組合式排插外觀結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與注塑模具設(shè)計(jì)【含帶任務(wù)書+開題報(bào)告+外文翻譯】

組合式排插外觀結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與注塑模具設(shè)計(jì)

摘  要

在工業(yè)生產(chǎn)中，利用模具生產(chǎn)零件具有效率高，質(zhì)量好，成本低的一系列優(yōu)點(diǎn)，使得模具被越來越廣泛地使用，特別是增長最快的注塑模具，已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中工藝設(shè)備和發(fā)展一個(gè)重要的方向。

本課題以排插為例介紹注射模具設(shè)計(jì)方法,主要研究?jī)?nèi)容如下:創(chuàng)新設(shè)計(jì)新型插座即立式可旋轉(zhuǎn)插座組，既節(jié)省空間，又避免了實(shí)際使用中插頭之間的干涉，提高了插口的有效使用率。應(yīng)用SolidWorks軟件完成了插座模塊三維模型的設(shè)計(jì)。利用CAXA軟件來完成其裝配圖和零件圖的繪制。在IMOLD插件下設(shè)計(jì)了模具的成型零部件、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、推出機(jī)構(gòu)等。實(shí)踐表明,將軟件應(yīng)用于塑料模具設(shè)計(jì)能夠縮短開發(fā)周期,提高設(shè)計(jì)精度。本文根據(jù)實(shí)際成產(chǎn)要求設(shè)計(jì)出了一模兩腔的結(jié)構(gòu)模具，其結(jié)構(gòu)緊湊,工作可靠、操作方便、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),并且冷卻效果好、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)的塑件精度高、生產(chǎn)成本低。

關(guān)鍵詞：插座；注塑模具；SolidWorks；IMOLD；

Abstract

In industrial production, the mold parts with a series of advantages of high efficiency, good quality and low cost, makes the mold used more and more widely, especially the fastest growing injection mold, has become an important direction of the development of equipment and technology in modern industry.

This thesis takes a socket as an example to introduce the method of injection mold design,and the main research content is as follow: Applying SolidWorks software completed the socket module design of 3D model. Using CAXA software to complete the assembly drawing and part drawing. Finished the injection mold design of a socket by using IMOLD plug-in. Designed injection mold components and parts, including filling system, cooling circuit, and ejecting mechanism with side action, it shows that applying IMOLD software to plastic mold design can shorten development period andimprove design accuracy. The  mold  has some of advantages .for example, The structure is compact, the operation is reliable and ease, The revolution is steady, the cooling performance is good, the labor intensity is low, the production efficiency is high, the precision is high, the precision is high,and the production cost is low.

Key words：socket; injection mould; SolidWorks; IMOLD 

目    錄

引言 1

1 緒論 2

1.1 注射成型加工原理 2

1.2 注射成型的基本要素 2

1.3 注射模的基本結(jié)構(gòu) 2

1.4 模具設(shè)計(jì)制造中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用 2

1.5 國內(nèi)外模具CAD/CAM/CAE技術(shù)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀 3

1.6 畢設(shè)的主要工作 3

2 組合式排插設(shè)計(jì) 4

2.1 排插外形設(shè)計(jì)分析 4

2.2 插座模塊材料的確定 5

2.2.1 注塑材料分析 5

2.2.2 PC材料的性能 5

2.2.3 PC的成型工藝 5

2.2.4 注塑材料成型過程 6

2.2.5 注塑材料成型條件 6

2.3 插座模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7

2.3.1 壁厚設(shè)計(jì) 8

2.3.2 脫模角度設(shè)計(jì) 8

2.3.3 表面質(zhì)量和尺寸精度 9

3 注射機(jī)及相關(guān)工藝參數(shù) 9

3.1 注射機(jī)的選擇 9

3.1.1 注射機(jī)的結(jié)構(gòu)和分類 9

3.1.2 塑件體積質(zhì)量的計(jì)算 10

3.1.3 型腔數(shù)目的確定 10

3.1.4 注射機(jī)的選擇 10

3.2 有關(guān)注射機(jī)工藝參數(shù)的校核 11

3.2.1 注射機(jī)注射量的校核 11

3.2.2 注射壓力的校核 11

3.2.3 鎖模力的校核 12

3.2.4 最大開模行程的校核 12

3.2.5 注射模具厚度的校核 13

4 成型塑件設(shè)計(jì) 13

4.1 拔模分析 13

4.2 分型設(shè)計(jì) 14

4.2.1 創(chuàng)建分型面 14

4.2.2 創(chuàng)建型芯/型腔模塊 14

4.2.3 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15

4.3 布局設(shè)計(jì) 16

4.4 模架選用 17

4.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18

4.5.1 添加澆口 18

4.5.2 添加流道 19

4.6 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21

4.7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21

4.8 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 22

4.9 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 24

5 結(jié)論 25

謝  辭 27

參考文獻(xiàn) 28

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組合式排插外觀結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與注塑模具設(shè)計(jì).docx

組合式排插外觀結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與注塑模具設(shè)計(jì)任務(wù)書.doc

組合式排插外觀結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與注塑模具設(shè)計(jì)開題報(bào)告.docx

