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河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文
1 緒 論
塑料工業(yè)是世界上增長(zhǎng)最快的工業(yè)之一。自從1909年實(shí)現(xiàn)以純粹化學(xué)合成方法生產(chǎn)塑料算起，塑料工業(yè)已有90余年的歷史。伴隨著科技日新月異的發(fā)展，塑料工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展，從而使得塑料的數(shù)量也不斷上漲。當(dāng)然塑料工業(yè)的發(fā)展是離不開(kāi)塑料模具設(shè)計(jì)的，模具工業(yè)被譽(yù)為“工業(yè)之母”。隨著模具技朮的迅速發(fā)展，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已成為各種工業(yè)產(chǎn)品不可缺少的重要工藝設(shè)備。由于模具成型有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和低成本等其它加工方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此在機(jī)械、電子、輕工業(yè)、航空，日用品等工業(yè)領(lǐng)域得到了極其廣泛的應(yīng)用。尤其現(xiàn)在電子產(chǎn)品種類(lèi)繁多且更新?lián)Q代速度之快，更加快了模具行業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)在模具成型技朮已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。
但隨著科技的不斷發(fā)展，各種性能的塑料產(chǎn)品的不斷開(kāi)發(fā)，注塑工藝越來(lái)越多地被各個(gè)制造領(lǐng)域用以成型各種性能要求的產(chǎn)品。要高質(zhì)量、低價(jià)格、快速地生產(chǎn)注塑產(chǎn)品，必須綜合考慮成型材料，注塑模具及注塑機(jī)的問(wèn)題。塑料模具設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響成型產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量及成本。 這樣對(duì)注塑模具全方位的要求越來(lái)越高。高質(zhì)量、低價(jià)格、快速地開(kāi)發(fā)模具顯得尤為重要。
注射模具在注射制品成型中起極其重要的作用,除了塑料制品的表面質(zhì)量,成型精度完全由模具決定之外,塑料制品的內(nèi)在質(zhì)量,成型效率也受模具左右,所以如何高質(zhì)量,簡(jiǎn)明,快捷,規(guī)范化地設(shè)計(jì)注塑模具成為發(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(wèn)題。
以上所體現(xiàn)的各個(gè)方面，都與模具設(shè)計(jì)有著非常密切的關(guān)系。一副設(shè)計(jì)合理的模具，就有85﹪成功的希望，其余就得靠設(shè)備和模具制造工人的熟練程度來(lái)達(dá)到，所以，提高塑料注射模具的設(shè)計(jì)水平就顯得尤為重要。本套模具在設(shè)計(jì)的中，結(jié)合前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和這幾年模具發(fā)展新成果，采用了很多更具合理的模具結(jié)構(gòu)。例如：本套模具在開(kāi)始模具設(shè)計(jì)之前，考慮了多種設(shè)計(jì)方案，衡量了每種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，從中選擇一種最具合理方案。本模具采用最新的三板模結(jié)構(gòu)，及模具在開(kāi)模過(guò)程中有三次分型。簡(jiǎn)化了剝料板的厚度大小，把剝料板放入定模板中與其平齊，這樣就降低了模具閉合高度，曾強(qiáng)了模具自身的剛性。采用一拉桿控制剝料板和上模板的動(dòng)作，并對(duì)其起支承作用。另外，在上下模板之間裝有開(kāi)閉器，其作用就是控制模具的開(kāi)模順序，使模具能夠安全合理的完成開(kāi)合模動(dòng)作。采用這些新型結(jié)構(gòu)，不僅使模具更具簡(jiǎn)單化，而且還因?yàn)檫@些零件都一標(biāo)準(zhǔn)化，縮短了加工周期，節(jié)約了大量成本。
如今，我國(guó)模具成型工業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系，越來(lái)越多的新技術(shù)，新工藝，新材料誕生，將促使我國(guó)模具工業(yè)的飛躍發(fā)展。但目前，我國(guó)模具工業(yè)的總體水平與世界先進(jìn)國(guó)家相比還有一定差距，還要大力推進(jìn)模具產(chǎn)業(yè)的科技進(jìn)步，開(kāi)展新技術(shù)，新材料研究開(kāi)發(fā)，并進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)模具工業(yè)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，為我國(guó)模具成型加工技術(shù)超趕世界先進(jìn)水平作出貢獻(xiàn)。
2 骨架注塑模工藝規(guī)程的編制
2.1 明確設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)和準(zhǔn)備必要的技術(shù)資料
注塑模設(shè)計(jì)工作必須以模具設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)作為依據(jù)，由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)了解塑料制品的技術(shù)圖樣、生產(chǎn)綱領(lǐng)、使用要求，注塑成型工藝規(guī)程以及對(duì)模具質(zhì)量的要求和完成時(shí)間等內(nèi)容，明確設(shè)計(jì)任務(wù)之后，通過(guò)必要的技術(shù)資料進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。
2.2 塑件的工藝性分析
骨架塑件，塑件圖如圖所示，本塑件的材料采用苯乙烯-丁二烯-丙烯晴（ABS），生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)。
圖2-1 塑件圖
2.2.1 塑件的原材料分析
塑件的材料采用ABS屬熱塑性塑料。它的成型特性為：
(1) 無(wú)定行料，其品種牌號(hào)很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種確定成型方法及成型條件。
