加油機油槍手柄護套模具設(shè)計【17張CAD圖紙+PDF圖】

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So studying the knowledge of Injection mold is good to know more about the process of plastic products, and it also makes sense to improve the products quality.This article is about the mold design and this design is for a product of hand shank safeguard. Firstly, it produces the moldings structure and technology, and then draw the detail drawing through mapping. In the case of knowing the mold material which is ABS, the article makes sure of shrinkage、dimensional accuracy、surface quality and technological parameter of molding. At last, on the basis of those parameters choose a right injection molding machine. In the process of design, at first, it makes sure the numbers of molding sand and the location of parting surface. After choosing the moldbase, start to design gating system、pouring gate、guide rail system、sliders、ejection system、exhaust system、cooling system. After finishing the first step of design, using plastic advisor of a part pro/engineer analyses gate location、molding filling、colling quality、injection pressure and so on to make sure the design is or not right. If everything is ok, then finish the design.Key word: plastic mold; technical analysis of molding; mold parameters; CAE analysis目錄1 引言12 注塑件的分析32.1注塑件零件圖 32.2塑料概述 32.3收縮率的確定62.4塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量 62.4.1尺寸精度 62.4.2塑件的表面質(zhì)量 82.5塑結(jié)構(gòu)分析83 注塑成型參數(shù)確定103.1注塑成型工藝過程 103.2注塑成型的工藝參數(shù) 123.3注塑機的選擇 143.4模具在注塑機上的安裝尺寸校核 164 模具設(shè)計 184.1模具設(shè)計的流程 184.2 分型面的確定及型腔數(shù)目的確定 194.2.1分型面的確定 194.2.2型腔數(shù)目的確定 204.3澆注系統(tǒng)設(shè)計 214.3.1主流道設(shè)計 214.3.2分流道設(shè)計 234.4澆口確定 234.5模具材料的選擇 244.6模架的確定 244.6.1模架說明 244.6.2模架的選用 264.7導向與定位機構(gòu) 274.8滑塊設(shè)計 274.8.1斜導柱滑塊設(shè)計 274.8.2液壓缸側(cè)向抽芯滑塊設(shè)計 314.9頂出系統(tǒng)設(shè)計 314.10成型零件工作尺寸的計算 314.10.1成型零件尺寸計算的基本內(nèi)容 324.10.2成型零件的尺寸計算 324.11排氣設(shè)計 334.12冷卻系統(tǒng)設(shè)計 334.12.1溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響334.12.2對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求344.12.3冷卻系統(tǒng)參數(shù)確定345 proe參數(shù)化設(shè)計386 proe塑料顧問塑件對塑件的流動性分析417 結(jié)論 448 參考文獻 469 致謝 4710 附錄48附錄一 塑料制品的公差數(shù)值表48附錄二 常用液壓機的技術(shù)參數(shù)49附錄三 部分國產(chǎn)常用注射機的主要技術(shù)參數(shù)50- 47 -1 引 言模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。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。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他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)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。20世紀80年代以來，國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，同時為模具的發(fā)展提供了巨大的動力。這些年來，中國模具發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)一直以15% 左右的增長速度快速發(fā)展。