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187188 (2007) 690693, 2006 of of of at of is on of is be in of a of do to of is in of to 3. +386 3 490920; +386 3 B. is on of of 1, is of is of of as 1. of In of is in is to to 1. 2006 of in of in of of a in of of 5, 3000 is of be by be a in 6862006be of of on in et 188 (2007) 690693 2. in 2) is a of of a be 1. 2of a is to is in it up 7% of 1,41,4, it be on is a as 1 it to 5. is in is 1,2. It is in to so is to an to e or of in be of in or or of EM is on is it of of is EM of as a be 3. in 3 of ) or to of B). is C) A) as as to or by ). as To D) is F) E)3. EM . et 188 (2007) 6905. of a EM EM to to in 4. EM a an is 4 of a to a as an to be is as 4. is as a or a of in be 3 as of by EM of of of of 3. is of a is by EM 4) on on to as as is of is to a 5) of a a 7) it in of a a to EM as in at 06. EM et 188 (2007) 690693 in of of be in on of a EM in of a be as of 237. in of EM be 6, 5.6 to In to It to 00C in a of 5 s),in EM by as EM it 7). EM it is on of be EM in M 60 C, EM .8 s 5 up 0C, of a45of be of at be EM it to in of is on of EM it is to in of in 025%EM it is to of to in to EM is a of c, u za i c, F. i za i K. Z. an to 002: 996et 004, 1620 2004. 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 外文出处： 材料加工技术杂志 1872007） 附 件： 1. 原文； 2. 译文 2013 年 03 月 自适应系统温度调节的电动注塑 模具 摘要 在开发和生产过程中对注塑模具的控制是否在模具温度条件的控制是一个基本问题。 精确的研究在模具热力学过程 中 表明 ,换热可以操纵热电。这样的系统升级传统冷却系统在模具或可以是一个独立应用热操纵。 论文中 ,作者将目前的研究项目的结果进行了三个阶段 ,其结果是在 2006专利。测试阶段 ,原型阶段和工业化阶段将提 出 。项目的主要成果是 总体加 快在线温度调节的模具的周期时间和总体影响强调变形控制 的 塑料产品的质量。 应用程序的提出是模具温度和产品质量控制在注射成型过程的一个里程碑。 关键词 ： 注塑模具冷却 ； 热电模块 ； 有限元模拟 开发技术的冷却模具通过热电气 (味着推 动 工业实践和 发展， 即在设计、工具制造和开发工具。目前的冷却技术有技术的局限性。其局限性的位置及与事先预测有限元分析 (真包 ， 但不是完全可以避免的。不同状态的结果的艺术分析显示所有现有的冷却系统不提供可控的传热能力足以符合当前聚合物加工要求的工艺窗口 。 只有热容操作功能 的 聚合物加工是当今有限 的 (在任期短传感器的生产周期时间内 ,降低成本 )。其他方产品优化功能已经驱动机械和聚合物加工的局限性 3。 塑料的处理是基于热传导塑料材料和模腔之间的。在计算传热 时， 应该考虑两个主要事实 :首先是所有使用能源 ， 这是基于第一定律热力学定律的能量保护1；第二是速度的传热。 在传热分析的基本任务是随时间和温度计算其分布在 研究系统。 最后取决于速度之间的热传导的系统 与 环境和速度的传热系统内部。 基于传热可以作为热传导、对流和辐射 1。 完成注射模塑过程周期包括模具闭合阶段 ,注入融化成腔、包装测定不同条件下动物血压相补偿收缩效应、冷却阶段 ,开模阶段和部分排出期。 在大多数情况下 ,最长时间的上述所有阶段是冷 却时间。 冷却时间在注射模塑过程被定义为时间需要冷却塑料零件到弹射温度 1。 降低冷却过程的主要目的是减少附加冷却时间，但理论上是不必要的。 在实践中 ,它扩展了从 45% 到 67%的整个周期时间 1,4。 从文学与实验 1,4,它可以看到，模具温度对脱模时间影响极大 ,因此冷却时间 (成本）。 注射成型过程是一个循环过程 ,模具温度变化见图 1,温度也有所不同 ,从平均价值通过整体周期时间。 图 1 模具在一个周期内的温度变化 因为它已经描述 ,已经有 几种不同的技术 ,让用户来冷却模具 5。最传统的方法是用钻井技术 ,即生产模具的洞。 通过这些孔 (冷却线 ),冷却介质流动 ,消除生成和积累的热量从模具 1,2。 它也是非常方便的在不同的材料建造 ,不同的热导率 ,目的是提高控制模具温度条件。 这样的方法是所谓的被动方法对模具温度控制。 