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西 南 交 通 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 通用手機(jī)電池充電器外殼注塑模設(shè)計(jì)及編程 年 級(jí) 2003 學(xué) 號(hào) 20030346 姓 名 莊 勇 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械電子工程 指導(dǎo)老師 張敬 2007 年 6 月 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 I頁(yè) 院 系 機(jī)械工程系 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械電子工程 年 級(jí) 2003 姓 名 莊 勇 題 目 通用手機(jī)電池充電器外殼注塑模設(shè)計(jì)及編程 指導(dǎo)教師 評(píng) 語(yǔ) 指導(dǎo)教師 簽章 評(píng) 閱 人 評(píng) 語(yǔ) 評(píng) 閱 人 簽章 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 II頁(yè) 成 績(jī) 答辯委員會(huì)主任 簽章 年 月 日 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 III頁(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)書(shū) 班 級(jí) 機(jī)電 2 班 學(xué)生姓名 莊 勇 學(xué) 號(hào) 20030346 發(fā)題日期 2007 年 4 月 9 日 完成日期 6 月 23 日 題 目 通用手機(jī)電池充電器外殼注塑模設(shè)計(jì)及編程 1 本論文的目的 意義意義模具設(shè)計(jì)工件是需要非常專(zhuān)業(yè)的知識(shí)和多年的經(jīng)驗(yàn)才能 勝任的 隨著我國(guó)機(jī)械行業(yè)的飛速發(fā)展 模具設(shè)計(jì)工程師越來(lái)越短缺 已經(jīng)嚴(yán)重制 約了模具行業(yè)的健康發(fā)展 在廣東 浙江 上海 江蘇等地找到五年以上設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) 的模具工程非常困難 而剛剛畢業(yè)的模具專(zhuān)業(yè)的學(xué)生又遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足企業(yè)的需要 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐 采用 CAD CAM MasterCAM UG Per E 技術(shù)可以使設(shè)計(jì)者 從繁沉計(jì)算和繪圖工件中得到解脫 采用人機(jī)結(jié)合 各盡所長(zhǎng) 充分發(fā)揮其人的創(chuàng) 造思維能力 控制設(shè)計(jì)過(guò)程 使模具設(shè)計(jì)趨于合理化 而計(jì)算機(jī)則發(fā)揮其計(jì)算分折 和儲(chǔ)存信息的能力 兩者結(jié)合 發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì) 有利于獲得最優(yōu)的設(shè)計(jì)成果 縮 短開(kāi)發(fā)周期 采用 CAE 技術(shù) 可以實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上 試模 即對(duì)整個(gè)注射過(guò)程進(jìn)行 仿真分折 抱括 填充 保壓 冷卻 纖維取向 結(jié)構(gòu)應(yīng)力和收縮 以及整個(gè)塑料 封裝成型和熱固性塑料流動(dòng)分折 預(yù)測(cè)未來(lái)產(chǎn)品可能纖維出現(xiàn)的缺陷 對(duì)存在的問(wèn) 題在設(shè)計(jì)階段予以解決 直至提出最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù) 使一次試模成為可能 實(shí)現(xiàn)并行 工程 從而可以加快產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)進(jìn)程 降低試模成本 提高生產(chǎn)效率 2 學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) 1 塑件制品分折 2 注塑機(jī)的確定 3 模具設(shè)計(jì)的 有關(guān)計(jì)算 4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 注塑機(jī)的參數(shù)校核 6 模具凹凸模零件加工 藝 7 后置處理及計(jì)算機(jī)編程 8 后附翻譯和實(shí)習(xí)報(bào)告 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 IV頁(yè) 3 論文各部分內(nèi)容及時(shí)間分配 共 12 周 第一部分 注塑模具料收集 1 周 第二部分 塑件制品分折 注塑機(jī)的確 1 周 第三部 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 3 周 第四部分 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 周 第五部分 模具凹凸模零件加工藝 后置處理及計(jì)算機(jī)編程 2 周 評(píng)閱及答辯 1 周 備 注 參考文獻(xiàn) 洪慎章 塑料成型及模具設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 年 唐海翔 UG NX2 注塑模具設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版社 2005 年 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具 設(shè)計(jì)與制造技術(shù)教育叢書(shū)編委會(huì)編 機(jī)械工業(yè)出版社 20005 年 注塑模設(shè)計(jì)與制造實(shí)戰(zhàn) 宋滿倉(cāng) 黃銀國(guó) 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 年 指導(dǎo)教師 張敬 2007 年 4 月 9 日 審 批 人 年 月 日 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 V頁(yè) 摘 要 分析了手機(jī)充電器外殼的工藝特點(diǎn) 介紹了手機(jī)充電器外殼上蓋注射模結(jié)構(gòu)及 模具的工作過(guò)程 重點(diǎn)介紹了手機(jī)充電器外殼注射模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法 分析和闡述 了模具型芯零件及各標(biāo)準(zhǔn)件的選材 熱處理工藝 手機(jī)充電器外殼的塑件的結(jié)構(gòu)要 素 塑件的尺寸公差和精度的選擇 塑件的體積和質(zhì)量的計(jì)算方法 注射機(jī)的選擇 和校核 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和相關(guān)計(jì)算 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算以及校核 成型零 件的工作尺寸的計(jì)算 以及模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 最后還對(duì)模具機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)柱運(yùn)用 MASTER CAM 軟件進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì) 此手機(jī)充電器外殼注射模設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是點(diǎn) 澆口形式的單分型面的注射模 模具采用一模兩腔的結(jié)構(gòu) 兩塑件平行放置 方向 相反以便側(cè)向抽芯 儀用熱流道 可以消除廢料的產(chǎn)生 但流道過(guò)長(zhǎng)加熱較復(fù)雜 而且 ABS 塑料流動(dòng)性較好易產(chǎn)生涎流現(xiàn)象 改用 PP 等其它符合熱流道的塑料 不僅 塑性能不能滿足制件功能要求 而且增加生產(chǎn)成本 本設(shè)計(jì)采用嵌入式型腔結(jié)構(gòu) 該結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于中小型塑件的模具中 加工方法可采用普通機(jī)加工 數(shù)控機(jī)床 電火花 電鑄成型等方法 將一個(gè)整體型腔嵌入到型腔固定板中 嵌入的型腔材料 可用低碳鋼或低碳合金鋼 滲碳淬火后拋光 該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙 操作方便 使 用壽命長(zhǎng) 塑件達(dá)到技術(shù)要求 關(guān)鍵詞 手機(jī)充電器外殼 注射模 型芯 型腔 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 VI頁(yè) Abstract Has analyzed the handset battery charger outer covering craft characteristic introduced