底座模具設(shè)計(jì) 80×100×30

底座模具設(shè)計(jì) 8010030,底座模具設(shè)計(jì),80×,100×,30,底座,模具設(shè)計(jì),80,30 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目： 底座模具設(shè)計(jì) 8010030 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)制1203班 學(xué)生姓名： 孫曉雨 指導(dǎo)教師： 陳慧珍 論文提交日期： 2016年 5月 30 日論文答辯日期： 2016年 6月 6 日摘要 隨著我國(guó)家工業(yè)的高速穩(wěn)定的發(fā)展，對(duì)模具工業(yè)，尤其是注塑模具帶來(lái)了巨大的發(fā)展，帶動(dòng)了我國(guó)注塑模具的發(fā)展。2004年，注塑模具在在模具行業(yè)占到30%左右，據(jù)有關(guān)專家預(yù)測(cè)，在未來(lái)幾年中，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國(guó)注塑模具工業(yè)還將以年均增長(zhǎng)速度10%以上的速度快速發(fā)展。在國(guó)內(nèi)注塑模具市場(chǎng)，工程注塑模具需求量最大。注射成型是塑料成型的一種常用的方法，適用于熱塑性塑料的快速成型，可以一次成型形狀復(fù)雜塑件。本設(shè)計(jì)題目為底板模具設(shè)計(jì)，主要涉及模具設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)以及和模具設(shè)計(jì)相關(guān)的CAD軟件等相關(guān)專業(yè)得應(yīng)用。通過(guò)對(duì)該模具的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)注塑模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)掌握，為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的注塑模具做好鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)之前，要具備機(jī)械制圖，公差與技術(shù)測(cè)量，模具制造工藝，塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)等方面必要的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，初步了解塑件的成型工藝和生產(chǎn)過(guò)程，熟習(xí)各種注塑模具的結(jié)構(gòu)。綜合運(yùn)用注塑模具設(shè)計(jì)，機(jī)械制圖，互換性與技術(shù)測(cè)量673A械原理及零件，模具材料及熱處理，模具制造工藝，塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)等方面必要的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，分析和解決注塑模具設(shè)計(jì)問題，進(jìn)一步鞏固加深和開拓所學(xué)的知識(shí)。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐，逐步樹立正確的設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，基本掌握注塑模具的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。本設(shè)計(jì)運(yùn)用塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，首先分析塑件的成分及性能要求，為選取澆口的類型做好了準(zhǔn)備；然后估算塑料的體積，便于選取注塑機(jī)及確定型腔數(shù)量；最后分析了塑件的特征，確定模具的設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及推出裝置的選取。關(guān)鍵詞：注塑模具；注射成型； 模具設(shè)計(jì)Abstract In recent years, the rapid development of our countrys industry, the mold industry, especially plastic mold put forward more and more high requirements. In 2004, plastic mold in in mold industry accounted for about 30%, according to the relevant experts predict, in the next few years, with the rapid development of economy, China plastic mold industry will also with an average annual growth rate of more than 10% of the speed of rapid development. In the domestic plastic mold market, engineering plastic mold demand is the largest. Injection molding is an important method of plastic molding, it is mainly applicable to thermoplastic plastic molding, can be a complex shape of precision plastic parts. This design topic for the bottom plate mold design, mainly related to the design of the mold related knowledge and mold design and related to the application of CAD software and other related professional. Through the design of the mold, to further strengthen the injection mold design of the basic knowledge to master, for the design of more sophisticated injection mold to pave the way and draw a more profound experience. Before the design, it is necessary to have a mechanical drawing, tolerance and technical measurement, mold manufacturing process, plastic molding process and mold design and other aspects the necessary basic knowledge and professional knowledge, a preliminary understanding of plastic forming technology and production process, familiar with all kinds of plastic mold structure. The integrated use of plastic mold design, mechanical drawing, swap and technical measurement 673A mechanical principle of parts and components, material and heat treatment of die and mold, mold manufacturing process, plastic molding process and mold design and other aspects the necessary basic knowledge and professional knowledge, analysis and to solve the problem of plastic mold design, to further consolidate and deepen and develop the theory of knowledge. Through the design practice, gradually establish the correct design ideas, enhance the sense of innovation and competition, the basic grasp of the general law of plastic mold, the ability to analyze and solve problems. The design using the