手機(jī)外殼注塑模設(shè)計(jì).doc

1 手機(jī)外殼注塑模設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 楊開(kāi)強(qiáng) 指導(dǎo)老師：方建華 摘 要: 本次設(shè)計(jì)的制品為 ABS 手機(jī)外殼注射模設(shè)計(jì)，利用 Pro/E 來(lái)完成制品模三唯模型，利用 CAD 來(lái)完成其裝配 圖和零件圖。模具采用了側(cè)抽芯，使側(cè)向的筋和肋能更好的脫模。模具結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、操作方便、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、 冷卻效果好、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)的塑件精度高、生產(chǎn)成本低。本文從型腔數(shù)量和布局的確定、注射機(jī)選 擇、流道的設(shè)計(jì)、模板及其標(biāo)準(zhǔn)件的選用、冷卻系統(tǒng)、成型部件的設(shè)計(jì)等給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)過(guò)程。 關(guān)鍵字: 塑料 注射模 Pro/E CAD Mechanical design and manufacturing automation: Wang Jun Chao Instructor : Chen Li Feng Xiao Si Wen, To pick : The current design of products for mobile phone casings ABS injection mould design, the use of products Pro/E to complete three-state model, the use of CAD to complete its assembly, and parts maps. Adjacent pumping core components used to scan the tendons and getting better drawing of patterns. Advanced cohesive, working, reliable, easy to operate, smooth operation, good cooling effect, low labour intensity, production efficiency, the integrated production of high accuracy, low cost of production. The number and layout from Xingqiang identification, injection machine selection, flow Road design, the choice of standards and templates, cooling systems, shaped components of the design gives detailed design process. Internet : plastic injection mould Pro/E CAD 目 錄 前 言 1 塑件成型工藝性分析1 1.1 軟件簡(jiǎn)介1 1.2 塑件（某手機(jī)外殼）分析1 1.3 零件結(jié)構(gòu)特征、塑料的性能、技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)工藝性的分析2 1.3.1 尺寸及精度2 1.3.2 壁厚2 1.3.4 脫模斜度3 1.3.5 圓角3 1.3.6 粗糙度3 1.3.7 塑料性能的分析3 2 模具的設(shè)計(jì)5 2.1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式5 2.2 確定型腔數(shù)量及排列形式5 2.3 分型面的確定：6 2.4 注射機(jī)型號(hào)的確定6 2.4.1 注射機(jī)的選擇6 2.4.2 注射成型工藝的參數(shù)6 2.4.3 注塑機(jī)的校核7 2 2.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)8 2.5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則8 2.5.2 澆注系統(tǒng)的組成9 2.5.3 澆注系統(tǒng)的作用9 2.5.4 澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計(jì)9 2.5.5 澆口的設(shè)計(jì)11 2.5.6 澆注系統(tǒng)的平衡12 2.5.7 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算12 2.5.8 注塑時(shí)間的計(jì)算13 2.5.8 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)13 2.6 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算14 2.6.1 成型零件鋼材的選用14 2.6.2 成型零件工作尺寸計(jì)算15 2.6.3 成型零件強(qiáng)度、剛度的校核17 2.7 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用18 2.8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)19 2.8.1 合模導(dǎo)向零件機(jī)構(gòu)的作用19 2.8.