洗衣機(jī)把手注塑模具設(shè)計(jì),洗衣機(jī),把手,注塑,模具設(shè)計(jì)
1 目 錄 引 言 .................................................................................................................................2 1 注塑模具概論 .................................................................................................................3 1.1 塑料成型模具及其在塑料成型加工中的作用 ....................................3 1.2 塑料成型模具的分類 ........................................................5 1.3 注塑模具概況 ..............................................................6 2 塑件的分析 .......................................................................................................................7 2.1 塑件實(shí)體分析 ..............................................................7 2.2 設(shè)計(jì)任務(wù) ..................................................................7 2.3 塑件工藝分析 ..............................................................8 3 塑料材料的成型特性與工藝參數(shù) ......................................................................................8 3.1 苯乙烯-丁二稀-丙烯晴共聚物（ABS）的性質(zhì)與材料性能 .........................9 3.2 ABS材料的成型工藝參數(shù) ....................................................9 3.3 溢邊值 ..................................................................10 4 注射機(jī)的選擇 .................................................................................................................10 4.1 注射機(jī)的初步選擇 .........................................................10 4.2 校核模具的型腔數(shù)目 .......................................................11 4.3 校核注射機(jī)技術(shù)參數(shù) .......................................................12 5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ..............................................................................................................13 5.1 主流道設(shè)計(jì) ...............................................................13 5.2 分流道的設(shè)計(jì) .............................................................14 5.3 澆口的設(shè)計(jì) ..............................................................14 6模架的選擇和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 ............................................................................................15 6.1模架的選擇 ...............................................................15 6.2 標(biāo)準(zhǔn)件的選用 .............................................................16 7 成型零件的設(shè)計(jì) ............................................................................................................17 7.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ......................................................17 7.2 成型零件的工作尺寸計(jì)算 ..................................................18 8 排氣系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ...........................................................................................20 8.1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ...........................................................20 8.