機械設計畢業(yè)設計（論文）-文具盒塑件注射模具的設計.doc

杭州電子科技大學本科畢業(yè)論文本科畢業(yè)設計（2010屆）題 目文具盒塑件注射模具的設計學 院機械工程專 業(yè)機械設計制造及其自動化班 級學 號學生姓名指導教師完成日期2010年3月15日35摘要塑料工業(yè)是世界上發(fā)展最快的工業(yè)之一。在日常生活中幾乎每天都使用塑料制品，這些產品的大部分可由注塑成型的方法生產。眾所周知，注塑成型工藝是制作各種形狀的產品和以低成本制作復雜形狀產品的制造工藝。本次的畢業(yè)設計的主要內容是文具盒塑件的注塑模具設計。從塑料材料的性能分析，根據塑件的基本形狀和尺寸入手，合理選擇注射的成型方法。通過對塑件工藝性的分析和對模具生產條件及制造水平的掌握，制訂出成形工藝卡。在制定出成形工藝卡以后，開始進行模具的結構設計。其中模具的結構設計過程包括：型腔的數目和位置的確定，模具的總體結構形式設計，動模及定模成形零件尺寸的確定，澆注系統(tǒng)形式及尺寸的確定，脫模方式的確定，調溫及排氣系統(tǒng)的確定，模架的選擇待以上各步驟完成以后，便開始繪制模具的結構草圖，根據具體尺寸校核注塑模具及注塑機的有關尺寸，并對工藝參數進行核定和計算。之后進行初步的審查對所存在的問題進行確定和修正，然后繪制模具總裝配圖，按裝配圖繪制成型零件及所有需要加工的零件工作圖，同時考慮零件的加工工藝。 關鍵詞：文具盒塑件；注塑模具；成形工藝 ABSTRACTPlastic industry is one of the worlds fastest growing industries.Almost every product that is used in daily life involves the usage of plastic and most of these products can be produced by plastic injection molding method. Plastic injection molding process is well known as the manufacturing process to create products with various shapes and complex geometry at low cost.The main content of the graduation thesis is to design a plastic injection mold of the plastic pencil box. From the plastic material performance analysis, according to models a basic shape and the size obtain, reasonably selects the injection to take shape the method. we can formulate the formed craft card by the way of analysising model technological and grasping the mold working condition and manufacture level. After formulateing the formed craft card, starts to carry on the mold the structural design. Mold structural design process includes: the cavity number and the position determination, the mold overall structural style design, moves the mold and decides the mold forming components size the determination ,pours the system and the size determination, the drawing of patterns mode determination after, adjusts warm and the exchaust gas completes, then starts to draw up the mold the structure schematic diagram, according to the specific size examination injection mold and the injection computer related size, and carries on the checking and the computation to the