he is at of a a at as of or of on as as of of to be a of It is be a of a as by It is in in of is a of an to be A be in to In an it is of a is of as In to on of AD AM is an to be an as a in as be to as up to on e. g. a to as is in to a to by by to in of of of a is it be in I, e, at as as on of on on . It is in to of A. on it is of to it if a is an is In to be to to B. . he is a “in a is it on of of a is as as in be is to it we be as or or a is is In is so be to 2. of or is It to to a 4of of a in to of A is to a as as a it a it of it a so be a 3. he of is of of to of of is or or by be to or it as It be by in of to be or by be or by C. y of is of is a do an an of is by by to is In is no a of or as in of is an on to to do on in of a is in a to a of is by of a in to do in of is in to to It of of of or as in of to be as of an In or In to in on of of in or by in of in of to of be on an of to an of an in of of in It to of to of As of of a A of of of I. e. to is in is to In of is by to a on a or It is to is by of It is of 0% of be by a is of of In is a of it is a of of is in of on by in of of of is of to a in a to or or a as of is A or of 1 or or 5 is a of a by a is by or by a It is of of It or no or In to is to as as 2 by of go of of of to of of in 870s, In of of of in is a to a is to as . it is to in a as a of he in of in of of to to to a in a of of of of of or on AE to or of a a of of of or of . of (a) of in is (b) of is as c). (d)is to he a be or as of . he a or of is of to is . (a) (b) (c) d) he is an of a of is an it is as to be of is to at a 0 0 a to It mul 第 1 頁 共 20 頁 中文翻譯 注塑模設(shè)計(jì) 模 具簡(jiǎn)介 模具型腔可賦予制品其形狀，因此在塑料加工過程中模具處于非常重要的地位，這使得模具對(duì)于產(chǎn)品最終質(zhì)量的影響與塑化機(jī)構(gòu)和其他成型設(shè)備的部件一樣關(guān)鍵，有時(shí)甚至更重要。 模具材料 根據(jù)成型方法和模具使用周期（即要生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量）的不同，塑料成型模具要滿足不同的需求，模具可以由多種材料制成，甚至于可以使比較特殊的材料如紙張和石膏。然而，由于大多數(shù)成型過程需要高壓，通常還有高溫條件限制，金屬迄今為止時(shí)最重要的材料，其中剛才居首位。很多時(shí)候，模具材料的選擇不僅關(guān)系到性能和最佳性價(jià)比，還影響到模具的加工方法，甚至是整體設(shè)計(jì)。 典型的例子是金屬鑄造模具的材料選擇，與機(jī)械加工模具相比，不同材料的金屬鑄造模具冷卻系統(tǒng)存在很大的差異。另外，不同的制造方法也會(huì)對(duì)材料的選擇產(chǎn)生影生產(chǎn)，原型模具的制造常常 采用一些新技術(shù)，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)集成制造，將固體毛配制成原型模具。與以前以模型為基礎(chǔ)的方法相比，用 法會(huì)更經(jīng)濟(jì)，這是因?yàn)檫@類模具廠家自身就能制作，而用其他技術(shù)，只能由外面的供應(yīng)商來加工生產(chǎn)。 總之，雖然模具生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)用到一些高性能材料，但用得最多的仍然是那些常規(guī)材料。像陶瓷這類高性能材料幾乎不能用于模具制造，這可能是因?yàn)槠鋬?yōu)點(diǎn)（如高溫下性能不會(huì)改變）在模具中并不需要，相反，像燒結(jié)類陶瓷材料，具有低抗張強(qiáng)度和熱傳遞性差的缺點(diǎn)，在模具中也只有少量應(yīng)用。這里所用的零件不是采用粉末冶金和熱 等壓工藝生產(chǎn)，而是指燒結(jié)成的多空、透氣性零件。 在很多成型方法中，都必須將行腔中的氣體排出去，人們已經(jīng)多次嘗試使用多孔金屬材料排氣。與專門設(shè)置的排氣裝置相比，其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，尤其是在熔料前鋒處如有熔接線的地方，這里是最容易出現(xiàn)問題的區(qū)域：一方面能防止在制品表面有明顯的熔接線，還能避免溢流料等殘余物堵塞微孔。采用這類材料制造模具時(shí)，在設(shè)計(jì)和成型工藝上都會(huì)出現(xiàn)新的問題。 A．設(shè)計(jì)原則 模具設(shè)計(jì)的原則很多，這些原則都是基于邏輯、以往經(jīng)驗(yàn)、加工的方便性和經(jīng)濟(jì)性考慮，在設(shè)計(jì)、模具制造和模塑成型過程遵守這些規(guī)則 是很有用的，但有時(shí)，忽略某一原則而遵守另一原則往往會(huì)更好些。本文將介紹最常用的設(shè)計(jì)原則，但設(shè)計(jì)人員只有從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中才能有所收獲。設(shè)計(jì)者應(yīng)隨時(shí)關(guān)注與這些設(shè)計(jì)原則有關(guān)的新觀點(diǎn)、模塑方法、材料。 第 2 頁 共 20 頁 B．模具基礎(chǔ) 1．模腔 模腔指的是通過機(jī)加工在模具材料內(nèi)部挖出的空間，以供模塑材料，即塑料填充，并獲取該空間形狀得到需要的制品。模具的歷史幾乎與人類文明一樣悠久，通過在沙型這類的模具中注入液體金屬如鐵、青銅，生產(chǎn)出工具、武器、鐘、塑像和廚房用具，如今在鑄造廠仍使用這類模具，為了取出固化后的制品，需要將模具打碎，因此這種模 具只能用一次，我們一直在尋求可以反復(fù)使用的永久模具，現(xiàn)在可以用堅(jiān)固耐用的材料如鋼材、軟質(zhì)鋁及其他合金材料生產(chǎn)模具，當(dāng)生產(chǎn)量不是很大、模具壽命要求不是很高時(shí)，甚至可以用某些塑料制品模具。注塑生產(chǎn)時(shí)，熔料以高壓注入型腔，因此就需要模具足夠結(jié)實(shí)以抵御變形。 2．型腔數(shù)量 多數(shù)模具，尤其生產(chǎn)大型制品的模具多為單腔模，但是大批量生產(chǎn)時(shí)的模具，會(huì)有兩個(gè)或更多型腔，這純粹是出于經(jīng)濟(jì)考慮。注射多型腔的時(shí)間并不比單腔模多，例如四腔模注射一個(gè)產(chǎn)品的時(shí)間大約僅是單腔模的 1/4，而產(chǎn)量卻與型腔數(shù)成正比。多腔模比單腔模貴，并不是說要 貴四倍，但需要帶有大模板和鎖模能力的注塑機(jī)，而且該例所需總的塑料量是單腔模的四倍，需要有較大的注射裝置，較大設(shè)備的單位成本要比用小型模具的設(shè)備高。目前多型腔模大多選擇 2、 4、 6、8、 12、 16、 24、 32、 48、 64、 96、 128 這樣的數(shù)字。選擇這些數(shù)字（偶數(shù)）的原因是為了方便在長方形區(qū)域內(nèi)布置型腔，這樣有利于設(shè)計(jì)、定尺寸以方便加工制造，也有利于圍繞機(jī)器中心對(duì)稱分布型腔，這種對(duì)稱分布對(duì)保證每個(gè)型腔分配到相同的鎖模力非常重要。也可以在圓形范圍內(nèi)設(shè)置較少量的型腔數(shù)，甚至于是3， 5， 7， 9 這樣的奇數(shù)，還可用任意型 腔數(shù)排布，但要注意圍繞注塑機(jī)中心線投影面積對(duì)稱分布。 3．型腔形狀及收縮 型腔形狀實(shí)際上是塑件形狀的“反”形狀。尺寸需要家上塑料的收縮量。型腔形狀可以用切削設(shè)備或電火花、化學(xué)腐蝕及任何新型加工方法進(jìn)行加工和制造，如電鍍工藝，也可以將銅或鋅基合金澆鑄到具有制品形狀的石膏?；蛴菜芰夏Ｈ绛h(huán)氧樹脂中，再機(jī)加工成規(guī)定形狀。型腔可以直接在模板上切挖出來，也可做成嵌件攘入模板中。 C．型腔和型芯 通常模具的凹部叫型腔，與之相配的凸起部分叫型芯。大多塑料制品是杯狀的，這并不是它們看起來像水杯，而是有內(nèi)外兩面，其外部由型腔成 型，內(nèi)部由型芯制得。另一種是平板狀制品，模具沒有明顯的凸起，型腔有時(shí)看起來像鏡面，這類制品有塑料小刀、游戲籌碼、圓片狀制品如唱片，產(chǎn)品外表看起來很簡(jiǎn)單， 第 3 頁 共 20 頁 但注塑成型時(shí)卻有很多嚴(yán)重問題出現(xiàn)。通常將型腔設(shè)置在注塑一側(cè)的半模上，而將型芯設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。這樣放的原因是所有注塑機(jī)在動(dòng)模側(cè)都設(shè)置有頂出機(jī)構(gòu)，而且制品通常易于收縮并包覆在型芯上，隨后被頂出。絕大多數(shù)注塑機(jī)在注射側(cè)不安置頂出機(jī)構(gòu)。 聚合物成型過程 聚合物成型加工是將固體 (有時(shí)是液體狀 ) 粉末、粒狀、珠粒等形狀的樹脂轉(zhuǎn)變成具有一定形狀、尺寸和性能的固體塑料制品，通常包括：擠出、模塑、壓延、涂布、熱成型等。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，成型過程通常包括一下步驟：國體物料輸送、壓縮、加熱、熔融、混合、成型、冷卻、固化、修飾。很顯然，這些操作不一定順序完成，其中有一些是同時(shí)進(jìn)行的。 為了賦予塑料材料規(guī)定的幾何形狀和尺寸，需要通過成型加工來完成。還要綜合考慮黏彈性形變和若傳遞，他們和溶體的固化有關(guān)。 成型加工包括下述兩種方式：二維成型如口模成型、壓延和涂布；三維成型。二維成型既包括連續(xù)穩(wěn)定的操作也包括間歇式操作 ，連續(xù)式如薄膜和片材擠出、線纜包裹、紙張和片材涂布、壓延、纖維紡絲、管材和異型材基礎(chǔ)等，間歇式操作如擠出吹塑成型。通常，模塑成型是間歇式的，所以工作條件有時(shí)會(huì)不穩(wěn)定。熱成型、真空成型及其他類似方法?？梢员豢醋魇菍?duì)已有的二次加工，例如在吹塑成型中，就包括預(yù)成型（型胚的生成）和二次成型（型胚的吹脹）兩部分。 成型過程中既有同步的液體流動(dòng)和熱傳遞，也有交錯(cuò)的流動(dòng)和熱傳遞。在二維成型過程中，一般成型后再接著固化，而在三維成型時(shí)，固化和成型往往在模具內(nèi)同時(shí)進(jìn)行。根據(jù)材料的性質(zhì)、設(shè)備和成型條件，結(jié)合流動(dòng)面的情況（自由與否），流動(dòng)通常包括剪切、拉伸及壓縮流動(dòng)（國內(nèi)一般將流動(dòng)形式只分為剪切和拉伸流動(dòng)）。聚合物流動(dòng)和固化時(shí)的熱力學(xué)－機(jī)械性能決定了制品的微觀結(jié)構(gòu)變化如形態(tài)、結(jié)晶度和取向分布等，制品的最終性能與期微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。因此，只有了解樹脂性能、設(shè)備、操作條件、熱力學(xué)－力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)和制品最終性能之間的相互作用，才能 更好的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程和制品的質(zhì)量控制。已經(jīng)運(yùn)用數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)模擬來研究它們之間的相互作用，鑒于 統(tǒng)在塑料成型中應(yīng)用越來越廣泛，此種研究思路也越來越重要 。 