread. Content for the design includes technic compilation for component, technics analysis for injection molding, calculation of  volumn and quanlity for injection molding and confirmation for specification for injection molding machine. Structural design includes alternative joint face, cavities confirmation, mould gate design, confirmation for pushout and reset design. Calculation for mold core, impression, size. Calculation for moulding with cooling and heatening.Technology trip and outlook design. Proofread for relative specification of Injection mold machine. Size of mold part would be relatively small, adopting double cavity mould and structure of biparting surface injection, making the first parting surface choose to  be above section of horizontal projection of mold part and making the second part surface at external thread. Angled-lift splits part outward, meanwhile, finishing pushout of mold part. Pouring gate woule be set to be underneath mold part ,which does not effect the outlook so that the structure could garauntee operation of the mould. Last but not least, the matching of structure of mould and injection machine would be proofreaded and assembliy drawing and detail drawing for a full set of mould would be made by CAD. 

Key word: injection moulding, physical design, CAD

目    錄

緒  論 1

第一章  塑料制件的分析 3

1.1 成型塑料件的工藝性分析 3

1.2 成型塑件的材料分析 5

    1.2.1設(shè)計(jì)思路步驟5

    1.2.2方案選擇6

第二章   塑件成型的基本過(guò)程 8

第三章 注塑設(shè)備的選擇 .9

3.1估算塑件體積質(zhì)量 9

3.2 注塑機(jī)的選擇 9

第四章  成型零件有關(guān)尺寸的計(jì)算 12

4.1成型零件設(shè)計(jì)參數(shù)12

4.2型腔、型芯工作尺寸的計(jì)算14

4.3型腔壁厚選取16

第五章. 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18

5.1 定位圈設(shè)計(jì) 18

5.2澆口套的選用 18

5.3分流道的布置 19

5.4澆口設(shè)計(jì) 19

第六章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21

6.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)21

  6.2導(dǎo)套的設(shè)計(jì).22

第七章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23

第八章 側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24

  8.1分型面的選擇 24

  8.2斜滑塊的設(shè)計(jì) 24

    8.2.1滑塊的行程24

    8.2.2滑塊的動(dòng)作設(shè)計(jì)26

第九章  溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27

  9.1 模溫對(duì)制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的影響 27

    9.1.1 溫度對(duì)制品質(zhì)量的影響 27

    9.1.2 溫度對(duì)制品生產(chǎn)效率的影響 27

9.2 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27

9.2.1 冷卻水口的設(shè)計(jì) 27

9.2.2 冷卻回路的設(shè)計(jì) 28

第十章  繪制裝配圖及定制零件明細(xì)表 31

第十一章  注射機(jī)的校核 33

11.1 注射機(jī)安裝模具部分的尺寸校核 33

11.1 注射量的校核 33

11.2 鎖模力的校核 34

結(jié)  論 35

參考文獻(xiàn)36

致  謝 37

注塑模具的設(shè)計(jì)與熱分析 摘 要 :本文介紹了用于生產(chǎn)熱變形測(cè)試樣品的注塑模具的設(shè)計(jì)，這種模具能為自身實(shí)現(xiàn)熱分析，從而得到模具的熱殘余應(yīng)力的影響。文章對(duì)技術(shù)，理論，方法以及在注塑模型設(shè)計(jì)中需要的考慮的因素也進(jìn)行了介紹。模具設(shè)計(jì)是通過(guò)商用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件種用于分析因樣品不均勻冷卻產(chǎn)生的熱殘余應(yīng)力的模具，已經(jīng)通過(guò)使用 且存在問(wèn)題也已經(jīng)解決。該軟件通過(guò)繪制相應(yīng)的時(shí)間反應(yīng)曲線為模具提供了溫度分布等高 線圖以及注塑周期中的溫度的變化。結(jié)果表明，與其他區(qū)域相比，收縮可能更容易發(fā)生在冷卻渠道附近的區(qū)域。熱變形就是這種在模具的不同區(qū)域的不均衡降溫效果引起的。 關(guān)鍵詞 ： 注塑模具；設(shè)計(jì)；熱分析 1. 引言 塑料業(yè)是世界上發(fā)展最快的工業(yè)之一，被列入產(chǎn)值達(dá)數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)。幾乎每一個(gè)在日常生活中使用的產(chǎn)品都涉及塑料的使用，這些產(chǎn)品大部分可通過(guò)注塑成型方法生產(chǎn) ［ 1］ 。注塑成型工藝因其制造過(guò)程是以較低的成本生產(chǎn)各種形態(tài)和復(fù)雜幾何形狀的產(chǎn)品而眾所周知 ［ 2］ 。 注塑成型工藝是一個(gè)循環(huán) 工藝，整個(gè)過(guò)程分為四個(gè)重要的階段，即：充模，保壓，冷卻和噴射。