basic knowledge of plastic molding process and mold design, the first analysis of plastic parts of the composition and performance requirements, prepare for the selection of the type of the gate; and then estimate the plastic volume, easy selection of injection molding machines and determine the number of cavity is analysed. Finally, the plastic parts, determine the characteristics of mold design parameters, design points and launch device selection. Key words: plastic mold ；injection ；mold design目錄 緒論1第一章 模具的設(shè)計(jì)背景21.1模具設(shè)計(jì)背景2第二章 塑件的工藝性分析42.1塑件的成型工藝性分析4 2.1.1原料：低密度聚乙烯（LDPE）4 2.1.2塑件的結(jié)構(gòu)分析4 2.1.3制件的精度分析5 2.1.4脫模斜度5 2.1.5結(jié)論52.2塑料成型工藝參數(shù)52.3塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析6 2.3.1結(jié)構(gòu)分析6 2.3.2 尺寸精度分析6 2.3.3 表面質(zhì)量分析62.4計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量6第三章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83.1分型面的選擇83.2確定型腔數(shù)目及布置83.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)9 3.3.1澆注系統(tǒng)的組成9 3.3.2主流道的設(shè)計(jì)9 3.3.3澆口套的設(shè)計(jì)10 3.3.4分流道的設(shè)計(jì)11 3.3.5澆口的設(shè)計(jì)11 3.3.6冷料穴11 3.3.7調(diào)溫系統(tǒng)11 3.3.8功能特性12 3.3.9排氣方式133.4推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)133.5成型零部件的設(shè)計(jì)143.6模架的選擇15第四章 成型設(shè)備的選擇及有關(guān)參數(shù)的計(jì)算174.1注射機(jī)的選擇174.2鎖模力的計(jì)算18第五章模具成型零件工作尺寸的計(jì)算20第六章 繪制模具總裝圖22總結(jié)23致謝24參考文獻(xiàn)25沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 緒論緒論在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，合理的塑料件往往能代替多個(gè)傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件，同時(shí)工程塑料特有的物理性質(zhì)，可以一次成型金屬件無(wú)法成型的構(gòu)件，現(xiàn)對(duì)于金屬件優(yōu)點(diǎn)是明顯的，因此，近些年構(gòu)件塑料化的趨勢(shì)日益明顯。塑料在加工中采用最多的辦法就是注塑成型，注塑模具作為重要的一項(xiàng)已經(jīng)被廣泛的采用。它在質(zhì)量、精度、制造周期、生產(chǎn)效率等方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械行業(yè)，注塑模具有如下特點(diǎn)： 第一，模具的生產(chǎn)成本高，不能作為基本定型的商品在市場(chǎng)中購(gòu)買到。同時(shí)模具制造不是批量生產(chǎn)，模具再次加工的可能性越小也就意味著模具的使用壽命長(zhǎng)。 第二，為了產(chǎn)品能夠更好地投放市場(chǎng)，為塑料制品而訂制的模具一定要有很短的生產(chǎn)周期。 第三，技術(shù)性很強(qiáng)的模具制造工作，要求工人有較高的文化水平 以及高超的手工技巧，其加工過(guò)程集中了機(jī)械制造中先進(jìn)技術(shù)的部分精華與鉗工技術(shù)的手工技巧， 綜上，現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)中模具制造存在成本高，制造周期短，技術(shù)性強(qiáng)等特點(diǎn)，但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展這些問題得到了很大的改善。0沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 模具設(shè)計(jì)背景第一章 模具的設(shè)計(jì)背景1.1模具設(shè)計(jì)背景 模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎(chǔ)工藝裝備。在汽車、電機(jī)、儀表、電器、電子、通信、家電和輕工業(yè)等行業(yè)中，60%80%的零件都依靠模具成形，并且隨著近年來(lái)這些行業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)模具的要求越來(lái)越高，結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)效率和低耗率，是其它加工制造方法所不能比擬的。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度等方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大，越來(lái)越普遍地采用塑料成型。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其它成型方法望塵莫及的。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,由于模具的使用特點(diǎn)，決定了模具設(shè)計(jì)也區(qū)別與其他行業(yè)。模具設(shè)計(jì)要考慮的要點(diǎn)如下: 1.塑件的物理力學(xué)性能，如強(qiáng)度、剛度、韌性、彈性、吸水性等對(duì)應(yīng)力的敏感性， 不同塑料品種其性能各有所長(zhǎng),避免或補(bǔ)償其 缺點(diǎn)。 2.塑料的成型工藝性，如流動(dòng)性、成型收縮率的各向差異等。塑件形狀應(yīng)有利于成 型時(shí)充模、排氣、補(bǔ)縮，同時(shí)能使熱塑性塑料制品達(dá)到高效、均勻冷卻或使熱固性塑料制 品均勻地固化。 3.塑件的結(jié)構(gòu)能使模具總體結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)化，避免側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)和簡(jiǎn)化脫 模結(jié)構(gòu)。使模具零件符合制造工藝的要求。目前，我國(guó)的模具制造技術(shù)已從過(guò)去只能制造簡(jiǎn)單模具發(fā)展到可以制造大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具。在注塑模具方面，能設(shè)計(jì)制造汽車保險(xiǎn)杠及整體儀表盤大型注射模。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、和分子取向分布、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(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),我國(guó)經(jīng)濟(jì)仍處 于高速發(fā)展階段，國(guó)際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯，這為我國(guó)模具工業(yè)高速發(fā)展提供 了良好的條件和機(jī)遇。一方面，國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)將繼續(xù)高速發(fā)展；另一方面，模具制造也逐 漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移以及跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具采購(gòu)趨向也十分明顯。24沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 塑件工藝分析第二章 塑件的工藝性分析2.1塑件的成型工藝性分析 塑件如圖1所示圖1 塑件成品2.1.1原料：低密度聚乙烯（LDPE） 低密度聚乙烯（LDPE）又稱高壓聚乙烯，是一種塑料材料，它適合熱塑性成型加工的各種成型工藝，成型加工性好。