振興和發(fā)展中國的模具工業(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”已經(jīng)取得了共識。目前，中國有17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其他各類模具約占11%。近年來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了變化。除了國有專業(yè)廠家外，還有集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨資企業(yè)和私營企業(yè)，他們都得到了迅速的發(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)進步的投入力度，將技術(shù)進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，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)48in（約122cm）大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，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步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面作出了貢獻。塑料模具是一項新興的產(chǎn)業(yè)，隨著塑料產(chǎn)品品種和市場需求的為斷增長，隨著塑料模具設(shè)計和制造技術(shù)的不斷提高，我國塑料模具產(chǎn)業(yè)將會有更好的發(fā)展前景。本課題加油機油槍手柄護套模具設(shè)計，這個課題是十分實際的，它就是加油站中加油機上的油槍護套，也就是說解決本課題具有很重要的現(xiàn)實意義。本課題給出油槍護套的塑件，要完成這個課題，首先要根據(jù)塑件的外形測繪出創(chuàng)建這個塑件的3D所需要的各個參數(shù)。用3D軟件所這個塑件做出來，并按要求把它的零件圖畫出來，再用CAD的方法把加工此塑件的模具給做出來。最后通過對其進行注塑工藝分析，設(shè)計出合理的注塑模具、繪制出合理的注塑模具裝配圖及零件圖。本課題的關(guān)鍵是模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計，塑件壁厚比較薄而且中間是空的，這就給結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了提出了一個新的要求，并給設(shè)計帶來一定的困難。但經(jīng)過自己的不斷努力及老師的幫助，使得這次的畢業(yè)設(shè)計能夠順利完成。2 注塑件的分析2.1 注塑件零件圖塑件零件圖：如圖2-1所示年產(chǎn)量：小批量 材料：阻燃ABS材料厚度：1mm圖2-1 塑件零件圖2.2 ABS塑料概述ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學性能。表2-1 ABS塑料物理特性化學名稱丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物英文名稱AcrylonitrileButadieneStyrene比重1.05克/立方厘米成型收縮率0.4-0.7%成型溫度200-240干燥條件80-90ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。在ABS中，隨著丙烯腈、丁二烯的含量不同，其性能估有所變化：丙烯腈可以提高顏料的耐熱性和耐腐蝕性能，丁二烯可以提高塑料的的彈性和沖擊強度，苯乙烯可以改善塑料的電絕緣性能和成型加工性能，所以在應(yīng)用中可以根據(jù)使用要求對以上三種單體的含量進行調(diào)整。ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現(xiàn)象。 ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學藥品性、染色性，成型加工和機械加工較好。ABS樹脂耐水、無機鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。下面分別來敘述ABS塑料性能：1） 一般性能ABS外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著成五顏六色，并具有高光澤度。ABS相對密度為1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為1820，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，并發(fā)出特殊的肉桂味。 2） 力學性能ABS有優(yōu)良的力學性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強度和壓縮強度屬塑料中較差的。ABS的力學性能受溫度的影響較大。 3） 熱學性能ABS的熱變形溫度為93118，制品經(jīng)退火處理后還可提高10左右。ABS在-40時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40100的溫度范圍內(nèi)使用。 4） 電學性能ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟取穸群皖l率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。 5） 環(huán)境性能ABS不受水、無機鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會產(chǎn)生應(yīng)力開裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易產(chǎn)生降解；于戶外半年后，沖擊強度下降一半。 