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外文翻譯 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名 　段 修 濤 班 級 BD機(jī)制042 學(xué) 號 0420110206 指 導(dǎo) 教 師 　 劉 道 標(biāo) 外文資料名稱：Resin infusion between double flexible tooling: prototype development 外文資料出處： DepartmentofIndustrialEngineering, Florida A and M University-Florida State University College of Engineering 附 件： 1.外文資料翻譯譯文 2.外文原文 指導(dǎo)教師評語： 簽名： 年 月 日 1 樹脂注入之間的雙靈活模具:原型發(fā)展 J.R. Thagard, O.I. Okoli*, Z. Liang, H.-P. Wang, C. Zhang 段修濤譯 摘要: 樹脂輸入液的雙重柔性安裝(RIDFT)技術(shù)是一種新型的科研技術(shù), 其中包括潤濕、真空樹脂灌注成型。前者所注入的樹脂是二維流量,避開了樹脂在其他立體復(fù)合體中的流動(dòng)出現(xiàn)的不成熟現(xiàn)象。采用單面模具塑造,所提供的成本效益比樹脂模塑要高。 對正在進(jìn)行樣機(jī)的開發(fā)RIDFT進(jìn)程取得了積極成果。復(fù)合材料表面質(zhì)量好、微觀結(jié)構(gòu)特征、 力學(xué)性能與成本相比節(jié)約了24%。本文介紹RIDFT的過程,概述其優(yōu)點(diǎn),提出了其挑戰(zhàn)性,為了找出潛在效益產(chǎn)業(yè)。目前正在進(jìn)行的工作有:制造產(chǎn)物的提煉，建造一座大型原型機(jī)以全面反映其用于制造大型復(fù)合材料部件和紫外光固化技術(shù),以減少大量的制造周期時(shí)間。 關(guān)鍵詞:成形; 輸液。 1. 引言 運(yùn)輸部門為有著能夠減少重量， 耐蝕性及功能集成的優(yōu)點(diǎn)的高分子復(fù)合材料提供有意義的增長機(jī)會(huì)。然而,現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝限制了復(fù)合材料在大規(guī)模生產(chǎn)部門的利用。由于本身較長的循環(huán)周期和有害揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的排放，當(dāng)前許多過程并不容易融入到大規(guī)模生產(chǎn)當(dāng)中。不過,液態(tài)復(fù)合型 (lcm)技術(shù)是有前途的科技。 例如樹脂傳遞模塑(RTM)、樹脂傳遞模塑彈性(FRTM)、輸液的柔性模具樹脂(RIFT)。 這些成型技術(shù),也有著的能夠使VOCS的排放量減少90%的優(yōu)點(diǎn)。 成本是在復(fù)合生產(chǎn)過程的發(fā)展中首先需要考慮的事項(xiàng)。海洋產(chǎn)業(yè)廠商已經(jīng)致力于這有效的和便宜的公開的成型技術(shù),盡管美國環(huán)境保護(hù)局(環(huán)保局)法規(guī)。在雙重柔性模具(RIDFT)技術(shù)之間樹脂輸液的發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了注入樹脂技術(shù)的發(fā)展，降低了關(guān)閉塑造方法的較高成本。 2. 液體復(fù)合成型工序 2.1 樹脂傳遞模塑(RTM注射) 傳統(tǒng)上, 樹脂傳遞模塑工藝已被用來制造復(fù)合材料零件。RTM工藝過程提供了許多優(yōu)勢，超過其它制造纖維增強(qiáng)熱固性高分子復(fù)合材料。 這些優(yōu)勢包括:包括改善元件厚度公差、表面光潔度好、并減少排放量揮發(fā)物。其中一個(gè)關(guān)鍵問題關(guān)于RTM工藝過程的成功是正確認(rèn)識和預(yù)測樹脂流動(dòng)在模子填充期間?？紤]這方面工作已經(jīng)被使用了好多這塊領(lǐng)域，一些模型和模擬工具可以利用。 盡管如此,有著復(fù)雜幾何形狀和滲透性變化的零件做出的樹脂流量分析目前仍然存在困難。但是預(yù)先的準(zhǔn)備和工裝成本可以禁止大都超過數(shù)公尺尺寸的部分、尤其對一次性或小生產(chǎn)經(jīng)營與手動(dòng)停止過程相比。圖1顯示了RTM的一個(gè)示意性的過程。lcm過程的進(jìn)一步發(fā)展已針對復(fù)雜和相關(guān)聯(lián)的成本費(fèi)用。其中一些的被討論在下列部分。圖 2.2在柔韌性加工下樹脂灌輸(RIFT) 在柔韌性加工下樹脂灌輸(RIFT)是一種較新的工藝,在八十年代引進(jìn)。 RIFT的一版追溯到50年代,當(dāng)它被用來制造漁船船體。圖2展示了RIFT過程被ciba和geigy發(fā)展。20世紀(jì)80年代, 橡皮工具袋的使用作為柔性的工具被調(diào)查并且很多專利被申請。 在90年代有過被重新發(fā)現(xiàn),并且還發(fā)現(xiàn)特別是在船運(yùn)和汽車的產(chǎn)業(yè)。 RIFT是一種被用于增強(qiáng)碳纖維強(qiáng)化海洋結(jié)構(gòu) 在RIFT過程,纖維是第一個(gè)被替用在柔弱的放在典型涂了脫模劑的模子。接著,一個(gè)靈活的加工層被替用在纖維和未知的邊緣被真空緊閉。然后纖維被真空地注入在模子和靈活的加工層之間放置在真空密封緊圍繞優(yōu)勢，從而形成了該部分的形狀。 