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畢業(yè)實習與畢業(yè)設計調(diào)研報告 實習或調(diào)研地點 常德市潤綠園林工具有限公司 實習與調(diào)研時間 2006年2月27日 2006年3月10日 畢業(yè)實習與調(diào)研的目的 意義 為了更好的搞好畢業(yè)設計 使設計出的產(chǎn)品符合實際生產(chǎn)的要求 我對常 德市潤綠園林工具有限公司進行了考察和實習 畢業(yè)實習是一個理論聯(lián)系實際的過程 是對大學四年所學專業(yè)知識的一次 全面復習和升華 在實習過程中 通過對實際注射塑料模的觀察 熟悉和了解 相關產(chǎn)品的設計制造方法以及模具的制造方法 材料等各方面的問題 并運用 所學的知識提出相對合理的解決方案 鞏固了大學四年所學的畫法幾何與機械 制圖 公差與配合 現(xiàn)代制造工藝理論與方法 機械工程材料等專業(yè)課程的基 本知識 從而有利于自己能夠順利的完成畢業(yè)設計 為自己的四年大學生活畫 上一個句號 畢業(yè)實習與畢業(yè)設計調(diào)研鑒定 指導教師 年 月 日 畢業(yè)實習與畢業(yè)設計調(diào)研成績評定 指導教師建議成績 指導教師 簽名 年 月 日 系畢業(yè)設計工作指導小組審定成績 組長簽名 機械工程系 蓋章 畢業(yè)實習與畢業(yè)設計調(diào)研報告正文 一 實習與調(diào)研單位基本情況 為了做好本次畢業(yè)設計 系部要求我們必須進行一次較長時間的實習與調(diào) 研 在曾老師的帶領下 我們到了常德市潤綠園林工具有限公司 該公司是一 家專業(yè)從事園林綠化工具設計 生產(chǎn) 銷售同時承接園林綠化工程設計 施工 的企業(yè) 企業(yè)的宗旨是 維護大家共同的綠色 該公司擁有固定資產(chǎn) 3000萬 流動資1000萬 擁有員工400多名 其中專業(yè)技術人員80名 大中專畢業(yè)生占 員工總數(shù)的85 共有四個車間和相關廠房 生產(chǎn)管理基本上是自動化形式 由于生產(chǎn)的產(chǎn)品主要面向常德及省內(nèi)外其他地區(qū) 生產(chǎn)規(guī)模比較大 本公司為 外向型企業(yè) 產(chǎn)品范圍覆蓋整個園林工具的生產(chǎn)領域 生產(chǎn)的產(chǎn)品有八大系列 三百多個品種 包括 綠網(wǎng)水管 快速接頭 噴水槍 枝剪 鏟 耙 噴水壺 水管 水車類 灑水器類施 肥播種器類 園林五金工具類等園林用具 其生 產(chǎn)的工人多數(shù)是有經(jīng)驗的工人 常德市潤綠園林工具有限公司正在進行注射模 擠塑模 壓鑄模 吹塑模等加工 我們主要了解注射模設計和加工的實際工作 情況和相關參數(shù) 二 實習心得和體會 此次實習是我們搞好畢業(yè)設計的一項重要的實踐性教學環(huán)節(jié) 在實習中開 拓我們的視野 增強專業(yè)意識 鞏固和理解專業(yè)課程 在常德市潤綠園林工 具有限公司中 陳學彬工程師向我們介紹有關內(nèi)容 同時我們也在生產(chǎn)車間 參觀 向企業(yè)的現(xiàn)場管理 技術生產(chǎn)工作人員學習請教相關知識 我們又進 行了分組討論 發(fā)言 通過交流實習體會 加深和鞏固了實習內(nèi)容 通過本 次實習 我們學到了很多課本上學不到的東西 并對注射塑料模設計有了更 深的認識 我們在常德市潤綠園林工具有限公司實習和調(diào)研中 我們了解到要做好一 副注塑模 在設計之前必須明確以下事項 1 明確制品的幾何形狀及使用要求 對于形狀復雜的制品 有時除看懂其圖樣外 還需參考產(chǎn)品模型或樣品 考慮塑料的種類及制品的成型收縮率 透明度 尺寸公差 表面粗糙度 允許 變形范圍等問題 即充分了解制品的使用要求 因為這不僅是模具設計的主要 依據(jù) 而且是減少模具設計者與產(chǎn)品設計者之間意見分歧的手段 2 估算制品的體積和重量及確定成型總體方案 計算制品的重量目的在 于選擇設備和成型總體設計方案 成型總體方案包括確定模具的結構形式 型 腔數(shù)目 制品成型的自動化程度 采用流道的形式 制品的側向型孔是同時成 型還是后序加工 側凹的脫模方式等 3 明確注射成型機的型號和規(guī)格 只有確定采用什么型號和規(guī)格的注射成型機 在模具設計時才能對模具上 與注射機有關的結構和尺寸的數(shù)據(jù)進行校核 4 檢查制品的工藝性 對制品進行成型前的工藝性的檢查 以確認制品的各個細小部分是否符合 成型的工藝性條件 在車間里面 從塑料產(chǎn)品的加工過程中 我們了解到 注射成型的工藝過 程主要有以下幾個方面 1 成型前的準備 原料與處理 為了保證注射成型的正常進行和保證塑件的質(zhì)量 要注射成 型前應做一定的的準備工作 如對塑料原料進行外觀檢驗 清洗機筒 生產(chǎn)中 如需改變塑料品種 調(diào)控顏色 或發(fā)現(xiàn)成型過程中出 現(xiàn)熱分解或降低反應 則應對注射機筒進行清洗 預熱嵌件 對于有嵌件的塑料制品 由于塑料與金屬的收縮率不同 嵌件 周圍的塑料容易出現(xiàn)收縮應力和裂紋 因此 成型前可對嵌件進行預熱 2 注射過程 1 加料 將粒狀或粉狀塑料加入注射機料斗 由柱塞或螺桿帶入料筒 進行加熱 2 塑化 成型塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱 壓實及混料等作用以后 由松散的粉狀顆粒或料狀的固態(tài)轉變成連續(xù)的均化熔體的過程 3 充模 塑化好的塑料熔體在注射機柱塞或螺桿的推動作用下 以一 定的壓力和速度經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入并充滿模具型腔 4 保壓 充模結束后 在注射機柱塞或螺桿下 熔體仍然保持力進行 補料 使料筒中的熔料繼續(xù)進入型腔 以補充塑料中的收縮需要 5 澆口凍結后的冷卻 要此階段 補縮或倒流均不再繼續(xù)進行 型腔 內(nèi)的塑料繼續(xù)冷卻 硬化和定型 當脫模時 塑料制件具有足夠的剛度 不再 產(chǎn)生翹曲和變形 6 脫模 塑件冷卻后即可開模 在推出機構的作用下 將塑料制件推 出模外 3 塑件的后處理 1 退火處理 利用退火時的分量 能加速塑料中大分子松弛 從而消 除塑件成型后的殘余應力 2 調(diào)濕處理 主要用于吸濕性很強且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件 調(diào)濕處理出除了能在加熱條件下消除殘余應力外 還能使塑件在加熱介質(zhì)中達 到吸濕平衡 以防止在使用過程中生發(fā)生尺寸變化 在參觀了常德市潤綠園林工具有限公司之后 我們又到了其他機械廠參觀 了幾種典型模具設備的制造和加工工藝 對模具的設計 制造 選用 裝配 加工有了一定的認識 為畢業(yè)設計打下了堅實的基礎 在調(diào)研和實習中 工廠 師傅們告訴我們 為了提高其互換性要求 以減少產(chǎn)品的設計生產(chǎn)成本 在設 計各種產(chǎn)品時 在滿足產(chǎn)品工作要求的情況下 應盡可能多的采用標準件 三 實習總結 通過實習和調(diào)研之后 我對我的課題有了進一步的認識 四功能噴槍中的 卡頭芯 結構簡單 精度要求不高 只要與四功能噴槍上噴頭 槍身 開關等 零件配合即可 根據(jù)零件的特點 以及塑料的性能和應用 該零件在加工時需要較高的料 溫和模溫 澆注系統(tǒng)的流動較小 為了在較高的注射壓力下避免澆口附近產(chǎn)生 較大的應力而導致制品翹曲變形 因此在本次設計中采用護耳澆口 又由于零 件的結構簡單 精度要求不高 為提高生產(chǎn)率 因此我此次設計中 采用一模 八腔的結構 在設計中 主要考慮以下問題 1 模具的結構和基本參數(shù) 2 模具合模導向機構設計 3 分型面選擇 推出脫模機構設計 4 模腔的布置與澆注系統(tǒng)設計 5 成型零件部件結構設 計是否合理 6 推出脫模機構與側向分型或抽芯機構設計 7 排氣結構設置 8 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 9 支承零部件結構設計 10 外形尺寸要保證安裝 在此次實習和調(diào)研中 我認識到注塑模要設計好 不僅要有機械方面的知 識 而且還涉及到材料 模具等方面 是一個有關機械與材料的交叉課題 僅 有理論知識是不行的 需要到工廠認真考察 在工廠實習中 工人師傅還教了 我很多以前書本上學不到的知識 對我此次的畢業(yè)設計有很大的幫助 學生簽名 2006 年3月10日 1 塑料注射模的同步設計系統(tǒng) 摘要 傳統(tǒng)上 塑料注射模設計一般以線性的方式進行 這種線性的工藝過程中 有些設計 活動可以同時進行 因此形成了一個 長期的循環(huán)過程 但是由于不同的步驟設計缺乏協(xié)調(diào)性 和設計者之間的相互溝通 因此 錯誤是不可避免的 通 過分析模型 過程和模型設計中模件的 設計 在當前模型設計基礎上 本文章提出了同步設計系統(tǒng) SDS SDS主要包括下列功能 1 設計者之間可以通過使用客戶機 服務器技術實現(xiàn)設計者之間的相互聯(lián)交流 2 提供當前 的設計狀況和背景資料 并為 下一步的設計提出可行性方案 3 找出不同的設計者之間的 不同點 提出解決這些爭議的意 見 以便 這項任務能給在同一 時間被不同的專家設計 4 不斷 地檢查模型設計模件以保持設計的一致性 而且 SDS系統(tǒng)能夠在模型設計過程中減少人為的 錯誤 因此 SDS系統(tǒng)的開發(fā)能夠縮短產(chǎn)品研制周期和減少開發(fā)費用 使產(chǎn)品盡快投入市場 關鍵字 同步設計系統(tǒng) SDS 并行工程 網(wǎng)絡技術和注射模具設計 1 簡介 塑料模具的設計是為了生產(chǎn)出不同的塑料產(chǎn)品 傳統(tǒng)上 塑料注射模的設計通常由人 工繪圖 隨著CAD技術的出現(xiàn) 近來計算機輔助注射模的設計 計算機輔助設計 技術也不斷 的發(fā)展 IMOLD 1 就是第一個這樣系統(tǒng) 它所需的時間是通常設計時間的80 系統(tǒng)提供 不同的模型 而每個模型又是由不同的模件組成 即填料 滑塊 澆口道 型芯 型腔 型機體 凸模 注射機和通氣孔 設計者通?？