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ...........................................................20 9 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ....................................................................................................22 9．1 導(dǎo)向裝置的作用 .........................................................22 9．2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .........................................................22 10 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ...................................................................................................23 10．1 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .....................................................23 10．2 齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu) .......................................................26 11.模具工作過程 ...............................................................................................................26 12 PRO/E二維裝配圖和三維圖展示、 ............................................................................27 致 謝 ...............................................................................................................................30 參考文獻(xiàn)： ........................................................................................................................30 2 洗衣機(jī)把手注塑模具設(shè)計(jì) 摘要：本文對(duì)塑料洗衣機(jī)把手了實(shí)體及工藝分析，并按照其要求選定材料，分析材料的特性及 工藝參數(shù)。選擇了注射機(jī)的類型并對(duì)其進(jìn)行了校核。對(duì)成型零部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作尺寸 計(jì)算。完成了澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、脫模推出機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)和合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。最后， 完成了模具裝配圖和三維立體圖。 關(guān)鍵詞：塑料 注塑模 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu) 引 言 塑料是以合成樹脂為基礎(chǔ)的、在一定的溫度和壓力下能塑化流動(dòng)成型并在冷卻后能保 持其既定形狀的一大類可塑性材料?，F(xiàn)在塑料在我們的生活中已得到越來越大的應(yīng)用。 目前，塑料的注射成型這一方式已經(jīng)普遍應(yīng)用于塑料加工領(lǐng)域。注塑有成型周期短， 能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制品，生產(chǎn)效率高、能實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，對(duì)原材料的適應(yīng)性強(qiáng)等一系列的優(yōu)越性。因此，注塑是一種先進(jìn)的、經(jīng)濟(jì) 的成型技術(shù)，發(fā)展迅速。當(dāng)然注塑也有設(shè)備復(fù)雜、投資大，設(shè)備的維修與保養(yǎng)較難，工藝 控制難度較大等方面的局限性。 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” 。而塑料模具又在整個(gè)模 具工業(yè)中的一枝獨(dú)秀，發(fā)展十分迅速。注塑模具更是具有更大的發(fā)展前途和應(yīng)用前景。塑 料制件中有許多的小制件，模具相應(yīng)的也有許多的中小型的模具。