craft parameter. Carries on the determination and the revision afterward, then the plan mold assembly drawing, takes shape the components and all needs to process, simultaneously considers the components the processing craft.Key words: plastic pencil box； plastic injection mold；formed craft杭州電子科技大學本科畢業(yè)論文目錄前言 11. 緒論. . 21.1模具在加工工業(yè)中的地位.21.2 模具的發(fā)展趨勢.21.3 模具CAD/CAM.3 1.4 塑料的組成特點與分類.4 1.5熱塑性塑料注射模的基本組成.51.6注射成型模具分類.61.7 熱塑性塑料的工藝特性.71.8 注塑成型工藝過程.92 畢業(yè)設計任務說明112.1畢業(yè)設計基本內容.112.2文具盒塑件注射模具的設計流程.112.3畢業(yè)設計選題的意義.123. 文具盒塑件注射模具的設計.133.1尺寸測量和三維模型的建立.133.2 塑件材料.133.3 型腔總體布局.143.3.1型腔數量的確定.143.3.2型腔布局.143.4成型零件的設計.153.4.1分型面的確定.153.4.2創(chuàng)建型腔和型芯.163.5標準模架的選擇調用.183.5.1標準模架類型.183.5.2標準模架的選擇調用.183.6 澆注系統(tǒng)設計.203.6.1主流道的設計 .203.6.2冷料井設計.213.6.3分流道設計.213.6.4澆口設計.223.6.5排氣孔道的設計.233.7 頂出機構設計.233.8 抽芯機構設計.243.9 模具溫度調節(jié)系統(tǒng)設計.243.10注塑設備選擇.254模具制造 284.1注塑模具制造材料選擇 284.2 模具的特種加工方法294.3 塑料模具成形零件的加工304.4模具安裝和調試 305設計總結 32致謝 .33參考文獻 .34前 言光陰似梭，大學四年的學習一晃而過，為具體的檢驗這四年來的學習效果，綜合檢測理論在實際應用中的能力，除了平時的考試、實驗測試外，更重要的是理論聯(lián)系實際，即此次設計的課題為文具盒塑件注塑模具。本次畢業(yè)設計課題來源于生活，應用廣泛，但分型難度大，模具結構較為復雜，對機械設計工作人員來說是一個很好的考驗。它能加強對塑料模具成型原理的理解，同時鍛煉對塑料成型模具的設計和制造能力。本次設計以文具盒塑件注射模具為主線，綜合了成型工藝分析，模具結構設計，最后到模具零件的加工方法，模具總的裝配等一系列模具生產的所有過程。能很好的學習致用的效果。在設計該模具的同時總結了以往模具設計的一般方法、步驟，模具設計中常用的公式、數據、模具結構及零部件。把以前學過的基礎課程融匯到綜合應用本次設計當中來，所謂學以致用。在設計中除使用傳統(tǒng)方法外，同時引用了UG,Solidedge,CAD軟件，力求達到減小勞動強度，提高工作效率的目的。本次設計中得到了邵老師和學院各位老師的指點和精心教誨。由于實際經驗和理論技術有限，設計的錯誤和不足之處在所難免，希望各位老師批評指正。1. 緒論1.1模具在加工工業(yè)中的地位模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。對模具的全面要求是：能生產出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從模具制造的角度，要求結構合理、制造容易、成本低廉。模具影響著制品的質量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機械性能、電性能、內應力大小、各向同性性、外觀質量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結構對操作難以程度影響很大。在大批量生產塑料制品時，應盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動，為此，常采用自動開合模自動頂出機構，在全自動生產時還要保證制品能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當批量不大時，模具的費用在制件上的成本所占的比例將會很大，這時應盡可能的采結構合理而簡單的模具，以降低成本?，F代生產中，合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少是三項重要因素，尤其是模具對實現材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設計起著重要的作用。