the handset battery charger outer covering top head injection mold structure and the mold work process Introduced the handset battery charger outer covering injection mold structure design method with emphasis Analyzed and elaborated the mold core components selection the heat treatment craft the handset battery charger outer covering model the member model the size common difference and the precision choice model a volume and the quality computational method This handset battery charger outer covering injection mold designs the unique feature is the runner form three minute profiles injection molds is lateral pulls out the coreinjection mold Forming part of the calculation of the size and mold cooling system design eventually die of the use of derivative MASTER CAM software for the design parameters This cell phone charger shell injection mold design of the structure is characterized by the form of points runner alone surface of the injection mold Die using a two cavity structure two pieces of plastic placed parallel direction opposite to the lateral extracting core Instrument Hot Runner and eliminate waste but the excessive heat flow is more complicated ABS plastics and better mobility easy to produce saliva flow and other use of PP with Hot Runner of plastic Not only plastic component performance can not meet the functional requirements and an increase in production costs Embedded design using the cavity structure The structure widely used in small and medium sized plastic parts mold Processing methods use ordinary machine CNC machine tools EDM LIGA methods Will be embedded in a cavity of a whole cavity plate embedded in the cavity material available low carbon or low alloy steel carburizing quenching after 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 VII頁(yè) polishing After production confirmation this mold structural design ingenious the ease of operation the service life is long models to achieve the specification Key words handset battery charger outer covering injection mold slide core 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 VIII 頁(yè) 目錄 緒論 1 1 1 模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 1 1 2 各種模具的分類(lèi)和占有量 2 1 3 我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀 2 1 4 我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 4 第 1章 塑件工藝分析 6 1 1 塑件的結(jié)構(gòu)要素 6 1 2 塑件尺寸公差與精度 8 第 2 章 模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 9 2 1 方案的確定 9 2 2 確定型腔分型面及型腔數(shù)目 9 2 3 型腔 型芯的結(jié)構(gòu) 9 2 4 澆口的設(shè)計(jì) 10 2 5 冷料穴的設(shè)計(jì) 10 第 3章 模具結(jié)構(gòu)及其工作過(guò)程 11 第 4章 注塑成型的準(zhǔn)備 14 4 1 注塑成型工藝簡(jiǎn)介 14 4 2 注塑成型工藝條件 15 4 3 注塑機(jī)的選擇 17 4 3 1 注塑機(jī)簡(jiǎn)介 17 4 3 2 注塑機(jī)基本參數(shù) 17 4 3 3 選擇注塑機(jī) 18 4 4 注射機(jī)的校核 19 4 4 1 最大注塑量的校核 19 4 4 2 鎖模力的校核 19 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 IX 頁(yè) 4 4 3 塑化能力的校核 20 4 4 4 定位圈尺寸校核 20 4 4 5 模具外形尺寸校核 20 4 4 6 模具厚度校核 20 4 4 7 模具安裝尺寸校核 21 4 4 8 開(kāi)模行程校核 21 第 5章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 5 1 主流道 22 5 2 分流道 22 第 6章 模架的確定 24 第 7章 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu) 26 第 8章 頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 第 9章 脫模力的計(jì)算 28 第 10章 推桿脫模機(jī)構(gòu) 30 10 1 推桿脫模機(jī)構(gòu) 30 10 2 推板脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 31 第 11章 抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 11 1 確定抽芯機(jī)構(gòu)形式 33 11 2 斜導(dǎo)柱抽芯的結(jié)構(gòu)尺寸 34 第 12章 成型零件工作尺寸的計(jì)算 36 12 1 凹模工作尺寸的計(jì)算 36 12 2 凸模工作尺寸的計(jì)算 37 第 13章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 39 13 1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 39 13 2 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 39 13 3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 39 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 X 頁(yè) 13 4 模具的加熱 40 13 5 模具的冷卻 40 結(jié)論 42 致謝 44 參 考 文 獻(xiàn) 45 附錄 導(dǎo)柱的參數(shù)化設(shè)計(jì) 46 1 導(dǎo)柱的三維造型及加工仿真 46 2 導(dǎo)柱的相關(guān)程序設(shè)計(jì) 47 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 1 頁(yè) 緒論 1 1 模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備 它的作用是控制和限制材料 固態(tài)或液態(tài) 的流動(dòng) 使之形成所需要的形體 用模具制造零件以其效率高 產(chǎn)品質(zhì)量好 材料 消耗低 生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中 模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè) 是國(guó)際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè) 模具生產(chǎn)技術(shù)水 平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志 它在很大程度上決定著產(chǎn) 品的質(zhì)量 效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力 