6） ABS塑料的加工性能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的熔體流動性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，與POM和HIPS類似；ABS的流動特性屬非牛頓流體；其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對剪切速率更為敏感。 ABS的熱穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)降解現(xiàn)象。ABS的吸水率較高，加工前應(yīng)進行干燥處理。一般制品的干燥條件為溫度8085，時間24h；對特殊要求的制品(如電鍍)的干燥條件為溫度7080，時間1818h。ABS制品在加工中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力的大小可通過浸入冰乙酸中檢驗；如應(yīng)力太大和制品對應(yīng)力開裂絕對禁止，應(yīng)進行退火處理，具體條件為放于7080的熱風循環(huán)干燥箱內(nèi)24h，再冷卻至室溫即可。 7） 主要用途ABS在機械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等；汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導管、加熱器等，還可用ABS夾層板制作小轎車車身；ABS還可用來制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。8） 成型特性無定形料,流動性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長時間預(yù)熱干燥80-90度,3小時。宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為270度)。對精度較高的塑件,模溫宜取50-60度,對高光澤.耐熱塑件,模溫宜取60-80度。如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒?。如成形耐熱級或阻燃級材料，生產(chǎn)3-7天后模具表面會殘存塑料分解物，導致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進行清理，同時模具表面需增加排氣位置。2.3 ABS收縮率的確定由于影響收縮率的因素較多中，在選取收縮率時應(yīng)根據(jù)塑件的具體情況區(qū)別對待，一般來說應(yīng)遵循以下原則：1） 對收縮率范圍較小的塑料，取平均收縮率；2） 對收縮率范圍較大的塑料，可根據(jù)塑件的形狀選取。對壁厚的制品取上限，對壁薄的制品取下限；3） 應(yīng)考慮注射成型中的工藝對收縮率的影響（注射壓力越高，收縮率越??；注射溫度越高，收縮率越大；注射時間越短，收縮率越大）；4） 當塑料的收縮率很大時，可根據(jù)有關(guān)的圖表選取。由表2-2查出ABS的收縮率為：0.3%-0.8%，根據(jù)收縮率選取的原則確定ABS的收縮率為0.5%。表2-2收縮率范圍不大的常用塑料收縮率塑料名稱收縮率范圍（%）塑料名稱收縮率范圍（%）聚苯乙烯0.5-0.8聚碳酸酯0.5-0.8聚砜0.4-0.8ABS0.3-0.8聚甲基丙烯酸甲酯0.5-0.7氯化聚醚0.4-0.6有機玻璃0.5-0.9注射酚醛1-1.2聚苯醚0.5-1醋酸纖維素0.5-0.72.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量2.4.1 尺寸精度（1）尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標準，然而在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計時總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。對塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來確定尺寸公差，該塑件是一般民用品，所以精度要求為一般精度即可，但是由于要保證兩半殼體的閉合，所以在凹槽和鎖位處應(yīng)該對精度要求高些，對其要有公差配合要求，應(yīng)選擇高精度。根據(jù)精度等級選用表，ABS的高精度為MT2級，一般精度為MT3級。根據(jù)塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在100120范圍內(nèi)，取MT2B級的公差數(shù)值為0.52 mm，MT3B級的公差數(shù)值為0.78 mm。表2-3常用材料模塑件公差等級和選用(GB/T 14486)材料代號模塑材料公差等級標注公差尺寸未注公差尺寸高精度一般精度ABSMT2MT3MT5PA尼龍類塑料無填料填充MT3MT4MT6玻璃纖維填充MT2MT3MT5PC聚碳酸酯MT2MT3MT5PE聚乙烯MT5MT6MT7POM聚甲醛MT3MT4MT6MT4MT5MT7PP聚丙烯MT3MT4MT6MT2MT3MT5MT2MT3MT5PF酚醛塑料MT2MT3MT5MT3MT4MT6（2）尺寸精度的組成及影響因素制品尺寸誤差構(gòu)成為： =+ （2-1）式中 制件總的成型誤差； 塑料收縮率波動所引起的誤差；模具磨損后所引起的誤差；模具成型零件制造精度所引起的誤差； 模具安裝，配合間隙引起的誤差；影響塑料制品尺寸精度的因素比較復雜，歸納有以下三個方面：1）模具模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素。2）塑料材料主要是收縮率的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大。3）成型工藝成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮，從而影響尺寸精度。2.4.2 塑件的表面質(zhì)量表面質(zhì)量是一個相當大的概念，包括微觀的幾何形狀和表面層的物理-力學性質(zhì)兩方面技術(shù)指標，而不是單純的表面粗糙度問題。