在注塑成型過(guò)程是從漏斗中把樹(shù)脂和適當(dāng)?shù)奶砑觿┳⑷氲阶⑺艹尚蜋C(jī)的加熱 /注射系統(tǒng)開(kāi)始的 ［ 3］ 。這就是“充模階段”，在這個(gè)過(guò)程中，模腔填充了達(dá)到注射溫度的熱聚合物熔體。在模腔填充后的 “保壓”階段，更多的是聚合物熔體在更高的壓力下被裝進(jìn)腔體，以補(bǔ)償因聚合物固化引起的預(yù)計(jì)萎縮。接下來(lái)便是冷卻階段，在此過(guò)程中模具會(huì)冷卻，直到有足夠的剛性部分被彈出。最后一個(gè)階段是“彈射階段”，這個(gè)階段模具被打開(kāi)，成型部分被彈出，過(guò)后，模具會(huì)再次被關(guān)閉開(kāi)始下一個(gè)循環(huán) ［ 4］ 。 因?yàn)橹饕强拷?jīng)驗(yàn)，包括了實(shí)際工具的反復(fù)修改，所以設(shè)計(jì)和制造所需性能的注塑成型聚合物部件的過(guò)程很昂貴的。在模具設(shè)計(jì)任務(wù)中，由于包含了噴射和氣壓因素，通常來(lái)說(shuō)，在核心區(qū)為模具設(shè)計(jì)特別附加的幾何結(jié)構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜 ［ 5］ 。 為了設(shè)計(jì)出模具，許多重要的設(shè)計(jì)因素必須加以考慮。這些因素是模具的大小，模腔的數(shù)量、布局，熱流道系統(tǒng)，門控系統(tǒng)，收縮和彈射系統(tǒng) ［ 6］ 。 在模具的熱分析中，其主要目的是分析熱殘余應(yīng)力或模壓對(duì)產(chǎn)品尺寸方面的影響。熱誘導(dǎo)應(yīng)力主要發(fā)生在注塑零件的冷卻階段，主要是由于其較低的熱傳導(dǎo)率和熔融樹(shù)脂和模具之間的溫度差 異。在場(chǎng)冷卻過(guò)程中的產(chǎn)品腔的溫度是不平衡的 ［ 7］ 。 冷卻過(guò)程中，離冷卻通道越近的地方能更大程度的冷卻下來(lái)。這種溫度的不同引起了材料的異收縮，從而帶來(lái)熱應(yīng)力。明顯的熱應(yīng)力可能會(huì)引起變形問(wèn)題。因此，在注射成型過(guò)程的冷卻階段對(duì)熱殘余應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行模擬是非常重要的 ［ 8］ 。通過(guò)了解熱殘余應(yīng)力的分布特點(diǎn)，我們就可以預(yù)測(cè)熱殘余應(yīng)力引起的變形。 在這篇論文中，為生產(chǎn)翹曲測(cè)試樣本設(shè)計(jì)的提出了這樣一種注塑模具設(shè)計(jì)：它能對(duì)模具實(shí)現(xiàn)熱殘余應(yīng)力對(duì)其的影響實(shí)現(xiàn)熱分析。 2. 方法 曲測(cè)試樣本的設(shè)計(jì) 這一部分介 紹了用于注塑模具設(shè)計(jì)的翹曲測(cè)試樣本的設(shè)計(jì)。對(duì)于外殼很薄的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，很明顯翹曲是存在其中的主要問(wèn)題。因此，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的主要目的就是設(shè)計(jì)一個(gè)塑件能為外殼很薄的注塑模具的翹曲問(wèn)題確定影響因素。翹曲測(cè)試樣本是由薄塑料殼而開(kāi)發(fā)的。樣本的總體尺寸是長(zhǎng) 120 毫米，寬 50 毫米，厚 1 毫米。生產(chǎn)翹曲測(cè)試樣本所用材料是丙烯腈丁二烯苯乙烯（ 塑的溫度、時(shí)間和壓力分別是 210 ?C, 3 s 和 60 1 表示翹曲測(cè)試樣本。 圖 1 翹曲測(cè)試樣本 曲測(cè)試樣本設(shè)計(jì)注塑模具 本節(jié)介紹了用于生產(chǎn)翹曲測(cè)試樣本 的模具的設(shè)計(jì)部分和設(shè)計(jì)中其他需要考慮的因素。用于生產(chǎn)翹曲測(cè)試樣本注塑模具的材料是美國(guó)國(guó)家鋼鐵學(xué)會(huì)的 1050碳鋼。在模具設(shè)計(jì)中考慮到的四個(gè)設(shè)計(jì)概念包括： I. 三板模具（概念 1）有兩個(gè)分模線單腔，由于成本高所以不適用。 二板模具（概念 2）有無(wú)澆注系統(tǒng)的一個(gè)分模線單腔。由于每注的低生產(chǎn)率而不適用。 二板模具（概念 3）有一分模線與門控噴射系統(tǒng)的雙腔。由于產(chǎn)品太薄，頂針可能損害它，因此也不適用。 二板模具（概念 4）有一分模線與有門控系統(tǒng)的雙腔，只用直澆口拉出器作為噴射器，來(lái)避免在噴射過(guò)程 中對(duì)產(chǎn)品的破壞。在翹曲樣本的模具設(shè)計(jì)中第四個(gè)設(shè)計(jì)概念已經(jīng)得到應(yīng)用。 各種設(shè)計(jì)根據(jù)都已經(jīng)在設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。 首先，模具的設(shè)計(jì)是基于所使用注塑機(jī)器的壓盤尺寸 (2D)。這個(gè)機(jī)器是有一定限制的，這就是兩個(gè)拉桿之間的距離定出的壓板機(jī)的最大面積在機(jī)器拉桿之間的距離為 254毫米。因此，模具板最大寬度應(yīng)不能超過(guò)這個(gè)距離。此外，為了達(dá)到調(diào)定和處理模具的目的，在兩個(gè)拉桿和模具之間保留了 4毫米的空間。最終這使模具的最高寬度為250毫米。標(biāo)準(zhǔn)模具基地有 250× 250毫米的使用面積。模具基底是用美得麗鉗安裝在模具基 座或模具壓板右上角和左下角的。其他相關(guān)模具板的尺寸見(jiàn)表 1。 設(shè)計(jì)了夾緊壓力的模具具有高于內(nèi)部空腔力（反應(yīng)力）的夾緊力來(lái)避免發(fā)生突然的活動(dòng)。 表 1 磨具板尺寸 部件 尺寸：寬度×高度×厚度 頂部壓緊板 250× 250× 25 腔板 200× 250× 40 核心板 200× 250× 40 側(cè)板，支撐板 37× 250× 70 排出維持板 120× 250× 15 推出器 120× 250× 20 底部固定板 250× 250× 25 基于標(biāo)準(zhǔn)模具系列給出的尺寸，寬度和核心板的高度分別是 200和 250毫米 這些尺寸使核心板兩腔的設(shè)計(jì)是水平放置的，因?yàn)榍话鍨榭諘r(shí)有足夠的空間，為了填充熔融塑料，只是用澆口襯瓦來(lái)固定因此，在產(chǎn)品表面只設(shè)計(jì)了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分型線。在模具打開(kāi)的過(guò)程中，產(chǎn)品和滑行裝置放置在通過(guò)分型面的一個(gè)平面上，標(biāo)準(zhǔn)門或側(cè)門就是轉(zhuǎn)為這個(gè)模具設(shè)計(jì)的。門就處在滑道和產(chǎn)品之間。在門底部的土地，設(shè)計(jì)了 20?傾斜，而且厚度只有 這個(gè)門還設(shè)計(jì)了四毫米寬 模具設(shè)計(jì)中，選擇了滑道的拋物 線交叉部分的類型，因?yàn)樗幸粋€(gè)好處，那就是一模只需一半的簡(jiǎn)單加工，即這一例子中的核心板。 盡管如此，與圓截面類型相比這種滑道有諸如更多的熱流失和廢料。這可能會(huì)引起熔融塑料更快的凝固。這個(gè)問(wèn)題通過(guò)使用更短，直徑更大的滑道得以減少，它的直徑是6毫米。非常重要的一點(diǎn)是滑道的設(shè)計(jì)要同時(shí)在相同的壓力和溫度下把材料或熔融塑料分送到腔體中。