这个具有挑战性的任务是使系统活跃 ,它可以改变热条件 ,对于所需的方面 ,比如产品质量或周期时间。对于模具，一个这样的方法是集成热电气模块 (它可以改变热条件期望的性质。用这样的方法 ,一个可以控制传热与时间和空间变量 ,那意味着什么 ,昼 夜可以调节整个注塑周期 ,独立于位置的模具。热控制是通过控制单元 ,输入变量是收到的人工输入或从注塑仿真输入。对于 输出值 ,控制单元模块行为监控 为需要的热操作 ,块集成到模具。热量与电之间的交互变量对于换热是基于珀尔帖效应。珀尔帖效应的现象是众所周知的 ,但直到现在从未用于注塑应用程序。 块 (见图 2)是一个对 P 和 N 型半导体 妥善安排的 设备由 ,在 两个陶瓷板之间的位置形成的热与冷温差冷却器的网站 。 传热 的力度 可以容易控制通过的大小和极性的提供的电力电流。 图 2 图 应用程序的主要想法是插入到墙壁的 块模腔作为主要传热单元。 这些基本的装配中见图 3。二次传热是通过常规流体冷却系统实现 ,允许从模腔热力学系统热流入与流出。 设备呈现在图 3，包括热电模块 (A),使主要的传热来自可控表面模具腔 (B)的温度。 二次传热是通过冷却通道 (C)启用 ,在模具中提供恒温条件。热电模块 (A)作为热泵运行，像这样的操纵与热派生通过流体冷却系统 (C)到模具。系统二次加热与冷 却通道操作作为热交换器。减少热容的可控区域保温 (D)安装在模腔 (F)和模具结构板 (E)之间。 整个应用程序包括 块 ,一个温度传感器和电子装置，来控制系统的完整。 该系统的描述见图 4，包括一个输入单元 (输入界面 )和一个供应单元 (电子单元和电力电子供应 H 桥单元 )。 输入和供应单元与温度传感器回路信息附在一个控制单元 ,作为执行单元试图强加预定义的温带 /时间 /位置关系。 使用珀尔帖效应 ,单元可以用于加热或冷却的目的。 二级除热是通过流体冷却媒体实现视为换热器 ,如图 4。根据目前的冷却技术和作为一个水槽或源的热量第一 单位。这允许完全控制过程从温度、时间和位置通过整个周期。 此外 ,它允许不同的温度 /时间 /位置循环，也为起点和终点的过程。 技术的描述可用于各种工业和研究目的 ,精确的温度 /时间 /位置控制是必需的。 本文系统分析了从理论以及实践的观点见图 3和 4。通过有限元模拟分析了理论方面 ,而实用的开发和实现的原型应用到实际测试。 图 3 却装配的结构 图 4温度检测和监管结构 当前的发展对注塑模具设计包括几个阶段 3。 其中还设计和优化一个冷却系统。 这是通过使用定制的有限元法进行模拟软件包 (模塑仿真分析 4),可以预测冷却系统功能 ,特别是其影响塑料。与这种模拟相似 ,模具设计师收集了关于在产品流变学和变形的信息，由于收缩作为生产时间周期信息。 这个热信息通常是准确的 ,但仍然存在不可靠的情况下的流变材料信息不足。高质量的输入为热调节 要得到一个关于温度分布在周期时间和整个模具表面和整个模具厚度的图片。因此 ,不同的过程模拟是必要的。 有限元分析 有限元分析为开发项目的实现是由于作者长期经历这样的包装 4和在虚拟环境中执行不同测 试的可能性。整个冷却系统设计了原型在有限元环境 (见图 5)通过温度分布在每个部分的原型和联系人之间的冷却系统进行了探讨。为在一个样机上模拟物理特性机 ,仿真模型构建了利用 件多重物理量。结果是一个有限元模型与真实的原型 (见图 7),通过它可以比较和评估结果。 就有限元模型在术语的传热物理的探讨考虑两个热源 :一个水换热器与流体物理和热电模块与传热物理 (只有传导和对流辐射进行分析 ,忽略了由于低相对温度 ,因此低影响温度 )。 在实际测试中，有限元分析的边界条件设定目标达到相同的工作条件。周围的空气和水换热器被 设定在稳定温度 20 。 有限元分析的结果中可以看到，如图 6,即昼夜分布通过模拟区域显示在图 5。图 6表示稳态分析 ,非常准确的原型测试相比。为了模拟时域响应进行了瞬态仿真 ,对于未来的工作也显示非常积极的结果。在很短的时间 (5s)能够实现一个温差200 ,可能会在 构导致一些问题。 这些问题通过几个方案就都解决了 ,如充足的安装 ,选择合适的材料和应用 能电子监管。 图 5 一个原型在有限元环境 的横截面 图 6 有限元分析的温度分布 因为它已经描述 ,原型制作和测试 (见图 7)。结果显示 ,设置的假设被证实。用 块 ,可以在整个周期的时间控制温度分布的不同部分的模具。与实验室测试 ,这是证明了的 ,可以是实际的热操纵监管与 块。 测试是在实验室 ,模拟真实的工业环境 ,注塑成型机 克劳斯马斐公里 60 、温度传感器、红外摄像机和原型 块。 反应温度在 1.8 s 反应温度从 5到 80，这代表了一个在注射成型周期广阔的区域内的热量控制。 图 7 现实环境中的原型 利用热电模块与它直接连接输入和输出 之间的关系是冷却应用程序一个里程碑。 对注塑模具的引入与冷却结构精密问题的处理 ,部分高质量的塑料代表了很高的期望。 作者是假设使用珀尔帖效应可用于温度控制在模具注塑。基于仿真工作的方法和真正的生产实验室设备证明 ,假设被证实。仿真结果显示 ,在注塑过程中一个广泛的领域可能应用 块。 提到的温度曲线跨周期时间的功能 ,注射模塑过程可以完全控制。工业的问题 ,如均匀冷却问题类表面及其后果的塑料零件的外表可以解决。在注射时间过热的一些表面可以解决薄长填充墙的问题。此外 ,这样的应用程序控制流变特性的塑料材料可以获得。在 充填阶段的模腔，用适当的热调节 可能甚至控制熔体流动的模具。 这是做了适当的温度分布的模具 (更高的温度对薄壁零件的产 品 )。 应用 块 ,可以显著减少周期时间在注塑过程。时间的限制可能减少在于框架的额外的冷却时间 10% 25%,在 应用 块可以积极控制产品的翘曲和产品翘曲调节量的方式来达到所需的产品公差。 本文提出了 块冷却应用注射模塑过程，这是是一个优先的选择专利 ,属于 行。 