塑件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。該塑件要求對型腔拋光，所以對粗糙度的要求比較高，查表得ABS拋光后的表面粗糙度為0.02m，但考慮塑件表面為磨砂面則要加入噴砂工藝。 表2-4不同材料所能達到的表面粗糙度2.5 塑件結(jié)構(gòu)分析圖2-1 塑件三維圖上圖是本課題給出油槍護套的塑件，要求做出生產(chǎn)此塑件的模具。要完成此課題，首先要根據(jù)塑件的外形測繪出創(chuàng)建這個塑件的3D所需要的各個參數(shù)。用3D軟件所這個塑件做出來，并按要求把它的零件圖畫出來，最后再用CAD的方法把加工此塑件的模具給做出來。下面對該塑件進行結(jié)構(gòu)分析：根據(jù)我們所學的知識，抽芯機構(gòu)按動力來源可以分為：手動抽芯、氣動抽芯、液壓和機動抽芯四種類型。抽芯機構(gòu)中比較典型的有：斜導柱抽芯機構(gòu)、彎銷內(nèi)側(cè)抽芯機構(gòu)、齒輪齒條抽芯機構(gòu)等。對于本塑件，要把這個塑件加工出來，必須有兩個側(cè)抽。對于行程大的兩個滑塊我們還可以采用液壓油缸的來回移動來完成側(cè)抽，這種方法最簡單也最容易實現(xiàn)。其中這最主要的原因就是滑塊的行程比較的大，由彎銷或斜導柱來完成側(cè)抽就有一定的限制了。如果用彎銷或斜導柱機構(gòu)，就必須使彎銷或斜導柱有較大的傾斜角度，且模具的高度會明顯的增加，浪費了材料。而用液壓來完成側(cè)抽的話，直接由液壓的活塞直接帶動就可以完成側(cè)向抽芯的動作。而對行程較少的兩個滑塊我們則可以采用斜導柱側(cè)向抽芯機構(gòu)。斜導柱側(cè)向抽芯機構(gòu)相對于彎銷來說要簡單一點，這一組滑塊我們采用斜導柱側(cè)向抽芯機構(gòu)。本課程設(shè)計所提供的塑件，厚度比較薄而且中間是空的，所以本課題在考慮模具的結(jié)構(gòu)，可以不用采用頂出機構(gòu)，而是用手動的方式，在開模時將塑件從模具型腔中取出。這樣就可以使模具的結(jié)構(gòu)簡單化，大大減少了制造的成本，但同時給操作人員的操作帶來了麻煩。另外本課題所要解決的問題就是澆注系統(tǒng)設(shè)計。根據(jù)我們所學的知識，澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、冷料井、澆口等組成。澆口是連接流道與型腔的一段窄狹通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，它的形狀、尺寸和開設(shè)的位置對制品的成型質(zhì)量影響很大。在本設(shè)計中采用點澆口，它從制品內(nèi)側(cè)邊緣進料，就可以得到一個看不出澆口的塑件，從而使外表更加的美觀、更加的漂亮，這樣也就可以讓人手拿著比較的舒服。如果采用直澆口，就會在塑件上殘留有料頭，塑件從注塑機上取出經(jīng)過修剪料頭才可以完成產(chǎn)品，而且修剪后的料頭留下的痕跡直接影響著產(chǎn)品的美觀及人手的舒適度，所以這里采用了一個點澆口。但采用了點澆口就要采用二次分型，在本設(shè)計中尼隆棒與限位桿結(jié)合的方法來完成二次分型。在合模時，尼隆棒與定模上的孔對盈配合，從而使動模與定模暫時無法脫開，這時就可以取塑頭了，當定模移動到與限位桿接觸時，定模無法再移動，此時定模與動模脫開。但隨著定模與動模距離的不斷增大，兩個小滑塊在斜導柱的作用下也完成了側(cè)抽。尼隆棒的作用就是完成模具的二次分型，二次分型完成后等幾十秒就可以取塑件了。對于兩個小的滑塊，它們的行程比較的小，但它們的長度相對比較的長而且滑塊的一側(cè)還必須有一個斜面，這樣就最好采用燕尾槽的結(jié)構(gòu)了。因為要使滑塊的兩側(cè)都采用滑槽式的，其中的一側(cè)可以用銑刀銑出來，但斜面處的滑槽就不易加工。所以我們采用了一側(cè)滑槽一側(cè)是斜面的燕尾槽結(jié)構(gòu)形式。3注塑成型參數(shù)確定3.1 注塑成型工藝過程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的料斗送入高溫的機筒內(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下，以很大的流速通過機筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時間的保壓冷卻以后，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件。一般分為成型前的準備、注射成形過程以及塑件的后片理三個階段。1）物料準備為使成形工藝過程能順利進行并保證塑料制件的質(zhì)量，在成形前應(yīng)進行一系列必要的準備工作。 成型前應(yīng)對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質(zhì)等進行檢驗，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標。對于吸濕性強的塑料，應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進行適當?shù)念A(yù)熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對模具進行適當?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。另外當改變產(chǎn)品、更換原料及顏色時均需清洗料筒，通常柱塞式料筒可拆卸清洗，而螺桿式料筒可采用對空注射法清洗。2）注塑成形過程完整的注射成型過程包括加料、加熱塑化、加壓注射、保壓、冷卻定型、脫模等工序。但從實質(zhì)上講主要是塑化、注射充模和冷卻定型等基本過程。塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達到流動狀態(tài)后，進入模腔內(nèi)的流動可分為充模（圖中0-t1時間段）、保壓補縮（圖中t1-t2時間段）、倒流階段（圖中t2-t3時間段）和澆口凍結(jié)后的冷卻（圖中t3-t4時間段）冷卻四個階段，注塑過程可以用如圖所示。