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畢 業(yè) 論 文 設(shè) 計(jì) 題 目 氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì) 英文 Design of the Injection Mould for the Lid of Atmospheric Pressure Bottle 院 別 機(jī)電學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 姓 名 謝華健 學(xué) 號(hào) 2006090443026 指導(dǎo)教師 王 曉 軍 答辯日期 2010 年 5 月 氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)主要針對(duì)氣壓瓶蓋外觀質(zhì)量要求和尺寸精度配合較高 結(jié)構(gòu)形狀和制造工 藝較復(fù)雜的情況 在外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用流線型設(shè)計(jì) 光亮表面處理 模具設(shè)計(jì)上 采用了潛伏式澆口 開(kāi)合模定位裝置 多推桿推出機(jī)構(gòu)和回路冷卻系統(tǒng)等多項(xiàng)措施 實(shí)現(xiàn)高效 質(zhì)量高 成本低的產(chǎn)品設(shè)計(jì) 生產(chǎn)原則 設(shè)計(jì)過(guò)程中翻閱一些產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)有關(guān)的參考資料和文獻(xiàn) 結(jié)合繪圖軟件 Pro Engineer Wildfire 4 0 和 AutoCAD 2008 對(duì)氣壓瓶蓋和模具的初步設(shè)計(jì) 對(duì)于產(chǎn) 品的外型設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì) 主要包括以下這些方面 外型設(shè)計(jì) 基本長(zhǎng)度尺寸 拔模 斜度 最小過(guò)渡圓角 最小壁厚 粗糙度等方面的確定 模具設(shè)計(jì) 注射機(jī)的選擇 澆注系統(tǒng) 成型零件 合模機(jī)構(gòu) 脫模機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 繪制模具零件圖和裝 配圖等 關(guān)鍵詞 氣壓瓶蓋 模具設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 加工工藝 Design of the Injection Mould for the Lid of Atmospheric Pressure Bottle ABSTRACT This design is mainly for the situation of quality requirements for the Lid of Atmospheric Pressure Bottle and with a high dimensional accuracy the shape of Construction and complicated manufacturing process In the design of appearance and structure it will adopt with sleek design and bright surface Mold design using submarine gate opening and closing mold positioning device multi putting introduction equipment and a number of measures such as loop cooling system Thus achieve the efficient high quality and low cost product design and production principles The design process has referred to some product design and mold design related references and documents and combined with mapping software Pro Engineer Wildfire 4 0 and AutoCAD2008 in the Lid of Atmospheric Pressure Bottle and the preliminary design of mold As to the outlook design and mold design of the product is mainly including the following areas Outlook design the confirmation of the basic length dimensions taper angle the minimum fillet minimum wall thickness roughness etc Mold design the choice of injection machine the design of injection system molding parts clamping device mold body and cooling system and drawing die parts diagrams and assembly drawings etc Keyword the Lid of Atmospheric Pressure Bottle mold design structure design process 目 錄 1 前 言 1 2 緒 論 2 2 1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展 2 2 2 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 2 2 3 我國(guó)塑料模具現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 3 2 3 1 我國(guó)塑料模具現(xiàn)狀 3 2 3 2 我國(guó)塑料模具發(fā)展趨勢(shì) 3 2 4 國(guó)內(nèi)外發(fā)展的差異 4 2 5 課題研究 5 2 5 1 課題背景 來(lái)源和研究?jī)?nèi)容 5 2 5 2 課題研究的目的和意義 6 2 5 3 課題研究的技術(shù)工具 6 2 6 本章小結(jié) 6 3 氣壓瓶蓋造型及 其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 3 1 塑料的選擇和塑件成型工藝性分析 7 3 1 1 塑件 氣壓瓶蓋 分析 7 3 1 2 熱塑性塑料 ABS 的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù) 7 3 1 3 ABS 的性能分析 8 3 1 4 ABS 成型塑件的主要缺陷及消除措施 9 3 2 塑料成型工藝方法的選擇 9 3 3 塑件幾何形狀設(shè)計(jì) 10 3 3 1 尺寸公差和精度 10 3 3 2 表面粗糙度 11 3 3 3 脫模斜度 11 3 3 4 壁厚 11 3 3 5 圓角 11 3 4 產(chǎn)品造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 12 3 5 本章小結(jié) 14 4 氣壓瓶蓋的模具設(shè)計(jì) 15 4 1 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 15 4 1 1 分析面位置的確定 15 4 1 2 確定型腔數(shù)量及排列方式 16 4 2 注射機(jī)型號(hào)的確定 16 4 2 1 所需注射量的計(jì)算 17 4 2 2 注射機(jī)型號(hào)的選定 17 4 2 3 型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 18 4 3 澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì) 20 4 3 1 主流道的設(shè)計(jì) 20 4 3 2 分流道設(shè)計(jì) 21 4 3 3 澆口的設(shè)計(jì) 22 4 3 4 冷料穴的設(shè)計(jì) 24 4 4 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 24 4 4 1 成型零件的結(jié)構(gòu)計(jì)算 25 4 4 2 成型零件強(qiáng)度 剛度的校核 26 4 5 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 27 4 6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28 4 7 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 31 4 7 1 抽芯距的確定與抽拔力的計(jì)算 31 4 7 2 斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 