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)19 2.9 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)20 2.9.1 推出機(jī)構(gòu)的組成20 2.9.2 推出機(jī)構(gòu)的分類(lèi)20 2.9.3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則20 2.9.4 脫模力的計(jì)算21 2.9.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)22 2.10 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)23 2.10.1 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的分類(lèi)及特點(diǎn)23 2.10.2 本模具的側(cè)抽芯設(shè)計(jì)23 2.10.3 斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)24 2.11 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)25 2.11.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則25 2.11.2 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算26 3 模具的試模與修模28 3.1 制品的粘著28 3.2 成型缺陷28 3.3 注射填充不足28 3.4 注射工藝不足28 4 次品分析28 5 模流分析28 參考文獻(xiàn)28 3 前前 言言 我國(guó)塑料模具工業(yè)現(xiàn)狀 我國(guó)塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，有了很大的發(fā)展。模具水平有了較大提 高。在大型模具方面，已經(jīng)生產(chǎn)大屏幕彩電塑殼注塑模具等。精密塑料模具方面，已經(jīng)生產(chǎn)照相機(jī) 塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。用這些模具生產(chǎn)的一些塑料制品制件達(dá)到了國(guó)外 同類(lèi)產(chǎn)品的水平，但總體和國(guó)外相比仍有較大差距。 在成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注塑模、抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大 進(jìn)展。氣輔注射成型技術(shù)的使用更加成熟。熱流道模具開(kāi)始推廣，有些企業(yè)的采用率達(dá) 20%以上， 一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位還采用了具有世界先進(jìn)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(dá)不道 10%，與國(guó)外的 50%-60%相比，差距較大。 在模具方面，我國(guó)模具總量雖已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平總體上比德、美、日、法、意 等發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多，模具商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度比國(guó)際水平低許多。在模具價(jià)格方面，我國(guó)比發(fā)達(dá) 國(guó)家低許多，約為發(fā)達(dá)國(guó)家的 1/31/5，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家將模具向我國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)進(jìn)一步明朗化。 我國(guó)塑料模的發(fā)展迅速。塑料模的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)、CAD 技術(shù)、CAPP 技術(shù)，已有相當(dāng)規(guī)模的 確開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。在設(shè)計(jì)技術(shù)和制造技術(shù)上與發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專用塑料 模具鋼品種少、規(guī)格不全質(zhì)量尚不穩(wěn)定。模具標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，系列化商品化尚待規(guī)模化； CAD、CAE、Flow Cool 軟件等應(yīng)用比例不高；獨(dú)立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結(jié)合尚無(wú)規(guī)劃； 企業(yè)大而全居多，多屬勞動(dòng)密集型企業(yè)。因此努力提高模具設(shè)計(jì)與制造水平，提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力， 是刻不容緩的。 