高效的全自動設備也只有裝上能自動化生產的模具才有可能發(fā)揮其作用，產品的生產和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求。1.2 模具的發(fā)展趨勢 近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產量中所占的比重越來越大1。從模具設計和制造角度來看，模具的發(fā)展趨勢可分為以下幾個方面：（1） 加深理論研究在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已經有經驗設計階段逐漸向理論技術設計各方面發(fā)展，使得產品的產量和質量都得到很大的提高。（2） 高效率、自動化大量采用各種高效率、自動化的模具結構。高速自動化的成型機械配合以先進的模具，對提高產品質量，提高生產率，降低成本起了很大的作用。（3） 大型、超小型及高精度 應用的擴大，于是出現了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導熱性優(yōu)異的制模材料。（4） 革新模具制造工藝 在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進的機床，這不僅大大提高了機械加工的比重，而且提高了加工精度。（5） 標準化 開展標準化工作，不僅大大提高了生產模具的效率，而且改善了質量，降低了成本。1.3 模具CAD/CAM采用CAD技術是模具生產的一次革命，是模具技術發(fā)展的一個顯著特點。引用模具CAD系統(tǒng)后，圖紙不再是設計與制造環(huán)節(jié)的分界線，也不再是制造、生產過程中的唯一依據，圖紙將被簡化，甚至最終消失。模具CAD技術在近幾年的發(fā)展過程中日趨成熟，基于此項技術的二維、三維制圖軟件得到了廣泛的應用，以生產家用電器的中國企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國UGS的UG、美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格較低等特點，為進一步普及模具CAD/CAM技術創(chuàng)造了良好條件?；诰W絡化的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結構也得到了迅猛發(fā)展，在網絡系統(tǒng)下實現了CAD/CAM的一體化，解決了傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產過程分工協(xié)作的要求，更能符合實際應用的自然過程。模具CAD/CAM的優(yōu)越性2：（1）縮短了模具設計與制造的周期，促進產品的更新?lián)Q代；（2）優(yōu)化模具設計及優(yōu)化模具制造工藝，提高產品質量和延長模具壽命；（3）提高模具設計及制造的效率，降低成本；（4）將設計人員從繁悶的計算和繪圖中解放出來，使其可以從事更多的創(chuàng)造性勞動。1.4 塑料的組成特點與分類1塑料的組成及各組成物的作用塑料是以樹脂為左，加入不同添加劑，在一定的溫度和壓力下塑化成型的高分子材料。 (1)樹脂：包括天然樹脂和人工合成樹脂。由于天然樹脂產量有限，生產中很少采用天然樹脂而主要采用人工合成樹脂，樹脂在塑料中一般含量為40。1肋。樹脂是基礎原料，它具有流功性和可塑性，是成型的必備條件。不同的樹脂，決定塑料的不同類型。添加劑主要有：填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑；著色劑等，添加劑直接影響塑料的物理、力學、化學性能等。(2)填充劑：是坦料中的重要成分。加入量可達40。50，常用的填充劑有碳酸鈣、碳黑、玻璃纖維等。 加入填充劑的目的有兩個：一是增量，增加塑料的體積或重量，明顯減少樹脂用量，降低成本。二是玫性，樹脂中加入填充劑后，改變了樹脂分子問構造，增加了原來不具有的特性，如酚醛樹脂中加入木粉后，克服了脆性，提高了彈性；聚乙烯中加人鈣質填料，提高了耐熱性和剛度等3。填充劑的形狀一般為粉狀，也有纖維狀和層狀，不管填充劑的形狀如何，對其要求有：容易被樹脂浸潤與樹脂戳附很好，性質穩(wěn)定又易分散，對設備的磨損不嚴重。(3)增塑劑：為了改進塑料的可塑性，降低熔融強度，需在有些樹脂中加入有機化合物，這些有機化合物稱為增塑劑，如氯化石蠟、磷酸酪類、二甲酸酯類等。在塑料工業(yè)中，聚氯乙烯、硝酸纖維、醋酸纖維中均需加入增塑劑以改善成型性能，提高塑料的軟性及其它必要的性能。樹脂中加入增塑刑，加大了其分子間的距離，削弱了大分子間的相互作用力，使樹脂分子容易滑移，從而達到上述目的。如聚氯乙烯樹脂中加人增塑劑鄰苯二甲二丁酪，變?yōu)槿缤鹉z一樣柔軟的塑料。