31 4 8 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 33 4 8 1 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 33 4 8 2 塑件推出的基本方式 33 4 8 3 脫模力的計(jì)算 34 4 8 3 軸的校核計(jì)算 35 4 9 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 39 4 10 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 39 4 10 1 加熱系統(tǒng) 39 4 10 2 冷卻系統(tǒng) 39 4 11 典型零件的制造工藝 41 4 11 1 動(dòng)模板的制造工藝 41 4 12 模具工作過(guò)程 43 4 13 本章小結(jié) 45 5 總結(jié) 46 參考文獻(xiàn) 47 致謝 49 附錄 圖紙 50 1 1 前 言 近年來(lái) 模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè) 受到政府和企業(yè)界的高度重視 發(fā)達(dá)國(guó) 家有 模具工業(yè)是進(jìn)入富裕社會(huì)的源動(dòng)力 之說(shuō) 可見(jiàn)其受重視之程度 當(dāng)今 模具 就是經(jīng)濟(jì)效益 的觀念已被越來(lái)越多的人所接受 模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝 裝備 被稱為 工業(yè)之母 而塑料模具又是在整個(gè)模具工業(yè)中的一枝獨(dú)秀 發(fā)展極為 迅速 隨著信息技術(shù)與工業(yè)的發(fā)展 在現(xiàn)代生活中 到處都有氣壓瓶蓋的存在 氣壓瓶 蓋注塑模設(shè)計(jì) 也隨著人們科技的進(jìn)步在不斷的發(fā)展著 而我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)正是針對(duì) 現(xiàn)代氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)發(fā)展的狀況 對(duì)氣壓瓶蓋的外觀結(jié)構(gòu)造型 以及注射模設(shè)計(jì) 經(jīng)過(guò)這樣的設(shè)計(jì)使得我們能夠綜合性地運(yùn)用這幾年內(nèi)所學(xué)知識(shí)去分析 解決問(wèn)題 在 作畢業(yè)論文的過(guò)程中 所學(xué)知識(shí)得到疏理和運(yùn)用 另一方面使得我們的實(shí)踐動(dòng)手 動(dòng) 筆能力得到鍛煉 增強(qiáng)了即將跨入社會(huì)去競(jìng)爭(zhēng) 也為以后的就業(yè)提供方向性的指導(dǎo) 因此寫(xiě)好畢業(yè)論文 無(wú)論對(duì)國(guó)家 社會(huì) 對(duì)學(xué)校 學(xué)生 都具有重要而實(shí)際的意義 在接到這次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí) 我在網(wǎng)上找過(guò)很多相關(guān)的文章和圖書(shū)介紹 而且在 市場(chǎng)上看過(guò)很多類型的氣壓瓶蓋 總體這產(chǎn)品逐漸走向成熟 雖然瓶蓋有很多種類 但大體上都是外型在改變 綜合以上調(diào)查資料 我會(huì)在外形結(jié)構(gòu)上和制造工藝上進(jìn)行 改變和創(chuàng)新 在外形設(shè)計(jì)上利用 PRO E 進(jìn)行三維建模且進(jìn)行 CAE 分析 實(shí)現(xiàn)外部曲面 造型優(yōu)化和制造可行性分析 符合現(xiàn)實(shí)制造要求 在制造工藝方面 利用注射模具生 產(chǎn)零件 在模具設(shè)計(jì)上會(huì)使用 EMX 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和使用 moldflow 進(jìn)行塑件成型分析等 新技術(shù) 而加工時(shí)會(huì)用 MASTERCAM 進(jìn)行數(shù)控編程 實(shí)現(xiàn)高速數(shù)控加工其氣壓瓶蓋注塑 模模具 以減少設(shè)計(jì)模具的時(shí)間和制造成本 防止失敗設(shè)計(jì)的出現(xiàn) 設(shè)計(jì)出來(lái)的氣壓 瓶蓋具有外形美觀 生產(chǎn)成本低 可生產(chǎn)批量大 質(zhì)量穩(wěn)定 生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn) 經(jīng)過(guò)幾個(gè)月對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的奮戰(zhàn) 感謝指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和一些并肩作戰(zhàn)的同學(xué) 們的相互支持 再次感謝你們 由于本人缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) 所以本設(shè)計(jì)中產(chǎn)品尺寸的數(shù)據(jù)都要依靠書(shū)本和手冊(cè)來(lái)確 定 也因本人水平有限 故在設(shè)計(jì)中難免產(chǎn)生不足和錯(cuò)誤 請(qǐng)各位老師指正 2 2 緒 論 2 1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展 塑料是以樹(shù)脂為主要成分的高分子有機(jī)化合物 簡(jiǎn)稱高聚物 一般相對(duì)分子質(zhì)量 都大于 1 萬(wàn) 有的甚至可達(dá)百萬(wàn)級(jí) 在一定溫度和壓力下具有可塑性 可以利用模具 成型為一定幾何形狀和尺寸的塑料制件 塑料制件在工業(yè)中的應(yīng)用日趨普遍 這是由于它們具有一系列特殊的優(yōu)點(diǎn)所決定 的 塑料具有密度小 質(zhì)量輕 絕緣性能好 耐磨耐腐蝕等特殊性能 現(xiàn)已成為各行 各業(yè)不可缺少的重要材料之一 因此其制品在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用 我國(guó)的塑料工業(yè)起步較晚 40 年代只有酚醛和賽璐珞兩種塑料 年產(chǎn)量?jī)H 200t 50 年代末 由于萬(wàn)噸級(jí)聚氯乙烯裝置的投產(chǎn)和 70 年代中期幾套引進(jìn)石油化工裝 置的建成投產(chǎn) 使塑料工業(yè)有了兩次躍進(jìn) 與些同時(shí) 塑料成型加工機(jī)械和工藝方法 也得到迅速發(fā)展 各種加工工藝都已齊全 塑料作為一種新的工程材料 由于其不斷被開(kāi)發(fā)與應(yīng)用 加之成型工藝不斷成熟 與完善 極大地促進(jìn)了塑料成型模具的開(kāi)發(fā)與制造 隨著工業(yè)塑料制件和日用塑料制 件的品種和需求量日益增加 而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期也越來(lái)越短 對(duì)塑料的產(chǎn)量和 質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求 2 2 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備 模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)發(fā)展的重要基礎(chǔ) 之一 塑料模是指用于成型塑料制件的模具 它是型腔模的一種類型 模具設(shè)計(jì)水平 的高低 加工設(shè)備的好壞 制造力量的強(qiáng)弱 模具質(zhì)量的優(yōu)劣 直接影響著許多新產(chǎn) 品的開(kāi)發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代 影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高 近年來(lái) 我國(guó)各 行各業(yè)對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展都十分重視 1989 年 國(guó)務(wù)院頒布了 當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的 決事實(shí)上 在重點(diǎn)支持技術(shù)改造的產(chǎn)業(yè) 產(chǎn)品中 把模具制造列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造 序列的第一位 它確定了模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位 也提出了振興模具工業(yè) 的主要任務(wù) 總之要盡快提高我國(guó)模具工業(yè)的整體技術(shù)水平并迎頭趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的模 具技術(shù)水平 3 2 3 