RIFT保有RTM的許多環(huán)境優(yōu)勢,但加工成本低廉得多、從此一半傳統(tǒng)的僵化封閉模具被一個(gè)包所替代。目前模具要適應(yīng)到RIFT過程或許是可行的。 在大規(guī)模生產(chǎn)中這變得非常重要, 有著節(jié)省數(shù)百萬美圓的加工和制造費(fèi)用的潛能 。 和rtm過程相比，RIFT有一些優(yōu)點(diǎn)。 RIFT提供有限直接控制的厚度或纖維含量最后的碾壓在RIFT過程。 這些參數(shù)取決于在壓力作用下加固的壓縮和緩和，而套袋薄饃揣息和其他輔助材料的相互關(guān)系。 干纖維集合的壓縮研究受諸多研究的影響。 皮爾斯和薩默斯注意到一個(gè)干的粗成品的反應(yīng)是動(dòng)態(tài)的。 時(shí)間依靠壓縮和松弛被觀察，反復(fù)被裝卸加固達(dá)到高的一個(gè)給定的壓力壓緊。 在RIFT中加固的壓縮進(jìn)一步被流動(dòng)樹脂的到來所復(fù)合。這為纖維和可能影響在真空膠膜袋下碾壓的變形提供潤滑。此外,有效壓力作用在加固上的不是持續(xù)的在整個(gè)過程中。 桑德等。調(diào)查了不同面料的可壓縮性(平紋、斜紋、緞、 非卷曲)并且確認(rèn)壓縮型面料的可壓縮性取決于它的種類。 斜紋編織織物在干和濕的情況下最難壓縮。 樹脂在一給定的點(diǎn)到來之前，干膠膜受大氣壓的影響。 當(dāng)樹脂流過這點(diǎn)時(shí),樹脂里面的壓力就上升、 這樣新的壓縮在加固上就減少了。 主要的是流動(dòng)引誘的缺點(diǎn)有著在部分幾何學(xué)的復(fù)合上增長的可能性。一個(gè)理論和和現(xiàn)實(shí)的理解對于這些機(jī)制是被需求為了評定是否模型碾壓能一貫性地，可再生的和可預(yù)言的纖維含量和質(zhì)量被制造。 在這過程中膠膜及配套材料之間的相互作用必須被量化。 Summerscales表明RIFT過程降低工人接觸液態(tài)樹脂當(dāng)增長組成的機(jī)械特性和纖維含量通過減少空隙度與手動(dòng)停止相比。 此外,RIFT提供與當(dāng)前被應(yīng)用的加工（RTM或者模壓）相比能夠降低加工成本的費(fèi)用的潛能。 2.3柔性樹脂傳遞模塑(FRTM) RIFT的一個(gè)類似的過程是FRTM。 FRTM是一個(gè)創(chuàng)新的復(fù)合制造過程,基于詳細(xì)的成本分析上發(fā)展, 被確定為成本效益設(shè)計(jì)。FRTM是一個(gè)混合過程,它結(jié)合了技術(shù)特性和各自有利的橫隔膜形成及rtm的經(jīng)濟(jì)效益。分開的數(shù)張干燥纖維和固體樹脂被擺放在橡膠隔板、加熱之間使樹脂液化。纖維和樹脂然后被畫一個(gè)真空在橫隔膜及形成的通過畫橫隔膜集合通過困難加工所壓榨。圖3所示顯示了FRTM進(jìn)程的示意性。 FRTM過程被優(yōu)化為了生產(chǎn)出高質(zhì)量低的零件厚度變化，低無用的量和高纖維數(shù)量。 最后,FRTM過程的經(jīng)濟(jì)效益通過小型生產(chǎn)經(jīng)營被驗(yàn)證。FRTM被設(shè)計(jì)和發(fā)展,以便慮及相比傳統(tǒng)的方法例如rtm更便宜和更快的部分被制造。對于新的成本效益的需求意味著生產(chǎn)通常是一個(gè)起點(diǎn)對于一種新的過程的發(fā)展例如FRTM來自古典的rtm過程。 通過FRTM的真空成型和許多其它當(dāng)前可利用的過程（例如RIFT被顯示在表1里）的比較。 在概念上,FRTM是一種混合的過程,結(jié)合了rtm和橫隔膜成型有利的特性。像rtm，F(xiàn)RTM使用最低的成本構(gòu)成未加工的材料可能是(干纖維和樹脂)，但是排除了勞動(dòng)強(qiáng)度典型的和三維空間含纖維的預(yù)制品被用在了rtm。在FRTM,面料被形成在一步雙膜片成形過程中。 這降低勞動(dòng)強(qiáng)度,減少周轉(zhuǎn)時(shí)間。 FRTM也可以減少加工成本典型地與rtm聯(lián)系在一起,因?yàn)闆]有重的匹配加工被需要。 FRTM過程的第二優(yōu)勢是從出現(xiàn), 橫隔膜系統(tǒng)，本質(zhì)上，可變形的、并提供低成本重構(gòu)裝置加工邊緣出現(xiàn)的。 通過多種多樣成型方法的使用，如真空成型、匹配模具沖壓成型，它可能減少加工費(fèi)用與專注的匹配加工在窗同的rtm過程想聯(lián)系。降低加工成本可以來自較輕,片面工具 或通過一個(gè)柔性的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢,重組成型機(jī)制。 FRTM也減輕或消除工具的清理,這是典型的勞動(dòng)密集型。 FRTM過程的第三個(gè)優(yōu)勢是注入過程重復(fù)性，這使得更快、更容易被控制。 這一結(jié)果來自引導(dǎo)樹脂注入沿著厚的方向的部分，這是和其他兩個(gè)平面方向相比較短的。 此外,平面注入口和通風(fēng)孔在最后的幾何部分不受約束。傳統(tǒng)的昂貴的實(shí)驗(yàn)有必要最優(yōu)化處理可變的和重新設(shè)計(jì)的加工以便完成任務(wù), 而新零件的開發(fā)時(shí)間大大減少,因?yàn)槿狈π碌膶W(xué)習(xí)。 假定樹脂開始時(shí)在一個(gè)非常接近最后的位置,這過程與橫向的方法相比典型地于rtm相關(guān)聯(lián)。 表1顯示FRTM過程的缺點(diǎn)。 在許多幾何構(gòu)件形成的過程中存在很多缺陷。 所切削的底部不能產(chǎn)生真空形成機(jī)制原理。在FRTM過程中控制厚度變化和可完成的構(gòu)造體積受到了是潛在的限制?？刂坪穸茸兓欠忾]的循環(huán)過程,和徹底的明智的選擇樹脂 ，其性能最適合FRTM獨(dú)特的工藝要求。 