線(xiàn)圈骨架注塑模具設(shè)計(jì)-滑塊抽芯塑料注射模含NX三維及13張CAD圖,線(xiàn)圈,骨架,注塑,模具設(shè)計(jì),滑塊抽芯,塑料,注射,nx,三維,13,cad
XXX
XX設(shè)計(jì)(XX)開(kāi)題報(bào)告
題目：線(xiàn)圈骨架的塑料模具設(shè)計(jì)
系 別
專(zhuān) 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
導(dǎo) 師
20XX年 12 月 15 日
第 8 頁(yè)
1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1題目背景、研究意義
模具被稱(chēng)為工業(yè)產(chǎn)品之母,所有工業(yè)產(chǎn)品，所有工業(yè)產(chǎn)品莫不依賴(lài)模具才得以規(guī)模生產(chǎn)、快速擴(kuò)張，被歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家譽(yù)為“磁力工業(yè)”。由于模具對(duì)社會(huì)生產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的巨大推動(dòng)作用和自身的高附加值，世界模具市場(chǎng)發(fā)展較快，當(dāng)前全球模具工業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到600億~650億美元，是機(jī)床工業(yè)的兩倍。
1.2我國(guó)塑料模具的現(xiàn)狀
目前塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)內(nèi)約占30%，塑料工業(yè)也是當(dāng)今世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)門(mén)類(lèi)之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類(lèi)，市場(chǎng)需求也很大，隨著模具制造行業(yè)的發(fā)展，許多企業(yè)開(kāi)始追求提高產(chǎn)品的質(zhì)量以及生產(chǎn)效率，縮短周期，降低成本最大限度的提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力。近年來(lái)，CAD技術(shù)在很大的程度上實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的愿望，隨著CAD技術(shù)的普遍和深入大大縮短了模具設(shè)計(jì)周期，提高了制模和復(fù)雜模具的能力。塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)發(fā)展而發(fā)展的，在我國(guó)起步較晚，但發(fā)展很快。整體來(lái)看，中國(guó)塑料模具無(wú)論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，一些低檔塑料模具卻供過(guò)于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過(guò)于求的趨勢(shì)。近年來(lái)，中國(guó)塑料模具制造水平已有較大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已達(dá)到2μm，制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達(dá)到高光學(xué)要求的車(chē)燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達(dá)6m/min以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在生產(chǎn)手段上，模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用面已大為擴(kuò)展，高速加工及RP/RT等先進(jìn)技術(shù)的采用已越來(lái)越多，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率及模具商品化率都有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。另外，三資企業(yè)的蓬勃發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了塑料模具設(shè)計(jì)制造水平及企業(yè)管理水平的提高，有些企業(yè)已實(shí)現(xiàn)信息化管理和全數(shù)字化無(wú)圖制造。
綜上所述，我國(guó)塑料模具的質(zhì)量，技術(shù)和制造能力近年來(lái)確實(shí)發(fā)展很快，有些已經(jīng)達(dá)到或接近國(guó)際水平，尤其是隨著改革開(kāi)放政策的不斷深入，（三資）企業(yè)蓬勃發(fā)展，對(duì)我國(guó)塑料模具設(shè)計(jì)制造水平提高起到了非常大的作用。然而，由于我國(guó)模具制造基礎(chǔ)薄弱，各地發(fā)展極不平衡，因此總體來(lái)說(shuō)，與國(guó)際先進(jìn)水平相比和國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求相比，差距還很大。
表格 1國(guó)內(nèi)外塑料模具技術(shù)對(duì)照表
項(xiàng)目
國(guó)外
國(guó)內(nèi)
注塑模型腔精度
0.005~0.01mm
0.02~0.05mm
型腔表面粗糙度
Ra0.01～0.05μm
Ra0.20μm
非淬火鋼模具壽命
10～60萬(wàn)次
10～30萬(wàn)次
淬火鋼模具壽命
160～300萬(wàn)次
50～100萬(wàn)次
熱流道模具使用率
80%以上
總體不足10%
標(biāo)準(zhǔn)化程度
70～80%
小于30%
中型塑料模生產(chǎn)周期
一個(gè)月左右
2～4個(gè)月