但加入量不能太多，否則會明顯降低樹脂的強度和硬度。 增塑劑是液態(tài)或低熔點固態(tài)物質，應無毒、無臭味、無色、對光和熱比較穩(wěn)定、揮發(fā)性小且與樹脂有良好的相容性。(4)固化劑：主要用于熱固性塑料。它的作用是，熱固性塑料在成型時，其原來的線型分子結構變?yōu)轶w型分子結構，硬化過程加速，故又稱為硬化劑。在環(huán)氧樹脂中加入乙二胺，在酚醛樹脂中加入六甲基四胺，就是這個道理。(5)穩(wěn)定劑：為了提高塑件在使用時的穩(wěn)定性，防止較快變質變性，需在塑料中加入某些物質，這些物質稱為穩(wěn)定劑。塑件在使用中要能耐熱、光、空氣、霉菌等。當使用環(huán)境較差時，往往會給塑件帶來較大的影響，降低其使用壽命。為此，在配料時加入穩(wěn)定劑。 穩(wěn)定劑應耐油、耐水、耐化學腐蝕，抗老化，在成型過程中揮發(fā)小、不分解，無色，能與樹脂很好相容。常用的穩(wěn)定劑是硬脂酸鹽、環(huán)氧化合物等。(6)發(fā)泡劑：為了制成泡沫塑料，在樹脂中加入某種物質，如石油醚等，使樹脂膨脹，這些物質就稱勺發(fā)泡劑。(7)著色劑： 般將顏料或染料稱為著色劑，它使塑料具有紅色、藍色等各種色彩，以滿足使用者陶需要。著色劑在塑料配料時加入，加入量可通過試驗或憑經驗確定，并要攪拌均勻、著色劑應與樹脂有很好的相容性，著色力強，性質穩(wěn)定，不與其它成分(如填充劑、固化劑等)起化學反應，不易變色等。不少著色劑還束有其他作用，如炭黑著色劑有助于防止塑料受光變脆，二鹽基性亞磷酸酯能防止紫外線射入。在塑料中加入螢光色料，可使之具有特殊光學性能。除上述添加劑外，還有潤滑劑、阻燃劑等。2塑料的特點(1)質量輕。哩料的密度一般在0923gcm3范圍內，約為鋁的12，銅的l6。(2)比強度和比剛度高。塑料的強度和剛度雖然不如金屬好，但塑料的密度小，所以其比強度(贏P)和比剛度(xP)相當高。如玻璃纖維增強塑料和碳纖維增強塑料的比強度和比剛度比鋼材好。(3)化學穩(wěn)定性好。塑料對酸、堿等化學物質具有良好的抗腐蝕能力，因此，在化工設備以及日用和工業(yè)品中得到廣泛應用。 (4)電絕緣性能好。塑料具有優(yōu)越的電絕緣性能和耐電弧特性，所以廣泛應用于電機、電器和電子工業(yè)中，做結構零件和絕緣材料。(5)耐磨和減磨性能好。塑料的摩擦系數小，耐磨性強，可以作為減磨材料，如用來制造軸承、齒輪等零件。(6)消聲和吸振性能好。用塑料制成的傳動摩擦零件，噪聲小，吸振性好。1.5熱塑性塑料注射模的基本組成 通常一付注射模由下列基本部分組成4：(1).定模機構定模機構是安裝在注射機的固定模板上的部分型腔。由定位環(huán)，主流道體，定模底板，定模板和凹模組成一體，在注射機上固定不動。主流道口與注塑機的噴嘴相聯(lián)，引入熔融塑料。(2).動模機構動模機構是安裝在注塑機的動模板上的部分型腔。由凸模，動模板，導柱，動模墊板和模腳等組成一體，在注塑機的鎖模裝置的驅動下往復運動。隨著模板向右一起運動，完成凹模與凸模閉合，即閉模。注塑機料筒里的熔融塑料的高壓作用下，通過噴嘴和澆注系統(tǒng)進入模腔，獲得所需要的制品。當動模板向右運動時，完成開模，借助頂出裝置實現制品脫模，落料。(3).澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)是將熔融塑料引向閉合模腔的通道。通常由主流道，冷料穴，分流道和澆口等組成(4).導向裝置導向裝置時用以保證動模和定模閉合時位置準確。它由導柱和導套組成。對于多腔位射模，其頂出機構也設置了導向裝置，以免頂針彎曲和折斷。(5).頂出機構頂出機構是實現制品脫模的裝置。常見的有頂桿式，頂管式和推板式等。(6).抽芯機構當制品上帶有側孔和側凹結構時，在頂出工作前，先要將可作側向運動的型芯從制品中抽出，該側向運動是由抽芯機構實現的。由此可知，該機構只是部分注射成型模才需要設置。(7).冷卻和加熱裝置加熱時為滿足注射成型工藝對模具溫度的要求：冷卻為使熔料能在模具內冷卻定型。一般凹，凸模中通冷卻水，熱水，熱蒸汽等。(8).排氣系統(tǒng)排氣系統(tǒng)是為把型腔內原有的空氣以及塑料受熱過程中產生的氣體排出，而在模具分型面處開設的排氣槽。1.6注射成型模具分類（1）按塑料品種不同可分為熱塑性注射成型模和熱固性塑料注射成型模。（2）按所用的注塑機類型不同而分為臥式注射成型模，立式注射成型模和角式注射成型模。（3）按注射成型模的結構特征分為：分型面注射成型模，又稱為雙板式注射成型模。雙分型面注射成型模，也稱為三板式注射成型模。適用于點膠口形式的注射成型模。在開模時，中間板與定模板進行定距分模，取出澆口，流道廢把。1.7 熱塑性塑料的工藝特性 (1)收縮率：熱塑性塑料的收縮形式與熱固性塑料類似。影響熱塑性塑料成型收縮率的主要因素有以下幾方面。 