振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè) 正日益受到人 們的關(guān)注 早在 1989 年 3 月中國(guó)政府頒布的 關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定 中 將模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位 模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分 又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域 模具在機(jī)械 電子 輕工 汽車(chē) 紡織 航空 航天等工業(yè)領(lǐng)域里 日益成為使用 最廣泛的主要工藝裝備 它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中 60 90 的產(chǎn)品的零件 組件 和部件的生產(chǎn)加工 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場(chǎng)的需求上 僅以汽車(chē) 摩托車(chē)行業(yè)的模具市 場(chǎng)為例 汽車(chē) 摩托車(chē)行業(yè)是模具最大的市場(chǎng) 在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家 這一市場(chǎng)占整 個(gè)模具市場(chǎng)一半左右 汽車(chē)工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一 汽車(chē)工業(yè)重點(diǎn) 是發(fā)展零部件 經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)和重型汽車(chē) 汽車(chē)模具作為發(fā)展重點(diǎn) 已在汽車(chē)工業(yè)產(chǎn) 業(yè)政策中得到了明確 汽車(chē)基本車(chē)型不斷增加 2005 年將達(dá)到 170 種 一個(gè)型號(hào)的 汽車(chē)所需模具達(dá)幾千副 價(jià)值上億元 為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求 汽車(chē)將不斷換型 汽 車(chē)換型時(shí)約有 80 的模具需要更換 中國(guó)摩托車(chē)產(chǎn)量位居世界第一 據(jù)統(tǒng)計(jì) 中國(guó) 摩托車(chē)共有 14 種排量 80 多個(gè)車(chē)型 1000 多個(gè)型號(hào) 單輛摩托車(chē)約有零件 2000 種 共計(jì) 5000 多個(gè) 其中一半以上需要模具生產(chǎn) 一個(gè)型號(hào)的摩托車(chē)生產(chǎn)需 1000 副模 具 總價(jià)值為 1000 多萬(wàn)元 其他行業(yè) 如電子及通訊 家電 建筑等 也存在巨大 的模具市場(chǎng) 目前世界模具市場(chǎng)供不應(yīng)求 模具的主要出口國(guó)是美國(guó) 日本 法國(guó) 瑞士等 國(guó)家 中國(guó)模具出口數(shù)量極少 但中國(guó)模具鉗工技術(shù)水平高 勞動(dòng)成本低 只要配 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 2 頁(yè) 備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備 提高模具加工質(zhì)量 縮短生產(chǎn)周期 溝通外貿(mào)渠道 模具出口將會(huì)有很大發(fā)展 研究和發(fā)展模具技術(shù) 提高模具技術(shù)水平 對(duì)于促進(jìn)國(guó) 民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義 1 2 各種模具的分類(lèi)和占有量 模具主要類(lèi)型有 沖模 鍛摸 塑料模 壓鑄模 粉末冶金模 玻璃模 橡膠 模 陶瓷模等 除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模 因?yàn)樗麄円话愣?是依靠三維的模具形腔是材料成型 1 沖模 沖模是對(duì)金屬板材進(jìn)行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具 沖模占模具 總數(shù)的 50 以上 按工藝性質(zhì)的不同 沖?？煞譃槁淞夏?沖孔模 切口模 切邊 模 彎曲模 卷邊模 拉深模 校平模 翻孔模 翻邊模 縮口模 壓印模 脹形 模 按組合工序不同 沖模分為單工序模 復(fù)合模 連續(xù)模 2 鍛模 鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進(jìn)行體積成型是所用模具的總稱(chēng) 按鍛 壓設(shè)備不同 鍛模分為錘用鍛模 螺旋壓力機(jī)鍛模 熱模鍛壓力鍛模 平鍛機(jī)用鍛 模 水壓機(jī)用鍛模 高速錘用鍛模 擺動(dòng)碾壓機(jī)用鍛模 輥鍛機(jī)用鍛模 楔橫軋機(jī) 用鍛模等 按工藝用途不同 鍛模可分為預(yù)鍛模具 擠壓模具 精鍛模具 等溫模 具 超塑性模具等 3 塑料模 塑料模是塑料成型的工藝裝備 塑料模約占模具總數(shù)的 35 而且有繼續(xù)上升的趨勢(shì) 塑料模主要包括壓塑模 擠塑模 注射模 此外還有擠出 成型模 泡沫塑料的發(fā)泡成型模 低發(fā)泡注射成型模 吹塑模等 4 壓鑄模 壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備 壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高 速下充填鑄型 在高壓下成型和結(jié)晶的一種特殊制造方法 壓鑄模約占模具總數(shù)的 6 5 粉末冶金模 粉末冶金模用于粉末成型 按成型工藝分類(lèi)粉末冶金模有 壓模 精整模 復(fù)壓模 熱壓模 粉漿澆注模 松裝燒結(jié)模等 模具所涉及的工藝繁多 包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造 塑料 橡膠加工 金屬材料 鑄 造 凝固理論 塑性加工 玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè) 是一個(gè)多學(xué)科的綜合 其復(fù)雜 程度顯而易見(jiàn) 1 3 我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀 自 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái) 我國(guó)的經(jīng)濟(jì)逐漸起飛 也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 3 頁(yè) 大的動(dòng)力 20 世紀(jì) 90 年代以后 大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速 模具工業(yè)的總產(chǎn)值在 1990 年僅 60 億元人民幣 1994 年增長(zhǎng)到 130 億元人民幣 1999 年已達(dá)到 245 億元 人民幣 2000 年增至 260 270 億元人民幣 今后預(yù)計(jì)每年仍會(huì)以 10 15 的速度 快速增長(zhǎng) 目前 我國(guó) 17000 多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn) 從業(yè)人數(shù)五十多萬(wàn) 除了國(guó)有的專(zhuān)業(yè)模 具廠外 其他所有制形式的模具廠家 包括集體企業(yè) 合資企業(yè) 獨(dú)資企業(yè)和私營(yíng) 企業(yè)等 都得到了快速發(fā)展 其中 集體和私營(yíng)的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展 得最為迅速 例如 浙江寧波和黃巖地區(qū) 從事模具制造的集體企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)多 達(dá)數(shù)千家 成為我國(guó)國(guó)內(nèi)知名的 模具之鄉(xiāng) 和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一 在廣東 一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè) 為了提高其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力 紛紛加 入了對(duì)模具制造的投入 例如 科龍 美的 康佳和威力等知名集團(tuán)都建立了自己 的模具制造中心 中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū) 現(xiàn)已有幾千家 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中 企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二 作為商品銷(xiāo)售的約占 三分之一 其中 沖壓模具約占 50 中國(guó)臺(tái)灣 40 塑料模具約占 33 中 國(guó)臺(tái)灣 48 壓鑄模具約占 6 中國(guó)臺(tái)灣 5 其他各類(lèi)模具約占 11 中國(guó) 臺(tái)灣 7 中國(guó)臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng) 