構(gòu)造體積是在加工處理的時(shí)候接近涉及熱氣壓成型施加結(jié)構(gòu),因此, 他是依靠所成型的方法來決定的。 2.4 真空袋模具成型(VBM)和混合樹脂注入模具成型(SCRIMP) VBM技術(shù)是一個(gè)封閉的模具技術(shù)和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的開模過程。 SCRIMP是VBM流行的詮釋。 在這個(gè)過程中,一個(gè)組成凹槽或者通溝的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),被用作分散樹脂和減少流量阻力及延遲時(shí)間。樹脂在真空壓力下首先填滿凹槽或者溝通道， 然后樹脂注入纖維組織,在VBM,單方面的硬性塑一個(gè)袋裝物被用來形成模具型腔。 VBM過程可分為五個(gè)步驟。 首先,在預(yù)成型模具表面清洗、 然后用釋放劑、模具膠在在表面噴涂。 接下來,在加入填充劑的時(shí)候，把纖維墊弄干按入模型表面，用一個(gè)柔軟的袋子掩蔽好，第三步，真空腔的模具和樹脂的纖維墊被注入到真空力。 后腔充滿樹脂開始固化樹脂和復(fù)合固化成部分,稱為樹脂固化步驟。 最后,從模具中取出固化復(fù)合物，以及下一個(gè)循環(huán)開始。 2.5樹脂注入雙重易曲模具(RIDFT) RIDFT想要聯(lián)合其它LCM技術(shù)解決問題。 這些問題包括可完成的纖維量達(dá)體積部分厚度的堅(jiān)硬性,制造周期時(shí)間和工藝的復(fù)雜性。 雖然目前并非所有問題都已經(jīng)解決, 據(jù)這項(xiàng)研究的表明使用RIDFT的LCM技術(shù)克服缺點(diǎn)和局限性等。 圖4顯示了該RIDFT進(jìn)程。 與FRTM過程不同的是,RIDFT過程不使用干燥的樹脂片，但是通常使用低粘度室溫消除熱固樹脂。在室溫下，熱固性樹脂能允許部分的消除在分鐘內(nèi)完全被注入的固化劑含量，既允許部分地消除被移動(dòng)的部分，此外，低粘度樹脂可以進(jìn)一步提高高纖維的潤滑性，以此方式提高表面的變化過程。 RIDFT過程的有利條件是以往的RTM經(jīng)驗(yàn)，即以流出的兩寸樹脂消除錯(cuò)綜復(fù)雜的三寸樹脂。RIDFT的另一個(gè)有利條件是：與RTM比較時(shí)，它的花費(fèi)教少，縮短了生產(chǎn)時(shí)間，結(jié)合了UV的消除技術(shù)，并且達(dá)到了潛在的高纖維的容量，固有的限定了零件的幾何形狀成為“成型模具”。 與RIFT相比，RIDFT的一個(gè)有利條件是在使用過程中的一個(gè)第二柔韌的工具，即減少了清潔和制造的預(yù)備工作，關(guān)于RIDFT，樹脂不接觸模塊表面，并且在每個(gè)循環(huán)周期之前消除需要的準(zhǔn)備模塊，另一方面，減少生產(chǎn)步驟，從連續(xù)使用的RTM過程來看也不提供工具磨損經(jīng)驗(yàn)。 在RIDFT過程中，多孔的鋁模塊工藝技術(shù)（應(yīng)用技術(shù)）能夠被利用。在國際上模塊鋼建造的多孔模塊用于RIDFT，如圖5所示，瑞士制造，PORTEC,介紹了一個(gè)商業(yè)名為METAPOR的獨(dú)特專利材料。這個(gè)由鋁顆粒組成的商業(yè)的可利用產(chǎn)品被還氧化物的樹脂包裹,并且在高壓力下被壓縮。材料的結(jié)合和制造過程導(dǎo)致了出現(xiàn)澆注塊和探索了固化金屬,當(dāng)微觀孔和具有滲透性的空氣被完成。 METAPOR技術(shù)允許RIDFT技術(shù)去克服他潛在的問題。真空成型驅(qū)動(dòng)RIDFT進(jìn)步的關(guān)鍵組成部分的過程形狀。 微孔隙模具在模具內(nèi)部所有范圍內(nèi)的真空被破壞，其意思就是允許斷裂不必要的增加，同樣空隙的問題將不在發(fā)生。 圖片6顯示了在使用非多孔模具時(shí)真空層無法形成柔性進(jìn)入V形槽。 一旦撤離真空非結(jié)晶和多孔硅板之間時(shí),所形成不會(huì)發(fā)生改變。然而，由于與多空模具表面的的空隙是為了排出在模具表面所有范圍的空氣和因硅樹脂成片狀而進(jìn)入V形槽。 由于成形壓力低、在樹脂和模具表面 之間缺乏接觸，RIDFT模具成本大大低于其他液態(tài)成型過程。 3. 結(jié)論 建造該樣機(jī)是基于RIDFT要進(jìn)一步推進(jìn)樹脂注入技術(shù)。 作為變化過程中的空隙,RIDFT提供更多的優(yōu)勢,同時(shí)保持了有助于加工的空隙。由于附加的底座靈活的模具表面上清理和再生產(chǎn)準(zhǔn)備工作已經(jīng)被還原。 隨著RIDFT進(jìn)程， 樹脂與模具表面接觸，在每個(gè)周期之前并沒有發(fā)生和剔除準(zhǔn)備好的模具。 除了制造業(yè)逐步減少,他并沒有以刀具磨損而被連續(xù)使用。 在確定RIDFT有效的費(fèi)用期間，在RIDFT和SCRIMP進(jìn)行了比較。 初步結(jié)果顯示, RIDFT進(jìn)程的費(fèi)用節(jié)省約24%。 RIDFT不斷的發(fā)展過程證實(shí)RIDFT制造大型復(fù)合組件和減少生產(chǎn)周期時(shí)間的能力。 目 錄 摘要 2 1前 言 3 2塑件的工藝分析 3 2.1塑件原材料分析 3 2.2塑件結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析 4 2.3塑件的體積與重量 5 2.4塑件注塑工藝參數(shù)的確定 5 3擬定成型方案 6 3.1分型面的選擇 6 3.2確定型腔布置 7 3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 3.3.1主流道的設(shè)計(jì) 8 3.3.2澆口設(shè)計(jì) 8 4.