由于這一點(diǎn)，腔體的布局設(shè)計(jì)成了對(duì)稱形式。設(shè)計(jì)中另一個(gè)需要考慮的方面就是通氣孔的設(shè)計(jì)。 為了防止發(fā)生滑動(dòng)，核心和板腔之間的配合面板加工非常精細(xì)。但是，這可能導(dǎo)致在模具關(guān)閉 時(shí)空氣被封在里面，而使產(chǎn)品出現(xiàn)噴丸不足或部分不完整。為了確保鎖住的空氣能被排出來(lái)而避免部分不完整的發(fā)生，我們?cè)O(shè)計(jì)了足夠多的通氣孔。冷卻系統(tǒng)是沿著模具的長(zhǎng)度鉆出來(lái)的，在與模具水平的位置使其更好的冷卻這些冷卻渠道在兩鉆腔和和核心板上都有。它們使模具在湍流的情況下能夠充分的被冷卻。圖 2 給出了通氣孔和核心板上的冷卻渠道在腔里的布局。 圖 2 氣孔在腔中的布局及冷卻通道 在這個(gè)模具設(shè)計(jì)中，彈射系統(tǒng)包括彈射版，直澆口拉出器以及噴射器。位于核心板中心位置的直澆口拉出器的作用不只是作為模具打開(kāi)時(shí)固定產(chǎn)品位置的拉 出器，而且在噴射階段作為噴射器把產(chǎn)品從模具中推出來(lái)。在產(chǎn)品腔中沒(méi)有放置和使用附加的噴射器，因?yàn)楫a(chǎn)品生產(chǎn)的非常薄，即 1毫米。 產(chǎn)品腔中額外的注射器可能會(huì)在噴射階段給產(chǎn)品增加洞眼和損害。最后，要對(duì)尺寸容差進(jìn)行足夠的考慮來(lái)補(bǔ)償材料的收縮。圖 3顯示了利用 圖 3 模具的三維實(shí)體建模和線框模型 圖 4 用于避免欠注的額外的通風(fēng)孔 3. 結(jié)果和討論 產(chǎn)和調(diào)整產(chǎn)品的結(jié)果 從設(shè)計(jì)和制作的模具來(lái)看，生產(chǎn)的翹曲測(cè)試樣本在實(shí)驗(yàn)跑中有一些缺陷。這些缺陷是短射，溢料和翹曲。短射隨后被彎道腔排氣孔的邊緣消除來(lái)使被困住的空氣能出來(lái)。與此同時(shí)，溢料也通過(guò)減少保壓機(jī)器的壓力得到降低。變形可以通過(guò)控制諸如注射時(shí)間，注射溫度和融融溫度等各種參數(shù)來(lái)得到控制。經(jīng)過(guò)這些修改，模具生產(chǎn)了高品質(zhì)低成本的翹曲測(cè)試樣本同時(shí)需要盡快完成小門控。圖 4顯示了模具的修改，正在加工消除短射的額外排氣孔。 具和產(chǎn)品的細(xì)節(jié)分析 模具和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出來(lái)以后 , 就進(jìn)行對(duì)模具和產(chǎn)品的分析 t. 在注塑成型額過(guò)程中 , 210度的熔融 卻發(fā)生后，產(chǎn)品就成型了 品的周期大約需要 35秒，而其中冷卻的時(shí)間就有 20秒。生產(chǎn)翹曲測(cè)試樣本的材料是 注塑溫度，時(shí)間，和壓力分別是 210度， 3秒和 60 模具選的材料是 1050碳鋼，這些材料的性能在有限元素分析開(kāi)發(fā)的模具中決定溫度分布的方面是非常重要的。表 2顯示了 模具進(jìn)行分析的關(guān)鍵部分在于腔體和核心板，因?yàn)檫@是產(chǎn)品成型的地方。 所以熱分析來(lái)知道溫度 分布和不同時(shí)間的不同溫度是通過(guò)采用商業(yè)有限元素分析軟件即所謂的 了研究在不同地區(qū)熱殘余應(yīng)力對(duì)模具的影響，進(jìn)行了二維的熱分析，由于是對(duì)稱的，熱分析只要通過(guò)垂直截面的上半部分或者在注射階段被夾住的兩腔的側(cè)面和核心板塊。圖 5顯示了用不規(guī)則網(wǎng)格分析的熱分析模型。 圖 5 熱分析模型 建模還涉及到性能分配和模型的程序或周期的時(shí)間。這使得有限求解分析模具模型建立，并且繪制了時(shí)間反應(yīng)圖來(lái)顯示在特定階段的不同地區(qū)的溫度變化。對(duì) 于產(chǎn)品的分析，是通過(guò)利用 本上在被緊緊地加載在一端，而另一端是被鎖住的。負(fù)荷會(huì)一直增長(zhǎng)知道模型達(dá)到可塑性。圖 6顯示了分析的加載模式。 表格 2 模具和產(chǎn)品的材料性能 圖 6 分析的加載模式 圖 7 不同時(shí)間間隔的二維熱分布等高線圖 模具和產(chǎn)品分析的結(jié)果和討論 對(duì)于模具分析來(lái)說(shuō)，可以觀察到不同的時(shí)間間隔中的熱量分布。圖 7 顯示了一個(gè)完整注塑模型周期中不同時(shí)間間隔的熱分布二維分布等高線圖。 對(duì)于模具的分析來(lái)說(shuō)，在不同熱量或熱 能分布等高線繪制圖上 ，熱量分布在一個(gè)完整的注塑周期中。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于模具的二維分析，繪制了時(shí)間反應(yīng)曲線圖來(lái)分析熱殘余壓力對(duì)產(chǎn)品的影響。圖 8 顯示了為了繪制時(shí)間反應(yīng)曲線選出的結(jié)點(diǎn)。 圖 8 時(shí)間反應(yīng)曲線圖選出的結(jié)點(diǎn) 圖 示了圖 8 所示不同節(jié)點(diǎn)上的溫度分布曲線。 從繪制出的溫度分布曲線圖來(lái)看，圖 ，為繪制曲線圖選擇的每一個(gè)結(jié)點(diǎn)在溫度上會(huì)經(jīng)歷上升。即，從其周圍的溫度到比其周圍溫度高的特定溫度，然后在特定的一個(gè)時(shí)間里，在這個(gè)溫度上保持不變。這個(gè)溫度增長(zhǎng)是由于熔融塑料被注入產(chǎn)品腔引起的。段特定的時(shí)間 度會(huì)進(jìn)一步升高直到最高溫度，然后保持在那個(gè)溫度上。溫度增長(zhǎng)歸因于引起高壓的保壓階段。這個(gè)階段上引起溫度上升。這個(gè)溫度會(huì)一直維持到冷卻階段開(kāi)始，這個(gè)階段上把模具的溫度降并維持到一個(gè)較低的值。繪制的曲線由于沒(méi)有熔融塑料的注入率以及冷卻劑的制冷率，他是彎曲的。繪制的曲線只是顯示了在周期中能夠達(dá)到的最大值。熱殘余應(yīng)力分析的最關(guān)鍵步驟是冷卻階段。這是因?yàn)椋鋮s階段引起了材料從高于玻璃轉(zhuǎn)化溫度到低于它的轉(zhuǎn)化。材料經(jīng)歷了可能導(dǎo)致翹曲的引起熱應(yīng)力的不同的收縮。從圖 示的冷卻以后的 溫度中，由于溫度進(jìn)一步降低冷卻管附近的溫度會(huì)很明顯的受到更大的冷卻效果，而遠(yuǎn)離冷卻管的地方則有較小的冷卻效果冷卻率越大，冷卻效果越多意味著在這個(gè)地方發(fā)生跟大的收縮。盡管如此，最遠(yuǎn)的地方，第 284 結(jié)點(diǎn)，盡管遠(yuǎn)離冷卻管，由于向環(huán)境中損失的熱量，經(jīng)歷更大的冷卻力。結(jié)果是，產(chǎn)品腔中心位置的冷卻管引起中間高于其他地方的部分的溫度不相同 .。由于更大程度的收縮，中間部分產(chǎn)生了壓縮，同時(shí)由于收縮不均等引起了翹曲。盡管如此，冷卻后，不同結(jié)點(diǎn)的溫度差異很小，翹曲影響也不明顯。 對(duì)設(shè)計(jì)師而言，設(shè)計(jì)一個(gè)有較少熱殘余應(yīng)力及及有效的冷 卻系統(tǒng)的模具是非常重要的。對(duì)產(chǎn)品的分析，從開(kāi)始進(jìn)行分析注塑產(chǎn)品的階段，不同的負(fù)載因子在產(chǎn)品上的壓力分布在這兩個(gè)尺寸分析中得到觀察。圖 18— 21 顯示了不同負(fù)荷應(yīng)力增量的等高線圖。