2號法蘭盤的注塑模具設(shè)計-注射模含6張CAD圖,法蘭盤,注塑,模具設(shè)計,注射,cad
姓 名
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開題時間
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學 院
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專業(yè)班級
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指導教師（導師組）
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論文題目
中文
XXXXXXXXXXXXXX
英文
1. 選題的背景和意義
1、目的：我喜歡模具業(yè)，由于塑料制品與我們的生活息息相關(guān)，他憑借自身的造型獨特、使用方便、價格實惠等優(yōu)點，深受廣大老百姓的喜愛。間接地說塑料制品的市場前景相當樂觀，我所選題目與市場需求相吻合，我可以通過此次設(shè)計，總結(jié)歸納一下我這幾年所學的知識，把知識結(jié)合于實際，積累一定的模具設(shè)計經(jīng)驗，這對以后我從事此類工作有一定幫組。從我國模具工業(yè)的地位來說，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，是衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，通過此次選題的設(shè)計，在提高自身能力的同時，也更想為模具工業(yè)的發(fā)展貢獻出自己的一份力量。
2、理論意義：此次選題要看許多相關(guān)理論書籍，可以提升自身在制作模具方面的理論知識，可以為接下來的工作做好理論依據(jù)，明確理論方向。
3、現(xiàn)實意義：當然，模具設(shè)計起來會相對復雜，但這可以很好提高自身的動手能力，是一次理論到實際的親身經(jīng)歷，也可以發(fā)現(xiàn)理論中所要注意的細節(jié)，所缺少的細節(jié)，是一次非常寶貴的實踐經(jīng)驗。
選題的研究現(xiàn)狀（理論淵源及演化、國外相關(guān)研究綜述、國內(nèi)相關(guān)研究綜述）：
1、理論淵源及演化：近年，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。我所選杯蓋，他借助圓、球體、長方體，還有圓柱體的完美結(jié)合，以獨特的外形、圓滑的外表給予我視覺上的享受，不僅有他相應的使用價值，更具有一定的藝術(shù)觀賞性。我可以通過此次模具的設(shè)計，了解我國模具設(shè)計技術(shù)的一個水平以及發(fā)展趨勢。
l 國外相關(guān)綜述：西方國家從二戰(zhàn)結(jié)束以來，制造業(yè)得到了很快的發(fā)展，到迄今為止，西方發(fā)達國家模具設(shè)計、制造技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，大多向復雜、精度高以及標準化方向發(fā)展，模具設(shè)計及制造都有一套成熟的體系，多數(shù)都是一體的自動化生產(chǎn)。
美國就是國外制造業(yè)的代表，近年來，中國制造業(yè)在全球制造業(yè)的比重達到19.8％，略微超過 美國的19.4％，美國不甘落后，奧巴馬高調(diào)宣布要重回制造業(yè)時代。美國制造業(yè)多以生產(chǎn)高精度、較復雜的產(chǎn)品，大多以電子產(chǎn)品、高端軟件、汽車發(fā)動機和零部件為主，而塑料制件生產(chǎn)較少，而大多生產(chǎn)來源于中國，所以中國塑料制件有很好的市場前景。
3、國內(nèi)相關(guān)綜述：我國塑料模具工業(yè)雖然起步晚、底子薄，與工業(yè)發(fā)達的國家相比有很大的差距，但改革開放以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策的支持和引導下，我國塑料膜具技術(shù)和模具工業(yè)近年來發(fā)展迅速。主要表現(xiàn)在：
（1）在模具技術(shù)的基本理論、模具設(shè)計、模具制造、模具材料以及模具加工設(shè)等方面取得了實用性成果。
（2）模具基本能實現(xiàn)標準化。
（3）模具加工設(shè)備由過去依賴進口到逐步實現(xiàn)自行設(shè)計生產(chǎn)。