我國(guó)塑料模具現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 2 3 1 我國(guó)塑料模具現(xiàn)狀 科技不停的進(jìn)步 塑料模具在產(chǎn)品加工中占有非常重要的地位 模具生產(chǎn)技術(shù)也 是衡量一個(gè)國(guó)家制造工藝水平的重要標(biāo)志之一 模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè) 受 到政府和企業(yè)界的高度重視 發(fā)達(dá)國(guó)家有 模具工業(yè)是進(jìn)入富裕社會(huì)的源動(dòng)力 之說(shuō) 可見(jiàn)其受重視之程度 當(dāng)今 模具就是經(jīng)濟(jì)效益 的觀念已被越來(lái)越多的人所接受 1 我國(guó)模具行業(yè)近年來(lái)發(fā)展很快 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) 目前模具生產(chǎn)廠點(diǎn)共有 2 萬(wàn)多家 從業(yè)人員約 50 萬(wàn)人 全年模具產(chǎn)值約 360 億元 總量供不應(yīng)求 出口約 2 億美元 進(jìn) 口約 10 億美元 2 從地區(qū)分布來(lái)看 以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海 地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū) 南方的發(fā)展快于北方 目前發(fā)展最快 模具生產(chǎn)最集中的 省份是廣東和浙江 其模具產(chǎn)值約占全國(guó)總產(chǎn)值的 60 以上 3 我國(guó)模具總量雖然已 位居世界第三 但設(shè)計(jì)制造水平總體上落后于德 美 日 法 意等發(fā)達(dá)國(guó)家 模具 商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度也低于國(guó)際水平 現(xiàn)就我國(guó)塑料模具工業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn) 行綜述 4 2 3 2 我國(guó)塑料模具發(fā)展趨勢(shì) 協(xié)同創(chuàng)新設(shè)計(jì)將成為模具設(shè)計(jì)的主要方向 制造業(yè)垂直整合的模式使得世界范圍 內(nèi)產(chǎn)品銷售 設(shè)計(jì) 生產(chǎn)和模具制造分工更明確 為了縮短產(chǎn)品上市周期 使模具設(shè) 計(jì)充分理解產(chǎn)品設(shè)計(jì)的意圖 在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段 模具設(shè)計(jì)即同時(shí)開(kāi)始 產(chǎn)品設(shè)計(jì)工 程師和模具設(shè)計(jì)工程師需盡早進(jìn)入?yún)f(xié)同設(shè)計(jì)狀態(tài) 5 模具制造信息將更加豐富 制造過(guò)程將更有效 由于制造設(shè)備的豐富 制造信息 的增加 我們將看到 今后的制造信息將不僅僅是只提供數(shù)控編程加工的 G 代碼 更 重要的是 從設(shè)計(jì)開(kāi)始 將進(jìn)行制造過(guò)程的設(shè)計(jì) 即提供模具制造的工藝流程 不僅 包含工藝表格 加工參數(shù) 還包括模具加工的卡具設(shè)計(jì) 加工的裝卡過(guò)程及各工序的 G 代碼 并且在各部分工序過(guò)程均有仿真 還可以在網(wǎng)絡(luò)上共享 6 模具 CAD 技術(shù)應(yīng)用的 ASP 模式 將成為發(fā)展方向 由于今天模具行業(yè)實(shí)際上已經(jīng) 成為高技術(shù)最密集的行業(yè) 任何企業(yè)要擁有全部最新出現(xiàn)的技術(shù) 成本將非常高 而 4 且還要培養(yǎng)并且留住掌握這些技術(shù)的人才也會(huì)非常困難 因此 將出現(xiàn)模具 CAD 應(yīng)用 的 ASP 模式 即產(chǎn)生各種專門(mén)技術(shù)的應(yīng)用服務(wù)單位 為模具企業(yè)提供技術(shù)服務(wù) 將制 造資源最優(yōu)發(fā)揮 應(yīng)用服務(wù)包括如逆向設(shè)計(jì) 快速原型制造 數(shù)控加工外包 模具設(shè) 計(jì) 模具成型過(guò)程分析等 14 15 從 CAD CAE CAM 應(yīng)用現(xiàn)狀中來(lái)看 我國(guó)與其它國(guó)家的發(fā)展存在著較大的差距 一些國(guó)外的 CAD CAE CAM 系統(tǒng) 雖然具有強(qiáng)大的三維曲面造型 結(jié)構(gòu)有限元分析 計(jì) 算機(jī)輔助制造和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理能力等 但價(jià)格昂貴 一般企業(yè)難于承受 4 目前在國(guó) 內(nèi)應(yīng)用的主要軟件有美國(guó) PTC 公司的 CAD CAE CAM 集成化系統(tǒng) PRO ENGINEER 7 美國(guó) EDS 公司的 CAD CAM 軟件 UG 法國(guó) MATRADATAVISION 公司的集成化軟件 美 國(guó) SOLIDWORKS 公司的 SOLIDWORKS 軟件 美國(guó) CV 公司的 CADDS 軟件 美國(guó) SDRC 公司 集成化 CAD CAE CAM 軟件 英國(guó) DELCAM 公司 CAD CAM 軟件 DUCT 以色列 CIMATRON 公司的三維 CAD CAM 軟件 CIMATRON 6 美國(guó) ACTECH 公司的注塑模 CAE 分析軟件 CMOLD 7 澳大利亞 MOLDFLOW 公司的注塑模 CAE 分析軟件 MF 8 國(guó)內(nèi)華中理工大學(xué) 模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的注塑模 CAD CAE CAM 集成化系統(tǒng) HSC3 北京航空航天大學(xué) 軟件工程研究所的 CAD CAM 軟件 CAXA 和鄭州工業(yè)大學(xué)注塑模 CAE 分析軟件 ZMOLD 等 9 2 4 國(guó)內(nèi)外發(fā)展的差異 目前 全世界模具的年產(chǎn)值約為 650 億美元 我國(guó)模具工業(yè)的產(chǎn)值在國(guó)際上排名 位居第三位 僅次于日本和美國(guó) 雖然近幾年來(lái) 我國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水平己取得了 很大的進(jìn)步 但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比仍有較大的差距 我國(guó)模具工業(yè)起步晚 底子薄 與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比有很大的差距 但在國(guó)家產(chǎn) 業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下 我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速 據(jù)統(tǒng)計(jì) 我國(guó)現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近 2 萬(wàn)家 從業(yè)人員約 50 萬(wàn)人 九五 期間的年增長(zhǎng) 率為 13 2000 年總產(chǎn)值為 270 億元 占世界總量的 5 但從總體上看 自產(chǎn)自用占 主導(dǎo)地位 商品化模具僅為 1 3 左右 國(guó)內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應(yīng)求 特別是精密 大型 復(fù)雜 長(zhǎng)壽命模具 仍主要依賴進(jìn)口 目前 就整個(gè)模具市場(chǎng)來(lái)看 進(jìn)口模具約占市 場(chǎng)總量的 20 左右 其中 中高檔模具進(jìn)口比例達(dá) 40 以上 因此 近年來(lái)我國(guó)模具發(fā) 展的重點(diǎn)放在精密 大型 復(fù)雜 長(zhǎng)壽命模具上 并取得了可喜的成績(jī) 模具進(jìn)口逐 漸下降 模具技術(shù)和水平也有長(zhǎng)足的進(jìn)步 近年來(lái) 模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步 5 伐加快 主要表現(xiàn)為 大型精密 復(fù)雜 長(zhǎng)壽命等中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度 快于一般模具產(chǎn)品 塑料模和壓鑄模比例增大 專業(yè)模具廠數(shù)量增加較快 其能力提 高顯著 三資 及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速 尤其是 三資 企業(yè)目前已成為行業(yè)的主力 軍 股份制改造步伐加快 等等 從地區(qū)分布來(lái)說(shuō) 以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中 