圖中0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻；當模腔充滿熔體（T= t1）時，熔體壓力迅速上升，達到最大值P0。從時間t1到t2，塑料仍處于螺桿的壓力下，熔體會繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。由于塑料仍在流動，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，p1為澆口凍結(jié)時的壓力。這一階段的時間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到澆口處熔體凍結(jié)為止（時間從t2- t3），由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。其中，塑料凝結(jié)時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。從澆口處塑料完全凍結(jié)起到制件脫模取出時為止，倒流不再繼續(xù)進行，模腔內(nèi)的塑料塑料冷卻并凝固定型。在冷卻階段中，隨著溫度的迅速下降中，模腔內(nèi)的塑料體積收縮，壓力也逐漸下降。開模時，模腔內(nèi)的壓力不一定等于外界大氣壓。有可能有一個殘余壓力（即圖中p2）。當殘余壓力為下值時，脫模比較困難，塑件容易被刮傷甚至破裂；當殘余壓力為負值時，塑件表面出現(xiàn)凹陷或內(nèi)部產(chǎn)生真空泡；當殘余壓力接近零時，塑件不僅脫模方便，而且質(zhì)量較好。圖3-1注射成形過程中塑料壓力的變化3）制件后處理由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復雜，再加上流動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，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學性能，光學性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴重時會開裂。故有的塑件需要進行后處理，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，退火還可以對制件進行解除取向，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1020度至熱變形溫度以下1020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、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（沸點為121，加熱溫度為100121，保溫時間與制件厚度有關(guān)，通常取29小時。一般ABS制品不需后處理，只有電鍍級制品需經(jīng)烘烤（70-80，2-4小時）以鈍化表面痕跡，并且需電鍍的制品不能使用脫模劑，制品取出后要立即包裝。所以對于本設(shè)計，不采用后處理。3.2 注塑成型工藝參數(shù)正確的注射成形工藝可以保證塑料熔體良好塑化，順利充模、冷卻與定型，從而產(chǎn)出合格的塑料制作。溫度、壓力和時間是影響塑件注射成形的重要參數(shù)。1） 溫度注塑成型過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”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；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。對于模具的溫度，在現(xiàn)實生產(chǎn)中有兩種方法來保證：火焰加熱和通過打塑件來提高模具的溫度。ABS料與溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如表3-1所示。2）壓力注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力（塑化壓力）。注射壓力指柱塞或螺桿頂部對塑料熔體所施加的壓力。其作用是克服熔體流動充模過程中的流動阻力，使熔體具有一定的充模速率及對熔體進行壓實。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。對于流動性好的料，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。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力，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，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，背壓的使用范圍不超過2MPa。2） 時間完成一次注塑成型過程所需要的時間稱為成型周期。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，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間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般不超過10s，保壓時間較長一般為20120秒，冷卻時間一般為30120min（這三個時間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時間越長）。