（4）研究開發(fā)了幾十種新型合金硬質(zhì)材料，并采用了熱處理新工藝。
（5）模具的品質(zhì)、制造精度已達較高水平。
2. 研究目標、內(nèi)容（論文提綱）及擬解決關(guān)鍵問題
目標：獨立完成該套模具的設(shè)計，以及編寫設(shè)計計算說明書。
基本內(nèi)容：完成整套注塑模具的設(shè)計。
重點與難點：定模側(cè)抽芯機構(gòu)、點澆口澆注系統(tǒng)，推出機構(gòu)，冷卻系統(tǒng)設(shè)計。
研究的可行性：圖紙正確，說明書完整。
1、研究的主要重點：
注塑模具工序與工藝的分析設(shè)計，型芯型腔、分型面、澆鑄系統(tǒng)、導向機構(gòu)、脫模機構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計，以及各零部件及裝配圖的繪制。
2、難點是：
（1）、所選零件造型復雜尺寸測量有點難。
(2)、所選零件的三維圖及注塑模具裝配圖有點難畫。
（3）、模具的型芯型腔設(shè)計、計算難。
（4）、在只知所選零件的情況下，要設(shè)計出導向機構(gòu)與脫模機構(gòu)，所需知識面廣、查閱的書籍要多，在尋找材料文獻方面有一定難度。
3. 研究方法及技術(shù)路線
本課題主要是塑料成型的工藝設(shè)計及制造，也就是注塑模的工藝設(shè)計方案分析及確定工藝計算，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計計算等內(nèi)容。其主要的內(nèi)容如下：
（1）對所選產(chǎn)品進行分析，記錄下相應工藝及尺寸，畫出三維圖及三視圖。
（2）查閱有關(guān)書籍，經(jīng)分析計算，確定模具類型的主要結(jié)構(gòu)，如型腔的布置，分型面、澆注系統(tǒng)、導向機構(gòu)、脫模機構(gòu)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計。
(3)繪制模具部分零件圖。
（4)繪制模具總裝配圖。
（5）撰寫論文。
生產(chǎn)主要是為了提高生產(chǎn)效率，因此在設(shè)計是要力求結(jié)構(gòu)簡單，但是一定要保證其精度要求。
① 建立塑料制品的三維模型;
② 根據(jù)所設(shè)計產(chǎn)品進行拔模分析與分型面設(shè)計;
③ 建立工程、加載產(chǎn)品、創(chuàng)建調(diào)用模架;④ 設(shè)計導向系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)、頂出機構(gòu)、流道與冷卻等輔助部分。
4.研究工作基礎(chǔ)
5.主要參考文獻及出處（10篇以上）
[1] 趙華. 模具設(shè)計與制作[M]. 北京: 清華大學出版社, 2009-04
[2] 黃平、朱文堅. 機械設(shè)計教程-理論、方法與標準[M]. 北京: 清華大學出版社, 2010-12
[3] 郭鐵良. 模具制造工藝學[M]. 北京:高等教育出版社, 2008-11
[4] 趙昌盛. 實用模具材料應用手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社, 2005-06
[5] 王煥庭、李茂華、徐善國. 機械工程材料[M]. 大連,大連理工大學出版社， 2000-05
[6] 屈華昌. 塑料成型工藝及模具設(shè)計[M]. 北京,高度教育出版社，2007-08
[7] 吳兆祥、高楓. 模具材料及表面處理[M].北京,機械工業(yè)出版社， 2002-04
[8] 黃毅宏、李明輝. 模具制造工藝[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2003-07
[9] 張克惠.塑料材料學[M].西安:西北工業(yè)大學出版社,2000-05
[10] 宋濤、顧軍等.熱處理技術(shù)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2003-01
[11]劉靖巖.模具設(shè)計與制造.北京：中國輕工業(yè)
[12] 王樹勛.注塑模具設(shè)計與制造實用技術(shù)[M].廣州:華南理工大學出版社,1996-06
[13] 高為國.模具材料[M].機械工業(yè)出版社,2005-01
[14] 蔣繼宏、王效岳 注塑模具典型結(jié)構(gòu)100例[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2000-06