設(shè)計(jì)中小型模具也成為 許多院校學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的首選，這對(duì)學(xué)生將來畢業(yè)走向社會(huì)有著很大的幫助，也會(huì)提高我 國模具設(shè)計(jì)專業(yè)人才的水平，對(duì)我們國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著巨大的影響。 采用塑料注射成型工藝是成型塑料制品的一種重要方法。其基本工藝路線為塑料原材 料經(jīng)注射機(jī)熔融塑化并注入模具，在模具中固化后脫模成為制品。目前采用的注射成型工 藝生產(chǎn)的塑料制品產(chǎn)量，約占塑料制品總量的 20%～30%。注射工藝在注射制品成型中起著 極其重要的作用，因此，如何提高塑料制品的表面質(zhì)量、內(nèi)在質(zhì)量、成型精度和成型效率， 成為發(fā)揮注塑成型工藝優(yōu)越性，擴(kuò)大注塑制品應(yīng)用的首要問題。 注塑模具結(jié)構(gòu)由澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)、排氣機(jī)構(gòu)等構(gòu)成，而澆注系統(tǒng)是決 定模具質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，其構(gòu)造方式則成為模具設(shè)計(jì)的核心部分。脫模機(jī)構(gòu)是設(shè)計(jì)的 難點(diǎn)之一，其脫模機(jī)構(gòu)復(fù)雜程度視成型制品復(fù)雜程度而定。澆注系統(tǒng)分為兩大類，固化后 的澆注系統(tǒng)和制品一同從模具中取出的澆注系統(tǒng)稱之為冷流道澆注系統(tǒng)；而在模具內(nèi)通過 加熱裝置，保持流道內(nèi)的樹脂為熔融狀態(tài)的稱之為熱流道澆注系統(tǒng)。塑件上有與開模方向 不同的內(nèi)外側(cè)孔或側(cè)凹，塑件不能直接脫模，必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件在塑件脫模前 先抽出，然后再脫出塑件。完成側(cè)抽芯和復(fù)位的機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。 本次設(shè)計(jì)的模具屬于中小型注塑模具，其設(shè)計(jì)過程如下: 3 （1） 查閱相關(guān)資料，注塑模具現(xiàn)在、發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行一定的了解 （2） 對(duì)塑件進(jìn)行實(shí)體分析、工藝分析、對(duì)塑件進(jìn)行三維造型，進(jìn)行模具制造工藝分 析 （3） 對(duì)塑料材料的成型特性與工藝參數(shù)進(jìn)行分析，了解材料 ABS的特性和成型工藝 參數(shù) （4） 進(jìn)行注射機(jī)的選擇和相關(guān)參數(shù)的校核。 （5） 對(duì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括主流道、分流道、澆口的設(shè)計(jì) （6） 模架的選擇額標(biāo)準(zhǔn)間的選用 （7） 成型零件的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸的設(shè)計(jì)， （8） 排氣系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （9） 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) （10）脫模推出機(jī)構(gòu)和復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 1 注塑模具概論 1.1 塑料成型模具及其在塑料成型加工中的作用 材料只有通過成型才能成為具有使用價(jià)值的各種制品，75％以上的金屬制品，95％的 塑料制品是通過模具來成型的。 模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，它被用來成型具有一定形狀和尺寸的各種制品。在 各種材料的加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具，如金屬制品成型的壓鑄模、鍛壓模、澆鑄 模，非金屬制品成型的玻璃模、陶瓷模、塑料模等。每種材料成型模具按成型方法不同又 分為若干種類型。 采用模具生產(chǎn)制件具有生產(chǎn)效率高，質(zhì)量好，切削少，節(jié)約能源和原材料，成本低等 一系列優(yōu)點(diǎn)，模具成型已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，成為多種成型工藝中最具有潛力 的發(fā)展方向。模具是機(jī)械、電子等行業(yè)的基礎(chǔ)工業(yè)，他對(duì)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展起著越來 越大的作用。 一個(gè)國家模具生產(chǎn)能力的強(qiáng)弱、水平的高低。直接影響著許多工業(yè)部門的新產(chǎn)品開發(fā) 和老產(chǎn)品更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高。我國為了優(yōu)先發(fā)展模具工業(yè)，制 訂了一系列優(yōu)惠政策，并把它放在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分重要的戰(zhàn)略地位。 對(duì)塑料模具的全面的要求是：能高效的生產(chǎn)出外觀和性能均符合使用要求的制品。 模具使用時(shí)要求高效率、自動(dòng)化、操作簡(jiǎn)便，因盡量減少合模和取制件過程的手工操 作，為此常用自動(dòng)脫模、自動(dòng)側(cè)抽芯等高效率自動(dòng)化的模具，在全自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)還要保證制 品脫出時(shí)能自動(dòng)墜落或能用機(jī)械手取出。 