分為萌芽期 1961 1981 成長(zhǎng)期 1981 1991 成熟期 1991 2001 三個(gè)階段 萌芽期 工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)的不斷改進(jìn) 由于紡織 電子 電氣 電機(jī) 和機(jī)械業(yè)等產(chǎn)品外銷(xiāo)表現(xiàn)暢旺 連帶使得模具制造 維修業(yè)者和周邊廠商 如熱處 理產(chǎn)業(yè)等 逐年增加 在此階段的模具包括 一般民生用品模具 鑄造用模具 鍛 造用模具 木模 玻璃 陶瓷用模具 以及橡膠模具等 1981 年 1991 年是臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長(zhǎng)的時(shí)期 有鑒于模 具產(chǎn)業(yè)對(duì)工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯 自 1982 年起 臺(tái)灣地區(qū)就將模具產(chǎn)業(yè)納入 策略性工業(yè)適用范圍 大力推動(dòng)模具工業(yè)的發(fā)展 以配合相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的外銷(xiāo)策 略 全力發(fā)展整體經(jīng)濟(jì) 隨著民生工業(yè) 機(jī)械五金業(yè) 汽機(jī)車(chē)及家電業(yè)發(fā)展 沖壓 模具與塑料模具 逐漸形成臺(tái)灣模具工業(yè)兩大主流 從 1985 年起 模具產(chǎn)業(yè)已在推 行計(jì)算機(jī)輔助模具設(shè)計(jì)和制造等 CAD CAM 技術(shù) 所以臺(tái)灣模具業(yè)接觸 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 4 頁(yè) CAD CAM CAE CAT 技術(shù)的時(shí)間相當(dāng)早 成熟期 在國(guó)際化 自由化和國(guó)際分工的潮流下 1994 年 1998 年 由臺(tái)灣地 區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行 工業(yè)用模具技術(shù)研究與發(fā)展五年計(jì)劃 與 工業(yè)用模具 技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展計(jì)劃 以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸 并支持產(chǎn)業(yè)升級(jí) 朝向開(kāi)發(fā)高附 加值與進(jìn)口依賴(lài)高的模具 1997 年 11 月間臺(tái)灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實(shí)力 獲得世界模 具協(xié)會(huì) ISTMA 認(rèn)同獲準(zhǔn)入會(huì) 正式成為世界模具協(xié)會(huì)會(huì)員 整體而言 臺(tái)灣模 具產(chǎn)業(yè)在這一階段的發(fā)展 隨著機(jī)械性能 加工技術(shù) 檢測(cè)能力的提升 以及計(jì)算 機(jī)輔助設(shè)計(jì) 臺(tái)灣模具廠商供應(yīng)對(duì)象已由傳統(tǒng)的民用家電 五金業(yè)和汽機(jī)車(chē)運(yùn)輸工 具業(yè) 提升到計(jì)算機(jī)與電子 通信與光電等精密模具 并發(fā)展出汽機(jī)車(chē)用大型鈑金 沖壓 大型塑料射出及精密鍛造等模具 1 4 我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 20 世紀(jì) 80 年代開(kāi)始 發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái) 并 發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門(mén) 其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值 改革開(kāi)放以來(lái) 我國(guó)的 模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速 近年來(lái) 每年都以 15 的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展 許多模具 企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展 加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度 將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā) 展的重要?jiǎng)恿?此外 許多科研機(jī)構(gòu)和大專(zhuān)院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā) 模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因 今后 我國(guó)要發(fā) 展成為世界制造強(qiáng)國(guó) 仍將依賴(lài)于模具工業(yè)的快速發(fā)展 成為模具制造強(qiáng)國(guó) 中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在 歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì) 有了很大發(fā)展 模具水平 有了較大提高 在大型模具方面已能生產(chǎn) 48 約 122CM 大屏幕彩電塑殼注射模具 6 5KG 大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車(chē)保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具 精密 塑料模方面 以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具 多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具 經(jīng) 過(guò)多年的努力 在模具 CAD CAE CAM 技術(shù) 模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù) 快速成 型與快速制模技術(shù) 新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步 在提高模具質(zhì)量和縮短 模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn) 盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步 部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平 但無(wú)論是 數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要 每年仍需進(jìn)口 10 多億美元的各類(lèi)大型 精密 復(fù)雜模具 與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比 在模具技術(shù)上仍有不小的差距 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 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 5 頁(yè) 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(chē) 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 CAD CAM CAE 技術(shù) 模具 CAD CAM CAE 技術(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 CAD CAM CAE 技術(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 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 6 頁(yè) 第 1章 塑件工藝分析 1 1 塑件的結(jié)構(gòu)要素 其內(nèi)腔存在很多孔和凸臺(tái) 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 該塑件為手機(jī)允電器外殼 要求有一 定的強(qiáng)度 剛度 耐熱和耐磨損等性能 同時(shí)作為手機(jī)充電器 必須滿足絕緣性 結(jié)合以上要求以及經(jīng)濟(jì)因素 故該塑件采用 ABS 塑料 圖 1 1 1 脫模斜度 脫模斜度足為了便于塑件的脫模 以免在脫模過(guò)程中擦傷制品表面 其大小取 決于塑料的收縮率 脫模斜度的取向要根據(jù)塑件的內(nèi)外型尺寸而定 塑件內(nèi)孔以型 心小端為準(zhǔn) 尺寸符合圖紙要求 斜度沿形狀擴(kuò)大方向標(biāo)出 塑件外形以型腔大端 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 7 頁(yè) 為準(zhǔn) 尺寸符合圖紙要求 斜度沿形狀減小方向標(biāo)出 要求開(kāi)模后塑件留在型芯上 塑件表面的脫模斜度應(yīng)小于外表面的脫模斜度 根據(jù) ABS 的性能 型芯的脫模斜度 取 1 2 加強(qiáng)筋 為了使塑件有一定的強(qiáng)度和剛度 