2.1.2塑件的結(jié)構(gòu)分析外表看塑料件形狀為L(zhǎng)形，兩側(cè)有大小不等的圓孔，但是側(cè)面沒孔不需要側(cè)抽芯，該制件的最小壁厚為1mm，符合壁厚要求。2.1.3制件的精度分析 由于塑件所有尺寸都未注公差，故取MT7作為塑件的尺寸精度。塑件的表面粗糙度分析：查塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)表1-4可知，POM注射成時(shí)，表面粗糙度的范圍在Ra0.05-3.2um之間，而該制件的表面粗糙度未做要求，可取Ra1.6um。2.1.4脫模斜度 查塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)表1-5可知，材料為POM的制件其型腔脫模斜度一般為35/-130/。型芯脫模斜度為30/-40/。該制件未作脫模斜度要求，由于制件高度尺寸不大，故可不設(shè)脫模斜度。2.1.5結(jié)論 塑件可能適合單分型面和雙分型面注射模的加工方式，本件采用單分型面注射模。選用的澆口形式為側(cè)澆口。2.2塑料成型工藝參數(shù)低密度聚乙烯成型工藝參數(shù)數(shù)據(jù)見表1 表1 低密度聚乙烯成型工藝參數(shù)注射機(jī)類型柱塞式模具溫度（oC）80100收縮率2%3%注射壓力(MPa)80130噴嘴形式直通式保壓壓力(MPa)4060噴嘴溫度（oC）170180注射時(shí)間(s)25料桶一區(qū)溫度（oC）170180保壓時(shí)間(s)2040料桶三區(qū)溫度（oC）170190冷卻時(shí)間(s)2040密度（g.cm-3）1.411.42成型周期(s)4080后處理方法紅外線烘箱后處理時(shí)間（h）1后處理溫度（0C）140150備注材料預(yù)干燥2小時(shí)2.3塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸精度及表面質(zhì)量分析2.3.1結(jié)構(gòu)分析 獲得合格的塑料制品除了要有優(yōu)質(zhì)的原料，同時(shí)還要考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝和現(xiàn)實(shí)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)生產(chǎn)的關(guān)系，滿足成型工藝要求的塑件設(shè)計(jì)才能防止成型時(shí)產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷、及開裂等缺陷，從而更好地滿足生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率和降低成本和殘品率。2.3.2 尺寸精度分析 生產(chǎn)所獲得的尺寸與產(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸相符合程度，就是塑件尺寸的精度。塑件的尺寸精度往往不高，這與模具的制造精度、磨損程度等多方面因素有關(guān)，所以，在保證使用前提下盡可能的選用相對(duì)較低的精度等級(jí)。塑件未注尺寸公差的情況下，查表得到低密度聚乙烯（LDPE）材料為MT7級(jí)。2.3.3 表面質(zhì)量分析該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺、內(nèi)部不得有導(dǎo)電介質(zhì)外。除此外沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。綜上分析可以看出，注塑時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。2.4計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 計(jì)算塑件的質(zhì)量，通過(guò)PROE計(jì)算出產(chǎn)品的體積為16.3cm3,根據(jù)體積采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)有設(shè)備以及注塑壓力同時(shí)考慮其外形尺寸以及澆注系統(tǒng)的冷凝料，用XS-Z-125型注塑機(jī)。沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三章 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1分型面的選擇1便于塑件脫模：2 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于型腔的加工3確保塑件尺寸精度4.型腔排氣順利5. 無(wú)損塑件外形6. 合理利用設(shè)備根據(jù)塑料分型面選擇的原則同時(shí)保證塑件的質(zhì)量要求的原則，分型面位置如圖2所示。 圖2 分型面3.2確定型腔數(shù)目及布置 由于塑件形狀較簡(jiǎn)單，質(zhì)量較小，生產(chǎn)批量較大的原因，根據(jù)現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)需要故使用多型腔注射模具。模具采用一模四腔平衡式的型腔布置，這樣生產(chǎn)的模具有著結(jié)構(gòu)尺寸小，制造加工方便，生產(chǎn)效率高，等等的優(yōu)點(diǎn)。型腔布置如圖3所示： 圖3 型腔布局圖3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.3.1澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動(dòng)通道。一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。3.3.2主流道的設(shè)計(jì) 圖4 主流道 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得XS-ZY-125注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸： 噴嘴口孔徑：d=4mm， 噴嘴前端球面半徑：R=18 mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系： R=R0 +（12）mm D=d0 +(0.51) mm 取主流道球面半徑 R=19 mm 取主流道的小端直徑 D=4.5mm3.3.3澆口套的設(shè)計(jì)因?yàn)橹髁鞯琅c高溫塑料熔體和注塑機(jī)噴嘴會(huì)在注塑成型時(shí)反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道開設(shè)在一個(gè)嵌套中，然后將此套再嵌入定模內(nèi)，該嵌套稱為主流道襯套(也有文獻(xiàn)稱為澆口套)。 圖5 澆口套 1)將澆口套與定位環(huán)設(shè)計(jì)成一個(gè)整體只適用工業(yè)中的小型注模，在多數(shù)情況下均分開設(shè)計(jì)。2) 澆口套的鋼材應(yīng)選用熱處理后硬度為5357HRC優(yōu)質(zhì)鋼材（如T8A等），3) 澆口套的長(zhǎng)度應(yīng)與定模配合部分的厚度一致。4) 澆口套與定模之間采用H7/m6的配合。3.3.4分流道的設(shè)計(jì) 1.分流道的截面形狀：設(shè)計(jì)中采用圓形的分流道，這樣能夠減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，提高效率，降低加工難度。2.分流道的尺寸：分流道的圓形截面尺寸：H=（2/3）B，=，B=412mm 3.分流道的布置：設(shè)計(jì)中考慮到型腔的布局，選用的是平衡式的布置。4.分流道與澆口的連接：生產(chǎn)中為了利于塑料熔體的流動(dòng)及充填，加工成斜面分流道與澆口的連接處采用圓弧過(guò)渡。3.3.5澆口的設(shè)計(jì)連接分流道和型腔的進(jìn)料通道是澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小且長(zhǎng)度最短的部分稱為澆口。澆口的設(shè)計(jì)是十分重要的一環(huán)，設(shè)計(jì)選用側(cè)澆口是考慮塑件的成型及型腔的排列方式。表初選尺寸為(blh) 1.5mm0.6mm0.8mm的矩形側(cè)澆口。3.3.6冷料穴冷料穴主要是來(lái)收集注塑過(guò)程中兩次注塑之間噴嘴所產(chǎn)生的廢料，廢料的收集及處理防止了主流道及噴嘴的堵塞幾率。如果冷料不慎進(jìn)入型腔，注塑生產(chǎn)的塑件就容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。冷料穴的直徑約8-10mm，深度為6mm。生產(chǎn)過(guò)程中為了方便塑件脫模。脫模桿的設(shè)計(jì)是將其頂部設(shè)計(jì)成曲折鉤形或設(shè)下陷溝槽，這樣的設(shè)計(jì)可以在開模的時(shí)候以便脫模時(shí)能順利拉出主流道贅物。