模具制造要求模具零件的加工工藝性能好，選材合理，制造容易，成本價(jià)廉。除簡(jiǎn)易 模具外一般來說制模費(fèi)用是十分昂貴的，一幅優(yōu)良的注塑模具可生產(chǎn)百萬件以上的制品， 壓制模具一般也能生產(chǎn)制品約 25萬件。因此當(dāng)塑件批量不大時(shí)，分?jǐn)傇诿恳粋€(gè)塑件上的模 具費(fèi)用會(huì)很高，這時(shí)應(yīng)盡可能的采用簡(jiǎn)單、合理、廉價(jià)的模具。 4 應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)塑料制品質(zhì)量與模具之間的關(guān)系，模具的形狀、尺寸精度、表面粗糙度、 分型面位置、脫模方式對(duì)塑件的尺寸精度、形位精度、外觀質(zhì)量影響很大。模具的控溫方 式、進(jìn)澆點(diǎn)、排氣槽位置等對(duì)塑件的結(jié)晶、取向等凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)及由它們決定的物理力學(xué)性 能、殘余內(nèi)應(yīng)力、光學(xué)、電學(xué)性能，以及氣泡、凹陷、燒焦、冷疤、銀紋等各種制品缺陷 有重要的關(guān)系。 塑料制品生產(chǎn)中先進(jìn)合理的成型工藝、高效的設(shè)備是必不可少的重要因素。塑料模具 對(duì)實(shí)現(xiàn)塑料成型工藝要求和塑件使用要求起著十分重要的作用。任何塑件的生產(chǎn)和更新?lián)Q 代都是以模具的制造和更新為前提的，由于目前工業(yè)和民用塑件的產(chǎn)量猛增，質(zhì)量要求越 來越高，因而導(dǎo)致了塑料模具研究、設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的迅猛發(fā)展。 80年代以來,在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下,中國 塑料模具工業(yè)發(fā)展迅速,年均增速為 13%,1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為 245億,至 2000年我 國模具總產(chǎn)值已達(dá) 270億元,其中塑料模約占 30%左右。在未來的模具市場(chǎng)中,塑料模在模 具總量中的比例還將逐步提高。 中國塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在,歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì),有了很大發(fā)展,模具制作水平有了較 大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn) 48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg 大容量洗衣機(jī) 全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)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(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機(jī)電有限公司和煙臺(tái) 北極星 I.K模具有限公司制造的多腔 VCD和 DVD齒輪模具,所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精 度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的水平,而且還采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件, 糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差,達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為 0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度 可達(dá) 0.02～0.05mm,表面粗糙度 Ra0.2μm,模具質(zhì)量、壽命明顯提高了,非淬火鋼模壽命可 達(dá) 10～30 萬次,淬火鋼模達(dá) 50～1000 萬次,交貨期較以前縮短,但和國外相比仍有較大差距。 成型工藝方面,多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的 創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟,如青島海信模具有 限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在 29～34 英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零 件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù),一些廠家還使用了 C-MOLD氣輔軟件,取得較好的效果。 目前中國模具產(chǎn)品已經(jīng)形成 10大類 46個(gè)小類，模具生產(chǎn)廠點(diǎn)兩萬多家，從業(yè)人員約 50萬人。在所有模具產(chǎn)品中，自產(chǎn)自用的比例占大部分，2003 年實(shí)現(xiàn)了商品化流通的模具 占 45%左右。在 10大類模具產(chǎn)品中，塑料模具的比例在 2000年模具總量中已達(dá)到 36%，2002 年則接近 40%，塑料模具在進(jìn)出口中的比重更是高達(dá) 50%~60%，并且隨著中國機(jī) 械、汽車、家電、電子信息和建筑建材等國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，這一比例還將持 續(xù)提高。 