梢酝瑫r運用這些模件 由于一些輔助元件 設計必須同時進行 因此這種線性的設計方法效率較低 當兩個或更多設計者同時對同一 模具的輔助元件進行設計時 而協(xié)調(diào)性和相互之間的溝通只是口頭上的 這樣效率較低和 極易出現(xiàn)錯誤 因此信息的交換是必要的 2 3 而一個自動的設計監(jiān)控系統(tǒng)當然也是必 不可少的 最近并行工程結合產(chǎn)品設計和相關的工藝過程 已成為一種有條不紊的設計方法 得 到支持并已被運用于生產(chǎn)之中 這種方法縮短設計時間 降低產(chǎn)品開發(fā)成本 并且改進產(chǎn) 品質(zhì)量 4 曾經(jīng)前人使用過的設計方法在此系統(tǒng)中已被使用 5 新的報告也將并行工程用 于注射模型設計過程 Lee et al 提出一個當前的模具的概念設計 6 不過這個概念 因 設計過程仍然是線性的 所以知識庫和數(shù)據(jù)的分享都受到限制 而且 在實際應用中并沒 有被承認 其他研究如建立在注射模具設計基礎上的CAD知識庫系統(tǒng)已不斷的發(fā)展 7 8 9 10 但是這些報導工作卻有以下幾點被限制 他們僅有當前的設計規(guī)章和知識 在線形方式中很多功能被限制 2 雖然單用戶允許使用此系統(tǒng) 但是多個用戶在不同的位置同時存取使用這些系統(tǒng)進 行處理則是不允許的 7 設計者之間缺少相互的結合 即設計者需要經(jīng)歷整個設計過程 這不同于公司的實 際后產(chǎn)情況 在這里任務被分配給不同的專家同時做 他們只集中于特別的部分 例如過程設計 8 局部設計和整體設計 9 因此 他們 不能處理復雜的注射模具設計 通過分析模具的設計過程 這篇文章在IMOLD系統(tǒng)的基礎上不斷研發(fā)和實施 得到了當 前注射模具設計的新方法 同步設計系統(tǒng) SDS 2 當前的模具設計過程 隨著全球化的發(fā)展 產(chǎn)品面臨的壓力不斷增長 因此產(chǎn)品應盡快進入市場 模具設計 中 分工合作已成為發(fā)展趨勢 模具設計過程可以定義為以下幾點 1 相關模型 一對模型 例如Pmodule x Pmodule y 如果一個模件所需的信息通常 是來自另一個已存在的模件 則稱相關模型 信息要求一個完整的輸出量轉移或者只描述 部分的轉移量 他們通常在此系列方面運用 如圖1 a 所示 2 獨立模型 一對模型如果其中一個模件的信息量與另一個無關或者要求同時完成 一對模型則稱為獨立模型 圖1 b 顯示了獨立模型Pmodule x 和Pmodule y 3 其它模型 這是一個決策者 參閱圖1 c 由圖 1 可以看出相關模型串行連接 而獨立模型則是并聯(lián)堆積 注射模型設計程序的分解展示了它的獨立性和相互依靠特性 IMOLD系統(tǒng)有10個設計 模件 數(shù)據(jù)準備 澆注系統(tǒng) 分型系統(tǒng) 模具底部 滑塊設計 頂出裝置設計 冷卻系統(tǒng) 注射系統(tǒng) 標準件設計和排氣系統(tǒng)設計 每一個操作都有一個具體的部分設計 這些設計 模件的先后順序關系如圖2中所示 3 3 在裝配過程中各部分之間的樹形關系 一個注射模型是幾個附屬組件通過配合被連結起來 在IMOLD里 一個動態(tài)的裝配樹形 結構用來描述并且組織模具設計 如圖3所一個組裝樹的模型示例 它顯示了起動在一模型 設計給一部分中 整個結晶器裝置樹創(chuàng)造每節(jié)點的零內(nèi)容 模件被使用和那些附屬裝配的 通訊記者和 或組成部分被建立 在裝配樹過程中的他們的通訊記者節(jié)點被充滿 4 在模型設計過程中 我們?yōu)榱藳Q定模型設計在并行工程中下一步是什么 因此了解模 型設計當前的善是十分必要的 在裝配樹中機械裝置的不斷增加 提供了動態(tài)的模具設計 在我們的方法中 模具設計狀況設計通過核對裝配樹中結點的情況不斷的檢索 要先前關 系的基礎上提出下一步或者數(shù)步之后的方案 如圖2所示的圖表 4 同步設計系統(tǒng) 本文章提出了同步設計系統(tǒng) SDS 能夠在計算機輔助注射模型設計方面達到一致性 SDS的整體結構如圖4所顯示 SDS占有一個接口 四個主要功能和數(shù)據(jù)庫 四個主要功能 是知識功能 協(xié)調(diào)功能 監(jiān)控功能和網(wǎng)絡功能 1 界面 設計者使用SDS通過界面來實現(xiàn) SDS系統(tǒng)不斷發(fā)展以便僅僅通過對SDS的提供就能完成 注射模具設計過程 設計者可以使用他們自己的電腦終端機 主機 通過此界面進行設計和 相互之間的交流 2 網(wǎng)絡功能 為了使不同地方的設計者能夠同時進行工程設計協(xié)作 SDS對不同的用戶提供了有效的 5 聯(lián)系 網(wǎng)絡設備將執(zhí)行這項任務 網(wǎng)絡設備使用服務器 客戶技術使不同的用戶之間可以進 行相互聯(lián)系 客戶 服務器主要功能是使工藝過程相互在獨立的機器上運行 一臺服務器能 同時向多個客戶提供服務并且控制他們的共享資源 數(shù)據(jù)和信息的入口 附在物理網(wǎng)絡上 的設備都有主機和IP 網(wǎng)際協(xié)議 地址 IP是整個傳輸控制協(xié)議 網(wǎng)際協(xié)議 傳輸控制協(xié)議 網(wǎng) 際協(xié)議 協(xié)議重點的 TCP將信息通過局域網(wǎng)的IP地址傳送給不同的主機 主要是指客戶機 參閱圖5 SDS可以通過Inthernet傳給不同的計算機和不同的用戶從而被不斷的使用 例 如 設計者希望設計頂出裝置 但是部分模件尚未運行就可對所要求的部分模件對網(wǎng)絡發(fā) 出請求 則網(wǎng)絡就會把它寄給所需的要的設計者 之后模件將被設計 前設計者將會得到 部分模件已經(jīng)被其他設計者完成的信息 以便更好的利用 3 知識功能 隨著降低模具設計者的專業(yè)化趨勢的發(fā)展 SDS一個主要目標是向沒有經(jīng)驗的設計者提 供信息 因此SDS主要提供關于當前的設計問題和文獻資料 同時提供了專家指導 而這 個指導是關于整個設計過程的 例如 一個設計者登錄后 SDS將會通知將他 她當前的實 際水平 即模件是否已被其他設計者完成 和根據(jù)當前的模具設計過程向他 她提供下一步 的可行方案 6 與在數(shù)據(jù)庫里的靜態(tài)數(shù)據(jù)不同 SDS里的信息具有自動更新的性能 即它通過模型設計 過程自動產(chǎn)生新信息 計算機輔助設計的關鍵是能夠及時的為模型設計提供信息 SDS不僅 僅提供了信息 而且SDS利用知識庫給那些設計者智能化的幫助 4 協(xié)調(diào)功能 現(xiàn)實公司的實際情況中 那些任務在相同的時間分配給不同設計者 而分工合作最關 鍵的因素是設計者之間的協(xié)調(diào)性 它可以減少人為的錯誤 例如 兩個設計者可能同步設 計相同的模件 其中一設計者在當前模型設計過程中 由于母模件不能被執(zhí)行 可能選擇 執(zhí)行水平較低的子模件 低水平 處理 而以上面則會引起沖突的上升 因此 SDS能夠檢查沖突和提出沖突的解決辦法 使不同模型設計模件和不同的設計者 7 相互協(xié)調(diào) 首先 SDS將判斷哪個模件必須被首先執(zhí)行和哪個模件可以被同時做 根據(jù)當前 模具設計處理 母模件必須被首先執(zhí)行 子模件能被不同的設計者同時在不同的主機上完 成 其次 如果一個模件是修改 相關的子模件就必須被更新 例如 任何模具庫相關參 數(shù)據(jù)的改變都需要設計者重新進行滑塊設計和頂出裝置的設計 第三 如果一些設計者正 在進行模件的設計 SDS將會同其他的設計者相互協(xié)調(diào) 換句話說 SDS能夠提供設計模件的次序并且保持模件適合單個設計者 并提供適合多 個設計者的設計次序以保持他們設計結果的一致性 而協(xié)調(diào)功能將支持此項功能 5 監(jiān)控功能 SDS對全部模具在整個期間設計問題進行評論 SDS對模型設計進行周期性的核對 以 保持模件的一致性 以便SDS能提供最新和最及時的信息給不同的設計者 例如 SDS向設 計者報告模件有哪些被其他設計者完成 或者哪些模件已被其他設計者修改 SDS通知設計 者可以下載已被完成的模件或者更新相關的模型 因此SDS向設計者提供了監(jiān)控信息 這個 功能由監(jiān)控設備來完成 6 在SDS的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫 一個網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫在結構設計過程中能夠提供相當多的幫助 因此 SDS也提供一個網(wǎng)絡 數(shù)據(jù)庫 一個網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫由全球數(shù)據(jù)庫即許多當?shù)氐臄?shù)據(jù)庫通過一個數(shù)據(jù)接口程序組成 a 全球數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)對全部需求都來說都十分清晰 任何意見都很容易修改并適 合新的需求都 應用者所需的普通數(shù)據(jù) 并行設計模型設計過程被存儲在全球數(shù)據(jù)庫中 b 短暫的信息 例如在運行分析中間產(chǎn)生的結果一般是儲存在本地數(shù)據(jù)庫中 SDS存 儲模具的當前狀態(tài)信息設計最初產(chǎn)品信息存入本地數(shù)據(jù)庫 本地數(shù)據(jù)庫能夠對最新的設計 數(shù)據(jù)的立即錄入 四個設備與數(shù)據(jù)庫相互作用 網(wǎng)絡設備幫助設計者在模具期間相互交流 知識設備幫 助設計者正確地選擇設計模件 協(xié)調(diào)設備提供了所選擇的模型之間的協(xié)調(diào) 監(jiān)控設備不斷 地檢查正在運行的模件 這四個設備之間是相互聯(lián)系并且是相互作用以達到計算機輔助注 射模設計的一致性 這四個設備活動的順序如圖6所示 網(wǎng)絡設備可以被任何設計者隨時使 用 當設計者登錄并且想要選擇設計模型時 提供智能化幫助 設計者選擇模件之后 協(xié) 調(diào)設備提供不同模具設計的沖突察覺和提出解決沖突的辦法和不同模具設計的相互溝通 監(jiān)控設備周期性的檢查模型設計模件 5 示例 8 下列例子是一個底盤的模型設計 設計者起初使用IMOLD系統(tǒng)而且SDS系統(tǒng)也同時進行 由SDS提供建議 指示在IMOLD 見圖7 基礎上屏幕上顯了整個設計過程 設計者A在主機上下載了產(chǎn)品模型后 SDS將會提出下一步進行數(shù)據(jù)準備的建議 當這 個模件的完成時 則下一步可進行的設計是澆注系統(tǒng)或者分型系統(tǒng) 設計者A選擇分型系統(tǒng) 與此同時 設計者B在主機B上開始澆注系統(tǒng)和模具其體的設計 SDS就會告訴A澆注系統(tǒng)和 模 9 具基體已被另一設計者進行設計 設計者A則可更新總裝配 然后去下載那兩個已被設計的 模件 如圖8a所 當前狀況下 SDS建議設計者A進行滑塊設計或者頂出裝置的設計 若模 具的邊緣具有空刀槽 則設計者A將進行滑塊設計 但是在執(zhí)行之后 設計者A若查明滑塊 設計在模架之外 如圖8b所 因此 設計者A可通過SDS寄電子郵件給設計者B 如圖7 設 計者B得到電子郵件后 修改模具和基本部分 根據(jù)SDS 指示 設計者B應寄給A一個改進后 的滑塊設計 