一個(gè)臨界點(diǎn)，即 127 節(jié)點(diǎn)上，產(chǎn)品的最大拉應(yīng)力被選定出來(lái)進(jìn)行分析。在圖 22 和 23 中繪制了這一點(diǎn)上的壓力應(yīng)變曲線和負(fù)載應(yīng)力曲線從圖 23 繪制的這一點(diǎn)上的負(fù)載應(yīng)力曲線，很清楚的看到產(chǎn)品經(jīng)受很大的負(fù)荷，直到 23 的負(fù)載力，即 1150 牛。這意味著產(chǎn)品能夠承受最大在 1150 牛的拉伸力。高于這個(gè)值的負(fù)荷會(huì)引起產(chǎn)品的失靈?；趫D 23，失靈很可能會(huì)發(fā)生在 產(chǎn)品的固定端附近的區(qū)域，這里最大應(yīng)力是 107 由于該產(chǎn)品的生產(chǎn)是以為了翹曲測(cè)試，也沒(méi)有分析與拉伸荷載的關(guān)系，所以其應(yīng)力分析揭示的是很有限的信息。未來(lái)，盡管如此，建議產(chǎn)品服務(wù)條件應(yīng)該確定，以便能夠進(jìn)行各種其他的負(fù)載下的進(jìn)一步分析。 圖 9 284 結(jié)點(diǎn)溫度分布圖 圖 10 213 結(jié)點(diǎn)的溫度分布圖 圖 11 302 結(jié)點(diǎn)的溫度分布圖 圖 12 290 結(jié)點(diǎn)的溫度分布圖 圖 13 278 結(jié)點(diǎn)的溫度分布圖 圖 14 1830 結(jié)點(diǎn)的溫度分布圖 圖 15 1904 結(jié)點(diǎn)的溫度分布圖 圖 16 1853 結(jié)點(diǎn)的溫度分布圖 圖 17 1866 結(jié)點(diǎn)的溫度分布圖 圖 18 在荷載增量為 1 時(shí)的等效應(yīng)力圖 圖 19 在荷載增量為 14 時(shí)的等效應(yīng)力圖 圖 20 在荷載增量為 16 時(shí)的等效應(yīng)力圖 圖 21 在荷載增量為 23 時(shí)的等效應(yīng)力圖圖 22 應(yīng)力與應(yīng)變曲線 圖 23 脂的應(yīng)力與荷載增量曲線 4. 結(jié)論 設(shè)計(jì)的模具可以生產(chǎn)用于確定影響翹曲參數(shù)的高質(zhì)量的翹曲測(cè)試樣本。該測(cè)試樣本生產(chǎn)成本低，只涉及很少德控門的修整。注塑模具的熱分析提供了熱殘余應(yīng)力對(duì)標(biāo)本的變形后形狀的影響 的解釋另外對(duì)產(chǎn)品拉伸應(yīng)力的分析成功的預(yù)測(cè)翹曲測(cè)試樣本在出現(xiàn)失靈之前的拉伸載荷。 鳴謝： 作者向發(fā)起本文出版的馬來(lái)西亞博特拉大學(xué)工程學(xué)院致謝。 參考文獻(xiàn) [1] 1987, p. 110. 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[8] X. in J. 101 (1999) 注塑模具的設(shè)計(jì)與熱分析 摘 要 :本文介紹了用于生產(chǎn)熱變形測(cè)試樣品的注塑模具的設(shè)計(jì)，這種模具能為自身實(shí)現(xiàn)熱分析，從而得到模具的熱殘余應(yīng)力的影響。文章對(duì)技術(shù)，理論，方法以及在注塑模型設(shè)計(jì)中需要的考慮的因素也進(jìn)行了介紹。模具設(shè)計(jì)是通過(guò)商用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件種用于分析因樣品不均勻冷卻產(chǎn)生的熱殘余應(yīng)力的模具，已經(jīng)通過(guò)使用 且存在問(wèn)題也已經(jīng)解決。該軟件通過(guò)繪制相應(yīng)的時(shí)間反應(yīng)曲線為模具提供了溫度分布等高 線圖以及注塑周期中的溫度的變化。結(jié)果表明，與其他區(qū)域相比，收縮可能更容易發(fā)生在冷卻渠道附近的區(qū)域。熱變形就是這種在模具的不同區(qū)域的不均衡降溫效果引起的。 關(guān)鍵詞 ： 注塑模具；設(shè)計(jì)；熱分析 1. 引言 塑料業(yè)是世界上發(fā)展最快的工業(yè)之一，被列入產(chǎn)值達(dá)數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)。幾乎每一個(gè)在日常生活中使用的產(chǎn)品都涉及塑料的使用，這些產(chǎn)品大部分可通過(guò)注塑成型方法生產(chǎn) ［ 1］ 。注塑成型工藝因其制造過(guò)程是以較低的成本生產(chǎn)各種形態(tài)和復(fù)雜幾何形狀的產(chǎn)品而眾所周知 ［ 2］ 。 注塑成型工藝是一個(gè)循環(huán) 工藝，整個(gè)過(guò)程分為四個(gè)重要的階段，即：充模，保壓，冷卻和噴射。在注塑成型過(guò)程是從漏斗中把樹(shù)脂和適當(dāng)?shù)奶砑觿┳⑷氲阶⑺艹尚蜋C(jī)的加熱 /注射系統(tǒng)開(kāi)始的 ［ 3］ 。這就是“充模階段”，在這個(gè)過(guò)程中，模腔填充了達(dá)到注射溫度的熱聚合物熔體。在模腔填充后的 “保壓”階段，更多的是聚合物熔體在更高的壓力下被裝進(jìn)腔體，以補(bǔ)償因聚合物固化引起的預(yù)計(jì)萎縮。接下來(lái)便是冷卻階段，在此過(guò)程中模具會(huì)冷卻，直到有足夠的剛性部分被彈出。最后一個(gè)階段是“彈射階段”，這個(gè)階段模具被打開(kāi)，成型部分被彈出，過(guò)后，模具會(huì)再次被關(guān)閉開(kāi)始下一個(gè)循環(huán) ［ 4］ 。 因?yàn)橹饕强拷?jīng)驗(yàn)，包括了實(shí)際工具的反復(fù)修改，所以設(shè)計(jì)和制造所需性能的注塑成型聚合物部件的過(guò)程很昂貴的。在模具設(shè)計(jì)任務(wù)中，由于包含了噴射和氣壓因素，通常來(lái)說(shuō)，在核心區(qū)為模具設(shè)計(jì)特別附加的幾何結(jié)構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜 ［ 5］ 。 為了設(shè)計(jì)出模具，許多重要的設(shè)計(jì)因素必須加以考慮。這些因素是模具的大小，模腔的數(shù)量、布局，熱流道系統(tǒng)，門控系統(tǒng)，收縮和彈射系統(tǒng) ［ 6］ 。 在模具的熱分析中，其主要目的是分析熱殘余應(yīng)力或模壓對(duì)產(chǎn)品尺寸方面的影響。熱誘導(dǎo)應(yīng)力主要發(fā)生在注塑零件的冷卻階段，主要是由于其較低的熱傳導(dǎo)率和熔融樹(shù)脂和模具之間的溫度差 異。在場(chǎng)冷卻過(guò)程中的產(chǎn)品腔的溫度是不平衡的 ［ 7］ 。 冷卻過(guò)程中，離冷卻通道越近的地方能更大程度的冷卻下來(lái)。這種溫度的不同引起了材料的異收縮，從而帶來(lái)熱應(yīng)力。明顯的熱應(yīng)力可能會(huì)引起變形問(wèn)題。因此，在注射成型過(guò)程的冷卻階段對(duì)熱殘余應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行模擬是非常重要的 ［ 8］ 。通過(guò)了解熱殘余應(yīng)力的分布特點(diǎn)，我們就可以預(yù)測(cè)熱殘余應(yīng)力引起的變形。 在這篇論文中，為生產(chǎn)翹曲測(cè)試樣本設(shè)計(jì)的提出了這樣一種注塑模具設(shè)計(jì)：它能對(duì)模具實(shí)現(xiàn)熱殘余應(yīng)力對(duì)其的影響實(shí)現(xiàn)熱分析。 2. 