塑料模發(fā)展趨勢(shì) (1) 出于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度的要求，而適應(yīng)高生產(chǎn)率而發(fā)展的一模 多腔的原因，今后應(yīng)該重點(diǎn)提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例。 (2) 在模具設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用 CAD/CAM/CAE 技術(shù)。 (3) 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)，氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。 (4) 開(kāi)發(fā)新的成型工藝和快捷經(jīng)濟(jì)模具，以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 (5) 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。 (6) 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具壽命和質(zhì)量 此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)（手機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)）采用在 Pro/ENGINEER Wildfire 環(huán)境下完成設(shè)計(jì)，其中涉 及到零件模塊、裝配模塊、工程圖模塊、Pro/Moldesign 模塊。 在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，曾遇到了不少的困難，但在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和同學(xué)的大力幫助下，都 加以解決了。但本人知識(shí)水平有限，設(shè)計(jì)中肯定會(huì)有不完善的地方，懇請(qǐng)老師指正。 4 1 塑件成型工藝性分析 1.1 軟件簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)中主要為模具的設(shè)計(jì)與計(jì)算，為后面完成裝配圖作好資料準(zhǔn)備。裝配圖用AutoCAD來(lái)完 成其三個(gè)視圖的顯示。零件為某手機(jī)可換機(jī)殼的后蓋，整體由不規(guī)則曲面構(gòu)成，殼內(nèi)有多處定位和 固定結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)小型復(fù)雜零件，不能用一般的拉伸剪切就能達(dá)到要求。而零件圖的繪制在AutoCAD 中也較難畫(huà)出。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，簡(jiǎn)寫(xiě)為CAD） ，是指利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算功能和高效的 圖形處理能力，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)分析、修改和優(yōu)化。它終合計(jì)算機(jī)知識(shí)和工程設(shè)計(jì)知識(shí)的成果， 并隨計(jì)算機(jī)軟硬件的不斷提高而逐漸完善。AutoCAD的最大特點(diǎn)是讓設(shè)計(jì)者更為輕松，設(shè)計(jì)者或繪 圖者幾乎可不必離開(kāi)屏幕就能連續(xù)地完成工作。AutoCAD適合于工程制造、建筑設(shè)計(jì)、裝潢設(shè)計(jì)等 各行業(yè)技術(shù)人員作為設(shè)計(jì)依據(jù)，完成圖紙上的工作。 AutoCAD是美國(guó)Autodesk公司開(kāi)發(fā)的一種通用CAD軟件。1982年首次推出了AutoCAD R1.0版本， 經(jīng)過(guò)十余次的版本更新，AutoCAD已從一個(gè)簡(jiǎn)單的繪圖軟件發(fā)展成為包括三維建模在內(nèi)的功能十分 強(qiáng)大的CAD系統(tǒng)，是世界上最流行的CAD軟件，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、化工、汽車(chē)、 造船、輕工及航空航天等領(lǐng)域 Pre/Engineer是美國(guó)PTC參數(shù)技術(shù)公司推出，是國(guó)際上最先進(jìn)也是最成熟使用參數(shù)化特征造型技 術(shù)的大型CAD/CAM/CAEA集成軟件。這是我們零件模型設(shè)計(jì)與加工過(guò)程中的主要工具。下面是一些 簡(jiǎn)單的介紹： Pre/Engineer包括三維實(shí)體造型，裝配模擬，加工仿真NC自動(dòng)編程，板金設(shè)計(jì)，電路布線，裝 配管路設(shè)計(jì)等專有模塊，ID反求工程，CE并行工程等先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和模式。其主要特點(diǎn)是參數(shù)化 的牲造型；統(tǒng)一的能使各模塊集成起來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)；設(shè)計(jì)修改的關(guān)聯(lián)性，即一處修改，別的模塊中的 相應(yīng)圖形和數(shù)據(jù)也會(huì)自動(dòng)更新。