因此 如圖8所示 在主機A中不斷的更新數(shù)據(jù) 最后設計者A依照SDS指示進 行冷卻系統(tǒng)的設計 同時 其它設計者也將注射系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)在不同的計算機上完成 這時 設計 10 者A更新那些裝配樹下載其他模件 最后在主機A上完成模具的裝配 如圖8d所示 在沒有SDS的情況下即設計以線的方式的模具運行IMOLD和注射模的并行設計比較的結 果如下 結果分別如圖9a和圖9b所示 沒有SDS系統(tǒng)時 總設計時間是2920小時 當用SDS 11 時 總設計時間是1630小時 節(jié)省了44 2 6 結論 模具同步設計是有利的 其中最關鍵的是能夠更進一步縮短設計時間 因此并行設計 過程已經(jīng)被提出使用 SDS的監(jiān)控系統(tǒng)設計已經(jīng)被開發(fā) 引導設計者在不同模具設計領域的 專業(yè)化 并同時適用于整個模具的裝配 SDS通過設計者的努力和保持模具設計的一致性 以達到模具設計工作可以分配給不同專家同時去做 設計者在不同的地方對于工程設計可 以相互協(xié)作 一個簡單的例子表明并行設計過程已經(jīng)被完成 并且設計時間與傳統(tǒng)的線性 設計實踐相比較能夠顯著縮短 7 參考文獻 1 k S Lee J Y I I Fuh Y F Zhang A Y C Nee and Z Li IMOLD An Intelligent Plastic Injection Mold Design and Assembly System The proceedings of the 4th International Conference on Die arid Mould Technology 4 16 June Kuala Lumpur Malaysia 30 37 1997 2 R Fruchter K Refiner L Leifer and C Toye VisionManager A computer environment for design evolution capture GE Research and Application 6 1 71 84 199 3 F Kimura H Suzuki B Mosey and T Yamada Modeling information in design background for product development support Annals of the CIRP 45 1 141 144 1996 4 M E McGrath Setting the FACE in Product Development a guide to Product And Cycle time Excellence Butterworth Hdeinemann Boston I996 5 Harvey Maylor and Ray Gosling The reality of concurrent new product development Integrated Manufacturing Systems 9 2 69 76 1998 6 R S Lee Y M Chen and C Z Lee Development of a concurrent mold design system a knowledge based approach Computer Integrated Manufacturing Systems 10 287 307 1997 7 C K Kwong and G F Smith A Computational System far Process Design of Injection Moulding Combining a Blackboard Based Expert System and a Case Based Reasoning Approach The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 14 350 357 1998 8 V B Gerdes D Webb and C Chassapis Concurrent Engineering Approach to Injection Mold Design and Fabrication ANTEC 1111 1116 1994 9 Y J Huh and S G Kin A Knowledge based CAD system for concurrent product design in injection moulding International Journal of Computer Integrated Manufacturing 4 209 218 1991 10 H Kim Development of a Computer Aided Concurrent Design System for Mechanical Design The International Journal far Manufacturiug Science Production 1 121 132 12 1998 畢業(yè)設計任務書 畢業(yè)設計題目 四功能噴槍 卡芯頭 注塑模設計 起止時間 2006 年 2 月 27 日至 2006 年 6 月 5 日 畢業(yè)設計任務 目的 要求 1 畢業(yè)設計任務 復習 鞏固機械制造工藝學 機械制造裝備設計等系列課程的基本理論 完成四功 能噴槍的卡芯頭零件注塑模具設計 中批量生產(chǎn) 畫出裝配圖和全部零件圖 2 目的 通過畢業(yè)設計 全面復習鞏固機械制造工藝學 機械制造裝備設計及相關課程的基本 知識 并運用所學知識解決機械加工中的工藝 工藝裝備等實際設計問題 提高分析問題 解決問題的能力 掌握各種手冊 文獻資料要工藝工裝設計的運用方法 通過文獻檢索 英文翻譯 提高學生運用計算機和英語的能力 提高學生的綜合素質(zhì) 3 具體要求 1 完成課題的前期準備工作 撰寫課題報告 1 份 2 完成規(guī)定的英文文獻 1 翻譯工作 譯文質(zhì)量達到要求 3 完成四功能噴槍中卡頭芯零件注塑模設計 包括主要零件的工藝過程卡和工序卡 4 完成注塑模具設計 畫出其裝配圖和全部零件圖 5 總結課題成果 撰寫畢業(yè)設計設計計算說明書 文本質(zhì)量符合規(guī)范 6 圖紙工作量不少于是 3 張 A0 幅面 且其中必有一張 A1 幅面為手工出圖 7 設計說明書不少于 1 5 萬字 8 翻譯英文資料一份 數(shù)量不少于 12000 字符 指定資料為 Synchronization Design System for Plastic Injection Mold 主要參考文獻與資料 1 H Q Guo K S Lee and Y F Zhang Synchronization Design System for Plastic Injection Mold J GGDM 2003 13 52 62 2 李德群 塑料成形工藝及模具設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 1998 3 陳萬林 實用塑料注射模具設計與制造 M 北京 機械工業(yè)出版社 2000 4 馮炳饒 模具設計與制造簡明手冊 M 上海 上海科技出版社 1998 5 塑料模設計手冊 編寫組 塑料模設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1994 6 李洪 機械加工工藝手冊 M 北京 北京出版社 1994 7 趙志修 機械制造工藝學 M 北京 機械工業(yè)出版社 1988 8 東北重型機械學院等 機床夾具設計手冊 第二版 M 上海 上?？茖W技術出版 1998 9 艾新 肖詩剛 切削用量手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1985 10 校園網(wǎng)維普中文期刊數(shù)據(jù)庫 查閱中文期刊與本課題有關的機械制造工藝 工裝設計 文獻 10 篇以上 重點查閱期刊為 機械工藝師 機械制造 機械工程師 畢業(yè)設計進度安排 畢業(yè)實習與畢業(yè)設計 論文 調(diào)研階段 第 3 4 周 2006 2 27 3 10 完成畢業(yè)實習 完成英文文獻翻譯 完成畢業(yè)設計資料查找 準備開題報告 畢業(yè)設計 論文 開題報告階段 第 5 6 周 2006 3 13 3 24 畢業(yè)設計 論文 主要工作階段 第 7 15 周 2006 3 27 6 2 其中包括 寫出論文 繪制 打印圖紙 完成所有畢業(yè)設計文件資料 預定答辯時間 2006 年 6 月 5 日 6 月 11 日 指導教師 簽名 年 月 日 教研室主任 簽名 年 月 日 課 題 申 報 與 審 查 系教學主任 簽名 年 月 日 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 1 中文摘要和關鍵詞 摘要 本文是對四功能噴槍的卡頭芯進行注射塑料模具設計 文中從制件和所用原材 料分析入手 分析了卡頭芯的注射成型工藝 進行了型腔的尺寸計算 論述了卡頭芯 模具結構設計 闡述了塑件分型面確定 型腔數(shù)量 排列方式 澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng) 塑件推出方式和位置 推出零件結構 澆注系統(tǒng)凝料推出方式 溫度調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)和 成型零件及主要結構形式的設計過程 在設計中 考慮到本次所設計零件尺寸較小 精度要求不高 為提高生產(chǎn)率 故采用一模三十二腔 在此基本上 對主要零件進行 了加工工藝分析 并編制了工藝過程卡 通過模具設計 制造 實現(xiàn)了卡頭芯的注射 成型 關鍵詞 注塑成型 分型面 模具設計 工藝性分析 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 2 Abstract and Keyword Abstract This paper is carrying on designing the plastic injection mold with four function spray gun chuck core This article commence at spare parts and chuck core material It has analyzed the chuck core injection formation craft and calculated the size of the mode lumen elaborated the mold of chuck core structural design