傳真機(jī)面板的塑料注射模具的設(shè)計(jì)

PAGE摘要 PAGEREFToc326700343\hI1緒論 PAGEREFToc326700344\h11.1選題的背景和意義 PAGEREFToc326700345\h11.2塑料模具的功能 PAGEREFToc326700346\h11.3我國(guó)塑料模具的發(fā)展 PAGEREFToc326700347\h21.4塑料模具發(fā)展趨勢(shì) PAGEREFToc326700348\h22零件分析 PAGEREFToc326700349\h42.1零件的工藝分析 PAGEREFToc326700350\h42.2零件的材料及材料的特性 PAGEREFToc326700351\h42.2.1零件的材料 PAGEREFToc326700352\h42.2.2苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS）的成型工藝特性與性能 PAGEREFToc326700353\h42.2.3苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS）的注射成型工藝參數(shù) PAGEREFToc326700354\h52.2.4塑件收縮率與模具尺寸的關(guān)系 PAGEREFToc326700355\h63塑件制品的成型工藝分析 PAGEREFToc326700356\h73.1估算零件體積及質(zhì)量 PAGEREFToc326700357\h73.2注射性能分析 PAGEREFToc326700358\h73.2.1注射成型工藝的可行性分析 PAGEREFToc326700359\h73.2.2尺寸精度 PAGEREFToc326700360\h83.2.3表面粗糙度 PAGEREFToc326700361\h83.2.4脫模斜度 PAGEREFToc326700362\h83.2.5圓角 PAGEREFToc326700363\h83.2.6壁厚 PAGEREFToc326700364\h83.3分型面的選擇 PAGEREFToc326700365\h93.4擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 PAGEREFToc326700366\h93.4.1型腔數(shù)量的確定 PAGEREFToc326700367\h93.4.2型腔排列形式的確定 PAGEREFToc326700368\h104注射機(jī)的選擇 PAGEREFToc326700369\h114.1注射機(jī)的參數(shù) PAGEREFToc326700370\h114.1.1注射量的計(jì)算 PAGEREFToc326700371\h124.1.2鎖模力的計(jì)算 PAGEREFToc326700372\h124.2注射機(jī)的校核 PAGEREFToc326700373\h134.2.1最大注射量的校核 PAGEREFToc326700374\h134.2.2鎖模力的校核 PAGEREFToc326700375\h134.2.3注射壓力的校核 PAGEREFToc326700376\h134.2.3塑化能力的校核 PAGEREFToc326700377\h134.2.4噴嘴尺寸的校核 PAGEREFToc326700378\h134.2.5定位圈尺寸的校核 PAGEREFToc326700379\h144.2.6模具外形尺寸和安裝尺寸的校核 PAGEREFToc326700380\h144.2.7模具厚度的校核 PAGEREFToc326700381\h144.2.8開(kāi)模行程的校核 PAGEREFToc326700382\h145澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700383\h155.1澆注系統(tǒng) PAGEREFToc326700384\h155.2主流道的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700385\h155.2.1主流道的作用 PAGEREFToc326700386\h155.2.2主流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn) PAGEREFToc326700387\h155.2.3主流道的尺寸 PAGEREFToc326700388\h165.3分流道的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700389\h165.3.1分澆道要求 PAGEREFToc326700390\h165.3.2分澆道尺寸 PAGEREFToc326700391\h175.4冷料穴的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700392\h175.5澆口的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700393\h185.5.1澆口的作用 PAGEREFToc326700394\h185.5.2澆口的尺寸選擇 PAGEREFToc326700395\h185.5.3澆口位置的選擇 PAGEREFToc326700396\h196排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700397\h207頂出方式和抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700398\h217.1推桿脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700399\h217.1.1推桿脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的基本原則 PAGEREFToc326700400\h217.1.2脫模機(jī)構(gòu)的確定 PAGEREFToc326700401\h217.1.3推出復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700402\h217.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700403\h227.3側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700404\h227.3.1抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則[18] PAGEREFToc326700405\h227.3.2抽芯距的確定和抽芯力的計(jì)算 PAGEREFToc326700406\h228拉料桿的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700407\h248.1拉料桿的作用 PAGEREFToc326700408\h248.1.1拉料桿的形式[6] PAGEREFToc326700409\h249加熱與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700410\h259.1對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 PAGEREFToc326700411\h259.2溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 PAGEREFToc326700412\h259.3冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700413\h259.3.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求[11] PAGEREFToc326700414\h2610成型零件和模架的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700415\h2710.1成型零件的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700416\h2710.1.1定模仁的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700417\h2710.1.2動(dòng)模仁的設(shè)計(jì) PAGEREFToc326700418\h2710.2模架的確定 PAGEREFToc326700419\h2810.2.1模具結(jié)構(gòu)及其工作過(guò)程 PAGEREFToc326700420\h2810.2.2型腔壁厚和底板厚度的確定 PAGEREFToc326700421\h2810.2.3模架的選用 PAGEREFToc326700422\h2911主要尺寸計(jì)算 PAGEREFToc326700423\h3011.1成型零件工作尺寸計(jì)算 PAGEREFToc326700424\h3011.1.1定模工作尺寸的計(jì)算 PAGEREFToc326700425\h3011.1.2動(dòng)模工作尺寸的計(jì)算 PAGEREFToc326700426\h3111.1.3中心距尺寸的計(jì)算 PAGEREFToc326700427\h3211.2成型型腔尺寸計(jì)算 PAGEREFToc326700428\h3211.3型芯墊板計(jì)算 PAGEREFToc326700429\h33H=L·（11.9） PAGEREFToc326700430\h3312模具材料 PAGEREFToc326700431\h3412.1塑料模具用鋼的必要條件 PAGEREFToc326700432\h3412.2選擇鋼材的條件 PAGEREFToc326700433\h3412.3模具選材 PAGEREFToc326700434\h3412.4模具的淬火硬度 PAGEREFToc326700435\h3412.5模具的表面粗糙度 PAGEREFToc326700436\h3512.6注塑模具強(qiáng)度分析計(jì)算 PAGEREFToc326700437\h3513模具經(jīng)濟(jì)環(huán)保分析 PAGEREFToc326700438\h3713.1模具的經(jīng)濟(jì)分析 PAGEREFToc326700439\h3713.2模具的環(huán)保分析 PAGEREFToc326700440\h3814結(jié)論 PAGEREFToc326700441\h40機(jī)面板的塑料注射模具的設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)機(jī)面板零件設(shè)計(jì)一套注塑模具?