在模具行業(yè)中的占有量
30～40%
25～30%
2. 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案，研究方法或措施
2.1塑件分析
線(xiàn)圈骨架用于各種金屬細(xì)線(xiàn)的盤(pán)繞，材料為ABS,結(jié)構(gòu)如示意圖所示。外形整體為圓柱，中間線(xiàn)圈纏繞部分為臺(tái)階狀，上下有兩片圓形薄壁。中間用通孔用于線(xiàn)圈骨架的固定安裝，通孔直徑亦分為兩部分。要求尺寸的一致性好，表面光潔，平整。上下兩平面有平面度、平行度和垂直公差要求。零件外形較小，且壁薄，形狀較為簡(jiǎn)單，塑料塑性好，易于成
型加工。零件比較簡(jiǎn)單，模具設(shè)計(jì)過(guò)程中 圖 1
要考慮到側(cè)抽芯，表面不是很復(fù)雜，可以用一模多腔的結(jié)構(gòu)。
2.2材料分析
ABS同PS一樣是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加工。
ABS的熔體流動(dòng)性比PVC和PC好，但是不及PE、PA及PS，與POM和HIPS類(lèi)似；ABS的流動(dòng)特性屬非牛頓流體；其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對(duì)剪切速率更為敏感。
由于該塑料是熱塑性塑料，具有良好的流動(dòng)性，零件大批量生產(chǎn)，零件結(jié)構(gòu)帶有側(cè)抽芯，所以選擇注射成型。
2.3擬采用的研究方案
注塑模類(lèi)型的擬定
注塑模有兩板模、三板模和熱流道模等種類(lèi)，本模具擬采用兩板模。兩板模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是應(yīng)用最為普及的一種模具。
澆注系統(tǒng)的方案選擇
方案一：采用潛伏式澆口；潛伏式澆口的優(yōu)點(diǎn)主要有進(jìn)料位置靈活，且制品分型面不會(huì)留下進(jìn)料口痕跡；模具經(jīng)冷卻固化后，從模具中被頂出來(lái)時(shí)，澆口會(huì)自動(dòng)被切斷，無(wú)須后續(xù)處理，可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化注塑；適合彈性好的材料等。
方案二：采用側(cè)澆口；側(cè)澆口的主要優(yōu)點(diǎn)有澆口與成形品易分離，側(cè)澆口分流道短，適合一模多腔；加工容易，修正容易。
本塑件為線(xiàn)圈骨架，表面有無(wú)進(jìn)料痕跡對(duì)使用影響不大，且考慮生產(chǎn)選擇一模多腔的模具，綜合考慮選擇方案二，采用側(cè)澆口。
從本塑件的制品精度考慮，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，塑件尺寸小，考慮到經(jīng)濟(jì)型和大批量生產(chǎn)，本模具采用一模兩腔，同時(shí)需要考慮到分流道的設(shè)計(jì)。
型腔結(jié)構(gòu)和排列方式的擬定
設(shè)計(jì)時(shí)在模具結(jié)構(gòu)上采取瓣合式型腔，瓣合式型腔用于整體需要側(cè)抽芯的塑料模中，有兩瓣或多瓣組合成側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，考慮到一模兩腔的壓力平衡和和溫度平衡，型腔平行對(duì)稱(chēng)排列。
分型面的擬定
分型面的選擇要有利于脫模；必須確保塑料制品尺寸精度；必須保證塑料制品的外觀(guān)質(zhì)量要求，有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，綜合考慮選擇如圖所示的分型面。
側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的選擇 圖2
根據(jù)結(jié)構(gòu)分類(lèi)，側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：滑塊+斜導(dǎo)柱的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)；滑塊+彎銷(xiāo)的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)；滑塊+“T”形扣的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)；滑塊+液壓缸的側(cè)向抽筋機(jī)構(gòu)；斜滑塊、斜推桿側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。本模具擬采用滑塊+斜導(dǎo)柱的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。
排氣系統(tǒng)的擬定
排氣系統(tǒng)：該模具為小型模具，可利用分型面間隙排氣。
推出機(jī)構(gòu)的擬定
推出機(jī)構(gòu)利用套在推桿上的推管推出，推管固定在推管固定板上，當(dāng)注射機(jī)上的頂桿推動(dòng)推管固定板時(shí)，推管固定板帶動(dòng)推管，推管推出零件。
加熱及冷卻系統(tǒng)的擬定
該模具采用電熱絲加熱，用水冷。
2.4研究方法及措施
最終方案確定：本模具擬采用兩板模，一模兩腔，型腔采用瓣合式，平行并列排放。澆口采用側(cè)澆口，分型面如圖2所示，采用滑塊+斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，可利用分型面間隙排氣。
3本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開(kāi)展工作
3.1重點(diǎn)
本設(shè)計(jì)要求學(xué)生以工程實(shí)際零件——本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的塑料件為骨架線(xiàn)圈，用于各種金屬細(xì)線(xiàn)的盤(pán)繞，該零件是整體上下大中間小的回轉(zhuǎn)體，在回轉(zhuǎn)體的中間是通孔，必須用考慮到側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)才能完成；