心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū) 南方的發(fā)展快于北方 目前發(fā)展最快 模具 生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江 這 2 個(gè)省的模具產(chǎn)值已占全國(guó)總量的六成以上 江蘇 上海 山東 安徽等地目前發(fā)展態(tài)勢(shì)也很好 我國(guó)模具年生產(chǎn)總量雖然已位居 世界第三 但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多 其差距主要表現(xiàn)在 下列六方面 1 國(guó)內(nèi)自配率不足 80 中低檔模具供過(guò)于求 中高檔模具自配率不足 60 2 企業(yè)組織結(jié)構(gòu) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不夠合理 3 模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國(guó)際先進(jìn)水平低許多 而模具生產(chǎn)周期 卻要比國(guó)際先進(jìn)水平長(zhǎng)許多 4 開(kāi)發(fā)能力弱 經(jīng)濟(jì)效益欠佳 我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低 水平也較低 不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā) 在市場(chǎng)中常處于被動(dòng)地位 5 模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低 6 與國(guó)際先進(jìn)水平相比 模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后 4 2 5 課題研究 2 5 1 課題背景 來(lái)源和研究?jī)?nèi)容 隨著塑料工業(yè)的發(fā)展 愈來(lái)愈多的塑料材料替代金屬應(yīng)用于工程實(shí)際中 要獲得 高質(zhì)量的塑料產(chǎn)品 需要優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計(jì) 高水準(zhǔn)的模具和優(yōu)化的注塑成型工藝 3 個(gè)環(huán)節(jié)缺一不可 氣壓瓶蓋在現(xiàn)實(shí)生活中隨處可見(jiàn) 個(gè)性化造型 精美的外觀質(zhì)量深 受人們的喜愛(ài) 且需求量很大 為提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 生產(chǎn)廠家力求產(chǎn)品的造型 精美 故對(duì)成型模具提出了較高的要求 因此 我這次研究和設(shè)計(jì)的氣壓瓶蓋與模具 需要滿足以上這些要求 本課題來(lái)源于廣東技術(shù)師范學(xué)院機(jī)電學(xué)院 2010 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 的 選題 本課題的研究和設(shè)計(jì)內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面 6 1 氣壓瓶蓋造型及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 氣壓瓶蓋的模具設(shè)計(jì)和分析 2 5 2 課題研究的目的和意義 本畢業(yè)設(shè)計(jì)針對(duì)現(xiàn)代氣壓瓶蓋發(fā)展的狀況 對(duì)其外觀結(jié)構(gòu)造型 以及其注射模設(shè) 計(jì) 經(jīng)過(guò)這樣的設(shè)計(jì)使得我們能夠綜合性地運(yùn)用這幾年內(nèi)所學(xué)知識(shí)去分析 解決問(wèn)題 在作畢業(yè)論文的過(guò)程中 所學(xué)知識(shí)得到疏理和運(yùn)用 另一方面使得我們的實(shí)踐動(dòng)手 動(dòng)筆能力得到鍛煉 增強(qiáng)了即將跨入社會(huì)去競(jìng)爭(zhēng) 也為以后的就業(yè)提供方向性的指導(dǎo) 因此寫(xiě)好畢業(yè)論文 無(wú)論對(duì)國(guó)家 社會(huì) 對(duì)學(xué)校 學(xué)生 都具有重要而實(shí)際的意義 2 5 3 課題研究的技術(shù)工具 本課題設(shè)計(jì)所用設(shè)計(jì)繪圖軟件主要是 Pro Engineer4 0 AutoCAD 2008 等 2 6 本章小結(jié) 本章從塑料模具行業(yè)的現(xiàn)狀和未來(lái)切入 分析了本課題 即設(shè)計(jì)藍(lán)牙耳機(jī)注射模 具選擇的目的和意義 初步擬定設(shè)計(jì)工作的內(nèi)容 以及說(shuō)明關(guān)鍵問(wèn)題的所在 進(jìn)行技 術(shù)分析 并進(jìn)行可行性論證 7 3 氣壓瓶蓋造型及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1 塑料的選擇和塑件成型工藝性分析 3 1 1 塑件 氣壓瓶蓋 分析 1 塑料名稱 丙烯腈 丁二烯 笨乙烯共聚物 ABS 2 色調(diào) 不透明 黑色 3 生產(chǎn)綱領(lǐng) 大批量生產(chǎn) 4 塑件的結(jié)構(gòu)及成型工藝性分析 結(jié)構(gòu)分析如下 A 該塑件外觀要求光順平滑 且要求上下殼體色澤一樣 所以要求均衡設(shè)置型 腔 B 該塑件表面平整光滑 內(nèi)部有螺紋 成型工藝分析如下 A 精度等級(jí) 采用一般精度 8 級(jí) B 脫模斜度 該塑件壁厚約為 1mm 其脫模斜度查參考文獻(xiàn) 16 中的表 8 5 7 有塑件內(nèi)表面 35 1 30 塑件外表面 30 1 故塑料采用 ABS 流 動(dòng)性極好 注射充型流暢 所以塑件外形有放脫模斜度 3 1 2 熱塑性塑料 ABS 的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù) 1 注射成型過(guò)程 成型前的準(zhǔn)備 對(duì) ABS 的色澤 細(xì)度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn) 由于 ABS 容易 吸濕 成型前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥 干燥至水分含量 0 3 干燥條件 真空度為 烘箱溫度為 料層厚度270 度 對(duì)精度較高的 塑件 模溫宜取 50 60 度 對(duì)高光澤 耐熱塑件 模溫宜取 60 80 度 如需解決夾水紋 需提高材料的流動(dòng)性 采取高料溫 高模溫 或者改變?nèi)?水位等方法 如成形耐熱級(jí)或阻燃級(jí)材料 生產(chǎn) 3 7 天后模具表面會(huì)殘存塑料分解物將 導(dǎo)致模具表面發(fā)亮 需對(duì)模具及時(shí)進(jìn)行清理 同時(shí)模具表面需增加排氣位置 3 ABS 的主要性能指標(biāo) 經(jīng)查 文獻(xiàn) 18 P388 398 得 ABS 的主要技術(shù)指標(biāo)和注射成型的工藝參數(shù) 9 見(jiàn)下表 3 1 表 3 1 聚丙烯的主要技術(shù)指標(biāo) Table 3 1 The main technical specifications of the ABS 密度 g cm 1 10 屈服強(qiáng)度 MPa 50 質(zhì)量 cm g 0 91 抗拉強(qiáng)度 MPa 35 吸水率 24h 0 2 0 4 拉伸彈性模量 GPa 1 8 玻璃化溫度 C 47 抗彎強(qiáng)度 MPa 80 熔點(diǎn) C 130 160 彎曲彈性模量 MPa 54 計(jì)算收縮率 0 7 抗壓強(qiáng)度 MPa 71 98 比熱容 J Kg K 1047 抗剪強(qiáng)度 MPa 67 注 源自參考文獻(xiàn) 9 中的表 8 3 9 3 1 4 ABS 成型塑件的主要缺陷及消除措施 1 缺陷 缺料 注射量不足 氣孔 溢料飛邊 熔接痕強(qiáng)度低 2 消除措施 加大主流道 分流道 澆口 加大噴嘴 增大注射壓力 提高模具溫度 3 2 塑料成型工藝方法的選擇 在現(xiàn)在工業(yè)發(fā)展到成熟的階級(jí) 產(chǎn)品的制造工藝方法有非常多 特別是塑料成型工 藝的方法 如 注塑 壓縮 壓注 擠出 吹塑 泡沫等塑料成型工藝方法 因我這 次的課題是一種要發(fā)外觀質(zhì)量均較好 生產(chǎn)效率高 且這次所用的材料是 ABS 這熱塑 性材料 因此我選用了注射成型工藝 注射成型又稱注射模塑 塑料注射成型模具主要用于成型熱塑性塑料產(chǎn)品 由于 塑料注射成型模具對(duì)塑料的適應(yīng)性比較廣 而且用這種方法成型塑料制件的內(nèi)在和外 觀質(zhì)量均較好 生產(chǎn)效率特別高 與塑料的其它成型方法相比 所以注射成型模具日 益引起人們的重視 注射成型的特點(diǎn)是成型周期短 生產(chǎn)效率較高 容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 操作 