3.3.7調(diào)溫系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過(guò)程中為了滿足注射工藝的相關(guān)條件，模具的溫度要進(jìn)行調(diào)節(jié)處理，這時(shí)就要調(diào)溫系統(tǒng)發(fā)揮相應(yīng)的作用。注塑模具的調(diào)溫系統(tǒng)對(duì)于熱塑性塑料用注塑模，在設(shè)計(jì)中主要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)常用辦法是在模具內(nèi)開設(shè)冷卻水循環(huán)通道，利用循環(huán)流動(dòng)的冷卻水帶走模具注塑時(shí)產(chǎn)生的熱量，減少產(chǎn)品的殘品率；相對(duì)于模具的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，模具的加熱除系統(tǒng)除了熱水流通和蒸汽加熱方法外，還可在模具內(nèi)部和周圍安裝電加熱元件。加工中注塑模具個(gè)點(diǎn)的溫度是不同的，這和注塑機(jī)注塑的周期及時(shí)間點(diǎn)的選擇有關(guān)。模溫機(jī)的主要作用是控制模內(nèi)溫度的相對(duì)恒定，將溫度變化保持在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，這樣就減少了溫差的變化對(duì)產(chǎn)品的影響。相對(duì)于上面介紹的模溫控制辦法以下的也是常見的控制方法:生產(chǎn)中采用最多的，最常見的是控制材料的流體溫度，這種控制方法簡(jiǎn)單有效并且控制精度可以滿足大多數(shù)情況要求。但這種控制方法有著較大的缺點(diǎn)，這種控制方法，實(shí)時(shí)控制器的溫度和模溫在一般情況下是不一致的，模具內(nèi)模溫有著較大的溫度變化。因?yàn)橛绊懩＞叩臏囟鹊囊蛩睾芏啵瑳]有直接的辦法測(cè)量或是相應(yīng)的補(bǔ)償，包括注射周期的改變，注射速度，熔化溫度和室溫等都能對(duì)模溫產(chǎn)生相應(yīng)的影響。相對(duì)于對(duì)流體溫度的控制，還能對(duì)模溫進(jìn)行直接控制，對(duì)模溫進(jìn)行直接控制需要在模具內(nèi)部添裝溫度傳感器，但由于該種方法要求較高，這在模具溫度控制精度要求比較高的情況下才會(huì)采用。這種注塑模具溫度控制的主要特點(diǎn)包括：產(chǎn)品生產(chǎn)的最佳溫度與模具溫度一致，外在因素對(duì)模溫的影響較小，影響模具溫度的相關(guān)條件可以進(jìn)行直接測(cè)量并作出相關(guān)的補(bǔ)償。這種方法相對(duì)于對(duì)流體溫度控制方法對(duì)模具內(nèi)溫度的穩(wěn)定性比通過(guò)控制流體溫度更好，更加容易控制，模具溫度控制在生產(chǎn)過(guò)程控制中的重復(fù)性較好。第三種方法是聯(lián)合控制。聯(lián)合控制是流體溫度控制和模具內(nèi)溫度的綜合，它能同時(shí)控制流體和模具的溫度。在聯(lián)合控制中，溫度傳感器在模具中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，在放置溫度傳感器時(shí)，必須考慮形狀、結(jié)構(gòu)及冷卻通道的位置。鑒于溫度傳感器至關(guān)重要的作用溫度傳感器應(yīng)被放置也是相當(dāng)重要的。一般溫度傳感器被放置在對(duì)注塑件質(zhì)量起決定性作用的地方。模溫機(jī)到注塑機(jī)的鏈接有很多辦法，一般采用數(shù)字連接。綜上根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)以及經(jīng)濟(jì)效益的雙重考慮，本設(shè)計(jì)采用控制流體溫度來(lái)控制模具溫度。3.3.8功能特性控制模具溫度的主要目的是模具溫度對(duì)注塑工藝的影響較大，控制模具溫度的主要方法是將模具加熱到工作并維持其工作溫度不變，可以把循環(huán)時(shí)間最優(yōu)化，進(jìn)而保證注塑件穩(wěn)定的高質(zhì)量。模具溫度在一定程度上會(huì)影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量，流體流動(dòng)性，產(chǎn)品的收縮率，注塑周期以及變形等幾方面。模具溫度的相應(yīng)變化會(huì)對(duì)材料產(chǎn)生不同的影響。模具溫度高一點(diǎn)通常會(huì)改善對(duì)熱塑性塑料表面質(zhì)量和流動(dòng)性，但會(huì)延長(zhǎng)冷卻時(shí)間和注塑周期。模具溫度低一點(diǎn)會(huì)降低在模具內(nèi)的收縮，但會(huì)增加脫模后注塑件的收縮率。而對(duì)熱固性塑料來(lái)說(shuō)，高一點(diǎn)的模具溫度通常會(huì)減少循環(huán)時(shí)間，且時(shí)間由零件冷卻所需時(shí)間決定。具體要根據(jù)生產(chǎn)的需要進(jìn)行修改。3.3.9排氣方式在注塑模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了保證產(chǎn)品的合格率，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，否則，很容易因?yàn)槿廴诘乃芰狭黧w進(jìn)入模具型腔內(nèi)，氣體不能及時(shí)排出，是產(chǎn)品會(huì)有內(nèi)部有氣泡，甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。排氣方式有兩種：開排氣槽排氣、利用合模間隙排氣。由于聚乙烯的特性，注射模不但要排出型腔中的空氣，同時(shí)還要將聚乙烯固化反應(yīng)所產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體進(jìn)行排放，排氣量大，故在澆注前就應(yīng)該開始排氣。因此選用在分型面上開排氣槽，寬度為38mm，深度為0.060.18mm。3.4推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖6 推桿 1) 推桿的形式 采用頭部要淬火，硬度應(yīng)達(dá)到40HRC以上等圓截面推桿，其尾部采用軸肩形式，滑動(dòng)配合部分表面粗糙度達(dá)到Ra0.641.26。2)根據(jù)實(shí)際需要推桿選用d=8mm推桿推出距離d=14mm。 推桿的固定方式如圖7所示： 圖7 推桿的固定方式3.5成型零部件的設(shè)計(jì) 工業(yè)生產(chǎn)中成型零件為免熔體鉆模故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免鑲拼結(jié)構(gòu)?？紤]到設(shè)計(jì)模具是一模四腔的結(jié)構(gòu)形式，以及現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的難易程度和材料的利用采用整體嵌入式的凹模結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)形式如圖8所示； 圖8 陷入式凹模凸模和型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：凸模（外文名 punch-pin) 又叫沖針、沖頭 、陽(yáng)模、上模等，凸模是模具中用于成型制品內(nèi)表面的零件。主要功能用于成型制品內(nèi)表面零件。 凸模和型芯都是用來(lái)成型塑件制品的內(nèi)表面的成型零件。分為以下幾種； 1 )、整體式凸模：結(jié)構(gòu)牢固，不易變形的整體式凸模使用整塊材料加工而成。使用整體式凸模會(huì)加工出不會(huì)帶有鑲拼接縫的溢料痕跡的產(chǎn)品，其缺點(diǎn)是形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 2 )、圓柱型新結(jié)構(gòu)：有利于排氣的軸肩與墊板的固定方法。 3 )、拼凸模結(jié)構(gòu)：生產(chǎn)制造內(nèi)型結(jié)構(gòu)復(fù)雜凸模加工復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品時(shí)采用拼凸模結(jié)構(gòu)。4 )、活動(dòng)凸模：為了方便生產(chǎn)可以移動(dòng)的凸模包括瓣式凸模，側(cè)向型芯，型芯和成塊等。根據(jù)設(shè)計(jì)的需要以及難易程度，同時(shí)考慮到現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中材料的價(jià)值利用等諸多的因素，設(shè)計(jì)采用活動(dòng)式結(jié)構(gòu)凸模。3.6模架的選擇1、 側(cè)壁厚設(shè)計(jì)模型屬于整體圓柱型，查相關(guān)的文獻(xiàn)求得： Sp=25i =0.018 S=50mm 腔內(nèi)平均壓力P=40MPA。2、底板厚度 Sp=25i=0.016 T=(0.175prX 4/(ESp)X(1/3) =20mm 腔內(nèi)平均壓力P=40MPA.。