它的性能優(yōu)良，功能強(qiáng)大，是一套可以應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)， 功能仿真，制造和管理等眾多領(lǐng)域的工程自動(dòng)化軟件包。Pre/Engineer自動(dòng)化自1988年問(wèn)世以來(lái)，10 多年來(lái)已成為全世界最普及的3DCAD/CAM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，Pre/Engineer在今日儼然已成為 3DCAD/CAM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，廣泛應(yīng)用于電子，機(jī)械，模具，工業(yè)設(shè)計(jì)，汽車(chē)，自行車(chē)，航天， 家電，玩具等各行各業(yè)。Pre/Engineer是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，是新一代產(chǎn)品造型系 統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化，基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一的數(shù)據(jù)庫(kù)功能。 1.2 塑件（某手機(jī)外殼）分析 塑件的相關(guān)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)零件圖紙 塑件所采用的塑料名稱ABS 塑件的生產(chǎn)批量中等批量 塑件的體積和重量見(jiàn)表 1-1 表表 1-11-1 塑件主要參數(shù)塑件主要參數(shù) 材料密度（density）體積（volume）質(zhì)量（mass） 5 1.05 g/cm305 . 1 mm3 3 1033 . 3 g50 . 3 1.3 零件結(jié)構(gòu)特征、塑料的性能、技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)工藝性的分析 塑料制品形狀如圖 1-1 圖 1-1 1.3.1 尺寸及精度 塑件尺寸的大小取決于塑料的流動(dòng)性。在注射成型過(guò)程中，流動(dòng)性差的塑料及薄壁塑件等的尺 寸不能設(shè)計(jì)的過(guò)大。大而薄的塑件在塑料尚未充滿型腔時(shí)已經(jīng)固化，或勉強(qiáng)能充滿但料的前鋒已不 能很好的熔合而形成冷接縫影響塑件的外觀和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度，即所獲塑件尺寸的準(zhǔn)確度。 影響塑件的精度的因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨損程度，其次是塑料收縮率的波動(dòng) 以及成型是工藝條件的變化、塑件成型后的時(shí)效變化和模具的結(jié)構(gòu)等。因此，塑件的尺寸精度一般 不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低級(jí)精度。根據(jù)我國(guó)目前塑件的成型水平，塑件的尺 寸公差可依據(jù)SJ1372-78塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)確定。該標(biāo)準(zhǔn)將塑件分成8個(gè)等級(jí)，每種塑料可選其 中三個(gè)等級(jí)，即高精度、一般精度、低級(jí)精度。1、2級(jí)精度要求較高，一般 不采用。此外，對(duì)塑件 圖上無(wú)公差要求的自由尺寸，建議采用標(biāo)準(zhǔn)中的8級(jí)精度。對(duì)孔類(lèi)尺寸數(shù)值冠以（+） ；對(duì)于軸類(lèi)尺寸 數(shù)值冠以（-） ；對(duì)于中心距尺寸幾其他位置尺寸可取表中數(shù)值之半冠以（）號(hào)。 在本設(shè)計(jì)中根據(jù)中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典可查得： 手機(jī)后蓋選用的精度等級(jí)為一般精度選用4級(jí)。 6 1.3.2 壁厚 塑料制件規(guī)定它的最小壁厚值，它隨塑件大小不同而異。塑件過(guò)厚不但造成原料浪費(fèi)，而且對(duì) 熱塑性塑料增加了冷卻時(shí)間，降低了生產(chǎn)率，另外也影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，如產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷 等缺陷。 熱塑性塑料易于成型薄壁塑件，最小壁厚達(dá)到 0.25mm，但一般不宜小于 0.60.9mm，常取 24mm。在本設(shè)計(jì)中，壁厚取 1mm 左右。同時(shí)同一塑件的壁厚應(yīng)盡可能一致，否則因冷卻或固化 的速度不同產(chǎn)生附加內(nèi)應(yīng)力，使塑件產(chǎn)生翹曲、縮孔、裂紋甚至開(kāi)裂等的缺陷。 1.3.4 脫模斜度 為了便于脫模，防止脫模是拉傷塑件在設(shè)計(jì)時(shí)必須使塑件塑料封頭內(nèi)外表面沿脫模方向留有足 夠的脫模斜度。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料收縮率。