又能避免因壁過(guò)厚而產(chǎn)生成型缺陷 在塑件 中部的凹坑與外壁之間增設(shè)兩個(gè)加強(qiáng)筋 厚度 2mm 3 塑件的圓角 為了防止塑件轉(zhuǎn)角外產(chǎn)生應(yīng)力集小 需要在塑件的轉(zhuǎn)角處或內(nèi)部連接處采用圓 角過(guò)渡 內(nèi)外徑均取 R5mm 塑件形狀工藝性非常復(fù)雜 沒(méi)有一個(gè)規(guī)則的外表面 里 面又有很多螺釘柱和加強(qiáng)筋 使得脫模力增大 塑件的下平面又有僅 1mm 的臺(tái)階 采用推板推出必然導(dǎo)致螺釘柱拉斷 使得注塑工藝無(wú)法進(jìn)行 所以 在螺釘柱和加 強(qiáng)筋附近必須設(shè)有推桿 以便推出塑件 4 塑件的壁厚 塑件壁厚對(duì)塑件的成型 冷卻及變形會(huì)產(chǎn)生較大的影響 塑件壁厚不均 會(huì)導(dǎo) 致各個(gè)部分固化收縮不均勻 易產(chǎn)生氣孔 裂紋 內(nèi)應(yīng)力等缺陷 根據(jù)手機(jī)充電器 外殼的材料 結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度等方面的要求 壁厚取 2mm 5 孔 制品上各種孔的位置應(yīng)盡可能設(shè)置在不減弱制品的機(jī)械強(qiáng)度的部位 孔的形狀 也應(yīng)力求不增加模具制造工藝的復(fù)雜性 6 支承面 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 8 頁(yè) 以制品的整個(gè)底面作為支承面是不合理的 因?yàn)橹破飞栽S翹曲或變形就會(huì)使底 面不平 通常采用凸起的邊框或底腳 三點(diǎn)或四點(diǎn) 來(lái)作支承 當(dāng)制品底部有加強(qiáng)筋 時(shí) 筋的端部應(yīng)低于支承面約 O 5mm 左右 1 2 塑件尺寸公差與精度 該制品長(zhǎng) 140mm 寬 80mm 最高 60mm 重約 83g 其粗糙度值為 RaO 06mm 影 響塑件公差的主要因素是 模具制造誤差及磨損誤差 尤其是成型零件的制造和裝 配誤差以及使用中的磨損 塑料收縮的波動(dòng) 注射工藝條件的變化 塑件制品的形 狀和飛邊厚度的波動(dòng) 脫校斜度及成型后制品的尺寸變化 手機(jī)充電器外殼上蓋的 塑件選用的尺寸精度等級(jí)為 6 級(jí) 公差為 GB1800 79 尺寸公差數(shù)值 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 9 頁(yè) 第 2 章 模具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2 1 方案的確定 方案一 1 模 2 腔 購(gòu)塑件平行放置 方向相反以便側(cè)向抽芯 澆口設(shè)在零件 的上表面 使用定距拉桿加導(dǎo)柱和彈簧 確保第一次分型面在定模座板和中間板之 間分開(kāi) 凝料先被拉斷 第二次分型而在動(dòng)模板和中間板之間分開(kāi) 以便取出制品 這樣分型有利于模具加工 注射 排氣 脫模 同時(shí)使得操作簡(jiǎn)單方便 方案二 1 模 2 腔 兩塑件平行放置 方向相反以便側(cè)向抽芯 澆口設(shè)在零件 的下表面 澆口道從推桿旁邊進(jìn)去 即做成潛伏澆口 但由于制品較高 流道太長(zhǎng) 容易有澆注不足的現(xiàn)象發(fā)生 使用定距拉板分型自動(dòng)脫落凝料和制品 但制品是殼 體 下表面有臺(tái)階 而且多加兩塊推板使得本來(lái)就很長(zhǎng)的流道加長(zhǎng) 澆注不足的可 能性就更大 方案三 1 模 2 腔 兩塑件平行放置 方向相反以便側(cè)向抽芯 儀用熱流道 可以消除廢料的產(chǎn)生 但流道過(guò)長(zhǎng)加熱較復(fù)雜 而且 ABS 塑料流動(dòng)性較好易產(chǎn)生涎 流現(xiàn)象 改用 PP 等其它符合熱流道的塑料 不僅塑性能不能滿足制件功能要求 而 且增加生產(chǎn)成本 結(jié)合塑件注射可行性和經(jīng)濟(jì)性 對(duì)比以上 3 個(gè)方案 本次設(shè)計(jì)選擇方案一 2 2 確定型腔分型面及型腔數(shù)目 模具上用以取出制品及澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表而稱(chēng)為分型面 在制品 設(shè)計(jì)時(shí) 必須要考慮成型時(shí)分型面的形狀和位置 否則無(wú)法用模具成型 因側(cè)向合 模鎖緊力較小 故對(duì)于投影畫(huà)較大的大型制品 應(yīng)將投影面積大的分型面放在動(dòng) 定模的合模主平面上 而將投影面積較小的分型面作為側(cè)向分型面 本模具的分型 而選擇在塑件的大平面處 采用 1 模 2 腔結(jié)構(gòu) 2 3 型腔 型芯的結(jié)構(gòu) 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 10 頁(yè) 1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用嵌入式型腔結(jié)構(gòu) 該結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于中小型塑 件的模具中 加工方法可采用普通機(jī)加工 數(shù)控機(jī)床 電火花 電鑄成型等方法 將一個(gè)整體型腔嵌入到型腔固定板中 嵌入的型腔材料可用低碳鋼或低碳合金鋼 滲碳淬火后拋光 2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型芯是用來(lái)成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件 本模具 中型芯采用組合式型芯結(jié)構(gòu) 采用該種結(jié)構(gòu)可節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼 便于機(jī)加工和熱處 理 也便于動(dòng)模和定模位置精度 即有利于型芯冷卻和排氣的實(shí)施 2 4 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分 澆口的形狀 數(shù)量 尺寸和位置對(duì)塑件的質(zhì)量影 響很大 其主要作用有兩個(gè) 一是塑料熔體流經(jīng)的通道 二是澆口的適時(shí)凝固可控 制保壓時(shí)間 在點(diǎn)澆口的限制性斷面前加工出圓弧 有利于延緩澆口處熔體凍結(jié) 對(duì)向型腔中補(bǔ)料有利 根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)要求 本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口形式 點(diǎn)澆口的參 數(shù) 由推薦值取點(diǎn)澆口直徑 d 1 2mm 澆門(mén)長(zhǎng)度 L 1mm 具體尺寸見(jiàn)零件圖 2 5 冷料穴的設(shè)計(jì) 當(dāng)分流道設(shè)計(jì)得比較長(zhǎng)時(shí) 其末端留有冷料穴 其作用是收集塑料熔體的前鋒 冷料 以防前鋒冷料堵塞澆口或進(jìn)入型腔 造成充模不足或影響制品的熔接強(qiáng)度或 形成冷疤等缺陷 常用的冷料穴主要有帶工形拉料桿的冷料穴 帶推桿的倒錐形冷 料穴 帶推桿的圓形冷料穴 帶拉料桿的球頭形冷料穴 帶椎桿的菌形冷料穴 主 澆道延長(zhǎng)式冷料穴 本次設(shè)計(jì)采用的是帶工形拉料桿的冷料穴 其特點(diǎn)是容易加工 而且有利于脫模時(shí)除去澆道口廢料 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 11 頁(yè) 第 3章 模具結(jié)構(gòu)及其工作過(guò)程 模具的分型面選擇在塑件的大平面處 1 模 2 件 為減少澆口疤痕 采用點(diǎn)澆 口注射 模具的結(jié)構(gòu)如圖 3 1 3 2 所示 圖 3 1 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 12 頁(yè) 圖 3 2 1 動(dòng)模座板 2 8 12 21 24 26 31 36 螺釘 3 14 18 導(dǎo)柱 4 16 導(dǎo)套 5 墊塊 6 支撐板 7 凸模板 9 凹模板 10 限位拉板 11 限位圓柱銷(xiāo) 13 28 彈簧 15 定模座板 17 凸模型 芯鑲塊 19 推桿固定板 20 推板 22 23 推桿 25 限位擋塊 27 彈簧墊圈 29 滑塊 30 楔塊 32 斜導(dǎo)柱圓定板 33 斜導(dǎo)柱 34 定位圏 35 澆口套 37 拉料桿 38 復(fù)位桿 39 限 位釘 由于模具的凸模部分存在很多孔和凸臺(tái) 本設(shè)計(jì)凹模采用整體式凹模結(jié)構(gòu) 凸 模采用組合式凸模結(jié)構(gòu) 比較緊湊 針對(duì)側(cè)向抽芯距離比較短的情況 設(shè)計(jì)了二次 分型滑動(dòng)抽芯結(jié)構(gòu) 注射成型后 先從 I I 而進(jìn)行一次分型 完成側(cè)向抽芯動(dòng)作 當(dāng)限位圓柱銷(xiāo)碰到限位拉板的端頭時(shí)開(kāi)始從 面二次分型 目的是拉斷點(diǎn)澆口 塑件包緊在凸模型芯上 當(dāng)運(yùn)動(dòng)到一定距離時(shí) 然后注射機(jī)推動(dòng)推桿固定板 推桿 發(fā)生作用 推出塑件脫落 同時(shí)拉料桿將凝料推出自動(dòng)脫落 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 13 頁(yè) 模具的工作過(guò)程 注射成型后 開(kāi)模時(shí) 在彈簧 13 和凝料拉料桿 37 