计 算 及 说 明 备 注 第 1 页 计 算 及 说 明 备 注 第 2 页 计 算 及 说 明 备 注 第 3 页 第一章 工艺分析 塑件工艺性分析： 塑件如图 示 产品名称： 多格盒 产品材料： 品数量：大批量生产 塑料尺寸：如图 示 塑料要求：塑料外侧表面光滑，下端外沿不允许有浇口痕迹。塑料允许最大脱模斜度 45。 塑件 外表面上不能有分型线。 图 算 及 说 明 备 注 第 4 页 塑料材料特性 料，化学名称：聚丙烯 ， 英文名称 :称 ， 比重 : /立方厘米 成型收缩率 :成型温度： 160 ， 特点： 无毒、无味，密度小 ,强度刚度 ,硬度耐热性均优于低压聚乙烯 ,可在 100 度左右使用 但低温时变脆、不耐磨、易老化 耐腐蚀零件和绝缘零件 。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。 一种半结晶性材料。它比 更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的 度高于 0 以上时非常脆，因此许多商业的 料是加入 1烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的 料有较低的热扭曲温度（ 100 ）、低透明度、低光泽度、低刚 性，但是有有更强的抗冲击强度。 强度随着乙烯含量的增加而增大。 维卡软化温度为 150 。 流动率 围在 1收缩率相当高，一般为 并且收缩率的方向均匀性比 材料要计 算 及 说 明 备 注 第 5 页 好得多。 料材料成形性能 吸湿性小 ， 易发生融体破裂 ， 长期与热金属接触易分解 。 但收缩范围及收缩值大 ， 易发生缩孔 。 凹痕 ， 变形 。 浇注系统及冷却系统应缓慢散热 ， 并注意控制成型温度 。 料温低温高压时容易取向 ， 模具温度低于50 度时 ， 塑件不光滑 ， 易产生 熔接不良 ， 流痕 ， 90 度以上易发生翘曲变形 。 4. 塑料壁厚须均匀 ， 避免缺胶 ， 尖角 ， 以防应力集中 。 塑件材料的应用 宜、轻、良好的加工性和用途广，催化剂和新工艺的开发进一步促进了应用领域的扩大，有人说： “只要有一种产品的材料被塑料替代，那么这种产品就有使用聚丙烯的计 算 及 说 明 备 注 第 6 页 潜力 ”。主要用途：编织袋、防水布，耐用消费品：如汽车、家电和地毯等。 汽车工业（主要使用含金属添加剂的 泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日用消费品（草坪和园艺 设备如剪草机和喷水器等）。 成形工艺参数确定 查有关手册得到 料的成形工艺参数如下： 注射机类型：螺杆式 螺杆转速（ r/ 5080 形式：直通式 喷嘴 温度（）： 180190 前段： 200210 料筒温度（） 中段： 210230 后段： 180200 计 算 及 说 明 备 注 第 7 页 密度 /收缩率 预热温度 80c85c 预热时间 23h 料筒温度 后段 150c170c 中段 165C180c 前段 180c200c 喷嘴温度 170c180c 模具温度 （） 5070 注射压力 60100压压力 5070 射时间 2090s 保压时间 1530 s 计 算 及 说 明 备 注 第 8 页 冷却时间 1530 s 成形温度 200c 400c 成形周期 4070 s 收缩率 第二章 塑件成形型工艺分析及方案 模具的基本结构 形方法的确定 根据塑件成 形工艺参数 （塑件外表面不允许有分型线）及注塑所采用材料的各种因素分析塑件应采用注射成型法生产，由于要保证塑件的表面质量， 塑件部能横卧摆放， 因此采用 部分沉入注塑机移动模板孔的方法，此孔原是安装推出机构 。该塑件使用侧浇口成型，设置一个垂直分型面。 型腔位置确定： 单型腔模具其优点是塑件精度高，工艺参数易于控制；计 算 及 说 明 备 注 第 9 页 模具结构简单；模具制造成本低，周期短，但塑件成型的生产率低，塑料成本高。其适用于塑件较大，精度要求较高或者小批量生产及试生产。 多型腔模具其塑料成型的生产效率，塑件的成本底，但塑料的精度 低，工业参数难以控制；模具结构复杂，模具制造成本高 、 周期长。其适用大批量 、长期生产的小型塑件。 第一种方案，考虑到塑件形状较为简单，为保证塑件表面质量以及使用性能的特殊要求 故采用单型腔注射模。考虑到塑件的圆周面上有一道环形槽，需要侧向抽芯，所以模具采用一模一腔、平横布置。模具尺寸相对来说较小，制造加工方便，但其缺点是模具生产效率较低，单个模具费用较高。 第二种方案：模具采用一模 二 腔可提高生产效率，型腔分层布置，一层两腔，平衡布置，模具尺寸相对较大。侧向抽芯机构加工难度较强，模具制造成本提高，且增加模具成形 需要注射压力和保温时间等。但模具生产率大大提高，且计 算 及 说 明 备 注 第 10 页 侧向抽芯机构可以更换降低了模具成本。 故两者比较，采用等二种，即分层布置，设置两层行腔，比较合适。 对于多型腔模具，由于型腔的排布与浇注系统密切相关，所以在模具设计时应综合考虑。型腔的排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均等的分得所需的足够压力，以保证塑料熔体能同时均匀充满每一个型腔，从而使各个型腔的塑件内在质量均一稳定。 多型腔的排布方法有平衡式和非平衡式。 塑件的形状比较简单，质量比较小，生产批量比较大，所以应该采用多型腔注射模具 。 抽内侧型芯 比较复 杂 ，所以模具采用一模两腔，平衡布置。这样模具的尺寸比较小，制造加工也比较方便，生产效率提高，塑件的成本也比较低。 分型面的确定： 塑料分型面是模具动模和定模的结合处，在塑件最大计 算 及 说 明 备 注 第 11 页 外形处，是为了塑件和凝料取出而设置的。 