確定模具的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行整體設(shè)計(jì)；
主要部件設(shè)計(jì)計(jì)算及校核并繪制塑料件零件圖與模具裝配圖；
編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
3.2難點(diǎn)
側(cè)型芯的設(shè)計(jì)與計(jì)算；
推出機(jī)構(gòu)的選擇；
斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：
排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
3.3前期已開(kāi)展工作
查閱線(xiàn)圈骨架的相關(guān)資料，了解線(xiàn)圈骨架模具的系統(tǒng)組成和裝配關(guān)系，并為進(jìn)一步周密的設(shè)計(jì)做好充分的準(zhǔn)備。
4完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃。
第1-3周： 前期準(zhǔn)備，查閱資料，了解課題，準(zhǔn)備開(kāi)題答辯；
第4-6周： 確定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算；
第7-11周： 完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝配圖的繪制；
第12-13周：完成三維建模，并進(jìn)行模型裝配；
第13-15周：完善裝配模型，撰寫(xiě)畢業(yè)論文；
第16周： 畢業(yè)答辯。
指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
所在系審查意見(jiàn)：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
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摘 要
目前模具行業(yè)已比較成熟，很多零件日趨標(biāo)準(zhǔn)化，可以直接從市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)到，本次設(shè)計(jì)的是線(xiàn)圈骨架的注塑模具。線(xiàn)圈骨架屬于日常生活用品，所用材料是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的材料ABS。在設(shè)計(jì)中，分析塑件的工藝性。模具結(jié)構(gòu)可采用一模兩腔，側(cè)澆口進(jìn)料，注射機(jī)采用海天80X2A型號(hào)，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，采用斜導(dǎo)柱滑塊抽芯機(jī)構(gòu)。包括零部件設(shè)計(jì)成型，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。并且著重介紹了注射加工方法、模具的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)出一套塑料注塑模具，并對(duì)模具以及主要零件進(jìn)行了圖紙繪圖。
此次設(shè)計(jì)的過(guò)程中查閱了大量的模具設(shè)計(jì)資料，通過(guò)線(xiàn)圈骨架塑料模具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了線(xiàn)圈骨架制作工藝上的突破，同原有的設(shè)計(jì)方法相比，模具的應(yīng)用不但提高了生產(chǎn)效率而且提升了產(chǎn)品的質(zhì)量，模具整體設(shè)計(jì)的思路和要求符合現(xiàn)代設(shè)計(jì)潮流和未來(lái)的發(fā)展方向
關(guān)鍵詞：線(xiàn)圈骨架；注塑模具；一模兩腔；側(cè)澆口；注射機(jī)；抽芯機(jī)構(gòu)
37
Abstract
At present, the mold industry has become more mature, and many parts are becoming more and more standardized, which can be purchased directly from the market. This design is an injection mold for coil skeleton. Coil skeleton belongs to daily necessities. The material used is ABS, which is widely used at present. In the design, the technological properties of plastic parts are analyzed. The mold structure can adopt one mold and two cavities, and the side gate feed. The injection machine adopts Haitian 80X2A model, sets up the cooling system, and adopts the inclined guide column slide block core pulling mechanism. Including parts design and shaping, gating system design, demoulding mechanism design, etc. The injection processing method and the structure of the mould are emphatically introduced. A set of plastic injection moulds was designed, and the drawings of the moulds and the main parts were drawn.