模架的結(jié)構(gòu)如圖9所示： 圖9 模架結(jié)構(gòu)沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 成型設(shè)備的選擇及有關(guān)參數(shù)的計(jì)算第四章 成型設(shè)備的選擇及有關(guān)參數(shù)的計(jì)算4.1注射機(jī)的選擇注塑機(jī)的選擇要以實(shí)際的注塑量作為首要的選擇條件，從而初步選擇某一型號(hào)注塑機(jī)型，最終確定的型號(hào)還要再根據(jù)設(shè)計(jì)的注射壓力、公稱鎖模力等進(jìn)行一一的校核，從而選定合適的注塑機(jī)。這樣選擇的注塑機(jī)才能和模具相適合，才能保證實(shí)際生產(chǎn)中的產(chǎn)品合格率。在選擇上可以根據(jù)注塑機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)模具也可以根據(jù)模具選擇注塑機(jī)。但實(shí)際注塑模與注塑機(jī)需作以下兩方面的校核： 一、工藝參數(shù)的校核，包括： 1、注塑量的最大值 2、注塑壓力最大值 3、鎖模力最大值 4、成型面積最大值 5、塑化能力 二、安裝尺寸的校核，包括： 1、模厚的最大差值 2、模具尺寸的核對(duì) 3、模板螺釘、釘孔的位置和尺寸 4、注塑機(jī)噴嘴孔直徑 5、注塑機(jī)噴嘴球頭半徑值根據(jù)以上條件計(jì)算出底板模具的體積為16.9cm3，因?yàn)樵O(shè)計(jì)為4腔，在經(jīng)過(guò)相關(guān)的選擇并查閱塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)的國(guó)產(chǎn)注射機(jī)技術(shù)規(guī)范及特性，初選擇XS-ZY-125.其最大理論注射容量為125cm3，符合：為了保證正常的注射成型，在一個(gè)注射成型周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)塑料熔體的容量，應(yīng)為制件和澆注系統(tǒng)倆部分容量之和，即 V=n+ 式中 V一個(gè)成型周期內(nèi)所需注射的塑料熔體的容量 n型腔的數(shù)目 單個(gè)塑件的容量 澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的塑料容量，故應(yīng)使 n+0.8 進(jìn)過(guò)計(jì)算可得塑件的體積為16.9 ，模具是一模四腔，澆注系統(tǒng)的凝料為0.6 可得： n+=16.9x4+0.6=68.20.8 為了保證生產(chǎn)時(shí)注射成型的成功，選用注射機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)注射壓力應(yīng)該大于模具生產(chǎn)時(shí)所需要的注塑壓力。查表得低密度聚乙烯的注射壓力為30-40Mpa 取40Mpa,查閱相關(guān)的參考資料根據(jù)國(guó)產(chǎn)注塑機(jī)的使用指南以及特性，最后選擇XSZY125型注塑機(jī)。XSZY125型注射機(jī)的主要參數(shù)如下額定注射量 ： 125 柱 塞 直 徑 ： 38注 射 壓 力 ： 121注 射 行 程 ： 180鎖 模 力 ： 900最大成型面積： 131模板最大行程： 280模 具 厚 度 ： 30-200噴嘴圓弧半徑： 10噴 嘴直 徑 ： 20拉 桿 間 距 ： 2602904.2鎖模力的計(jì)算 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力。當(dāng)高壓的熔融塑料溶體進(jìn)入模具后會(huì)產(chǎn)生很大的膨脹力，為了防止模具的開裂，所以要用鎖模機(jī)構(gòu)將模具夾緊。為此，注射機(jī)的額定鎖模力必須大于該脹型力，即： Fpm（n+ ）= 式中 F鎖模力（N） Pm塑料熔體在型腔內(nèi)的平均壓力（MPa）注射機(jī)可用的安全鎖模力應(yīng)取額定鎖模力的80，即 F=0.8Fe F=0.8 Fe=0.8500=400KN =20（22000+160）=83200N=83.1KN 經(jīng)計(jì)算符合設(shè)計(jì)要求。 1)開模距離計(jì)算 開模行程的最大距離要小于注塑機(jī)模板移動(dòng)的最大距離。開模行程用H表示，注塑機(jī)最大的模板移動(dòng)距離用S表示。 對(duì)單分型面注射模，所需開模行程為： H = H1 + +（510）=5+10+10=25mm式中 制品所用的脫模距離 制品高度模板最大行程：180，可得符合要求。沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章模具成型零件工作尺寸的計(jì)算第五章模具成型零件工作尺寸的計(jì)算 該塑件的成型零件尺寸計(jì)算時(shí)均采用平均尺寸,平均收縮率,平均制造公差和平均磨損量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。查有關(guān)模具設(shè)計(jì)手冊(cè)得低密度聚乙烯的收縮率為s= 0.21.0,故平均收縮率為0.6。塑件公差按照SJ1372中的7級(jí)精度公差選取，即取總長(zhǎng)100，總寬80，總高30根據(jù)塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取。型腔和型芯工作尺寸計(jì)算如下:類別塑件尺寸計(jì)算公式型芯或型腔尺寸型腔深度尺寸30=（H+HS22）29.81型腔內(nèi)型尺寸100=（D+DS22）99.9980=（D+DS22）79.9030=（D+DS22）29.845=（D+DS22）4.82類別塑件尺寸計(jì)算公式型芯或型腔尺寸型芯外形尺寸15=（d+ds+2+2）15.3030=（d+ds+2+2）30.32型芯高度尺寸4=（h+hs+2+2）4.2710=（h+hs+2+2）10.30中心尺寸30= L+LS 30.150.1420= L+LS 20.090.11沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第六章 繪制模具總裝圖第六章 繪制模具總裝圖圖10 模具裝配圖沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第七章 總結(jié)總結(jié) 緊張的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次設(shè)計(jì)中我學(xué)會(huì)了很多，對(duì)常用塑料的模具注塑成型有了進(jìn)一步的了解掌握了塑料成型模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及相應(yīng)的計(jì)算方法。在這次設(shè)計(jì)中相對(duì)于知識(shí)的掌握我更多的是懂得了如何系統(tǒng)的去完成一件事。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中檢驗(yàn)了我對(duì)知識(shí)的掌握，檢驗(yàn)了我大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果，也培養(yǎng)了我獨(dú)立自主的性格，讓我學(xué)會(huì)了成長(zhǎng)。同時(shí)我也要感謝在設(shè)計(jì)過(guò)程中老師同學(xué)對(duì)我的幫助和指導(dǎo)。在這個(gè)過(guò)程中我們相互學(xué)習(xí)，相互進(jìn)步。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了分享，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了如何做人。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用的集中表現(xiàn)，這是我們?nèi)松钪匾囊源私?jīng)歷，面對(duì)即將通踏入社會(huì)的我們，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了如何合理有序的安排工作，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地工作，這些書本上沒有的知識(shí)成為我一生寶貴的財(cái)富，同時(shí)也是一次寶貴的人生經(jīng)歷。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，體現(xiàn)了自己所學(xué)知識(shí)的匱乏以及自己對(duì)所學(xué)知識(shí)運(yùn)用的不夠自如，但是還是體會(huì)了學(xué)以致用、獨(dú)立完成工作的喜悅和激動(dòng)。但是從中發(fā)現(xiàn)暴露出的問題也說(shuō)明了自己平時(shí)的不夠刻苦，不夠認(rèn)真、不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)戎T多的不足，在今后的工作學(xué)習(xí)生活中要努力的改正。沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第七章 致謝致謝 時(shí)光荏苒，白駒過(guò)隙，轉(zhuǎn)眼間四年的大學(xué)生涯就要結(jié)束了，會(huì)看四年的大學(xué)生涯，從當(dāng)初的懵懂無(wú)知到現(xiàn)在的自己，四年的時(shí)間里改變了太多太多，學(xué)會(huì)了很多的知識(shí)，交到了很多的朋友，四年的生活是人生一筆寶貴的財(cái)富。 緊張而又充實(shí)的設(shè)計(jì)生活結(jié)束了，在這個(gè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己學(xué)習(xí)中的不足，檢驗(yàn)了自己的學(xué)習(xí)成果，更學(xué)會(huì)了如何有序的安排一件事情，做一件事情。在這個(gè)過(guò)程中，和同學(xué)相互探討，相互幫助，和老師的積極溝通讓我順利的完成了我的設(shè)計(jì)。 首先我要感謝我的父母，如果么沒有他們的辛勤付出我就沒有機(jī)會(huì)走進(jìn)象牙塔，就沒有機(jī)會(huì)接觸到現(xiàn)在的生活，謝謝爸爸媽媽，是你們讓我成就了夢(mèng)想。 其次我要感謝我的同學(xué)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，和他們想探討、相互幫助，如果沒有他們，我的設(shè)計(jì)不能順利的完成，謝謝你們，讓我在學(xué)習(xí)的過(guò)程中收獲了友誼，它將成為我人生寶貴的財(cái)富。 最后我要感謝陳慧珍老師，陳老師的嚴(yán)謹(jǐn)，孜孜不倦的態(tài)度是我學(xué)習(xí)的榜樣，感謝老師對(duì)我無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，本次設(shè)計(jì)的成功離不開老師的付出，在此，我要對(duì)我的指導(dǎo)老師說(shuō)聲：“陳老師，辛苦了，謝謝老師對(duì)我的無(wú)私幫助”。 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第八章 參考文件參考文獻(xiàn)1楊占堯，王高平. 塑料注射模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)M. 高等教育出版社，2009：22-322翟德梅，段維峰. 模具制造技術(shù)M. 化學(xué)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)出版社，2009：35-443李建軍，李德群 模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及模具CADM機(jī)械現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)出版社，2005：67-89 4葉久新，王群主編塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)M湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2005：55-605大連理工大學(xué)工程畫教研室編著機(jī)械制圖M高等教育出版社，2002：120-1316申開智，注塑模具設(shè)計(jì)與制造M 化學(xué)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)出版社, 2006 ：87-967唐志玉注塑模具設(shè)計(jì)師指南M.國(guó)防現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)出版社,1999：201-2208夏巨諶 李志剛中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典M.江西科學(xué)技術(shù)出版社， 2003：187-1969付宏生 塑料成型模具設(shè)計(jì)M. 化學(xué)工業(yè)出版社， 2010：55-6310 池成忠 注塑成型工藝與模具設(shè)計(jì)M. 化學(xué)工業(yè)出版社，2010 ：69-7311 郭廣思 注塑成型技術(shù)M. 機(jī)械工業(yè)出版社，2009: 89-10112 張學(xué)文,鄭午注塑模具設(shè)計(jì)M. 化學(xué)工業(yè)出版社,2007: 131-15313 張維合注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)M. 化學(xué)工業(yè)出版社,2011 :186-19714 王敏杰中國(guó)模具工程大典M. 電子工業(yè)出版社，2007 :196-20315 冉新成 注塑模具M(jìn). 印刷工業(yè)出版社有限公司，2009: 256-24216 模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)教育叢書編委會(huì) 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)M. 機(jī)械工業(yè)出版社2005: 197-221PBT玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料水輔注塑成型的實(shí)驗(yàn)研究摘要：本報(bào)告的目的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究聚對(duì)苯二甲酸丁二醇復(fù)合材料水輔注塑的成型工藝。實(shí)驗(yàn)在一個(gè)配備了水輔注塑統(tǒng)的80噸注塑機(jī)上進(jìn)行，包括一個(gè)水泵，一個(gè)壓力檢測(cè)器，一個(gè)注水裝置。實(shí)驗(yàn)材料包括PBT和15%玻璃纖維填充PBT的混合物以及一個(gè)中間有一個(gè)肋板的空心盤。實(shí)驗(yàn)根據(jù)水注入制品的長(zhǎng)度的影響測(cè)得了各種工藝參數(shù)以及它們的機(jī)械性能。XRD也被用來(lái)分別材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)。最后,作了水輔助和氣體輔助注塑件的比較。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熔體壓力,熔融溫度，及短射類型是影響水注塑行為的決定性參數(shù)。材料在模具一面比在水一面展示了較高的結(jié)晶度。氣輔成型制品也要比水輔成型制品結(jié)晶度高。另外，制品表面的玻璃纖維大部分取向與流動(dòng)方向一致，而隨著離制品表面距離的增加，越來(lái)越多的垂直與流動(dòng)方向。關(guān)鍵詞：水輔注塑成型，玻璃纖維增強(qiáng)PBT，工藝參數(shù)，機(jī)械性能，結(jié)晶1前言依靠重量輕，成型周期短，消耗低，水輔注塑成型技術(shù)在塑料制品制造方面已經(jīng)取得了突破。在水輔注塑成型中，模具行腔被部分注入聚合物熔體，而后向這些聚合物中心注入水。水輔注塑成型的原理如圖1圖1 水輔注塑成型的原理如圖水輔注塑成型能夠在更短的循環(huán)時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出收縮小，翹曲小，表面質(zhì)量好的各種薄厚的制品。水輔注塑成型工藝也可根據(jù)工具及設(shè)備的承受壓力在設(shè)計(jì)，節(jié)省材料，減輕重量，減少成本方面取得更大的自由。典型的應(yīng)用有棒，管材，水路管網(wǎng)建設(shè)用的大型復(fù)合結(jié)構(gòu)管。另一方面，盡管有很多優(yōu)勢(shì)，由于加入了額外的工藝參數(shù)，模具和工藝控制變的更加嚴(yán)峻和困難。水也可能腐蝕模具鋼，同時(shí)一些材料包括熱塑性塑料難以成型。成型后水的清除也是對(duì)這個(gè)新技術(shù)的一個(gè)挑戰(zhàn)。表1列出了水輔注塑成型技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和局限性。優(yōu)勢(shì)局限性1，成型周期短2，成本低（水更便宜而且可方便地循環(huán)利用）3，制品內(nèi)部不產(chǎn)生泡沫現(xiàn)象。1，水腐蝕模具2，需要較大的注塑元件。（容易陷入聚合物熔體）3，一些材料難以成型（尤其是非晶態(tài)熱塑性材料）4，成型后需要清除水表1水輔注塑成型有優(yōu)勢(shì)超過(guò)它更有名的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，氣輔注塑成型，因?yàn)橐揽克诔尚瓦^(guò)程中更好的冷卻能力，水輔注塑成型獲得了更短的成型周期。它的不可壓縮性，低成本以及易循環(huán)利用，水成為這一過(guò)程的理想媒介。既然水不會(huì)溶解和擴(kuò)散到聚合物熔體中，那么經(jīng)常在氣輔成型工藝出現(xiàn)的氣泡現(xiàn)象也便消除了。另外，水輔注塑成型能更好的用小剩余壁厚成型大型制件。表2是對(duì)水輔和氣輔成型工藝的一個(gè)比較。表2水輔和氣輔成型工藝比較。