分型面的选择即要保证塑件质量要求又要便于脱模，本塑件的的分型面选择在 管身 的 大端口的外沿两侧 。因为 大端口的外沿两侧 为非工作表面，其表面质量的好坏不会影响到塑件的使用性能。塑件的大部分外表面是光滑的， 内侧表面需进行抛光处理， 使模具的加工难度降低，因此选择塑件大端面为水平分型面。 注系统的选择 （ 1）主浇道设计： 浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。包括主流道、分流道，浇口和冷料穴。 为了让主流道浇口凝料能从浇口套顺利拔出，主流道设计圆为锥形，锥角为 6，其小端直径 d 比注射机喷嘴直径大 1于小端前面是球面 ,其深度内 3 5 因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大 1 2 ,其计算式为 : 计 算 及 说 明 备 注 第 12 页 +(1),1+(1 2)mm 小端最小允许值， R 为小端球面半径值， 喷嘴球面 半径， 浇道及分浇道示意图如图所示： 图 浇道形式 （ 2） 浇口设计： 浇口是连接分流道与型腔的熔体通道，浇口又有限制性浇口和非限制性浇口 。 针对本产品而言，采作侧浇口这种浇口的优点是：减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口计 算 及 说 明 备 注 第 13 页 容易，不留明显痕迹。 浇口位置选择不当引起的不利后果 因为浇口常留下明显痕迹，因而不能设置在对外观表面要求高的区域。在任何一浇口区域都会产生高压力（剪切），将明显降低塑料树脂的性能 。 不含增强材料的塑料的熔合线质量明显高于 含增强材料塑料的熔合线质量。熔合线区域的质量衰减因子与填料和增强材料的类型和含量有很大关系，加工助剂、阻燃剂等添加剂都对熔合线质量有不利的影响。因而，很难评估这些因子对部件的最终强度的影响有多大。而且，熔合线区域在张力下有高的承载能力并不意味着它的耐冲击能力或耐疲劳能力好。 侧浇口的尺寸：侧浇口的尺寸计算公式如下 B=（ A T=（ 式中 B 侧浇口的宽度， 算 及 说 明 备 注 第 14 页 A 塑件的外侧表面积， 侧浇口的厚度， 浇口处塑件的壁厚， 侧向浇口，对于中小型件，一般深度 t=取塑件壁厚的 1/32/3)，宽度 b=口的长度l= 侧浇口的形式 1 主流道 2 分流道 3 侧浇口 4 塑件 冷料穴与拉料杆设计 冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中的前锋冷料以免前锋冷料进入型腔导致产品性能下降进而影响生产。拉料杆是在注塑完成之后将浇注系统凝料从定模套中拉出。拉料杆有两种 基本形式，一种适于推杆起模的，另一种适合于推件计 算 及 说 明 备 注 第 15 页 板脱模。本产品采用 Z 字形拉料杆，根据产品设计及现有设备拉杆设计为 Z 字形是比较适合的。 模具排气槽设计 当塑料熔体充填型腔时，必须有顺序的排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热分解而产生的气体；若不及时的排出气体塑件会因填充不足而出现气泡或表面轮廓不清。一般模具采用间隙配合进行排气，也可以在分型面上开设排气槽进行排气。根据实际情况并考虑成本，故本模具采用间隙排气较为合适。 出方式的确定 由于塑件形状较为简单，而且壁厚比较薄，使用推杆推出机构容易在塑件 上留下推出痕迹，不宜采用。所以选用推件板推出机构来完成塑件的推出。推件板推出机构又称顶板顶出机构，他有一块与型芯按一定配合精度相配合的模板和推杆所组成。这种推出机构简单，运动平稳，且推出力大，顶出力也均匀。塑件在推出时所受到的变形比较小，推出也计 算 及 说 明 备 注 第 16 页 比较可靠。为了减少推出过程中推件板和型芯的摩擦，应在推件板和型芯间留有 间隙（原则上应不摩擦型芯），并采用 3 5 的锥面配合，其锥度起到辅位定位作用，防止推件板偏心而引起溢料。 推出机构工作时，推件板除了与型芯作配合外，还依靠推杆进行支 撑与导向。这种推出机构结构紧凑，推板在推出过程中也不会掉下。推件板和型芯的配合精度为H7/8/配合。 紧块的设计 在注塑成型过程中，侧向成型零件熔融塑料很大的推力作用，这个力通过滑块传递给斜导柱。而一般的斜导柱为一细长杆，受力后容易变形，导致滑块后移，因此必须设置楔紧块，以便在合模后锁住滑块，承受熔融塑料给予侧向成型零件的推力。 楔紧块的工作部分是斜面，为了保证斜面能在合模时压紧滑块，而在开模时又能迅速脱离滑块，以避免楔紧块影响计 算 及 说 明 备 注 第 17 页 斜导柱对滑块的驱动，锁紧角一般都应比斜导柱倾斜角大一些。 具的 结构形式 侧浇口一般设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其浇口面积多为矩形（扁槽），是限制性浇口。由于侧浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，不留明显痕迹。 该模具的结构形式为双分型面注塑模。采用定距拉杆控制分型面 的打开距离，其开距应大于 50便取出浇口，如图 a） 所示。而分型面 的打开距离由限位板控制，如图 b）所示，它的开距应大于 65于取出制件。 确定温度调节系统结构： 模具的温度调节系统主要由塑料种类、模具的大小、 塑件的物理化学性能、外观和尺寸精度都对模具的调节有影响。在设置温度调节系统后有时会给注塑生产带来一些问计 算 及 说 明 备 注 第 18 页 题，例如，采用冷水调节模具温度时，大气中水分凝结在模具型腔的表面，影响塑件表面质量，而采用加热措施后，模内一些间隙配合的零件可能由于膨胀而使间隙减小或消失，从而造成卡死或无法工作。在本模具上由于骨架大端面积较大必须设置冷却系统。 