模具成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 9 4.1凸模、凹模、型芯設(shè)計(jì)與計(jì)算 9 4.2型腔側(cè)壁厚度和底板的計(jì)算 10 5.脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 12 5.1脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 12 5.2脫模力的計(jì)算 12 6.合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 7.注塑機(jī)的選定與相關(guān)參數(shù)的校核 14 7.1注塑機(jī)初步的選定 14 7.2注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 14 8.設(shè)計(jì)小結(jié) 15 參考文獻(xiàn) 15 塑料飯盒注塑模設(shè)計(jì) 學(xué) 生： 指導(dǎo)老師： 摘要：本課題主要是針對塑料飯盒的注塑模具設(shè)計(jì),該塑料飯盒材料為無毒PP材料，是日常生活中常見的一種塑件產(chǎn)品。通過對塑件進(jìn)行工藝的分析和比較,最終設(shè)計(jì)出一副注塑模。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)，同時(shí)并簡單的編制了模具的加工工藝。通過整個(gè)設(shè)計(jì)過程表明該模具能夠達(dá)到此塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是飯盒注塑模具的設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。針對塑件的具體結(jié)構(gòu)，該模具是點(diǎn)澆口的雙分型面注射模具。 關(guān)鍵詞:注塑模，塑料飯盒 Potted molded plastic lunch box's mold design Student: Tutor: Abstract: This topic mainly aims at potted molded plastic lunch box's mold design, this plastic lunch box material for the non-toxic PP material, is in the daily life the common one kind models a product. Through to models to carry on the craft the analysis and the comparison, designs a note mold finally. This topic from the product mix technology capability, the concrete mold structure embarks, to mold's gating system, the mold formation part's structure, goes against the system, the cooling system, injection molding machine's choice and the related parameter examination, has the detailed design, simultaneously and simple establishment mold's processing craft. Through the entire design process indicated that this mold can achieve this to model the processing craft which an institute requests. According to the topic design's primary mission is the lunch box injection mold's design, is also designs an injection mold to produce models a product, realizes the automation to raise the output. In view of models a concrete structure, this mold is the runner duplex profile injection mold.. Key word: note mold , plastic lunch box 1 前 言 隨著中國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢的日趨好轉(zhuǎn)，在“實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕的原動(dòng)力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關(guān)于當(dāng)前國家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機(jī)械行業(yè)的首要任務(wù)。 ? 近年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機(jī)的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機(jī)的螺桿或活塞的推動(dòng)下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。 ? 