注塑成型 將粒狀、粉末及液體塑料轉(zhuǎn)變?yōu)橹破酚泻芏喾N方法，塑料材料處于可模塑狀態(tài)并可適用于多種成型方法。大多數(shù)情況下，熱塑性材料可以用某些方法成型，而熱固性材料需要用其他方法。這是因?yàn)闊崴苄圆牧霞訜岷髸?huì)軟化，冷卻前可被重塑，而熱固性材料在加工前未聚合，成型過程中會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種反應(yīng)通常是在熱、催化劑或壓力的作用下完成的，在進(jìn)行塑料加 工研究和應(yīng)用時(shí)，了解 第 4 頁 共 20 頁 這一點(diǎn)尤為重要。 注塑成型是迄今為止用得最多的一中熱塑性材料的成型方法，同時(shí)也是歷史悠久的一種方法，目前占到塑料成型總量的 30%。由于原料可惜此一步成型，注塑方法適于大批量和一步自動(dòng)成型復(fù)雜幾何形狀的塑料制品，大多數(shù)情況下不需要后續(xù)加工。典型制品有玩具、汽車配件、家庭用具和電子產(chǎn)品。 由于注塑成型時(shí)有很多相互關(guān)聯(lián)的變量，這種方法是相當(dāng)復(fù)雜的。成功的注塑生產(chǎn)不僅有賴于設(shè)備參數(shù)的正確設(shè)置，還在于要消除每次注射時(shí)的潑動(dòng)，這種潑動(dòng)是由液壓系統(tǒng)、料筒溫度及材料黏度變化引起的。提高每次注射時(shí)設(shè)備參數(shù)的穩(wěn)定性，可得到公差小、次品率低和質(zhì)量高的產(chǎn)品。 任何成型加工最根本的目標(biāo)都是：提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短成型周期，采用重復(fù)性和自動(dòng)化程度高的循環(huán)過程。模具人員在生產(chǎn)過程中總是想盡辦法降低或消除不合格。用注塑法生產(chǎn)那些精度要求很高的化學(xué)產(chǎn)品，或者附加值很高的產(chǎn)品如電器外殼，降低次品率的好處很大。 典型的注塑成型過程由五個(gè)階段組成： 注塑概況 工藝 注射成型是一個(gè) 塑料在 壓力下 進(jìn)入 一個(gè)空腔 中成為 理想 形狀的的 循環(huán)過程。塑造，是 通過 冷卻（熱塑性塑 料 ） 或由一個(gè)化學(xué)反應(yīng)（熱固性） 來 實(shí)現(xiàn) 的 。這是一個(gè)為大規(guī)模生產(chǎn)具有優(yōu)良尺寸 精度 的復(fù)合塑料零部件最常見和 最 靈活 方式 。它需要極少或根本沒有整理或裝配作業(yè)。除 了 熱塑性塑料和 熱固性 ， 這個(gè)進(jìn)程現(xiàn)在通過用聚合物粘結(jié)劑被擴(kuò)展到 象纖維，陶器，金屬粉 末 這樣的材料 。 應(yīng)用 按重量計(jì)算大約所有塑料加工的 32%是通過 注塑成型機(jī)器的 。 歷史上， 注入成型的 主要 里程碑包括往復(fù)移動(dòng)螺絲機(jī)器和各種新 的替代 過程， 和應(yīng)用電腦仿真，以 及 設(shè)計(jì)和制造的塑料零部件 的發(fā)明 。 注 射 機(jī)的發(fā)展 從 19世紀(jì) 70年代初注入成型機(jī)器 問世以來它 已經(jīng)經(jīng)歷 了 顯著的修改和改進(jìn)。 尤其 是 往復(fù)移動(dòng)螺 桿 機(jī)器的發(fā)明 使 熱塑性塑料注 塑 成型過程的 多功能性 和生產(chǎn)力 得到了 徹底改革。 往復(fù)移動(dòng)螺 桿 的好處 除在機(jī)器控制方面 和 機(jī)器起 動(dòng)功能上有 明顯改進(jìn)外， 注 塑 成型機(jī)器的 一個(gè)主要發(fā)展 是 從一個(gè) 活塞機(jī)器 到一個(gè)往復(fù)移動(dòng)螺絲 桿的 變化。 雖然活塞機(jī)本身簡(jiǎn)單 ，它 的 普及 受到 限制 歸咎與它僅僅 通過純傳導(dǎo) 的緩慢的 加熱 速度 。 往復(fù)移動(dòng)螺 桿 第 5 頁 共 20 頁 用它旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)能 使材料塑化 更迅速而均勻，如圖 1 中所示使可塑材料。 另外 ，它能把這個(gè)熔融的聚合物注入在一個(gè)向前的方向， 就像一個(gè)活塞 。 注 塑 成型過程的發(fā)展 注 塑 成型過程 開始 只與熱塑性塑料聚合物一起使用在 活性 材料方面的發(fā)展， 在塑造設(shè)備方面的改進(jìn)，并且 由于特殊工業(yè)的 需要已經(jīng) 把工藝的用途擴(kuò)展到超出了他 原先的范圍 供選擇的注塑工藝 在過去二十年期間發(fā)展注射模塑已經(jīng)被做出許多嘗試 ， 隨著特殊設(shè)計(jì) 發(fā)展 道具生產(chǎn)零件的 工序 可用作替換過程 ， 從 傳統(tǒng)的 注射模塑中派生而來 的 應(yīng)用策劃新時(shí)代 ，它有 更多自由 設(shè)計(jì) 和特殊結(jié)構(gòu)上特征 通過 這些努力 產(chǎn)生了 許多 類型 ，包括： 級(jí)進(jìn) 注射（夾心）成型 易熔 芯 注 塑 成型 氣體輔助注 塑 成型 壓縮注塑成型 層狀（微）注射 交替供料 的注 塑 成型 低壓注入成型 推拉注 塑 成型 反應(yīng)注 塑成型 結(jié)構(gòu)泡沫 注塑 成型 薄壁件成型 計(jì)算機(jī)模擬注塑成型過程 由于他們的擴(kuò)展性和希望性 ,電腦仿真 也 已經(jīng) 擴(kuò)展 超出早 期的 "外行 現(xiàn)在 ,復(fù)雜程序在過程期間模仿填充 后 行為 ,反作用動(dòng)力學(xué)和兩材料的 不同性質(zhì) 或者二 維 的使用。 仿真部分提供關(guān)于使用 在設(shè)計(jì)題目 有 中間 幾例子 ,其給你怎樣能使用 第 6 頁 共 20 頁 級(jí)進(jìn) 注射（夾心）成型 總體上說 級(jí)進(jìn)注塑 成型 是通過兩種不同的材料連續(xù)的和或同時(shí)地由同一澆口注射完成的 。材料層板和凝固。 這工藝生產(chǎn)零件 ,其隨著在層皮材料之間把型芯材料嵌入有一層積的結(jié)構(gòu)中 . 這項(xiàng)創(chuàng)新過程 為 用最優(yōu)性能的每一種材料或修改模的一部分 屬性 提供了固有的靈活性。 圖 1 四個(gè)階段的 級(jí)進(jìn) 注塑成型 (a)短球的皮合物融化 (顯示在里深綠色 )注入進(jìn)那些模型 (b)核心聚合物的注射 熔化 ，直到 型腔 被差不多填補(bǔ) 如 (c)中所示皮聚合物再次被注入，以便把離開的這個(gè)核心聚合物從澆注系統(tǒng)中清除出去 熔心注 射 成型 熔芯工藝 在 單個(gè) 產(chǎn)品 中 ，空的部分用復(fù)雜內(nèi)部 結(jié)構(gòu)的易熔 (丟失，可溶 )如下圖 。這個(gè) 工藝 在塑造核 芯內(nèi)部完成 ，核 芯 將 自身 融化或者化學(xué)消失，留下它的外部 結(jié)構(gòu) 作為塑料部分的內(nèi)部形狀。 第 7 頁 共 20 頁 圖 1。 易熔 (失芯 ， 熔芯 )核心注 射 成型 氣體輔助注 塑 成型 氣體輔助 工藝 氣體輔助注塑成型過程的 是樹脂 聚合物熔體 欠料 進(jìn)入模腔。壓縮氣體，然后注入的 聚合物 核心部分幫助 填滿 模具。這個(gè)過程如下所示。 圖 1 。氣體輔助注射成型 (a)電氣系統(tǒng) (b)液壓系統(tǒng)，， (c)控制面板， (d)汽缸。 注射 注射壓縮成型 工藝 是傳統(tǒng)注射成型 的延續(xù)。 在把一 種 預(yù)調(diào)裝置量的聚合物 熔化注 入一個(gè)開放 型腔 ,如同下面展示那樣 ,聚合物注射的時(shí)候 被壓緊 ,這過程的最重要 特點(diǎn) 是 相對(duì)于無壓力部件要 在低夾 具 方面 保證 尺寸上穩(wěn)定 ,(百分之 20到 50甚至 更低 ). 第 8 頁 共 20 頁 層狀（微 層 ）注塑成型 層狀 注射 成型通過同步注射和層倍增加的綜合了供擠出和注射成型， 如同在圖下面 1 中展示那樣 ,層狀注射成型同時(shí)實(shí)施不同的樹脂注射 例如 阻隔氣密性 ,尺寸穩(wěn)定性，耐熔性 和 光學(xué)透明性。 交替注射成型 交替注射 成型過程 是在 入口壓力 下 引起 聚合物熔化 擺動(dòng)，如這下面的插圖中所示。當(dāng)不同的層分子或者纖維由于凝固 而 被在 模具 里增加時(shí) ， 活塞的行動(dòng)保持材料在門里熔融， 、 。 這個(gè)過程提供 簡(jiǎn)單的方法使 簡(jiǎn)單或者復(fù)雜部分 從空間中釋放出來 ，下沉標(biāo)明，以及 結(jié)合處 缺陷。 第 9 頁 共 20 頁 低壓注射成型 低氣壓注塑成型，基本上是一種優(yōu)化 并 延長 的 常規(guī)注塑成型（見圖 1 ） 。低壓可以 通過 正確 的 螺 桿 轉(zhuǎn) /分 的編程 ， 水 壓支持 壓力 和螺桿速度來 控制 熔化 的溫度和注射速度 。 它也利用 很多閥門的連續(xù)關(guān)閉來縮小流程 。 填料 階段 以 一般慢并且控制注射速度 來消除 ，低氣壓注塑成型 的優(yōu)點(diǎn) 包括減少 較大的夾緊力 ， 利用成本較低的模具和壓力機(jī) 和降低模塑制品成型應(yīng)力。 推拉注射成型 該推拉注射成型過程中使用了傳統(tǒng)的 兩套 注射液系統(tǒng)和 雙澆口 模具， 推動(dòng) 材料 在母主 注射裝置和輔助注射裝置 中來回流動(dòng) ，如下所示 。 這個(gè)過程中消除熔 體縫 ， 空隙 ，裂 紋 ，并控制纖維 方 向。 第 10 頁 共 20 頁 反應(yīng)注塑成型 工藝 多數(shù) 反應(yīng)注塑成型 工藝 ，包括反應(yīng)注射成型（ ，以及 混合成型 加工，如樹脂傳遞模塑（ 結(jié)構(gòu)反應(yīng)注射成型（ 。 與熱塑性塑料塑造相比 具有典型 的低粘性 ，模具壓力低，模具成本低的特點(diǎn)。活性 樹脂也可以在 混合 過程 中使用 。 例如，制作 高強(qiáng)度和小批量的大型零件 ， 用于長纖維 的預(yù)先成型 。另一個(gè)領(lǐng)域是比以往任何時(shí)候 接受的 都是微電子集成電路芯片 。 注塑成型的適應(yīng)性是在這些物質(zhì)中包括在機(jī)械上料（桶）中的一段溫度上升來避免固化。不過，腔 通常是 有 足夠的熱 來 啟動(dòng)化學(xué)交聯(lián)。作為熱預(yù)聚合物是被迫進(jìn)入腔 中 ，熱 度 是從腔墻 中 ， 流動(dòng)的 粘性（摩擦） 熱氣 ， 和 反應(yīng)元件 所釋放的熱氣中補(bǔ)充的。零件的溫度 往往超過 模具的溫度 。 零件的固性 (甚至在高溫 中 )的循環(huán)是 當(dāng)反應(yīng)足夠強(qiáng)烈時(shí) 完成的 然后零件 被 彈出。 設(shè)計(jì)考慮 因?yàn)榉磻?yīng)是 在填塞和充滿 后 的階 段進(jìn)行的，所以活性材料的注塑成型的加工工藝是復(fù)雜的。 例如， 慢的填充經(jīng)常引起過早的膠化和一個(gè)合力，然而快速填充能引起內(nèi)部間隙混亂。 模具壁溫度 的不適當(dāng)控制 和 厚度不足 要么引起的注射劑流動(dòng)性問題或造成材料 過熱。 計(jì)算機(jī)仿真是普遍公認(rèn)的作為更具成本效益的工具，比傳統(tǒng)的時(shí)間 短 ， 試錯(cuò)能力強(qiáng) 和 高的改錯(cuò)能力。 結(jié)構(gòu)泡沫注塑成型 概況 結(jié)構(gòu)泡沫 注塑 生產(chǎn) 的零件是有固體外表面周圍的 圍繞內(nèi)部 氣孔 (或者泡沫 )的 核心組成的，在下面的圖 1 說明 。這個(gè)工藝適合大型厚零件在最終用途應(yīng)用中承受彎曲負(fù)荷，結(jié)構(gòu)泡沫零件還可以高低壓生產(chǎn)或者是氮?dú)夂突瘜W(xué)填充劑。 第 11 頁 共 20 頁 薄壁成型 薄壁件是相對(duì)的 ， 傳統(tǒng)的塑料 零件 通常 是 2到 4毫米厚 。 當(dāng)厚度 在 毫米時(shí) 和邊緣尺寸低于 薄 壁 設(shè)計(jì)被 稱為 "先進(jìn) "。薄壁成型的另一個(gè)定義是根據(jù)流程 /壁厚比，這些薄壁的應(yīng)用典型比率在 100： 1 到 150： 1 之間或更高。 典型的應(yīng)用范圍 薄壁件成型更適用于便攜式的通訊和計(jì)算設(shè)備，他們要求塑料殼得非常薄卻依然能夠同傳統(tǒng)零件一樣能夠承受同樣的機(jī)械強(qiáng)度 工藝 因?yàn)楸”诩鋮s速度非常快，他們需要高的溶化溫度，高的注射速度，和非常高的注射壓力，如果多種閥門或者順序閥門沒有一個(gè)理想的填充速度來幫助減少壓力的要求。 由于高的速度和剪切速率在薄壁件成型上更容易幫助減少薄壁件每個(gè)方向收縮，這對(duì)于充分的填充非常重要，然而核心的部分仍然是熔化。 注塑機(jī) 組成要素 對(duì)于熱塑性塑料，注塑機(jī)通過熔化，注塑，填充和冷卻把 粒狀或丸?；限D(zhuǎn)換成最好的成型零件。一個(gè)典型的注塑機(jī)主要由以下部分組成，在下面圖 1中說明 機(jī)器功能 注塑機(jī)基于機(jī)器功能大致可分為三類： 一般用途的機(jī)器 精密機(jī)器超高速，薄壁件的機(jī)器 輔助設(shè)備 注塑機(jī)的主要輔助設(shè)備包括樹脂干燥機(jī)，材料處理設(shè)備，制粒機(jī)，模溫機(jī)，冷水機(jī)組，搬運(yùn)機(jī)械手以及零件處理設(shè)備。 第 12 頁 共 20 頁 基于注塑模具鋼研磨和拋光工序的自動(dòng)化表面處理 摘要 : 本 文 研究 了 注塑模具鋼自動(dòng)研磨與球面拋光加工工序 的 可能性 ，這種 注塑模具鋼 塑 性 曲面 是在 數(shù)控加工中心 完成的。 