成型设备的选用 由于该模具所用注射机最大注射量 由表 2 8中选用 其有关参数如下： 额定注射量 / 125 螺杆直径 / 42 注射压力 / 120 注射行程 / 115 注射方式 螺杆式 计 算 及 说 明 备 注 第 19 页 锁模力 / 900 最大成型面积 / 320 最大开合模行程 / 510 模具最大厚度 / 300 模具最小厚度 / 200 喷嘴圆弧半径 / 12 喷嘴孔直径 / 4 动定模固定板尺寸 /mm 428458 拉杆空间 / mm 260290 合模方式 液压 机械 液压泵 流量 /(L/ 100 压力 /（ 器外形尺寸 / mmmm 33405101550 计 算 及 说 明 备 注 第 20 页 注： 为可注塑的最大注塑量 C 料筒温度下塑料的体积膨 胀的校正系数，对于结晶形的塑料， c 于非结晶形的塑料， c P 所用塑料在常温下的密度； g注射机的公称注射容量。 注塑压力的校核：注射机的公称注射压力要大于成型的压力，即 中 注射机的最大注射压力； 塑件成形所需的实际注射压力。 1）塑料的流动性好，形状简单，壁厚较大， 70 2）黏度较低，形状精度要求一般， 0 100 3）中高黏度的塑料， 00 140 计 算 及 说 明 备 注 第 21 页 4）塑件黏度较高，壁薄或不均匀，流程长，精度要 较高， 40 180 5）高精度塑件， 30 250 a. 喷嘴尺寸 注塑机的喷嘴头部的球面半径 与模具主流道始端的球面半径 合，以免高压熔体从狭缝处溢出。 般应比 1 2 则主流道内塑料凝料无法脱出。 b. 最大、最小模厚 在模具设计时应使模具的总厚度位于注射机安装模具的最大厚度和最小厚度的之间。同时应该校核 模具的外形尺寸，使得模具能从注射机拉杆之间装入。 c. 开模行程和顶出机构的校核 注射机的开模行程是有限制的，塑件从模具中取出是所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中去取出。开模距离一般可分为两种情况：一是当计 算 及 说 明 备 注 第 22 页 注塑机采用液压机联合作用的锁模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并不是模具的厚度影响，即注射机的开模行程与模具的厚度无关；二是当注射机采用液压机械联合作用的琐模机构时，最大开模行程由连杆机构的最大行程决定，并受模具的厚度影响，即注射机的开模行程与模具的厚 度有关。 由于高压塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大的推力，这个力应小于注射机的公称锁模力，否则将产生溢料现象，即： F 锁 式中 注射机公称锁模力； P 注射时型腔的压力，它与塑料品种和塑件有关； A 塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和。 架的选择 计 算 及 说 明 备 注 第 23 页 架结构的选择 冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成型塑件所传 导的热量，使模具成形表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内，并且要做到使冷却介质在回路系统内流动畅通，无滞留部位。 模架的结构如图 示 图 模架结构 架安装尺寸校核 计 算 及 说 明 备 注 第 24 页 模具外形尺寸长为长 171 16 223于注塑机拉杆间距和最大模具厚度，可以方便的安装在住宿机上。 第三章 模具的结构及其尺寸的设计计算 模具结构设计 型腔结构设计 本套模具的型腔是由凹模滑块 16，型腔板 17、定模板上的型芯 3 共三部分构成。型腔板 5 和 左右两个斜滑块构成了骨架的侧面，凹模滑块 16 和型芯 3 构成带轮的顶面和内表面。凹模块 15，型腔板 17 和型芯 3 构成了带轮底面。浇口开在骨架的中心处，浇口形状为扁平浇口，目的是便于脱模且不留痕迹。加工方便，加工精度高有利于型腔的抛光，左右滑块可以更换，提高模具的使用寿命，节约成本。 型心结构设计 型芯 3 是由固定板上的型芯孔固定，型芯 3 与型腔板计 算 及 说 明 备 注 第 25 页 17 和推件板 18 的配合为过盈配合，以保证配合的紧密，防止塑件产生飞边。另过盈配合可以保证型芯与动模板的相对位置的固定。 模具的导向机构 为了保证模 具的闭合精度，模具的定模部分和动模部分之间采用导柱和导套导向定位，推件板上装有导套，推出推件时，导套在导柱上运动，保证了推件板的运动精度。定模板上装有导柱，为侧浇口和定模板及拉料杆的运动导向。 结构强度的校核 型腔在成型过程中受到塑料熔体的高压作用和高速的冲击作用，应该具有足够的强度和刚度。实践证明大尺寸型腔刚度不足是主要矛盾，故型腔的不足是刚度不够，型腔应以满足刚度条件为准： ;而对于小尺寸的型腔，强度不足是是主要矛盾，型腔应以 。在工厂实际生产中也常用经 验数据或有关表格进行简化对凹模侧壁和底板厚度的设计。由 塑料模具设计与制造中表 3 22 中可以查计 算 及 说 明 备 注 第 26 页 出圆形型腔的内壁直径为 2r，在 8090围内。组合式型腔的内壁厚为 13具的壁厚为 35据实际尺寸检测 t13 就可以满足强度，故本模具的强度足够，可以进行下一步的设计。 模具成形尺寸设计计算 模具成形零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要原因之一，模具成形零件的制造精度愈低，塑件精度尺寸愈低。一般成形零件工作尺寸制造公差值 z 取塑件公差值的或取级 作为制造公差，组合式型腔或型芯的制造公差应根据尺寸链来确定。 