一般取 30130, 取斜度的 方向一般內(nèi)孔以小端為準(zhǔn)，符合圖樣要求斜度由擴(kuò)大方向取得；外形以大端為準(zhǔn)，符合圖樣要求， 斜度由縮小方向取得，而且脫模斜度不包括在塑料制品公差范圍內(nèi)，脫模斜度見(jiàn)表： 表 1-2 常用塑料的脫模斜度 脫模斜度塑料名稱 型腔型芯 聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、氯化聚醚25452045 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜35403040 聚苯乙烯、有機(jī)玻璃、ABS、聚甲醛351 303040 熱固性塑料25402040 1.3.5 圓角 在塑料制品設(shè)計(jì)中，制品的轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡可能采用圓弧過(guò)渡。因?yàn)閹в屑饨堑乃芗鶗?huì)在尖 角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生破裂，甚至在脫模過(guò)程由于成型內(nèi)應(yīng)力而開(kāi)裂， 特別是塑件的內(nèi)角處，理想的內(nèi)圓角半徑應(yīng)為壁厚的 1/3 以上。這樣避免應(yīng)力集中，提高塑料制品 的強(qiáng)度，改善制品成型時(shí)的塑料流動(dòng)情況及脫模。此外，有了圓角，模具在淬火或使用時(shí)不致因應(yīng) 力集中而開(kāi)裂。但是，采用圓角會(huì)使凹模型腔加工復(fù)雜化，使鉗工勞動(dòng)量增大。通常內(nèi)壁圓角半徑 應(yīng)是壁厚的一半，而外壁圓角半徑可為壁厚的 1.5 倍，一般圓角半徑不應(yīng)小于 0.5mm。 1.3.6 粗糙度 塑件的外觀要求越高，表面粗糙度應(yīng)越低。這除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤云紋等疵 點(diǎn)來(lái)保證外，主要取決于模具型腔表面粗糙度。一般模具粗糙度要比塑件的要求低12級(jí)。塑料制件 表面粗糙度一般為0.80.2m之間。模具在使用過(guò)程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷加大，所以 應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明塑件則根據(jù)使用情況 決定他們的表面粗糙度。 1.3.7 塑料性能的分析 塑料的選用及相應(yīng)特征的說(shuō)明： 選擇的塑料的要求價(jià)格合適，具有較好的加工性能、機(jī)械性能。 ，該塑料制品選用的是ABS塑料， 7 ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯三種單體的三元共聚物，ABS具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐熱性及耐 化學(xué)腐蝕性；具有彈性和較高的沖擊強(qiáng)度；它具有優(yōu)良的介電性能及成型加工性能等綜合的優(yōu)良性 能，且價(jià)格便宜，原料易得。ABS的主要技術(shù)指針見(jiàn)表2-3 表表1-31-3 ABSABS各項(xiàng)性能參數(shù)表各項(xiàng)性能參數(shù)表 密度（g/ 3 cm ） 105抗拉屈服強(qiáng)度（mpa）50 比容（ 3 cm /g） 092拉伸彈性模量（mpa） 3 101.8 吸水率24h（%）03無(wú)缺口261 收縮率（%）130-160 2 m缺口11 熔點(diǎn)（ C ） 130160彎曲強(qiáng)度（mpa）80 0.45mpa90108強(qiáng)度（hb）9.7 C 1.80mpa83103 體積電阻率（ 2 m ） 3 109 . 6 8 2 模具的設(shè)計(jì) 2.1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 36H7/n6 26H7/f7 圖 2-1 2.2 確定型腔數(shù)量及排列形式 根據(jù)任務(wù)書(shū)的設(shè)計(jì)要求，該模具采用一模兩腔。 多型腔模具排列形式設(shè)計(jì)的要點(diǎn)： 1） 盡可能采用平衡式排列，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定； 2） 型腔布置與澆口開(kāi)設(shè)部位應(yīng)力求對(duì)稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象； 3） 盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸 排列形式如圖 2-2 圖 2-2 定模座 板 推桿固 定板 推 板動(dòng)模座 板 墊 塊 動(dòng)模板 9 2.3 分型面的確定： 分型面的選取不僅關(guān)系到塑件的正常和脫模，而且涉及模具結(jié)構(gòu)與制造成本。一般來(lái)說(shuō)，分型 面的設(shè)計(jì)原則： 1）分型面位置應(yīng)設(shè)在塑件截面尺寸最大的部位，便于脫模和加工型腔； 2）有利于保證塑件尺寸精度； 3）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量，塑料熔體容易在分型面上產(chǎn)生飛邊，從而影響塑件的外觀質(zhì)量， 因此在光滑平整表面或圓弧曲面上應(yīng)盡量避免選擇分型面。 4）考慮滿足塑件的使用要求，注塑件在成型過(guò)程中，有一些難免的工藝缺陷，如脫模斜度、推 桿及澆口痕跡等，選擇分型面時(shí)，；應(yīng)從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能。 5）考慮注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)格，使模板間距大小合適； 6）考慮鎖模力，盡量減小塑件在分型面的投影面積； 7）盡可能將塑件留在動(dòng)模一側(cè)，易于設(shè)置和制造簡(jiǎn)便易行的脫模機(jī)構(gòu)； 8）考慮側(cè)向抽拔距 9）盡量方便澆注系統(tǒng)的布置； 10）有利于排氣； 11）便于模具零件加工。 