這項(xiàng)研究已經(jīng)完成了磨削刀架 的 設(shè)計(jì) 與 制造 。 最佳表面研磨參數(shù) 是在 鋼鐵 加工中心測(cè)定 的。 對(duì)于塑模具鋼 的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合：研磨 材料的磨料 為粉紅氧化鋁 ，進(jìn)給量 500毫米 /分鐘 ， 磨削深度 20微米，磨削轉(zhuǎn)速為 18000優(yōu)化 的 參數(shù) 進(jìn)行 表面研磨 ， 表面粗糙度 可由大約 米改善至 用球拋光 工藝和 參數(shù)優(yōu)化拋光 ， 可以進(jìn)一步改善表面粗糙度 米左右 。在 模具 內(nèi)部 曲面的測(cè)試部分 ， 用最 佳參數(shù) 的 表面研磨、拋光 ， 曲面表面粗糙度就可以提高約 米到 0 關(guān)鍵詞 : 自動(dòng)化表面處理 ， 拋光 ， 磨削加工 ， 表面粗糙度 ， 法 一、 引言 : 塑膠工程材料由于其重要特點(diǎn) ,如耐化學(xué)腐蝕性、低密度、易于制造 ,并已日漸取代金屬部件 在 工業(yè) 中廣泛 應(yīng)用 。 注塑成型 對(duì)于 塑料制品 是 一個(gè)重要 工藝。注塑模具的表面質(zhì)量是 設(shè)計(jì) 的本質(zhì)要求 ,因?yàn)樗苯佑绊懥怂苣z產(chǎn)品的外觀 和性能。 加工工 藝 如 球面 研磨、拋光常用 于 改善表面光潔度 。 研磨工具 (輪子 )的安裝已廣泛用于傳統(tǒng)模具 的制造 產(chǎn)業(yè) 。 自動(dòng)化表面研磨加工工具 的 幾何模型 將在 [1]中 介紹 。 自動(dòng)化表面處理 的球磨 研磨工具 將在 [2]中得到 示范 和 開發(fā) 。 磨 削速度 , 磨 削 深度 ，進(jìn)給速率和 砂輪 尺寸 、研磨材料特性 （ 如磨料粒度 大?。?是球形研磨 工藝 中 主要的 參數(shù) ，如圖 1（ 球面研磨過程示意圖 ）所示。 注塑模具鋼的球面研磨 最 優(yōu)化參數(shù) 目前 尚未在文獻(xiàn) 得到確切的 依據(jù) 。 近年來 ， 已 經(jīng) 進(jìn)行了一些研究 ， 確定 了 球 面 拋光工藝 的 最優(yōu)參數(shù) (圖 2) （ 球面 拋光過程示意圖 ）。 比如 ，人們 發(fā)現(xiàn) , 用碳化鎢球滾 壓的方法可以使 工件表面的 塑性變形減少 ,從而改善表面粗糙度、表面硬度、抗疲勞 強(qiáng)度 [3,4,5,6]。 拋光的 工藝 的過程 是由 加工中心 [3,4]和 車床〔 5,6〕 共同完成的。對(duì) 表面粗糙度有重大影響 的 拋光 工藝 主要 參數(shù)，主要是 球或滾子材料 ， 拋光 力， 進(jìn)給速率 ,拋光速度 ,潤滑、拋光 率及其他因素等。 注塑模具鋼 面拋光的參數(shù)優(yōu)化 ，分別結(jié)合 了 油脂潤滑劑 ， 碳化鎢球 ,拋光速度 200毫米 /分鐘 ,拋光力 300牛， 40微米 的進(jìn)給量 [7]。 采用最佳參數(shù) 進(jìn)行表面研磨和球面拋光的深度 為 通過拋光 工藝， 表面粗糙度 可以 改善大致為 40%至 90%[3 此項(xiàng) 目 研究的目的是 ， 發(fā)展 注塑 模具 鋼的 球形研磨 和 球面拋光工序 ，這種 注塑模具 鋼的 曲面 實(shí)在 加工中心完成 的。 表面光潔度 的 球研磨與球拋光 的 自動(dòng)化流程工序 ，如圖 3所示。 我們開始自行設(shè)計(jì)和制造的球面研磨工具及加工中心 的對(duì) 刀 裝置 。 利用 確定了表面球研磨最佳參數(shù) 。 選擇 為 四個(gè)因素和三個(gè)層次 。 用 最佳參數(shù)進(jìn)行表面球研磨則適用于 第 13 頁 共 20 頁 一個(gè)曲面表面光潔度 要求較高的 注塑模具 。 為 了 改善表面粗糙 , 利用最佳球 面拋光 工藝 參 數(shù)，再進(jìn)行對(duì)表層 打磨 。 圖 的過程的簡(jiǎn)圖 圖 拋光 的過程的簡(jiǎn)圖 第 14 頁 共 20 頁 圖 拋光工序 的 流程圖 二、 球研磨 的 設(shè)計(jì) 和 對(duì)準(zhǔn)裝置 : 實(shí)施過程中可能出現(xiàn)的曲面 的 球研磨 ,研磨球 的中心應(yīng)和 加工中心 的 Z 軸 相一致。 球面研磨工具的安裝及調(diào)整裝置 的 設(shè)計(jì) ，如 圖 4（ 球 面 研磨工具及其調(diào)整裝置 ） 所示 。 電動(dòng)磨床展開 了 兩個(gè) 具有 可調(diào)支撐螺絲 的 刀架 。 磨床 中心正好與具有輔助作用 的圓錐槽線配合 。 擁有磨床 的 球接軌 ,當(dāng) 兩個(gè)可調(diào)支撐螺絲被收緊時(shí)，其后的 對(duì)準(zhǔn)部件 就 可以拆除 。研磨 球中心坐標(biāo)偏差約 為 5微米 , 這是衡量一個(gè)數(shù)控坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。 機(jī)床的 機(jī)械振動(dòng) 力 是 被 螺旋彈簧 所 吸收 。球形研磨球 和 拋光工具 的安裝，如圖 5（ a. 球面研磨工具的圖片 . 圖片 ） 所示 。為使 球面磨削加工和拋光加工 的進(jìn)行， 主軸 通過 球鎖機(jī)制 而被鎖 定。 三、 矩陣實(shí)驗(yàn)的規(guī)劃 樣的設(shè)計(jì)與制造 選擇最佳矩陣實(shí)驗(yàn)因子 確定最佳參數(shù) 實(shí)施實(shí)驗(yàn) 分析并確定最佳因子 進(jìn)行表面拋光 應(yīng)用最佳參數(shù)加工曲面 測(cè)量試樣的表面粗糙度 球研磨和拋光裝置的設(shè)計(jì)與制造 第 15 頁 共 20 頁 利用矩陣實(shí)驗(yàn) 交 法，可以 確定參數(shù) 的影響程度 [8]. 為了配合上述球面研磨參數(shù) ， 該材料磨料 的研磨 球 (直徑 10 毫米 ),進(jìn)給速率， 研磨 深度 ,再次研究中 電氣磨床被 假定為 四個(gè)因素 (參數(shù) )， 指定為 從 （見表 1實(shí)驗(yàn)因素和水平 ）。 三個(gè)層次 (程度 )的因素 涵蓋了不同的范圍特征 ,并用 了數(shù)字 1、 2、 3標(biāo)明。 挑選三類磨料 ,即碳化硅 (白色氧化鋁 (A),粉紅氧化鋁 ( 研究 . 這 三個(gè)數(shù)值的 大小取決于 每個(gè)因素 實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 選定 正交矩陣進(jìn)行實(shí)驗(yàn) ，進(jìn)而研究 四 —— 三級(jí)因素的球形研磨過程 。 圖 的工具的概要例證和它調(diào)節(jié)裝置 圖 面研磨的工具的照片 b 球拋光工具 的 的照片 意義 : 第 16 頁 共 20 頁 工程設(shè)計(jì)問題 ,可以分為較小 而好的 類型 ,象征性最好類型 ,大 而好 類型 ， 目標(biāo) 取向 類型等 [8]。 信噪比 (S/N)的 比值 ，常 作為目標(biāo)函數(shù) 來 優(yōu)化產(chǎn)品或 者 工藝設(shè)計(jì) 。 被加工面的 表面粗糙度值經(jīng) 過 適當(dāng) 地 組合磨削參數(shù) ， 應(yīng)小于原來的 未加工 表面 。 因此 ,球面研磨過程 屬于工程問題中的 小 而好類型。這里的 信噪比（ S/N） ,η, 按下列公式定義 [8]: η =?10 （ 平方等于質(zhì)量 參數(shù) ) =?10 ????? ??ni 這里， — 不同噪聲條件下 所 觀察 的 質(zhì)量 參數(shù) n—— 實(shí)驗(yàn) 次數(shù) 從每 個(gè) 正交實(shí)驗(yàn) 得到的 信噪比 （ S/N） 數(shù)據(jù) ，經(jīng) 計(jì)算 后， 運(yùn)用差異分析技術(shù) (變異 )和殲比檢驗(yàn) 來測(cè)定 每一個(gè) 主要的 因素 [8]。 優(yōu)化 小而好類型的工程問題 問題更是盡量 使 η 最大而 定 。 各級(jí) η 選擇 的 最大化將 對(duì)最終的 η 因素有重大影響 。 最優(yōu)條件可 視 研磨球 而 待定 。 表 1。 實(shí)驗(yàn)性因素和 等級(jí) 1 2 3A . 研磨材料 l 2 O 3 , W A O 3 , P 速度 ( m m / m i n ) 50 100 200C . 研磨深度 ( μ m ) 20 50 80D . 轉(zhuǎn)數(shù) ( r p m ) 12000 18000 24000等級(jí)因素四、 實(shí)驗(yàn) 工作 和結(jié) 果 : 這項(xiàng)研究使用的材料是 相當(dāng)于艾西塑膠模具 )[9]， 它 常用 于大型注塑模具產(chǎn)品在國內(nèi)汽車零件 領(lǐng)域和國內(nèi)設(shè)備。 該材料的硬度約9]。 具體好處之一是 , 由于 其 特殊的熱處理前處理 ， 模具可直接用于未經(jīng)進(jìn)一步加工工序 而對(duì) 這一材料 進(jìn)行 加工 。式樣 的設(shè)計(jì)和制造 ,應(yīng) 使 它 們可以安裝在底盤 ，來 測(cè) 量相應(yīng)的反力。 樣的加工 完畢 后 ， 裝在大底盤 上在 三 坐標(biāo) 加工中心進(jìn)行了銑 削，這種加工中心是由楊 *鋼鐵公司 所生產(chǎn) (中壓型三號(hào) ),配備 了 司 的 數(shù)控控制器 ( )[10]。 用 測(cè)量前 機(jī) 加工 前 表面 的 粗糙度 ,使其 可達(dá)到 圖 6試驗(yàn) 顯示了 球面磨削加工 工藝的 設(shè)置 。 一個(gè)由 司 生產(chǎn)的 視頻觸摸觸發(fā)探頭 ，安裝在 加工中心 上，來 測(cè)量 和 確定和原 始式樣的 協(xié)調(diào) 。 數(shù)控代碼所需要的磨球路徑 第 17 頁 共 20 頁 由 這些代碼經(jīng) 過 口界面 ， 可以傳送到 裝有 控制器的數(shù)控加工中心 上。 完成了 矩陣實(shí)驗(yàn)后， 表 2 （ 樣 光滑 表 層的 粗糙度 ） 總結(jié)了 光滑 表面 的 粗糙度 ， 計(jì)算 了每一個(gè) 矩陣實(shí)驗(yàn)的信噪比（ S/N） ,從而 用于方程 1。通過表 2提供的各個(gè)數(shù)值，可以得到 4種不同程度因子的平均信噪比（ S/N），在圖 7中已用圖表顯示。 表 樣 光滑 表 層的 粗糙度 E x p A B C D m) m) m)S/(μm)1 1 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2 1 3 2 2 1 3 3 2 1 1 2 2 2 3 3 3 1 1 1 1 3 2 2 1 3 3 2 1 3 1 2 1 2 3 2 3 制因素) 表面粗糙度 (R a) 響應(yīng)圖 第 18 頁 共 20 頁 表 平均 S/N 比率 因素 A B C 4 1 3平均值 曲線圖 球面研磨工藝的目標(biāo)，就是通過確定每一種因子的最佳優(yōu)化程度值，來使試樣光滑表層的表面粗糙度值達(dá)到最小。因?yàn)?? 們應(yīng)當(dāng)使信噪比（ S/N）達(dá)到最大。因此，我們能夠確定每一種因子的最優(yōu)程度使得η的值達(dá)到最大。因此基于這個(gè)點(diǎn)陣式實(shí)驗(yàn)的最優(yōu)轉(zhuǎn)速應(yīng)該是 18000如表 4（ 優(yōu)化組合球面研磨參數(shù) ）所示。 通過使用數(shù)據(jù) 方差分析 的 技術(shù)和 法，進(jìn)一步確定了每一種因子有什么主要的影響，從而確定了它們的影響程度 (見表 5 信噪比和 表面粗糙度 )。2， 13 的 F 比的比值是 當(dāng)于 10%的影響程度。（或者置信水平為90%）這個(gè)因子的自由度是 2，自由度誤差是 13， 根據(jù) F 分布表 [11]。如果 F 比值大于 可以認(rèn)為對(duì)表面粗糙度有顯著影響。結(jié)果，進(jìn)給量和磨削深度都對(duì)表面粗糙度有顯著影響。 為了觀察使用最優(yōu)磨削組合參數(shù)的重復(fù)性能，進(jìn)行了 5 種不同類別的實(shí)驗(yàn)，如表 6所示。獲得被測(cè)試樣的表面粗糙度值 用球研磨組合參數(shù)，可使表面粗糙度提高了 78%。使用球面拋光的優(yōu)化參數(shù)，光滑表面進(jìn)一步被拋光。經(jīng)過球面拋光可獲得粗糙度 改善了的拋光表面，可以在 30× 光學(xué)顯微鏡觀察 下進(jìn)行觀察，如圖 8.（未 加工表面、 光滑面 和 拋光 面的測(cè)試樣品的顯微鏡 象 (30×) 的 比 較 ）所示。經(jīng)過拋光工藝，工件機(jī)加工前的表面粗糙度改善了近 95%。 第 19 頁 共 20 頁 從 得的球面研磨優(yōu)化參數(shù)，適用于曲面光滑的模具，從而改善表面的粗糙度。選擇 香水瓶為一個(gè)測(cè)試載體 。對(duì)于被測(cè)物體的模具數(shù)控加工中心，由 件 來 模擬測(cè)試 。經(jīng)過精銑，通過使用從 陣實(shí)驗(yàn) 獲得的球面研磨優(yōu)化參數(shù)，模具表面進(jìn)一步光滑。 緊接著 ,使用 打磨拋光的最佳參數(shù) ，來對(duì)光滑曲面進(jìn)行拋光工藝，進(jìn)一步改善了被測(cè)物體的表面粗糙度。 (見圖 9)。 模具 內(nèi)部的 表面粗糙度 用 備 來測(cè)量。 