；趯?duì)塑件特征、成型工藝等多方面的考慮，決定采用一模一腔單分型面的注塑模具，然后根據(jù)單次注射量和計(jì)算出來(lái)的型腔壓力等參數(shù)選擇注塑機(jī)，并對(duì)注塑機(jī)的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行校核。進(jìn)而確定了模具的整體結(jié)構(gòu)，并對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、成型零件、側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)、推出和復(fù)位機(jī)構(gòu)等作了認(rèn)真地設(shè)計(jì)和計(jì)算。最終設(shè)計(jì)出的注塑模能夠滿足機(jī)面板成型的要求。關(guān)鍵詞：注塑模具；機(jī)面板；側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)；成型零件；推出和復(fù)位機(jī)構(gòu)PAGE3PlasticMoldDesignOfTheFaxMachinePanelAbstractThethesisdiscussedtheplasticmolddesignofthefaxmachinepanel,whichisbasedonplasticmoldfeature,moldingandsomeothersconsideration,soidecidetouseamodelofacavity,andbasedonthemonutoftheinjectionandacrossthecalculationtochoosethepressofthecavityoftheInjectionmoldingmachine,andadjusttheparametersoftheInjectionmoldingmachine.inthiswaywecouldaffirmationthewholestructureofthemold,andmakeaearnestdesignandcalculateoftheperfusesystem,shaping,sidecorepu.lling,pushandpullstructure,atthelast,thedecidecouldconsideredtherequirementsofthefaxmachinepanel.KeyWords:injectionmold;faxmachinepanel;sidecore-pullingmechanism;moldedparts;releaseandresetinstitutions1緒論1緒論1.1選題的背景和意義在現(xiàn)代生產(chǎn)中的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)在很大程度上依賴(lài)模具生產(chǎn)，特別是汽車(chē)、輕工、電子、行空等行業(yè)尤為突出。而作為制造業(yè)基礎(chǔ)的機(jī)械行業(yè)，據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，21世紀(jì)機(jī)械制造行業(yè)的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都依靠模具完成。因此，模具工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要工業(yè)。模具工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是模具的技術(shù)，模具技術(shù)又涉及到多學(xué)科的交叉。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)志之一。世界上許多國(guó)家特別是一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視模具技術(shù)的開(kāi)發(fā)，大力發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進(jìn)制造技術(shù)和設(shè)備，提高模具制造水平，已取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。美國(guó)是世界上超級(jí)經(jīng)濟(jì)大國(guó)，也是世界模具工業(yè)的領(lǐng)先國(guó)家，早在20世紀(jì)80年代么，美國(guó)模具行業(yè)有一萬(wàn)兩千多個(gè)企業(yè)，從業(yè)人員有十七萬(wàn)多人，模具總產(chǎn)值達(dá)64.47億美元。日本模具工業(yè)從1957年開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的，當(dāng)年模具總產(chǎn)值僅有106日元，到2023年總產(chǎn)值已超過(guò)4.88萬(wàn)億日元，在短短的40余年內(nèi)增加了460倍，這也是日本經(jīng)濟(jì)能迅速發(fā)展并在國(guó)際市場(chǎng)上占有一定優(yōu)勢(shì)的重要原因之一[1]?？v觀世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，模具工業(yè)在經(jīng)濟(jì)繁榮和經(jīng)濟(jì)蕭條時(shí)代都不可或缺。經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快時(shí)，產(chǎn)品暢銷(xiāo)，自然要求模具能跟上；而經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯緩期，產(chǎn)品不暢銷(xiāo)，企業(yè)必然想法設(shè)法開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，這同樣會(huì)給模具帶來(lái)強(qiáng)勁需求。因此，國(guó)內(nèi)外行家都稱(chēng)現(xiàn)代模具工業(yè)是不衰的工業(yè)。本選題為機(jī)面板的塑料模具設(shè)計(jì)，它所用的材料為ABS，其特點(diǎn)：ABS是一種具有良好綜合性能的工程塑料，它具有非常好的抗沖擊強(qiáng)度；易加工性；低蠕變性和優(yōu)質(zhì)的尺寸穩(wěn)定性；提高模溫度可提高塑料光潔度；具有耐火性、吸濕性、中黏度特性，流動(dòng)性好，這些性能滿足機(jī)面罩多次使用，和高強(qiáng)度的要求。本選題使用的繪圖軟件為AutoCAD2023和UG6.0。通過(guò)UG6.0軟件繪制機(jī)面板的實(shí)體圖，并輔助相應(yīng)的模具設(shè)計(jì)。通過(guò)機(jī)面罩外殼塑料件的模具設(shè)計(jì)，掌握塑料制品的實(shí)體設(shè)計(jì)及成型工藝的制定；塑料模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力；熟悉使用模具設(shè)計(jì)常用制圖軟件以及同實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合。1.2塑料模具的功能西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）模具是利用其特定形狀去成型具有一定型狀和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般將模具分為塑料模具，金屬?zèng)_壓模具，金屬壓鑄模具，橡膠模具，玻璃模具等。因人們?nèi)粘Ｉ钏玫闹破泛透鞣N機(jī)械零件，在成型中多數(shù)是通過(guò)模具來(lái)制成品[2]。1.3我國(guó)塑料模具的發(fā)展我國(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(zhuān)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、Imolde軟件等應(yīng)用比例不高；獨(dú)立的模具工廠少；專(zhuān)業(yè)與柔性化相結(jié)合尚無(wú)規(guī)劃；企業(yè)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。1.4塑料模具發(fā)展趨勢(shì)有業(yè)內(nèi)專(zhuān)家認(rèn)為，隨著我國(guó)塑料模具行業(yè)日趨大型化，精度也將越來(lái)越高。10年前，精密模具的精度一般為5μｍ，現(xiàn)在已達(dá)2－3μｍ。不久，1μｍ精度的模具將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高，有些塑料模具的加工精度公差就要求在1μｍ以下，這就要求發(fā)展超精度加工。專(zhuān)家認(rèn)為，我國(guó)的塑料模具行業(yè)要進(jìn)一步發(fā)展多功能復(fù)合模具，一套多功能模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)。多色和多材質(zhì)塑料成形模具也將有較快發(fā)展。這種塑料模具縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，今后將在不同領(lǐng)域得到發(fā)展和應(yīng)用。經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，在塑料模具發(fā)展開(kāi)發(fā)、結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及企業(yè)管理等方面中國(guó)塑料模具工業(yè)已顯示出以下新的發(fā)展趨勢(shì)。