方法 曲測(cè)試樣本的設(shè)計(jì) 這一部分介 紹了用于注塑模具設(shè)計(jì)的翹曲測(cè)試樣本的設(shè)計(jì)。對(duì)于外殼很薄的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，很明顯翹曲是存在其中的主要問(wèn)題。因此，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的主要目的就是設(shè)計(jì)一個(gè)塑件能為外殼很薄的注塑模具的翹曲問(wèn)題確定影響因素。翹曲測(cè)試樣本是由薄塑料殼而開(kāi)發(fā)的。樣本的總體尺寸是長(zhǎng) 120 毫米，寬 50 毫米，厚 1 毫米。生產(chǎn)翹曲測(cè)試樣本所用材料是丙烯腈丁二烯苯乙烯（ 塑的溫度、時(shí)間和壓力分別是 210 ?C, 3 s 和 60 1 表示翹曲測(cè)試樣本。 圖 1 翹曲測(cè)試樣本 曲測(cè)試樣本設(shè)計(jì)注塑模具 本節(jié)介紹了用于生產(chǎn)翹曲測(cè)試樣本 的模具的設(shè)計(jì)部分和設(shè)計(jì)中其他需要考慮的因素。用于生產(chǎn)翹曲測(cè)試樣本注塑模具的材料是美國(guó)國(guó)家鋼鐵學(xué)會(huì)的 1050碳鋼。在模具設(shè)計(jì)中考慮到的四個(gè)設(shè)計(jì)概念包括： I. 三板模具（概念 1）有兩個(gè)分模線單腔，由于成本高所以不適用。 二板模具（概念 2）有無(wú)澆注系統(tǒng)的一個(gè)分模線單腔。由于每注的低生產(chǎn)率而不適用。 二板模具（概念 3）有一分模線與門控噴射系統(tǒng)的雙腔。由于產(chǎn)品太薄，頂針可能損害它，因此也不適用。 二板模具（概念 4）有一分模線與有門控系統(tǒng)的雙腔，只用直澆口拉出器作為噴射器，來(lái)避免在噴射過(guò)程 中對(duì)產(chǎn)品的破壞。在翹曲樣本的模具設(shè)計(jì)中第四個(gè)設(shè)計(jì)概念已經(jīng)得到應(yīng)用。 各種設(shè)計(jì)根據(jù)都已經(jīng)在設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。 首先，模具的設(shè)計(jì)是基于所使用注塑機(jī)器的壓盤尺寸 (2D)。這個(gè)機(jī)器是有一定限制的，這就是兩個(gè)拉桿之間的距離定出的壓板機(jī)的最大面積在機(jī)器拉桿之間的距離為 254毫米。因此，模具板最大寬度應(yīng)不能超過(guò)這個(gè)距離。此外，為了達(dá)到調(diào)定和處理模具的目的，在兩個(gè)拉桿和模具之間保留了 4毫米的空間。最終這使模具的最高寬度為250毫米。標(biāo)準(zhǔn)模具基地有 250× 250毫米的使用面積。模具基底是用美得麗鉗安裝在模具基 座或模具壓板右上角和左下角的。其他相關(guān)模具板的尺寸見(jiàn)表 1。 設(shè)計(jì)了夾緊壓力的模具具有高于內(nèi)部空腔力（反應(yīng)力）的夾緊力來(lái)避免發(fā)生突然的活動(dòng)。 表 1 磨具板尺寸 部件 尺寸：寬度×高度×厚度 頂部壓緊板 250× 250× 25 腔板 200× 250× 40 核心板 200× 250× 40 側(cè)板，支撐板 37× 250× 70 排出維持板 120× 250× 15 推出器 120× 250× 20 底部固定板 250× 250× 25 基于標(biāo)準(zhǔn)模具系列給出的尺寸，寬度和核心板的高度分別是 200和 250毫米 這些尺寸使核心板兩腔的設(shè)計(jì)是水平放置的，因?yàn)榍话鍨榭諘r(shí)有足夠的空間，為了填充熔融塑料，只是用澆口襯瓦來(lái)固定因此，在產(chǎn)品表面只設(shè)計(jì)了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分型線。在模具打開(kāi)的過(guò)程中，產(chǎn)品和滑行裝置放置在通過(guò)分型面的一個(gè)平面上，標(biāo)準(zhǔn)門或側(cè)門就是轉(zhuǎn)為這個(gè)模具設(shè)計(jì)的。門就處在滑道和產(chǎn)品之間。在門底部的土地，設(shè)計(jì)了 20?傾斜，而且厚度只有 這個(gè)門還設(shè)計(jì)了四毫米寬 模具設(shè)計(jì)中，選擇了滑道的拋物 線交叉部分的類型，因?yàn)樗幸粋€(gè)好處，那就是一模只需一半的簡(jiǎn)單加工，即這一例子中的核心板。 盡管如此，與圓截面類型相比這種滑道有諸如更多的熱流失和廢料。這可能會(huì)引起熔融塑料更快的凝固。這個(gè)問(wèn)題通過(guò)使用更短，直徑更大的滑道得以減少，它的直徑是6毫米。非常重要的一點(diǎn)是滑道的設(shè)計(jì)要同時(shí)在相同的壓力和溫度下把材料或熔融塑料分送到腔體中。由于這一點(diǎn)，腔體的布局設(shè)計(jì)成了對(duì)稱形式。設(shè)計(jì)中另一個(gè)需要考慮的方面就是通氣孔的設(shè)計(jì)。 為了防止發(fā)生滑動(dòng)，核心和板腔之間的配合面板加工非常精細(xì)。但是，這可能導(dǎo)致在模具關(guān)閉 時(shí)空氣被封在里面，而使產(chǎn)品出現(xiàn)噴丸不足或部分不完整。為了確保鎖住的空氣能被排出來(lái)而避免部分不完整的發(fā)生，我們?cè)O(shè)計(jì)了足夠多的通氣孔。冷卻系統(tǒng)是沿著模具的長(zhǎng)度鉆出來(lái)的，在與模具水平的位置使其更好的冷卻這些冷卻渠道在兩鉆腔和和核心板上都有。它們使模具在湍流的情況下能夠充分的被冷卻。圖 2 給出了通氣孔和核心板上的冷卻渠道在腔里的布局。 圖 2 氣孔在腔中的布局及冷卻通道 在這個(gè)模具設(shè)計(jì)中，彈射系統(tǒng)包括彈射版，直澆口拉出器以及噴射器。位于核心板中心位置的直澆口拉出器的作用不只是作為模具打開(kāi)時(shí)固定產(chǎn)品位置的拉 出器，而且在噴射階段作為噴射器把產(chǎn)品從模具中推出來(lái)。在產(chǎn)品腔中沒(méi)有放置和使用附加的噴射器，因?yàn)楫a(chǎn)品生產(chǎn)的非常薄，即 1毫米。 產(chǎn)品腔中額外的注射器可能會(huì)在噴射階段給產(chǎn)品增加洞眼和損害。最后，要對(duì)尺寸容差進(jìn)行足夠的考慮來(lái)補(bǔ)償材料的收縮。圖 3顯示了利用 圖 3 模具的三維實(shí)體建模和線框模型 圖 4 用于避免欠注的額外的通風(fēng)孔 3. 結(jié)果和討論 產(chǎn)和調(diào)整產(chǎn)品的結(jié)果 從設(shè)計(jì)和制作的模具來(lái)看，生產(chǎn)的翹曲測(cè)試樣本在實(shí)驗(yàn)跑中有一些缺陷。這些缺陷是短射，溢料和翹曲。短射隨后被彎道腔排氣孔的邊緣消除來(lái)使被困住的空氣能出來(lái)。與此同時(shí)，溢料也通過(guò)減少保壓機(jī)器的壓力得到降低。變形可以通過(guò)控制諸如注射時(shí)間，注射溫度和融融溫度等各種參數(shù)來(lái)得到控制。經(jīng)過(guò)這些修改，模具生產(chǎn)了高品質(zhì)低成本的翹曲測(cè)試樣本同時(shí)需要盡快完成小門控。圖 4顯示了模具的修改，正在加工消除短射的額外排氣孔。 具和產(chǎn)品的細(xì)節(jié)分析 模具和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出來(lái)以后 , 就進(jìn)行對(duì)模具和產(chǎn)品的分析 t. 