對于ABS的參數(shù)情況則如下表所示：表3-1 常用熱塑性注射成形的工藝參數(shù) 塑料項目ABS高抗沖擊ABS耐熱ABS阻燃ABS透明ABS注射機類型螺桿式螺桿式螺桿式螺桿式螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min）30-6030-6030-6020-5030-60噴嘴形式直通式直通式直通式直通式直通式溫度/C180-190190-200190-200180-190190-200料筒溫度/C前段200-210200-210200-220190-200200-220中段210-230210-230220-240200-220220-240后段180-200180-200190-200170-190190-200模具溫度/C50-7050-8060-8550-7050-70注射壓力/MPa70-9070-12085-12060-10070-100保壓壓力/MPa50-7050-7050-8030-6050-60注射時間/s3-53-53-53-50-4保壓時間/s15-3015-3015-3015-3015-40冷卻時間/s15-3015-3015-3010-3010-30成形周期/s40-7040-7040-7030-7030-80經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(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3-3所示，另外這些基本的參數(shù)在塑件注塑的過程中根據(jù)實際需要做適當?shù)男薷摹１?-3 制品成型工藝參數(shù)初步確定特性內(nèi)容特性內(nèi)容注塑機類型螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min）40噴嘴形式直通式模具溫度60噴嘴溫度/180后段溫度/170190中段溫度/190200前段溫度/200220注射壓力/MPa80保壓力MPa50注射時間/s3保壓時間5冷卻時間/s20其他時間/s20成型周期/s50成型收縮(%)0.5%干燥溫度/6080干燥時間/s23.3 注塑機的選擇如表3-4所給信息知，選用單螺桿注塑機。表3-4單雙桿注塑機比較類型特點適用單螺桿擠出機結(jié)構(gòu)簡單軟質(zhì)聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS等型材雙螺桿擠出機對材料的推進、分散、混合效果好高精度、高硬度（如硬聚氯乙烯）的大型塑件、如塑料門窗等1）由公稱注射量選定注射機由注射量選定注射機.由PRO/E建模分析得（材料密度取）總體積V=15.26cm；總質(zhì)量M=16.33g；流道凝料體積估算（將流道創(chuàng)建出來，體積分析由proe完成）：v0.56 cm；m0.60g實際注射量為：V=15.26+0.5615.82 cm；實際注射質(zhì)量為：M=16.33+0.60=16.93g；根據(jù)實際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱注射量原則, 即： 0.8V V （3-1） V= V/0.8=16.930.8=21.16 cm；表3-5G54-S200/400參數(shù)值項目G54-S200/400參數(shù)值額定注射量/cm3200-400螺桿（注塞）直徑/mm55注射壓力/MPa109注射行程/mm160注射方式螺桿式鎖模力/kN2540最大成形面積/cm2645最大開合模行程/mm260模具最大厚度/mm406模具最小厚度/mm165噴嘴圓弧半徑/mm18噴嘴孔直徑/mm4頂出形式動模板設(shè)頂板，開模時頂桿通過動模板與頂板相碰，機械頂出塑件動、定模固定板尺寸/mm x mm532x634拉桿空間/mm290x368合模方式液壓機械流量/（L/min）170、12壓力/MPa6.5機器外形尺寸/mm x mm x mm4700x1400x1800形式臥式2）鎖模力計算FkPA （3-2）式中：k為安全系數(shù)，k=1.1-1.2；P為型腔內(nèi)熔體的平均壓力，一般取注射壓力的25% - 50%，柱塞式注塑機取40MPa 50MPa，螺桿式注塑機取20MPa 35MPa；A為制品和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積，另外，投影面積由三維選型軟件proe知：A5113.72mm2 ；k取 k=1.2；由前面表知選用螺桿式注塑機，取P40% * 80 32MPa ；則：FkPA1.2 * 32 * 106 * 5113.72 * 10-6196366.848N196.3kN3）由鎖模力選定注射機結(jié)合上面兩項的計算，查國產(chǎn)注射機主要技術(shù)參數(shù)表取G54-S200/400,主要技術(shù)參數(shù)如表3-5.4）選擇的注塑機外形如下圖所示圖3-2注塑機外形3.4 模具在注塑機上的安裝尺寸校核1） 噴嘴尺寸由注塑機參數(shù)知：注塑機前端的球面半徑R1與模具主流道始端的球面半徑R2必須吻合如下圖所示圖3-3主流道結(jié)構(gòu)噴嘴與主流道始端的尺寸關(guān)系：R2R1 + （1-2）mm，而注塑機上注塑頭的半徑為R118mm，而模具上噴嘴的半徑尺寸為R220mm，滿足要求。澆口流道與注塑機澆口之間的關(guān)系：Dd+（0.5 - 1）mm，而所選的“噴嘴孔直徑”為4mm，而設(shè)計中所采用的噴嘴直徑為4.5mm，滿足要求。2）定位圈尺寸校核在注塑機上安裝模具時，應(yīng)將模具的定位圈裝入注塑機的定位孔中，以保證模具的主流道與注塑機噴嘴準確對中。模具定位圈與注塑機定位孔采用H9/f9的間隙配合。3) 螺孔尺寸校核圖3-4模具在注塑機上的安裝方式由上圖知，選用圖（b）式壓板結(jié)構(gòu)確定模具在注塑機的位置。4) 模具厚度校核由三維軟件proe測量模具的厚度為170mm，而所選注塑機的最小間距為165mm，滿足要求；另外模具的最大長度為774mm，而注塑機的外形尺寸為4700x1400x1800，同樣滿足要求。5）開模行程的較核所選注塑機為全液壓式鎖模機構(gòu)，最大開模行程受模具厚度影響。此時最大開模行程S等于注塑機移動、固定模板臺面之間的最大距離減去模具厚度。LH+H+（510）mm （3-5）260 0+156+10166260156滿足要求。式中 L注塑機移模行程260 mm；H推出距離0 mm（本模具設(shè)計中沒有頂出機構(gòu)）；H流道凝料與二次分型行程156 mm。4 模具設(shè)計4.1 模具設(shè)計的流程模具設(shè)計的流程如下步驟所示，也可以參照圖4-1模具結(jié)構(gòu)詳細設(shè)計的流程圖：1） 制品的造型?？