2.4 注射機(jī)型號(hào)的確定 2.4.1 注射機(jī)的選擇 完整的注射成型工藝過(guò)程，按其先后順序應(yīng)包括：成型前的準(zhǔn)備、注射過(guò)程、塑件的后處理等。 1、成型前的準(zhǔn)備 為使注射成型過(guò)程能順利進(jìn)行，并保證塑料制件的質(zhì)量，在成型前應(yīng)做一些 必要的準(zhǔn)備工作，包括：a.原料的檢驗(yàn)和預(yù)處理，在成型前應(yīng)對(duì)原料進(jìn)行外觀（如色澤、顆粒大小、 均勻度）及工藝性能（如流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性、收縮性、水分含量等）的檢驗(yàn);b.料筒的清洗；c.嵌件的 預(yù)熱；d.脫模劑的選用。 2、注射過(guò)程 完整的注射過(guò)程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模幾個(gè)步驟。其流動(dòng)的 情況又可分為充型、保壓、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個(gè)階段。 3、塑件的后處理 塑件在成型過(guò)程中，由于塑化不均勻或由于塑料在型腔中的結(jié)晶、定向以 及冷卻不均勻而造成塑件各部分收縮不一致，或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應(yīng)力 而導(dǎo)致在使用過(guò)程中變形或開(kāi)裂。因此常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚硪韵嬖诘膬?nèi)應(yīng)力，改善塑件的 性能和提高尺寸穩(wěn)定性。其主要方法是退火和調(diào)濕處理。 2.4.2 注射成型工藝的參數(shù) 注射成型工藝的核心問(wèn)題，就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把他注射到型腔 中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達(dá)到所要求的質(zhì)量。在塑料成型過(guò)程中，工藝條件的選在和 控制是保證成型順利進(jìn)行和塑件質(zhì)量的關(guān)鍵因素。主要工藝條件是影響塑化流動(dòng)和冷卻的溫度、壓 力、和相應(yīng)的各個(gè)作用時(shí)間。 溫度：注射成型過(guò)程中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要 影響塑料的塑化和流動(dòng)；而后一種溫度主要是影響塑料的流動(dòng)和冷卻。 壓力：注射模注射過(guò)程中需要控制的壓力包括塑化壓力、注射壓力和型腔壓力三種，它們直接 10 影響塑料的塑化和塑件質(zhì)量。 1、塑化壓力 塑化壓力又稱為背壓，是指采用螺桿式注射成型時(shí)，螺桿頭部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后 退時(shí)所受到的阻力。 2、注射壓力 注射機(jī)的注射壓力是指在注射成型時(shí)，柱塞或螺桿頭部單位面積對(duì)塑料熔體所施 加的壓力。在注射機(jī)上常用表壓指示注射壓力的大小，其大小取決于塑料品種、注射機(jī)類(lèi)型、模具 的澆注系統(tǒng)狀況、模具溫度、塑料復(fù)雜程度和壁厚以及流程的大小等諸因素，很難具體確定，一般 要經(jīng)試模后才能確定。其常用的注射壓力范圍一般在 70150MPa 之間。其作用是克服塑料熔體一 定的充型速率以及對(duì)熔體進(jìn)行壓實(shí)等。 時(shí)間：完成一次注射成型過(guò)程所需的時(shí)間稱為成型(或生產(chǎn))周期，它包括以下各部分：注射時(shí)間、 保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間 、其他時(shí)間(含開(kāi)模、脫模、噴涂脫模劑、放嵌件等) 即：T=t注+t保壓+t冷卻+t其他，本設(shè)計(jì)成型周期取 20s, 成型周期直接影響到勞動(dòng)生產(chǎn)率和注射機(jī)使用率，因此生產(chǎn)中，在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量 縮短成型周期中各階段的有關(guān)時(shí)間。在整個(gè)成型周期中，以注射時(shí)間和冷卻時(shí)間最重要，對(duì)塑件的 質(zhì)量均有決定性影響。注射時(shí)間中的保壓時(shí)間就是對(duì)型腔內(nèi)塑料的壓實(shí)時(shí)間，在整個(gè)注射時(shí)間內(nèi)所 占比例較大，一般為 20-25s。冷卻時(shí)間主要決定于塑件的厚度、塑料的熱性能和結(jié)晶性能以及模具 溫度等。冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短應(yīng)以脫模時(shí)塑件不引起變形為原則。冷卻時(shí)間一般在 30-120s 之間。冷卻時(shí) 間過(guò)長(zhǎng)，不僅延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)效率，對(duì)復(fù)雜塑件還將造成脫模困難。成型周期中的其他時(shí) 間則與生產(chǎn)過(guò)程是否連續(xù)化和自動(dòng)化以及兩化的程度等有關(guān)。