elaborated how to determined the parting surface the quantity of mode lumens the arrangement way the casting system the exhaust gas system the sprinkle way position of design the structure of sprinkle parts how to sprinkle the casting system congeal material the temperature control system the formation parts and the main structural design process In the design because the spare parts size is small and the accuracy request isn t high in order to rise the rate of production we adopted one mould and 32 mode lumens In this paper it has carried on the processing craft analysis of the major parts and established the technological process card through the mold design and the manufacture the chuck core injection formation has realized Keyword injection molding parting surface mold design craft analysis 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 3 第一章 緒論 1 1 塑料制品成型及其在塑料工業(yè)中的重要性 塑料工業(yè)包括塑料原料的生產(chǎn) 塑料的配制和塑料制品的成型 塑料成型機械和 模具的生產(chǎn)三個生產(chǎn)系統(tǒng) 塑料制品的生產(chǎn) 是將塑料原料助劑通過高效 經(jīng)濟 巧 妙地組合后成為制品 可生產(chǎn)出絢麗多彩 千姿百態(tài)的產(chǎn)品 塑料制品的生產(chǎn)目的是 充分發(fā)揮各種樹脂和名種塑料的固有特性 利用多種成型方法 借助塑料成型機械和 模具使之成型為具有一定形狀和內(nèi)在性能 能滿足使用要求的制件 制品和型材 塑 料制品生產(chǎn)系統(tǒng)是由成型 機械加工 修飾和裝配四個連續(xù)的生產(chǎn)過程所組成的 由于塑料具有質(zhì)量輕 強度高 韌性好 耐腐蝕 絕緣性好 易著色 可成型任 意形狀 成本低等優(yōu)點 因此塑料制品得到了廣泛的應用 塑料制品已深入到國民經(jīng) 濟的各個部門中 零件塑料化的趨勢不斷加強 并且陸續(xù)出現(xiàn)全塑產(chǎn)品 可以說塑料 工業(yè)是當今極具活力的一門產(chǎn)業(yè) 塑料制品通常要通過模具而定型 定性 最終成為產(chǎn) 品 1 2 塑料制品工業(yè)的發(fā)展和塑料制品的用途 1 2 1 塑料制品工業(yè)的發(fā)展 在世界上 自 1909 年第一個人工合成樹脂 酚醛樹脂問世以來 當時 由于人 們對它的性質(zhì)認識不足 經(jīng)過相當長時間的摸索 才將它變成有使用價值的塑料制品 塑料制品的成型最早是借借鑒金屬 陶瓷 玻璃制品的生產(chǎn) 通過仿制 實踐 逐步 發(fā)展起來的 到 20 世紀 30 年代 隨著合成樹脂品種的增加 產(chǎn)量擴大 塑料制品生產(chǎn)實踐的 積累 不斷增加了對塑料特性的認識 從而促進塑料制品生產(chǎn)方法技術的改進和提高 進入 50 年代 隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展 尖端科學技術的出現(xiàn) 要求塑料制品具有優(yōu)良的性 能 同時對塑料制品的結構 尺寸精度 質(zhì)量和數(shù)量上都提出了更高的要求 從而推動了 塑料制品生產(chǎn)方法的革新 制品設計上的創(chuàng)新 新型塑料成型機械設備的問世 進入 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 4 90 年代初 世界全成樹脂產(chǎn)量已達到 9650 萬噸 按體積計 已超過世界鋼的年產(chǎn)量 塑料正向高性能 高功能化和多用途方面發(fā)展 據(jù)預測 到 21 世紀世界將進入塑料化 時代 屆時 世界各國國民經(jīng)濟各部門所需要的工程用料中 塑料將占 70 80 鋼 鐵僅占 20 左右 世界塑料成型機械 設備和模具發(fā)展亦很快 在機械產(chǎn)品的品種和規(guī)模上都成倍 增長 而且主要品種已標準化 系列化 成型設備多采用微機電腦控制 并能實現(xiàn)屏 幕顯示和閉環(huán)控制系統(tǒng) 1 2 2 塑料制品的用途 隨著合成樹脂 塑料制品產(chǎn)量的增長 質(zhì)量不斷提高 塑料制品的應用范圍日益 擴大 現(xiàn)已廣泛應用于農(nóng)業(yè) 工業(yè) 建筑 包裝 國防尖端工業(yè) 辦公及家用電器 交通與航空 醫(yī)療與器械 體育和人們生活等各個領域 現(xiàn)簡介如下 農(nóng)業(yè) 農(nóng)用塑料制品包括大量使用的塑料薄膜 片材 排灌與噴灌管道 魚網(wǎng) 養(yǎng)殖箱 漂浮材料等 工業(yè) 在電器工業(yè)上已大量使用塑料制作絕緣材料和封裝材料 在電子和儀表 工業(yè)上 用塑料制作各種精密 絕緣 高強度的制作 制品臉殼體 在機械工業(yè)中 用塑料制成傳動齒輪 軸承 軸瓦及各種零部件 在化學工業(yè)中 用塑料作各種防腐 的容器 管道 槽 罐等 建筑業(yè) 用塑料代替木材 金屬等傳統(tǒng)材料 制作塑料門 窗 樓梯扶手 開 花板 隔熱音板 地板磚 地板革 地毯 落水管道 上下水管道 塑料壁紙 裝飾 板和衛(wèi)生潔具 煤氣和天然氣管道等 又稱為化學建筑材料 國防尖端工業(yè) 利用塑料的特殊性能 是國防與尖端工業(yè)中不可缺少的材料 從常規(guī)武器 火箭 導彈 飛機艦艇到人造衛(wèi)星 宇宙飛船和原子能工業(yè)中所用的各 種燒蝕材料 耐腐蝕材料和高強度 高模量的增強復合材料和工程塑料 都是其他材 料所不能代替的 交通與航空工業(yè) 為了減輕交通運輸器和飛行器本身的重量 提高運行和飛行 速度 增加載重量 降低能耗 在各種汽車 火車 船舶 飛機制造中已大量利用各 種增強塑料 夾心結構和蜂窩結構的復合塑料 工程塑料作為結構材料和重要零部件 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 5 辦公及家用電器工業(yè) 塑料已在各種辦公用具如復印機 打字機 計算機以及 各種家用電器如電視機 收錄機 電冰箱 洗衣機 電風扇 空調(diào)器 吸塵器的制造 中 作為絕緣 保溫 防腐 耐寒 防潮 阻燃的殼體 耐磨 精密的零部件成為不 可缺少的重要材料 已獲得廣泛的應用 醫(yī)療與器械工業(yè) 為救死扶傷 加強人們對各種工傷與災害的救助 塑料已用 于制造人工假肢 人工骨 人工腎 心臟起博器 假牙及醫(yī)療用輸血 輸液袋 一次 性使用的注射器等各種醫(yī)療器械與器具 并將繼續(xù)開發(fā)生物降解性醫(yī)用材料 功能性 醫(yī)用材料和更多的人體器官材料 包裝業(yè) 新型塑料包裝材料現(xiàn)已大批量投產(chǎn)并被廣泛應用 塑料包裝材料主要 產(chǎn)品有 編織袋 網(wǎng)眼袋 集裝袋 包裝薄膜 復合薄膜 各種中空容器 周轉箱 集裝箱 開口桶 瓦楞箱 捆扎繩 打包帶和泡沫塑料等 日常用品和體育器材 塑料制品已大量涌現(xiàn)在人們?nèi)粘Ｉ钪?獲得廣泛應用 例如塑料雨衣手提包塑料涼鞋拖鞋 各種塑料玩具牙刷肥皂盒熱水瓶殼塑料餐具塑料 花水果盤盒等千姿百態(tài)絢麗多彩的塑料制品 選用增強復合塑料制作各種體育品格 如撐桿單雙杠賽艇等 還將不斷開發(fā)新的體育器材 1 3 我國塑料制品工業(yè)的現(xiàn)狀和前景 1 3 1 我國塑料制品工業(yè)的現(xiàn)狀 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)濟政策的支持和引導下 我國模具工業(yè)發(fā)展迅速 年均增速均為 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)值預計為 260 270 億元 其中塑料模約占 30 左右 在未來的模具市場 中 塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高 我國塑料模工業(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) 48 英寸大屏幕彩電塑殼注射模具 大容量洗5 6kg 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 如天津津榮天和機電有 限公司和煙臺北極星 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 跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平 而且還采用 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 6 最新的齒輪設計軟件 糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差 達到了標準漸開線齒形要 求 還能生產(chǎn)厚度僅為 的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模m08 等等 注塑模型腔制造精度可達 表面粗糙度 Ra0 2 m 模具質(zhì)量 壽命05 2 明顯提高了 非淬火鋼模壽命可達 10 30 萬次 淬火鋼模達 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 鑲件互換結構和抽芯脫模機 構的創(chuàng)新設計方面也取得較大進展 氣體輔助注射成型技術的使用更趨成熟 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 英寸電視機外殼以 及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術 一些廠家還使用了 C MOLD 氣輔軟件 取得較好 的效果 