的拉緊作 用下 從 I I 面一次分型 定模底板 15 與凹棋板 9 分開(kāi) 凝料留在凹模板 9 一側(cè) 凹模板 9 帶動(dòng)滑塊 29 后移 在斜導(dǎo)柱 33 的作用下 滑塊 29 在凸模板 7 上沿著導(dǎo)軌 作橫向移動(dòng)從而完成側(cè)向抽芯動(dòng)作 當(dāng)限位圓柱銷(xiāo) 11 的端頭碰到限位拉板的端頭時(shí) 凹模板 9 停止不動(dòng) 一次分型結(jié)束 滑塊 29 與凸模板 7 繼續(xù)運(yùn)動(dòng) 開(kāi)始從 而 二次分型 首先拉斷點(diǎn)澆口 在塑件包緊凸模的包緊力作用下 塑件隨著凸模型芯 17 繼續(xù)運(yùn)動(dòng) 當(dāng)運(yùn)動(dòng)到一定距離時(shí) 注射機(jī)的頂桿推動(dòng)推桿固定板 19 帶動(dòng)推桿將 塑件推出動(dòng)模 同時(shí)拉料桿 37 將疑料推出 模具合模時(shí) 動(dòng)模運(yùn)動(dòng)到 分型面使型芯和型腔嚙合 推桿 22 23 和復(fù)位 桿 38 首先復(fù)位 繼續(xù)運(yùn)動(dòng) 當(dāng)滑塊 29 在楔塊 30 和斜導(dǎo)柱 33 的作用下 產(chǎn)生相對(duì) 運(yùn)動(dòng) 壓制滑塊 29 沿導(dǎo)軌產(chǎn)生橫向運(yùn)動(dòng) 迫使滑塊復(fù) 位 當(dāng)凹模板 9 和定模座 板 15 完全嚙合時(shí) 結(jié)束合模 開(kāi)始下一個(gè)工作循環(huán)過(guò)程 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 14 頁(yè) 第 4章 注塑成型的準(zhǔn)備 4 1 注塑成型工藝簡(jiǎn)介 注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性 首先將松散的粒狀或粉狀成型物 料從注塑機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化 使之成為粘流狀態(tài)熔體 然后 在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下 以很大的流速通過(guò)機(jī)筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低 的閉合模具中 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的保壓冷卻以后 開(kāi)啟模具便可以從模腔中脫出具有 一定形狀和尺寸的塑料制件 一般分為三個(gè)階段的工作 圖4 1 注塑成型壓力 時(shí)間曲線 1 物料準(zhǔn)備 成型前應(yīng)對(duì)物料的外觀色澤 顆粒情況 有無(wú)雜質(zhì)等進(jìn)行檢驗(yàn) 并測(cè)試其熱穩(wěn)定性 流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo) 對(duì)于吸濕性強(qiáng)的塑料 應(yīng)根據(jù)注射成 型工藝允許的含水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥 若有嵌件 還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù) 對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱 以避免收縮應(yīng)力和裂紋 有的塑料制品還需要選用脫模劑 以利于脫模 2 注塑過(guò)程 塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后 進(jìn)入模腔內(nèi)的流動(dòng)可 分為注射 保壓 倒流和冷卻四個(gè)階段 注塑過(guò)程可以用如圖所示3 1所示 圖中T0 代表螺桿或柱塞開(kāi)始注射熔體的時(shí)刻 當(dāng)模腔充滿熔體 T T1 時(shí) 熔體壓力迅速 上升 達(dá)到最大值P0 從時(shí)間T1到T2 塑料仍處于螺桿 或柱塞 的壓力下 熔體 會(huì)繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補(bǔ)因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙 由于塑料仍在流動(dòng) 而溫度又 在不斷下降 定向分子 分子鏈的一端在模腔壁固化 另一端沿流動(dòng)方向排列 容 易被凝結(jié) 所以這一階段是大分子定向形成的主要階段 這一階段的時(shí)間越長(zhǎng) 分 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 15 頁(yè) 子定向的程度越高 從螺桿開(kāi)始后退到結(jié)束 時(shí)間從T2到T3 由于模腔內(nèi)的壓力比 流道內(nèi)高 會(huì)發(fā)生熔體倒流 從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降 倒流一直進(jìn)行到澆口 處熔體凝結(jié)時(shí)為止 其中 塑料凝結(jié)時(shí)的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的 重要因素 3 制件后處理 由于成型過(guò)程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動(dòng)非常復(fù) 雜 再加上流動(dòng)前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同 制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的 結(jié)晶 取向和收縮 導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶 取向和收縮應(yīng)力 脫模后除引起 時(shí)效變形外 還會(huì)使制件的力學(xué)性能 光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞 嚴(yán)重時(shí)會(huì)開(kāi)裂 故有的塑件需要進(jìn)行后處理 常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種 退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力 此外 退火還可以對(duì)制件進(jìn)行 解除取向 并降低制件硬度和提高韌性 溫度一般在塑件使用溫度以上的10 20度至 熱變形溫度以下10 20度之間 調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序 主要 用于吸濕性很強(qiáng) 而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件 調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一 般為沸水或醋酸鉀溶液 沸點(diǎn)為121 加熱溫度為100 121 保溫時(shí)間與制件厚 度有關(guān) 通常取2 9小時(shí) 4 2 注塑成型工藝條件 1 溫度 注塑成型過(guò)程中需要控制的溫度有料筒溫度 噴嘴溫度和模具溫度等 噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度 以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生 流涎現(xiàn) 象 模具溫度一般通過(guò)冷卻系統(tǒng)來(lái)控制 為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度 應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形 模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度 PS 料與溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4 1所示 表4 1 溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 料筒溫度 噴嘴溫度 模具溫度 熱變形溫度 后段 中段 前段 1 82MPA 0 45MPA 150 210 170 230 190 250 240 250 5 75 65 96 2 壓力 注射成型過(guò)程中的壓力包括注射壓力 保壓力和背壓力 注射壓力用 以克服熔體從料筒向型腔流動(dòng)的阻力 提供充模速度及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)等 保壓力 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 16 頁(yè) 的大小取決于模具對(duì)熔體的靜水壓力 與制件的形狀 壁厚及材料有關(guān) 對(duì)于像 PS 流動(dòng)性好的料 保壓力應(yīng)該小些 以避免產(chǎn)生飛邊 保壓力可取略低于注射壓力 背壓力是指注塑機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力 背壓力除了可 驅(qū)除物料中的空氣 提高熔體密實(shí)程度之外 還可以使熔體內(nèi)壓力增大 螺桿后退 速度減小 塑化時(shí)的剪切作用增強(qiáng) 摩擦熱量增大 塑化效果提高 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn) 背壓的使用范圍約為 3 4 27 