[15] 王鵬駒、張杰 塑料模具設(shè)計師手冊 北京：機械工業(yè)出版社，2008-10
[16] ABCUG論壇 www.abcug.com
[17] 燕秀模具論壇 www.yxcax.com
[18]免費CAD教程網(wǎng) www.mfcad.com
6.實施計劃
2012.11.10——2012.12.05 查找資料、復習有關(guān)課程，寫出開題報告
2012.12.06——2013.01.05 查閱中外文獻資料完成文獻綜述
2013.01.16——2013.02.01 完成外文資料的翻譯
2013.02.02 ——2013.02.20 分析產(chǎn)品特性、結(jié)構(gòu)，構(gòu)思模具各個部件設(shè)計，最后擬定總體方案，建模
2013.02.21——2013.03.10模具分析、修改、完善設(shè)計方案
2013.03.11 ——2013.04.05 繪制裝配圖，各零件圖
2013.04.06——2013.04.30 編寫設(shè)計說明書
2013.05.01 ——2013.05.10 檢查校核各項設(shè)計和圖紙，準備答辨
這里自己改
指導教師（導師組）意見：
簽 名：
年 月 日
審查小組意見：
審查小組負責人（簽 名）：
年 月 日
備注：
1、 要有10篇以上相關(guān)文章的閱讀量。
2、 理、工科開題報告撰寫要求在2500字左右，人文社科開題報告在3500字左右，包括論文選題的背景和意義、工作任務分析、調(diào)研報告、方案擬定與分析、畢業(yè)論文撰寫提綱及實施計劃、文獻綜述（理、工科可不提交文獻綜述）等。
3、 電腦打印，用A4紙，內(nèi)容為小四號宋體，行距為固定值20磅。
4、 文獻綜述（按文獻綜述格式打?。└皆陂_題報告后面一起裝訂。
文獻綜述內(nèi)容：
(正文)
備注：1、文獻綜述內(nèi)容包括：國內(nèi)外研究理論、研究方法、進展情況、存在問題、參考依據(jù)等。
2、文獻綜述必須切題，并寫出兩萬字以上的筆記或三千字以上的文獻綜述。
3、電腦打印，用A4紙。內(nèi)容為小四號宋體，行距為固定值20磅。
圓為什么看起來不圓？？？？ 如下圖解決辦法
注塑模具畢業(yè)設(shè)計答辯時的常見題目
老師一般主要看你的裝配圖、然后問你各個機構(gòu)名稱作用、主要看你的機構(gòu)是否合理、還有可能問你一些注塑缺陷的原因及解決辦法、其實很簡單、只要你是自己設(shè)計的、外問百答、對自己有信心就可以了、不會問什么很難的東西、因為老師也未必了解那么深的東西。
1. 如何取收縮率？
答：應根據(jù)制件的形狀，特別是根據(jù)制件的壁厚來定收縮率。對于壁厚者取上限，對于壁薄者取下限。
2. ABS（或PP）的特點和用途？
答：PP為熱塑性材料，耐熱和機械強度、發(fā)泡倍率均不高，抗沖擊強度高、尺寸穩(wěn)定、易于成型，耐熱和耐腐蝕性也較好，并具有良好的耐寒性。等等。
3. 為什么采用熱流道？
答：由于塑件面積比較大，中間有鋼化玻璃或金屬嵌件，主流道要由模板中心引到塑件邊緣，做側(cè)向進料。這樣主流道比較長，塑料在流動過程中很容易冷卻，每生產(chǎn)一模就會產(chǎn)生較大的料柄，造成較大的原料損耗，而采用熱流道可以克服上述缺陷，因此采用熱流道。
4. 澆口的主要類型？你設(shè)計的采用哪種類型？
答：主要類型有：直澆口、側(cè)交口、中心澆口、點澆口、潛伏式澆口、護耳澆口。選擇（略）
5. 制件翹曲變形的原因。
答：1）模溫太高，冷卻時間不夠。2）塑件壁厚厚薄懸殊。3）澆口位置、數(shù)量不合適。4）推出位置不恰當，且受力不均。5）塑料分子定向作用太大。
6. 成型時排氣不良會產(chǎn)生哪些后果？可采用的措施有哪些？
答：型腔內(nèi)氣體壓縮產(chǎn)生很大背壓，阻止熔體快速充模，同時氣體壓縮產(chǎn)生的熱量可能使塑料燒焦。采取的排氣措施：1）利用分型面排氣。2）利用型芯與模板配合間隙。3）利用頂桿運動間隙。4）開排氣槽。
7. 帶螺紋塑件的脫模有幾種方式？
答：強制脫模、手動脫模、機動脫模（利用側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)實現(xiàn)脫螺紋、采用模內(nèi)旋轉(zhuǎn)的方式脫螺紋，如齒輪傳動）、其他動力源脫模（采用液壓缸或氣缸、電機等）。
8. 解釋本設(shè)計中提到的熱處理方式淬火及其作用。
答：淬火是將鋼件加熱到相變點以上某一溫度，保溫一段時間，然后在水、鹽水或油中急冷下來，使其得到高硬度。
作用：用來提高鋼的硬度和強度。但淬火時會引起內(nèi)應力使鋼變脆，所以淬火后必須回火。