如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術 熱流道模具開 始推廣 有的廠采用率達 20 以上 一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置 少數(shù)單位采用 具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道裝置 少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難 度針閥式熱流道模具 但總體上熱流道的采用率達不到 10 與國外的 50 80 相比 差 距較大 在制造技術方面 CAD CAM CAE 技術的應用水平上了一個新臺階以生產(chǎn)家用電器的 企業(yè)為代表 陸續(xù)引進了相當數(shù)量的 CAD CAM 系統(tǒng) 如美國 EDS 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(xiàn)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(jīng)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(nèi)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 近年來 國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼 如 P20 3Cr2Mo PMS SM SM 等 對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響 但總體使用量仍較少 塑料模標準模架 標準推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應用 并 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 7 且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件 但目前我國模具標準化程度和商品化 程度一般在 30 以下 和國外先進工業(yè)國家已達到 70 80 相比 仍有很大差距 據(jù)有關方面預測 模具市場的總體趨熱是平穩(wěn)向上的 在未來的模具市場中 塑 料模具的發(fā)展速度將高于其它模具 在模具行業(yè)中的比例將逐步提高 隨著塑料工業(yè) 的不斷發(fā)展 對塑料模具提出越來越高的要求是正常的 因此 精密 大型 復雜 長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度 同時 由于近年來進口模具中 精密 大型 復雜 長壽命模具占多數(shù) 所以 從減少進口 提高國產(chǎn)化率角度出發(fā) 這類高 檔模具在市場上的份額也將逐步增大 建筑業(yè)的快速發(fā)展 使各種異型材擠出模具 PVC 塑料管 表 1 1 國內(nèi)外塑料模具技術比較表 項目 國外 國內(nèi) 注塑模型腔精度 m01 5 m05 2 型腔表面粗糙度 Ra Ra 非淬火鋼模具壽命 10 60 萬次 10 30 萬次 淬火鋼模具壽命 160 300 萬次 50 100 萬次 熱流道模具使用率 80 以上 總體不足 10 標準化程度 70 80 小于 30 中型塑料模生產(chǎn)周期 一個月左右 2 4 個月 在模具行業(yè)中的占有量 30 40 25 30 材管接頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟增長點 高速公路的迅速發(fā)展 對汽車輪胎也提 出了更高要求 因此子午線橡膠輪胎模具 特別是活絡模的發(fā)展速度也將高于總平均 水平 以塑代木 以塑代金屬使塑料模具在汽車 摩托車工業(yè)中的需求量巨 家用電器 行業(yè)在 十五 期間將有較大發(fā)展 特別是電冰箱 空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑 料模需求很大 而電子及通訊產(chǎn)品方面 除了彩電等音像產(chǎn)品外 筆記本電腦和網(wǎng)機 頂盒將有較大發(fā)展 這些都是塑料模具市場的增長點 1 3 2 我國塑料模具工業(yè)和技術今后的主要發(fā)展方向將包括 1 提高大型 精密 復雜 長壽命模具的設計制造水平及比例 這是由于塑料 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 8 模成型的制品日漸大型化 復雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多 腔所致 2 在塑料模設計制造中全面推廣應用 CAD CAM CAE 技術 CAD CAM 技術已發(fā)展成 為一項比較成熟的共性技術 近年來模具 CAD CAM 技術的硬件與軟件價格已降低到中小 企業(yè)普遍可以接受的程度 為其進一步普及創(chuàng)造了良好的條件 基于網(wǎng)絡的 CAD CAM CAE 一體化系統(tǒng)結構初見端倪 其將解決傳統(tǒng)混合型 CAD CAM 系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分 工協(xié)作要求的問題 CAD CAM 軟件的智能化程度將逐步提高 塑料制件及模具的 3D 設計 與成型過程的 3D 分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用 3 推廣應用熱流道技術 氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術 采用熱流 道技術的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量 并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能 源 所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革 制訂熱流道元器件的國家標準 積 極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件 是發(fā)展熱流道模具的關鍵 氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn) 品質(zhì)量的前提下 大幅度降低成本 目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用 氣體輔 助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制 而且其常用于較 復雜的大型制品 模具設計和控制的難度較大 因此 開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件 顯得十分重要 另一方面為了確保塑料件精度 繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具 以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要 4 開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具 以適應多品種 少批量的生產(chǎn)方式 5 提高塑料模標準化水平和標準件的使用率 我國模具標準件水平和模具標準 化程度仍較低 與國外差距甚大 在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展 為提高模具 質(zhì)量和降低模具制造成本 模具標準件的應用要大力推廣 為此 首先要制訂統(tǒng)一的國 家標準 并嚴格按標準生產(chǎn) 其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn) 提高商品化程度 提高標準件 質(zhì)量 降低成本 再次是要進一步增加標準件規(guī)格品種 6 應用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分 必要 7 研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程 采用三坐標測量儀或三坐標掃 描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD CAM 的關鍵技術之一 研究和應用多樣 調(diào)整 廉價 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 9 的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提 3 1 第二章 總體設計部分分析 2 1 四功能噴槍的工作原理 將水管接頭與四功能噴槍的奶嘴接上注入水 手捏噴槍的開關即可噴水 四功能噴 槍的噴頭上有四個不同的小孔 每旋轉 即可分別得到四種不同類型的水花 柔水噴 90 淋 急水噴淋 噴霧噴淋 全力噴淋四種功能水形 2 2 四功能噴槍的整體結構 四功能噴槍由 ABS 塑料制成 大體由槍體 開關 噴頭 螺栓 螺母 蓋板 墊片 奶嘴 彈簧 卡銷芯等零部件組成 本設計主要是設計卡頭芯兩部分的注塑成型模具 其中重量為 g028 2 3 零件公差分析 塑件的尺寸精度主要決定于塑料的收縮率的波動和模具制造誤差 查文獻可取精 度等級為一般等級 4 級 公差為 0 012 由于塑件成形時受種種原因的影響 尺寸m 穩(wěn)定性較差 所以依據(jù)塑件在產(chǎn)品中的裝置及使用情況 對非配合尺寸的偏差采用雙 向分布或合理分布其偏差值 4 2 4 任務分析 本次進行的是四功能噴槍 卡頭芯 注塑模具設計 通過設計要達到的目標有 1 塑料制品的結構工藝性 2 塑料的成型工藝特性 3 塑料注射機的匹配 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 10 4 塑料注射成型工藝及控制 5 塑料注射模的設計及模具材料 6 塑料注射模的制造裝備和制造工藝等 2 5 注射成型分析與比較 注射成型過程可簡單描述如下 將粉狀或粒狀塑料成型材料自注射機料斗加入 在螺桿或柱塞的帶動下被送入加熱的料筒內(nèi)完成塑化 塑化均勻的物料在螺桿或柱塞 的推擠作用下 通過注射機的噴嘴注入溫度較低的塑料模具內(nèi) 經(jīng)保壓 冷卻而硬化 定型 脫模取出制品即完成了一個模塑周期 與其他成型方法相比 注射成型具有以下優(yōu)點 1 適用范圍廣 能夠用于幾乎所有熱塑性及熱固性塑料的成型 2 成型周期短 生產(chǎn)效率高 一個成型周期通常只有 30 60s 3 制品精度高 