模 具 內(nèi)部的 表面粗糙度 平均值為 米，光滑表面 粗糙度 平均值為 米，拋光表面 粗糙度 測(cè)物體的光滑表面的粗糙度改善了：(拋光表面的粗糙度改善了： ( 表 4. 優(yōu)化組合球面研磨參數(shù) 因素 等級(jí)磨蝕 O 3 , P 0 mm/0 μ8 000 5. 信噪比和 表面粗糙度 因素 自由度 平方和 均方 B 2 D 2 7 3 F 比率值 > 地面粗糙度 有很大影響 圖 工表面、 光滑面 和 拋光 面的測(cè)試樣品的顯微鏡 象 (30×)的 比較 第 20 頁 共 20 頁 圖 五、 結(jié)論 : 在這項(xiàng)工作中 ,對(duì) 注塑模具的曲面 進(jìn)行了 自動(dòng)球 面 研磨與球面拋光加工 ，并將其工藝 最佳參數(shù)成功 地運(yùn)用到 加工中心 上。 設(shè)計(jì)和制造了 球 面 研磨 裝置 (及其對(duì)準(zhǔn)組件 )。通過實(shí)施 確定了球面研磨的最佳參數(shù)。對(duì)于 塑模具鋼 的最佳球面研磨參數(shù)是以下一系列的組合： 材料的磨料 為粉紅氧化鋁 ，進(jìn)給量 料 500 毫米 /分鐘 ， 磨削深度 20 微米，轉(zhuǎn)速為 18000過使用最佳球面研磨參數(shù)， 試樣 的 表面粗糙度 應(yīng)用最優(yōu)化表面磨削參數(shù)和最佳拋光參數(shù)，來加工模具的內(nèi)部光滑曲面，可使模具內(nèi)部的光滑表面改善 拋光表面改善 鳴謝 ： 作者感謝 中國 國 家 科 學(xué)理事 會(huì) 對(duì)本次研究 的支持 , 9 I 摘 要 在工業(yè)生產(chǎn)中，利用模具生產(chǎn)零件具有效率高，質(zhì)量好，成本低的一系列優(yōu)點(diǎn)，使得模具被越來越廣泛地使用，特別是增長最快的注塑模具，已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中工藝設(shè)備和發(fā)展一個(gè)重要的方向。 本課題以排插為例介紹注射模具設(shè)計(jì)方法 ,主要研究?jī)?nèi)容如下 :創(chuàng)新設(shè)計(jì)新型插座即立式可旋轉(zhuǎn)插座組，既節(jié)省空間，又避免了實(shí)際使用中插頭之間的干涉，提高了插口的有效使用率。應(yīng)用 件完成了插座模塊三維模型的設(shè)計(jì)。利用 注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、推出機(jī)構(gòu)等。實(shí)踐表明 ,將軟件應(yīng)用于塑料模具設(shè)計(jì)能夠縮短開發(fā)周期 ,提高設(shè)計(jì)精度。本文根據(jù)實(shí)際成產(chǎn)要求設(shè)計(jì)出了一模兩腔的結(jié)構(gòu)模具，其結(jié)構(gòu)緊湊 ,工作可靠、操作方便、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) ,并且冷卻效果好、 勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)的塑件精度高、生產(chǎn)成本低。 關(guān)鍵詞： 插座；注塑模具； n a of of an of of in a as an to of is as D to of a by it to of is is is is is is is is is 錄 引言 ............................................................................................................... 1 1 緒論 ........................................................................................................ 2 射成型加工原理 ...................................................................................................... 2 射成型的基本要素 .................................................................................................. 2 射模的基本結(jié)構(gòu) ...................................................................................................... 2 具設(shè)計(jì)制造中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用 .......................................................................... 2 內(nèi)外模具 術(shù)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀 ............................................ 3 設(shè)的主要工作 .......................................................................................................... 3 2 組合式排插設(shè)計(jì) .................................................................................... 4 插外形設(shè)計(jì)分析 ...................................................................................................... 4 座模塊材料的確定 .................................................................................................. 5 塑材料分析 ................................................... 5 C 材料的性能 ................................................... 5 C 的成型工藝 ................................................... 5 塑材料成型過程 ............................................... 6 塑材料成型條件 ............................................... 6 座模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 7 厚設(shè)計(jì) ....................................................... 8 模角度設(shè)計(jì) ................................................... 8 面質(zhì)量和尺寸精度 ............................................. 9 3 注射機(jī)及相關(guān)工藝參數(shù) ........................................................................ 9 射機(jī)的選擇 .............................................................................................................. 9 射機(jī)的結(jié)構(gòu)和分類 ............................................. 9 件體積質(zhì)量的計(jì)算 ............................................ 10 腔數(shù)目的確定 ................................................ 10 射機(jī)的選擇 .................................................. 10 關(guān)注射機(jī)工藝參數(shù)的校核 .................................................................................... 11 射機(jī)注射量 的校核 ............................................ 11 射壓力的校核 ................................................ 11 模力的校核 .................................................. 12 大開模行程的校核 ............................................ 12 射模具厚度的校核 ............................................ 13 4 成型塑件設(shè)計(jì) ...................................................................................... 13 模分析 .................................................................................................................... 13 型設(shè)計(jì) .................................................................................................................... 14 建分型面 .................................................... 14 創(chuàng)建型芯 /型腔模塊 ............................................. 14 模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................. 15 局設(shè)計(jì) .................................................................................................................... 16 架選用 .................................................................................................................... 17 注系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 18 加澆口 ...................................................... 18 加流道 ...................................................... 19 氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 21 卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 21 出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 22 模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................................... 24 5 結(jié)論 ...................................................................................................... 25 謝 辭 ......................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................... 28 第 1 頁 共 28 頁 引言 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，已經(jīng)發(fā)展成為在國民經(jīng)濟(jì)中一個(gè)非常重要的產(chǎn)業(yè)之一。塑料以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)和人們的生活的方方面面，比如：塑料良好的電絕緣性被用于電子電器行業(yè) ;機(jī)械性能、加工性能，以及高的強(qiáng)度被用于機(jī)械工業(yè)行業(yè) ;耐蝕性被用在化學(xué)工業(yè)中 ;其優(yōu)點(diǎn)，如重量輕，用于人們的生活消費(fèi)中。