在模具的質(zhì)量、交貨周期、價(jià)格、服務(wù)四要素中，越來(lái)越多的用戶將交貨周期放在首位。大力增強(qiáng)主動(dòng)開(kāi)發(fā)能力。模具企業(yè)不能等有了合同，才根據(jù)用戶要求進(jìn)行塑膠模具設(shè)計(jì)。目前，青島海爾模具公司等企業(yè)的“你給我一個(gè)概念，我還你一個(gè)產(chǎn)品”的一站式服務(wù)模式以及太倉(cāng)求精模塑公司等企業(yè)主動(dòng)開(kāi)發(fā)的辦法已被越來(lái)越多的企業(yè)所接受。隨著模具企業(yè)的設(shè)計(jì)和加工水平的提高，模具的制造正在從過(guò)去主要依靠鉗工的技藝而轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕揽考夹g(shù)。這一趨勢(shì)不但使得模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷提高，而且使得模具精度越來(lái)越高，生產(chǎn)周期越來(lái)越短，鉗工比例越來(lái)越低，最終促進(jìn)了整個(gè)模具工業(yè)水平的提高，同時(shí)也要加強(qiáng)塑膠模具工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)正在向信息化方向迅速發(fā)展。在信息社會(huì)中，作為一個(gè)高水平的現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是CAD/CAM的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前許多企業(yè)已經(jīng)采用了CAE、PDM、CAPP、RE、CIMS、ERP等技術(shù)及其他許多先進(jìn)制造技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

總之，中國(guó)塑料模具具有光輝燦爛的前景。只有那些能夠把握機(jī)遇、開(kāi)拓市場(chǎng)、不斷發(fā)現(xiàn)新的增長(zhǎng)點(diǎn)的塑膠模具企業(yè)和能夠生產(chǎn)高技術(shù)含量模具的企業(yè)，才能在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中占有一席之地[3]。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2零件分析PAGE42零件分析2.1零件的工藝分析名稱(chēng)：機(jī)面板。精度：零件的精度等級(jí)為4級(jí)，表面粗糙度為Ra0.4。零件尺寸：零件的尺寸、偏差見(jiàn)零件圖。材料：根據(jù)零件的功能材料選為苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS）。成型方法：根據(jù)塑件的材料，成型條件，再結(jié)合塑料制件的形狀，選用注射成型法。塑件產(chǎn)品圖見(jiàn)圖2.1和圖2.2。圖2.1零件CAD圖圖2.2零件3維圖2.2零件的材料及材料的特性2.2.1零件的材料此零件的材料選為苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS）。2.2.2苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS）的成型工藝特性與性能ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅(jiān)韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶材西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE5料。三個(gè)單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個(gè)是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個(gè)是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場(chǎng)上百種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。ABS材料具有超強(qiáng)的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)度。吸濕性強(qiáng)，成型前需充分干燥，要求含水量不小于0.3%，對(duì)于表面光澤要求叫高的制品，需要長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥；流動(dòng)性一般，溢料間隙約0.4mm（流動(dòng)性比PS和AS差，但比PC、RPVC好）；成型難度較聚苯乙烯大，宜采用較高的料溫和模溫（對(duì)耐熱，高抗沖擊型和中抗擊型品種，應(yīng)在允許范圍內(nèi)，將其料溫去取最大值），料溫對(duì)制品物性影響較大，若料溫過(guò)高，很容易使熔體分解（分解溫度約250°C）。若制品精度要求過(guò)高，模溫宜取50°C～60°C，若制品表面要求具有光澤或?qū)τ谀蜔嵝推贩N，模溫宜取600°C～80°C；注射壓力應(yīng)比成型聚苯乙烯時(shí)高，采用柱塞式注射機(jī)時(shí)，料溫可取180°C～330°C、注射壓力可取100Mpa～140Mpa，采用螺桿式注射機(jī)時(shí)，料溫可取160°C～220°C，注射壓力可取70Mpa～100Mpa。設(shè)計(jì)模具時(shí)需注意：澆注系統(tǒng)的流動(dòng)阻力應(yīng)可能小，澆口形式及其位置應(yīng)合理并能防止產(chǎn)生熔接痕，另外脫模斜度宜取2°以上，頂出力不宜過(guò)大，否則，成型時(shí)或成型后對(duì)制品進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，制品表面容易“發(fā)白”變渾，對(duì)于有發(fā)白現(xiàn)象的制品，需要在熱水中加熱，以消除發(fā)白現(xiàn)象[4]。2.2.3苯乙烯-丁二烯-丙烯腈（ABS）的注射成型工藝參數(shù)表2.1ABS塑料主要性能指標(biāo)名稱(chēng)單位數(shù)值密度(g/cm3)1.04~1.06熔點(diǎn)℃130~160熱變形溫度45N/cm65~98彎曲強(qiáng)度Mpa80拉伸強(qiáng)度MPa35~49拉伸彈性模量GPa1.8硬度HRR62~86收縮率%0.4~0.8缺口沖擊強(qiáng)度kJ/m211~20彎曲彈性模量Gpa1.4壓縮強(qiáng)度HRR62~86體積電阻系數(shù)Ωcm1013擊穿電壓Kv.mm-115介電常數(shù)60Hz3.72.2.4塑件收縮率與模具尺寸的關(guān)系注塑件脫模后的尺寸要比模具零件的相應(yīng)尺寸小。這是由于注塑成型過(guò)程中熔融塑料產(chǎn)生收縮造成的。成型塑件的收縮率是一個(gè)與多種因素有關(guān)的量。通常，塑料的收縮率是有生產(chǎn)廠家按照某一實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)給定的成型工藝，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)后給出一個(gè)取值范圍。實(shí)際過(guò)程中的成型工藝不可能完全與實(shí)驗(yàn)條件相同，因此，對(duì)具體的塑件，要根據(jù)其成型工藝選擇收縮率范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)闹?，一般是取塑件收縮率的平均值。在選擇塑件收縮率值時(shí)要注意，厚壁塑件（壁厚在3mm以上）按給定收縮率范圍的上限取值，而薄壁塑件（壁厚在1mm以下）按給定收縮綠范圍的下限取值。成型收縮率與模具和塑件尺寸有下述關(guān)系式(2.1)式中，k為成型收縮率；為模具尺寸（mm）；為塑件尺寸（mm）。前人已經(jīng)為我們總結(jié)了常用的塑料常用收縮率，對(duì)于生產(chǎn)性的塑件，實(shí)際已經(jīng)證明，這些數(shù)據(jù)已經(jīng)能夠應(yīng)付實(shí)際的生產(chǎn)要求了。即使對(duì)于精密塑件也給予了其它方面的補(bǔ)償。故而，對(duì)于實(shí)際的生產(chǎn)只要按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)就可以滿足生產(chǎn)要求了。