9. 單分型面和雙分型面在結(jié)構(gòu)上主要有哪些區(qū)別？
答：單分型面只有一個分型面，塑件和凝料都要在這個分型面上取出，分型面的兩邊是動模板和定模板，所以又稱兩板式模具；雙分型面有兩個分型面，分別用來取出塑件和凝料，模具被兩個分型面分成動模板、中間板和定模板，所以又稱三板式模具。
10. 試分析螺桿注塑機的工作過程。
答：1）合模。2）注射。3）保壓和補縮。4）冷卻。5）開模。6）回退預塑
11. 單分型面注塑模有哪些部分組成？
答：成型部件、澆注系統(tǒng)、推出機構(gòu)、導向部件、排氣系統(tǒng)、支撐零部件、模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
12. 單分型面模具的成型零部件有哪些部分組成？
答：型芯、型腔（或定模板）、動模板
13. 注塑模具成型的優(yōu)點？
答：產(chǎn)品高精度、高復雜性、高一致性、高生產(chǎn)率、低消耗。
14. 推桿（或稱頂桿）的高度設(shè)計，推桿的工作端面與塑件的內(nèi)表面成型面應該平齊還是有高低？誰高？
答：通常推桿裝入模具后，其端面應與型面平齊或高出0.05-0.1mm。
15. 推管推出機構(gòu)用在什么塑件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上？與推桿有什么區(qū)別？
答：用在塑件產(chǎn)品有螺柱孔（即圓柱筒形）或帶孔的塑件上。都屬于推出機構(gòu)，相當于空心推桿，其材料、熱處理硬度及配合部分的要求與推桿相同。
16. 設(shè)計過程中如何確定各相鄰零部件的配合要求？
答：嚴格按模具國家標準中推薦的配合代號，有相對滑動或移動的零部件采用間隙配合如H7/f7-H8/f7，一般模具標準件與固定件之間的配合采用過渡配合如H7/m6或H7/k6，在無配合要求的長度段可將孔徑擴大0.5-1mm。
浙江工業(yè)大學博士學位論文
XXXX
XX設(shè)計說明書
課題名稱：
學生姓名
學 號
所在學院
專 業(yè)
班 級
指導教師
起訖時間： 年 月 日～ 年 月 日
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摘 要
根據(jù)塑料2號法蘭盤制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，選擇塑件制件尺寸。本模具采用一模兩腔，側(cè)澆口進料，注射機采用海天160X2C型號，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD和UG繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說明書，系統(tǒng)地運用簡要的文字，簡明的示意圖和和計算等分析塑件，從而作出合理的注塑模具設(shè)計。
關(guān)鍵詞：2號法蘭盤；側(cè)澆口；注射機；冷卻系統(tǒng)；注塑模具
Atract
According to the requirements of plastic No.2 flange products, understand the use of plastic parts, analyze the technical requirements of plastic parts such as processability and dimensional accuracy, and select the size of plastic parts. The mold adopts the first mock exam two cavity, the side gate feed, the injection machine adopts Haitian 160X2C model, the cooling system is set up, the CAD and UG draw 2D assembly drawings and parts drawing, and the reasonable processing method of the die is selected. Attach the instruction, systematically use the brief text, concise schematic diagram and calculation to analyze the plastic parts, so as to make a reasonable injection mold design.
