導(dǎo)向輪注塑模具設(shè)計(jì)-塑料注射模說(shuō)明書,導(dǎo)向,注塑,模具設(shè)計(jì),塑料,注射,說(shuō)明書,仿單 導(dǎo)向輪注塑模設(shè)計(jì) 摘 要 本課題所研究的模具是典型的三板式模具，即雙分型面注塑模。雙分型面注塑模有兩個(gè)分型面，Ⅰ－Ⅰ為第一個(gè)分型面，分型后澆注系統(tǒng)凝料由此取出；Ⅱ－Ⅱ?yàn)榈诙€(gè)分型面，分型后塑件由此脫出。本模具所采用的材料是流動(dòng)性和成型性優(yōu)良、成品率高、但易出現(xiàn)裂紋，成型塑件脫模斜度不宜過(guò)小的聚苯乙烯。導(dǎo)向輪制品呈細(xì)長(zhǎng)圓管形，且其外圓分布有六個(gè)直徑較大且壁較薄的凸緣，在注射過(guò)程中，為便于制品成型，盡量縮短塑料在注射過(guò)程中的流程，本模具采用痕跡不影響塑件外觀和使用性能的四個(gè)點(diǎn)澆口。本模具型芯細(xì)長(zhǎng)，在注射過(guò)程中型芯易變形，為避免在注射過(guò)程中細(xì)長(zhǎng)型芯發(fā)生變形，在制品允許存在工藝孔的條件下，設(shè)置了八個(gè)支撐桿，用以提高型芯的剛性。為保證在開模過(guò)程中使制品留在動(dòng)模一側(cè)，在定模一側(cè)設(shè)置了三個(gè)頂桿。為便于將澆注系統(tǒng)凝料取出，特設(shè)置了 兩個(gè)分型面。 關(guān)鍵詞：雙分型面；點(diǎn)澆口；動(dòng)模；定模  目 錄 前言………………………………………………………………………………1 1模塑工藝規(guī)程的編制……………………………………………………………3 1.1注塑成型模具的種類………………………………………………………3 1.2注射成型模具的組成及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………4 1.2.1注射成型模具的組成………………………………………………………………………4 1.2.2導(dǎo)向輪模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………5 1.3塑件的工藝性分析……………………………………………………………6 1.3.1塑件的原材料分析………………………………………………………………………6 1.3.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺度精度分析及表面質(zhì)量分析……………………………………………6 2注塑機(jī)型號(hào)的確定……………………………………………………………8 2.1按預(yù)選型腔數(shù)來(lái)選擇注塑機(jī)…………………………………………………8 2.2確定模具的型腔數(shù)量…………………………………………………………10 2.3注射機(jī)參數(shù)的校核……………………………………………………………11 3注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………13 3.1分型面的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………13 3.1.1分型面的選擇原則……………………………………………………………………13 3.2型腔數(shù)目的確定………………………………………………………………14 3.3型腔的分布……………………………………………………………………15 3.4排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………15 3.4.1排氣系統(tǒng)的作用…………………………………………………………………………15 3.4.2注射模成型的排氣方式………………………………………………………………15 4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………17 4.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則…………………………………………………………17 4.2主流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………17 4.2.1主流道的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………17 4.2.2主流道襯套的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………18 4.2.3定位圈的選用…………………………………………………………………19 4.3分流道設(shè)計(jì)……………………………………………………………………20 4.3.1分流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)…………………………………………………………………………20 4.3.2分流道的形狀和尺寸…………………………………………………………………20 4.4澆口設(shè)計(jì)…………………………………………………………………22 4.4.1澆口的作用及形狀、尺寸…………………………………………………………………22 4.4.2澆口位置的設(shè)置…………………………………………………………………………23 4.4.3冷料穴的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………23 5成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………24 5.1凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………24 5.2凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………24 5.3成型零件工作尺寸的計(jì)算……………………………………………………24 5.4模具成型零件的工作尺寸計(jì)算………………………………………………25 5.4.1型芯工作尺寸計(jì)算……………………………………………………………………26 5.4.2型腔工作尺寸的計(jì)算…………………………………………………………………27 5.4.3模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算………………………………………………………28 5.5成型零件材料的選擇…………………………………………………………31 6結(jié)構(gòu)零部件的選取……………………………………………………………32 6.1模架的選取……………………………………………………………………32 6.1.1塑料模具用鋼的基本要求…………………………………………………………32 6.1.2塑料模具用鋼的選擇……………………………………………………………………33 6.2墊塊的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………34 6.3模座的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………34 6.4合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………35 6.4.