表2.2給出常見(jiàn)塑料的收縮率，以備查詢：表2.2常用塑料的收縮率塑料名稱(chēng)聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚苯乙烯聚碳酸脂尼龍ABS聚甲醛縮寫(xiě)PEPPPVCPSPSN6ABSPOM計(jì)算收縮率1.5-3.61.0-2.50.6-1.50.6-0.80.5-0.80.8-2.50.4-0.81.2-3.03塑件制品的成型工藝分析PAGE293塑件制品的成型工藝分析3.1估算零件體積及質(zhì)量由UG軟件測(cè)量得：零件的質(zhì)量為m=64.35g零件的體積為v=59.28cm33.2注射性能分析3.2.1注射成型工藝的可行性分析本塑件形狀復(fù)雜，壁厚較為均勻，尺寸精度要求較高，表面質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性的要求一般，因此對(duì)模具和設(shè)備的要求也較高。而注射成型方法有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：a.形狀：幾乎沒(méi)有復(fù)雜性限制，容許模具內(nèi)有不同塑料的成型型腔；b.質(zhì)量：塑件可小到不足1克，大到幾十千克，沒(méi)有限制；c.材料：在一定溫度范圍內(nèi)具有適宜流動(dòng)性的熱塑性塑料；d.精度：可注射高精度的塑件，有較好表面質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性；e.生產(chǎn)率：中等，循環(huán)時(shí)間主要由塑件壁厚決定，最短可在十幾秒內(nèi)，可增加每模的型腔數(shù)來(lái)提高生產(chǎn)率。由以上塑件的特點(diǎn)和注射成型工藝的優(yōu)點(diǎn)，分析可知：該塑件適合于采用注射成型方法。初定制品成型工藝參數(shù)如表3.1所示。表3.1制品成型工藝參數(shù)初步確定特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容注塑機(jī)類(lèi)型螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）48噴嘴形式直通式模具溫度50噴嘴溫度(℃)180~190后段溫度(℃)150~210中段溫度(℃)170~230前段溫度(℃)190~250注射壓力MPa90保壓力MPa60注射時(shí)間s1.5保壓時(shí)間s5冷卻時(shí)間s20其他時(shí)間s3成型周期s30成型收縮(%)0.6干燥溫度(℃)60~80干燥時(shí)間(℃)1~3西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3.2.2尺寸精度按SJ1372—1978標(biāo)準(zhǔn)，塑料件尺寸精度分為8級(jí)。本塑件所用材料為ABS塑料,由此查塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，本塑件宜選用5級(jí)精度。零件具體尺寸及其公差值可詳見(jiàn)零件圖。塑件尺寸精度于模具的制造精度密切相關(guān)，尤以小型精密塑件為甚。從模具制造精度對(duì)塑件精度的影響可知，模具制造允許誤差和塑件尺寸公差之間具有對(duì)應(yīng)的關(guān)系，由塑件零件圖可得，模具精度等級(jí)為IT7。3.2.3表面粗糙度由塑件的用途可知本塑件的外表面粗糙度要求不高，內(nèi)表面應(yīng)與手接觸表面要求稍高與外表面，所以本設(shè)計(jì)表面粗糙度，從簡(jiǎn)化加工工藝和節(jié)約加工成本的角度考慮，其表面選用的表面粗糙度為Ra0.4mm。一般情況下，模具粗糙度低于塑件1～2個(gè)等級(jí)，故取型腔表面粗糙度為Ra0.2um，而型芯表面粗糙度為Ra0.4um。3.2.4脫模斜度該塑件采用的塑料是ABS，而ABS的成型收縮率較?。?.4%~0.8%），但是本塑件形狀較薄，且分型面塑件本身具有斜度，因此的脫模斜度不應(yīng)過(guò)大。再由零件設(shè)計(jì)圖紙要求可知斜度可以為3度。3.2.5圓角從塑件可知，該塑件內(nèi)外表面的轉(zhuǎn)折處加強(qiáng)筋的根部等處都設(shè)計(jì)了圓角。其采用圓角不僅降低了應(yīng)力集中系數(shù)，提高了抗沖擊、抗疲勞能力，而且改善了塑料熔體的流動(dòng)充模性能，減少了流動(dòng)阻力。降低了局部的殘余應(yīng)力，防止開(kāi)裂和翹曲，也使塑料件外形流暢美觀。而且成型模具型腔也有了對(duì)應(yīng)的圓角，提高了成型零件的強(qiáng)度。3.2.6壁厚壁厚的大小取決於產(chǎn)品需要承受的外力、是否作為其他零件的支撐、承接柱位的數(shù)量、伸出部份的多少以及選用的塑膠材料而定。一般的熱塑性塑料壁厚設(shè)計(jì)應(yīng)以4mm為限。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，過(guò)厚的產(chǎn)品不但增加物料成本，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期”冷卻時(shí)間，增加生產(chǎn)成本。從產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度來(lái)看，過(guò)厚的產(chǎn)品增加引致產(chǎn)生空穴”氣孔的可能性，大大削弱產(chǎn)品的剛性及強(qiáng)度。熱塑性塑料的壁厚應(yīng)該控制在1mm—4mm之間。太厚，以產(chǎn)生氣泡和缺陷，同時(shí)也不易冷卻。該塑件最大壁厚為3.0mm，最小壁厚為1mm，壁厚均勻，在1mm—4mm的推薦值之間。易于成型。3.3分型面的選擇分型面是指分開(kāi)模具能取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。合理地選擇分型面對(duì)于塑件質(zhì)量、模具制造、與使用性能都有著很大的影響，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸精度、澆注系統(tǒng)形式、脫模方法、嵌件位置、排氣條件及制造工藝等多種因素，全面考慮，合理選擇，是使塑件能完好的成形的先決條件。分型面的方向盡量采用與注射機(jī)開(kāi)模垂直的方向，特殊情況下采用與注射機(jī)開(kāi)模方向平行的方向。選擇分型面的位置是應(yīng)當(dāng)注意[5]：a.塑件在型腔中的方位確定后，分型面必須設(shè)在塑件斷面輪廓最大的地方，才能保證塑件順利從模腔中脫出。b.不要設(shè)在塑件要求光亮平滑的表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處，以免意料飛邊、拼合痕跡影響塑件外觀。c.開(kāi)模時(shí)，盡量使塑件留在動(dòng)模一邊，一般在動(dòng)模邊設(shè)脫模機(jī)構(gòu)較為方便。d.盡力保證塑件尺寸的精度要求。e.應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯。f.盡量使分型面位于料流末端，以利于排氣。e.盡量使模具加工方便。綜上所述，塑件的分型面選定在零件最寬口處的端面。如圖3.1所示圖3.1零件分型面3.4擬定模具的結(jié)構(gòu)形式3.4.1型腔數(shù)量的確定該塑件精度要求不高，又是大批量生產(chǎn)，不過(guò)由于零件比較大而且具有兩面抽芯機(jī)構(gòu)，因此，考慮到模具制造費(fèi)用和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用以及塑件的外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，初步定為一模一腔的模具形式。3.4.2型腔排列形式的確定塑件呈均勻?qū)ΨQ(chēng)圖形，所以采用圖3.2，3.3的形式。圖3.2行腔俯視圖圖3.3行腔正二等視圖4注射機(jī)的選擇4注射機(jī)的選擇4.1注射機(jī)的參數(shù)注塑機(jī)的主要參數(shù)有公稱(chēng)注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝置的基本尺寸,開(kāi)合模速度,空循環(huán)時(shí)間等.這些參數(shù)是設(shè)計(jì),制造,購(gòu)買(mǎi)和使用注塑機(jī)的主要依據(jù)。a.公稱(chēng)注塑量:指在對(duì)空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時(shí),注射裝置所能達(dá)到的最大注射量,反映了注塑機(jī)的加工能力。b.注射壓力:為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力,螺桿(或柱塞)對(duì)熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱(chēng)為注射壓力。c.注射速率:為了使熔料及時(shí)充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動(dòng)速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度。常用的注射速率如表4.1所示。表4.1注射量與注射時(shí)間的關(guān)系名稱(chēng)數(shù)值注射量/CM125250500100020234000600010000注射速率/CM/s125200333570890133016002023注射時(shí)間/S11.251.51.752.2533.755d.