芍苯硬捎猛ㄓ玫娜S造型軟件。2） 根據(jù)注塑制品采用專家系統(tǒng)進行模具的概念設(shè)計，專家系統(tǒng)包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具制造工藝規(guī)劃、模具價格估計等模塊，在專家系統(tǒng)的推理過程中，采用基于知識與基于實例相結(jié)合的推理方法，推理的結(jié)果是注射工藝和模具的初步方案。方案設(shè)計包括型腔數(shù)目與布置、澆口類型、模架類型、脫模方式和抽芯方式等。 3） 在模具初步方案確定后，用CAE軟件進行流動、保壓、冷卻和翹曲分析，以確定合適的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。如果分析結(jié)果不能滿足生產(chǎn)要求，那么可根據(jù)用戶的要求修改注塑制品的結(jié)構(gòu)或修改模具的設(shè)計方案。4） 對設(shè)計方案進行評價，根據(jù)評價的結(jié)果，或者修改注塑制品的結(jié)構(gòu)，或者修改設(shè)計方案。 5） 在完成CAE分析和方案評價后，進行模具的詳細結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括型腔、型芯的設(shè)計、澆注系統(tǒng)的布置及尺寸、冷卻系統(tǒng)的布置及尺寸等。6） 模擬模具開模、推件與合模的過程，并進行模具的干涉檢查。 7） 進行成本估計，并由CAM軟件進行數(shù)控加工模擬和自動生成型腔、型芯的NC代碼。得到的裝配模型存入實例庫中，供以后的設(shè)計參考。 8） 為了適用工廠的需要，還應(yīng)完成由三維圖向二維工程圖的轉(zhuǎn)換，包括各種視圖生成、尺寸標注、標題欄、明細表、物性計算等。 圖4-1 模具結(jié)構(gòu)詳細設(shè)計的流程圖4.2 分型面的確定及型腔數(shù)目的確定 4.2.1 分型面的確定分型面的選擇原則： （1）便于塑件脫模；（2）在開模時盡量使塑件留在動模；（3）外觀不遭到損壞；（4）有利于排氣和模具的加工方便。此畢業(yè)設(shè)計中，分型面的選擇也不能按照一般的原則進行選取，也就是說不能選擇在投影面積最大的地方，經(jīng)分析塑件的結(jié)構(gòu)得到在最大分型面上塑件無法正常脫模，因為在最大投影面積方向上塑件上的凸出的結(jié)構(gòu)必須采用滑塊結(jié)構(gòu)。由于此情況比較的特殊，另外根據(jù)分型面選擇的第二條原則，將塑件最大面積的上方用一個分型面將動定模分開。另外此模具采用變形的點澆口的形式，打塑件過程中首先將在第一分型面處將澆口（料頭）取下，在二次分型面處取下塑件。圖4-2模具分型面4.2.2 型腔數(shù)目的確定注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時主要考慮以下幾個有關(guān)因素：（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生產(chǎn)效益；（4）模具制造難度?？紤]到該塑件是一般加油機的一個手柄護套,查手冊得塑件的經(jīng)濟精度推薦4級,且考慮塑件的結(jié)構(gòu)（長度尺寸比較的大）這個產(chǎn)品還是一模一件比較的合適。4.3澆注系統(tǒng)設(shè)計注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，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)計及加工的復雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計中的主要內(nèi)容之一。4.3.1主流道設(shè)計主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機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，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關(guān)。由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨加工和熱處理。主流道參數(shù)如表4-3所示： 表4-1 主流道主要參數(shù)參數(shù)參數(shù)值錐角=2內(nèi)表面粗糙度Ra=0.63小端直徑D=d+(0.51)mm半徑R=R+(12)mm材料T8A表4-2 主流道進、出口直徑推薦值（mm）下面介紹主流道的設(shè)計原則及主流道進、出口直徑推薦值（見表4-2）。1) 主流道應(yīng)單獨設(shè)計成襯套鑲?cè)攵０逯?，以利于制造、安裝和維修；2) 主流道為圓錐形，圓錐角為2-4，對于流動性差的塑料，可取4-6；3) 主流道的長度應(yīng)盡量短，一般取60mm；4) 出口應(yīng)做成圓角，加角半徑為r=0.5mm-3mm或r=d2/8；5) 主流道被套與噴嘴接觸的球面半徑比噴嘴球面半徑大1mm-2mm；6) 主流道襯套與定模板的配合可用H7/m6，與定位圈的配合可用H9/f9；7) 主流道襯套材料為T8、T10，熱處理硬度HRC52-56，表面粗糙度Ra1.6以上。圖4-3 澆口結(jié)構(gòu)圖4.3.2分流道設(shè)計分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。此畢業(yè)設(shè)計中所采用的流道系統(tǒng)比較的特殊，塑件是一模一件且有一個澆口，所以在設(shè)計在沒有分流道而只有直流道，這種情況在模具的設(shè)計中是非常常見的，比例直澆口的情況就是一個主流道而沒有分流道。4.4 澆口確定澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個，一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。