In the process of this design, we consulted a large number of die design data. Through the design and application of the plastic die for the coil skeleton, we realized a breakthrough in the manufacturing process of the coil skeleton. Compared with the original design method, the application of the die not only improves the production efficiency, but also improves the product quality. The ideas and requirements of the overall design of the die conform to the modern design trend and future development. direction
Key words: coil skeleton; injection mold; one mold two cavity; side gate; injection machine; core pulling mechanism
目 錄
摘 要 I
Abstract i
第1章 緒論 4
1.1 塑料簡(jiǎn)介 4
1.2 注塑成型及注塑模 4
第2章 塑件的工藝分析 7
3．2 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
2．3 塑件尺寸及精度 8
2．4 塑件表面粗糙度 9
2．5 塑件的體積和質(zhì)量 9
第3章 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定 10
3．1、注射成型工藝過(guò)程分析[5] 10
3．2 澆口種類(lèi)的確定 11
3．3 型腔數(shù)目的確定 11
3．4 注射機(jī)的選擇和校核 11
3.4.1 注射量的校核 12
3.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 13
3．4．3、模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 13
第4章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
4．1 分型面的設(shè)計(jì) 15
4．2 型腔的布局 16
4．3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16
4．3．1 澆注系統(tǒng)組成 16
4．3．2 確定澆注系統(tǒng)的原則 16
4．3．3 主流道的設(shè)計(jì) 17
4．3．4分流道的設(shè)計(jì) 19
4．3．5 澆口的設(shè)計(jì) 19
4．3．6 冷料穴的設(shè)計(jì) 20
4．4 注射模成型零部件的設(shè)計(jì)[7] 20
4．4．1 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
4．4．2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算 22
4．5 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
4.5.1 凹模寬度尺寸的計(jì)算 23
4.5.2 凹模長(zhǎng)度尺寸的計(jì)算 24
4.5.3 凹模高度尺寸的計(jì)算 24
4.5.4 凸模寬度尺寸的計(jì)算 24
4.5.5 凸模長(zhǎng)度的計(jì)算 24
4.5.6凸模高度尺寸的計(jì)算 24
4．6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
4．6．1 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則 24
4．6．2 脫模機(jī)構(gòu)類(lèi)型的選擇 25
4．6．3 推桿機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì) 25
4．7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 26
4．7．1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 27
4.7．2 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計(jì)規(guī)則 27
5．8 模架的選用 28
4.9側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類(lèi)型選擇 30
4.10注塑模具工作原理 32
第5章 模具材料的選用 34
5．1 成型零件材料選用 34
5．2 注射模用鋼種 34
總結(jié) 35
致謝 36
參考文獻(xiàn) 37
第1章 緒論
模具制造是國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)，振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)。在電子、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。
1.1 塑料簡(jiǎn)介
塑料是以樹(shù)脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動(dòng)性?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽?，并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強(qiáng)度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學(xué)穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時(shí)燒蝕等特殊性能[1]。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無(wú)機(jī)材料發(fā)展成為各個(gè)部門(mén)不可缺少的一種化學(xué)材料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。
1.2 注塑成型及注塑模
將塑料成型為制品的生產(chǎn)方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度較高、易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的30%左右。但注射成型的設(shè)備價(jià)格及模具制造費(fèi)用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產(chǎn)。
要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機(jī)的一些基本知識(shí)，注射機(jī)是注射成型的主要設(shè)備，依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過(guò)高壓加熱等工序進(jìn)行注射。?注射機(jī)為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機(jī)架系統(tǒng)等組成。
注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來(lái)的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機(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)料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)一段保壓冷卻定型時(shí)間后，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品。
注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模，它是實(shí)現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。
注射模的種類(lèi)很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的種類(lèi)等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動(dòng)模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機(jī)的固定板上，動(dòng)模部分安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上，在注射成型過(guò)程中它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。注射成型時(shí)動(dòng)模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成[2] 。
注射模、塑料原材料和注射機(jī)通過(guò)注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問(wèn)題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達(dá)到所要求的質(zhì)量。注射機(jī)和模具結(jié)構(gòu)確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。
注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時(shí)間。在成型過(guò)程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因?yàn)橛绊懗尚蜅l件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動(dòng)及環(huán)境溫度等。
塑料模具的設(shè)計(jì)不但要采用CAD技術(shù)，而且還要采用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢(shì)。注塑成型分兩個(gè)階段，即開(kāi)發(fā)/設(shè)計(jì)階段（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購(gòu)買(mǎi)材料、試模和成型）。