塑料品種：熱塑性塑料在成型過程中由于存在結晶化引起的體積變化，內應力強，塑件殘余應力大，分子取向性強，因此與熱固性塑料相比收縮率較大，方向性明顯。此外，脫模后收縮和后處理收縮也比熱固性塑料大。 塑件特性：塑件成型時，熔料與模具型腔表面接觸層的冷卻較快，形成較低密度的固態(tài)層，由于塑料的導熱性差，其內層緩慢冷卻而形成收縮大的高密度固態(tài)層，因此塑件壁越厚則收縮率越大。 澆口形式和尺寸：這些直接影響料流方向、密度分布、保壓補塑及成型時間。 成型條件：模具溫度、注射壓力、保壓時間等對塑件的收縮均有直接影響。在模具設計時，應根據各種塑料的性質，塑件的壁厚，形狀，進料口形狀與尺寸，按經驗確定塑件各部位的收縮率：，再計算模具型腔尺寸。對高精度的塑件，在模具設計時應留有修模余地，通過試模尼逐步修正模具，以達到塑件尺寸、精度要求。 (2)流動性：塑料流動性可以根據塑料的相對分子質量、熔融指數、阿基米德螺旋線長度、表觀融度及流動比(流程長度塑件壁厚)等進行分析。相對分子質量小、熔融指數高、螺旋線長、表觀熟度小、流動比大的塑料流動性好5。按模具設計要求，可將流動性分為3類：流動性好的，如尼龍、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯；流動性中等的，如改性聚苯乙烯(ABS)、有機玻璃、聚甲醛、氯化聚醚等；流動性差的，如聚碳酸酪、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚礬、氟塑料等。 影響流動性的主要因素有以下幾個方面：溫度。料溫高則塑料的流動性增大。壓力。注射壓力增大則熔融塑料受剪切作用大，其流動性也隨之增大。特別是聚乙烯、聚甲醛對壓力的反應十分敏感，所以在成型時可以通過調節(jié)注射壓力來控制流動性。模具結構。模具澆注系統(tǒng)的形式、尺寸和布置，冷卻系統(tǒng)設計的合理性，熔料流動(如型腔表面粗糙度、流道截面積、型腔形狀和排氣系統(tǒng))等因素都直接影響到熔料在型腔內的流動性。 (3)結晶性：熱塑性塑料按其冷凝時有無結晶現象，可分為結晶型塑料和非結晶型塑料兩大類。 塑料的結晶現象是指塑料由熔融狀態(tài)到冷凝狀態(tài)的過程中，分子由無序的自由狀態(tài)排列而逐步成有序有規(guī)律排列的一種現象。從表觀特征來看，一般結晶型塑料是不透明或半透明的，非結晶型塑料是透明的。但也有例外，如聚4甲基戊烯為結晶型塑料，卻有高透明性，ABS為非結晶型塑料，但卻不透明。對于結晶型塑料在模具設計及選擇注塑機時應注意以下幾點：料溫上升到成型溫度所需要的熱量多，要選用塑化能力大的設備。冷凝時放出的熱量大，模具需要充分冷卻。塑件成型尼收縮大，易發(fā)生縮孔、氣孔。塑件壁較薄時，冷卻快，結晶度低，收縮??；塑件壁較厚時，冷卻慢，結晶度高，收縮大。因此，應合理控制模具溫度。塑料各向異性明顯，內應力大，脫模后塑件易發(fā)生變形翹曲。塑料結晶熔點范圍窄，易發(fā)生末熔粉注人型腔或堵塞進料口現象。 (4)熱敏性和水敏性：熱敏性是指某些塑料對熱較為敏感，在料溫高和受熱時間長的情況下就會產生變色、降聚、分解的特性。具有這種特性的塑料稱為熱敏性塑料，如硬聚氯乙烯、聚甲配、聚三氟氯乙烯等。為防止熱敏性塑料在成型過程中出現變色、分解現象，一方面可在塑料加入熱穩(wěn)定劑，另一方面應選用螺桿式注塑機，正確控制成型溫度和成型周期，問時應及時消除分解物，對模具和設備采取防腐措施。 水敏性是指某些塑料(如聚碳酸酯)即使只含有少量水分，在高溫、。高壓下也會發(fā)生分解，對這類塑料在成型之前，必須預先加熱干燥。 (5)應力開裂和熔融破裂：有些塑料對應力敏感，成型時易產生內應力且質脆易裂，塑件在外力作風下會發(fā)生開裂現象。為此，除在原料內加入附加劑提高抗裂性外，對原料還應注意干烘，同時選用合理的成型條件和結構合理的塑件；在設計模具時應增大脫模斜度，選用合理的進料口和頂出機構；在成型時應適當調節(jié)料溫、模溫、注射壓力及冷卻時間，盡量避免塑件在冷脆的情況下脫模;塑件成型后要進行消除內應力后處理，以提高抗裂性。 當一定熔融指數的聚合物熔體，在恒溫下通過噴嘴孔時，其流速超過一定值后，擠出的熔體表面發(fā)生明顯的橫向裂紋稱為熔融裂紋。發(fā)生熔融裂紋會影響塑件的外觀和性能，故若選擇熔融指數高的聚合物，在模具設計時應加大噴嘴、流道和澆口截面，降低注射速度和提高料溫。(6)熱性能和冷卻速度：各種熱塑性塑料有不同的比熱容、導熱率、熱變形溫度等熱性能。比熱容高的塑料在塑化時需要熱量大，應選用塑化能力大的注射機。熱變形溫度高的塑料冷卻時間短，脫模早，但脫模后要防止冷卻變形。導熱率低的塑料冷卻速度慢，必須充分冷卻，要加強模具冷卻效果。1.8 注塑成型工藝過程1.注塑成型工藝過程見圖1-16。產前準備加料注塑機熔融塑化物料模具閉合注塑、充模、保壓冷卻定型模具開啟清模制品脫模及卸料制品后處理圖1-1.