模具在使用的过程中，由于磨损而造成模具的成形零件尺寸的变化 于批量小的塑件，且模具表面耐磨性好的（如高硬度模具材料，模具表面进行过镀铬或渗氮处理的），其磨损量应取小值；对于玻璃纤维做原料的塑件，其磨损量应取大值；对于与脱模方向垂直的成形零件的表面，磨损量应取小值，甚至可以不考计 算 及 说 明 备 注 第 27 页 虑磨损量；而与脱模方向平行的成形零件的表面，应考虑磨损；对于中，小型塑件，模具的成形零件最大磨损量可取塑件公差的 1/6，而大型塑件，模 具的成形零件最大磨损量应取塑件公差的 1/6以下。 在一般情况下，塑料收缩率波动，成形零件的制造公差和成形零件的磨损是影响塑件尺寸和精度的主要原因。对于大型塑件，其塑料收缩率对塑件的尺寸公差影响最大，应稳定成形工艺条件，并选择波动较小的塑料来减小塑件的成形误差；对于中，小型塑件，成形零件的制造公差及磨损对塑件的尺寸公差影响最大，应提高模具精度等级和减小磨损来减小塑件的成形误差。实际收缩率与计算收缩率会存在有差异，按照一般的要求，塑料收缩率波动所引起的误差应小于塑件公差的 1/3。 取 料的平 均成形收缩率为 S=(2)/2=塑件未标注公差按照表 1 5级精度公差值选取 。 注： S 塑料的平均收缩率； 计 算 及 说 明 备 注 第 28 页 塑料的最小收缩率； 塑料的最大收缩率。 模具的加热、冷却系统的设计 塑件是在模具内成形和冷却固化的而其的成形温度和玻璃化的温度不同，所以模具必须有温度调节系统。温度调节系统既关系到塑件的质量又关系到生产的效率，当注塑成形工艺要求模具温度在 80c 以上时，模具中必须设置加热装置。根据实际情况本套模具的材料为 其要求模具温度小于 80c 故不需要设置加热系统，只需要对模具进行冷却即可。冷却分为部分，一部分是型腔的冷却，另一部分是型芯的冷却。对于型腔的冷却采用左右两个冷却回路，左右凹槽上各有一条 5冷却水道。型腔的冷却如图在型芯内部开有 8间用隔水板隔开，冷却水由支承板 4 上的 10冷却水孔进入，沿着隔水板流入另一侧上升到型芯的上部翻过隔水板流入另一侧再流回支承板上的冷却水孔最后由支承板上的冷却水孔流出模具。如图计 算 及 说 明 备 注 第 29 页 示 图 型芯的冷却 1 型芯 2 隔水板 3 密封圈 4 动模板（型心固定板） 5 支撑板 第四章 安装与调试 试模是模具中的一个重要环节，试模中的修改 、 补充和和调整是对于模具设计的补充。 试模前的准备 试模前要对模具及试模用的设备进行检验。模具的闭合计 算 及 说 明 备 注 第 30 页 高度，安装与注射机各个配合尺寸 、 推出形式 、 开模距 、 模具工作要求等要符合所选设备的技术条件。检查模具各滑动零件配合间隙适当，无卡住及紧涩现象。活动要灵活 、 可靠，起止位置的定位要正确。各镶嵌件 、 紧固件要牢固，无松动现象。各种水管接头 、 阀门 、 附件 、 备件要齐全。对于试模设备也要进行全面检查，即对设备的油路 、 水路 、 电路 、 机械运动部位 、 各操纵件和显示信号要检查 、 调整，使之处于正常运转状态。 模具的安装及调试 模具的安装是指将模具从制造地点运至注射机所在地，并安装在指定注射机的全过程。 模具安装在注射机上要注意以下几方面： 1）模具的安装方位要满足设计图样的要求。 2）模具中有侧向滑动结构时，尽量使其运动方向为水平方向。 计 算 及 说 明 备 注 第 31 页 3）当模具长度与宽度尺寸相差较大时，应尽可能使较长的边与水平方向平行。 4）模具带有液压油路接头，气路接头，热流道元件接线 板时，尽可能放在非操作一侧，以免操作不方便。 模具在注射机上的固定多采用螺钉，压板的形式，示。一般每侧 4 8 块压板，对称布置。 图 模具的固定 1 压板； 2 螺钉； 3 模具； 4 注射机模面 模具安装于注射机上之后，要进行空循环调整。其目的计 算 及 说 明 备 注 第 32 页 在于检验模具上各运动机构是否可靠 、 灵活，定位装置是否能够有效作用。要注意以下方面： 1）合模后分型面不得有间隙，要有足够的合模力。、 2）活动型芯 、 推出及导向部位运动及滑动要平稳 、 无干涉现象 ，定位要正确可靠。 3）开模时，推出要平稳，保证将塑件及浇注系统凝料推出模具。 4）冷却水要畅通，不漏水，阀门控制正常。 试模 模具安装调试后既可以进行试模 1) 加入原料 原料的品种 、 规格 、 牌号应符合产品图样中的要求，成形性能应符合相关标准的规定。原料一般要预先进行干燥。 2) 调整设备 计 算 及 说 明 备 注 第 33 页 按照工艺条件要求调整注射压力 、 注射速度 、 注射量 、成形时间 、 成形温度等工艺参数。 3) 试模 将模具安装在注射机上，选用合格的原料，根据推荐的工艺参数调整好注射机，采用手动操作。开始注射时，首先采用低压 、 低温和较长的 时间条件下成形。如果型腔未充满，则增加注射时的压力。在提高压力无效时，可以适当提高温度条件。试模注射器出样件。 检验 通过试模可以检验出模具结构是否合理；所提供的样件是否符合用户的要求；模具能否完成批量生产。针对试模中发现的问题，对模具进行修改 、 调整 、 再试模，使模具和生产出的样件满足客户的要求，试模合格的模具，应清理干净，涂防锈油入库保存。 工 艺 路 线 表 第 1 页 共 2 页 产品型号 零（组）件号 零（组）件名称 材 料 坯种类 块料 工序号 工 序 名 称 机 床 夹 具 备注 机床类别 型 号 0 下 料 锯 床 磁力台 5 锻 造 空气锤 10 热 处 理 15 铣六平面 铣 床 口钳 20 钳工划线 方 箱 25 铣 基准孔 铣 床 30 钳工划线 方 箱 35 钻 孔 钻 床 40 电 火 花 45 检 验 方 箱 50 精 铣 孔 铣 床 55 钳工划线 工 艺 路 线 表 第 2 页 共 2 页 产品型号 零（组）件号 零（组）件名称 材 料 坯种类 棒 料 工序号 工 序 名 称 机 床 夹 具 备注 机床类别 型 号 60 钻 孔 钻 床 65 热 处 理 70 钳工精修 75 检 验 第 1 页 第一章 车工实习 第一节 车床安全操作规程 1. 