可降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 適合大批量塑料制件的生產(chǎn) 完成一次注射成型工作 循環(huán) 其參考文獻(xiàn) 19 P409 如下圖 3 1 所示 10 注射沖模加 料 預(yù) 塑 保壓補(bǔ)縮 冷卻定型 開(kāi) 模塑件脫模清 模 合 模 圖 3 1 注射成型的工作循環(huán)圖 Figure 3 1 The cycle work plan of the injection molding 一個(gè)完整的注射成型工藝過(guò)程 按其先后順序就包括下面三個(gè)階級(jí) 1 成型前的準(zhǔn)備 為使注射過(guò)程能順利進(jìn)行并保證塑料制件的質(zhì)量 在成型前應(yīng) 進(jìn)行一些必要的準(zhǔn)備工作 如對(duì)原料的色澤和細(xì)度以及均勻度進(jìn)行檢查 對(duì)容易吸濕 的塑料進(jìn)行預(yù)熱和干燥 對(duì)成型中的金屬嵌件進(jìn)行預(yù)熱 當(dāng)改變產(chǎn)品 原料或顏色時(shí) 要對(duì)注射機(jī)的料筒進(jìn)行清洗 為了便于對(duì)成型后的塑件進(jìn)行脫模 選擇合適的脫模劑 2 注射過(guò)程 塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱和塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后 由模具的澆 注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔 其過(guò)程包括加料 加熱塑化 閉模 加壓注射 保壓 冷卻定 型 啟模 脫出塑件等工序 3 塑件的后處理 注射成型的塑件經(jīng)脫模或機(jī)械加工之后 常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?處理以消除存在的內(nèi)應(yīng)力 改善塑件的性能和提高尺寸穩(wěn)定性 其主要方法是退火和 調(diào)濕處理 文獻(xiàn) 20 P50 P54 3 3 塑件幾何形狀設(shè)計(jì) 3 3 1 尺寸公差和精度 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度 即所獲得的 塑件尺寸的準(zhǔn)確度 影響塑件尺寸精度的因素很多 如模具制造精度和使用后的磨損 程度 塑料收縮率的波動(dòng) 成型時(shí)工藝條件的變化 塑件成型后的時(shí)效變化以及模具 結(jié)構(gòu)形狀等 因此 為了降低模具的加工難度和模具的制造成本 應(yīng)在保證使用要求 的前提下盡可能選用低精度等級(jí) 由文獻(xiàn) 20 P66 查得 ABS 塑件一般用 8 級(jí)精度 其模 11 具則采用 6 級(jí)精度 3 3 2 表面粗糙度 塑件的外觀要求越高 表面粗糙度應(yīng)越低 一般模具比塑件的要求低 1 2 級(jí) 塑 料制件的表面粗糙度一般為 Ra0 2 0 8 m 之間 為滿足美觀性要求 塑件的外表面要 求比較光滑 取 Ra0 4 m 為了降低成本 內(nèi)表面可以取稍大的表面粗糙值 取 Ra0 8 m 以上數(shù)據(jù)參考文獻(xiàn) 20 P68 3 3 3 脫模斜度 塑件冷卻是的收縮會(huì)使它包緊住模具型芯或型腔中的凸起部分 因此 為了便于 從塑件中抽出型芯或從型腔中脫出塑件 防止脫模時(shí)拉傷塑件 在設(shè)計(jì)時(shí) 必須使塑 件內(nèi)外表面沿模方向留有足夠的斜度 查參考文獻(xiàn) 20 P70 表 3 11 由塑件采用 ABS 材料 則模具型腔的脫模斜度為 35 1 30 模具型芯脫模斜度為 30 1 所 以取模具的型芯和型腔都為 1 3 3 4 壁厚 各種塑料 不論是結(jié)構(gòu)件還是板壁 根據(jù)使用要求具有一定得厚度 以保證其力 學(xué)強(qiáng)度 但一般地說(shuō) 在滿足力學(xué)性能的前提下厚度不宜過(guò)厚 這樣不僅可以節(jié)約原 材料 降低生產(chǎn)成本 而且使塑料在模具內(nèi)冷卻或固化時(shí)間縮短 提高生產(chǎn)效率 其 次 可以避免因過(guò)厚產(chǎn)生得凹陷 縮孔 夾心等質(zhì)量上得缺陷 熱塑性材料的塑件壁厚 由參考文獻(xiàn) 20 P70 一般不宜少于 0 6 0 9mm 常取 1 4mm 由該塑件的尺寸可以知道最小壁厚為 1mm 最大為 3 0mm 3 3 5 圓角 塑料制件除了使用要求需采用尖角以外 其余所有內(nèi)外表面轉(zhuǎn)彎處都盡可能采用 圓角過(guò)渡 塑件上轉(zhuǎn)角處采用圓弧過(guò)渡 不僅避免了應(yīng)力集中 提高了強(qiáng)度 而且還 使塑件變得美觀 有利于塑料充模時(shí)的流動(dòng) 通常 內(nèi)壁圓角半徑應(yīng)是壁厚的一半 而外壁圓角半徑應(yīng)是壁厚的 1 5 倍 一般圓角半徑不應(yīng)小于 0 5mm 則這次設(shè)計(jì)的塑件 按其各自的壁厚進(jìn)行計(jì)算 以上數(shù)據(jù)參考文獻(xiàn) 20 P75 12 3 4 產(chǎn)品造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 針對(duì)現(xiàn)在市場(chǎng)上的氣壓瓶蓋款式眾多 在開(kāi)始做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題前 對(duì)該產(chǎn)品 在市場(chǎng)上進(jìn)行了調(diào)研 結(jié)合了它們普遍性的外觀 和自己個(gè)人的想象 利用 PRO E 野 火版 4 0 對(duì)其進(jìn)行三維建模 效果圖如圖 3 2 所示 結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3 3 所示 圖 3 2 氣壓瓶蓋效果圖 Figure3 2 The Lid of Atmospheric Pressure Bottle headset assembly View 13 14 圖 3 3 氣壓瓶蓋結(jié)構(gòu)尺寸圖 Figure3 3 The size of Lid structure View 3 5 本章小結(jié) 本章從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求出發(fā) 首先是根據(jù)各種塑料的工藝參數(shù) 選擇合適的塑料 然后對(duì)其進(jìn)行性能分析 從而想出塑料缺陷的消除措施 其次就是對(duì)產(chǎn)品的成型工藝 方法的選擇 并大概了解成型工藝的過(guò)程 最后 對(duì)產(chǎn)品幾何形狀的確定 其中包括 尺寸公差和精度 表面粗糙度 脫模斜度 壁厚 圓角等的確定 然后利用 PRO E 繪 圖軟件進(jìn)行初步的建模 15 4 氣壓瓶蓋的模具設(shè)計(jì) 4 1 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 4 1 1 分析面位置的確定 在塑件設(shè)計(jì)階段 就應(yīng)考慮成型時(shí)分型面的形狀和位置 否則無(wú)法用模具面分型 在模具設(shè)計(jì)階段 應(yīng)首先確定分型面的位置 然后才選擇模具的結(jié)構(gòu) 分型面設(shè)計(jì)是 否合理 對(duì)塑件質(zhì)量 工藝操作難易程度和模具的設(shè)計(jì)制造都有很大影響 因此 分 型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵因素 分型面的形式與塑件幾何形狀 脫模方 法 模具類型及排氣條件 澆口形式等有關(guān) 我們常見(jiàn)的形式有如下五種 水平分型 面 垂直分型面 斜分型面 階梯分型面 曲線分型面 1 分型面的選擇原則 1 有利于保證塑件的外觀質(zhì)量 2 分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處 3 盡可能使塑件留在動(dòng)模一側(cè) 4 有利于保證塑件的尺寸精度 5 盡可能滿足塑件的使用要求 6 盡量減少塑件在合模方向上的投影面積 7 長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開(kāi)模方向 8 有利于排氣 9 有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu) 該塑件在進(jìn)行塑件設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)充分考慮了上述原則 同時(shí)從所提供的塑件圖樣可 看出該塑件表面為產(chǎn)品外觀 塑件表面要求光滑平整 因此分型面不能開(kāi)在塑件表面 處 且塑件沒(méi)有側(cè)向凹凸和槽 所以分型時(shí)不需進(jìn)行軸向抽芯分型 2 分型面選擇 為了便于模具加工制造 應(yīng)盡量選擇平直分型面工易于加工的分型面 因?yàn)樗芗?