在塑料的各種常見成型方法中 注射成型法生產(chǎn)的制品精度最 高 4 自動化程度高 注射成型通常實行自動化或半自動化操作 能一次完成形狀 復雜制品的成型 5 成型加工簡便 成型出的制品無須或只須作少量修整即可使用 邊角廢料少 且可回收利用等 但同時 注射成型也存在著成型設備費用高 模具昂貴的缺點 因此 如果用注 射成型法生產(chǎn)小批量制品 經(jīng)濟上不合算 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 11 第三章 模塑工藝規(guī)程的編制 該塑件是四功能噴槍中的一個零件 其零件圖 3 1 所示 本塑件的材料用丙烯腈 丁二烯 苯乙烯即 ABS 生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn) 3 1 塑件的工藝性分析 ABS 是苯乙烯 丁二烯 丙烯腈共聚物的俗稱 查文獻得其機械性能較好 沖擊韌性 強度較高 尺寸穩(wěn)定 耐化學性 電性能良好 易于成型和機械加工 與 372 有機玻 璃的熔接性良好 可作雙色成型塑件 且表面可鍍鉻 適于制作一般機械零件 減磨 耐磨零件 傳動零件和電訊結構零件 圖 3 1 卡頭芯零件圖 3 1 1ABS 熱塑性塑料的使用性能分析 ABS 是苯乙烯 丁二烯 丙烯腈共聚物的俗稱 查文獻得其機械性能較好 沖擊韌性 強度較高 尺寸穩(wěn)定 耐化學性 電性能良好 易于成型和機械加工 與 372 有機玻 璃的熔接性良好 可作雙色成型塑件 且表面可鍍鉻 適于制作一般機械零件 減磨 耐磨零件 傳動零件和電訊結構零件 3 1 2ABS 熱塑性塑料的成形特性分析 查文獻得其成形特性如下 1 無定形料 其品種牌號很多 各品種的機電性能及成形特性也各有差異 應按 品種確定成形方法及成形條件 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 12 2 吸濕性強 含水量應不小于 必須充分干燥 要求表面光澤的塑件應要求 3 0 長時間預熱干燥 3 流動性中等 溢邊料 左右 流動性比聚苯乙烯 AS 差 但比聚碳酸酯 m4 聚氯乙烯好 4 比聚苯乙烯加工困難 宜取高料溫 模溫 對耐熱 高抗沖擊和中抗沖擊性樹脂 料溫更宜取高 料溫對物性影響較大 料溫過高易分解 分解溫度為 左右 比C 250 聚苯乙烯易分解 對要求精度較高塑件模溫宜取 要求光澤及耐熱塑料宜 60 5 取 注射壓力應比加工聚苯乙烯的高 用柱塞式注射機成型時 料溫為C 80 6 注射壓力為 用螺桿式注射機成型時 料溫為 231MPa140 注射壓力為 7 5 模具設計時要注意澆注系統(tǒng)對料流阻力小 澆口處外觀不良 易發(fā)生熔接痕 應注意選擇澆口位置 形狀 頂出力過大或機械加工時塑件表面呈現(xiàn) 白色 痕跡 但 在熱水中加熱可消失 脫模斜度宜取 以上 2 6 熱塑性塑料注射成型工藝參數(shù)見表 3 1 3 1 3 塑件注塑工藝分析 1 脫模斜度 查文獻由所給 ABS 材料查得型腔 凹模 型芯 凸模 201 4 無特殊情況下 一般脫模斜度為 一般情況 脫模斜度不包括在塑件公差 1 35 2 范圍內(nèi) 2 塑件最小壁厚及推薦壁厚 查文獻最小壁厚為 小型塑件壁厚推薦值為m75 0 中型塑件壁厚推薦值為 大型塑件壁厚推薦值為m25 1m6 1 4 3 3 圓角 塑件轉角處采取圓弧過度 其半徑為塑件壁厚的 以上 最小不宜小31 于 5 0 4 支承面 一般不以塑件的整個底面作為支承面 而將底面設計成凹凸形或在凹 入面增設加強筋 5 熱塑性塑件孔的極限尺寸 查文獻孔的最小直徑 孔的最大深度dm20 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 13 盲孔 通孔 hmd80 2 4 mdh0 2 10 6 4 表 3 1 熱塑性塑料注射成型工藝參數(shù) 溫度 C 5 噴嘴溫度 C 187 預熱和干燥 時間 h32模具溫度 0 5 后段 170螺桿轉速 轉 分 30 中段 8 65注射壓力 MPa16料筒溫度 C 前段 2ABS 密度 3 cmg07 3 注射時間 92 高壓時間 5方法 紅外線燈 烘箱 冷卻時間 10 成型時間 s 總周期 2 后處理 溫度 C 70 計算收縮率 8 0 3 3 1 4 塑件的結構和尺寸精度及表面質(zhì)量分析 3 1 4 1 結構分析 從零件圖上分析 該零件總體形狀為圓柱形 結構簡單 左面 為直徑為 2 的圓柱 長度為 3 右面是由圓臺和圓球的組合而成 傾斜度為 mm 8 因此在開模時 形成一個 的拔模角 由于此零件尺寸較小 因此沒有設計內(nèi)芯 在 2 模具設計時 無需設計抽芯機構 只需設計成型零件 澆注系統(tǒng) 導向部分 頂出裝 置 冷卻加熱系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)和選取模架即可 3 1 4 2 尺寸精度分析 該零件在設計中 未注公差 查參考文獻可根據(jù)第四機械 工業(yè)部制訂的塑料制作尺寸公差作為我們選定的公差的主要資料 該標準系根據(jù)我國 目前塑件成型水平提出來的 它將塑料制作分成 8 個精度等級 每種塑料可選其中三 個等級 即高精度 一般精度和低精度 1 2 級精度要求較高 目前一般不采用 表 中只列出公差值 而具體的上下偏差可根據(jù)制作的配合性質(zhì)進行分配 根據(jù)文獻精度 等級的選用 選取此次設計零件的精度等級為一般等級即 MT4 級 塑料制品公差數(shù)值 表 零件的基本尺寸在 3 以內(nèi) 因此零件的公差數(shù)值為 0 12 對于軸類零件 mm 其公差尺寸可取表中數(shù)值冠以 一 號 根據(jù)以上要求和零件的結構可得出零件的精 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 14 度尺寸如下所示 從塑件的尺寸來看 最大處壁厚為 3 但上面的脫模斜度較大 而下表為直徑m 為 2 的圓體 結構簡單 有利于零件的成型 m 3 1 4 3 表面質(zhì)量分析 該零件的表面要求沒有毛刺 缺陷 內(nèi)部無汽泡等 沒有特 別的表面質(zhì)量要要求 故比較容易實現(xiàn) 綜上分析可以看出 注塑在工藝參數(shù)控制的較好的條件的情況下 零件的成型要求 可以得到保證 8 7 3 2 塑件的體積和質(zhì)量計算 計算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機和確定模具型腔數(shù)目 3 2 1 塑件的體積計算 塑件結構簡單 可由手工計算該零件的體積 但由于在塑件的上表面有 88 度的脫 模斜度 因此為了精確零件的體積 在本次設計中 采用在 Pro E 中對零件進行分析 分析結果如下 341 26mV 3 2 2 塑件的質(zhì)量計算 查文獻 ABS 材料的密度為 收縮率為 0 8 通過計算質(zhì)量為3 06 cg Vm28 134 2633 表 3 2 XS Z 3 注射機主要技術參數(shù) 理論注射容量 3 c30 螺桿直徑 m 28 注射壓力 MPa119 鎖模力 KN250 移模行程 m 160 最大模具厚度 180 最小模具厚度 60 模板最大距離 180 最大注射面積 2 c90 噴嘴球半徑 Rm 12 噴嘴口直徑 d4 定位孔直徑 064 3 頂出兩側孔徑 m 20 頂出兩側孔距 170 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 15 3 2 3 注射機的選用 根據(jù)注射容積 查文獻初步選用 XS Z 30 注射機 其該型號注射機的主要參數(shù)見表 3 2 4 3 3 塑件注射工藝參數(shù)的確定 查找相關文獻和參考工廠的實際應用情況 ABS 的成型工藝參數(shù)可做如下選擇 試模時可根據(jù)實際情況做適當?shù)恼{(diào)整 4 注塑溫度 包括料筒溫度和噴嘴溫度 料筒溫度 后段溫度 選用 1tC 20 中段溫度 選用 4 前段溫度 選用 3t 6 噴嘴溫度 選用 C 20 注塑壓力 選用 100MPa 注塑時間 選用 30s 保 壓 選用 72 保壓時間 選用 10 冷卻時間 選用 30s 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 16 第四章 注塑模的結構設計 注塑模的基本結構都是由定模和動模兩部分組成 定模部分安裝在注塑機的固定 板上 動模部分安裝在注塑機的移動板上 注塑成型時 定模部分隨液壓驅動的動模 部分經(jīng)導柱導向而閉合 塑料熔體從注塑機噴嘴經(jīng)模具澆注系統(tǒng)進入型腔 注塑成型 冷卻后開模 即定模和動模分開 一般情況下塑件留在動模上 模具頂出機構將塑件 推出模外 根據(jù)模具上各部件的作用不同 注塑模的結構設計主要包括 分型面的選擇 模 具型腔數(shù)目的確定 型腔的排列方式 冷卻水道布局 澆口位置設置 模具工作零件 的結構設計 推出機構的設計等內(nèi)容 4 1 分型面的選擇 選擇分型面的原則為 模件脫出方便 模具結構簡單 型腔排氣順利 確保塑件 質(zhì)量 無損塑件外觀 設備利用合理 根據(jù)零件結構 可設計如下兩種分型面 如圖 4 1 所示 但是由于該零件頭部帶有圓弧 如果采用圖 b 所示的分開面時 會損傷塑件表 面質(zhì)量 若改用圖 a 的形式時 塑件表面質(zhì)量較好 因此在該設計中 分型面的選 擇采用圖 a 的形式 9 a b 圖 4 1 分型面的確定 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 17 4 2 型腔數(shù)目的確定 根據(jù)塑件生產(chǎn)批量及經(jīng)濟性 通過注注射量及鎖模力計算 可確定盡可能多的型 腔數(shù)目 以提高生產(chǎn)率 參考文獻型腔數(shù)目的確定方法可以得出 型腔數(shù)目的確定可 以從以下幾個方面進行確定 4 2 1 按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目 塑件的每次注射量總和不能超過注射機最大額定注射量 80 其計算方法 sjgVn 8 0 其中 每臺模具允許型腔數(shù) 注射機最大注射量 g 澆注系統(tǒng)凝料量 jV 單個塑件的容積 或質(zhì)量 或 s 3cmg 根據(jù)前面所選用的注射機可知道 V g 為 30 澆注系統(tǒng)凝料 初步估計為 10 jV 單個塑件的容積 Vs 由前面的體積計算為 0 026 由以上各數(shù)據(jù)可得出3cm 3c 538026 18 n 若按照注射機的最大注射量來計算型腔數(shù) 型腔數(shù)最多為 538 腔 4 2 2 按注射機額定鎖模力計算型腔數(shù)目 按注射機額定鎖模力確定所需型腔數(shù)目 可以按下式核算 zmjApFn 其中 注射機額定鎖模力 KN 塑料對型腔平均壓力 mMPa 