近年來，中國塑料模具工業(yè)年均增長速度達(dá)到 10%以上，塑料制品年產(chǎn)量在世界位居 第二，2001 年達(dá)到 2000萬噸。塑料制品在農(nóng)業(yè)、塑料包裝、塑料管材和異型材、汽車、 5 家電、電子、交通、郵電等領(lǐng)域發(fā)展迅猛，掀起了一股國內(nèi)外廠商投資的熱潮。 據(jù)預(yù)測(cè)，到 2005年中國塑料模具總產(chǎn)值將達(dá)到 460億元。模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從 現(xiàn)在的 9000多萬美元增長到 2005年的 2億美元左右。專家認(rèn)為，國內(nèi)模具制造業(yè)的發(fā)展 方向，重點(diǎn)應(yīng)是既能滿足大量需要，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國內(nèi)尚不能自給、需 要大量進(jìn)口的模具，以及能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具。 1.2 塑料成型模具的分類 不同的塑料成型方法采用原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)各不相同，按照成型加工方法的不同，可將 塑料模具分為以下幾類 [4]。 1.2.1 壓塑成型模具 壓塑成型模具簡(jiǎn)稱壓模。將塑料原料直接加在敞開的模具型腔內(nèi)，再將模具閉合，塑 料在熱和壓力作用下成為流動(dòng)狀態(tài)并充滿型腔，然后由于化學(xué)或者物理變化使塑料硬化成 型，這種成型方法叫壓塑成型，這種成型方法所用的模具叫壓塑成型模具。壓塑模具多用 于成型熱固性塑料，也有用來成型熱塑性塑料的熱擠冷壓模具。另外還有一類不加熱的冷 壓成型模具，用于成型聚四氟乙烯坯件。 1.2.2 注塑成型模具 塑料先加在注塑機(jī)的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔融后，在注塑機(jī)的螺桿或者活塞的作用 下，經(jīng)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔，塑料在模具型腔內(nèi)固化定型，這就是注塑成 型的簡(jiǎn)單過程。注塑成型所用的模具叫注塑模具。注塑模具主要用于熱塑性塑料制品的成 型，但近年來也越來越多地用于熱固性塑料成型。注塑成型在塑料制件成型中占有很大比 重，世界塑料成型模具產(chǎn)量中的約半數(shù)以上為注塑模具。 近年來發(fā)展了一種在注塑成型時(shí)注入塑料溶體后，立即向制件內(nèi)部充入惰性氣體，以 進(jìn)行保壓的氣體輔助注塑成型方法及其模具，它能生產(chǎn)厚壁的和壁厚相差懸殊的注塑制品， 能獲得更加優(yōu)良的制品的外觀和性能，同時(shí)還能減輕制品的重量，節(jié)約原材料。 1.2.3 傳遞成型模具 傳遞成型模具是將塑料原料加入預(yù)熱的加料室，然后通過壓柱向塑料施加壓力，塑料 在高溫高壓下熔融并通過模具的澆注系統(tǒng)，進(jìn)入型腔，逐漸硬化成型，這種塑料成型方法 叫做傳遞成型，這種成型方法所用的模具叫傳遞模具。傳遞模具多用于熱固性塑料的成型。 1.2.4 擠塑成型模具 擠塑成型模具包括擠出機(jī)頭和定型模兩部分。在擠塑機(jī)螺桿的推動(dòng)下，使粘流狀態(tài)的 塑料在高溫下通過具有特定斷面形狀的機(jī)頭口模，然后連續(xù)進(jìn)入溫度較低的定型模，塑料 在定型模中固化，生產(chǎn)出具有所需斷面形狀的連續(xù)型材，該成型方法叫擠塑成型。用于塑 料擠塑成型的模具叫擠塑成型模具。 6 1.2.5 中空制品吹塑成型模具 將擠塑或注塑成型的處于塑化狀態(tài)的管狀坯料，趁熱放到模具成型腔內(nèi)，立即在管狀 坯料的中心通以壓縮空氣，使管坯膨脹而緊貼于模具型腔上，冷硬后即可得到一中空制品。 此種制品成型方法所用的模具叫中空制品吹塑模具。用擠塑的方法生產(chǎn)管坯的叫擠吹模具， 用注塑方法生產(chǎn)管坯的叫注吹模具，產(chǎn)品的性能和尺寸精度因上述方法不同而有很大差異。 1.2.6 真空或壓縮空氣成型模具 真空或壓縮空氣成型模具，它是一單獨(dú)的陰?；蜿柲！㈩A(yù)先制成的塑料片，加熱軟 化后，將其周邊緊壓在模具周邊上，然后在緊靠模具的一面抽真空，或在其反面充以壓縮 空氣，使塑料發(fā)生塑性變形，而貼到模具上，冷卻定型后得到制品。此種成型方法，模具 受力較小，強(qiáng)度要求不高，甚至可用非金屬材料，但是為了取得較高的生產(chǎn)效率，模具的 導(dǎo)熱性是很重要的，鋁合金模具得到了廣泛的應(yīng)用。 除了上述的幾種塑料模具外，還有搪塑成型模具、反應(yīng)注塑成型模具、泡沫塑料成型 模具、玻璃纖維增強(qiáng)塑料低壓成型模具等，在此就不再一一敘述了。 1.3 注塑模具概況 根據(jù)要求本設(shè)計(jì)采用注塑模，現(xiàn)在簡(jiǎn)要的介紹一下注塑模的歷史和發(fā)展 1.3.1 注塑技術(shù)的發(fā)展歷史 注塑技術(shù)經(jīng)歷了移植、技術(shù)成熟、發(fā)展創(chuàng)新幾個(gè)階段: （1）技術(shù)移植階段 1920 年以前，早期的塑料注射成型技術(shù)是從其它材料的加工方法 (如鑄造、熱成型) 中借鑒過來的，成型技術(shù)主要是移植改造，使粘彈性高的塑料熔體成型。 （2）技術(shù)成熟階段 1920 一 1970 年，聚碳酸醋(PC)、聚甲醛(POM )、聚苯醚(PPO),聚 礬(PSU)、聚酞亞胺(PI)、環(huán)氧樹脂(EP)等一大批高性能塑料的出現(xiàn)，要求塑料成型加工技 術(shù)向更高的階段發(fā)展。