本次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是塑料飯盒注塑模具的設(shè)計(jì)。也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)塑料盒塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。針對盒蓋的具體結(jié)構(gòu)，通過此次設(shè)計(jì)，使我對點(diǎn)澆口雙分型面模具的設(shè)計(jì)有了較深的認(rèn)識。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中，通過查閱大量資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)、期刊等，結(jié)合教材上的知識也對注塑模具的組成結(jié)構(gòu)（成型零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部分、推出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)）有了系統(tǒng)的認(rèn)識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。 2 塑件的工藝分析 2.1 塑件原材料分析 本塑件及塑料飯盒為日常生活中所常見的塑料制品，主要用于盛裝食品。根據(jù)其使用的特殊性，綜合分析各種塑料的性能，聚丙烯（pp）為最佳材料。 聚丙烯密度低，無色，無味，無毒，透明度較聚乙烯高，透氣性低。此外，聚丙烯的屈服強(qiáng)度、彈性、硬度及抗拉、抗壓強(qiáng)度等都高于聚乙烯，其拉伸強(qiáng)度甚至高于聚苯乙烯和ABS。聚丙烯吸水率低，絕緣性能好，能耐弱酸、弱堿。聚丙烯在100oC以上的溫度下進(jìn)行消毒滅菌，熔點(diǎn)為164～170oC，其最高使用溫度達(dá)150oC，最低使用溫度達(dá)-15oC。聚丙烯在氧、熱、光的作用下極易降解老化，所以必須加入防老化劑。定向拉伸后的聚丙烯可制作鉸鏈，抗彎曲疲勞強(qiáng)度特別高。聚丙烯成型加工時(shí)收縮率較大，易導(dǎo)致成型加工出來的制件出現(xiàn)變形、縮孔等缺陷。 2.2 塑件結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析 （1）塑件結(jié)構(gòu)分析：如圖，圖1、圖2分別為塑件的3D俯視圖和仰視圖。塑件整體高度為74.5mm，厚度為3mm，盒體底部有一個(gè)截面半徑為1.5mm的半圓環(huán)的凸臺(tái)。飯盒的內(nèi)徑為150mm，外徑為156mm，盒口有厚度為3mm、寬4mm、半徑82mm的方形截面的圓環(huán)型凸邊。另外，盒口對分布有一對凸臺(tái)，長度為34mm，兩凸臺(tái)外緣距離為174mm。（具體尺寸見塑件三視圖） （2）塑件尺寸精度分析：因塑件材料為PP,此塑件上有兩個(gè)尺寸有精度要求，分別是和，均為MT3級塑料精度，屬于中等精度等級，在模具設(shè)計(jì)和制造過程中要嚴(yán)格保證這些尺寸的精度要求。其余尺寸均無精度要求為自由尺寸，可按MT5級精度查取公差值。 （3）塑件表面質(zhì)量分析：飯盒表面精度要求不高，采用點(diǎn)澆口流道的雙分型面型腔注射?？梢员ＷC其表面精度。 圖1 塑件俯視圖 圖2 塑件仰視圖 2.3 塑件的體積與重量 塑件主要尺寸及結(jié)構(gòu)由見圖3，近似計(jì)算的塑件體積，查手冊聚丙烯密度，故塑件質(zhì)量。 圖 3 產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖 2.4 塑件注塑工藝參數(shù)的確定 根據(jù)情況，PP的成型工藝參數(shù)可作如下選擇，在試模時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。注射溫度包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度：前段溫度為 中斷溫度為 后段溫度為 噴 嘴：噴嘴選用直通式，噴嘴溫度為 注射壓力：選用 注射時(shí)間：選用 　　保壓時(shí)間：選用 　 保壓壓力：選用　　 冷卻時(shí)間：選用 成型周期： 3 擬定成型方案 3.1 分型面的選擇 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。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(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則： （1）保證塑料制品能夠脫模 這是一個(gè)首要原則，因?yàn)槲覀冊O(shè)置分型面的目的，就是為了能夠順利從型腔中脫出制品。根據(jù)這個(gè)原則，分型面應(yīng)首選在塑料制品最大的輪廓線上，最好在一個(gè)平面上，而且此平面與開模方向垂直。分型的整個(gè)廓形應(yīng)呈縮小趨勢，不應(yīng)有影響脫模的凹凸形狀，以免影響脫模。 （2）使型腔深度最淺 模具型腔深度的大小對模具結(jié)構(gòu)與制造有如下三方面的影響： ① 目前模具型腔的加工多采用電火花成型加工，型腔越深加工時(shí)間越長，影響模具生產(chǎn)周期，同時(shí)增加生產(chǎn)成本。 ② 模具型腔深度影響著模具的厚度。型腔越深，動(dòng)、定模越厚。一方面加工比較困難；另一方面各種注射機(jī)對模具的最大厚度都有一定的限制，故型腔深度不宜過大。 ③ 型腔深度越深，在相同起模斜度時(shí)，同一尺寸上下兩端實(shí)際尺寸差值越大，如圖2。若要控制規(guī)定的尺寸公差，就要減小脫模斜度，而導(dǎo)致塑件脫模困難。