塑化能力:單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng),則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會(huì)加長(zhǎng)成型周期。e.鎖模力:注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開(kāi)。f.合模裝置的基本尺寸:包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開(kāi)距,動(dòng)模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所使用的模具尺寸范圍。g.開(kāi)合模速度:為使模具閉合時(shí)平穩(wěn),以及開(kāi)模,推出制件時(shí)不使塑料制件損壞,要求模板在整個(gè)行程中的速度要合理,即合模時(shí)從快到慢,開(kāi)模時(shí)由慢到快在到停。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）h.空循環(huán)時(shí)間:在沒(méi)有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動(dòng)作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時(shí)間[6]。4.1.1注射量的計(jì)算西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）流道凝料V=0.5V塑 (流道凝料的體積(質(zhì)量)是個(gè)未知數(shù),根據(jù)手冊(cè)取0.5V(0.5M)來(lái)估算,塑件越大則比例可以取的越小)；實(shí)際注射量為:V=59.28×1.5=88.92cm；實(shí)際注射質(zhì)量為M=1.5M=64.35×1.5=96.525g；根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱(chēng)注射量原則,即0.8V≧V(4.1)V=V/0.8=88.92÷0.8=111.15cm4.1.2鎖模力的計(jì)算T≧F·q/1000 (4.2)=117×300/1000=53.1tT為注射機(jī)的鎖模力（t）； F為塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和,由UG軟件估算測(cè)得；q為型腔壓力，取q=300kg/cm2(由材料決定查表得)；結(jié)合上面兩項(xiàng)的計(jì)算，初步確定注塑機(jī)為表4.2所示，查國(guó)產(chǎn)注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表取SZ-160/1000主要技術(shù)參數(shù)如下。表4.2國(guó)產(chǎn)注射機(jī)SZ-160/1000技術(shù)參數(shù)表特性內(nèi)容特性內(nèi)容結(jié)構(gòu)類(lèi)型臥拉桿內(nèi)間距(mm)360×260理論注射容積（cm）160移模行程(mm)280螺桿(柱塞)直徑(mm)40最大模具厚度(mm)360注射壓(MP)132最小模具厚度(mm)170注射速率(g/s)110鎖模形式(mm)液壓塑化能力(g/s)10.5模具定位孔直徑(mm)120螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)10~150噴嘴球半徑(mm)14鎖模力(t)100噴嘴口直徑(mm)34.2注射機(jī)的校核4.2.1最大注射量的校核為確保塑件質(zhì)量，注塑模一次成型的塑件質(zhì)量（包括流道凝料質(zhì)量）應(yīng)在公稱(chēng)注塑量的35%~75%范圍內(nèi)，最大可達(dá)80%，最小不小于10%。為了保證塑件質(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，選擇范圍通常在50%~80%。V=111.15cm；V＝160cm；111.15/160×100%=69.69%滿足要求。4.2.2鎖模力的校核在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力：T＞K·F·q/1000（4.3）＞1.2×177×300/1000＞63.72t滿足要求。T注塑機(jī)額定鎖模力：100t；K為安全系數(shù)，通常取1.1~1.2，取K=1.2。4.2.3注射壓力的校核≧（4.4）—注塑機(jī)的最大注射壓力，Mpa；—成型塑件所需的注射壓力，Mpa；一般ABS取100～120Mpa，XS-ZY-125注射機(jī)的最大注射壓力=132Mpa?？梢?jiàn)該注射機(jī)滿足要求。4.2.3塑化能力的校核由最初定的成型周期為30秒計(jì)算，實(shí)際要求的塑化能力為：每次實(shí)際注射量/成型周期=111.15/30=3.7（g/s），小于注塑機(jī)的塑化能力10.5（g/s），說(shuō)明注射機(jī)能完全滿足塑化要求。4.2.4噴嘴尺寸的校核在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，模具的主流道襯套始端的球面半徑取比注射機(jī)噴嘴球面半徑大1~2mm，主流道小端直徑取比注射機(jī)噴嘴直徑大0.5~1mm，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模，所以，注射機(jī)噴嘴尺寸是標(biāo)準(zhǔn)，模具的制造以它為準(zhǔn)則。4.2.5定位圈尺寸的校核注塑機(jī)固定模板臺(tái)面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱(chēng)之為定位孔。注塑模端面凸臺(tái)徑向尺寸須與定位孔成間隙配合，便于模具安裝，并使主流道的中心線與噴嘴的中心線相重合。模具端面凸臺(tái)高度應(yīng)小于定位孔深度。4.2.6模具外形尺寸和安裝尺寸的校核注塑模外形尺寸應(yīng)小于注塑機(jī)工作臺(tái)面的有效尺寸。模具長(zhǎng)寬方向的尺寸要與注塑機(jī)拉桿間距相適應(yīng)，模具至少有一個(gè)方向的尺寸能穿過(guò)拉桿間的空間裝在注塑機(jī)的工作臺(tái)面上。注塑機(jī)的動(dòng)模板，定模板臺(tái)面上有許多不同間距的螺釘孔或“T”形槽，用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種：螺釘固定，壓板固定。采用螺釘直接固定時(shí)（大型模具常用這種方法），模具動(dòng)，定模板上的螺孔及其間距，必須與注塑機(jī)模板臺(tái)面上對(duì)應(yīng)的螺孔一致；采用壓板固定時(shí)（中，小模具多用這種方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有較大的靈活性[7]。該模具外形尺寸為350×500屬中，小型模具，所以采用壓板固定法（一般認(rèn)為當(dāng)尺寸在500×500內(nèi)為中，小模具）。4.2.7模具厚度的校核模具厚度必須滿足下式：HHH（4.5）170351360滿足要求。H——所設(shè)計(jì)的模具厚度351mm；H——注塑機(jī)所允許的最小模具厚度170mm；H——注塑機(jī)所允許的最大模具厚度360mm；4.2.8開(kāi)模行程的校核所選注塑機(jī)為全液壓式鎖模機(jī)構(gòu)，最大開(kāi)模行程受模具厚度影響。此時(shí)最大開(kāi)模行程S等于注塑機(jī)移動(dòng)、固定模板臺(tái)面之間的最大距離減去模具厚度。S≧H+H+（5~10）mm（4.6）280≧36+132+10280≧178滿足要求。S——注塑機(jī)移模行程280mm； H——推出距離36mm；H——流道凝料與塑件高度132mm。5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1澆注系統(tǒng)注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔入口為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設(shè)計(jì)及加工的復(fù)雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容之一[8]。5.2主流道的設(shè)計(jì)5.2.1主流道的作用主流道（也叫進(jìn)料口），它是連接注射機(jī)料筒噴嘴和注射模具的橋梁，也是熔融的塑料進(jìn)入模具型腔時(shí)最先經(jīng)過(guò)的地方。主流道的大小和塑料進(jìn)入型腔的速度及充模時(shí)間長(zhǎng)短有著密切關(guān)系。若主流道太大，其主流道塑料體積增大，回收冷料多，冷卻時(shí)間增長(zhǎng)，使包藏的空氣增多，如果排氣不良，易在塑料制品內(nèi)造成氣泡或組織松散等缺陷，影響塑料制品質(zhì)量，同時(shí)也易造成進(jìn)料時(shí)形成旋渦及冷卻不足，主流道外脫模困難；若主流道太小，則塑料在流動(dòng)過(guò)程中的冷卻面積相應(yīng)增加，熱量損失增大，粘度提高，流動(dòng)性降低，注射壓力增大，易造成塑料制品成形困難。