5MPA 3 時(shí)間 完成一次注塑成型過(guò)程所需要的時(shí)間稱(chēng)為成型周期 包括注射時(shí)間 保壓時(shí)間 冷卻時(shí)間 其他時(shí)間 開(kāi)模 脫模 涂脫磨劑 安放嵌件和閉模等 在 保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時(shí)間 以提高生產(chǎn)率 其中 最重 要的是注射時(shí)間和冷卻時(shí)間 在實(shí)際生產(chǎn)中注射時(shí)間一般為 3 5 秒 保壓時(shí)間一般 為 20 120 秒 冷卻時(shí)間一般為 30 120 秒 這三個(gè)時(shí)間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來(lái)決定 的 質(zhì)量越大則相應(yīng)的時(shí)間越長(zhǎng) 確定成型周期的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值如表 4 2 所示 表 4 2 成型周期與壁厚關(guān)系 制件壁厚 mm 成型周期 s 制件壁厚 mm 成型周期 s 0 5 10 2 5 35 1 0 15 3 0 45 1 5 22 3 5 65 2 0 28 4 0 85 經(jīng)過(guò)上面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和推薦值 可以初步確定成型工藝參數(shù) 因?yàn)楦鱾€(gè)推薦值 有差別 而且有的與實(shí)際注塑成型時(shí)的參數(shù)設(shè)置也不一致 結(jié)合兩者的合理因素 初定制品成型工藝參數(shù)如表 4 3 所示 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 17 頁(yè) 表 4 3 制品成型工藝參數(shù)初步確定 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 注塑機(jī)類(lèi)型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 48 噴嘴形式 直通式 模具溫度 50 噴嘴溫度 230 后段溫度 150 210 中段溫度 170 230 前段溫度 190 250 注射壓力 MPa 90 保壓力 MPa 80 注射時(shí)間 s 1 5 保壓時(shí)間 s 5 冷卻時(shí)間 s 20 其他時(shí)間 s 3 成型周期 s 30 成型收縮 0 6 干燥溫度 60 80 干燥時(shí)間 1 3 后處理溫度 70 保溫時(shí)間 2 小時(shí) 4 3注塑機(jī)的選擇 4 3 1 注塑機(jī)簡(jiǎn)介 1956年制造出世界上第一臺(tái)往復(fù)螺桿式注塑機(jī) 這是注塑成型工藝技術(shù)的一大突 破 目前注塑機(jī)加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30 注塑機(jī)的產(chǎn)量占整個(gè)塑料機(jī)械產(chǎn)量的 50 成為塑料成型設(shè)備制造業(yè)中增長(zhǎng)最快 產(chǎn)量最多的機(jī)種之一 注塑機(jī)的分類(lèi)方式很多 目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類(lèi)方法 常用的說(shuō)法有 1 按設(shè)備外形特征分類(lèi) 臥式 立式 直角式 多工位注塑機(jī) 2 按加工能力分類(lèi) 超小型 小型 中型 大型和超大型注塑機(jī) 此外還有按用途分類(lèi)和按合模裝置的特征分類(lèi) 但日常生活中用的較少 4 3 2 注塑機(jī)基本參數(shù) 注塑機(jī)的主要參數(shù)有公稱(chēng)注射量 注射壓力 注射速度 塑化能力 鎖模力 合模裝 置的基本尺寸 開(kāi)合模速度 空循環(huán)時(shí)間等 這些參數(shù)是設(shè)計(jì) 制造 購(gòu)買(mǎi)和使用注塑機(jī) 的主要依據(jù) 1 公稱(chēng)注塑量 指在對(duì)空注射的情況下 注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程 時(shí) 注射裝置所能達(dá)到的最大注射量 反映了注塑機(jī)的加工能力 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 18 頁(yè) 2 注射壓力 為了克服熔料流經(jīng)噴嘴 澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力 螺桿 或柱塞 對(duì)熔料必須施加足夠的壓力 我們將這種壓力稱(chēng)為注射壓力 3 注射速率 為了使熔料及時(shí)充滿型腔 除了必須有足夠的注射壓力外 熔料還 必須有一定的流動(dòng)速率 描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度 常用的注射速率如表3 4所示 表4 4 注射量與注射時(shí)間的關(guān)系 注射量 CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 100003 注射速率 CM S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射時(shí)間 S 1 1 25 1 5 1 75 2 25 3 3 75 5 4 塑化能力 單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量 塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個(gè)成型 周期配合協(xié)調(diào) 若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng) 則不能發(fā)揮塑化裝置的能力 反 之則會(huì)加長(zhǎng)成型周期 5 鎖模力 注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力 在此力的作用下 模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開(kāi) 6 合模裝置的基本尺寸 包括模板尺寸 拉桿空間 模板間最大開(kāi)距 動(dòng)模板的 行程 模具最大厚度與最小厚度等 這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所使用的模具尺寸 范圍 7 開(kāi)合模速度 為使模具閉合時(shí)平穩(wěn) 以及開(kāi)模 推出制件時(shí)不使塑料制件損壞 要 求模板在整個(gè)行程中的速度要合理 即合模時(shí)從快到慢 開(kāi)模時(shí)由慢到快在到停 8 空循環(huán)時(shí)間 在沒(méi)有塑化 注射保壓 冷卻 取出制件等動(dòng)作的情況下 完成一 次循環(huán)所需的時(shí)間 4 3 3選擇注塑機(jī) 由注射量選定注射機(jī) 由PRO E建模分析得 材料密度取 31 05kgdm 總體積V 79 6cm 3 總質(zhì)量M 83 6g 流道凝料V 0 5V 流道凝料的體積 質(zhì)量 是個(gè)未知數(shù) 根據(jù)手冊(cè)取0 5V 0 5M 來(lái)估算 塑件越大則比例可以取的越小 實(shí)際注射量為 V 79 6 1 5 119 43 cm 實(shí) 3 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 19 頁(yè) 實(shí)際注射質(zhì)量為M 1 5M 83 65 1 5 125 40g 實(shí) 根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于0 8倍公稱(chēng)注射量原則 即 0 8V V 3 公 實(shí) 1 V V 0 8 公 實(shí) 119 43 0 8 149 29 cm 3 結(jié)合上面的計(jì)算 初步確定注塑機(jī)為表3 5所示 查國(guó)產(chǎn)注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表取 SZ 250 160 主要技術(shù)參數(shù)如下 表4 5 國(guó)產(chǎn)注射機(jī)SZ 160 1000技術(shù)參數(shù)表 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 結(jié)構(gòu)類(lèi)型 臥 拉桿內(nèi)間距 mm 415x385 理論注射容積 cm 3314 移模行程 mm 280 螺桿 柱塞 直徑 mm 50 最大模具厚度 mm 400 注射壓 MP a147 最小模具厚度 mm 205 注射速率 g s 227 鎖模形式 mm 液壓 塑化能力 g s 21 模具定位孔直徑 mm 120 螺桿轉(zhuǎn)速 r min 10 200 鎖模力 KN 1600 4 4 注射機(jī)的校核 4 4 1 最大注塑量的校核 為確保塑件質(zhì)量 注塑模一次成型的塑件質(zhì)量 包括流道凝料質(zhì)量 應(yīng)在公稱(chēng) 注塑量的 35 75 范圍內(nèi) 最大可達(dá) 80 最小不小于 10 為了保證塑件質(zhì)量 充 分發(fā)揮設(shè)備的能力 選擇范圍通常在 50 80 V 119 43 cm V 314 cm 實(shí) 3公 3 41 3 滿足要求 19 42 4 4 2 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后 可以按下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 