目前，越來越多的產(chǎn)品是塑料而非金屬制品，由于巨大的優(yōu)勢(shì)，今天的塑料制品漸漸地取代金屬制品的趨勢(shì)，正體現(xiàn)了塑料產(chǎn)品的優(yōu)越性 與發(fā)展?jié)摿Α? 中國的家電產(chǎn)業(yè)及其他工業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，在滿足使用性能要求和外觀形狀要求的同時(shí)，也要求越來越高的工藝技術(shù)，以制造出越來越復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，這都離不開模具，同時(shí)以最低的成本和最快的速度制造生產(chǎn)出高質(zhì)量的模具是當(dāng)今對(duì)模具制造行業(yè)的要求。模具制造行業(yè)是當(dāng)今制造業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，是轉(zhuǎn)化科技成果的基礎(chǔ)，而模具又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要領(lǐng)域。歐洲和其它工業(yè)化國家被稱之為“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)”。美國業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石” ;在德國模具行業(yè)中的“重點(diǎn)行業(yè)” ;在日本，模具協(xié)會(huì)認(rèn)為“工業(yè)發(fā)展 在全國各地的秘密是模具”現(xiàn)在，模具行業(yè)已基本超過了新興的電子產(chǎn)業(yè)。模具技術(shù)水平的高低，決定了產(chǎn)品質(zhì)量的好壞和生產(chǎn)效率的高低，以及新產(chǎn)品開發(fā)能力的強(qiáng)弱。模具已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平的重要指標(biāo)的度量。今天，模具技術(shù)的發(fā)展在很大程度上取決于模具的標(biāo)準(zhǔn)化，高質(zhì)量模具材料的研究，先進(jìn)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)，特種加工機(jī)床及生產(chǎn)技術(shù)管理。 塑料成型有許多方法：擠出成型，注射壓縮成型，壓縮成型，注射成型等，根據(jù)統(tǒng)計(jì)世界上 30%的塑料制品是通過注射成型制造。相比而言注塑生產(chǎn)更有效率，而且容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，高精度的模制塑料件，質(zhì)量 穩(wěn)定，成型周期短，且能一次成型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的塑料制品。塑料注射成型的這些優(yōu)點(diǎn)在塑料加工行業(yè)具有非常重要的地位。 在注塑過程中的塑性流動(dòng)狀態(tài)難以控制，受塑件、模具結(jié)構(gòu)，原料特性的影響。在過去，人們根據(jù)其經(jīng)驗(yàn)和非常有限的經(jīng)驗(yàn)公式來嘗試確定模具的結(jié)構(gòu)，它也基于過去的經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的工藝參數(shù)。每個(gè)設(shè)計(jì)都將面臨新的問題，經(jīng)常出現(xiàn)的問題可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來解決，新的問題也只能通過嘗試才能知道。制作所以這過去的模具設(shè)計(jì)模具大多需要通過反復(fù)的模具測(cè)試，修復(fù)，以滿足要求。以前的模具設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方法具有特性的：成本高，周期長，不能保證質(zhì)量。隨著 經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，模具設(shè)計(jì)方法也亟待更新，如何保證模具質(zhì)量的前提下降低成本呢？ 人們不斷地研究模具設(shè)計(jì)的新方法，終于找到了解決模具成本高，質(zhì)量難以保證的有效途徑，就是將計(jì)算機(jī)技術(shù)引入到模具設(shè)計(jì)中來。目前適用于計(jì)算機(jī)技術(shù)塑料成型領(lǐng)域有：機(jī)械計(jì)算機(jī)輔助工程（ 算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ 計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)（ 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和制造模具，減少模具生產(chǎn)成本，縮短成型時(shí)間，更可以節(jié)省原料。 第 2 頁 共 28 頁 1 緒論 射成型加工原理 通過塑料注射成型裝置，將塑料從固態(tài)加熱至粘性流態(tài)，然后再變?yōu)楣虘B(tài)的過程就是塑料 的注塑成型過程。在這個(gè)過程中，注入料斗中的塑料和外部加熱器的塑料，改變了原來的物理狀態(tài) ;注塑機(jī)外部有一個(gè)液壓缸提供動(dòng)力，將使塑料進(jìn)入模具，最后熱量由冷卻介質(zhì)帶走，然后使塑料在模具中固化。其成型過程分為四個(gè)部分，由圖 在整個(gè)成型過程中，正如水進(jìn)入管道流動(dòng)一樣，通過注射機(jī)使塑料進(jìn)入模具的性能即是所謂的流動(dòng)性 ;通過熱量來改變塑料的物理狀態(tài)，通過壓力以確保模具空腔填充塑料所需時(shí)間，即保證塑性流動(dòng)行為 ;溫度，壓力和時(shí)間，這三要素是注射成型工藝需要控制的工藝參數(shù)，且這些參數(shù)控制著生產(chǎn)的塑料制品的質(zhì)量。注塑成 型原理就是研究塑料物理成型，化學(xué)變化和各種參數(shù)之間的關(guān)系。 射成型的基本要素 塑料制品是通過塑料模具和成型設(shè)備成產(chǎn)出來的，所以為了得到合格的塑料制品，合格的模具和先進(jìn)的成型設(shè)備是必備的 ;模具與塑料制品直接接觸，它的好壞就決定了塑料制品質(zhì)量的好壞，而決定模具質(zhì)量的因素包括先進(jìn)設(shè)計(jì)和精密制造。因此在注射成型過程的基本要素順利包括：模具，設(shè)備及工藝。按照注塑成型模具部件的不同，一般有模架，澆注系統(tǒng)，推出結(jié)構(gòu)和成型零部件組成。模具是塑料制品的質(zhì)量好壞，精度水平，結(jié)構(gòu)合理與否，材料選擇是否得當(dāng)，生產(chǎn)成本高低等的決定 因素。提現(xiàn)企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的響應(yīng)能力，模具的質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用。注塑模具被安裝在注塑成型機(jī)上，模具設(shè)計(jì)師僅僅由塑料部件確定模具結(jié)構(gòu)，注塑機(jī)參數(shù)也應(yīng)考慮在內(nèi)。一般來說，在市場(chǎng)上有各種各樣規(guī)格和型號(hào)的注射機(jī)，但模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有的條件下予以考慮。注塑模具與注塑機(jī)的關(guān)系，將第三章中進(jìn)行說明。合理的成型工藝直接決定了是否能順利充模，冷卻定型，產(chǎn)品的質(zhì)量。要確定一個(gè)最佳的成型條件是極為困難的：塑件結(jié)構(gòu)，填料情況，環(huán)境溫度的水平，樹脂性能，現(xiàn)有注塑機(jī)的條件都會(huì)影響成型條件，這是不斷變化的因素。要提高塑件的質(zhì)量， 確定一個(gè)合理的成型工藝也是一個(gè)重要途徑。 射模的基本結(jié)構(gòu) 注塑模具可分為兩部分定模與動(dòng)模，注塑時(shí)兩模閉合，構(gòu)成澆注系統(tǒng)和型腔，當(dāng)開模時(shí)，定模具與動(dòng)模分離，即可取出零件。 注射模具的基本結(jié)構(gòu)分為：成型部分 —— 形成型腔，決定塑料的形狀，尺寸和精度。澆注系統(tǒng) —— 把從注射機(jī)噴嘴噴射的熔融塑料引入形腔。排氣系統(tǒng) —— 充模時(shí)用以排除過量的氣體。溫度控制系統(tǒng) —— 控制模具的溫度，熔融塑料在模腔中快速可靠地定型。脫模機(jī)構(gòu) —— 使定型后的塑料制件脫出模腔的機(jī)構(gòu)。模架 —— 將模具各部位有效連接，導(dǎo)向，確定位置，并在使用時(shí)，由它與注射機(jī)相連。 具設(shè)計(jì)制造中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用 60年代中葉，英國，美國，加拿大的研究者在模腔內(nèi)對(duì)塑料熔體的流動(dòng)和冷卻進(jìn)行了基礎(chǔ)研究。幾何建模技術(shù)、塑性流變學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控加 工技術(shù)的發(fā)展，有力地推動(dòng)了 最初的 其是使用注塑成型 塑料成型及模具設(shè)計(jì)開發(fā)過程中的一個(gè)重要里程碑。為了預(yù)測(cè)在模具結(jié)構(gòu)中的缺陷，我們可以通過計(jì)算機(jī)模擬模 第 3 頁 共 28 頁 具設(shè)計(jì)方案，以便在投入生產(chǎn)前發(fā)現(xiàn)其中存在的問題。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)所使用方法：采用有限元分析成型中的數(shù)學(xué)模型 ;利用數(shù)值求解方法建立求解方法 ; 模擬成型中的塑料熔體 ;最后，用計(jì)算機(jī)圖形圖像，將其直觀的展現(xiàn)出來。通過模擬，我們可以得到一個(gè)更合理的 成型工藝條件，能夠及時(shí)地反饋問題到模具設(shè)計(jì)之中，進(jìn)行修改，并最終提高模具質(zhì)量，降低模具成本。 內(nèi)外模具 術(shù)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀 20世紀(jì) 60年代，國外開始對(duì)模具工業(yè)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行研究，在 20世紀(jì) 70年代，至今已成功推出各類模具的計(jì)算機(jī)軟件，它使得模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)提高一個(gè)檔次的水平，模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上了新的臺(tái)階。 近 20年來，社會(huì)在飛速的進(jìn)步，也是計(jì)算機(jī)技術(shù)的也在快速的發(fā)展，計(jì)算機(jī)硬件的快速更新，發(fā)達(dá)國家在工業(yè)化計(jì)算機(jī)技術(shù)中模具設(shè)計(jì)方面不斷地發(fā)展，進(jìn)一步改善。1979年日本在冷沖模方 面的彎曲模和沖孔模 統(tǒng)研究成功 ;1985 年成功研發(fā)此之前，美國已成功開發(fā)了連續(xù)模系統(tǒng)。 1976年第一個(gè)出現(xiàn)流分析軟件，有一半的模具產(chǎn)業(yè)在八十年代應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)。目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)，向應(yīng)用程序發(fā)出的階段國外模具行業(yè)研究。隨著移動(dòng)技術(shù)分析軟件的進(jìn)步是不斷變化，從一維到二維流動(dòng)和冷卻分析的開始，然后到三維流動(dòng)和冷卻的分析，但其應(yīng)用已經(jīng)延伸到駐留分析和翹曲預(yù)測(cè)更多的領(lǐng)域。塑料注塑成型過程中，最廣泛使用的商業(yè)軟件開發(fā)的仿真軟件。目前，國外模具技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，并在模具行業(yè)得到了廣 泛應(yīng)用，并取得了良好效果。著名的軟件 用這些軟件之前，模具塑料成型過程模擬分析，分析過程可以在設(shè)計(jì)問題前被發(fā)現(xiàn)，然后在出現(xiàn)醫(yī)療事故反饋給模具設(shè)計(jì)師，模具減少了故障率。 我國的模具行業(yè)的計(jì)算機(jī)技術(shù)研究比較晚，以至于現(xiàn)階段我們的技術(shù)與國外水平還有一定的差距。中國在七十年代開始研究模具 政府的支持下，我們引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和人才，鼓勵(lì)科研院所，學(xué)校根據(jù)中國模具工業(yè)的先賺開發(fā)適合的專 業(yè)系統(tǒng)，有針對(duì)的對(duì)國外軟件進(jìn)行二次開發(fā)。