实习操作时应穿工作服，扣紧袖口，女同学必须戴工作帽，在车床上操作时应严禁戴手套、系围巾； 2. 工作时，头不与工件靠得太近，以防铁屑飞入眼睛，如车削崩碎状切屑时，必须戴好防护眼镜； 3. 工作时必须集中精力，不许离开机床做其它事，手和身体均不能靠近正在旋转的工件； 4. 工件和车刀必须装夹牢靠，不准用手直接刹住转动着的卡盘； 5. 车床运转过程中不能测量工件，变速时必须停车，不能用手去摸工件表面； 6. 不准在卡盘上、导轨上敲击校直工件，导轨上不得放置量具、工件等其它物品； 7. 工作位置周围应经 常保持清洁整齐； 8. 应用专用的钩子清除切屑，绝对不允许直接用手清除切削； 9. 工件装夹后，卡盘扳手应随手取下； 车床擦净，各部位加润滑油，清扫工作场地。 第 2 页 第二节 车削的基本知识 概念： 所谓车削，就是在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求 。 车削加工的特点 ： 易确保轴类、盘类、套类等零件各表面的位置精度； 适用于有色金属零件的精加工； 切削过程比较平稳，车削工作一般是连续进行的，当刀具的几何形状和背吃刀量及进给量确定时，车削层的截面积是不变 的； 刀具简单。 车削加工的主要范围 ： 内外圆柱面、内外圆锥面、内外螺纹、端面、沟槽、回转型成形面以及滚花、盘绕弹簧等，此外，还可以进行钻孔、铰孔和镗孔等操作。 车削加工的精度 ： 一般为 至可达 表面粗糙度 达 m。 第三节 车床的分类及其结构 按用途和结构的不同，主要分为： （ 1）卧式车床 （ 2）立式车床 （ 3）转塔车床 （ 4）自动车床和半自动车床 第 3 页 （ 5） 仿形车床 （ 6）专门化车床 车床的型号： 卧式车床的结构 ： C A 重大改进序号（如表示第一次改进） 主参数代号（最大车削直径的 /10， 40 表示 400 机床型别代号（如 1 表示卧式车床型） 机床组别代号（如 6 表示落地及卧式车床） 通用特性、结构特性代号（如 A 即为结构特性代号） 机床类别代号（ C 表示车床类） 第 4 页 第四 节 车刀 车刀的选材： 车刀主要是用来加工回转体类工件的。由于切削速度较高，因而刀具与工件间的摩擦剧烈；另外，切削速度越高，刀具温度越高。因此，要求刀具具有高的硬度和耐磨度、优良的热硬性以及足够的强度和韧性。 常用的刀具材料有高速钢、硬质合金、工具钢、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等。 目前，在生产中所用的刀具材料主要是高速钢和硬质合金两类。 碳素工具钢、合金工具钢因耐热性差，仅用于手工或切削速度较低的刀具。 刀具的组成和几何角度： 车刀由刀体（杆）和切削部分组成， 如图所示。 3、 切削部分 6、 刀体（杆） 第 5 页 刀具的切削部分主要由一尖二刃三面组成。 1、 刀尖 2、 副后面 4、 副切削刃 5、 前面 7、 主切削刃 8、 主后面 切削运动于切削中的工件表面： 第五节 车削加工基本内容 车削加工操作要点： （ 1）调整车床 （ 2）选择和装夹刀具 （ 3）装夹工件 （ 4）安全检查 （ 5）进刀 刀具的安装： 车削加工首先是要安装刀具，安装刀具应 该注意的是： 1）刀尖对准尾座顶尖，确保刀尖与车轴线等高。刀杆应该与工作轴线垂直。 第 6 页 2）刀头伸出长度小于刀具厚度的两倍，防止车削时振动。 3）刀具应该垫好、放正、夹牢。 4）装好工件和刀具后，检查加工极限位置是否干涉、碰撞。 5）拆卸刀具和切削加工时，切记先锁紧方刀架。 工件的装夹 ： 1） 用三爪卡盘装夹工件进行粗车或精车时，若工件直径小于或等于30悬伸长度应不大于直径 5 倍，若工件直径大于 30悬伸长度应不大于直径 3 倍。 2） 用四爪卡盘、花盘、角铁 (弯板 )等装夹不规则偏重工件时，必须加配重。 3） 在顶尖间加工轴类工件时，车削前要调整尾座顶尖中心与车床主轴中心线重合。 4） 在顶尖间加工细长轴时，当使用中心架或跟刀架，要调整顶尖的顶紧力。死顶尖和中心架应注意润滑和调整顶紧力。 5） 使用尾座时，套筒尽量伸出短些，以减少振动。 6） 在机床工作台上安装夹具时，首先要擦净其定位基面，并要找正其与刀具的相对位置。 7） 工件装夹前应将其定位面、夹紧面、垫铁和夹具的定位夹紧面擦试干净，并不得有毛刺。 8） 工件装夹时，按工艺规程中规定的定位基准装夹，若未规定装夹方式，操作者可自选定位基准和装夹方法，选 择定位基准应按以下原 第 7 页 则。 尽可能使定位基准与设计基准重合。 尽可能使各加工面采用同一基准。 粗加工定位基准应尽量选择不加工或加工余量比较小的平整表面，而且只能使用一次。 精加工工序定位基准应是已加工表面。 选择的定位基准必须使工件定位夹紧方便，加工时稳定可靠。 试切的方法和步骤： a）开车对刀，是车刀和工件接触； b）向右退刀； c）横向进刀，背吃刀量为 d）纵向车削 13 毫米； e）退刀、停车、测量； f）如未达到尺寸，再进刀，背吃刀量为 安装完刀并对好刀，试切完后，就开始进行车削加工了。 车端面的时候，应当检查车刀、方刀架及床鞍锁紧在床身上，用小滑板调整背吃刀量，以免端面出现外凸内凹的情况。由于在端面上，由外至中心直径逐渐减小，切削速度也逐渐减小，粗糙度值较大。所以最好由中心向外切削。最后，便是将工件进行切断了。 切断工件一般要注意的是 ： 第 8 页 1）工件一般装夹于卡盘上，切断处尽量靠近卡盘 2）安装时，刀尖与工件轴心线等高，经免切断处剩有凸台，切断刀伸出刀架的长度应该尽量的短， 3）尽量减小滑板各活动部分间隙，提高刀架刚性，使工件的变形和振动 减小。 4）手动进给要缓慢均匀，切削速度要低。 第二章 铣工实习 第一节 铣床安全操作规程 一工作时，要扣好袖口，戴好袖套。女同学应戴上工作帽。 