Key words: No.2 flange; side gate; injection machine; cooling system; injection mold
目 錄
摘 要 I
第1章 緒論 4
1.1 塑料簡介 4
1.2 注塑成型及注塑模 4
第2章 塑料材料分析 7
2．1 塑料材料的基本特性 7
2．2 塑件材料成型性能 7
2．3 塑件材料主要用途 8
第3章 塑件的工藝分析 9
3．1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 9
3．2 塑件尺寸及精度 10
3．3 塑件表面粗糙度 11
3．4 塑件的體積和質(zhì)量 11
第4章 注射成型工藝方案 12
4．1、注射成型工藝過程分析[5] 12
4．2 澆口種類的確定 13
4．3 型腔數(shù)目的確定 13
4．4 注射機的選擇和校核 13
4.4.1 注射量的校核 14
4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 14
4．4．3、模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 15
第5章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 17
5．1 分型面的設(shè)計 17
5．2 型腔的布局 18
5．3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 19
5．3．1 澆注系統(tǒng)組成 19
5．3．2 確定澆注系統(tǒng)的原則 19
5．3．3 主流道的設(shè)計 20
5．3．4 分流道的設(shè)計 22
5．3．5 澆口的設(shè)計 23
5．3．6 冷料穴的設(shè)計 23
5．4 注射模成型零部件的設(shè)計[7] 23
5．4．1 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 24
5．4．2 成型零部件工作尺寸的計算 26
5．5 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計 26
5.5.1 型腔寬度尺寸的計算 27
5.5.2 型腔長度尺寸的計算 27
5.5.3 型腔高度尺寸的計算 28
5.5.4 型芯寬度尺寸的計算 28
5.5.5 型芯長度的計算 28
5.5.6 型芯高度尺寸的計算 28
5．6 脫模機構(gòu)的設(shè)計 28
5．6．1 脫模機構(gòu)的選用原則 29
5．6．2 脫模機構(gòu)類型的選擇 29
5．6．3 推桿機構(gòu)具體設(shè)計 29
5．7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 30
5．7．1 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 31
5．9 模架及標準件的選用 32
5．9．1 模架的選用 32
第6章 模具材料的選用 35
6．1 成型零件材料選用 35
6．2 注射模用鋼種 35
總結(jié) 36
模具總裝圖 37
致謝 38
參考文獻 39
第1章 緒論
模具制造是國家經(jīng)濟建設(shè)中的一項重要產(chǎn)業(yè)，振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。
1.1 塑料簡介
塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動性?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽?，并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時燒蝕等特殊性能[1]。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無機材料發(fā)展成為各個部門不可缺少的一種化學材料，在國民經(jīng)濟中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。
1.2 注塑成型及注塑模
將塑料成型為制品的生產(chǎn)方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復雜、尺寸精度較高、易于實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點。因此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的30%左右。但注射成型的設(shè)備價格及模具制造費用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產(chǎn)。
要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機的一些基本知識，注射機是注射成型的主要設(shè)備，依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進行注射。?注射機為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機架系統(tǒng)等組成。
注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段保壓冷卻定型時間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。
注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模，它是實現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。
注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復雜程度和注射機的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機的固定板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上，在注射成型過程中它隨注射機上的合模系統(tǒng)運動。注射成型時動模部分與定模部分由導柱導向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導向機構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成[2] 。