注塑成型工藝過程2.注塑成型工藝過程可分為塑化計量、注塑充模和冷卻成型三個階段7。（1）成型物料在注塑機機筒內經過加熱、壓實以及混合等作用以后，由松散的粉狀或粒狀固態(tài)轉變成連續(xù)的均化溶體的過程為塑化。將塑化好的溶體通過柱塞或螺桿定溫、定壓、定量的輸出機筒所進行的準備工作，這些動作均需注塑機控制，柱塞或螺桿在塑化過程中為計量。（2）注塑沖模 注塑充模是柱塞或螺桿從機筒內的計量位置開始，通過注塑油缸和活塞施加高壓，將塑好的塑料溶體經過機筒前端的噴嘴和模具中澆注系統(tǒng)快速送入封閉模腔的過程。（3）冷卻定型 從澆口凍結開始，到制品脫模為止，是注塑成型工藝的最后一個階段。在此階段中需要注意的是模腔的壓力，制品的密度、溶體在模具內的冷卻情況以及脫模條件等。3.成型成型的條件以及要素：（1）溫度：機筒溫度、模具溫度、干燥溫度、油溫度。（2）壓力：注射壓力、保壓壓力、被壓、合模力。（3）時間：注射時間、保壓時間、冷卻時間、干燥時間。（4）速度：射出速度，螺桿轉速，模具開、閉速度，頂出速度。（5）量：計量、頂出量、開模量。以上的成型要素相互關聯(lián)，不能各自、任意設定，又與成型制品的形狀、塑料的種類、模具構造有關系，成型條件要依據實際情況而定。機筒溫度機筒溫度的設定與塑料種類有差異，如錯誤設定機筒溫度會造成成型不良。后段為供給材料，是軟化材料并施行熔融的區(qū)域，設定溫度易稍低。中段為材料的壓縮區(qū)域，依外部加熱與內部的剪切斷作用實行可塑化，設定溫度在中間溫度為宜。前段為計量區(qū)，使熔融塑料混合攪拌均勻化，設定溫度為高溫。噴嘴依據成型周期及前段的溫度、材料的種類及噴射方式動作而定，熱穩(wěn)定性良好的材料可將溫度設定稍高一些。注射壓力將熔融塑料樹脂注射于模腔，射出壓力過分的高、低均不適宜。PC與PMMA對注射壓力不敏感。射出速度為熔融塑料樹脂向模腔的注射速度，一般對于制品的外觀、尺寸精度而言，射出速度易快；但對于加厚或加深的成型制品宜緩慢。射出時間射出時間包括注射時間與保壓時間。保壓時間過短則澆口部位未固化，模腔內的樹脂被退回螺桿側面，致使尺寸精度或外觀不良，為了避免短射或消除氣泡，宜采取較長的保壓時間。冷卻時間填充模腔樹脂冷卻固化為熱變形溫度以下至可取出制品的時間?？筛鶕尚偷暮穸?、樹脂溫度、模具溫度及材料特性確定，但一般根據經驗而頂，冷卻時間長，成型制品變形較小，但因成型制品有收縮，從模具中拔出不宜，從而成型周期拖長。計量計量時間（螺桿回轉時間）設定比冷卻時間要短。螺桿轉速因螺桿回轉，樹脂受到剪斷作用以至內部發(fā)熱，螺桿轉速越快，樹脂發(fā)熱越多，使樹脂溫度升高發(fā)生過熱或分解，在不至發(fā)生過燒或分解的范圍內，盡可能提高設備回轉速度。背壓螺桿回轉時，對于后退螺旋加以阻抗，使后退困難的阻力稱為背壓，普通為3kg/cm220kg/cm2左右。其效果排列為：a）防止重量不均勻；b）防止空氣混入；c）揮發(fā)脫氣效果；d）使熔融均勻并是顏色分散良好。2. 畢業(yè)設計任務說明2.1畢業(yè)設計基本內容參考所給文具盒塑件實物，首先設計該注塑件結構。為滿足大批量自動化生產的需要，為該塑件設計注塑模具?；緝热荩核芗叽鐪y量、塑件建模、確定收縮率和分型面、澆注系統(tǒng)設計、冷卻系統(tǒng)、抽芯機構設計、模具結構件設計、零部件加工工藝制訂、注射設備選擇、繪制模具設計圖紙。2.2文具盒塑件注射模具的設計流程(1)、塑件尺寸測量，用測量儀器對塑件進行尺寸的測量，(2)、塑件建模，利用軟件UG或SolidWorks進行塑件的立體建模。(3)、注塑設備選擇，確定塑件的型腔數，并計算塑件的投影面積，通過注射量的校核、注射力的校核、鎖模力的校核、安裝部分的尺寸校核、開模行程的校核、頂出裝置的校核，結合注塑設備的資料確定注塑設備的型號。(4)、確定收縮率和分型面，首先由塑件性能的要求等，確定塑件的塑料，通過查資料確定塑件的收縮率。根據文具盒塑件的工藝及結構特點，確定具體的分形面，大致應為文具盒外側。(5)、模架設計，通過塑件的大小及型腔數、澆注系統(tǒng)、導向部件、推出機構、調溫系統(tǒng)、排氣槽、側抽芯機構等的初步估算，確定使用模架的型號。(6)、澆注系統(tǒng)設計，本塑件使用的是冷流道澆注系統(tǒng)，在澆注系統(tǒng)設計中，包括流道的設計、噴嘴的選擇、主流道襯套的選擇等，還必須研究一模兩腔澆注系統(tǒng)的平衡性設計。(7)、成型件（模腔、模芯）設計，確定型腔數和分型面。(8)、抽芯機構的設計，根據文具盒塑件的結構特點，必須設置抽芯機構便于成型，根據文具盒側部位置及工藝特點，選擇并設計適合的側抽芯機構。(9)、頂出機構的設計，根據文具盒塑件的結構特點，設計頂出機構。(10)、冷卻系統(tǒng)設計，溫度調節(jié)對塑件質量、生產效率有很大的影響，還針對型腔與型芯冷卻回路的形式進行設計。