沒(méi)有側(cè)向凹凸和槽 所以只需一個(gè)分型面即可完成 如下圖 4 1 所示 采用 A A 這樣 一個(gè)平直的分型面 定模做成與耳機(jī)的外觀型狀 而耳機(jī)殼體的內(nèi)部支架和內(nèi)部形狀 做在動(dòng)模部分 分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件在開(kāi)模后留在后模一邊 這樣有助于后 16 模設(shè)置的推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作 在下圖中 從 A A 分型 由于塑件收縮會(huì)包在動(dòng)模上 依靠 注射機(jī)的頂出裝置和模具的推出機(jī)構(gòu)推出塑件 該塑件的模具只有一個(gè)分型面 垂直 分型 圖 4 1 分型面形式與位置 Figure4 1 The form and position of the Parting line 4 1 2 確定型腔數(shù)量及排列方式 當(dāng)塑件分型面確定之后 就需要考慮是采用單型腔模還是多型腔模 一般來(lái)說(shuō) 大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu) 但對(duì) 于精度要求不高的小型塑件 沒(méi)有配合精度要求 形狀簡(jiǎn)單 又是大批量生產(chǎn)時(shí) 若 采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件 使生產(chǎn)效率大為提高 根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 此塑料產(chǎn)品在模具中的扣置方式有兩種 一種是將塑料制品的回轉(zhuǎn)軸線與模具中主流道 襯套的軸線垂直 另一種是將此塑料制品的中心線與模具中主流道襯套的軸線平行 這里擬采用第一種方式 1 模 1 件的結(jié)構(gòu) 4 2 注射機(jī)型號(hào)的確定 注射模是安裝在注射機(jī)上使用的工藝裝備 因此設(shè)計(jì)注射模是應(yīng)該詳細(xì)了解注射機(jī) 的技術(shù)規(guī)范 才能設(shè)計(jì)出符合要求的模具 注射機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式 在確定模具 結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下 設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)模具所需的注射量 鎖模力 注射壓力 拉桿間距 最大和最小模具厚度 推出形式 開(kāi)模行程 開(kāi)模距離等進(jìn)行 計(jì)算 根據(jù)這些參數(shù)選取擇一臺(tái)和模具相匹配的注射機(jī) 倘若用戶已提供了注射機(jī)的 型號(hào)和規(guī)格 設(shè)計(jì)人員必須對(duì)其進(jìn)行校核 若不能滿足要求 則必須自己調(diào)整或與用 戶取得商量調(diào)整 17 4 2 1 所需注射量的計(jì)算 1 塑件質(zhì)量 體積計(jì)算 對(duì)于該設(shè)計(jì) 用戶提供了塑件圖樣 據(jù)此建立塑件模型并對(duì)此模型分析得 零件塑件的體積 V1 98 1cm 3 澆注系統(tǒng)的體積 V2 3 6cm 塑件與澆注系統(tǒng)的總體積為 V 98 1 3 6 101 7cm3 計(jì)算塑件的質(zhì)量 查手冊(cè)取密度 1 05g cm 塑件體積 V 1 98 1cm3 塑件質(zhì)量 根據(jù)有關(guān)手冊(cè)查得 1 05g cm 3 所以 塑件的重量為 m1 V1 98 1cm 1 05 103g3 m2 V2 3 6cm 1 05 3 78g 其中 m1塑件體積和質(zhì)量 m2澆注系統(tǒng)體積與質(zhì)量 這些數(shù)據(jù)是通過(guò) PRO E 建模后 運(yùn)算得出的 4 2 2 注射機(jī)型號(hào)的選定 注塑機(jī)的分類方式很多 目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類方法 常用的說(shuō)法有 1 按設(shè)備外形特征分類 臥式 立式 直角式 多工位注塑機(jī) 2 按加工能力分類 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和按合模裝置的特征分類 但日常生活中用的較少 常用的注射速率如表 4 1 所示 表 4 1 注射量與注射時(shí)間的關(guān)系 注射量 CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 3 10000 注射速率 CM S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 18 注射時(shí)間 S 1 1 25 1 5 1 75 2 25 3 3 75 5 查國(guó)產(chǎn)注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表取 CJ150NC 主要技術(shù)參數(shù)如下 4 2 3 型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 根據(jù) 4 1 1pkmn 得 4 2 1p 注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù) 一般取 0 8 k 注射機(jī)最大注射量 cm 或 g pm 澆注系統(tǒng)凝料量 cm 或 g 1 單個(gè)塑件體積或質(zhì)量 cm 或 g 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度要求 該塑件在注射時(shí)采用 1 模 1 腔 19 計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積 其初步設(shè)定方案如下 根據(jù)三維模型 利用三維軟件直接可查詢到澆注系統(tǒng)的體積 V2 3 6cm3 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 1 鎖模力與注射壓力的校核 4 3 1 FpnA 注射時(shí)型腔壓力 查參考文獻(xiàn)得 113MPap 塑件在分型面上的投影面積 A2cm 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 1 注射機(jī)額定鎖模力 按注射機(jī)額定鎖模力為 1500F kN 20 模具厚度 H 與注射機(jī)閉和高度 注射機(jī)開(kāi)模行程應(yīng)大于模具開(kāi)模時(shí) 取出塑件 包括澆注系統(tǒng) 所需的 開(kāi)模距離 即滿足下式 4 4 1250SH 式中 注射機(jī)最大開(kāi)模行程 mm 推出距離 脫模聚居 mm 1 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 mm 2 Sk 85 117 23 202 23mm Sk S 800mm 條件成立 4 3 澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 澆口位置應(yīng)盡量選擇在分型面上 以便于模具加工及使用 時(shí)澆口的清理 澆口位置距型腔各個(gè)部位的距離應(yīng)盡量一致 并使其流程為最短 澆 口的位置應(yīng)保證塑料流入型腔時(shí) 對(duì)著型腔中寬敞 壁厚位置 以便于塑料的流入 避 免塑料在流入型腔時(shí)直沖型腔壁 型芯或嵌件 使塑料能盡快的流入到型腔各部位 并避 免型芯或嵌件變形 盡量避免使制件產(chǎn)生熔接痕 或使其熔接痕產(chǎn)生在之間不重要的位 置 澆口位置及其塑料流入方向 應(yīng)使塑料在流入型腔時(shí) 能沿著型腔平行方向均勻的流 入 并有利于型腔內(nèi)氣體的排出 該模具采用普通流道澆注系統(tǒng) 包括主流道 分流道 冷料穴 澆口 4 3 1 主流道的設(shè)計(jì) 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) 根據(jù)選用型號(hào)注射機(jī)的相關(guān)尺寸得 噴嘴前端孔徑 d0 4 0mm 噴嘴前端球面半徑 R0 11mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 21 012 5Rmd 取主流道球面半徑 R 11mm 取主流道小端直徑 d 4 5mm 為了便于將凝料從主流道中取出 將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形 起斜度為 2 6 此處 選用 2 經(jīng)換算得主流道大端直徑為 7 75MM 圖 4 2 主流道示意圖 Figure4 2 Schematic diagram of main channel 4 3 2 分流道設(shè)計(jì) 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 4 1 所示 表 4 2 流道斷面尺寸推薦值 塑料名稱 分流道斷面直徑 mm 塑料名稱 分流道斷面直徑 mm 22 ABS AS 4 8 9 5 聚苯乙烯 3 5 10 聚乙烯 1 6 9 5 軟聚氯乙烯 3 5 10 尼龍類 1 6 9 5 硬聚氯乙烯 6 5 16 聚甲醛 3 5 10 聚氨酯 6 5 8 0 丙烯酸 8 10 熱塑性聚酯 3 5 8 0 抗沖擊丙烯酸 8 12 5 聚苯醚 6 5 10 醋酸纖維素 5 10 聚砜 6 5 10 聚丙烯 5 10 