在注塑成型額過(guò)程中 , 210度的熔融 卻發(fā)生后，產(chǎn)品就成型了 品的周期大約需要 35秒，而其中冷卻的時(shí)間就有 20秒。生產(chǎn)翹曲測(cè)試樣本的材料是 注塑溫度，時(shí)間，和壓力分別是 210度， 3秒和 60 模具選的材料是 1050碳鋼，這些材料的性能在有限元素分析開(kāi)發(fā)的模具中決定溫度分布的方面是非常重要的。表 2顯示了 模具進(jìn)行分析的關(guān)鍵部分在于腔體和核心板，因?yàn)檫@是產(chǎn)品成型的地方。 所以熱分析來(lái)知道溫度 分布和不同時(shí)間的不同溫度是通過(guò)采用商業(yè)有限元素分析軟件即所謂的 了研究在不同地區(qū)熱殘余應(yīng)力對(duì)模具的影響，進(jìn)行了二維的熱分析，由于是對(duì)稱的，熱分析只要通過(guò)垂直截面的上半部分或者在注射階段被夾住的兩腔的側(cè)面和核心板塊。圖 5顯示了用不規(guī)則網(wǎng)格分析的熱分析模型。 圖 5 熱分析模型 建模還涉及到性能分配和模型的程序或周期的時(shí)間。這使得有限求解分析模具模型建立，并且繪制了時(shí)間反應(yīng)圖來(lái)顯示在特定階段的不同地區(qū)的溫度變化。對(duì) 于產(chǎn)品的分析，是通過(guò)利用 本上在被緊緊地加載在一端，而另一端是被鎖住的。負(fù)荷會(huì)一直增長(zhǎng)知道模型達(dá)到可塑性。圖 6顯示了分析的加載模式。 表格 2 模具和產(chǎn)品的材料性能 圖 6 分析的加載模式 圖 7 不同時(shí)間間隔的二維熱分布等高線圖 模具和產(chǎn)品分析的結(jié)果和討論 對(duì)于模具分析來(lái)說(shuō)，可以觀察到不同的時(shí)間間隔中的熱量分布。圖 7 顯示了一個(gè)完整注塑模型周期中不同時(shí)間間隔的熱分布二維分布等高線圖。 對(duì)于模具的分析來(lái)說(shuō)，在不同熱量或熱 能分布等高線繪制圖上 ，熱量分布在一個(gè)完整的注塑周期中。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于模具的二維分析，繪制了時(shí)間反應(yīng)曲線圖來(lái)分析熱殘余壓力對(duì)產(chǎn)品的影響。圖 8 顯示了為了繪制時(shí)間反應(yīng)曲線選出的結(jié)點(diǎn)。 圖 8 時(shí)間反應(yīng)曲線圖選出的結(jié)點(diǎn) 圖 示了圖 8 所示不同節(jié)點(diǎn)上的溫度分布曲線。 從繪制出的溫度分布曲線圖來(lái)看，圖 ，為繪制曲線圖選擇的每一個(gè)結(jié)點(diǎn)在溫度上會(huì)經(jīng)歷上升。即，從其周圍的溫度到比其周圍溫度高的特定溫度，然后在特定的一個(gè)時(shí)間里，在這個(gè)溫度上保持不變。這個(gè)溫度增長(zhǎng)是由于熔融塑料被注入產(chǎn)品腔引起的。段特定的時(shí)間 度會(huì)進(jìn)一步升高直到最高溫度，然后保持在那個(gè)溫度上。溫度增長(zhǎng)歸因于引起高壓的保壓階段。這個(gè)階段上引起溫度上升。這個(gè)溫度會(huì)一直維持到冷卻階段開(kāi)始，這個(gè)階段上把模具的溫度降并維持到一個(gè)較低的值。繪制的曲線由于沒(méi)有熔融塑料的注入率以及冷卻劑的制冷率，他是彎曲的。繪制的曲線只是顯示了在周期中能夠達(dá)到的最大值。熱殘余應(yīng)力分析的最關(guān)鍵步驟是冷卻階段。這是因?yàn)椋鋮s階段引起了材料從高于玻璃轉(zhuǎn)化溫度到低于它的轉(zhuǎn)化。材料經(jīng)歷了可能導(dǎo)致翹曲的引起熱應(yīng)力的不同的收縮。從圖 示的冷卻以后的 溫度中，由于溫度進(jìn)一步降低冷卻管附近的溫度會(huì)很明顯的受到更大的冷卻效果，而遠(yuǎn)離冷卻管的地方則有較小的冷卻效果冷卻率越大，冷卻效果越多意味著在這個(gè)地方發(fā)生跟大的收縮。盡管如此，最遠(yuǎn)的地方，第 284 結(jié)點(diǎn)，盡管遠(yuǎn)離冷卻管，由于向環(huán)境中損失的熱量，經(jīng)歷更大的冷卻力。結(jié)果是，產(chǎn)品腔中心位置的冷卻管引起中間高于其他地方的部分的溫度不相同 .。由于更大程度的收縮，中間部分產(chǎn)生了壓縮，同時(shí)由于收縮不均等引起了翹曲。盡管如此，冷卻后，不同結(jié)點(diǎn)的溫度差異很小，翹曲影響也不明顯。 對(duì)設(shè)計(jì)師而言，設(shè)計(jì)一個(gè)有較少熱殘余應(yīng)力及及有效的冷 卻系統(tǒng)的模具是非常重要的。對(duì)產(chǎn)品的分析，從開(kāi)始進(jìn)行分析注塑產(chǎn)品的階段，不同的負(fù)載因子在產(chǎn)品上的壓力分布在這兩個(gè)尺寸分析中得到觀察。圖 18— 21 顯示了不同負(fù)荷應(yīng)力增量的等高線圖。一個(gè)臨界點(diǎn)，即 127 節(jié)點(diǎn)上，產(chǎn)品的最大拉應(yīng)力被選定出來(lái)進(jìn)行分析。在圖 22 和 23 中繪制了這一點(diǎn)上的壓力應(yīng)變曲線和負(fù)載應(yīng)力曲線從圖 23 繪制的這一點(diǎn)上的負(fù)載應(yīng)力曲線，很清楚的看到產(chǎn)品經(jīng)受很大的負(fù)荷，直到 23 的負(fù)載力，即 1150 牛。這意味著產(chǎn)品能夠承受最大在 1150 牛的拉伸力。高于這個(gè)值的負(fù)荷會(huì)引起產(chǎn)品的失靈?；趫D 23，失靈很可能會(huì)發(fā)生在 產(chǎn)品的固定端附近的區(qū)域，這里最大應(yīng)力是 107 由于該產(chǎn)品的生產(chǎn)是以為了翹曲測(cè)試，也沒(méi)有分析與拉伸荷載的關(guān)系，所以其應(yīng)力分析揭示的是很有限的信息。未來(lái)，盡管如此，建議產(chǎn)品服務(wù)條件應(yīng)該確定，以便能夠進(jìn)行各種其他的負(fù)載下的進(jìn)一步分析。 圖 9 284 結(jié)點(diǎn)溫度分布圖 圖 10 213 結(jié)點(diǎn)的溫度分布圖 圖 11 302 結(jié)點(diǎn)的溫度分布圖 圖 12 290 結(jié)點(diǎn)的溫度分布圖 圖 13 278 結(jié)點(diǎn)的溫度分布圖 圖 14 1830 結(jié)點(diǎn)的溫度分布圖 圖 15 1904 結(jié)點(diǎn)的溫度分布圖 圖 16 1853 結(jié)點(diǎn)的溫度分布圖 圖 17 1866 結(jié)點(diǎn)的溫度分布圖 圖 18 在荷載增量為 1 時(shí)的等效應(yīng)力圖 圖 19 在荷載增量為 14 時(shí)的等效應(yīng)力圖 圖 20 在荷載增量為 16 時(shí)的等效應(yīng)力圖 圖 21 在荷載增量為 23 時(shí)的等效應(yīng)力圖圖 22 應(yīng)力與應(yīng)變曲線 圖 23 脂的應(yīng)力與荷載增量曲線 4. 結(jié)論 設(shè)計(jì)的模具可以生產(chǎn)用于確定影響翹曲參數(shù)的高質(zhì)量的翹曲測(cè)試樣本。該測(cè)試樣本生產(chǎn)成本低，只涉及很少德控門的修整。注塑模具的熱分析提供了熱殘余應(yīng)力對(duì)標(biāo)本的變形后形狀的影響 的解釋另外對(duì)產(chǎn)品拉伸應(yīng)力的分析成功的預(yù)測(cè)翹曲測(cè)試樣本在出現(xiàn)失靈之前的拉伸載荷。 鳴謝： 作者向發(fā)起本文出版的馬來(lái)西亞博特拉大學(xué)工程學(xué)院致謝。 