二工作时，头不要太靠近正在切削的地方，以防切屑飞入眼睛，必要时戴上防护眼镜。 三手和身体不要靠近正在旋转的刀具和其它转动的地方。 四不要用手摸或测量正在切削的工件。 五不要用手直接清除切屑，应用刷子或专用工具清除。 六严禁用手去刹住转动着的刀轴或其它转动轴。 七不得戴手套工作。 八装夹工件或刀具时，必须关闭电源开关。 九开车前必须检查工件和刀具 是否安装牢固，各手柄位置是否正确。 十实习操作时，铣速不得太快，加工量不得太多。 第 9 页 十一铣床开动后，务必做到“三不准”： 1不准在运转中改变转速和进给量 2开车后不准离开铣床 3工件加工时不准使用快速手柄 铣床保养、卫生管理制度： 一 铣削完毕，必须关闭铣床的总电源 二 清理各种工具、量具并把它们放回规定位置 三 清扫干净铣床及飞溅出来的铁屑 四 用棉纱把机床擦拭干净（特别是铣床导轨） 五 按铣床润滑系统加油要求给机床加油 第二节 铣床的基本知识 铣床与车床相似之处是都是通过刀具的进给来加工工件。铣 床一般可铣削出平面、沟槽、成形面、钻孔等。有顺铣和逆铣之分，而一般加工多会使用逆铣。 铣床的分类 ： 铣床的类型很多。按布局形式和适用范围主要分为： 升降台铣床。有卧式、立式和万能式等，多用于加工各种中小型 零件 ，应用最广。 龙门铣床。因有一龙门式框架而得名，生产率较高，多用于大批 第 10 页 量生产中加工大型零件。 单柱铣床和单臂铣床。多用于加工大型零件。 工作台不升降铣床，介于升降台铣床和龙门铣床之间的中等规格的铣床 ，有矩形工作台式和圆工作台式两种。 工具铣床。用于各种模具和工具的制造。 专门化铣床。如键槽铣床、 曲轴铣床、钢锭模铣床等。按控制方式，铣床又可分为仿形铣床、程序控制铣床和数字控制铣床等。 第三节 铣工工艺守则 加工前的准备 ： 1、操作者接到加工任务后，首先要检查加工所需的产品图样，工艺规程和有关资料是否齐全。 2、要看懂、看清工艺规程，产品图样及其技术要求，有疑问之处应找有关人员问清再进行加工。 3、按产品图或工艺规程复核工件毛坯或半成品是否符合要求，发现问题应及时向有关人员反映，请问题解决后才能进行加工。 4、按工艺要求准备好加工所需的全部工艺装备，发现问题及时处理。 5、加工所用工艺装备应放在规定的位置，不得乱放不得随意拆卸和更改。 6、检查加工所用的机床设备，准备好所需的各种附件，加工前机床要按规定进行润滑和空运转。 第 11 页 铣刀的选择及装夹 ： 1、铣刀直径应根据铣削宽度、深度选择，一般铣前宽度和深度越大、越深，铣刀直径也应越长。 2、铣刀齿数应根据工件材料和加工要求选择，一般铣削塑性材料或粗加工时，选用粗齿铣刀；铣削脆性材料或半精加工，精加工时，选用中细齿铣刀。 3、在装夹铣刀前，一定要把刀柄、刀杆、导套等擦拭干净。 4、在卧式铣床 上装夹铣刀时，在不影响加工的情况下，尽量使铣刀靠近主轴，支架靠近铣刀。若需铣刀离主轴较远时，应在主轴与铣刀间装一个辅助支架。 5、在立式铣床上装夹铣刀时，在不影响铣削的情况下，尽量选用短刀杆。 6、铣刀装夹好后，必要时应用百分表检查铣刀的径向跳动和端面跳动。 7、若同时用两把圆柱形铣刀铣宽平面时，应选螺旋方向相反的两铣刀。 工件的装夹 ： 在平口钳上装夹 1、要保证平口钳在工作台上的正确位置，必要时应用百分表找正固定钳口面，使其与机床工作台运动方向平等或垂直。 2、工件下面要垫放适当厚度的平行垫铁，夹紧时，应使工作紧密地靠在平等垫铁上。 第 12 页 3、工件高出钳口或伸出钳口两端不能太多，以防铣削时产生振动。 4、夹紧工件时，夹紧力的作用点应通过支承点或支承面。对刚性 较差的 (或加工时有悬空部分的 )工件，应在适当的位置增加辅助支承，以增强其刚性。 5、夹持精加工面和软材质的工件时，应垫以软垫，如紫铜皮等。 6、用压板压紧工件时，压板支承点应略高于被压工件表面并且压紧螺栓应尽量靠近工件，以保证压紧力。 铣削加工 ： 1、铣削前把机床调 整好后，将不用的运动方向锁紧。 2、机动快速趋进时，靠近工件前应改为正常进给速度，以防刀具 与工件撞击。 3、切断时，铣刀应尽量靠近夹具，以增加切断时的稳定性。 4、对有公差要求的尽寸在加工时，应尽量按其中间公差加工。 5、粗加工时的倒角，倒圆等都应按精加工余量加大，以保证精加工后达到设计要求。 6、用下道工序需进行表面淬火，超声波探伤或滚压加工的工件表面，在本工序加工的表面粗糙度 不得大于 7、在本工序后无法去毛刺时，本工序加工产 生的毛刺应在本工序工去除。 8、在批量生产中，必须进行首件检验，合格后方能继续加工， 第 13 页 在加工过程中，操作者必须对工件进行自检。检查时应正确使用测量器具。 顺铣与逆铣的选用 ： 1 在下列情况下，建议采用逆铣 : a、铣床工作台丝杆与螺用的间隙较大，又不便调整时； b、工件表面有硬质层、积渣或硬度不均匀时； c、工件表面凸凹不平较显著时； d、工件材料过硬时； e、阶梯铣削时； f、切削深度较大时。 2 在下列情况下建议采用顺铣 : a、铣削不易夹牢或薄而长的工件时； b、精铣时； c、切断胶木，塑料，有机玻璃等材料时。 第三章 钳工实习 第一节 钳工安全操作规程 1. 操作前，穿好工作服，扣紧袖口，女同学发辫要塞入工作帽内； 2. 严格遵守老师和师傅传授的各项具体操作的安全技术； 第 14 页 3. 工作场地要经常保持清洁整齐，搞好环境卫生，使用的工具和加工的零件、毛坯和原料的放置要有顺序，并且整齐稳定，以保证操作中的安全和方便； 4. 在錾切、锯削、锉削、钻孔和在砂轮机上修磨工具都有会产生很多切屑，清除切屑只能用刷子，不能直接用手清除，更不能用嘴 吹，以免切屑飞入眼内，伤害眼睛； 5. 使用工具前，必须事先检查是否完好，禁止使用带有裂纹或手柄松动等不合安全要求的工具，以防伤人； 6. 禁止不合理使用工具，
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