注射模、塑料原材料和注射機通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達到所要求的質(zhì)量。注射機和模具結(jié)構(gòu)確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。
注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因為影響成型條件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動及環(huán)境溫度等。
塑料模具的設(shè)計不但要采用CAD技術(shù)，而且還要采用計算機輔助工程（CAE）技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢。注塑成型分兩個階段，即開發(fā)/設(shè)計階段（包括產(chǎn)品設(shè)計、模具設(shè)計和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購買材料、試模和成型）。
傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計人員憑經(jīng)驗與直覺設(shè)計模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計，這勢必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。
目前國際市場上主要流行的，運用范圍最廣的注射模流動模擬分析軟件有澳大利亞的MOLDFLOW、美國的CFLOW、華中科技大學的H-FLOW等。其中MOLDFLOW軟件包括三個部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （產(chǎn)品優(yōu)化顧問，簡稱MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，簡稱MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型過程控制專家，簡稱MPX）。
采用CAE技術(shù)，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計算機上對整個注射成型過程進行模擬分析，準確預測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時修改制件和模具設(shè)計，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟意義[3]。
第2章 塑料材料分析
2．1 塑料材料的基本特性
PVC材料就是聚氯乙烯，它是一種用途很廣的材料，經(jīng)常用于我們的生活中。比如PVC管，PVC地板，PVC墻紙等等。印度市場對PVC的需求量正在逐年增加，未來印度PVC仍將繼續(xù)依賴進口補充。1、聚氯乙烯的分類
生產(chǎn)方法的不同，PVC可分為：通用型PVC樹脂、高聚合度PVC樹脂、交聯(lián)PVC樹脂。通用型PVC樹脂是由氯乙烯單體在引發(fā)劑的作用下聚合形成的；高聚合度PVC樹脂是指在氯乙烯單體聚合體系中加入鏈增長劑聚合而成的樹脂；交聯(lián)PVC樹脂是在氯乙烯單體聚合體系中加入含有雙烯和多烯的交聯(lián)劑聚合而成的樹脂。
根據(jù)氯乙烯單體的獲得方法來區(qū)分，可分為電石法、乙烯法和進口（EDC、VCM)單體法（習慣上把乙烯法和進口單體法統(tǒng)稱為乙烯法）。
根據(jù)聚合方法，聚氯乙烯可分為四大類：懸浮法聚氯乙烯、乳液法聚氯乙烯、本體法聚氯乙烯、溶液法聚氯乙烯。懸浮法聚氯乙烯是產(chǎn)量最大的一個品種，約占PVC總產(chǎn)量的80%左右。下面圖表列出這四種聚氯乙烯的基本特性。
本體法聚氯乙烯[palyvinyl chloride(bulk polymerization)]中國已有生產(chǎn)，四川宜賓天原、內(nèi)蒙古海吉兩家企業(yè)，該方法產(chǎn)品透明度和絕緣性高于其它方法。溶液聚合聚氯乙烯樹脂多用于表面涂層方面。在度溫20～30℃或0℃以下的低溫下進行懸浮法、乳液法或本體法聚合均稱低溫聚合。低溫聚合的聚氯乙烯分子量高、結(jié)晶度高、結(jié)構(gòu)規(guī)整性好，玻璃化溫度高，耐熱性、耐溶劑性好。但比普通聚氯乙烯難加工，沖擊強度稍低，用作纖維及特殊塑料制品。
PVC的性能指標：密度 1.02——1.05（），收縮率 1.00%-3.00%，熔點，彎曲強度80Mpa，拉伸強度3549Mpa，拉伸彈性模量1.8Gpa，彎曲彈性模量1.4Gpa，壓縮強度1839Mpa，缺口沖擊強度1120，硬度6286HRR，體積電阻系數(shù)，收縮率 范圍內(nèi)。PVC的熱變形溫度為93118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。PVC在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40100℃的溫度范圍內(nèi)使用。
2．2 塑件材料成型性能
穩(wěn)定；不易被酸、堿腐蝕；對熱比較耐受
聚氯乙烯具有阻燃（阻燃值為40以上）、耐化學藥品性高（耐濃鹽酸、濃度為90%的硫酸、濃度為60%的硝酸和濃度20%的氫氧化鈉）、機械強度及電絕緣性良好的優(yōu)點。
聚氯乙烯對光、熱的穩(wěn)定性較差。軟化點為80℃，于130℃開始分解。在不加熱穩(wěn)定劑的情況下，聚氯乙烯100℃時即開始分解，130℃以上分解更快。受熱分解出放出氯化氫氣體，（氯化氫氣體是有毒氣體）使其變色，由白色→淺黃色→紅色→褐色→黑色。陽光中的紫外線和氧會使聚氯乙烯發(fā)生光氧化分解，因而使聚氯乙烯的柔性下降，最后發(fā)脆。從這里不難理解，為什么一些PVC塑料時間久了就會變黃、變脆的原因。