到八十年代后期，中國已經(jīng)進(jìn)入了模具 過努力，我們已經(jīng)成功地開發(fā)了模具設(shè)計(jì)和分析軟件，如模具技術(shù)，華中科技大學(xué)科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的基于特征的級(jí)進(jìn)模系統(tǒng) 吉林大學(xué)依托一汽車身面板的覆蓋件 外，彎曲級(jí)進(jìn)模 密級(jí)進(jìn)模沖壓 統(tǒng)也已出現(xiàn)。目前擁有自主版權(quán)的軟件有：鄭州大學(xué)研制的 華中科技大學(xué)的注塑成型系統(tǒng) 一些模具企業(yè)正在推廣和使用該軟件，并在試驗(yàn)中逐步完善。這些軟件似乎可以改善塑料制品的質(zhì)量，加快中國模具行業(yè)的發(fā)展。 近年來，高校和企業(yè)也培養(yǎng)了大批的模具 件開發(fā)人員和一批技術(shù)人才 ;由于計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用出現(xiàn)了一批示范企業(yè)。新型應(yīng)用型人才的培養(yǎng)在政府的支持下，模具 司將進(jìn)一步發(fā)展。但總的來說，無論從市場(chǎng)還是從產(chǎn)品開發(fā)的水平，我國目前的模具 件的商品化程度，與發(fā)達(dá)國家相比還有一定的差距。 設(shè)的主要工作 (1)收集關(guān)于注塑模具設(shè)計(jì)及組合式排插的相關(guān)知識(shí)，了解現(xiàn)有組合式排插產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)； 第 4 頁 共 28 頁 (2)熟悉注塑模具設(shè)計(jì)的原理及過程； (3)查閱相關(guān)資料，熟悉塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、注塑模具設(shè)計(jì)、塑料產(chǎn)品成型工藝、工程力學(xué)、工程制圖等與本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題相關(guān)的知識(shí)； (4)熟練掌握計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件； (5)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃及分析，反復(fù)對(duì)方案進(jìn)行論證，逐步進(jìn)行修改及優(yōu)化； (6)利于相關(guān)專業(yè)軟件完成組合式排插外觀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)； (7)利于相關(guān)專業(yè)軟件完成組合式排插注塑模具的設(shè)計(jì)； (8)利于相關(guān)專業(yè)軟件完成模具加 工工藝及注塑工藝相關(guān)項(xiàng)目的計(jì)算和分析； (9)利于相關(guān)專業(yè)軟件完成產(chǎn)品零件、模具零件及裝配 2 (10)利于相關(guān)專業(yè)軟件完成模具開、合模及零件拆、裝過程視頻動(dòng)畫的制作； 2 組合式排插設(shè)計(jì) 插外形設(shè)計(jì)分析 排插一般用于某處需集中使用好幾個(gè)插座的情況，由于裝修時(shí)已經(jīng)布線，如果想集中使用多個(gè)插座而不再重新布線，直接使用排插接線，方便又快捷。隨著連接的點(diǎn)去越來越多，需要盡可能多的設(shè)置插孔，現(xiàn)有的傳統(tǒng)排插大多是直板的，插孔分布在同一個(gè)平面，由于長度有限，在排插上可以設(shè)置的插孔數(shù)極其有限的，如果設(shè)置過多的 插頭，將覆蓋相鄰的插孔，這將影響實(shí)際的使用。 為了解決這個(gè)問題，現(xiàn)設(shè)計(jì)的新型排插如圖 名稱為新型立式可旋轉(zhuǎn)組合式插座組。該組合式插座底座采用橡膠底面（可安裝吸盤），可有效的防止排插傾倒；立柱上每一個(gè)插座模塊都按照 且可以 360°旋轉(zhuǎn)，節(jié)約空間的同時(shí)有效解決由于插孔間距問題無法使用的問題；立柱的頂端是一個(gè)帶電源燈的按鍵開關(guān)，用于控制整個(gè)排插的總電源。 圖 品展示圖 第 5 頁 共 28 頁 圖 品展示圖 座模塊材料的確定 塑材料分析 該插座為日常家用產(chǎn)品，要求在室內(nèi)環(huán)境下能安全穩(wěn)定使用，處于對(duì)外觀的要求，產(chǎn)品的光澤度要好，原材料還要有一定的剛度強(qiáng)度以承受如常使用過程中的力，在現(xiàn)行的新國標(biāo) 規(guī)定，排插外殼只要在 100℃± 2℃的溫度下，烘烤 1小時(shí)，不變形就算合格。目前市場(chǎng)上排插常見的外殼材質(zhì)有 般的 燃性差容易發(fā)生過事故，相對(duì)安全的材質(zhì)是 C 材料的性能 簡(jiǎn)稱 沖擊強(qiáng)度高 ,尺寸穩(wěn)定性好 ,無色透明 ,著色性好 ,電絕緣性、耐腐蝕性、耐磨性好 ,適于制作儀表小零件、絕緣透明件和耐沖擊零件 熱穩(wěn)定性好 ,成型溫度范圍寬 ,吸濕小 ,對(duì)水敏感 ,須經(jīng)干燥處理 塑件須經(jīng)退火處理。 其具有以下性能： (1)外觀透明 ,剛硬帶韌性 離火后慢熄 . (2) (3) 成型收縮率小 (,成品精度高 ,尺寸穩(wěn)定性高 . (4) 化學(xué)穩(wěn)定性較好 ,但不耐堿 ,酮 ,芳香烴等有機(jī)溶劑 . (5) 耐疲勞強(qiáng)度差 ,對(duì)缺口敏感 ,耐應(yīng)力開 裂性顯著 C 的成型工藝 (1)故成型前應(yīng)充分干燥 ,下 . 干燥條件 :溫度 110,時(shí)間 8 第 6 頁 共 28 頁 (2)流動(dòng)性差 ,須用高壓注塑 ,但注塑壓力過高會(huì)使產(chǎn)品殘留內(nèi)應(yīng)力而易開裂 . (3)提高溫度時(shí) ,粘度有明顯下降 . 啤塑溫度參數(shù) :前料管240,中 260,后 220. 料管溫度勿超過 310℃ ,而一般塑料加工 ,料管溫度控 制都是前高后低的原則 . (4)模具的設(shè)計(jì)要求較高 :模具的設(shè)計(jì)盡可能使流道粗而短 ,彎曲部位少 ,用圓形截面分流道 ;仔細(xì)研磨拋光流道等 ,總之是減小流動(dòng)阻力以適合其高粘度塑料的填充 熔料硬易損傷模具 ,型腔和型芯應(yīng)經(jīng)熱處理淬火或經(jīng)鍍硬鉻 . (5)注射速度太快 ,易出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象 ,在澆口周圍會(huì)有糊斑 ,產(chǎn)品表面毛糙等缺陷或因排氣不良 (困氣 )而使產(chǎn)品燒焦 . (6)模溫以控制在 80宜 ,控制模溫目的是減小模溫及料溫的差異 ,降低內(nèi)應(yīng)力 .[3] (7)成型后為減小內(nèi)應(yīng)力 ,可采用退火處理 ,退火溫度 : 125,退火時(shí)間 2小時(shí) ,自然冷卻到室溫 . 塑材料成型過程 注塑成型過程的四個(gè)階段為塑化、填充、保壓和冷卻。 塑化是由固體狀態(tài)的 熱后變化成為具有流動(dòng)性能的過程。 填充是將塑化材料充實(shí)到模型腔內(nèi)進(jìn)行填滿的過程。 保壓階段時(shí)塑料熔體因受到冷卻而發(fā)生收縮，但因塑料仍處于柱塞或螺桿穩(wěn)定壓力下料筒內(nèi)的熔料會(huì)被繼續(xù)注入模腔內(nèi)以補(bǔ)充因收縮而留出空隙。如果柱塞或螺桿停在原址不動(dòng)，壓力曲線略有衰減。如果柱塞壓力保持不變，也就是隨著熔料入模同時(shí)向前作少許移動(dòng)，則在此階段中模具壓力保持不變。 冷卻的重要工藝參 數(shù)是冷卻時(shí)間。在保證冷卻均勻前提下，冷卻時(shí)間越短越好，這也就是我們要進(jìn)行冷卻優(yōu)化的目的。 塑材料成型條件 溫度控制、壓力的控制和時(shí)間為注塑材料成型工藝條件，其對(duì)塑料制品質(zhì)量具有非常重要影響。降低溫度時(shí)，需要提高壓力以保證塑料進(jìn)入型腔，溫度過低熔料難以注滿型腔；溫度過高塑料易于降解；注射壓力過高產(chǎn)品易產(chǎn)生飛邊，壓力過低注塑易出現(xiàn)短射，設(shè)計(jì)過程中必須結(jié)合實(shí)際特點(diǎn)來確定三者之間關(guān)系。完成一次注射成型周期過程中在保證質(zhì)量的前提下，盡量縮短成型周期的時(shí)間，其中以注射時(shí)間和冷卻時(shí)間最為重要，它們對(duì)制品質(zhì)量有很大的直接作用。注射時(shí)間中的保壓時(shí)間就是對(duì)型腔中材料的壓力時(shí)間，在整個(gè)注塑時(shí)間占有較大的比例，保壓時(shí)間的大小對(duì)制品的尺 寸精度具有決定性影響。通常依賴澆口和流道的結(jié)構(gòu)形式以及模溫和料溫的因素。冷卻時(shí)間主要決定于之間的厚度和塑料的性能等因素。冷卻時(shí)間的終點(diǎn)以模件脫模時(shí)不引起變動(dòng)為宜。反映壓力、溫度、時(shí)間三者關(guān)系如圖 圖 力、溫度、時(shí)間三者間的關(guān)系 第 7 頁 共 28 頁 座模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 插座模塊由上蓋和下蓋組成，上蓋帶有插孔，有一定的精度要求，其外表面要求平整度較高，有一定的抗跌落能力，上蓋與下蓋以三個(gè)螺釘連接，如圖 圖 座模塊及零件圖 第 8 頁 共 28 頁 厚設(shè)計(jì) 為滿足實(shí)際使用需求，插座模塊的上下蓋應(yīng)有合適的厚度：若壁厚較厚，則浪費(fèi)材料，延長制作周期，且還會(huì)使塑料制品出現(xiàn)凹陷、空心等質(zhì)量問題；而如果壁厚較薄，則難以滿足產(chǎn)品實(shí)際使用環(huán)境下對(duì)剛度和強(qiáng)度的要求，一樣會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題。因此，選擇壁厚的原則：在滿足使用條件 的前提下不能太厚，竟可能的使壁厚均勻一致。根據(jù)實(shí)際情況，該產(chǎn)品的厚度取 表 用熱塑性塑料的最小壁厚和常用的壁厚推薦值 塑料名稱 最小壁厚 /用壁厚 /型制品 中型制品 大型制品 尼龍 乙烯 苯乙烯 性聚苯乙烯 機(jī)玻璃 聚氯乙烯 丙烯 碳酸酯 酸纖維素 甲醛 脫模角度設(shè)計(jì) 塑料成型工藝，由于冷卻保壓會(huì)使塑件收縮，為使塑料部件在開模時(shí)拆下便利，并防止脫模時(shí)損壞其表面或?qū)⑵淅瓑?，一般是在塑料與脫模方向平行的內(nèi)外表面設(shè)置一個(gè)合理的坡度。對(duì)于 般光滑的表面 1°已很足夠，然而有蝕紋的表面是要求額外的脫模角，以每深 加 1°脫模角。 設(shè)計(jì)塑件的脫模斜度時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：在保證產(chǎn)品使用性能的條件下應(yīng)盡量選擇較大的脫模斜度，使制品容易脫出。如果塑件的收縮率較大，成型后塑件對(duì)型芯的包緊力也會(huì)較大，為使塑件順利脫模，脫模斜度應(yīng)設(shè)計(jì)大些。如果制品的壁較厚，那么制件成型后的收縮量會(huì)比較大，此時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)較大的脫模斜度。高大的塑料制品，應(yīng)盡量選用較小的脫模斜度。如果要求塑料制品在脫模后留在型芯一側(cè)時(shí)，則內(nèi)表面的脫模斜度應(yīng)比外表面的脫模斜度小。 表 C 材料脫模角度 第 9 頁 共 28 頁 面質(zhì)量和尺寸精度 表面質(zhì)量，包括物理和機(jī)械性能及兩者微觀的幾何體兩方面技術(shù)指標(biāo)，而不是單純的表面粗糙度的問題。塑料件的外觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標(biāo)，包括縮痕，凹陷，氣孔，缺料，變形，飛邊和溢料等。模具型腔內(nèi)壁表面粗糙的含量決定了塑料表面粗糙度，通常模具應(yīng)比塑料件高出一個(gè)級(jí)別。 成型出來的塑件與產(chǎn)品尺寸圖中儲(chǔ)存的符合程度即塑件的尺寸精度。有更高的精度就有更好的產(chǎn)品質(zhì)量，但同時(shí)也要求有高精密模具，加大了加工難度。生產(chǎn)廠家為了降低塑料制品的成本，會(huì)盡力降低塑件的精度。塑件精度需根據(jù)具體產(chǎn)品和用戶的要求，以及人們的消費(fèi)能力及其他因素確 定。 插座模塊作為家庭用產(chǎn)品的外觀件與使用件，要求一般精度即可。塑件尺寸精度受到諸多方面的影響，可由下式表示 δ = δ?? +δ?? +δ?? +δ?? 其中 δ—— 制件總的誤差 δ??—— 因塑料收縮率波動(dòng)所產(chǎn)生的誤差 δ??—— 因模具成型零件制造精度產(chǎn)生的誤差 δ??—— 因模具磨損產(chǎn)生的誤差 δ??