參考文獻(xiàn) [1] 1987, p. 110. [2] A on of J. 136 (2002) 1. [3] A a J. 11 (2002) 41. [4] O¨ . of J. 128 (2002) 113. [5] 1987, p. 83. [6] G. P. 1993, p 129. [7] 2001, p. 1. [8] X. in J. 101 (1999) 摘 要 i 摘 要 本次設(shè)計(jì)是塑料注塑模具設(shè)計(jì)，注塑件為帶有外螺紋的 指示燈罩 ，其中的設(shè)計(jì)內(nèi)容有零件的工藝性編制：塑件的工藝性分析、塑件的體積和質(zhì)量計(jì)算及注射機(jī)參數(shù)的確定；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：分型面選擇、型腔數(shù)確定、澆口設(shè)計(jì)、推出及復(fù)位機(jī)構(gòu)方式確定；型芯、型腔尺寸計(jì)算；模具加熱和冷卻系統(tǒng)計(jì)算； 斜滑塊行程和外形設(shè)計(jì) ；注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核。塑件尺寸較 小 ，采用一模 兩 腔， 雙 分型面注射結(jié)構(gòu)，把 第一分型面 選擇在塑件水平投影最大的截面上， 第二分型面選擇在下端外螺紋上。斜滑塊 裝置 外側(cè)分型 ， 同時(shí)完成塑件的 推出 動(dòng)作。澆口位置設(shè)置在塑件下 端，不影響外觀。 如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠。最后對(duì)模具結(jié)構(gòu)與注射機(jī)的匹配進(jìn)行了校核，并用 制了一套模具裝配圖和零件圖。 關(guān)鍵字： 注塑成型；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 摘 要 be is a of be of be of of at of be to be so of of of be a of be 一、設(shè)計(jì)（論文）原始依據(jù)（資料） 該塑料制品為 指示燈罩 ，塑件的結(jié)構(gòu)以及表面形狀較為簡(jiǎn)單，整個(gè)塑件近似呈筒狀，整個(gè)塑件高 35徑為 40厚不均勻， 下部有外螺紋 。作為實(shí)用零件對(duì)其尺寸公差沒(méi)有太嚴(yán)格的要求，故在本次設(shè)計(jì)中可以忽略此方面的考慮，以降低模具的加工制造成本。 材料的選擇： 該塑件在 透光性 上要求比較高 ,且在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中 是相對(duì)靜止的 ，在保證塑料制品的功能和性能的同時(shí)還要考慮到加工生產(chǎn)、成本和供應(yīng)，綜合上述各方面的考慮和甄選以及結(jié)合工廠的實(shí)際生產(chǎn)，選用收縮率較小、綜合性能優(yōu)良、在工程技術(shù)中應(yīng)用 廣泛的塑料 改性聚甲基丙烯酸甲酯 ） ，俗稱“有機(jī)玻璃” 。 成型特性： 有吸濕性因此加工前的干燥處理是必須的。建議干燥條件為 90C、 2~4 小時(shí)。熔化溫度： 240~270C。 模具溫度： 35~70C。 注射速度：中等 化學(xué)和物理特性 光的穿透性高達(dá) 92%。 品具有很低的雙折射，特別適合制作影碟等。 有室溫蠕變特性。隨著負(fù)荷加大、時(shí)間增長(zhǎng)，可導(dǎo)致應(yīng)力開(kāi)裂現(xiàn)象。 有較好的抗沖擊特性。 由于 面硬度不高、易擦毛、抗 沖擊性能低、成型流動(dòng)性能差等缺點(diǎn)， 改性相繼出現(xiàn)。 有較明顯的吸濕性，成型前必須干燥，干燥條件是 80℃ 干燥 4 融粘度隨剪切速率增大會(huì)明顯下降，熔體粘度對(duì)溫度的變化也很敏感。因此，對(duì)于聚甲基丙烯酸甲酯的成型加工，提高成型壓力和溫度都可明顯降低熔體粘度，取得較好的流動(dòng)性。 60℃，開(kāi)始分解的溫度高于 270℃，具有較寬的加工溫度區(qū)間。 卻速率又較快，制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因此成型時(shí)對(duì)工藝條件控制要求嚴(yán)格，制品成型后也需要進(jìn)行后處理。 縮率及其變化范圍都較小，一般約在 有利于成型出尺寸精度較高的塑件。 型材可很容易地機(jī)加工為各種要求的尺寸。 二、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容和要求：（說(shuō)明書(shū)、專題、繪圖、試驗(yàn)結(jié)果等） 根據(jù)老師布置的課題要求，本說(shuō)明書(shū)對(duì)“ 指示燈罩 注塑模具”設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì) 分析及說(shuō)明，內(nèi)容包括： （ 1）塑件造型設(shè)計(jì) （ 2）型腔、型芯表面形狀的設(shè)計(jì) （ 3）型腔方案及布局 （ 4）選擇標(biāo)準(zhǔn)模架 （ 5）模具裝配圖的設(shè)計(jì) （ 6）模具零件圖的設(shè)計(jì) （ 7）模具零件計(jì)算和校核 最后經(jīng)過(guò)校對(duì)檢測(cè)，本次對(duì)“ 指示燈罩 注塑模具”的設(shè)計(jì)是符合實(shí)際應(yīng)用生產(chǎn)要求的。 開(kāi)題報(bào)告 課題名稱 指示燈罩 注塑模具設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱 專業(yè)名稱 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 （ 1）在開(kāi)始設(shè)計(jì)階段，收集和查閱有關(guān)本次設(shè)計(jì)的相關(guān) 資料； （ 2）測(cè)繪塑料件的產(chǎn)品圖； （ 3）進(jìn)行塑件的特點(diǎn)分析和成型該塑件模具的結(jié)構(gòu)分析，初步完成該制品模具設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)； （ 4）學(xué)習(xí)和熟練掌握計(jì)算機(jī)的 等軟件，完成本次模具設(shè)計(jì)所需的技術(shù)報(bào)告； （ 5）對(duì)前面所有的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行小結(jié)，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 這次我的課題是按鈕測(cè)繪建模與模具設(shè)計(jì)和制造。我感覺(jué)所需的知識(shí)已超出了課本的知識(shí)，但正是這樣，才更有鍛煉的價(jià)值。這其中要用大量的術(shù)， 造型。能夠讓我對(duì)一副模具的設(shè)計(jì)過(guò)程有了更深一個(gè)層次的了解，檢查我 對(duì)知識(shí)的掌握能力和動(dòng)手能力，我想我在這次的設(shè)計(jì)中一定會(huì)盡全力做好的！ 3．