離子聚合物 2 4 10 異質(zhì)同晶體 8 10 聚苯硫醚 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 分流道選用圓形截面 直徑 D 6mm 流道表面粗糙度 分流道示意圖 1 6aRm 4 3 3 澆口的設(shè)計(jì) 根據(jù)澆口的位置選擇要求 盡量縮短流動(dòng)距離 避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺 陷 澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚處等要求 采用扇形澆口可以保持產(chǎn)品外觀精度 本設(shè)計(jì) 采用邊緣澆口 邊緣澆口 又名為標(biāo)準(zhǔn)澆口 側(cè)澆口 該澆口相對(duì)于分流道來(lái)說(shuō)斷面 23 尺寸較小 屬于小澆口的一種 邊緣澆口一般開(kāi)在分型面上 具有矩形或近矩形的斷 面形狀 其優(yōu)點(diǎn)是澆口便于機(jī)械加工 易保證加工精度 而且試模時(shí)澆口的尺寸容易 修整 適用于各種塑料品種 其最大特點(diǎn)是可以分別調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和澆口封 閉時(shí)間 該模具采用側(cè)澆口 其有以下特性 形狀簡(jiǎn)單 去除澆口方便 便于加工 而且尺寸精度容易保證 試模時(shí)如發(fā)現(xiàn)不當(dāng) 容易及時(shí)修改 能相對(duì)獨(dú)立地控制填充速度及封閉時(shí)間 對(duì)于殼體形塑件 流動(dòng)充填效果較佳 圖 4 3 澆口示意圖圖 Figure4 3 Gate schematic map 由經(jīng)驗(yàn)公式 1 得 4 5 4AnCd 1 23m06 4 式 4 5 中 57 Pr oe 塑 件 的 表 面 積 用 分 析 得 出 n 塑 料 材 料 系 數(shù) 取 6 C 塑 件 壁 厚 的 函 數(shù) 值 取 024 澆口剪切速率校核 由經(jīng)驗(yàn)公式得 24 4 6 1432S0 75 V Rq 其中 1 為 剪 切 速 率 校 核 合 格 4 3 4 冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一 冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的 前鋒冷料 以免這些冷料注入型腔 這些冷料既影響熔體充填的速度 有影響成型塑 件的質(zhì)量 另外還便于在該處設(shè)置主流道拉料桿的功能 注射結(jié)束模具分型時(shí) 在拉 料桿的作用下 主流道凝料從定模澆口套中被拉出 最后推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作 將塑件 和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外 圖 4 2 冷料穴示意圖 Figure4 2 Schematic diagram of cold material point 4 4 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件 包括凹模 型芯 鑲塊 成型桿和成型環(huán)等 成型零件工作時(shí) 直接與塑料接觸 塑料熔體的高壓 料流的沖 刷 脫模時(shí)與塑件間還發(fā)生摩擦 因此 成型零件要求有正確的幾何形狀 較高的尺 寸精度和較低的表面粗糙度 此外 成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理 有較高的強(qiáng)度 剛度 25 及較好的耐磨性能 設(shè)計(jì)成型零件時(shí) 應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求 確定型腔的總體 結(jié)構(gòu) 選擇分型面和澆口位置 確定脫模方式 排氣部位等 然后根據(jù)成型零件的加 工 熱處理 裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 計(jì)算成型零件的工作尺寸 對(duì)關(guān)鍵 的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核 4 4 1 成型零件的結(jié)構(gòu)計(jì)算 塑料在成型加工過(guò)程中 用來(lái)充填塑料熔體以成型制品的空間被稱為型腔 而構(gòu)成 這個(gè)型腔的零件叫做成型零件 注射模的成形零件包括凹模 凸模 小型芯 螺紋型 心 型環(huán)或成形桿等 由于這些成型零件直接與高溫 高壓的塑料熔體接觸 并且脫 模時(shí)反復(fù)與塑件摩檫 因此要求它有足夠的強(qiáng)度 剛度 硬度 耐磨性和較低的表面 粗糙度 同時(shí)要考慮零件的加工性和模具的制造成本 凹模用以形成制品的外表面 型芯用以形成制品的內(nèi)表面 成形桿用以形成制品 的局部細(xì)節(jié) 模具的成形零件主要是凹模型腔和底板厚度的計(jì)算 塑料模具型腔在成 形過(guò)程中受到熔體的高壓作用 應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 如果型腔側(cè)壁和底板厚度 過(guò)小 可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞 也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形 導(dǎo)致溢料飛邊 降低制品尺寸精度并影響順利脫模 因此 應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái) 確定型腔壁厚 尤其對(duì)于重要的精度要求高的或大型模具的型腔 更不能單純憑經(jīng)驗(yàn) 來(lái)確定型腔壁厚和底板厚度 常用成型尺寸的計(jì)算方法主要有兩種 平均收縮率法和公差帶法 兩種計(jì)算方法 的區(qū)別在于平均收縮率法計(jì)算公式是建立在塑件的成型收縮率和成型零件工作尺寸的 制造偏差及其磨損量分別等于它們各自平均值基礎(chǔ)上 當(dāng)塑件的尺寸精度要求較高或 塑件尺寸比較大時(shí) 這種誤差有可能會(huì)顯著增加 這時(shí)一些模具設(shè)計(jì)單位就采用公差 帶法來(lái)進(jìn)行尺寸計(jì)算 平均收縮率法計(jì)算簡(jiǎn)單無(wú)需驗(yàn)算而公差帶法計(jì)算復(fù)雜需要經(jīng)過(guò) 多次初算驗(yàn)算 且考慮因素較多 10 考慮到耳機(jī)模具較簡(jiǎn)單制造成本低 設(shè)計(jì)時(shí)間短 故按平均收縮率法計(jì)算成型尺寸比較簡(jiǎn)單易行 由于該塑件中間沒(méi)有什么孔或特別小的臺(tái)階 故可以把定模做成一個(gè)類似于零件 的大鑲塊 同時(shí)為了不產(chǎn)生飛邊溢料 應(yīng)做到定模鑲塊和動(dòng)模鑲塊做到一定的配合 且塑件外型比較復(fù)雜 則以塑件的外形來(lái)設(shè)計(jì)模具的成型零件 所以模具的型芯與型 腔做到與塑件外型一致 則下面只以模具型芯與型腔的長(zhǎng) 寬和高等來(lái)計(jì)算 26 查參考文獻(xiàn) 22 P349 附錄 10 和附錄 11 可得 ABS 塑料制品建議采用的精度為一般 精度是 8 級(jí) 其相對(duì)應(yīng)的模具精度是 6 級(jí) 采用 Z C 取固定值的平均收縮率法 ABS 塑料的收縮率是 0 3 0 8 平均收縮率 0 3 0 8 2 0 55 4 7 Q平 型腔內(nèi)徑 150 75mm 4 8 34D 平模 型腔深度 41 21mm 4 9 2H平模 型芯外徑 146 13mm 4 10 dQ 平模 型芯深度 39 16mm 4 11 3h 平模 型腔徑向尺寸 mm D 模 塑件外形基本尺寸 mm 塑件平均收縮率 Q平 塑件公差 成形零件制造公差 一般取 1 4 1 6 塑件內(nèi)形基本尺寸 mm d 型芯徑向尺寸 mm 模 型腔深度 mm H模 塑件高度 mm 型芯高度 mm h模 塑件孔深基本尺寸 mm 4 4 2 成型零件強(qiáng)度 剛度的校核 對(duì)于該套模具 塑件全部都在同一個(gè)整體鑲塊上的型腔成型的 顯然模具的型腔 能夠滿足剛度和強(qiáng)度要求 因此不需要校核 27 4 5 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 以上內(nèi)容計(jì)算確定后 便可根據(jù)計(jì)算結(jié)果選定模架 模架部分可參照各模板標(biāo)準(zhǔn)尺 寸來(lái)繪圖 在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)中 盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模架 確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式 規(guī)格 及標(biāo)準(zhǔn)代號(hào) 這樣能大大縮短模具制造周期 提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益 注塑模模架國(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 