(2) 吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)干燥。
(3) 流動(dòng)性中等，溢邊料0.04mm左右。（流動(dòng)性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸脂、聚乙烯好）
(4) 比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對(duì)耐熱，高抗沖擊和中抗沖擊性樹(shù)脂料溫更宜取高）。料溫對(duì)物性影響較大，料溫過(guò)高宜分解（分解溫度為250℃，比聚苯乙烯宜分解）。對(duì)要求精度高的塑件模溫宜取50℃～60℃ ，要求光澤及耐熱塑料宜取60℃～80℃。注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯的高，一般用柱塞式注射機(jī)時(shí)料溫為180℃～230℃，注射壓力為100℃～140℃，螺桿式注射機(jī)宜取160℃～220℃，注射壓力70℃～100℃。
(5) 模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)對(duì)料流阻力小，澆口處外觀不良宜發(fā)生熔接痕，應(yīng)注意選擇澆口位置、形式，頂出力過(guò)大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面顯現(xiàn)“白色”痕跡（但在熱水中加熱可消失），脫模斜度宜取2°以上。
成型時(shí)注意事項(xiàng)：
(1) 因ABS原料粒料及宜吸潮，致使制品出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷，因此成型前需充分干燥，含水率控制在0.1%以下。
(2) ABS流動(dòng)性好，流動(dòng)距離比，即流動(dòng)長(zhǎng)度L與該處制品壁厚T之比達(dá)190，因而不易出現(xiàn)飛邊、熔痕等溫度低，有利于成型，但含橡膠組分多的ABS流動(dòng)性較差。
(3) 耐熱級(jí)和電鍍級(jí)ABS的料筒溫度要稍高，而阻燃級(jí)和抗沖擊級(jí)稍低。
1.2.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析
(1) 結(jié)構(gòu)分析 要想獲得合格的塑料制件除選用塑料的原材料外，還必須考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性，塑件的結(jié)構(gòu)工藝性與模具設(shè)計(jì)有直接關(guān)系，只有塑件設(shè)計(jì)滿足成型工藝要求，才能設(shè)計(jì)出合理的模具結(jié)構(gòu)以防止成型時(shí)產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷、及開(kāi)裂等缺陷，達(dá)到提高生產(chǎn)率和降低成本的目的。
從零件圖上分析，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，該零件屬于中等復(fù)雜程度。
(2) 尺寸精度分析 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸相符合程度，即所獲得塑件尺寸的準(zhǔn)確度。塑件的尺寸精度與模具的制造精度，模具的磨損程度，塑件收縮率的波動(dòng)及成型時(shí)工藝條件的變化，塑件成型后的時(shí)效變化和模具的結(jié)構(gòu)形式等有關(guān)，因此，塑件 的尺寸精度往往不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級(jí)。
以上分析可見(jiàn)，該零件的尺寸精度中等偏上，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。
從零件的壁厚上來(lái)看，壁厚為1.5mm，較均勻，有利于成型。
(3) 表面質(zhì)量分析 該零件的表面除要求沒(méi)有缺陷、毛刺、內(nèi)部不得有導(dǎo)電介質(zhì)外，零件外表面要求表面粗糙度為Ra6.3，且要有光澤。除此外沒(méi)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。
1.2.3 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。
計(jì)算塑件的體積：
V=17200 (由PRO/E量得)
計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得ABS的密度為P=1.46g/
故零件的質(zhì)量為：
W=VP
=17200×1.46×
=25g
1.3 成型設(shè)備的選擇
注射模具是安裝在注射機(jī)上的，模具與注射機(jī)應(yīng)當(dāng)相適應(yīng)，這將關(guān)系到制件的質(zhì)量，均勻性及成型周期。一副模具放在許多型號(hào)和規(guī)格的注射機(jī)上使用，均可能獲得令人滿意的效果，但是只有該模具的注射量、鎖模力、注射速度和總的循環(huán)操作都與預(yù)想值相同的情況下才能取得最佳效果。選擇注塑機(jī)時(shí)，必須保證制品的注射量小于注射機(jī)允許的最大注射量。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，制品注射量一般不超過(guò)注射機(jī)最大注射量的80%，此模具采用一模兩腔。
1.3.1 注射量的校核
模具型腔能否充滿與注射機(jī)允許的最大注射量密切聯(lián)系，設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)保證注塑模內(nèi)所需融體總量在注射機(jī)實(shí)際的最大注射量；根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注射機(jī)的最大注射量是允許最大注射量的80%。
由+ ≤80%
計(jì)算可得滿足使用要求。
1.3.2 注射壓力校核及鎖模力校核
注射壓力校核是檢驗(yàn)注射機(jī)的最大注射壓力能否滿足制品成型的需要，注射壓力的大小與制品的復(fù)雜程度、模具結(jié)構(gòu)、塑件品種、注射速度、流動(dòng)比、噴嘴及模具流道系統(tǒng)以及注射機(jī)類(lèi)型等因素有關(guān)。ABS的注射壓力為60MPa～100MPa，而XS-ZY-125型注射機(jī)的注射壓力為119MPa。故滿足注射壓力的需要。
注射成型時(shí)，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠的鎖模，不使成型過(guò)程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料融體時(shí)型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力。
即（+）P
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