模具設(shè)計(jì)的程序 塑料模具的設(shè)計(jì)牽涉到方方面面 , 設(shè)計(jì)塑料模具應(yīng)按一定的設(shè)計(jì)程序進(jìn)行 , 并對(duì)幾個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)必須予以足夠重視 , 這樣才能保證模具的設(shè)計(jì)制造質(zhì)量 , 塑料模具設(shè)計(jì)不僅僅是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還包括模具材料及其熱處理選擇 , 選擇正確與否對(duì)模具的使用性能及其壽命將產(chǎn)生重大影響模具設(shè)計(jì)與模具失效緊密相關(guān) , 為了盡量避免模具失效 應(yīng)充分研究分析塑料模具的失效機(jī)制 , 并在模具設(shè)計(jì)上采取相應(yīng)的防范措施。 （ 1）塑料模具的設(shè)計(jì)程序 （ 2）塑料模具的設(shè)計(jì)要 點(diǎn) （ 3）塑料模具的選材與熱處理 （ 4）塑料模具的失效形式與防護(hù) 模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要裝備，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)備，是衡量一個(gè)國(guó)家和地區(qū)工業(yè)水平的重要標(biāo)志。模具在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器儀表、 家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，是工業(yè)發(fā)展的基石，被人稱為“工業(yè)之母”和“磁力工業(yè)”。 模具是制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，是工業(yè)化國(guó)家實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品研發(fā)所不可缺少的工具。用模具生產(chǎn)制品所表現(xiàn)出來(lái)的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高復(fù)雜程度是其他任何制造方法所不及的。換句話說(shuō)，沒(méi) 有高水平的模具就不會(huì)有高水平的工業(yè)產(chǎn)品。模具業(yè)是否強(qiáng)盛也反映出一個(gè)國(guó)家工業(yè)的強(qiáng)弱。 我國(guó)進(jìn)入實(shí)施國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的第十 二 個(gè)五年規(guī)劃期，模具工業(yè)的發(fā)展也將進(jìn)入一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。在這一時(shí)期，模具行業(yè)的主要任務(wù)是，在黨中央關(guān)于把我國(guó)建設(shè)成為創(chuàng)新型國(guó)家的戰(zhàn)略思想指引下，進(jìn)一步推進(jìn)改革，調(diào)整結(jié)構(gòu)，開(kāi)拓市場(chǎng)，苦練內(nèi)功，提升水平，使我國(guó)模具工業(yè)在整體上再上一個(gè)新臺(tái)階。不斷提升模具制造水平，振興我國(guó)裝備制造業(yè)，今后我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離。 1）注重開(kāi)發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨 著我國(guó)轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來(lái)越高，模具也將日趨大型化和精密化。 2）加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。 3）推廣 術(shù)；模具 術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明，模具 術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計(jì)制造水平。 4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn) ，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動(dòng)研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。 世界上注塑模的產(chǎn)量約占塑料成型模具中產(chǎn)量的 50%以上。注塑成型能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確的制品，適合高效率、大批量的生產(chǎn)方式，以發(fā)展成為熱塑性塑料和部分熱固性塑料最主要的成型加工方法，一般需要經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試和修模才能正式投入生產(chǎn)，這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式不僅是產(chǎn)品的生產(chǎn)周期延長(zhǎng)，生產(chǎn)成本增加，而且難以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。國(guó)外注塑模術(shù)研究的成果有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：采 用注塑模 0%，制造時(shí)間縮短 30%，成本下降 10%，塑料節(jié)省7%注塑模計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)正朝著與 縫整體集成化方向發(fā)展， 注塑 術(shù)提供了基本的幾何拓?fù)湫畔⒑吞卣餍畔?，注塑?目標(biāo)是通過(guò)對(duì)塑料材料性能的研究和注射成型工藝過(guò)程的模擬和分析，為塑料制品的設(shè)計(jì)、材料的選擇、模具設(shè)計(jì)、注射成型工藝的制定及注射成型工藝過(guò)程的控制提供科學(xué)依據(jù)。 5．結(jié)語(yǔ) 塑料模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容牽涉到很多方面，在設(shè)計(jì)模具的過(guò)程中必須根據(jù)具體情況 綜合考慮，突出重點(diǎn)，只有按科學(xué)合理的模具設(shè)計(jì)程序與設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能設(shè)計(jì)制造出高水平，高質(zhì)量的模具?？傊S著模具技術(shù)的迅速發(fā)展及機(jī)械各類產(chǎn)品的多樣化、復(fù)雜化，模具應(yīng)用的廣度和深度將不斷向縱深發(fā)展，模具需求增長(zhǎng)速度將繼續(xù)高于國(guó)民經(jīng)濟(jì)總體發(fā)展的速度，供小于求的被動(dòng)狀態(tài)將大有改變。因些，在模具設(shè)計(jì)及制造中，采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備可持續(xù)發(fā)展模具工業(yè)，更將成為所有企業(yè)得以占據(jù)市場(chǎng)制高點(diǎn)的必由之路。 選題是否合適：是□ 否□ 課題能否實(shí)現(xiàn)：能□ 不能□ 指導(dǎo)老師（簽字 ） 年 月 日 選題是否合適：是□ 否□ 課題能否實(shí)現(xiàn)：能□ 不能□ 審題小組組長(zhǎng)（簽字） 年 月 日