采用CAE技術(shù)，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)注射成型過(guò)程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)修改制件和模具設(shè)計(jì)，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對(duì)傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對(duì)減少甚至避免模具返修報(bào)廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義[3]。
第2章 塑件的工藝分析
在模具設(shè)計(jì)之前需要對(duì)塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級(jí)和表面質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。
線(xiàn)圈骨架如圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見(jiàn)圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜程度，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。
圖（1）3D視圖
2.1塑件的材料選擇
設(shè)計(jì)中所選擇的線(xiàn)圈骨架材料為ABS, ABS無(wú)毒，無(wú)氣味，呈微黃色，成型的塑料有較好的光澤，不透明，密度為1.05。ABS價(jià)格便宜原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用范圍最廣的工程塑料之一。是一種良好的熱塑性塑料。
3．2 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）、脫模斜度
由于注射制品在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會(huì)緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過(guò)大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應(yīng)具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。斜度過(guò)小，不僅會(huì)使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過(guò)大時(shí)，雖然脫模方便，但會(huì)影響制品尺寸精度，并浪費(fèi)原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5～1.5，根據(jù)文獻(xiàn)[1]，塑件材料ABS的型腔脫模斜度為0.35～130/，型芯脫模斜度為30/～1
（2）、塑件的壁厚
塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須考慮的問(wèn)題之一。塑件的壁厚對(duì)于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響，它與注射充模時(shí)的熔體流動(dòng)、固化定型時(shí)的冷卻速度和時(shí)間、塑件的成型質(zhì)量、塑件的原材料以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)。一般在滿(mǎn)足使用要求的前提下，塑件的壁厚應(yīng)盡量小。因?yàn)楸诤裉蟛粌H會(huì)使原材料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是會(huì)延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度，使成型周期延長(zhǎng)，另外還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會(huì)發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準(zhǔn)確性。選擇壁厚時(shí)應(yīng)力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在1～4，最常用的數(shù)值為2～3。該產(chǎn)品壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為1.5左右。
（3）、塑件的圓角
為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善其成型加工過(guò)程中的充模特性，增加相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過(guò)度。在無(wú)特殊要求時(shí)，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5～1的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內(nèi)圓角半徑應(yīng)是壁厚的0.5倍。
（4）、孔
塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當(dāng)孔太復(fù)雜時(shí)，會(huì)使熔體流動(dòng)困難，模具加工難度增大，生產(chǎn)成本提高，困此在塑件上設(shè)計(jì)孔時(shí)，應(yīng)盡量采用簡(jiǎn)單孔型。由于型芯對(duì)熔體有分流作用，所以在孔成型時(shí)周?chē)桩a(chǎn)生熔接痕，導(dǎo)致孔的強(qiáng)度降低，故設(shè)計(jì)孔時(shí)孔時(shí)孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應(yīng)增加壁厚，以保證塑件的強(qiáng)度和剛度。
2．3 塑件尺寸及精度
塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動(dòng)性和注射機(jī)規(guī)格，在一定的設(shè)備和工藝條件下流動(dòng)性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿(mǎn)足制品的使用要求，一般都應(yīng)將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為ABS，流動(dòng)性較好，適用于不同尺寸的制品。
塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿(mǎn)足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級(jí)確定精度等級(jí)。根據(jù)我國(guó)目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻(xiàn)[2]表3-2塑件的尺寸與公關(guān)（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。根據(jù)任務(wù)書(shū)和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT3級(jí)精度，未注采用MT5級(jí)精度。
2．4 塑件表面粗糙度
塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點(diǎn)來(lái)保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過(guò)程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時(shí)給以?huà)伖鈴?fù)原。
該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高許多，為Ra0.2，內(nèi)部為0.4。
2．5 塑件的體積和質(zhì)量
本次設(shè)計(jì)中，塑件的質(zhì)量和體積采用3D測(cè)量，在UG軟件中，使用塑模部件驗(yàn)證功能，可以測(cè)得塑件的質(zhì)量（ABS的密度為1.05），即可以得出該塑件制品的質(zhì)量為5.39克。
第3章 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定
3．1、注射成型工藝過(guò)程分析[5]
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過(guò)程為：
第一步：為使注射過(guò)程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對(duì)所用的設(shè)備和塑料作好以下準(zhǔn)備工作。
（1）、成型前對(duì)原材料的預(yù)處理
根據(jù)注射成型對(duì)物料的要求，檢驗(yàn)物料的含水量，外觀(guān)色澤，顆粒情況并測(cè)試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)，對(duì)原材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，ABS材料吸水率極低，成型前一般不必進(jìn)行干燥處理。如有需要，可在70 ～ 80 ℃下干燥2～4 h。
（2）、料筒的清洗
在初用某種塑料或某一注射機(jī)之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)，都需要對(duì)注射機(jī)（主要是料筒）進(jìn)行清洗或拆換。
柱塞式注射機(jī)料筒的清洗常比螺桿式注射機(jī)困難，因?yàn)橹搅贤矁?nèi)的存料量較大而不易對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)，清洗時(shí)必須拆卸清洗或者采用專(zhuān)用料筒。對(duì)螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對(duì)空注射法清洗。
（3）、脫模劑的選用
脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴(lài)于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計(jì)。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對(duì)ABS材料，可選用硬脂酸鋅，因?yàn)榇嗣撃┏埘０匪芰贤?，一般塑料都可使用?