主流道部分在成型過(guò)程中，其小端入口與注射機(jī)噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交替地反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料的要求較高因而模具的主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套式（俗稱(chēng)澆口套），以便有效地選用鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼T8A、T10A等，熱處理要求淬火53～57HRC。在一般情況下，主流道不直接開(kāi)設(shè)在定模板上，而是制造成單獨(dú)的澆口套，鑲定在模板上。小型注射模具，批量生產(chǎn)不大，或者主流道方向與鎖模方向垂直的模具，一般不用澆口套，而直接開(kāi)設(shè)在定模板上[9]。5.2.2主流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)a.澆口套內(nèi)孔為圓錐形(2--6°)，光潔度在Ra=1.6—0.8um．錐度須適當(dāng)，太大造成壓力減少，產(chǎn)生氣流，易混進(jìn)空氣產(chǎn)生氣孔，錐度過(guò)小會(huì)使流速增大，造成注射困難。b.澆口套口徑應(yīng)比機(jī)臺(tái)噴嘴孔徑大1—2mm，以免積存殘料，造成壓力下降，西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）澆道易斷。c.一般在澆口套大端設(shè)置倒圓角(R=1—3mm)，以利於料流。d.主流道與機(jī)臺(tái)噴嘴接觸處，設(shè)計(jì)成半球形凹坑，深度常取3—5mm．特別注意澆口套半徑比注嘴半徑大1—2mm，一般取R=19—22mm之間，以防溢膠。e.主流道盡量短，以減少冷料回收料，減少壓力和熱量損失。f.主流道盡量避免拼塊結(jié)構(gòu)，以防塑膠進(jìn)入接縫，造成脫模困難。g.為避免主流道與高溫塑膠和射嘴反復(fù)接觸和碰撞造成損壞，一般澆口套選用優(yōu)質(zhì)鋼材加工，并熱處理。h.其形式有多種，可視不同模具結(jié)構(gòu)來(lái)選擇，一般會(huì)將其固定在模板上，以防生產(chǎn)中澆口套轉(zhuǎn)動(dòng)或被帶出[10]。5.2.3主流道的尺寸主流道小端直徑d=注射機(jī)噴嘴直徑+2～3d=3+2～3取d=5mm。主流道的球半徑SR=10+1～2取SR=12mm。球面配合高度為3～5取3mm。如圖5.1。圖5.1澆口套5.3分流道的設(shè)計(jì)5.3.1分澆道要求分流道是主流道與澆口之間的通道多型腔膜布局一定要設(shè)置分流道，大型塑件由于使用多澆口進(jìn)料也許設(shè)置分流道。由于本塑件較大我選擇了兩個(gè)側(cè)澆口進(jìn)料。分流道的截面形狀常用的分流道截面形狀有圓形、梯形、六角形和U字型等。為減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大；從熱傳導(dǎo)角度考慮，為減少熱損失，要求流道的比表面及（截面積與外周之比）最小。因此，用流道的截面積與周長(zhǎng)的比值來(lái)表示流道的效率。各種截面的效率為：圓形0.25D，正方形0.25D，六角形0.217D，U字型0.153D，梯形0.195D，D為截面大端寬度。當(dāng)分型面為平面時(shí)，可采用圓形或六角形截面的分流道；當(dāng)截面不是平面時(shí)，常采用梯形或半圓形截面的流道。塑料熔體在流道中流動(dòng)時(shí)，表層冷凝凍結(jié)，其絕緣作用，熔體僅在流道中心部分流動(dòng)，一次分流道的理想狀態(tài)是其中心與澆口中心一致，圓形截面流道可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，而梯形截面流道就難以實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)中選擇半圓形[11]。分流道的截面尺寸分流道的截面尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的成型體積、壁厚、形狀，所用塑料的工藝性能，注塑速率以及分流道的長(zhǎng)度等因素來(lái)確定。對(duì)于壁厚小于4mm，重量在200g以下的塑件，可用下述經(jīng)驗(yàn)公式確定分流道的直徑（此時(shí)算出的分流道直徑僅限于3.2～9.5mm）。5.3.2分澆道尺寸根據(jù)要求設(shè)計(jì)的分流道形狀和尺寸如圖5.2。圖5.2流到示意圖5.4冷料穴的設(shè)計(jì)在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機(jī)噴嘴和主流道入口這一段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機(jī)料筒以內(nèi)約10～25mm的深度有個(gè)溫度逐漸升高的區(qū)域，這時(shí)才達(dá)到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動(dòng)性能及成型性能不佳，如果這里相對(duì)較低的冷料進(jìn)入型腔，便會(huì)產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個(gè)井穴將主流道延長(zhǎng)以接收冷料，防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來(lái)容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的穴稱(chēng)為冷料穴[12]。冷料穴設(shè)計(jì)一般為底部由一根摧桿組成，摧桿裝于摧桿固定板上，與摧桿脫模機(jī)構(gòu)連用。冷料井的孔設(shè)計(jì)成倒錐形，便于將主流道凝料拉出。當(dāng)其被摧出時(shí)，塑件和流料凝道能自動(dòng)墜落，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作[13]。冷料穴的設(shè)計(jì)如下圖5.3所示：1—定位圈2—冷料穴3—推桿4—?jiǎng)幽０鍒D5.3冷料穴5.5澆口的設(shè)計(jì)5.5.1澆口的作用澆口亦稱(chēng)進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大。澆口是注塑模澆注系統(tǒng)的最后部分，也是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，主要作用如下：a.由于澆口處截面最小，因此流速也最快，可使熔料以最快的速度進(jìn)入并充滿型腔。b.當(dāng)型腔被熔料充滿后，隨著溫度的下降，澆口處熔料能迅速冷卻固化，將型腔封閉，可防止型腔內(nèi)未冷卻的熔料回流出來(lái)。c.由于澆口截面狹窄，所以澆口處塑料強(qiáng)度很低，很易斷裂，便于制品脫模。d.澆口的長(zhǎng)度和截面尺寸可以在試模時(shí)適當(dāng)調(diào)整，由此來(lái)調(diào)整澆口處熔料的凝固時(shí)間，以及熔料充模時(shí)的流動(dòng)性能[14]。5.5.2澆口的尺寸選擇澆口尺寸的具體選擇一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，先取小值，然后在試模過(guò)程中逐步修正。一般要求是：澆口截面積與分流道截面積之比約為0.03~0.09，截面常為圓形或矩形。a.澆口截面高度h可取制品最小壁厚的1/3~2/3，或0.5~2mm。b.在流速和壁厚均為正常的情況下，澆口截面寬度b通常比分流道窄一對(duì)小型制品，其寬度約為高度的3?10倍；對(duì)大型制品或特殊扇形澆口，其度可大于高度的10倍。c.澆口長(zhǎng)度L應(yīng)盡量短，這樣對(duì)減小熔料的流動(dòng)阻力和增大流速均有利，一般澆口長(zhǎng)度可取0.7?2mm。d.澆口與型腔連接處應(yīng)做成R0.5的圓角或45°的倒角，可防止制品與澆口凝料分離時(shí)損傷制品。e.為有利于熔料的流動(dòng)，澆口與分流道的連接處應(yīng)平緩過(guò)渡，可用小圓弧光滑連接[15]。5.5.3澆口位置的選擇a.將澆口放置于產(chǎn)品最厚處，從最厚處進(jìn)澆可提供較佳的充填及保壓效果。如果保壓不足，較薄的區(qū)域會(huì)比較厚的區(qū)域更快凝固避免將澆口放在厚度突然變化處，以避免遲滯現(xiàn)象或是短射的發(fā)生.b.可能的話，從產(chǎn)品中央進(jìn)澆將澆口放置于產(chǎn)品中央可提供等長(zhǎng)的流長(zhǎng)流長(zhǎng)的大小會(huì)影響所需的射出壓力中央進(jìn)澆使得各個(gè)方向的保壓壓力均勻，可避免不均勻的體積收縮澆口，其開(kāi)設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開(kāi)設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)。總之要使塑件具有良好的性能與外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項(xiàng)原則：(1)盡量縮短流動(dòng)距離。(2)澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚最大處。(3)必須盡量減少熔接痕。(4)應(yīng)有利于型腔中氣體排出。(5)考慮分子定向影響。(6)避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。(7)澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。(8)注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響。