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影 jA2cm 單個塑件在分型面上的投影 z 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 18 根據(jù)前面所選用的注射機可知道 為 250 查文獻資料 15 表 5 30ABS 塑料FKW 對型腔平均壓力 為 30 初步估計澆注系統(tǒng)在分型面上的投影 為 6 4 單mpMPa jA2cm 個塑件在分型面上的投影 為 由以上各數(shù)據(jù)可得出zA20765 cm 140 30252 PaNn 若按照注射機的額定鎖模力來計算型腔數(shù) 型腔數(shù)最多為 12404 腔 4 2 3 按制品精度要求確定型腔數(shù)目 型腔數(shù)載多精度越低 從滿足精度出發(fā)腔型數(shù)可按下式確定 2450 Ln 式中 塑件基本尺寸 m 塑件尺寸公差 單腔時 塑件可能達到的尺寸公差 m 在本次計算中 塑件的基本尺寸按最大的一個 即 為 3 根據(jù)前面查表結果可得L 塑件尺寸公差 為 0 12 一模一腔時 ABS 塑件可能達到的公差為 0 05 根據(jù)以 m 上數(shù)據(jù)可計算出 1976243 05 2 n 根據(jù)經(jīng)驗 每增加一個型腔 其尺寸精度可降低 4 由以上的計算結果可知 型腔數(shù)目最小值為 538 考慮到卡頭芯結構簡單 成型容 易 若一模 538 腔會增加模具結構尺寸 從生產(chǎn)效率及經(jīng)濟角度出發(fā)以及結合生產(chǎn)批 量 將其做成一模三十二腔 8 4 3 型腔排列方式的確定 在多腔模中 分流道的布置有平衡式和非平衡式兩種 平衡式布置從主流道到各 個型腔的分流道 其長度 形狀 斷面尺寸都是對應相等的 所以在型腔排列方式設 計中 以平衡式布局為佳 在次設計中 采用一模三十二腔 型腔數(shù)目較多 且要求 各個型腔能夠同時充滿且各個型腔的壓力相等 這樣才能保證各個型腔確所成型出的 塑件尺寸 性能一致 所以采用平衡式排列 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 19 平衡式布置主要有如下幾種形式 輻射式 單排列式 Y 形 形和 H 形 由于在 本次設計中 型腔數(shù)目較多 因此需要排列緊湊 對稱平衡 在加工和劃線時 操作 簡便 綜合以上各個特點 及型腔數(shù)目的多少 在設計中選用了如下兩種排列方式 如 圖 4 2 所示 在圖中兩種排列形式都能滿足以上要求 但圖 a 的排列方式中 由于 完全采用 H 形排列 分流道較多 在注射過程中可能會造成流動的阻力 延長進料時 降低生產(chǎn)效率 因此我們可以采用 b 圖的結構 不僅排列緊湊 對稱平衡 分流道 相對減少 提高生產(chǎn)效率 綜合以上各個方面 型腔排列方式采用圖 b 結構 9 8 a b 圖 4 2 型腔排列方式 4 4 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指模具從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動的通道 它可以分為 普通流道澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類 澆注系統(tǒng)設計好壞對制品性能 外觀和 成型難易程度影響頗大 在本次設計中 澆注系統(tǒng)的選擇主機從塑料的流動性方面考 慮 ABS 塑料及其流動性 ABS 塑料流動性中等 溢邊料 左右 流動性比聚苯m04 乙烯 AS 差 但比聚碳酸酯 聚氯乙烯好 因 ABS 屬聚合物 具有較大的可壓縮性 當壓力提高時 其表面粘度增加 因此在充模時 以盡可能低的表觀粘度和較快的速 度充滿整個型腔 在保壓階段 通過澆注系統(tǒng)使壓力充分地傳遞到型腔的各部位 因此次設計四功能噴槍的卡頭芯結構簡單 為中批量生產(chǎn) 因此采用普通流道澆 注系統(tǒng) 1 9 4 4 1 主流道的設計 主流道是指從注射機噴嘴與模具接觸的部位起 到分流道為止的一段 熔融塑料 進入模具時首先經(jīng)過它 它與注射機噴嘴在同一軸心線上 物料在主流道中并不改變 流動方向 主流道斷面一般為圓形 其斷面尺寸 可能是變化的 也可能是不變的 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 20 因在本次設計中采用臥式注射機 注流道垂直于分型面 為了使凝料從主流道中 拔出 主流道需設計成圓錐形 查文獻其半錐角 取 內(nèi)壁必須光滑 3 1 表面粗糙度應有 其小端直徑 查文獻得 所mRa 4 0 mD5 02 mD41 以 視塑件重量及補料需要而定 主流道截面直徑的推D5 5 12 薦值查文獻得主流道進口端與出口端直徑分別為 主流道大5 6 432 端處應呈圓角 其半徑常取 以減小料流轉向過度時的阻力 現(xiàn)取r3 1 主流道的一端常設計成帶凸臺的圓盤 其高度為 取 8 并與注mr3 m10 射機固定模板的定位孔間隙配合 查文獻得 所以R12 在保證塑件成型良好的前提下 主流道的長度 L 盡量短 mR13212 否則將會使主流道凝料增多 塑料耗量大 且增加壓力損失 使塑件降溫過多而影響 注射成型 通常主流道長度 可小于或等于 其長度主要由定模板厚度確定 主Lm60 流道的結構形式見圖 4 3 LrD21 圖 4 3 主流道 由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞 所以模具的主流道部分通常設計成 可拆卸更換的主流道襯套 材料為優(yōu)質(zhì)鋼材 單獨加工和熱處理 當8THRC57 3 主流道貫穿幾塊模板時 若無主流襯套 則模板間的拼合可能溢料 以致主流道凝料 無法取出 澆注襯套的結構形式設計成分體式 其中的定位環(huán)與注射機定模固定板上 的定位孔之間采用比較松動的間隙配合 根據(jù)本次設計的實際情況 在方案1 hH 一中 由于定模座板較小 故不采用定位環(huán) 而在方案二中 采用圖 4 4 的結構 通 常定位環(huán)與定位孔的配合長度可取 現(xiàn)取 其結構形式采用定位環(huán)壓m0 80 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 21 住主流道襯套 其結構即便于更換主流道襯套 又可防止襯套在注射時退出 此結構 須在定模上加工安裝定位環(huán)的臺階孔 其結構形式采用圖 4 4 此結構要在定模板上加 工安裝定位環(huán)的臺階孔 1 4 圖 4 4 定位環(huán) 4 4 2 分流道的設計 在此次設計中 采用一模三十二腔 型腔數(shù)目較多 且為三次分流 在設計時要 求它盡快的充滿型腔 流動中溫度降低盡可能小 阻力盡可低 因此分流道應可能短 而粗 但為了減少澆注系統(tǒng)的回料量 分流道也不能過粗 常見的分流道主要有以下幾種 圓形斷面分流道 梯形斷面分流道 U 形斷面分流 道 半圓形斷面分流道 矩形斷面分流道 由于半圓形斷面分流道和矩形斷面分流道 比表面積較大 固不常采用 圓形斷面分流道比表面積最小 熱量不易散失 阻力小 但它需要同時開設在動模和定模上 而且要相互吻合 故制造比較困難 因此也不常 采用 在實際生產(chǎn)中 較常用到的即為梯形斷面分流道 U 形斷面分流道 分流道的形狀及尺寸 應根據(jù)設計零件的體積 壁厚 形狀的復雜程度 塑料品 種 注射速率 以及分流道長度等各方面的因素來確定 本塑件的形狀簡單 體積較 小 熔料填充型腔比較容易 根據(jù)型腔的排列方式 為了便于加工 選用截面形狀為 梯形的分流道 梯形斷面分流道深度 為圓的半徑 斜度rH2 分流道的布置形式采用平衡進料 其優(yōu)點從主流道到各個型 810 5 取 腔的分流道 其長度 形狀 斷面尺寸都是對應相等的 各個型腔能夠同時充滿 且 各個型腔的壓力相等 這樣能保證各個型腔所成型出的塑件尺寸 性能一致 所以采 用平衡式排列 分流道的表面不要求很光 表面粗糙度一般為 即可 mRa 6 1 23 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 22 1 4 4 4 3 澆口設計 澆口是流道和型腔之間的連接部分 也是注塑模進料系統(tǒng)的最后部分 澆口的設 計與塑件形狀 斷面尺寸 模具結構 注射工藝條件及塑料性能等因素有關 澆口是 澆注系統(tǒng)的關鍵 澆口的形狀和尺寸對制品質(zhì)量影響很大 澆口在多數(shù)情況下 是整 個流道中斷面尺寸最小的部分 一般澆品的斷面積與分流道的斷面積之比約為 0 03 0 09 澆口的形式多種多樣 但常見的主要有以下幾種 寬澆口 窄澆口 側澆口 環(huán) 形澆口 扇形澆口 盤形澆口 輪輻式澆口 中心澆口 點澆口 潛伏式澆口和護耳 形澆口 而在實際應用中 寬澆口 盤形澆口 扇形澆口和環(huán)形澆口一般用于濃度不 一致或厚度不均勻的大型塑件 而窄澆口用于易流動的塑料 ABS 的粘度較高 因此也 不適用窄澆口 輪輻式澆口適用于管狀或扁平塑件 中心澆口適用于單腔?；虼笮退?件 因此輪輻式澆口和中心澆口在本次設計中都不適用 根據(jù)參考文獻資料 卡頭芯 的注塑模具設計中 澆口可以選擇點澆口 側澆口和潛伏式澆口 點澆口因為直徑很小 所以去除澆口后殘留痕跡小 開模時澆口可以自動拉斷 有利于自動化操作 還可以減少熔接痕 因卡頭芯尺寸較小 且表面沒有特殊的要求 因此在設計主要考慮在生產(chǎn)中提高生產(chǎn)效率 因此在設計方案 一 中采用點澆口 點澆口壓力損失大 收縮大 塑件易變形 而且在澆口料脫模時 模具設計時還 需要另加一分型面 因此提高了模具費用 因此在設計方案 二 中采用側澆口 側 澆口可以根據(jù)塑件的形狀特點靈活的選擇澆口的位置 以改善填充條件 它可以從外 側進料 也可以從內(nèi)側進料 采用側澆口可以使模具結構緊湊 流程縮短 適用于一 模多腔 能大大提高生產(chǎn)效率 減少澆注系統(tǒng)而且去除澆口方便 4 4 3 1 點澆口的設計 查文獻可以得出常見的點澆口主要有 5 種形式 但本次所設計的零件尺寸較小 若采用以上形式 由于點澆口附近的剪切速率過高 會造成分子的高度定向 增加局 部應力 甚至開裂 為了改善這一情況 在不影響使用的情況下 可以將澆口對面的 壁厚增加呈圓弧過渡 如圖 4 5 所示 其中 l 為 0 5 2 d 為 0 5 1 5 R 為 1 5 3 根據(jù)零件mmm 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 23 的實際尺寸 在本次設計中 取 l 為 1 d 為 0 5 R 為 1 35 mm 4 4 3 2 側澆口的設計 澆口的尺寸及位置應避免產(chǎn)生噴射和蠕動 應開設在塑件斷面最厚處 應使塑件 的流程最短 料流變向最少 有利于型腔內(nèi)氣體的排出 同時澆口的位置選擇應減少 或避免塑件的熔接痕 