(11)、零部件加工工藝制定，結合現代加工手段，利用數控CNC，電火花，線切割等方法，制定最符合經濟效益的加工工藝。(12)、完成整套模具的三維立體圖和二維工程圖的繪制。2.3畢業(yè)設計選題的意義文具行業(yè)作為國內迅速崛起的一個輕工產品，在國際市場上起著越來越重要的作用。每年國際、國內的文具行業(yè)展覽會或者輕工產品展覽會，參展的國內文具企業(yè)不下1000家，中國制造的文具產業(yè)正以絢爛多彩的姿態(tài)展現給世界。據統(tǒng)計，國內現在專業(yè)的文具生產企業(yè)近5000家，專業(yè)生產辦公文具的企業(yè)約3000家，年銷售額達1000萬元以上的企業(yè)約為10%。傳統(tǒng)辦公及相關文具仍然是國內文具企業(yè)發(fā)展的關鍵，其原因就是國內經濟水平仍然相對較低，勞動力廉價，競爭力弱，傳統(tǒng)文具仍然有著龐大的消費市場，這也是傳統(tǒng)辦公文具賴以生存的土壤。 但是，國內文具在產業(yè)發(fā)展的過程中，不可避免地走了一條惡性循環(huán)的競爭之路，缺乏明確有序的規(guī)范，產品線單一、低價競爭、資源浪費嚴重等等，都成了當前文具行業(yè)發(fā)展的樊籬，嚴重制約和阻礙了國內文具新生品牌的健康發(fā)展隨著科技的不斷發(fā)展，人們對塑料件的要求也越來越高，如何縮短成型周期、降低生產成本、提高制件精度，也直接關系到科學技術的發(fā)展，近20年來注射成型工藝及模具新技術發(fā)展很快，新的工藝和結構也層出不窮，同時也因為計算機技術的發(fā)展，計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助工程（CAE）也促進模具行業(yè)的發(fā)展。就以上的分析而言，文具盒這類超薄件注塑模具在國內及國外都有很廣闊的前景，而且技術也是相對要求較高的，在技術的不斷更新下，我相信超薄件的注塑模具的生產周期可以縮短、成本可以降低、技術也可以得到更好的發(fā)展。3 .文具盒塑件注射模具的設計3.1尺寸測量和三維模型的建立利用游標卡尺測出產品的主要尺寸并在UG軟件的造型界面下完成文具盒塑件的三維造型，圖3-1為文具盒塑件的三維立體圖。圖3-1.文具盒塑件的三維立體圖經UG軟件里的質量分析功能測得產品的體積V=24.571cm3 ，密度=1.05g/cm3，所以質量M=25.8g。3.2 塑件材料通用塑料如聚丙烯PP，聚乙烯PE，聚氯乙烯PVC具有應用范圍廣、加工性能良好，價格低廉的優(yōu)點，但由于其力學性能較差且成型收縮率較大不易成型尺寸穩(wěn)定的制品故不選用。所以材料最終選定為PS，其綜合性能優(yōu)異，耐化學品，絕緣性好，流動性較好，易于成型；成型收縮率小，制件尺寸穩(wěn)定。俗稱 ：PS塑料 ；中文學名：聚苯乙烯；英文學名：Polystyrene；英文簡稱：ps；比重:1.05克/立方厘米 成型收縮率:0.6-0.8% 成型溫度：170-250（1）物料性能電絕緣性(尤其高頻絕緣性)優(yōu)良,無色透明,透光率僅次于有機玻璃,著色性耐水性,化學穩(wěn)定性良好，強度一般，但質脆，易產生應力脆裂，不耐苯，汽油等有機溶劑，適于制作絕緣透明件，裝飾件及化學儀器，光學儀器等零件8。（2）成型性能無定形料，吸濕小，不須充分干燥，不易分解，但熱膨脹系數大，易產生內應力，流動性較好，可用螺桿或柱塞式注射機成型；宜用高料溫，高模溫，低注射壓力,延長注射時間有利于降低內應力，防止縮孔，變形；可用各種形式澆口，澆口與塑件圓弧連接，以免去處澆口時損壞塑件，脫模斜度大，頂出均勻，塑件壁厚均勻，最好不帶鑲件，如有鑲件應預熱。3.3 型腔總體布局33.1型腔數量的確定為了提高生產效率，降低生產成本，高效率的利用材料，在既保證產品質量，滿足模具制造加工工藝性的要求，又要保證生產技術經濟效益的前提下，型腔數量采用一模兩腔的方式。3.3.2型腔布局型腔布局最佳方案的選擇，應綜合考慮以下因素而定：合理的布局，應使每個型腔都能通過澆注系統(tǒng)從總壓力總，均等的分到足夠的成型壓力(1)型腔布局和澆口開設應盡量保持對稱，防止模具因承受偏載而產生溢料現象。(2)保證熔體同時均勻地充滿每個型腔，使各型腔的塑件質量符合圖紙規(guī)定，并滿足穩(wěn)定，均一的要求。(3)盡可能是型腔排列緊湊，布局合理，以便減少模具外形尺寸。(4)型腔與主流道的距離應盡量短，以避免壓力和熱量損失，提高材料利用率。(5)采用平衡的流到和合理的澆口尺寸，從而滿足均衡進料，同時充滿，均勻冷卻的要求。型腔布置方式，有平衡式布置和非平衡式布置兩種。分析塑件后，采用平衡式布局。3.4成型零件的設計3.4.1分型面的確定模具必須制成既可以分離又可以閉合的兩個或幾個部分，以滿足注射過程中成型，脫模的需要。模具這種實現分離，閉合的接觸面，稱為分型面。一般來說，分型面有平直分型面，傾斜分型面，階梯分型面，曲面分型面，瓣合分型面和立體分型面等幾種形式。