6排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)對(duì)確保制品成型質(zhì)量起著重要的作用，排氣方式一般有利用排氣槽，利用型芯、鑲件、推桿等的配合間隙，利用分型面上的間隙。a.排氣槽的主要作用：(1)是在模具注膠時(shí)，排除模腔內(nèi)的空氣。(2)是排除膠料在加熱過(guò)程中產(chǎn)生的各種氣體。b.排氣槽即為使模具型腔內(nèi)的氣體排出模具外面在模具上開(kāi)設(shè)的氣流通槽或孔，排氣槽若設(shè)計(jì)不合理，將回產(chǎn)生如下弊?。?1)增加熔體充模流動(dòng)的阻力，使型腔無(wú)法被充滿，導(dǎo)致制品棱邊不清晰。(2)在制品上呈現(xiàn)明顯的流動(dòng)痕和熔接痕，使制品的力學(xué)性能降低。(3)滯留氣體使制品產(chǎn)生銀紋，氣孔，剝層等表面質(zhì)量缺陷。(4)型腔內(nèi)氣體受到壓縮后產(chǎn)生瞬時(shí)的局部高溫，使熔體分解變色，甚至炭化燒焦。(5)由于排氣不良，降低了熔體的充模速度，延長(zhǎng)了注射成形周期。[16]本次設(shè)計(jì)的任務(wù)量和模具工藝的成本考慮，利用分型面上的間隙就能夠滿足排氣的需求，所以就不用再設(shè)計(jì)排氣槽了。7頂出方式和抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)7頂出方式和抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)7.1推桿脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)7.1.1推桿脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的基本原則a.推桿的直徑不宜過(guò)細(xì)，應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，能承受一定的推力。一般推桿直徑為2.5～15mm。對(duì)于直徑為2.5mm以下的推桿最好做成臺(tái)階形狀。b.推桿應(yīng)設(shè)在塑料制品最厚及收縮率大的凸?；蛘哞偧浇灰x凸模和鑲件裝配固定孔過(guò)近，以免影響固定板的強(qiáng)度。c.推桿分布要合理，是推出塑料制品時(shí)受力均勻，以保證塑料制品不變形；d.塑料制品靠近主流道處的內(nèi)應(yīng)力大，易碎裂，因此在主流道處盡量不設(shè)推桿。e.為避免推桿與側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)發(fā)生沖突，推桿要避開(kāi)側(cè)抽芯處，如果必須設(shè)計(jì)推桿時(shí)應(yīng)先考慮復(fù)位結(jié)構(gòu)。f.推桿與推桿孔的配合間隙不能大于所用塑料的溢邊值。溢邊值一般為0.02～0.08mm。g.推桿截面形狀，應(yīng)根據(jù)塑料制品的幾何形狀而定。h.推桿和推桿孔的配合應(yīng)靈活可靠，不發(fā)生卡住現(xiàn)象。當(dāng)推桿直徑小于4mm時(shí)，配合部分長(zhǎng)度應(yīng)大于6mm；推桿直徑大于4mm時(shí)，配合部分長(zhǎng)度應(yīng)大于推桿直徑的1.5倍。7.1.2脫模機(jī)構(gòu)的確定本模具采用的為一次頂出脫模機(jī)構(gòu)，它包括常見(jiàn)的推桿、推管、推板、推塊或活動(dòng)鑲塊等脫模機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)是最常用的頂出方式。即塑件在頂出機(jī)構(gòu)的作用下，通過(guò)一次動(dòng)作即可頂出。基于以上原則，該模具的脫模零部件設(shè)在動(dòng)模上，選擇推桿頂出形式。推桿的固定形式有多種，但常用的是推桿固定在固定板中的形式，此外還有螺釘緊固等形式[17]。7.1.3推出復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)完成塑件的頂出后，為進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)必須回復(fù)到初始位置，目前常用的復(fù)位形式主要有復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)，彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)是一種最簡(jiǎn)單的復(fù)位方式。推出時(shí)彈簧被壓縮，而合模時(shí)彈簧的回力就將推出機(jī)構(gòu)復(fù)位。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)柱除了為模具定模部分與動(dòng)模部分導(dǎo)向外，同時(shí)還具有保護(hù)模具的作用。導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)有A型和B型兩種形式。導(dǎo)柱上一般開(kāi)有潤(rùn)滑油槽，以提高導(dǎo)柱的滑動(dòng)性能。從互換性的角度考慮，B型導(dǎo)柱比A型導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)更合理。這是因?yàn)閷?dǎo)柱在受到側(cè)向力作用產(chǎn)生變形后，B型導(dǎo)柱從模具孔中退出時(shí)不會(huì)損壞導(dǎo)柱孔；而A型導(dǎo)柱退出時(shí)則會(huì)損壞導(dǎo)柱孔，更換導(dǎo)柱時(shí)，先得對(duì)模板上的孔進(jìn)行擴(kuò)孔。綜合以上優(yōu)缺點(diǎn)，考慮到模具的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，故在本次設(shè)計(jì)時(shí)采用B型導(dǎo)柱。導(dǎo)柱的材料一般為T(mén)8或20號(hào)鋼滲碳，硬度大于HRC55，表面粗糙度值低于Ra0.8。7.3側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)7.3.1抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則[18]側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)為斜導(dǎo)柱抽芯，固定部分的配合為H7／K6，斜導(dǎo)柱與滑塊孔之間保持1mm的間隙，（一般設(shè)計(jì)為0.5～1mm之間）。斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：a.活動(dòng)型芯一般比較小，應(yīng)牢固裝在滑塊上，防止在抽芯時(shí)松動(dòng)滑脫。型芯與滑塊連接部位要有一定的強(qiáng)度和剛度。b.滑塊在導(dǎo)滑槽中滑動(dòng)要平穩(wěn)，不要發(fā)生卡住、跳動(dòng)等現(xiàn)象。c.滑塊限位裝置要可靠，保證開(kāi)模后滑塊停止在一定位置上而不任意滑動(dòng)；d.鎖模塊要能承受注射時(shí)的側(cè)向壓力，應(yīng)選用可靠的連接方式與模板連接。鎖模塊和模板可做成一體。鎖緊塊的斜角θ1應(yīng)大于斜導(dǎo)柱的傾斜角θ，一般取θ1-θ>2°～3°，否則斜導(dǎo)柱無(wú)法帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)。e.滑塊完成抽芯運(yùn)動(dòng)后，仍停留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長(zhǎng)度不應(yīng)小于滑塊全長(zhǎng)的2/3，否則，滑塊在開(kāi)始復(fù)位時(shí)容易傾斜而損壞模具。f.防止滑塊和推出機(jī)構(gòu)復(fù)位時(shí)的相互干涉，盡量不使推桿和活動(dòng)型芯水平投影重合。g.滑塊設(shè)在定模的情況下，為保證塑料制品留在定模上，開(kāi)模前必須先抽出側(cè)向型芯，最好采取定向定距拉緊裝置。7.3.2抽芯距的確定和抽芯力的計(jì)算側(cè)向型芯或側(cè)向成型模腔[19]從成型位置到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動(dòng)的距離稱(chēng)為抽芯距。此模中抽芯距為10mm。抽芯力的計(jì)算同脫模力計(jì)算相同。對(duì)于側(cè)向凸起較少的塑件的抽芯力往往是比較小的，僅僅是克服塑件與側(cè)型腔的粘附力和側(cè)型滑塊移動(dòng)時(shí)的摩擦阻力。對(duì)于側(cè)型芯的抽芯力，往往采用如下公式進(jìn)行估算：Fc=chp(μcos?sin)（7.1）式中：Fc－抽芯力（N）；c－側(cè)型芯成型部分的截面平均周長(zhǎng)（m）；h－側(cè)型芯成型部分的高度（m）；p－塑件對(duì)側(cè)型芯的收縮應(yīng)力（包緊力），其值與塑件的幾何形狀及塑件的品種、成型工藝有關(guān)，一般情況下模內(nèi)冷卻的塑件，p＝（0.8～1.2）×Pa，模外冷卻的塑件，p＝（2.4～3.9）×Pa；μ－塑料在熱狀態(tài)時(shí)對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，一般μ＝0.15－0.20；－側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角（），為22；在此模具中c×h為面積，c×h≈10.048×(㎡)，p取1×Pa，μ取0.2；所以：Fc=10.048××1××（0.2cos22-sin22）=2023（N）。