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) 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸 再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架該設(shè)計(jì)采用自制模架 總長(zhǎng)寬高為 400X400X415 模架尺寸確定之后 對(duì)模具有關(guān)零件要進(jìn)行必要的強(qiáng)度或剛度計(jì)算 以校核所選 模架是否適當(dāng) 尤其時(shí)對(duì)大型模具 這一點(diǎn)尤為重要 模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘 模具外表面盡量不要有突出部分 模具 外表面應(yīng)光潔 加涂防銹油 兩模板之間應(yīng)有分模間隙 即在裝配 調(diào)試 維修過(guò)程 中 可以方便地分開(kāi)兩塊模板 1 定模座板 400 mm 400mm 厚 35mm 定模座板是模具與注射機(jī)連接固定的板 材料為 45 鋼 主流道襯套固定孔與其為 H7 m6 過(guò)渡配合 通過(guò) 4 個(gè) 6 的內(nèi)六角螺釘與定模固定 板連接 定模墊板通常就是模具與注射機(jī)連接處的定模板 材料為 45 為了保證定模座板有足夠的力學(xué)性能我們這里要對(duì)它進(jìn)行強(qiáng)度的校核 通過(guò)查閱 文獻(xiàn)資料我們可知道 45 鋼的抗拉應(yīng)力為 650bMPa 2 定模固定板 400 mm 350mm 厚 30mm 用于固定定模固定板 導(dǎo)套 固定板應(yīng)有一定的厚度 并有足夠的強(qiáng)度 一般用 45 鋼或 Q235A 制成 則選用 45 鋼 最好調(diào)質(zhì) 23570HB 其上的導(dǎo)套孔與導(dǎo)套一端采用 H7 k6 配合 另一端采用 H7 e7 配合 定模 凹模 固定板 與澆口套采用 H8 m6 配合 3 墊塊 58 mm 400mm 高 130mm 1 主要作用 在動(dòng)模座板與動(dòng)模板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作空間 或是調(diào)節(jié)模具的總厚度 以 適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求 2 結(jié)構(gòu)形式 28 可以是平行墊塊或拐角墊塊 該模具采用平行墊塊 3 墊塊材料 墊塊材料為 Q235A 也可用 HT200 球墨鑄鐵等 該模具墊塊采用 Q235A 制造 4 墊塊的高度 h 校核 4 12 70m52 sh31 符合要求 式 4 12 中 13 25 0 S m6 5 h 2頂 出 板 限 位 釘 的 厚 度 該 模 具 沒(méi) 采 用 限 位 釘 故 其 值 為 0 推 板 厚 度 為推 桿 固 定 板 厚 度 為推 出 行 程 為推 出 行 程 富 余 量 一 般 為 取 4 動(dòng)模座板 厚 30mm 504m 材料為 45 鋼 其上的注射機(jī)頂桿孔為 其上的推板導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱采用0 H7 m6 配合 5 動(dòng)模固定板 400mm 400mm 厚 30mm 用于固定動(dòng)模固定板 凸模固定板 導(dǎo)柱 固定板應(yīng)有一定的厚度 并有足夠的 強(qiáng)度 一般用 45 鋼或 Q235A 制成 則選用 45 鋼 最好調(diào)質(zhì) 其上的23570HB 導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱一端采用 H7 k6 配合 6 推板 厚 25mm 1804m 材料為 45 鋼 其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用 H7 k6 配合 用 4 個(gè) M10 的內(nèi)六 角圓柱螺釘與推桿固定板固定 7 推桿固定板 厚 20mm 1804 材料為 45 鋼 其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用 H7 f9 配合 4 6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí) 因模架本身帶有導(dǎo)向裝置 一般情況下 設(shè)計(jì)人員只要按模 架規(guī)格選用即可 若需采用精密導(dǎo)向定位裝置 則須由設(shè)計(jì)人員根據(jù)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行具 體設(shè)計(jì) 1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 29 1 導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位 其中心至模具邊緣 應(yīng)有足夠的距離 以保證模具的強(qiáng)度 防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后變形 2 該模具采用 4 根導(dǎo)柱 其布置為等直徑導(dǎo)柱不對(duì)稱布置 3 該模具導(dǎo)柱安裝在支承板和模套上 導(dǎo)套安裝在定模固定板上 4 為了保證分型面很好的接觸 導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)制有承屑槽 即可削去一 個(gè)面或在導(dǎo)套的孔口倒角 該模具采用后者 5 在合模時(shí) 應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸 避免凸模先進(jìn)入型腔 導(dǎo)致模具損壞 6 動(dòng)定模板采用合并加工時(shí) 可確保同軸度要求 2 導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 1 該模具采用帶頭導(dǎo)柱 不加油槽 如圖 4 12 所示 2 導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須比凸模端面高度長(zhǎng) 3 為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔 導(dǎo)柱的端部常做成圓錐形或球形的先導(dǎo)部分 4 導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來(lái)確定 應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度 該導(dǎo)柱直徑由 標(biāo)準(zhǔn)模架可知為 30m 5 導(dǎo)柱的安裝形式 導(dǎo)柱固定部分與模板按 H7 k6 配合 導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按 H7 f7 或 H8 f7 的間隙配合 6 導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為 0 4aRm 7 導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面 堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯 多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬 火處理或碳素工具鋼 T8A T10A 經(jīng)淬火處理 硬度為 50HRC 以上或 45 鋼經(jīng)調(diào)質(zhì) 表面 淬火 低溫回火 硬度為 50HRC 以上 圖 4 3 帶頭導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)圖 Figure4 3 The guiding post structure 30 3 導(dǎo)套設(shè)計(jì) 導(dǎo)套與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合 用以確定動(dòng) 定模的相對(duì)位置 保證模 具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓套形零件 導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種 直導(dǎo)套 GB T4169 2 1984 帶頭導(dǎo)套 GB T4169 3 1984 1 結(jié)構(gòu)形式 采用帶頭導(dǎo)套 I 型 如圖 4 13 所示 2 導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角 導(dǎo)柱孔最好做成通孔 利于排出孔內(nèi)剩余空氣 3 導(dǎo)套孔的滑動(dòng)部分按 H8 f7 或 H7 f7 的間隙配合 表面粗糙度為 導(dǎo)0 4m 套外徑與模板一端采用 H7 k6 配合 另一端采用 H7 e7 配合鑲?cè)肽０?4 導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅 青銅合金 等耐