澆口的類型有很多，有點澆口，側(cè)澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應(yīng)用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定，本設(shè)計中采用點澆口的形式（它是一種截面尺寸很小的澆口，又稱針澆口。這種澆口適用于各種殼、盒類塑料制品的成型），其特點如下：在澆注系統(tǒng)的設(shè)計中，確定最佳的澆口尺寸是個較難的問題，一般來說，澆口的截面面積約為分流道截面的0.03倍0.09倍；長度應(yīng)盡可能短，大約為1mm-1.5mm。確定澆口尺寸時，應(yīng)先取尺寸的下限，然后在試模中進行修正。1）點澆口的尺寸和結(jié)構(gòu)點澆口的直徑一般取0.5mm-1.8mm，澆口長度取1mm-3mm，為防止清除凝料時挰制品表面，可在澆口與制品連接部位采用高0.3mm-0.5mm，錐度60度-90度的錐面結(jié)構(gòu)。從流道進入澆口的部位，采用R1.5mm-2.5mm的圓弧，以利于熔體流動。點澆口一般設(shè)置在制品的頂端，根據(jù)制品的形狀、大小和不同要求，可采用單點澆口、雙點澆口、四點澆口等結(jié)構(gòu)。2） 點澆口的優(yōu)點a. 點澆口尺寸較小，熔體通過點澆口的流速增大，可提高了充模速度，因而可獲得外表清晰，有光澤的制品；b. 熔體流過點澆口時，摩擦阻力熔體溫度略有升高，黏度下降，改善了流動性，對薄壁或帶有精密花紋的制品成型有利；c. 冷凝快，縮短了成型周期；d. 可自動拉斷凝料，殘留痕跡小，減小了休整工序，提高了生產(chǎn)效率。3）點澆口的缺點澆口尺寸小，充模阻力大，對熔體黏度高的塑料（如聚碳酸酯、聚砜等）成型不利，會產(chǎn)生填充不滿的缺陷。冷凝快，澆口凍結(jié)時間短，不適于厚壁制品。對于此次畢業(yè)設(shè)計，考慮塑件的結(jié)構(gòu)及ABS的材料特性，綜合以上各個因素，將此模具設(shè)計成點澆口的形式，錐角確定為2度。另外還有一點，點澆口制品的殘留痕跡小美觀且不摩手，也就是手感較好。4.5模具材料的選擇現(xiàn)有的模具模架已經(jīng)標準化,所以在模具材料的選擇時主要是根據(jù)制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和型芯材料.如何合理的選擇模具鋼,是關(guān)系到模具質(zhì)量的前提條件,如果選材不當，則所有的精密加工所投入的工時,設(shè)備費用將浪費。在選擇模具鋼時,首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能,從使用性能考慮:硬度是主要指標之一,模具在高應(yīng)力作用下欲保持尺寸不變,必須有足夠的硬度,當承受沖擊載荷時還要考慮折斷,崩刃問題,所以韌性也是一重要指標,耐磨性是決定模具壽命的重要因素,從ABS特性看,這三項指標是必須要滿足的,此外還有紅硬性,抗壓屈服強度和抗彎強度和熱疲勞能力的指標。從工藝性能考慮:要熱加工工藝好,加工溫度范圍寬,冷加工性能如切削,銑削,拋光等加工性能好,此外還要考慮淬透性和淬硬性,熱處理變形和氧化脫碳等性能.另外從經(jīng)濟考慮,要求材料來源廣,價格低。查手冊選擇模仁的材料是40Cr.該鋼機械加工性能較好,具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,拋光性能,較高的強度和耐磨性,適于制造承受高負荷,高耐磨及在腐蝕介質(zhì)作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等.對于動、定模座的材料，一般可采用235或45鋼材料，也不需要對其進行處理。另外為了把模具固定在注射機上，動、定模座板的兩側(cè)均需比動、定模板的外形尺寸加寬25mm30mm。4.6 模架的確定 4.6.1 模架說明模架是設(shè)計、制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件。為提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期，組織專業(yè)生產(chǎn)，我國于1988年完成了塑料注射模中小型模架和塑料注射模大型模架等國家標準的規(guī)定。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國的部分地區(qū)形成了自己的標準，國內(nèi)用的最多的就是龍記標準模架及富德巴標準模架，此設(shè)計中采用德巴標準模架。市場上有標準件出售，這為制造注射模具提供了便利條件。1）中小型標準注射模架（GB/T 12556.1）標準中規(guī)定，中小型模架的周界尺寸范圍=560mm x 900mm，還規(guī)定了其模架結(jié)構(gòu)形式為品種型號。a. 基本型基本型分為A1、A2、A3、A4四個品種，模架的組成，功能及用途見表4-3表4-3 基本型模架的組成功能及用途型號組成、功能及用途中小模架1型（大型模架型）定模采用兩塊模板。動模采用一塊模板，無支撐板，設(shè)置以推桿推出塑件的機構(gòu)組成模架。適用于立式與臥式注射機，單分型面一般設(shè)在合模上，可設(shè)計成多個型腔成形多個塑件的注射模中小模架2型（大型模架型）定模和動模均采用兩塊模板，有支承面，設(shè)置以推桿推出塑件的機構(gòu)組成模架。適用于立式或臥式注射機上，用于直澆道，采用斜導柱側(cè)向抽芯，單型腔成型，其分型面可在合模面上，也可設(shè)置斜滑塊垂直分型脫模式機構(gòu)的注射模中小模架3、4型（大型模架1、2型）3型（1型）的定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，它們之間設(shè)置一塊推件板連接推出機構(gòu)，用以推出塑件，無支承面。4型（2型）的定模和動模均采用兩塊模板，它們之間設(shè)置一塊推件板連接推出機構(gòu)，用以推出塑件，有支承面。3，4型均適用于立式或臥式注射機上，脫模力大，適用于殼形塑件，以及塑件下表峭允許留有頂出痕跡的塑件注射成形的模具。b. 派生型派生型分P1-P9共9個品種，其模架的組成，功能及用途見表4-42）大型模架標準（GB/T 12555.1）大型模架中規(guī)定的周