具體的參數(shù)見(jiàn)表 2-1，最終確定注射機(jī) 型號(hào)為 XS-ZY-60,具體參數(shù)如表：2-1 表表 2-12-1 住注射機(jī)主要參數(shù)住注射機(jī)主要參數(shù) 2.4.3 注塑機(jī)的校核 2.4.3.1 注射量校核 注射機(jī)的表稱注射量：V機(jī)=60cm3 塑件體積：Vs =23.33=6.66 cm3 ,而澆注系統(tǒng)流道凝料的體積：V凝=2.33cm3 則實(shí)際需要的注射量：V實(shí)= Vs + V凝=6.66+2.33=8.99 cm3 所以，注射量符合 2.4.3.2 注射壓力校核 因?yàn)?HDPE 的注射壓力是 70150MPa，而 XS-ZY-60 注塑機(jī)的壓力為 180Mpa，顯然注塑機(jī)的 注射壓力滿足要求。 2.4.3.3 鎖模力校核 塑料對(duì)模板的壓力為： 理論注射容積注射壓力注射時(shí)間注射速率螺桿轉(zhuǎn)速 603180 MPa2s70g/s 0200r/min 鎖模力拉桿內(nèi)間距開(kāi)模行程最大模具厚度最小模具厚度 400KN200300mm500mm250mm150mm 噴嘴孔直徑定位孔直徑噴嘴球半徑 4mm125mmSR18mm 11 P=0.3P1=0.3100=30MPa F脹=(nA塑件+A澆)P=（22989+2092）30=242 KN F額=400KN 242KN=F脹 鎖模力足夠 2.4.3.4 開(kāi)模行程與推出機(jī)構(gòu)的校核（具有側(cè)向抽芯）： S側(cè)=87.75+5.25=93 mm91.86 mm =82.5+4.06+5.25=H1+H2+（510）mm 所以只要校核側(cè)向抽芯需要的開(kāi)模距離 S側(cè)與注射機(jī)的最大開(kāi)模行程 Smax 相對(duì)比即可，本設(shè) 計(jì)注塑機(jī)的最大開(kāi)模行程 Smax=500mmm93mm=S側(cè) 2.4.3.5 安裝部分相關(guān)尺寸的校核： 噴嘴尺寸： 主流道始端的球面半徑 SR主流道=13mm注射機(jī)噴嘴球面半徑 SR0=10mm, 主流道小端直徑 d=4注射機(jī)噴嘴直徑 d0=3 定位圈與注射機(jī)固定板的關(guān)系： 注射機(jī)所要求的定位圈尺寸為 80mm 模具總厚度與注射機(jī)模板閉合厚度的關(guān)系： 模具總厚度 Hm=230mm,注射機(jī)允許的最大模具厚度 Hmax=250mm,最小厚度 Hmin=150mm 即 HminHmHmax滿足要求。 2.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理不僅對(duì)塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，而且還與塑件 所用塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關(guān)，因此澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。對(duì)澆注系統(tǒng) 進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)一般遵循以下原則： 1）重點(diǎn)考慮型腔布局，包括以下三點(diǎn)： 盡可能采用平衡布置，以便設(shè)置平衡式分流道 型腔布置和澆口開(kāi)設(shè)部位力求對(duì)稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象 盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸 2）熱量及壓力損失要小，為此澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡量短，截面尺寸應(yīng)盡可能大，彎折盡量少，表 面粗糙度要低； 3）均衡進(jìn)料，盡可能使塑料熔體在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各個(gè)型腔的深處及角落，即分流道盡可能采 用平衡式布置； 4）塑料耗量要少，在滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量； 5）消除冷料，澆注系統(tǒng)應(yīng)能收集溫度較低的“冷料”，防止其進(jìn)入型腔，影響塑件質(zhì)量； 6）排氣良好，澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)塑料熔體充滿型腔各個(gè)角落，使型腔的氣體能順利排出； 7）防止塑件出現(xiàn)缺陷，避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應(yīng)力、翹曲變形或 12 尺寸偏差過(guò)大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象； 8）塑件外觀質(zhì)量，根據(jù)塑件大小、形狀及技術(shù)要求，做到去除修整澆口方便，澆口痕跡無(wú)損塑 件的美觀和使用； 9）生產(chǎn)效率，盡可能使塑件不進(jìn)行或少進(jìn)行后加工，成型周期短，效率高； 本設(shè)計(jì)的塑件屬于日常用品，生產(chǎn)批量中等采用普通澆注系統(tǒng)更符合經(jīng)濟(jì)要求。 2.5.2 澆注系統(tǒng)的組成 普通流道澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 2.5.3 澆注系統(tǒng)的作用 將來(lái)自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)的輸送到型腔，同時(shí)使型腔內(nèi)的氣體能及時(shí)順利排出。 