20 頁(yè) F K A P 4 3 分 型 1 2 2 30 10 1408 6 804 6 KN 滿足要求 式中 F 注塑機(jī)額定鎖模力 1000KN K 安全系數(shù) 通常取 1 1 1 2 取 K 1 2 P 型腔壓力 取P 30MP A 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和 型 型 a分 4 4 3 塑化能力的校核 由 4 2 3 初定的成型周期為 30 秒計(jì)算 實(shí)際要求的塑化能力為成 型 周 期每 次 實(shí) 際 注 射 量 即 8 36 g s 小于注塑機(jī)的塑化能力 21 g s 說(shuō)明注射機(jī)能完全3024 15 滿足塑化要求 4 4 4 定位圈尺寸校核 注塑機(jī)固定模板臺(tái)面的中心有一規(guī)定尺寸的孔 稱(chēng)之為定位孔 注塑模端面凸 臺(tái)徑向尺寸須與定位孔成間隙配合 便于模具安裝 并使主流道的中心線與噴嘴的 中心線相重合 模具端面凸臺(tái)高度應(yīng)小于定位孔深度 4 4 5 模具外形尺寸校核 注塑模外形尺寸應(yīng)小于注塑機(jī)工作臺(tái)面的有效尺寸 模具長(zhǎng)寬方向的尺寸要與 注塑機(jī)拉桿 間距相適應(yīng) 模具至少有一個(gè)方向的尺寸能穿過(guò)拉桿間的空間裝在注塑 機(jī)的工作臺(tái)面上 4 4 6模具厚度校核 模具厚度必須滿足下式 H H H 3 4 min max 205 300 400 滿足要求 式中 H 所設(shè)計(jì)的模具厚度 301 mm H 注塑機(jī)所允許的最小模m min 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 21 頁(yè) 具厚度 205mm H 注塑機(jī)所允許的最大模具厚度 400 mm max 4 4 7 模具安裝尺寸校核 注塑機(jī)的動(dòng)模板 定模板臺(tái)面上有許多不同間距的螺釘孔或 T 形槽 用于安 裝固定模具 模具固定安裝方法有兩種 螺釘固定 壓板固定 采用螺釘直接固定 時(shí) 大型模具常用這種方法 模具動(dòng) 定模板上的螺孔及其間距 必須與注塑機(jī)模 板臺(tái)面上對(duì)應(yīng)的螺孔一致 采用壓板固定時(shí) 中 小模具多用這種方法 只要在模 具的固定板附近有螺孔就行 有較大的靈活性 該模具外形尺寸為 300 400 屬中 小型模具 所以采用壓板固定法 一般認(rèn)為 當(dāng)尺寸在 500 500 內(nèi)為中 小模具 4 4 8 開(kāi)模行程校核 所選注塑機(jī)為全液壓式鎖模機(jī)構(gòu) 最大開(kāi)模行程受模具厚度影響 此時(shí)最大開(kāi) 模行程 S 等于注塑機(jī)移動(dòng) 固定模板臺(tái)面之間的最大距離減去模具厚度 開(kāi) S H H 5 10 mm 3 5 開(kāi) 12 280 15 67 10 280 92 滿足要求 式中 S 注塑機(jī)移模行程 280 mm H 推出距離 15 mm 開(kāi) 1 H 流道凝料與塑件高度 67 mm 2 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 22 頁(yè) 第 5章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔入口為止的塑料熔體 的流動(dòng)通道 它由主流道 分流道 冷料穴和澆口組成 它向型腔中的傳質(zhì) 傳熱 傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量 它的布置和安排影響著成型的難易程度和 模具設(shè)計(jì)及加工的復(fù)雜程度 所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容之一 5 1主流道 主流道是連接注塑機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道 通常和注塑機(jī)的噴嘴在同一 軸線上 斷面為圓形 有一定的錐度 目的是便于冷料的脫模 同時(shí)也改善料流的 速度 因?yàn)橐妥⑺軝C(jī)相配 所以其尺寸與注塑機(jī)有關(guān) 如下 主要參數(shù) 錐角 3 內(nèi)表面粗糙度 Ra 0 63 小端直徑 D d 0 5 1 mm m 半徑 R R 1 2 mm 材料 T8A 21 由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞 所以主流道部分常 設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道澆口套 以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨(dú)加工和熱處理 5 2分流道 分流道是主流道與澆口之間的通道 一般開(kāi)設(shè)在分型面上 起分流和轉(zhuǎn)向作用 分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置 分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短 以減少壓力損失 熱量損失和流道凝料 常用分流道斷面尺寸推薦如表 5 1 所示 表 5 1 流道斷面尺寸推薦值 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 23 頁(yè) 塑料名稱(chēng) 分流道直徑 mm 塑料名稱(chēng) 分流道斷面直徑 mm ABS AS 聚乙烯 尼龍類(lèi) 聚甲醛 丙烯酸 抗沖擊丙烯酸 醋酸纖維素 聚丙烯 異質(zhì)同晶體 4 8 9 5 1 6 9 5 1 6 9 5 3 5 10 8 10 8 12 5 5 10 5 10 8 10 聚苯乙烯 軟聚氯乙烯 硬聚氯乙烯 聚氨酯 熱塑性聚酯 聚苯醚 聚砜 離子聚合物 聚苯硫醚 3 5 10 3 5 10 6 5 16 6 5 8 0 3 5 8 0 6 5 10 6 5 10 2 4 10 6 5 13 分流道的斷面形狀有圓形 矩形 梯形 U 形和六角形 要減少流道內(nèi)的壓 力損失 希望流道的截面積大 表面積小 以減小傳熱損失 因此 可以用流道的 截面積與周長(zhǎng)的比值來(lái)表示流道的效率 其中圓形和正方形的效率最高 但正方形 的流道凝料脫模困難 所以一般是制成梯形流道 在該模具上取圓形斷面形狀 直 徑為 6mm 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 24 頁(yè) 第 6章 模架的確定 注塑模模架?chē)?guó)家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè) 即 GB T12556 1990 塑料注射模中小型模架 及其技術(shù)條件 和 GB T12555 1990 塑料注射模大型模架 前者適用于模板尺 寸為 B L 560mm 900mm 后者的模板尺寸 B L 為 630mm 630mm 1250mm 2000mm 由于塑料模具的蓬勃發(fā)展 現(xiàn)在在全國(guó)的 部分地區(qū)形成了自己的標(biāo)準(zhǔn) 該設(shè)計(jì)采用龍記標(biāo)準(zhǔn)模架 1 模仁尺寸的確定 因?yàn)椴捎玫氖钦w式凹模和整體式凸模 所以模仁的大小可以任意制定 模仁 所承受的力最終是傳遞到凸 凹模上 從節(jié)約材料和見(jiàn)效模具尺寸出發(fā) 模仁的值 取的越小越好 但實(shí)際中因?yàn)橐紤]冷卻因素 又因?yàn)榻?jīng)過(guò)模仁的冷卻系統(tǒng)比經(jīng)過(guò) 模仁外部的冷卻系統(tǒng)效率高 所以為了給冷卻系統(tǒng)留有足夠的空間 該設(shè)計(jì)取模仁 的大小為 180 302 mm 2 凸 凹模尺寸的確定 凸 凹模受力的作用 其尺寸需要進(jìn)行強(qiáng)度或剛度校核來(lái)確定 根據(jù) 4 3 3 的 計(jì)算結(jié)果 只要凹模長(zhǎng)邊的寬度滿足 12 mm 就可以達(dá)到剛度要求 理論上只要取大 于 12 mm 的值就滿足設(shè)計(jì)要求 但考慮到導(dǎo)柱和導(dǎo)套 螺釘 冷卻水孔等對(duì)模架強(qiáng) 度 剛度的削弱作用 實(shí)際生產(chǎn)中都取比理論值大得多的值 在本設(shè)計(jì)中 在長(zhǎng)度 方向 取模仁到模具邊的單邊寬度為 45 mm 在寬度方向 取模仁到模具邊的單邊 寬度為 49 mm 實(shí)際生產(chǎn)中寬度方向的邊值一般比長(zhǎng)度方向的邊值大 所以凸 凹 模尺寸為 270 400 mm 3 模具高度尺寸的確定 各塊板的厚度已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 所需要的只是選擇 如何選擇合理的厚度 這里 有兩個(gè)尺寸需要注意 凸模底板厚度和凹模底板厚度 在注射成型時(shí)型腔中有很大的成型壓力 當(dāng)塑件和凝料在分型面上的投影面積很大時(shí) 若凸模底板厚度不夠 則極有可能使 模架發(fā)生變形或者破壞 所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能確定 為了安全 取 底板厚度為 50 mm 凹模的底板因?yàn)槭桥c注塑機(jī)的工作臺(tái)接觸的 所受的力傳遞到 工作臺(tái)上 所以凹模底板的厚度同樣只要留有走冷卻系統(tǒng)的空間就可以 該設(shè)計(jì)取 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 25 頁(yè) 凹模底板厚度為 30 mm 推板推出距離 在分模時(shí)塑件一般是黏結(jié)在型芯上的 需要推桿或推板推 出一定的距離才能脫離型芯 該塑件的高度為 60 mm 左右 黏結(jié)在