增加熔接牢度 防止料流將型腔 型心 嵌件擠壓變形 查文 獻資料 圖 4 5 點澆口的結構形式 可知 側澆口一般取寬為 1 5 5 厚為 0 5 2 0 長mm 0 7 2 m 根據(jù)實際情況 在本次設計中 考慮到塑件的實際情況 寬取 0 5 厚取 0 5 長取 0 7 12 4 4 5 成型零件的設計 成型零件主要包括凹模 凹模板 型芯 側型芯 鑲件 活動鑲件 拼件等 因 零件形狀結構簡單 故成型零件只需設計凹模板即型腔板即可 4 6 冷料穴設計 冷料穴是用來儲藏注射間隔期產(chǎn)生的冷料頭的 防止冷料進入型腔而影響塑件質(zhì) 量 并使熔料能順利地充滿型腔 本次設計采用的是臥式注射機 冷料穴設置在第一 分流道的末端 以利于冷料進入 拉料形式 采用鉤形 形 拉料桿 即將拉料桿頭Z 部做成 形 可將主流道凝料鉤住 開模時即可將該凝料從主流道中拉出 同時兼有Z 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 24 冷料穴的作用 4 7 排氣系統(tǒng)設計 為了使氣體從型腔中及時排出 在多數(shù)情況下可利用模具分型面或模具零件間配 合間隙排氣 可不開設排氣槽 排氣的方式有多種 可利用分型面排氣 利用型芯與 頂桿間隙排氣 利用型芯與定位孔間隙排氣 利用活動的側面型芯抽芯桿與模板間隙 排氣 利用品拼鑲件縫隙排氣 考慮到卡頭芯模具設計中結構簡單 因而采用分型面 排氣 15 4 8 模具加熱與冷卻系統(tǒng)的設計 本塑件在注射成型時 不要求有太高的模溫 因而在模具上可不設加熱系統(tǒng) 是 否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設計計算 設模具平均工作溫度為 用 的常溫水作為模具冷卻介質(zhì) 其出口溫度C 40 2 為 產(chǎn)量為 初算為 2 分一套 C 30 hg 6 1 求塑件在硬化時每個小時釋放的熱量 查有關文獻得 的單位熱流量3QABS 為 因此kgj 594 kgjkgjWQ 104 5 105926 43 2 求冷卻水的體積流量 Vmin 6 203 187 406 343421tPVc 由體積流量 查表可知 所需的冷卻水管直徑非常小 由上述計算可知道 因為 模具每分鐘所需的冷卻水體積流量很小 故可不設冷卻系統(tǒng) 依靠空冷垢方式冷卻模 具即可 16 4 9 頂出方式的確定 頂出機構能使塑件從模具中安全 可靠地脫出 考慮到卡頭芯結構簡單 為圓筒 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 25 形的塑件 以及圓球部分的拔模角為 因此容易脫模 可以利用頂桿順利脫模 頂 2 桿與頂桿孔的配合采用 表面粗糙度為 頂桿材料為 熱處8 fHmRa 4 0 88T 理 53RC 13 4 第五章 模具設計的有關尺寸計算 本次設計中 成型零件的工作尺寸計算時均采用平均尺寸 平均收縮率 平均制 造公差和平均磨損來進行計算 查文獻資料常用熱塑性塑料的成型條件可知道 ABS 的計算收縮率為 0 3 0 8 S 故平均收縮率為 2 考慮到工廠加工的實際情況 模具制造cpS8 03 5 公差取 z 5 1 圓柱型腔尺寸的計算 如圖 5 1 為塑件外形與型腔內(nèi)形的對應關系 5 1 1 型腔內(nèi)尺寸計算 由參考文獻資料可知 mcpssxQdD 0腔 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 26 腔腔 圖 5 1 型腔尺寸計算 式中 型腔內(nèi)形尺寸 腔Dm 塑件中外徑基本尺寸 即實外形尺寸 sd 塑件公差 塑件平均收縮率 cpQ 綜合修正系數(shù) 取 x21 x 模具成型尺寸設計公差 一般 m sm 31 5 由前面可知道平均收縮率為 0 55 按 4 級公差制造 D04 12 039 21 5 02 腔 5 1 2 型腔深度尺寸 由參考文獻資料可知 mcpssxQhH 0腔 式中 型腔深度尺寸 腔D 塑件高度基本尺寸 即實際高度尺寸 sd 塑件公差 m 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 27 塑件平均收縮率 cpQ 綜合修正系數(shù) 取 x21 x 模具成型尺寸設計公差 一般 m sm 31 5 H04 12 0396 5 03 腔 5 2 圓臺型腔尺寸的計算 塑件外形與型腔內(nèi)形的對應關系如圖 5 1 所示 5 2 1 型腔內(nèi)尺寸計算 由參考文獻資料可知 mcpssxQdD 0腔 式中 型腔內(nèi)形尺寸 腔 塑件中外徑基本尺寸 即實外形尺寸 s 塑件公差 m 塑件平均收縮率 cpQ 綜合修正系數(shù) 取 x21 x 模具成型尺寸設計公差 一般 m sm 31 5 由前面可知道平均收縮率 0 55 按 4 級公差制造 D04 12 0396 21 5 03 腔 5 2 2 型腔深度尺寸 由參考文獻資料可知 mcpssxQhH 0腔 式中 型腔深度尺寸 腔D 塑件高度基本尺寸 即實際高度尺寸 sd 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 28 塑件公差 s m 塑件平均收縮率 cpQ 綜合修正系數(shù) 取 x21 x 模具成型尺寸設計公差 一般 m sm 31 5 由前面可知道平均收縮率 0 55 按 4 級公差制造 H04 12 0396 21 5 03 腔 5 3 型腔側壁厚的計算 因零件尺寸較小 故型腔側壁厚度和型腔深度都較小 故在此不做計算 5 4 脫模斜度的確定 塑件成型后為便于脫模 成型零件在脫模方向應有脫模斜度 其值的大小按塑件 的精度及脫模難易而定 查參考文獻資料熱塑性塑件的脫模斜度可知 ABS 的塑件外表 面脫模斜度為 但卡頭芯在四功能噴槍中 其下部圓柱體起定位銷的作用 4 201 而且在脫模時要保證塑件留在定模部分 因此圓柱體部分的脫模斜度不能太大 故取 最小值 即 而圓臺部分的脫模斜度即可按零件結構形狀來進行脫模 即脫模斜度 為 2 13 4 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 29 第六章 模架方案的確定 查文獻可知道 塑料注射模中小型標準模塑料注射模中小型模架的結構型式可按 如下 按結構特征可分為基本型和派生型 基本型主要A1 A4 四個品種 A1 適用于單 分型面注射模 A2適用于直流道斜導柱抽芯的注射模 A3適用于脫模力大的塑件 A4 同A1適用于單分型面注射模 派生型主要P1 P4四個品種 與基本型不同在于取掉了 定模板上的固定螺釘 使定模部分增加了一個分型面而成為三板式模具 多用于點澆 口場合 根據(jù)不同模架所應用的場合和所選XS Z 30型注射機 以及塑件材料 生產(chǎn)批量 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 30 圖6 1 A2型標準模架 塑件外形尺寸大小 在方案 一 點澆口設計中選取 P2 125160 01 Z1 GB T12556 1 1990 型標準模架 如圖 6 1 所示 選取動 定模板尺寸外形為 16025 LB2m 注射機行程 如上圖所示 則模架中固定板 墊塊寬160 Sm160 頂桿固定板 墊板寬為 73 厚度分別為 16 導柱為5 37 mm 2 導套為 頂桿為 查文獻選 m8 8 A52 B5 37 C 動模墊板為 則閉模高度5 37 18 1652 CH 查文獻 13 P22 續(xù)表 13 2 1 可得 160Lm301L92Lm 13 L14 Lm1 B72 5 B01 b 952b03b4b 根據(jù)不同模架所應用的場合和所選 XS Z 30 型注射機 以及塑件材料 生產(chǎn)批量 塑件外形尺寸大小 在方案 二 側澆口設計中選取 A2 125160 01 Z1 GB T12556 1 1990 型標準模架 圖形與圖 6 1 不同之處在于在定模板上安裝了固定螺釘 定模板尺 寸外形為 注射機行程 選取動 定模板尺寸外形為16025 LB2m160 Sm 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 31 注射機行程 則模架中固定板 16025 LB2m160 Sm1601 LB2m 墊塊寬 頂桿固定板 墊板寬為 73 厚度分別為 16 導柱 37 5 2 為 導套為 頂桿為 查文獻 11 續(xù)表 13 3 3 選 8 8 A 動模墊板為 則閉模高度5 12 B 5 37 C 37 查文獻可得 1 5126 CAHm160 Lm130 L m92L37L4L1B2 53 B01bm92b03 b4b 13 第七章 注射機有關參數(shù)的校核 7 1 注塑量校核 在每一個注塑成型周期內(nèi) 注塑模內(nèi)所需的塑料熔體總量與模具澆注系統(tǒng)的容積 和型腔容積有關 其值用下式計算 jsimN 8 0 其中 N 型腔的數(shù)量 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 32 注射機允許的最大注射量 im 單個制品的質(zhì)量或體積 或 s g3cm 澆注系統(tǒng)和飛邊所需的塑料質(zhì)量或體積 或 j g3c 根據(jù)以上各個部分的設計 可知道 為 32 為 估算 為 因此Ns028 jmg10 可以計算如下 ggmi 896 10028 3 注射機允許的最大注射量 為 30 即為 31 8 由以上各數(shù)據(jù)可以得出i3cm3c 4 5 1 因此可以看出注射機的注射量符合模具設計要求 7 2 鎖模力的校核 注射模從分型脹開的力應小于注射機額定注射力即 jsmAnPF 其中 F 注射機額定鎖模力 N 分別為塑件和澆注系統(tǒng)在分型面的垂直投影面積 sAj 2m 塑料熔體在模腔內(nèi)的平均壓力 mPMPa 型腔個數(shù) n 由以上設計可知 F 為 250000 為 估算為 640 查參考文NsA065 72mjA2m 獻 15 表 5 30 可知 為 30 為 32 因此可以得出 mPMan N4 298 4 32 0252 因此可以得出 注射機的鎖模力符合模具設計要求 四功能噴槍 卡頭芯 注射模具設計 33 7 3 注射壓力校核 注射機的最大壓力應大于塑件成型所需的壓力 即 chzP 其中 注射機的最大注射壓力 z MPa 塑件成型所需的注射壓力 ch 根據(jù)所選注射機的可知 為 119 查文獻資料常用塑料注射壓力 ABS 的zP 60 100 因此可以得出chPMa 1006019 a 因此可以得出 注射機的鎖模力符合模具設計要求 7 4 模具高度 注射機閉合高度關系的校核 模具的閉合高度應在注射機的最大與最小閉合高度之間 即 maxminH 其中 模具的閉合高度 H 注射機的最小閉合高度 min 注射機的最大閉合高度 ax 由前面章節(jié)表 2 1 主要參數(shù)可知 為 100 為 180 而模具的閉minHmax