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臺面框注塑模設(shè)計
第1章 緒 論
塑料工業(yè)是世界上增長最快的工業(yè)之一。自從上世紀(jì)初葉實現(xiàn)以純粹化學(xué)合成方法生產(chǎn)塑料算起，塑料工業(yè)已有近百年的歷史。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)展是離不開塑料模具設(shè)計的，模具工業(yè)被譽為“工業(yè)之母”。隨著模具技術(shù)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)品不可或缺的重要工藝設(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法比擬的優(yōu)點，因此在機械、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。現(xiàn)在模具成型技朮已經(jīng)成為衡量一個國家工業(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)品的不斷開發(fā)，注塑工藝越來越多地被各個制造領(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，注塑模具及注塑機的問題。塑料模具設(shè)計質(zhì)量直接影響成型產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、質(zhì)量及成本。 這樣對注塑模具全方位的要求越來越高。高質(zhì)量、低價格、快速地開發(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,成型效率也受模具影響,所以如何提高質(zhì)量,簡明,快捷,規(guī)范化地設(shè)計注塑模具成為發(fā)揮注塑成型工藝優(yōu)越性,擴大注塑制品生產(chǎn)應(yīng)用的首要問題。
以上所體現(xiàn)的各個方面，都與模具設(shè)計有著非常密切的關(guān)系。一副設(shè)計合理的模具，就有85﹪成功的希望，其余就得依靠設(shè)備和模具制造工人的熟練程度來達到，所以，提高塑料注射模具的設(shè)計水平就顯得尤為重要。本套模具在設(shè)計的中，結(jié)合前人的設(shè)計經(jīng)驗和這幾年模具發(fā)展新成果，采用了很多更具合理的模具結(jié)構(gòu)。例如：本套模具在開始模具設(shè)計之前，考慮了多種設(shè)計方案，衡量了每種方案的優(yōu)缺點，從中選擇一種最具合理方案。本模具簡化了頂料板的厚度大小，把頂料板放入定模板中與其平齊，這樣就降低了模具閉合高度，增強了模具自身的剛性。采用一拉桿控制頂料板和上模板的動作，并對其起支承作用。另外，在上下模板之間裝有開閉器，其作用就是控制模具的開模順序，使模具能夠安全合理的完成開合模動作。采用這些新型結(jié)構(gòu)，不僅使模具簡單化，而且這些零件都標(biāo)準(zhǔn)化，縮短了加工周期，節(jié)約了大量成本。
如今，我國模具成型工業(yè)已形成了相當(dāng)規(guī)模的完整體系，越來越多的新技術(shù)，新工藝，新材料誕生，并將應(yīng)用在模具產(chǎn)業(yè)中，這將促使我國模具工業(yè)的飛躍發(fā)展。同時，我國模具工業(yè)的總體水平與世界先進國家相比還有一定差距，還要大力推進模具產(chǎn)業(yè)的科技進步，開展新技術(shù)，新材料研究開發(fā)，并進一步加強對模具工業(yè)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，使之可持續(xù)發(fā)展，為我國模具成型加工技術(shù)超趕世界先進水平作出貢獻。
第2章 臺面柜注塑模工藝規(guī)程的編制
2.1 明確設(shè)計任務(wù)書和準(zhǔn)備必要的技術(shù)資料
注塑模具設(shè)計工作必須以模具設(shè)計任務(wù)書作為依據(jù)，由設(shè)計任務(wù)書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)程以及對模具質(zhì)量的要求和完成時間等內(nèi)容，明確設(shè)計任務(wù)之后，通過必要的技術(shù)資料進行初步設(shè)計。
2.2 塑件的工藝性分析
該塑件是冰箱的臺面框，其塑件圖如圖所示，本塑件的材料采用PP，生產(chǎn)類型為大批量生產(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PP屬熱塑性塑料。它的成型特性為：
PP 聚丙烯化學(xué)和物理特性 PP是一種半結(jié)晶性材料。它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。 由于均聚物型的PP溫度高于0C以上時非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入1~4%乙烯的無規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100C）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強的抗沖擊強度。PP的強度隨著乙烯含量的增加而增大。 PP的維卡軟化溫度為150C。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。
PP不存在環(huán)境應(yīng)力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進行改性。PP的流動率MFR范圍在1～40。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的強度比均聚物型的要高。 由于結(jié)晶，PP的收縮率相當(dāng)高，一般為1.8～2.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。 均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。
成型時注意事項：
1.結(jié)晶料,吸濕性小,易發(fā)生融體破裂,長期與熱金屬接觸易分解.
2.流動性好,但收縮范圍及收縮值大,易發(fā)生縮孔.凹痕,變形.
3.冷卻速度快,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱,并注意控制成型溫度.料溫低方向方向性明顯.低溫高壓時尤其明顯,模具溫度低于50度時,塑件不光滑,易產(chǎn)生熔接不良,留痕,90度以上易發(fā)生翹曲變形
4.塑料壁厚須均勻,避免缺膠,尖角,以防應(yīng)力集中
2.2.2 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)計有直接關(guān)系，只有塑件設(shè)計滿足成型工藝要求，才能設(shè)計出合理的模具結(jié)構(gòu)以防止成型時產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷、及開裂等缺陷，達到提高生產(chǎn)率和降低成本的目的。
從零件圖上分析，由于該零件對表面質(zhì)量要求較高模具設(shè)計時采用倒裝模比較合適，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，塑件收縮率的波動及成型時工藝條件的變化，塑件成型后的時效變化和模具的結(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。
由于該塑件上尺寸公差均為未注尺寸公差。查表可知PP材料的制件為MT5級[2]。即：532±0.3 mm,508±0.5mm,540±0.5mm,435±0.3mm, 515mm,540mm,570±0.5以上分析可見，該零件的尺寸精度不高沒有太多的的精度要求，對應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。
從零件的壁厚上來看，壁厚為2.5mm，比較均勻，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細噴沙紋。除此外沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。
綜上分析可以看出，注塑時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。
2.2.3 計算塑件的體積和質(zhì)量
計算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機及確定模具型腔數(shù)。
計算塑件的體積：
V=901 (由PRO/E量得)
計算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計手冊查得PP的密度為P=0.9-0.91克/立方厘米
故零件的質(zhì)量為：
M=VP
=901×0.91×
=820g
2.3 成型設(shè)備的選擇
注射模具是安裝在注射機上的，模具與注射機應(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和規(guī)格的注射機上使用，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。選擇注塑機時，必須保證制品的注射量小于注射機允許的最大注射量。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，制品注射量一般不超過注射機最大注射量的80%，此模具采用一模一腔。
2.3.1 注射量的校核
模具型腔能否充滿與注射機允許的最大注射量密切聯(lián)系，設(shè)計模具時應(yīng)保證注塑模內(nèi)所需融體總量在注射機實際的最大注射量；根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，注射機的最大注射量是允許最大注射量的80%。
由+ ≤80%
計算可得滿足使用要求。
2.3.2 注射壓力校核及鎖模力校核
注射壓力校核是檢驗注射機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、流動比、噴嘴及模具流道系統(tǒng)以及注射機類型等因素有關(guān)。ABS的注射壓力為60MPa～100MPa，而XS-ZY-125型注射機的注射壓力為119MPa。故滿足注射壓力的需要。
注射成型時，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，不使成型過程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料融體時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
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