因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)盡可能使型腔深度最淺。 （3）使塑件外形美觀，容易清理 盡管塑料模具配合非常精密，但塑件脫模后，在分型面的位置都會(huì)留有一圈毛邊，我們稱之為飛邊。即使這些毛邊脫模后立即割除，但仍會(huì)在塑件上留下痕跡，影響塑件外觀，故分型面應(yīng)避免設(shè)在塑件光滑表面上，如圖3的分型面a位置，塑件割除毛邊后，在塑件光滑表面留下痕跡；圖3的分型面b處于截面變化的位置上，雖然割除毛邊后仍有痕跡，但看起來不明顯，故應(yīng)選擇后者. （4）盡量避免側(cè)向抽芯 塑料注射模具，應(yīng)盡可能避免采用側(cè)向抽芯，因?yàn)閭?cè)向抽芯模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且直接影響塑件尺寸、配合的精度，且耗時(shí)耗財(cái)，制造成本顯著增加，故在萬不得己的情況下才能使用. （5）使分型面容易加工 分型面精度是整個(gè)模具精度的重要部分，力求平面度和動(dòng)、定模配合面的平行度在公差范圍內(nèi)。因此，分型面應(yīng)是平面且與脫模方向垂直，從而使加工精度得到保證。如選擇分型面是斜面或曲面，加工的難度增大，并且精度得不到保證，易造成溢料飛邊現(xiàn)象。 （6）使側(cè)向抽芯盡量短 抽芯越短，斜抽移動(dòng)的距離越短，一方面能減少動(dòng)、定模的厚度，減少塑件尺寸誤差；另一方面有利于脫模，保證塑件制品精度 。 （7）有利于排氣 對中、小型塑件因型腔較小，空氣量不多，可借助分型面的縫隙排氣。因此，選擇分型面時(shí)應(yīng)有利于排氣。按此原則，分型面應(yīng)設(shè)在注射時(shí)熔融塑料最后到達(dá)的位置，而且不把型腔封閉 綜上所述，選擇注射模分型面影響的因素很多，總的要求是順利脫模，保證塑件技術(shù)要求，模具結(jié)構(gòu)簡單制造容易。當(dāng)選定一個(gè)分型面方案后，可能會(huì)存在某些缺點(diǎn)，再針對存在的問題采取其他措施彌補(bǔ)，以選擇接近理想的分型面。對于本塑件，盒口凸邊的下緣面為最佳第一分型面。 3.2 確定型腔布置 確定型腔的方法有：根據(jù)鎖模力確定；根據(jù)最大注射量確定；根據(jù)塑件精度確定和經(jīng)濟(jì)性確定等。根據(jù)設(shè)計(jì)說明書的設(shè)計(jì)要求、塑件的幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及尺寸精度要求，本制品采用一模一腔。 3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.3.1 主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 主流道通常設(shè)計(jì)在澆口套中，為了讓主流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角為，流道表面粗糙度，小端直徑比注射機(jī)噴嘴直徑大?，F(xiàn)取錐角，小端直徑比噴嘴直徑大。澆口套一般采用碳素工具鋼材料制造，熱處理淬火硬度。由于小端的前面是球面，其深度為(現(xiàn)取為)，注射機(jī)噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大。澆口套與模板間配合采用的過渡配合。 本塑件所用澆口套形式及其固定形式見圖4和圖5 。 圖4 澆口套形式 圖5 澆口套固定形式 3.3.2 澆口設(shè)計(jì) 澆口的形式眾多，通常都有邊緣澆口、扇形澆口、平縫澆口、圓環(huán)澆口、輪輻澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、護(hù)耳澆口、直澆口等。模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)。總之要使塑件具有良好的性能與外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項(xiàng)原則： (1）盡量縮短流動(dòng)距離。 (2）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處。 (3）必須盡量減少熔接痕。 (4）應(yīng)有利于型腔中氣體排出。 (5）考慮分子定向影響。 (6）避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。 (7）澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 (8）注意對外觀質(zhì)量的影響 根據(jù)澆口的成型要求及型腔的排列方式，聯(lián)系產(chǎn)品實(shí)際使用要求，本產(chǎn)品選用點(diǎn)澆口較為合適。具體形式見圖6。 圖6 澆口形式 由于采用點(diǎn)澆口，所以不設(shè)冷料井。 4 模具成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異行零件的長和寬），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等。任何塑件制件都有一定的幾何形狀和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，則精度要求較高。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的因素相當(dāng)復(fù)雜，這些影響因素應(yīng)作為確定成型零件工作尺寸的依據(jù)。 