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浙江工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文
XX學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
課題名稱： 大型封閉卡板箱注塑模具設(shè)計(jì)說明書
學(xué)生姓名
學(xué) 號
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級
指導(dǎo)教師
起訖時(shí)間： 年 月 日～ 年 月 日
34
XX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
摘 要
根據(jù)塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，選擇塑件制件尺寸。本模具采用一模一件，大水口直充頂面進(jìn)料，注射機(jī)采用海天1250X2D型號，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD和UG繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說明書，系統(tǒng)地運(yùn)用簡要的文字，簡明的示意圖和和計(jì)算等分析塑件，從而作出合理的模具設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；模具設(shè)計(jì)；CAD繪制二維圖；UG繪制3D圖，注射機(jī)的選擇
Take to
According to the plastic products requirements, understand the use of plastic parts, plastic parts of the process analysis, dimensional accuracy and other technical requirements, selection of plastic parts size. The mold using a one piece molded, gate charge top feed, injection machine uses the Haitian 1250X2D models, cooling system, CAD and UG maHDPEing of2D assembly drawing and parts drawing, mold reasonable processing method. Enclose brochures, the systematic use of a brief text, concise schematic diagram and calculation analysis of plastic parts, so as to make reasonable mold design.
Key words: mechanical design; mold design; CAD drawing two-dimensional map; UG rendering3D map, the choice of injection machine
目 錄
摘 要 I
第1章 緒論 4
1.1 塑料簡介 4
1.2 注塑成型及注塑模 4
第2章 塑料材料分析 6
2．1 塑料材料的基本特性 6
第3章 塑件的工藝分析 8
3．1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
3．2 塑件尺寸及精度 9
3．3 塑件表面粗糙度 10
3．4 塑件的體積和質(zhì)量 10
第4章 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定 11
4．1、注射成型工藝過程分析[5] 11
4．2 澆口種類的確定 11
4．3 型腔數(shù)目的確定 12
4．4 注射機(jī)的選擇和校核 12
4.4.1 注射量的校核 13
4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 13
4．4．3、模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 13
第5章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
5．1 分型面的設(shè)計(jì) 15
5．2 型腔的布局 15
5．3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16
5．3．1 澆注系統(tǒng)組成 16
5．3．2 確定澆注系統(tǒng)的原則 16
5．3．3 主流道的設(shè)計(jì) 16
5．3．4 分流道的設(shè)計(jì) 17
5．3．5 澆口的設(shè)計(jì) 18
5．3．6 冷料穴的設(shè)計(jì) 18
5．4 注射模成型零部件的設(shè)計(jì)[7] 19
5．4．1 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
5．4．2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算 20
5．5 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
5．6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21
5．6．1 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則 21
5．6．2 脫模機(jī)構(gòu)類型的選擇 21
5．6．3 推桿機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì) 21
5．7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 22
5．7．1 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 22
5．9 模架及標(biāo)準(zhǔn)件的選用 23
5．9．1 模架的選用 23
5.10.側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇 25
5.11斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 25
5.12..斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu) 26
第6章 模具材料的選用 29
6．1 成型零件材料選用 29
6．2 注射模用鋼種 29
總結(jié) 30
致謝 32
參考文獻(xiàn) 33
第1章 緒論
模具制造是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)，振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注。“模具是工業(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。在電子、汽車、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 塑料簡介