—— 因模具安裝及配合間隙產(chǎn)生的誤差 由于影響塑料的尺寸精度的因素是比較復(fù)雜的，總結(jié)有如下三個(gè)方面： (1)模具 —— 制件的尺寸精度受到模具各部分的制造精度的影響； (2)成型工藝 —— 通過影響材料的收縮率而影響尺寸 精度； (3)塑料原材料 —— 收縮率大則產(chǎn)生的誤差就大 此塑件上的尺寸都沒有特別的精度要求，可按 3 注射機(jī)及相關(guān)工藝參數(shù) 射機(jī)的選擇 射機(jī)的結(jié)構(gòu)和分類 注射成型機(jī)（簡(jiǎn)稱注射機(jī)或注塑機(jī)）在注射成型的一個(gè)工作循環(huán)中，需完成塑化、注射和成型三項(xiàng)基本工作。因此，一臺(tái)普通型的注射機(jī)由注射裝置、合模裝置、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等組成。如圖 圖 射機(jī)示意圖 第 10 頁 共 28 頁 通過對(duì)注塑裝置和合模裝置的相對(duì)位置進(jìn)行分類，分為臥式、立式機(jī)、角式三類。 (1)臥式注射機(jī) :是最為常見注射機(jī)。其合模裝置和注塑裝置的軸線呈水平一線排列，具有機(jī)身低、易維修、操作方便自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品可自動(dòng)落下、不需使用機(jī)械手也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)成型、安裝水平穩(wěn)等特點(diǎn)、但模具需通過吊車安裝。適合大型工件加工。 (2)立式注射機(jī) :合模裝置和注塑裝置軸線呈一線排列，通過簡(jiǎn)單的機(jī)械手可取出各個(gè)塑件型腔，有利于精密成型，一般鎖模裝置周圍為開放式，容易配置各類自動(dòng)化裝置，特別是容易保證模具內(nèi)樹脂流動(dòng)性及模具溫度分布的一致性。 適合于復(fù)雜、精巧的小型工件產(chǎn)品加工。 (3)角式注射機(jī) : 它的特點(diǎn)是合模裝置和注塑裝置的軸線垂直排列，其注射方向和模具分界面在同一個(gè)面上，它特別適合于加工中心部分不允許留有澆口痕跡的平面制品。 件體積質(zhì)量的計(jì)算 為了選用注射機(jī)及確定型腔數(shù)，經(jīng)造型可以計(jì)算出排插模塊上蓋的體積為V=件材料的密度ρ =此整個(gè)排插模塊上蓋的質(zhì)量是 M=ρv= 型腔數(shù)目的確定 一次注射只能生產(chǎn)一件塑件的模具稱為單型腔模具；一次注射能生產(chǎn)兩件或兩件以上塑件的模具稱為多型腔模具。與多型腔 模具相比較，單型腔模具具有塑件的形狀和尺寸一致性好、成型的工藝條件容易控制、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、模具制造成本低、制造周期短等特點(diǎn)。但是，在大批量生產(chǎn)的情況下，多型腔模具應(yīng)是更為合適的形式，它可以提高生產(chǎn)效率，降低塑件的整體成本。 由于排插要求的精度并不高，但有一定的配合要求，為了同時(shí)兼顧生產(chǎn)效率和成本，根據(jù)塑件圖樣及產(chǎn)量等要求確定型腔數(shù)目為一模多腔 . 射機(jī)的選擇 通過查資料，可初選注射機(jī)型號(hào)為： 0。其主要的技術(shù)規(guī)格如下表 射機(jī)技術(shù)規(guī)格 第 11 頁 共 28 頁 關(guān)注射機(jī)工藝參數(shù)的校 核 射機(jī)注射量的校核 最大注射量與產(chǎn)品體積及質(zhì)量之間有直接關(guān)系體積，必須互相適應(yīng)，否則將影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，如果最大注射量小于產(chǎn)品一次注射所需的最小量時(shí)時(shí)，會(huì)引起內(nèi)部組織或松散物品形狀不完整，導(dǎo)致產(chǎn)品強(qiáng)度下降的缺陷 ;若注射量過大，使得同時(shí)注入過多，降低了噴射效率，浪費(fèi)能量，還可能導(dǎo)致塑料分解。因此，最大注射體積應(yīng)比制件一次成型多需的最小注射量大，以確保在注塑過程的順利進(jìn)行。設(shè)備銘牌上標(biāo)記的是在理想條件下參數(shù)，但實(shí)際的量?jī)?yōu)選為注射機(jī)最大注射量的 80%以內(nèi)。有下式： 11? 其中 1K—— 設(shè)備最大注射量的利用系數(shù) 設(shè)備最大注射量，以 3單位 1V—— 制件所需原料的容積，以 3單位 塑料體積的計(jì)算： 1 V? 其中 — 塑料原料的壓縮率，取 1.6 制件的體積，以 3單位 則 1 V? =2× m=ρ V=114 所以注射機(jī)注射容量滿 足要求。 射壓力的校核 為了校驗(yàn)注射機(jī)的最大注射壓力是否達(dá)到塑料制品成型的要求，需要對(duì)注射壓力進(jìn)行校核，使得成型所需的注射壓力小于注射機(jī)最大注射壓力，即： 中 設(shè)備最大注塑壓力 制件成型所需的注射壓力，見表 射壓力的對(duì)比 第 12 頁 共 28 頁 一般取 70~100里由于該產(chǎn)品要求一般精度，且 據(jù)表 Z =80j=116Z =80J≥ 射壓力滿足要求。 模力的校核 成型時(shí)鎖緊模具的最大力稱為鎖模力。鎖模力實(shí)現(xiàn)定模與動(dòng)模合模鎖緊，能保證制件尺寸，減少毛邊和溢料，保證操作者安全。鎖模力應(yīng)大于分型面上高壓溶融塑料顯現(xiàn)的漲力。 1000F ?其中 F—— 設(shè)備的額定鎖模力 A—— 塑料制品在分型面上的投影總面積，以 為單位，這里約為 k—— 安全系數(shù)，一般取 k=.2 熔融塑料在型腔內(nèi)的平均壓力，見表 表 見材料型腔壓力 取 0000F ?=144射時(shí)的鎖模力滿足要求。 大開模行程的校核 塑件所需的開模距應(yīng)小于注射機(jī)的最大開模行程，表示為： 12 ( 5 1 0 )L H H m m? ? ? 脫模距離，以 塑件高度（包括澆注系統(tǒng)），以 L—— 注射機(jī)最大開模行程，以 已知 5， 32，則 2+8=105注射機(jī)滿足要求。 第 13 頁 共 28 頁 射模具厚度的校核 模具閉合時(shí)的厚度應(yīng)在注射機(jī)動(dòng)、定模板的最大閉合高度和最小閉合高度之間，其關(guān)系按下式校核： m i n m a H?? 其中 模具閉合厚度，以 注射機(jī)所允許的最小模具厚度，以 注射機(jī)所允許的最大模具厚度，以 31 成型塑件設(shè)計(jì) 模分析 拔模分析工具來檢查其零件面上拔模的使用是否正確。使用拔模分析，可以確認(rèn)拔模角度、檢查面上角度的變更，以及找出零鍵的分模線、頂入曲面和頂出曲面。 通過 以得到 13 個(gè)型腔面， 40個(gè)型芯面。 結(jié)果如圖 圖 模分析 第 14 頁 共 28 頁 型設(shè)計(jì) 建分型面 分型面應(yīng)選在塑件的最大截面處：這樣的設(shè)計(jì)不影響注塑件外觀質(zhì)量和美觀。尤其是對(duì)外觀有明確要求的塑件，更要注意分型面對(duì)外觀的影響?？紤]方面主要是有利于保證塑件精度要求、有利于模具加工要求 (特別是型腔加工 )、有利于澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)置要求。便于塑件的脫模、盡量使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模一邊 (有的塑件需要定模推出的例外 )、盡量減小塑件在合模平面上的投影面積、以減小所需鎖模力的 要求。能便于注塑件中的嵌件安裝、長型芯應(yīng)置于開模方向要求。 遵循以下原則： （ 1） 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。當(dāng)已經(jīng)初步確定塑件的分型方向后分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處，即通過該方向上塑件的截面積最大，否則塑件無法從型腔中脫出； （ 2） 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模。通常分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件在開模后留在動(dòng)模一側(cè)，這樣有助于動(dòng)模內(nèi)設(shè)置的推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作，否則在定模內(nèi)設(shè)置推出機(jī)構(gòu)往往會(huì)增加模具整體的復(fù)雜性； （ 3） 保證塑件的精度要求。與分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求較高，或同軸度要求較高的外形或內(nèi)孔，為保證其精度，應(yīng)盡可能設(shè)置在同一半模具型腔內(nèi)。如果塑件上精度要求較高的成型表而被分型面分割，就有可能由于合模精度的影響引起形狀和尺寸上不允許的偏差，塑件因達(dá)不到所需的精度要求而造成廢品； （ 4） 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。選擇分型面時(shí)應(yīng)避免對(duì)塑件的外觀質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響，同時(shí)需考慮分型面處所產(chǎn)生的飛邊是否容易修整清除，當(dāng)然，在可能的情況下，應(yīng)避免分型面處產(chǎn)生飛邊； （ 5）便于模具加工制造。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡量 選擇平直分型面或易于加工的分型面； （ 6）對(duì)成型面積的影響。注射機(jī)一般都規(guī)定其相應(yīng)模具所允許使用的最大成型面積及額定鎖模力，注射成型過程中，當(dāng)塑件 (包括澆注系統(tǒng) )在合模分型面上的投影面積超過允許的最大成型面積時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，這時(shí)注射成型所需的合模力也會(huì)超過額定鎖模力，因此為了可靠地鎖模以避免漲模溢料現(xiàn)象的發(fā)生，選擇分型面時(shí)應(yīng)盡量減少塑件 (型腔 )在合模分型面上的投影面積； （ 7）對(duì)排氣效果。分型面應(yīng)盡量與型腔充填時(shí)塑料熔體的料流末端所在的型腔內(nèi)壁表面重合； （ 8）對(duì)側(cè)向抽芯的影響。當(dāng)塑件需側(cè)向抽芯時(shí)，為保證側(cè)向型芯的放置容易及抽芯機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順利，選定分型面時(shí)，應(yīng)以淺的側(cè)向凹孔或短的側(cè)向凸臺(tái)作為抽芯方向，將較深的凹孔或較高的凸臺(tái)放置在開合模方向，并盡量把側(cè)向拍芯機(jī)構(gòu)設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。 利用 工件開環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)后在平直面內(nèi)畫出分型線，系統(tǒng)默認(rèn)的分型線就是插孔表面的輪廓線，其與之前建立分型面進(jìn)行修剪和縫合，最終得到所需要的分型面 建型芯 /型腔模塊 分型面設(shè)置好后就利用 果如圖 第 15 頁 共 28 頁 圖 芯 模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模是成型產(chǎn)品外形的主要部件，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是隨產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和模具的加工方法而變化。 組合鑲拼方式的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于形狀復(fù)雜的型腔，若采用整體式結(jié)構(gòu)，比較難加工。所以采用組合式的凹模結(jié)構(gòu)。同時(shí)可以使凹模邊緣的材料的性能低于凹模的材料，避免了整體式凹模采用一樣的材料不經(jīng)濟(jì)，由于凹模的鑲拼結(jié)構(gòu)可以通過間隙利于排氣，減少母模熱變形。對(duì)于母模中易磨損的部位采用鑲拼式，可以方便模具的維修，避免整體的凹模報(bào)廢。 組合式凹模簡(jiǎn)化了復(fù)雜凹模的機(jī)加工工藝，有利于模具成型零件的熱處理和模具的修復(fù)，有利于采用鑲拼間隙來排氣，可節(jié)省貴重模具材料。本設(shè)計(jì)凹模結(jié)構(gòu)如圖 圖 模 第 16 頁 共 28 頁 局設(shè)計(jì) 型腔數(shù)量的確定：型腔數(shù)量主要是根據(jù)塑件的質(zhì)量、投影面積、幾何形狀 (有無抽芯 )、塑件精度、批量大小以及經(jīng)濟(jì)效益來確定。這些條件相互制約的，在確定設(shè)計(jì)方案時(shí)須進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保證滿足其主要條件的要求。 確定型腔數(shù)目的方法： (1)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性： n=[601/2 其中 N--