第二步: 注射成型過(guò)程
完整的注射過(guò)程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個(gè)步驟，但實(shí)際上是塑化成型與冷卻兩個(gè)過(guò)程。
第三步：制件的后處理
注射制件經(jīng)脫?；驒C(jī)械加工后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚恚康氖菫榱讼嬖诘膬?nèi)應(yīng)力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為ABS，就采用退火處理1～3小時(shí)。
3．2 澆口種類(lèi)的確定
注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道。其作用是將塑料熔體充滿(mǎn)型腔并使注射壓力傳遞到各個(gè)部分。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞對(duì)塑件性能、外觀(guān)及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。
由于本設(shè)計(jì)中線(xiàn)圈骨架塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用側(cè)澆口。側(cè)澆口直接在中間的圓端面處進(jìn)，線(xiàn)圈骨架組裝后，澆口被遮擋起來(lái)。
側(cè)澆口主流道需要設(shè)置鉤針，分流道與產(chǎn)品相連，頂出產(chǎn)品包含流道連接在一起。
3．3 型腔數(shù)目的確定
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模兩腔，進(jìn)行加工生產(chǎn)。
3．4 注射機(jī)的選擇和校核
由于采用一模兩腔，需要至少注射量為5.39x2g，流道水口廢料3.8g，總注塑量達(dá)到14.58g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機(jī)為海天80X2A。注射方式為螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為：
海天HTF80X2A
型號(hào)
單位
80×1A
80×1B
80×1C
參數(shù)
螺桿直徑
mm
34
36
40
理論注射容量
cm3
95
110
130
注射重量PS
g
119
134
165
注射壓力
Mpa
206
183
149
注射行程
mm
144
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0~215
料筒加熱功率
KW
5.7
鎖模力
KN
800
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
mm
400×400
允許最大模具厚度
mm
460
允許最小模具厚度
mm
160
移模行程
mm
340
移模開(kāi)距(最大)
mm
750
液壓頂出行程
mm
100
液壓頂出力
KN
33
液壓頂出桿數(shù)量
PC
5
油泵電動(dòng)機(jī)功率
KW
13
油箱容積
l
210
機(jī)器尺寸(長(zhǎng)×寬×高)
m
4.7×1.3×1.85
機(jī)器重量
t
3.4
最小模具尺寸(長(zhǎng)×寬)
mm
150x150
3.4.1 注射量的校核
模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的80%以?xún)?nèi)。校核公式為：
式中 --型腔數(shù)量
--單個(gè)塑件的質(zhì)量（g）
--澆注系統(tǒng)所需塑料的質(zhì)量（g）
本設(shè)計(jì)中：n=2 5.39g =3.8g
M=5.39x2+3.8=14.58g（約等于）<95gx80%
注塑機(jī)額定注塑量為95g
注射量符合要求
3.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核
注射成型時(shí)塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過(guò)了注射機(jī)所允許的最大成型面積，則成型過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿(mǎn)足以下關(guān)系。
式中 n --型腔數(shù)目
--單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積
--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積
n=2 = 1065.526 =200
= 1065.526x2+200= 2331.052
注射成型時(shí)為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力。即：
（）P < F
式中： P—塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力（MPa）
F—注射機(jī)額定鎖模力（N）
其它意義同上
根據(jù)教科書(shū)表5-1，型腔內(nèi)通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MP
（）P= 2331.052x30x1.1x0.001= 76.924716KN<800KN
鎖模力符合要求
3．4．3、模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核
（1）、模具厚度（閉合高度）
模具閉合高度必須滿(mǎn)足以下公式
式中 --注射機(jī)允許的最大模厚
--注射機(jī)允許的最小模厚
本設(shè)計(jì)中模具厚度為291mm 160
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