塑料是以樹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、皮革及無機(jī)材料發(fā)展成為各個(gè)部門不可缺少的一種化學(xué)材料，在國民經(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，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)過一段保壓冷卻定型時(shí)間后，開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)通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問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。注塑成型分兩個(gè)階段，即開發(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（包括購買材料、試模和成型）。
傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺設(shè)計(jì)模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計(jì)，這勢必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。
目前國際市場上主要流行的，運(yùn)用范圍最廣的注射模流動(dòng)模擬分析軟件有澳大利亞的MOLDFLOW、美國的CFLOW、華中科技大學(xué)的H-FLOW等。其中MOLDFLOW軟件包括三個(gè)部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （產(chǎn)品優(yōu)化顧問，簡稱MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，簡稱MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型過程控制專家，簡稱MPX）。
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)上對整個(gè)注射成型過程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測熔體的填充、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。這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對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 塑料材料分析
2．1 塑料材料的基本特性
1．PE的性能
PE是塑料中產(chǎn)量最大的一種塑料，特點(diǎn)是質(zhì)軟、無毒、價(jià)廉、加工方便，耐化學(xué)性好，不易腐蝕，印刷困難。PE是一種典型的結(jié)晶型高聚物。它的種類多，常用的有LDPE（低密度聚乙烯）和HDPE（高密度聚乙烯），為半透明性塑料，強(qiáng)度低，比重為0.94g/cm3(比水小)；很低密度LLDPE樹脂（密度低于0．910g/cc，LLDPE和LDPE的密度都在0．91—0．925之間）。LDPE較軟，（俗稱軟膠）HDPE俗稱硬性軟膠，它比LDPE硬，是半結(jié)晶材料，成型后收縮率較高，在1.5%到4%之間透光性差，結(jié)晶度大，很容易發(fā)生環(huán)境應(yīng)力開裂現(xiàn)象。可以通過使用很低流動(dòng)特性的材料以減小內(nèi)部應(yīng)力，從而減輕開裂現(xiàn)象，當(dāng)溫度高于60℃時(shí)很容易在烴類溶劑中溶解，但其抗溶解性比LDPE還要好一些。
HDPE的高結(jié)晶度導(dǎo)致了它的高密度，抗張力強(qiáng)度，高溫扭曲溫度，粘性以及化學(xué)穩(wěn)定性。 比LDPE有更強(qiáng)的抗?jié)B透性。PE-HD的抗沖擊強(qiáng)度較低。特性主要由密度和分子量分布所控制。適用于注塑模的HDPE分子量分布很窄。對于密度為0.91~ 0.925g/cm3，我們稱之為第一類型PE-HD；對于密度為0.926~ 0.94g/cm3，稱之為第二類型HDPE；對于密度為0.94~ 0.965g/cm3，稱之為第三類型HDPE。該材料的流動(dòng)特性很好，MFR為0.1到28之間。分子量越高，LDPE的流動(dòng)特性越差，但是有更好的抗沖擊強(qiáng)度。HDPE很容易發(fā)生環(huán)境應(yīng)力開裂現(xiàn)象?？梢酝ㄟ^使用很低流動(dòng)特性的材料以減小內(nèi)部應(yīng)力，從而減輕開裂現(xiàn)象。HDPE當(dāng)溫度高于60C時(shí)很容易在烴類溶劑中溶解，但其抗溶解性比LDPE還要好一些。
LDPE是半結(jié)晶材料，成型后收縮率較高，在1.5%到4%之間。
LLDPE（線性低密度聚乙烯）更高的抗伸、抗穿透、抗沖擊和 抗撕裂的性能使LLDPE適于作薄膜。它的優(yōu)異的抗環(huán)境應(yīng)力開裂性，抗低溫沖擊性和抗翹曲性使 LLDPE對管材、板材擠塑和所有模塑應(yīng)用都有吸引力。 LLDPE最新的應(yīng)用是作為地膜用于廢渣填埋和廢液池的襯層。
2．PE的工藝特點(diǎn)
PE制件最顯著的特點(diǎn)是成型收縮率大，易產(chǎn)生縮水和變形。PE料吸水性小，可不用干燥。PE的加工溫度范圍很寬，不易分解（分解溫度為320℃），若壓力大，制件密度高，收縮率較小。PE流動(dòng)性中等，要嚴(yán)格控制加工條件，并保持模溫的恒定（40-60℃）。PE的結(jié)晶程度與成型工藝條件有關(guān)，它有較高的冷固溫度，模溫低，結(jié)晶度就低。在結(jié)晶過程，因收縮的各向異性，造成內(nèi)部應(yīng)力集中，PE制件易出現(xiàn)變形和開裂。產(chǎn)品放在80℃熱水中水浴，可使壓力得到一定的松馳。成型過程中，料溫和模溫偏高一些為宜，注射壓力在保證制件質(zhì)量的前提下應(yīng)量偏低，模具的冷卻特別要求迅速均勻，產(chǎn)品脫模時(shí)較燙。
HDPE干燥：如果存儲恰當(dāng)則無須干燥。 熔化溫度220~260C。對于分子較大的材料，建議熔化溫度范圍在200~250C之間。
模具溫度：50~95C。6mm以下壁厚的塑件應(yīng)使用較高的模具溫度，6mm以上壁厚的塑件使用較低的模具溫度。塑件冷卻溫度應(yīng)當(dāng)均勻以減小收縮率的差異。對于最優(yōu)的加工周期時(shí)間，冷卻腔道直徑應(yīng)不小于8mm，并且距模具表面的距離應(yīng)在1.3d之內(nèi)（這里“d”是冷卻腔道的直徑）。 注射壓力：700~1050bar。注射速度：建議使用高速注射。 流道和澆口: 流道直徑在4到7.5mm之間，流道長度應(yīng)盡可能短?？梢允褂酶鞣N類型的澆口，澆口長度不要超過0.75mm。特別適用于使用熱流道模具。
LLDPE的“延伸時(shí)柔軟”的特性在吹膜過程中是一個(gè)缺點(diǎn)，LLDPE的吹塑薄膜膜泡不象 LDPE的那么穩(wěn)定。?？谙毒啾仨毤訉捯员苊庥捎诋a(chǎn)生高背壓和熔體斷裂而降低產(chǎn)量。 LDPE和 LLDPE的一般?？谙毒喑叽绶謩e是0.024～0.040 in和0.060－0.10in.