同時(shí)，隨著塑料成型設(shè)備設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及塑料成 型加工理論研究的不斷深人，為塑料成型加工技術(shù)的提高創(chuàng)新提供了條件;往復(fù)式螺桿注塑 機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)的出現(xiàn)，使熱敏性和高熔體粘度的熱塑性、熱固性塑料都能采用高效的 成型技術(shù)生產(chǎn)出高質(zhì)量的制品。反應(yīng)注塑技術(shù)使聚氨醋(PUR),EP 和 UP 的液態(tài)單體或低聚 物的聚合成型成為可能。這一切標(biāo)志著塑料成型加工已從改造、移植為主的時(shí)期過渡到了 技術(shù)成熟時(shí)期。 （3）發(fā)展創(chuàng)新階段 1970 年以后，隨著科技的發(fā)展，控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的引人，促 使塑料制品的生產(chǎn)過程從機(jī)械化、自動(dòng)化進(jìn)一步向連續(xù)化、程序化和自適應(yīng)控制的方向發(fā) 展。此階段的塑料成型加工技術(shù)與前一時(shí)期相比，在可加工原材料的范圍、制品的范圍和 制品質(zhì)量等方面均有重大突破，不僅以往難以成型的熱敏性、高熔體粘度的原料能方便地 加工成制品，而且長纖維增強(qiáng)塑料、片狀和團(tuán)狀模塑料也被用作高效成型技術(shù)的原材料。 件重超過 100 kg 的汽車外殼、容積超過 50000 L 的特大容器、幅寬大于 30 m 的薄膜和寬度 7 大于 2m 的板材及件重僅幾十克的微型齒輪，都成為塑料制品家族中的成員。 1.3.2 發(fā)展趨勢(shì) 在傳統(tǒng)注射成型技術(shù)基礎(chǔ)上創(chuàng)新或揉合其它先進(jìn)技術(shù)，利用“雜交優(yōu)勢(shì)” 出新，仍是注 射成型技術(shù)發(fā)展的主流。新技術(shù)使制品用料更省，性能更高。 “水輔助注射成型” 、 “薄壁注射 成型”、 “金屬粉末注射成型 ”等這些似乎尚有些陌生的術(shù)語，已在企業(yè)得到應(yīng)用。塑料成型 加工技術(shù)的發(fā)展仍在繼續(xù)，其發(fā)展趨勢(shì)是: (1) 由單一性技術(shù)向組合性技術(shù)發(fā)展，如注射—拉伸—吹塑成型技術(shù)和擠出—模壓—熱 成型技術(shù)等; (2) 由常規(guī)條件下的成型技術(shù)向特殊條件下的成型技術(shù)發(fā)展，如超高壓和高真空條件下 的塑料成型加工技術(shù); (3) 由基本上不改變?cè)行阅艿谋Ｙ|(zhì)成型加工向賦予塑料新性能的變質(zhì)性成型加工技術(shù) 發(fā)展，如發(fā)泡成型、借助電子束與化學(xué)交聯(lián)機(jī)使熱塑性塑料在成型過程中進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)的 交聯(lián)擠出等; (4) 為提高加工精度、縮短制造周期，在模具加工技術(shù)方面更廣泛地應(yīng)用仿形加工、數(shù) 控加工等; (5) 廣泛應(yīng)用模具新材料。模具材料的選用直接影響到模具的加工成本、使用壽命以及 塑料制品的成型質(zhì)量等，因此，國內(nèi)外己開發(fā)出許多具有良好使用性能、加工性能，熱處 理變形小的新型塑料模具鋼，如預(yù)硬鋼、新型淬火回火鋼、馬氏體時(shí)效鋼、析出硬化鋼和 耐腐蝕鋼，經(jīng)過試用，均取得了較好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果； (6) CAE技術(shù)將在注塑領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，其本身也將隨著注塑技術(shù)的發(fā)展要 求而更加完善、實(shí)用、方便。 2 塑件的分析 對(duì)塑料端蓋進(jìn)行分析是模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作，是決定模具結(jié)構(gòu)形狀和所采用加工工藝的 依據(jù)，所以對(duì)塑件分析非常重要，現(xiàn)分別論述。其制成品形狀剖視圖如圖 2—1所示： 2.1 塑件實(shí)體分析 該塑件是一塑料洗衣機(jī)把手，塑件壁厚差別較大，生產(chǎn)批量中等，材料苯乙烯-丁二稀 -丙烯晴共聚物（ABS） ，成型工藝性能很好，可以注射成型。圖 2—1 為其制成品形狀剖視 圖和側(cè)視圖。從其形狀上看，外形較復(fù)雜，側(cè)壁具有凹槽結(jié)構(gòu)，下部具有斜孔結(jié)構(gòu)。 8 12 590 圖 2—1 洗衣機(jī)把手 fig2—1 Washing hands 2.2 設(shè)計(jì)任務(wù) （1）確定型腔數(shù)量和排列方式； （2）確定分型面、流道、澆口的位置和形式； （3）確定推出方式； （4）確定溫度調(diào)整的方式； （5）完成澆注系統(tǒng)、成型系統(tǒng)、熱交換系統(tǒng)、脫模系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)工作，撰寫設(shè)計(jì)說明 書一份； （6）設(shè)計(jì)并繪制模具設(shè)計(jì)裝配圖一套； （7）繪制指定的成型零件工作圖。 2.3 塑件工藝分析 為了保證在生產(chǎn)過程中制造出理想的塑料制品，除應(yīng)合理選用塑件材料外，還必須考慮 塑件的成形工藝性。塑件的成形工藝性與模具設(shè)計(jì)有直接的關(guān)系，只有塑件的設(shè)計(jì)能適應(yīng) 成形工藝要求，才能設(shè)計(jì)出合理的模具結(jié)構(gòu)。這樣既能保證塑件順利成形，防止塑件產(chǎn)生 缺陷，又能達(dá)到提高生產(chǎn)率和降低成本的目的。 