4.1凸模、凹模、型芯設(shè)計(jì)與計(jì)算 凸模亦稱型芯，是成型塑件內(nèi)表面的零件，成型其主體部分內(nèi)表面的零件稱為主型芯或凸模，而成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿，成型塑件塑件上內(nèi)螺紋的稱為螺紋型芯。凹模亦稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件，其中成型塑件上外螺紋的稱螺紋型環(huán)。凹、凸模按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式。 本產(chǎn)品模具凹模、凹模的結(jié)構(gòu)均采用整體嵌入式，其形式如圖7、圖8所示。本設(shè)計(jì)中零件工作尺寸的計(jì)算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進(jìn)行計(jì)算，查表取PP的成型收縮率為0.02，模具制造公差取z=Δ/3。 考慮到實(shí)際的模具制造條件和工件的實(shí)際要求，成型零件是公差等級取級。 由圖1可知塑件只有兩處有精度要求：和，故只需計(jì)算型腔工作尺寸和型芯，其余尺寸均無精度要求，可按塑件尺寸近似取得。 圖8 凹模形式 圖9 凸模形式 根據(jù)塑件尺寸可得出以下尺寸： ;； ;； 4.2 型腔側(cè)壁厚度和底板的計(jì)算 該塑件模具型腔壁結(jié)構(gòu)為組合式圓形側(cè)壁，其結(jié)構(gòu)及受力情況如圖9所示。 （1）型腔壁厚計(jì)算 組合式圓形腔側(cè)壁可視為兩端開口、僅受均勻內(nèi)壓力的厚壁圓筒。當(dāng)型腔受到熔體的高壓作用時(shí)，其內(nèi)半徑增大，在側(cè)壁與底板之間產(chǎn)生縱向間隙，間隙過大會(huì)導(dǎo)致溢料。 側(cè)壁和型腔底配合處間隙值為 式中——型腔單位面積熔體壓力，MPa； ——型腔材料泊松比，碳鋼取0.25； ——型腔材料拉伸彈性模量，鋼彈性模量?。? ——型腔外壁半徑； ——型腔內(nèi)壁半徑； 應(yīng)使，則壁厚，由前面的計(jì)算與分析可知，型腔內(nèi)壁半徑，取，，，，經(jīng)計(jì)算整理并查表得：型腔壁厚，模套壁厚 （2）型腔底板厚度計(jì)算 式中為模具材料許用應(yīng)力，碳鋼材料 圖9 型腔結(jié)構(gòu)及受力狀況 5 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5.1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 （1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè) 由于推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動(dòng)的，所以一般情況下，推出機(jī)構(gòu)設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。正因如此，在分型面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量注意，開模后使塑件能留在動(dòng)模一側(cè)。 （2）保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置。推力點(diǎn)應(yīng)作用在制品剛性好的部位，如筋部、凸緣、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點(diǎn)作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。 從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。 （3）機(jī)構(gòu)簡單動(dòng)作可靠 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使推出動(dòng)作可靠、靈活，制造方便，機(jī)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利脫模。 （4）良好的塑件外觀 推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，或隱蔽面和非裝飾面，對于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。 （5）合模時(shí)的正確復(fù)位 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)，還必須考慮合模時(shí)機(jī)構(gòu)的正確復(fù)位，并保證不與其他模具零件相干涉。推出機(jī)構(gòu)的種類按動(dòng)力來源可分為手動(dòng)推出，機(jī)動(dòng)推出，液壓氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)。 本塑件模具采用推件板推出機(jī)構(gòu)。 5.2 脫模力的計(jì)算 圖10 型芯受力分析 塑件注射成型后在模內(nèi)冷卻定形，由于體積收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力，塑件從模具中推出時(shí)，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力。對底部無孔的筒、殼類的塑料制件，脫模推出時(shí)還要克服大氣壓力。型芯的成型端部，一般均要設(shè)計(jì)脫模斜度。另外，塑件剛開始脫模時(shí)所需的脫模力最大，其后，推出力的作用僅僅克服了推出機(jī)構(gòu)的移動(dòng)摩擦力。 