該文具盒塑件的分型面屬于平直分型面。分型面的確定，受模具結構，模具制造工藝，總體布局，澆注系統(tǒng)，塑件結構工藝性，嵌件位置，推出機構，排氣系統(tǒng)，操作工藝等多方面因素的影響9。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則：(1)保證塑件的外觀質量要求。(2)分型方向確定后，分型面應設計在此方向上的塑件外形最大處。(3)盡可能使分型面的設置有利于塑件脫模。(4)提高塑件關鍵行位尺寸精度。(5)盡可能使分型面具有良好的加工工藝性。(6)為了可靠鎖模，盡量減少塑件在合模分型面上的投影面積。(7)使模具具有良好的排氣效果。(8)盡可能避免側向分型或抽芯機構。分析塑件后，對文具盒塑件的分型面如圖3-2所示。圖3-2 文具盒塑件分型面3.4.2創(chuàng)建型腔和型芯成型零件的工作尺寸是指型芯和型腔工作圖上所標注的尺寸, 包括型腔的徑向尺寸和深度尺寸、型芯的徑向尺寸和高度尺寸、型芯或型腔的徑向尺寸和高度尺寸以及它們的制造公差等, 它直接構成塑件的尺寸,影響著塑件的精度。通常工作尺寸是根據模具的制造公差、塑料成型收縮率和成型零件磨損確定的。傳統(tǒng)的方法是平均收縮率計算法,其計算式如下:（1）型腔的工作尺寸計算式: （3-1） （3-2）（2）型芯的工作尺寸計算式: （3-3） （3-4）（3）中心距尺寸計算 LM=L1（1+K） （3-5） 杭州電子科技大學本科畢業(yè)論文式中K塑料的平均收縮率 L 型腔徑向尺寸H型腔深度尺寸L 塑塑件外形徑向尺寸H塑塑件外形高度尺寸 塑件公差 成型零件制造公差l 型芯徑向尺寸l 塑塑件內壁徑向尺寸h 型芯高度尺寸h 塑塑件內壁深度尺寸LM模具中心距尺寸L1制件中心距尺寸通過公式，利用UG軟件，根據分型線、分型面、型芯區(qū)域和型腔區(qū)域曲面創(chuàng)建出型腔和型芯，見圖（3-3）型芯和圖（3-4）型腔。圖3-3.型芯圖3-4.型腔3.5標準模架的選擇調用3.5.1標準模架類型美國、德國、日本等發(fā)達國家都十分重視模具標準化工作，目前世界較流行的標準有：國際模具標準化組織ISO/TC29/SC8的國際通用模具技術標準；德國的DIN標準；美國的DME公司標準；日本的JIS和FUTABA標準等。我也十分重視模具標準化工作，全國模具標準化技術委員會制定了沖模模架、塑料模模架和這兩類模具的通用零件及其條件等國家標準。目前，國內外有許多標準注射模架產品在市場出售，我國注射模標準模架共有兩個國家標準：（1）是適用于模板尺寸B L為560mm900mm的中小型模架（GB/T12556.1-1990）；（2）是適用于模板尺寸B L為630mm1250mm的大型模架（GB/T12555.1-1990）。美國DME公司的標準模架共有七種系列，它們是A、AR、B、X5、X6、AX、T系列。在這七種系列中，A、AR、B系列屬于兩板結構（單分型面），X5、X6、AX屬于三板結構（雙分型面），T系列屬于四板結構（三分型面）10。在兩板結構中，A系列和B系列結構相同，只是A系列設置了上、下墊板，AR系列與A系列相似，只是導柱與導套倒裝。在三板結構中，X5、X6系列在A系列上增加了推件板，X6與X5系列的區(qū)別在于X6系列設置有動模板。AX系列與A系列的不同點在于AX系列具有一塊中間活動板，可以形成兩個分型面，分別脫出流道凝料和塑件制品。在T系列中有兩塊活動板，可以形成三個分型面，用于一些特殊場合。標準模架的選擇是注射模CAD系統(tǒng)的一個重要步驟。標準模架系列應在設計工作開始之前，就已經存放在數據庫中。3.5.2標準模架的選擇調用根據凹凸模的尺寸W=220 Z-UP=35 L=240 Z-DOWN=25，選取圖3-5：美國DME公司的2A模架。圖3-5：美國DME公司的2A模架Index=3050; 模架型號為3050；Mold_w=296; 模架寬度為296；Mold_l=496; 模架長度為496；TCP_type=1; TCP_w=346; TCP_h=26; BCP_h=26; AP_h=56;BP_h=46; CP_h=66; CP_w=46; EJA_h=16;EJB_h=26; EJ_w=202; Stp_D=16; Gp_D=32;Scr_d=12; D1=24; DB=23.A板如圖3-6所示，B板如圖3-7所示。圖3-6 A板圖3-7 B板3.6 澆注系統(tǒng)設計3.6.1主流道的設計 在多數情況下，主流道襯套和定位環(huán)設計成兩個零件，配合裝配且用定位環(huán)壓住，用于中大型模具。對于小型模具主流道襯套與定位環(huán)設計成整體式的。此模具屬于中型模具，為了便于主流道襯套和定位環(huán)拆裝，所以在此畢業(yè)設計采用流道襯套和定位環(huán)設計成兩個零件。一般要求主流道襯套球面半徑