2.3.1 脫模斜度 為保證塑件很好的脫模，塑件應(yīng)有一定的脫模斜度，最小脫模斜度與塑料性能、收縮率 的大小、塑件的幾何形狀有關(guān)。材料質(zhì)脆、硬的，脫模斜度要求大。本塑件內(nèi)表面外表面 都有脫模斜度,可取脫模斜度為 40′ 2.3.2圓角 在塑件設(shè)計(jì)過程中，為了避免應(yīng)力集中，提高塑件強(qiáng)度，改善塑件的流動(dòng)情況及便于 脫模，在塑件的各面或內(nèi)部連接處，應(yīng)采用圓弧過渡。另外，塑件上的圓角對(duì)于模具制造 和機(jī)械加工及提高模具強(qiáng)度，也是有利的。本塑件中未注圓角為 R 1-R2。 2.3.3塑件的壁厚 塑件的壁厚應(yīng)使各部分均勻，避免太薄，否則會(huì)應(yīng)引起收縮不均勻使塑件變形或產(chǎn)生氣 泡，凹陷等成型問題。塑件壁厚一般在 1~6mm 之間。而最常用的數(shù)值是 2~3mm。大型塑 9 件的壁厚也有比 6mm 更大的，這都隨塑料類型及塑件的大小而定。壁厚還與流程有密切相 關(guān)。本塑件的壁厚均勻，為 2m 2.3.4 制品物理化學(xué)性能要求 具有吸濕性強(qiáng)、耐化學(xué)性和電性能良好；不透明；滿足精度要求，表面光滑平整，不 得有翹曲、裂縫、氣孔；滿足強(qiáng)度、韌性、硬度要求，使用安全。 2.3.5 模具制造工藝性 由于制品沒有復(fù)雜的曲面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于簡(jiǎn)化模具型腔及型芯的設(shè)計(jì)和 CNC數(shù)控 編程及加工制造程序，也有利于很好地保證加工精度。 3 塑料材料的成型特性與工藝參數(shù) 成型樹脂的性質(zhì)直接影響模具的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)模具之前，必須清楚成型樹脂的性質(zhì)， 然后根據(jù)成型樹脂的性質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以確定模具的澆注系統(tǒng)及選擇適當(dāng)?shù)臐部谖恢?，減少 成型后由于收縮產(chǎn)生的變形。 本塑件的樹脂材料選為苯乙烯-丁二稀-丙烯晴共聚物（ABS）,縮寫為 ABS，具有堅(jiān)韌、 質(zhì)硬、剛性、高強(qiáng)度、不透明，在機(jī)械工業(yè)系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用于制造凸輪、齒輪、泵葉輪、 軸承、電機(jī)外殼、手柄、冰箱襯里等。汽車工業(yè)中用來制造駕駛盤、熱空氣調(diào)節(jié)管、加熱 管等，還可以供電視機(jī)晶體管收音機(jī)制造外殼等。 3.1 苯乙烯-丁二稀-丙烯晴共聚物（ABS）的性質(zhì)與材料性能 樹脂顆粒的結(jié)晶度：非結(jié)晶性材料、不透明； 結(jié)晶體密度：935kg/m 3； 熔體密度：900kg/ m 3； 熔點(diǎn)：170℃； 熱擴(kuò)散率：0.067m 2/s； 導(dǎo)熱系數(shù)：0.117w/m·K； 塑料系數(shù)：0.7； 泊松比：μ＝0.43； 與鋼的摩擦因數(shù)：f=0.21～0.35； 比熱容：1.926 （1000J/kg·K） ； 潛熱 E：180（1000J/kg） ； 成型熱焓量：590000J/kg； 熱變形溫度：150℃良好的流動(dòng)性； 熔體流動(dòng)速率（MFR）范圍：1～40g/10min ； 注射成型熔融指數(shù)（230℃）：1～9； 成型收縮率：0.3 %～0.8%，平均收縮率為 0.55%，收縮率較高，收縮方向的均勻性好； 10 制品成型形狀特性：表面光澤性好，制件細(xì)小部位的清晰度好，透明性好，尺寸穩(wěn)定 性好； 制品成型拉伸強(qiáng)度為 27.6～41.4，剛度為 1.38，拉伸模量為 1.6～1.7E/1×10 3MPa， 制品硬度高，韌性低，抗裂性能好； 制品成型化學(xué)特性：吸濕性強(qiáng)、抗腐蝕性、抗耐熱性、抗溶解性優(yōu)良；良好的韌性和 低溫彈性，良好的成型工藝性、剛性和著色性。力學(xué)性能優(yōu)良， 耐疲勞強(qiáng)度、沖擊性好。耐候性差、熱穩(wěn)定性較差。 3.2 ABS 材料的成型工藝參數(shù) 注射機(jī)類型：螺桿式 預(yù)熱和干燥：溫度 80～85℃ 時(shí)間 2～3h 料筒溫度： 后段 150～170℃ 中段 165～180℃ 前段 180～200℃ 噴嘴溫度： 170～180℃ 模具溫度： 50～80℃ 注射壓力： 60～100（MPa） 成型時(shí)間： 注射時(shí)間 20～90s 高壓時(shí)間 0～5s 冷卻時(shí)間 20～120s 總周期 50～220s 螺桿轉(zhuǎn)速： 30r/min 后處理： 方法 紅外線燈、烘箱 溫度 70 ℃ 時(shí)間 2～4h 3.3 溢邊值 由于設(shè)計(jì)或制造精度的不合理，高壓塑料熔體注入模腔后可能出現(xiàn)溢料（毛邊） 。不同 的熔體粘度不同，出現(xiàn)溢料所需的間隙不同，溢邊值即是塑料可能出現(xiàn)溢料的最小間隙值， 模具設(shè)計(jì)和制造及使用時(shí)，模腔及分型面等處間隙不得大于此值。ABS 是中等粘度的樹脂 材料，溢邊值[δ]=0.04mm 左右。 4 注射機(jī)的選擇 4.1 注射機(jī)的初步選擇 4.1.1 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 根據(jù)本塑件的三維零件圖及相關(guān)尺寸，利用 PRO/E軟件計(jì)算出該塑件的體積 11 V1=16.68，ABS 的密度 =1.05 g/cm3 ，所以塑件質(zhì)量 m 1＝ V1＝1.05 ×16.68=17.5g?? 流通凝料的質(zhì)量 m2還是個(gè)未知數(shù)，由于此模具結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)簡(jiǎn)單，根據(jù)以往設(shè)計(jì)模 具的經(jīng)驗(yàn)，我們可以去塑件質(zhì)量的 0.2倍，故注射量為： M= m1+ m2=21g 4.1.