水輔氣輔1成型周期2介質(zhì)成本3氣泡現(xiàn)象5殘余壁厚6表面粗糙度7表面光澤8指形效應(yīng)9非均勻穿透10制品透明度11內(nèi)表面（熱塑性半晶）12內(nèi)表面（熱固性）短低無(wú)小小高大穩(wěn)定高平滑粗糙長(zhǎng)高有大高低小不穩(wěn)定低粗糙平滑 隨著對(duì)密度小，強(qiáng)度高，價(jià)格便宜，成型周期短的優(yōu)良性能材料需求的增加，塑料工程是一個(gè)不可忽視的工藝。這些塑料包括熱塑性和熱固性塑料。一般來(lái)說(shuō)，熱塑性塑料以其更高的沖擊強(qiáng)度，斷裂阻力，疲勞強(qiáng)度而更有優(yōu)勢(shì)。這使得熱塑性塑料在工程建設(shè)中廣泛使用。PBT是廣泛使用的熱塑性工程塑料之一，它有1，4丁烯乙2醇和DMT聚合而成。玻纖增強(qiáng)混合材料適用于提高原材料的機(jī)械性能。今天，短玻璃纖維增強(qiáng)PBT已被廣泛應(yīng)用與電子，通信，汽車領(lǐng)域。所以，對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)PBT的研究更加重要了。本文是通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究聚對(duì)苯二甲酸丁二醇水輔注塑的成型工藝，實(shí)驗(yàn)在一個(gè)配備了水輔注塑統(tǒng)的80噸注塑機(jī)上進(jìn)行，包括一個(gè)水泵一個(gè)壓力檢測(cè)器，一個(gè)注水裝置。實(shí)驗(yàn)材料包括PBT和15%玻璃纖維填充PBT的混合物以及一個(gè)中間有一個(gè)肋板的空心盤。實(shí)驗(yàn)根據(jù)水注入制品的長(zhǎng)度的影響測(cè)得了各種工藝參數(shù)以及它們的機(jī)械性能。XRD也被用來(lái)分別材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)。最后,作了水輔助和氣體輔助注塑件的比較。2實(shí)驗(yàn)步驟2.1 材料實(shí)驗(yàn)材料包括PBT（牌號(hào)1111FB，南亞塑料，臺(tái)灣）和15%玻璃纖維填充PBT的混合物（牌號(hào)1210G3，南亞塑料，臺(tái)灣）。表3列出了此混合材料的特征。表3 纖維增強(qiáng)PBT復(fù)合材料特征性質(zhì)ASTMPBT15%G.F.PBT屈服應(yīng)力(kg/cm2)彎曲應(yīng)力(kg/cm2)硬度熱變形溫度（）MFI沖擊強(qiáng)度熔點(diǎn)（）D-638D-570D-785D-648D-1238D-256DSC60090011960405224100015001202002552242.2 水輔注塑元件 一個(gè)實(shí)驗(yàn)室注水元件，包括一個(gè)水泵，一個(gè)壓力檢測(cè)器，一個(gè)注水閥，一個(gè)配備了溫度調(diào)節(jié)裝置的水箱，以及一個(gè)控制電路。這個(gè)孔板型注水閥每邊有兩個(gè)孔，用來(lái)成型制件。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，注水閥的控制電路收到由注塑機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間和注水壓力的控制。在注入模具行腔之前，水在有溫控裝置的水箱里加熱30分鐘。2.3注塑機(jī)和模具 水輔注塑成型實(shí)驗(yàn)在一個(gè)最高注塑速率109cm3/s的80噸注塑機(jī)上進(jìn)行。研究使用了一個(gè)中間有一個(gè)肋板的空心盤。圖2顯示了這個(gè)行腔的尺寸。模具溫度由一個(gè)水循環(huán)模溫控制元件調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)根據(jù)水注入制品的長(zhǎng)度的影響測(cè)得了各種工藝參數(shù)，包括熔體溫度，模具溫度，熔體充模壓力，水溫和水壓，注水延遲時(shí)間和保持時(shí)間，以及熔體短射類型。表4列出這些工藝參數(shù)及在實(shí)驗(yàn)中的數(shù)值。A BCDEF熔體壓力熔體溫度短射類型水 壓水 溫模具溫度140126114988428027527026526076777880818910111280757065608075706560表 42.4氣輔注塑元件 為了對(duì)水輔和氣輔注塑成型制件進(jìn)行比較，氣輔注塑成型實(shí)驗(yàn)使用了一個(gè)商用氣輔注塑成型元件，其具體配置可參考RCFS。氣輔注塑成型工藝控制和水輔注塑成型一樣，除了氣體溫度設(shè)置為25外。 圖2 模具行腔的尺寸和外形2.5 XRD 為了分析水輔注塑成型制品的晶體結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)使用了具有二維探測(cè)分析傳輸模式的廣角X射線衍射儀。更特別的是實(shí)驗(yàn)對(duì)水輔注塑成型制品模具一邊和水一邊的樣品在7到40的范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。分析所用的樣品來(lái)自制品中心。為了獲得XRD樣品要求的厚度，多余的部分在一個(gè)旋轉(zhuǎn)輪上打磨掉。首先用濕的碳硅紗布，而后用粒度300的，再用粒度600和1200的，以獲得更好的表面質(zhì)量。2.6機(jī)械性能 拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度測(cè)試在一個(gè)拉力測(cè)試機(jī)上進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)對(duì)水輔注塑成型制件樣本進(jìn)行拉力測(cè)試以評(píng)估水溫對(duì)拉伸性能的影響。樣本的尺寸為30mm*10mm*1mm. 水輔注塑成型制件的彎曲實(shí)驗(yàn)也在室溫下進(jìn)行。彎曲樣本的尺寸為20mm*10mm*1mm2.7顯微鏡觀察 用電子掃描顯微鏡（型號(hào)5410）觀察制品中纖維的分子取向。樣品為取自注塑成型制件厚度方向上（圖3）。在垂直于流動(dòng)方向了對(duì)截面進(jìn)行觀察。觀察前，所有樣品表面鍍金。圖3拉伸和彎曲測(cè)試切取樣品的位置圖示3結(jié)果和討論所有實(shí)驗(yàn)在一個(gè)最高注塑速率109cm3/s的80噸注塑機(jī)上進(jìn)行。所有研究中使用了一個(gè)中間有一個(gè)肋板水道的空心盤。3.1制品的指形效應(yīng) 所有制品都在水道的過(guò)度區(qū)域出現(xiàn)了指形效應(yīng)。并且，玻璃纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料指形效應(yīng)比不增強(qiáng)的更嚴(yán)重，如圖4所示。指形效應(yīng)一般在一種密度小，粘性低的液體穿過(guò)另一種密度大，粘性高的不相溶液體時(shí)產(chǎn)生?？紤]一個(gè)密度和黏度變化都很快的兩相界面或區(qū)域。流體移動(dòng)的壓力P2-P1導(dǎo)致有效的置換量用下式描述這里U是特性速率，K是穿透性。當(dāng)壓力為正時(shí)，任何很小的置換量都會(huì)被放大，導(dǎo)致不穩(wěn)定并出現(xiàn)指形效應(yīng)。當(dāng)一種液體被比它密度低，黏度小的液體置換時(shí)，我們知道=1-20，而且UO。這時(shí)，當(dāng)一個(gè)黏度較高的液體被一種黏度較低的液體置換時(shí)，這種液體流動(dòng)性較高，會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定和指形效應(yīng)。這次研究的結(jié)果顯示玻璃纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料更傾向于指形效應(yīng)。這也許是因?yàn)椴ＡЮw維增強(qiáng)的復(fù)合材料和水的黏度差比較大。因此水輔注塑成型復(fù)合材料顯示了更嚴(yán)重的指形效應(yīng)。3.2水穿透對(duì)工藝參數(shù)的影響 圖4 PBT復(fù)合材料水輔注塑成型照片3.2工藝參數(shù)對(duì)水穿透的影響實(shí)驗(yàn)根據(jù)水穿透行為的影響測(cè)得了各種工藝參數(shù)。表4列出這些工藝參數(shù)以及實(shí)驗(yàn)中使用的數(shù)值。為了成型制件，引用了一個(gè)重要工藝條件。通過(guò)在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)中改變一個(gè)參數(shù)，我們可以更好的理解在復(fù)合材料水輔注塑成型中每個(gè)參數(shù)對(duì)水穿透行為的影響。成型后，實(shí)驗(yàn)測(cè)量了水注塑的長(zhǎng)度。圖5-10顯示了工藝參數(shù)對(duì)水注塑長(zhǎng)度的影響，包括熔體充模壓力，熔體溫度，模具溫度，短射類型，水溫以及水壓。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，水在純凈PBT中比在玻璃纖維增強(qiáng)PBT復(fù)合材料中穿透更深。