3．典型應(yīng)用范圍:
LLDPE已滲透到聚乙烯的大多數(shù)傳統(tǒng)市場，包括薄膜、模塑、管材和電線電纜。防滲漏地膜是新開發(fā)的LLDPE市場。地膜，一種大型擠出片材，用作廢渣填埋和廢物池襯墊，防止?jié)B漏或污染周圍地區(qū)。例如生產(chǎn)袋子、垃圾袋、彈性包裝物、工業(yè)用襯套、巾式襯套和購物袋，這些都是利用改進(jìn)強(qiáng)度和韌性后這種樹脂的優(yōu)點(diǎn)。透明薄膜，例如面包袋，一直由LDPE占統(tǒng)治地位，因?yàn)樗懈玫臐岫?。然而，LLDPE與LDPE的共混物將改進(jìn)強(qiáng)度。抗穿透性和LDPE薄膜的剛度，而不顯著影響薄膜的透明度。
HDPE應(yīng)用范圍：電冰箱容器、水筒.、管道、包括薄膜、模塑、管材和電線電纜。防滲漏地膜是新開發(fā)的LLDPE市場。地膜，一種大型擠出片材，用作廢渣填埋和廢物池襯墊，防止?jié)B漏或污染周圍地區(qū)。例如生產(chǎn)袋子、垃圾袋、彈性包裝物、工業(yè)用襯套、巾式襯套和購物袋
第3章 塑件的工藝分析
在模具設(shè)計(jì)之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級和表面質(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。
大型封閉卡板箱如圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，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
3．1 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程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會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)。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時(shí)，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，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HDPE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)必須考慮的問題之一。塑件的壁厚對于注射成型生產(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會使原材料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是會延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度，使成型周期延長，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1～3，最常用的數(shù)值為2～3。該大型封閉卡板箱壁厚均勻，因大型封閉卡板箱要在工作時(shí)受到極大的壓力.所以些產(chǎn)品取周邊和底部壁厚均為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)接處采用圓角過度。在無特殊要求時(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。
該塑料件表面圓角半徑和內(nèi)部轉(zhuǎn)彎處圓角為20。
（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)盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時(shí)周圍易產(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。
3．2 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HDPE，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)等級確定精度等級。根據(jù)我國目前的成型水平，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)來確定。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT3級精度，未注采用MT5級精度。
3．3 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)給以拋光復(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。
3．4 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測量，在UG軟件中，使用塑模部件驗(yàn)證功能，可以測得塑件的質(zhì)量（HDPE的密度為0.96），即可以得出該塑件制品的體積為6145.6質(zhì)量為5900克。
第4章 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定
4．1、注射成型工藝過程分析[5]
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過程為：
第一步：為使注射過程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對所用的設(shè)備和塑料作好以下準(zhǔn)備工作。
（1）、成型前對原材料的預(yù)處理
根據(jù)注射成型對物料的要求，檢驗(yàn)物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)，對原材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，HDPE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其轉(zhuǎn)動(dòng)，清洗時(shí)必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。
（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HDPE材料，可選用硬脂酸鋅，因?yàn)榇嗣撃┏埘０匪芰贤猓话闼芰隙伎墒褂谩?
第二步: 注射成型過程
完整的注射過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?，目的是為了消除存在的?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HDPE，就采用退火處理1～3小時(shí)。
4．2 澆口種類的確定
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)的好壞對塑件性能、外觀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)中大型封閉卡板箱塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用直接澆口。直充澆口直接在產(chǎn)品頂面中間的端面處進(jìn)，大型封閉卡板箱使用時(shí)，澆口向下被遮擋起來。
直充澆口主流道不需要設(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。
4．3 型腔數(shù)目的確定
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用直充澆口，且塑件的尺寸較大，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，采用一模一腔，進(jìn)行加工生產(chǎn)。
4．4 注射機(jī)的選擇和校核
由于采用一模二腔，需要至少注射量為5900g，流道水口廢料15.1g，總注塑量達(dá)到5915.1g，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530×A。注射方式為螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為：
海天HTF530×A
HTF海天注塑機(jī)技術(shù)參數(shù)
型號
參數(shù)
單位
1250×2D
螺桿直徑
mm
140
理論注射容量
cm3
8867
注射重量PS
g
7905
注射壓力
Mpa
126
注射行程
mm
550
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0~90
料筒加熱功率
KW
85.25
鎖模力
KN
12500
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
mm
1250×1250
允許最大模具厚度
mm
1350
允許最小模具厚度
mm
550
移模行程
mm
1250
移模開距(最大)
mm
2500
液壓頂出行程
mm
320
液壓頂出力
KN
215
液壓頂出桿數(shù)量
PC
21
油泵電動(dòng)機(jī)功率
KW
55+55
油箱容積
l
2400
機(jī)器尺寸(長×寬×高)
m
13.1×3.1×4.1
機(jī)器重量
t
65
最小模具尺寸(長×寬)
mm
870×870
4.4.1 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%以內(nèi)。校核公式為：
式中 --型腔數(shù)量
--單個(gè)塑件的體積（）
--澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（）
本設(shè)計(jì)中：n=1 6145.6 =15.7
M=6145.6+15.7X0.96g/=5915.1g
注塑機(jī)額定注塑量為7905g 7905gX0.8=6324g
注射量符合要求
4.4.2 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)值超過了注射機(jī)所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關(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=1 =299808 =207
=299808+207=300015
注射成型時(shí)為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對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=300015X30x1.1=32740719N=9901KN<12500KN
鎖模力符合要求
4．4．3、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1100mm 550
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