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計(jì)算 由于設(shè)計(jì)此塑件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，根據(jù)產(chǎn)量和設(shè)計(jì)等因素考慮，設(shè)計(jì)次模具為一模一腔注 塑系統(tǒng)并且采用點(diǎn)澆口直接進(jìn)料方式 故 塑件投影絕大多數(shù)在分型面上 A=104*27=2808mm2 鎖模力 Fm=AP=2808*35MP=98.280KN 式中：P 為型腔壓力單位 MPa ，ABS 料一般型腔壓力為 20～40MPa ，此處取 P＝35MPa 4.1.3 根據(jù) m和 Fm來選擇注射機(jī) 注射機(jī)的最大注射量（額定注射量 G）和額定鎖模力 Fm 應(yīng)滿足： G≥m/α=21/0.75=26.67（g）其中 α—注射系數(shù)，在此取 0.75。 F>Fm=267.98KN根據(jù)以上分析，可采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu)?？紤]塑件的結(jié)構(gòu)、塑 件的材料、塑件的注射成型工藝等，現(xiàn)選用 XS-Z-30型注射機(jī) 表 4-1 XS-Z-30型注射機(jī)參數(shù) 項(xiàng)目 XS－Z-30 型注射機(jī)參數(shù) 結(jié)構(gòu)形式 臥 理論注射容量（cm3） 30 螺桿（柱塞）直經(jīng)(㎜) 28 注射壓力（MPa） 119 塑化能力（g/s） 10 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 14－200 鎖模力（KN） 250 拉桿內(nèi)間距（㎜） 280X250 移模行程（㎜） 220 最大模具厚度（㎜） 250 最小模具厚度（㎜） 100 鎖模形式 雙曲肘 模具定位孔直徑（㎜） Ф55 噴嘴球半徑（㎜） SR12 噴嘴口孔徑（㎜） Ф3.5 4.2 校核模具的型腔數(shù)目 12 注射機(jī)選擇完以后，就可以根據(jù)注射機(jī)的性能參數(shù)（注射機(jī)的塑化速率、最大注射量 及鎖模力） 、塑件精度等級(jí)（在模具中每增加一個(gè)型腔，塑件精度要降低 4%）來確定模具 的型腔數(shù)量。 （1）按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)量。以機(jī)床的注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不 超過注射機(jī)的最大注射量的 80％，即 N1，符合要求。 （2）按注射機(jī)的最大鎖模力確定型腔數(shù)量 N1，符合要求。 （3）根據(jù)塑件精度考慮，一般多型腔時(shí)制造精度低，塑件精度也低。 （4）根據(jù)塑件產(chǎn)量考慮，對(duì)試制或小批量塑件宜取單型腔或少型腔，大量時(shí)宜取多型 腔。本塑件的產(chǎn)量為中等。 綜上所述，該塑件適合采用一模一腔結(jié)構(gòu)。 4.3 校核注射機(jī)技術(shù)參數(shù) 確定型腔和選擇注射機(jī)以后，這種注射機(jī)是否合適，還要對(duì)該機(jī)型的其他技術(shù)參數(shù)進(jìn) 行校核。 4.3.1 注射壓力的校核 該項(xiàng)工作是校核所選注射機(jī)的額定壓力 Pe能否滿足塑件成型時(shí)所需要的注射壓力 P0， 塑件成型時(shí)所需要的壓力一般由塑料流動(dòng)性，塑件結(jié)構(gòu)的壁厚以及澆注系統(tǒng)類型等因素所 決定，生產(chǎn)實(shí)踐中其值一般為 70MPa-150MPa。設(shè)計(jì)中要求： Pe≥k ′ P0=1.3×80MPa=104MPa 式中 k′ —注射壓力安全系數(shù)，在此取 1.3。 而 Pe=119MPa,所以 Pe>104MPa 符合要求。 4.3.2 鎖模力的校核 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)高壓的塑料熔體充滿型 腔時(shí)，會(huì)沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型力。因此，注射機(jī)的鎖模力必須大于該模的脹型 13 力，即 F≥K 0AP 式中 P—型腔的平均壓力，在此取 35MPa; K0—鎖模力安全系數(shù)，在此取 1.2； F=250KN> K0 AP=106KN 符合要求。 4.3.3 注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸的校核 不同型號(hào)的注射機(jī)安裝部位的形狀和尺寸各不相同，設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)對(duì)其相關(guān)尺寸加以 校核，以保證模具能順利安裝。需校核的主要內(nèi)容有噴嘴尺寸，定位圈尺寸，模具的最大 與最小厚度及安裝螺釘孔等。 （1）噴嘴尺寸。注射機(jī)噴嘴一般為球面，其球面半徑 R與相接觸的模具主流道始端凹 球面半徑 R 凹 相適應(yīng)，即 R 凹 =R+（1-2）mm=12+2=14mm。 （2）定位圈尺寸。模具安裝在注射機(jī)上必須使模具中心線與料筒，噴嘴的中心線相重 合，定位圈與注射機(jī)固定模板上的定位孔呈間隙配合（H8/e8） 。定位圈的高度，對(duì)小型模 具為 8mm-10mm,對(duì)大型模具為 10mm-15mm，在此取 10mm。 （3）模具厚度 Hm也稱模具閉合高度，必須滿足 H min
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