具有穩(wěn)定的物理化學性質(zhì)，不溶于水、酒精、汽油，氣體、水汽滲漏性低；在常溫下可耐任何濃度的鹽酸、90%以下的硫酸、50—60%的硝酸和20%以下的燒堿溶液，具有一定的抗化學腐蝕性；對鹽類相當穩(wěn)定，但能夠溶解于醚、酮、氯化脂肪烴和芳香烴等有機溶劑。
2．3 塑件材料主要用途
型材、異型材是我國PVC消費量最大的領(lǐng)域，約占PVC總消費量的25%左右，主要用于制作門窗和節(jié)能材料，其應用量在全國范圍內(nèi)仍有較大幅度增長。在發(fā)達國家，塑料門窗的市場占有率也是高居首位，如德國為50%，法國為56%，美國為45%。
第3章 塑件的工藝分析
在模具設(shè)計之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級和表面質(zhì)量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。
法蘭盤如圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)中等復雜程度，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。
圖（1）產(chǎn)品圖
3．1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1）、脫模斜度
由于注射制品在冷卻過程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，并浪費原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5～1.5，根據(jù)文獻[1]，塑件材料PVC的型腔脫模斜度為0.35～130/，型芯脫模斜度為30/～1
（2）、塑件的壁厚
塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計塑件時必須考慮的問題之一。塑件的壁厚對于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響，它與注射充模時的熔體流動、固化定型時的冷卻速度和時間、塑件的成型質(zhì)量、塑件的原材料以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應盡量小。因為壁厚太大不僅會使原材料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是會延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度，使成型周期延長，另外還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準確性。選擇壁厚時應力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在1～4，最常用的數(shù)值為2～3。該產(chǎn)品壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為2左右。
（3）、塑件的圓角
為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應位置模具和塑件的力學角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過度。在無特殊要求時，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5～1的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內(nèi)圓角半徑應是壁厚的0.5倍。
該塑料件表面圓角半徑和內(nèi)部轉(zhuǎn)彎處圓角為0.5。
（4）、孔
塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當孔太復雜時，會使熔體流動困難，模具加工難度增大，生產(chǎn)成本提高，困此在塑件上設(shè)計孔時，應盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時周圍易產(chǎn)生熔接痕，導致孔的強度降低，故設(shè)計孔時孔時孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應增加壁厚，以保證塑件的強度和剛度。
3．2 塑件尺寸及精度
塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動性和注射機規(guī)格，在一定的設(shè)備和工藝條件下流動性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為PVC，流動性較好，適用于不同尺寸的制品。
塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級確定精度等級。根據(jù)我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻[2]表3-2塑件的尺寸與公關(guān)（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標準來確定。根據(jù)任務書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT3級精度，未注采用MT5級精度。
3．3 塑件表面粗糙度
塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應隨時給以拋光復原。
該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高許多，為Ra0.2，內(nèi)部為0.4。
3．4 塑件的體積和質(zhì)量
本次設(shè)計中，塑件的質(zhì)量和體積采用3D測量，在UG軟件中，使用塑模部件驗證功能，可以測得塑件的質(zhì)量（PVC的密度為1.05），即可以得出該塑件制品的質(zhì)量為16克。
第4章 注射成型工藝方案
4．1、注射成型工藝過程分析[5]
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過程為：
第一步：為使注射過程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應對所用的設(shè)備和塑料作好以下準備工作。