8拉料桿的設(shè)計(jì)8拉料桿的設(shè)計(jì)8.1拉料桿的作用拉料桿的作用是在開(kāi)模時(shí)將粘附在模具澆道里的塑料拉出，是澆注系統(tǒng)凝料和塑件一起都留在動(dòng)模上。8.1.1拉料桿的形式[6]a.Z形拉料桿：這是最常用的一種形式，拉料桿前端的Z行凹將主流道凝料緊緊拉住，開(kāi)模時(shí)隨塑件一起留在動(dòng)模上。Z形拉料桿一般要同頂桿或頂管脫模機(jī)構(gòu)配合使用，二者同步運(yùn)動(dòng)，在頂桿或頂管頂出塑件的同時(shí)，拉料桿也將澆注系統(tǒng)頂出膜外。這種拉料桿的優(yōu)點(diǎn)是能可靠地拉下澆道凝料。因?yàn)樵谌∠滤芗r(shí)，要順著拉鉤方向左側(cè)向移動(dòng)，因此，當(dāng)塑件被頂出后無(wú)法作側(cè)向移動(dòng)時(shí)，不要使用Z形拉料桿。b.球頭拉料桿：球頭拉料桿的結(jié)構(gòu)形式。熔融塑料進(jìn)入冷料穴后，緊包在拉料桿的球頭上，開(kāi)模時(shí)將主澆道凝料從主澆道襯套中拉出，球頭拉料桿的底部固定在動(dòng)模一邊的型芯固定板上，不隨頂出機(jī)構(gòu)移動(dòng)。當(dāng)推件板推動(dòng)塑件時(shí)，就將于主澆道凝料從球形頭拉桿上強(qiáng)制脫出。所以這種拉料桿只適用于塑件以推件板為起模機(jī)構(gòu)的模具中。c.錐形拉料桿：錐形拉料桿結(jié)構(gòu)，這種錐形拉料桿沒(méi)有儲(chǔ)存冷料的作用，它依靠塑料收縮時(shí)的包緊力將主澆道拉出，為了增加錐面摩擦力可采用小錐度或增加錐面的表面粗糙度來(lái)實(shí)現(xiàn)，錐形拉料桿的尖端還起分流作用，常用于成形帶有中心孔塑件的型腔模具。d.倒錐形或圓環(huán)形拉料桿：拉料桿帶有倒錐孔或環(huán)形槽，成型后將澆道凝料強(qiáng)制頂出。這種形式要有足夠大的凝料穴，在成型韌性好的塑料時(shí)，使用較為廣泛。其最大特點(diǎn)就是當(dāng)Z形拉料桿不能適用的場(chǎng)合使用倒錐形或圓環(huán)形拉料桿則更為適宜。綜合澆口套和凝料穴的設(shè)計(jì)綜合考慮最終選定為Z形拉料桿尺寸長(zhǎng)186mm直徑6mm。9加熱與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)9加熱與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在注塑成型過(guò)程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。流動(dòng)性差的塑料如PC，POM等，要求模具溫度高，溫度過(guò)低會(huì)影響塑料的流動(dòng)，增大流動(dòng)剪切力，使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，出現(xiàn)冷流痕，銀絲，注不滿等缺陷。普通的模具通入常溫的水進(jìn)行冷卻，通過(guò)調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度，為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內(nèi)，可以提高成型效率。對(duì)于高熔點(diǎn)，流動(dòng)性差的塑料，流動(dòng)距離長(zhǎng)的制件，為了防止填充不足，有時(shí)也在水管中通入溫水把模具加熱。根據(jù)塑料的要求，注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200℃左右，而從模具中取出塑件的溫度約為60℃，溫度降低是由于模具通入冷卻水，將溫度帶走了，普通的模具通入常溫的水進(jìn)行冷卻，通過(guò)調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。因該塑件使用的塑料是ABS，要求模溫高，若模具溫度過(guò)低則會(huì)影響塑料的流動(dòng)性，增加剪切阻力，使塑件的內(nèi)應(yīng)力較大，甚至還出現(xiàn)冷流痕、銀絲、注不滿等缺陷。因此在注射開(kāi)始時(shí)，為防止填充不足，充入溫水或者模具加熱?？傊龅絻?yōu)質(zhì)、高效率生產(chǎn)，模具必須進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。[7]9.1對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求a.根據(jù)塑料的品種確定是對(duì)模具采用加熱方式還是冷卻方式。b.希望模溫均一，塑件各部同時(shí)冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量。c.采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好。d.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉。9.2溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響a.采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率。b.模溫均勻，冷卻時(shí)間短，注射速度快可以減少塑件的變形。c.對(duì)塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質(zhì)量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)。溫度對(duì)塑件質(zhì)量的影響有相互矛盾的地方，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)材料特性和使用要求偏重于主要要求。9.3冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9.3.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求[11]a.盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡。b.冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對(duì)塑件的冷卻效果越好。c.盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗(yàn)表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。d.澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳。e.應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過(guò)5℃。f.冷卻水的開(kāi)設(shè)方向以不影響操作為好，對(duì)于矩形模具，通常沿寬度方向開(kāi)設(shè)水孔。g.合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。根據(jù)以上要求管道設(shè)計(jì)如圖9.1。其中管道直徑d=10mm進(jìn)水口直徑D=14mm。圖9.1冷卻水道10成型零件和模架的選擇10成型零件和模架的設(shè)計(jì)10.1成型零件的設(shè)計(jì)10.1.1定模仁的設(shè)計(jì)凹模用于成型塑件的外表面，又稱(chēng)為陰模、型腔。按其結(jié)構(gòu)的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式和四壁鑲嵌式5種。總體上說(shuō)，整體是強(qiáng)度、剛度好，但不適于復(fù)雜的型腔。鑲嵌式采用組合的模具結(jié)構(gòu)，是復(fù)雜型腔加工相對(duì)容易，可避免采用同一材料，可利用拼接間隙排氣，但剛度較差易于在塑件表面留下鑲嵌塊的拼接痕跡，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜[10]。最終設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖10.1。設(shè)計(jì)定模仁的寬150mm，前段厚35mm，后段厚66mm，長(zhǎng)310mm。圖10.1定模仁10.1.2動(dòng)模仁的設(shè)計(jì)動(dòng)模仁用于成型塑件的內(nèi)表面，又稱(chēng)型芯、陽(yáng)模。凸模按結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼組合式兩類(lèi)。由于動(dòng)模仁的加工相對(duì)定模仁容易，所以大多數(shù)的動(dòng)模仁是整體式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一體，大、中型模具采用鑲拼組合式。動(dòng)模仁受的壓力較大，據(jù)經(jīng)驗(yàn)厚度需設(shè)計(jì)厚點(diǎn)，另外還要考慮到固定后模仁的螺絲孔的位置、運(yùn)水（冷卻水道）的布置、兩個(gè)分流道孔[10]。最終設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖10.2。設(shè)計(jì)動(dòng)模仁的寬150mm，長(zhǎng)310mm，前段厚66mm，后段厚97mm。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖10.2定模仁10.2模架的確定1