這是由于玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料冷卻過(guò)程中體積收縮更小，因此，制品被水穿過(guò)的長(zhǎng)度要短些。熔體充模壓力圖5，熔體充模壓力對(duì)水穿過(guò)長(zhǎng)度的影響熔體溫度圖6 熔體溫度對(duì)水穿過(guò)長(zhǎng)度的影響模具溫度圖7模具溫度對(duì)水穿過(guò)長(zhǎng)度的影響短射類型圖8短射類型對(duì)水穿過(guò)長(zhǎng)度的影響水溫圖9水溫對(duì)水穿過(guò)長(zhǎng)度的影響水壓圖10水壓對(duì)水穿過(guò)長(zhǎng)度的影響由圖5可以看出，水穿過(guò)長(zhǎng)度隨著熔體充模壓力的增大而減小。這可以解釋為由于熔體充模壓力增大，模具行腔對(duì)流動(dòng)的阻力增加，因此水更難以進(jìn)入材料的內(nèi)部。水穿過(guò)長(zhǎng)度因而變短。圖6可以看出成型PBT復(fù)合材料制品時(shí)，隨著熔體溫度是增加水穿過(guò)長(zhǎng)度也會(huì)變短。這也許是因?yàn)殡S著溫度增加聚合物熔體的黏度降低。較低的熔體黏度有利于水包裹住水道，減少空閑區(qū)域，而不是更深的穿透。水道開頭孔的變小導(dǎo)致了水穿過(guò)長(zhǎng)度的變短。如圖7，增加模具溫度稍微降低了水在成型制品中的穿過(guò)長(zhǎng)度。這也許是因?yàn)樵黾幽＞邷囟冉档土死鋮s速率以及材料的黏度。于是水就包裹了水道，減少了水道口附近的空閑空間，而不是更深的穿透制品。如圖8，增加短射率降低了水穿過(guò)長(zhǎng)度。在水輔注塑成型中，模具行腔被部分注入聚合物熔體，而后向這些聚合物中心注入水。聚合物熔體短射率的增加降低了水在成型制品中的穿過(guò)長(zhǎng)度。作為實(shí)驗(yàn)中的工藝參數(shù)，增加水溫或者水壓都增加了水在成型制品中的穿過(guò)長(zhǎng)度。增加水溫降低了冷卻速率，是聚合物熔體更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保溫，它的黏度也因此降低。這有利于水更深的進(jìn)入進(jìn)品中心。增加水壓也有利于水穿過(guò)物體，因此而獲得更深的穿透長(zhǎng)度。最后，制品的偏差，各種工藝參數(shù)測(cè)量的主觀性，最大的制品偏差是翹曲。表11的結(jié)果顯示制品翹曲隨著水在成型制品中的穿過(guò)長(zhǎng)度的降低而減少。這是因?yàn)樗┻^(guò)制品的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，包裹聚合物材料的水就越多。制品的翹曲和收縮也因而降低。水穿過(guò)制品的長(zhǎng)度3.3成型制品的結(jié)晶 PBT是一個(gè)結(jié)晶速率很高的半結(jié)晶熱塑性聚脂。在水輔注塑成型過(guò)程中，結(jié)晶在非等溫條件下發(fā)生，冷卻速率隨著冷卻時(shí)間而變化。這里研究了各種工藝參數(shù)包括充熔體溫度，模具溫度，以及水溫對(duì)成型制品結(jié)晶的影響。測(cè)量使用了2維廣角X射線衍射儀。表12的結(jié)果顯示所有材料在模具層的結(jié)晶比在水層的結(jié)晶度要高。這個(gè)結(jié)果標(biāo)志著在冷卻過(guò)程中水有著更好的冷卻能力。這與我們?cè)缦韧ㄟ^(guò)測(cè)量模內(nèi)溫度分布得到的結(jié)果一致。另外，表12C的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示成型材料的結(jié)晶隨著水溫的增加而增加。這是因?yàn)樵黾铀疁亟档土死鋮s過(guò)程中的材料冷卻速率。成型制品因而有更高的結(jié)晶度。 熔體溫度，模具溫度，以及水溫對(duì)水輔成型制品結(jié)晶的影響 另一方面，為了對(duì)水輔和氣輔注塑成型制品的結(jié)晶作一個(gè)比較，我們?cè)谕慌_(tái)注塑機(jī)上做了實(shí)驗(yàn)，不同的是注塑機(jī)裝備了一個(gè)高壓氮?dú)庾⑺苎b置。圖13的結(jié)果顯示氣輔注塑成型制品比水輔注塑成型制品有著更高的結(jié)晶度。這是因?yàn)樗瓤諝獾睦鋮s能力高，冷卻快。因而水輔注塑成型制品比氣輔注塑成型制品的結(jié)晶度要低些。圖13，水輔和氣輔成型制品的結(jié)晶度3.4機(jī)械性能 對(duì)水輔注塑成型制品樣本進(jìn)行拉伸測(cè)試以觀察水溫對(duì)拉伸性能的影響，表14的測(cè)量結(jié)果顯示其隨水溫增高而降低。正如我們看到的，PBT材料的屈服應(yīng)力和拉伸應(yīng)力都隨著溫度增高而降低。另一方面，PBT水輔注塑成型制品彎曲強(qiáng)度測(cè)試也在室溫下進(jìn)行。圖15的測(cè)試結(jié)果顯示，制品的彎曲強(qiáng)度也隨溫度升高而降低。圖15 水溫對(duì)PBT制品彎曲強(qiáng)度的影響圖14水溫對(duì)PBT制品拉伸性能的影響 一般來(lái)說(shuō)，增高水溫降低了冷卻速率，使制品的結(jié)晶度增高。正如我們所知，對(duì)于半結(jié)晶熱塑性塑料，較高的結(jié)晶度意味著較低的自由體積因而增加了制品的剛度。但是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，結(jié)晶度對(duì)PBT力學(xué)性能的影響是微不足道的，有更重要的增加了PBT材料的拉伸和彎曲應(yīng)力。成型材料的機(jī)械性能取決于成型過(guò)程中結(jié)晶的數(shù)量和晶體類型。PBT的延展性隨著結(jié)晶降低的事實(shí)說(shuō)明PBT在冷卻速率較低的成型過(guò)程中結(jié)晶度和剛性增加，因?yàn)槿狈ρ诱剐?，成型制品在拉伸測(cè)試中的數(shù)值較高，而剛度沒有預(yù)期的高。無(wú)論如何，需要更詳細(xì) 的實(shí)驗(yàn)研究水輔注塑成型制品的形態(tài)參數(shù)以及相關(guān)的機(jī)械性能。3.5成型制品中纖維取向從制品的中間切取小的樣品用來(lái)觀察纖維的取向。觀察的位置如圖3所示。觀察前，所有樣品的表面被磨光并鍍金。圖16顯示了水輔注塑成型制品的微型結(jié)構(gòu)。圖16 PBT復(fù)合材料水輔注塑成型制品的纖維取向測(cè)量結(jié)果顯示水輔注塑成型制品中的纖維取向與常規(guī)注塑制品有明顯區(qū)別。 在常規(guī)注塑制品中一般觀察兩個(gè)區(qū)域：薄壁處與中心。在薄壁區(qū)域，所有纖維取向與流動(dòng)方向平行，而在中心，纖維在流動(dòng)平面內(nèi)取向隨意。與常規(guī)注塑成型相比，水輔注塑成型技術(shù)的充模方式不同。對(duì)于常規(guī)注塑機(jī)，一個(gè)循環(huán)周期被定義為充模，保壓，冷卻3個(gè)階段。而在水輔注塑成型過(guò)程中，模具行腔被部分注入聚合物熔體，而后向這些聚合物中心注入水。這個(gè)新穎的充模方式明顯影響了纖維的取向。由圖16可以看出，水輔注塑成型制品的纖維取向大致可分為3個(gè)區(qū)域，在模具一邊的表面，這里充模時(shí)剪切很嚴(yán)重，纖維很規(guī)則的平行。在水一側(cè)的表面，剪切作用不明顯，速率快，在這種情況下，纖維更傾向與垂直與注射方向。在制品中心，纖維取向很隨意。 總的來(lái)說(shuō)，模具一邊的制品表面的玻璃纖維取向大部分與流動(dòng)方向一致，而隨著離這一表面距離的增加，纖維取向逐漸的垂直與流動(dòng)方向。最后，應(yīng)該注意的是，我們實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該在今后的研究中對(duì)水輔注塑成型和常規(guī)注塑成型的纖維取向和形態(tài)做一個(gè)定量的比較。4結(jié)論本報(bào)告的目的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究聚對(duì)苯二甲酸丁二醇復(fù)合材料水輔注塑的成型工藝?；诋?dāng)前實(shí)驗(yàn)可得出以下結(jié)論1. 水輔注塑成型制品在水道的過(guò)度區(qū)域出現(xiàn)了指形效應(yīng)。并且，玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的指形效應(yīng)比不增強(qiáng)的更嚴(yán)重2. 研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示PBT復(fù)合材料的水穿透長(zhǎng)度隨著水溫和水壓的增加而增加。隨著熔體充模壓力，熔體溫度，模具溫度，短射量的增加而降低。，3. 制品的翹曲隨著水穿透的程度而降低了。4. 注塑制品的結(jié)晶度隨著水溫的升高而提高。水輔成型制品的結(jié)晶度比氣輔的要低。5. 模具一邊的制品表面的玻璃纖維取向大部分與流動(dòng)方向一致，而隨著離這一表面距離的增加，纖維取向逐漸的垂直與流動(dòng)方向感謝感謝臺(tái)灣科學(xué)委員會(huì)對(duì)研究工作的資金支持！參考文獻(xiàn)1 Knights M. 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