（1）、成型前對原材料的預處理
根據(jù)注射成型對物料的要求，檢驗物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標，對原材料進行適當?shù)念A熱干燥，PVC材料吸水率極低，成型前一般不必進行干燥處理。如有需要，可在70 ～ 80 ℃下干燥2～4 h。
（2）、料筒的清洗
在初用某種塑料或某一注射機之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時，都需要對注射機（主要是料筒）進行清洗或拆換。
柱塞式注射機料筒的清洗常比螺桿式注射機困難，因為柱塞式料筒內(nèi)的存料量較大而不易對其轉(zhuǎn)動，清洗時必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。
（3）、脫模劑的選用
脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對PVC材料，可選用硬脂酸鋅，因為此脫模劑除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。
第二步: 注射成型過程
完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個步驟，但實際上是塑化成型與冷卻兩個過程。
第三步：制件的后處理
注射制件經(jīng)脫?；驒C械加工后，常需要進行適當?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的?nèi)應力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為PVC，就采用退火處理1～3小時。
4．2 澆口種類的確定
注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個部分。澆注系統(tǒng)設(shè)計的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計恰當與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。
由于本設(shè)計中法蘭盤塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用側(cè)澆口。側(cè)澆口直接在中間的圓端面處進，法蘭盤組裝后，澆口被遮擋起來。
側(cè)澆口主流道需要設(shè)置鉤針，分流道與產(chǎn)品相連，頂出產(chǎn)品包含流道連接在一起。
4．3 型腔數(shù)目的確定
因為本設(shè)計中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模兩腔，進行加工生產(chǎn)。
4．4 注射機的選擇和校核
由于采用一模兩腔，需要至少注射量為16x2g，流道水口廢料8g，總注塑量達到40g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機為海天160X2C。注射方式為螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為：
海天HTF160X2C
型號
160×2A
160×2B
160×2C
參數(shù)
螺桿直徑
40
45
48
理論注射容量
253
320
364
注射重量PS
230
291
331
注射壓力
202
159
140
注射行程
201
螺桿轉(zhuǎn)速
0~230
料筒加熱功率
9.3
鎖模力
1600
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
455×455
允許最大模具厚度
500
允許最小模具厚度
180
移模行程
420
移模開距(最大)
920
液壓頂出行程
140
液壓頂出力
33
液壓頂出桿數(shù)量
5
油泵電動機功率
18.5
油箱容積
240
機器尺寸(長×寬×高)
5.4×1.45×2.05
機器重量
5
最小模具尺寸(長×寬)
320×320
4.4.1 注射量的校核
模具設(shè)計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為：
式中 --型腔數(shù)量
--單個塑件的質(zhì)量（g）
--澆注系統(tǒng)所需塑料的質(zhì)量（g）
本設(shè)計中：n=2 16g =8g
M=16X2+8=40g（約等于）<331gx80%
注塑機額定注塑量為331g
注射量符合要求
4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核
注射成型時塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關(guān)系。
式中 n --型腔數(shù)目
--單個塑件在模具分型面上的投影面積
--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積
n=2 =2826 =750
=2826 x2+750=6402
注射成型時為了可靠的鎖模，應使塑料熔體對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額定鎖模力。即：
（）P < F
式中： P—塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa）
F—注射機額定鎖模力（N）
其它意義同上
根據(jù)教科書表5-1，型腔內(nèi)通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MP
（）P=6402x30x1.1x0.001=211.3KN<1600KN
鎖模力符合要求
4．4．3、模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核
（1）、模具厚度（閉合高度）
模具閉合高度必須滿足以下公式
式中 --注射機允許的最大模厚
--注射機允許的最小模厚
本設(shè)計中模具厚度為280mm 180
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