圖11所示為塑件脫模時(shí)型芯的受力分析。由于推出力的作用，使塑件對型芯總壓力降低了，因此，推出時(shí)摩擦力 式中——脫模時(shí)型芯受到的摩擦阻力； ——塑件對型芯的包緊力； ——脫模力； ——脫模斜度； ——塑件對鋼的摩擦系數(shù)，一般為0.1～0.3。 根據(jù)力的平衡原理，可得： 故有，因?qū)嶋H上摩擦系數(shù)較小，更小，也小于1，故可簡化為，其中A為塑件包絡(luò)型芯的面積，p為塑件對型芯單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件，p?。荒?nèi)冷卻的塑件，p取。本設(shè)計(jì)中的塑件采用模內(nèi)冷卻，，取，脫模斜度，。由于塑件為底部無孔制件，脫模時(shí)還應(yīng)考慮克服大氣壓力，即 6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在模具進(jìn)行裝配或成型時(shí)，合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要用來保證動(dòng)模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間的準(zhǔn)確對合，確以保證塑料制件的形狀和尺寸精度，并避免模內(nèi)各零部件發(fā)生碰撞和干涉。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐定位兩種形式。本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖12所示。 圖11 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)形式 7 注塑機(jī)的選定與相關(guān)參數(shù)的校核 7.1 注塑機(jī)初步的選定 前面已計(jì)算的出塑件體積，且該塑件采用單型腔制造。根據(jù)計(jì)算的制品體積及質(zhì)量來確定注射機(jī)的型號和規(guī)格。為了保證注射成型的正常進(jìn)行，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一次注射成型所需塑料的總量宜為最大注射量的80%，最大注塑量，查手冊初步選定選定XS-Z-60型注塑機(jī)。該型號注塑的規(guī)格和性能見下表。 項(xiàng)目? 單位 參數(shù) 螺桿直徑 38 額定注射容量 60 注射壓力 122 噴嘴孔直徑 4 鎖模力 500 拉桿間距 190 最大開模行程 180 模具最小厚度 70 模具最大厚度 200 噴嘴球半徑 12 液壓泵電動(dòng)機(jī)功率 11 加熱功率 2.7 外形尺寸 31608501550 7.2 注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 （1）注塑壓力的校核 查手冊可得到用熱塑性塑料注射成型工藝參數(shù)注射壓力（選擇的注塑機(jī)實(shí)際注射壓力)，合乎要求。 （2）鎖模力的校核 鎖模力是指當(dāng)高壓熔體充滿模具型腔時(shí)，會(huì)在型腔內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)很大的力，力圖使模具分型面漲開，其值等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上總的投影面積乘以型腔內(nèi)塑料壓力。作用在這個(gè)面上的力應(yīng)小于注塑機(jī)的額定鎖模力F 。 由注塑機(jī)的規(guī)格和性能表可知注射壓力，由圖3可算得塑件投影面積，因?yàn)闉辄c(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)，故澆注系統(tǒng)投影面積。 故注射時(shí)所需合模力 （為塑料熔體對型腔成型的壓力，其大小一般為注射壓力的）。 故，所以鎖模力符合要求。 8 設(shè)計(jì)小結(jié) 鑒于本次課程設(shè)計(jì)只是初步了解模具的設(shè)計(jì)過程中，在選用課題時(shí)刻意避免了帶有側(cè)抽芯的的情況。另外，在設(shè)計(jì)過程中省略了一些相關(guān)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算與校核，如模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、模具開合模行程的校核等。盡管如此，通過本次課程設(shè)計(jì)還是收益匪淺。首先，我對模具基本設(shè)計(jì)步驟以及相關(guān)參數(shù)的選用、計(jì)算及校核有了初步的了解；其次，本次課程設(shè)計(jì)是對我們前面所學(xué)的知識的一次鞏固與復(fù)習(xí)過程，使我們對以前所學(xué)知識有了更深一步的認(rèn)識；最后，本次課程設(shè)計(jì)為我們以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)乃至走上工作崗位后的設(shè)計(jì)工作打下了一定的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1] 史鐵梁.模具設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003 [2] 全國模具編輯委員會(huì).模具鉗工工藝. 機(jī)械工業(yè)出版社， 2003 [3] 屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì).高等教育出版社，2005 15