在塑料熔體填充及凝固的過(guò)程中，將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得形狀完整、內(nèi) 外質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑料制件。 2.5.4 澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計(jì) （1）主流道設(shè)計(jì) 主流道通常位于模具的入口處，其作用是將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔。其 形狀為圓錐形，便于塑料熔體的流動(dòng)及流道凝料的拔出。熱塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要 與高溫塑料及噴嘴反復(fù)接觸，所以主流道常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材 單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。 主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 1）主流道圓錐角 =26，對(duì)流動(dòng)性差的塑料可取 36，內(nèi)壁粗糙度為 Ra =0.63；m 2）主流道大端成圓角，半徑 r=13mm,以減小料流轉(zhuǎn)向過(guò)度時(shí)的阻力； 3）在模具結(jié)構(gòu)允許，主流道應(yīng)盡可能短，一般小于 60mm,過(guò)長(zhǎng)則會(huì)影響熔體的順利充型； 4）主流道襯套與定模座板采用 H7/m6 過(guò)渡配合，與定位圈的配合采用 H9/f9 間隙配合； 5）主流道襯套一般選用 T8、T10 制造，熱處理強(qiáng)度為 5256HRC。 主流道的具體尺寸見(jiàn)表 2-2 表表 2-22-2 主流道具體尺寸主流道具體尺寸 符號(hào)名稱尺寸取值 d主流道小端注射機(jī)噴嘴直徑（0.51）5 SR主流道球面半徑噴嘴球面半徑（12）13 h球面配合高度3 主流道錐角262 L主流道長(zhǎng)度盡量小于或等于 6060 D主流道大端直徑D +2Ltg(/2)6.1 r主流道大端倒圓角D/81 本設(shè)計(jì)的主流道襯套的結(jié)構(gòu)形式如圖 2-3 13 圖 2-3 （2）冷料穴的設(shè)計(jì) 主流道一般為于主流道對(duì)面的動(dòng)模板上。其作用就是存放料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入 型腔而形成冷接縫；此外，在開(kāi)模時(shí)又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主 流道大端直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑。 冷料穴的形式有： 1）與推桿匹配的冷料穴 2）與拉料桿匹配的冷料穴 3）無(wú)拉料桿的冷料穴 本設(shè)計(jì)的塑件為 ABS，該塑料具有良好的韌性，采用“與推 桿匹配的冷料穴”中的倒錐形將主流道凝料拉出，當(dāng)其被推出時(shí)， 塑件和流道凝料能自動(dòng)墜落，具體見(jiàn)圖 2-4 （3）分流道設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)設(shè)在分型面上， 起分流和轉(zhuǎn)向的作用。多型腔模具一般需設(shè)置分流道，單型腔大型 圖 2-4 塑件在使用多個(gè)點(diǎn)澆口時(shí)也要設(shè)置分流道。 分流道設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1）分流道要求熔體的流動(dòng)阻力盡可能的小。在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔的 前提下，分流道的截面積與長(zhǎng)度盡量取小值，尤其對(duì)于小型 更為重要； 2）分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過(guò)渡，與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過(guò)渡，利于塑料熔體 的流動(dòng)及填充； 3）各型腔要保持均衡進(jìn)料； 4）表面粗糙度要求以 Ra0.8 為佳； 5）分流道較長(zhǎng)時(shí)，在分流道的末端應(yīng)開(kāi)設(shè)冷料井； 分流道的截面形狀設(shè)計(jì) 分流道的截面形狀選取，從減少流道內(nèi)的壓力損失考慮，要求流道的截面積大；從熱傳導(dǎo)角度 考慮，為減少熱損失，要求流道的比表面積（截面積與外周長(zhǎng)之比）最??；在生產(chǎn)實(shí)踐中還應(yīng)考慮 分流道的加工難度。 分流道形狀及效率見(jiàn)表 2-3 14 表表 2-32-3 常用的分流道截面的形狀及其效率常用的分流道截面的形狀及其效率 D/40.166D D/40.100D效率0.25D0.25D0.217D0.153D0.195Dd= D/60.071D 各種分流道當(dāng)中，圓形、正方形的效率最高（即比表面積最?。?，所以本設(shè)計(jì)采用圓形截面的 分流道。 分流道的分布： 由于分流道的長(zhǎng)度與分布跟型腔的數(shù)量及其排布有密切關(guān)系，并且分流道的直徑要稍大于主流 道大端直徑，其分布如圖：2-5 圖 2-5 分