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用…………………………………………………………………………35 6.4.2導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)…………………………………………………………………………35 7塑件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………38 7.1推出方式的選取………………………………………………………………38 7.2脫模力的計(jì)算…………………………………………………………………39 7.3推出結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………40 7.3.1推桿的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………40 7.3.2復(fù)位零件的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………42 7.4拉桿的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………42 8溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)…………………………………………………………………44 8.1模具溫度調(diào)節(jié)的重要性………………………………………………………44 8.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則…………………………………………………………44 8.3冷卻回路布置…………………………………………………………………45 8.4冷卻水道的確定………………………………………………………………45 總結(jié)……………………………………………………………………………48 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………50 致謝……………………………………………………………………………51 前言 塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機(jī)化合物，簡(jiǎn)稱高聚物，一般相對(duì)分子質(zhì)量都大于1萬(wàn)，有的甚至達(dá)到百萬(wàn)級(jí)。在一定溫度和壓力條件下具有可塑性，可以利用模具成型為一定的幾何形狀和尺寸的塑料制件。塑料的其余成分包括有增塑劑、穩(wěn)定劑、增強(qiáng)劑、固化劑、填料及其它配合劑。 塑料制件在工業(yè)中的應(yīng)用日趨普遍，這是由于它們具有一系列的優(yōu)點(diǎn)所決定的。塑料密度小、質(zhì)量輕，大多數(shù)塑料的密度僅相當(dāng)于鋼材密度的0.11和鋁材密度的0.5左右，即在同樣的體積下，塑料制件要比金屬制件輕的多，這就是“以塑代鋼”的優(yōu)點(diǎn)；塑料比強(qiáng)度高，鋼的拉伸比強(qiáng)度約為16MPa，而玻璃纖維增強(qiáng)的塑料拉伸比強(qiáng)度可高達(dá)170～400MPa；塑料的絕緣性能好，介電損耗低，是電子工業(yè)不可缺少的原材料；塑料的化學(xué)穩(wěn)定性高，對(duì)酸、堿和許多化學(xué)藥品都有良好的耐腐蝕能力。此外，塑料減震、減摩和耐磨、隔音性能也比較好。因此，塑料已從代替部分金屬、木材、皮革及無(wú)機(jī)材料發(fā)展成為各個(gè)部門不可缺少的一種化學(xué)材料，并躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，塑料制件已成為各行各業(yè)不可或缺的重要材料之一。 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一，塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類型模具設(shè)計(jì)水平的高低、加工設(shè)備的好壞、制造力量的強(qiáng)弱、模具質(zhì)量的優(yōu)劣、直接影響著許多新產(chǎn)品的開發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)史美國(guó)工業(yè)的基石”，日本則稱“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力”。事實(shí)上，在儀器儀表、家用電器、交通、通訊和輕工業(yè)等各行各業(yè)的產(chǎn)品零件中，有70%以上是采用模具加工而成的。 國(guó)務(wù)院2000年7月27日頒布的《當(dāng)前國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》中，信息產(chǎn)業(yè)、機(jī)械產(chǎn)業(yè)、汽車工業(yè)、輕紡工業(yè)四大領(lǐng)域，均把模具放在重要位置。 近年來(lái)，我國(guó)各行各業(yè)對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展十分重視。1989年，國(guó)務(wù)院頒布了“當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定”，在重點(diǎn)支持技術(shù)改造的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品中。把模具制造列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位，它確定了模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的在重要地位，也提出了振興模具工業(yè)的主要任務(wù)?？傊M快提高我國(guó)模具工業(yè)的整體技術(shù)水平并迎頭趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的模具技術(shù)水平。我國(guó)塑料模具工業(yè)今后發(fā)展方向： ① 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。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 ② 在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來(lái)模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程分工協(xié)作要求的問(wèn)題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過(guò)程的3D分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。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)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。 ④ 開發(fā)新的成型工藝和快速經(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。我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種。 ⑥ 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 ⑦ 研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。 塑料模具按照塑料制件的成型方法不同可分為以下幾類：1、注塑模又稱塑料模；2、壓塑模；3、壓注模；4、擠出模；5、氣動(dòng)成型模等模具。 本課題研究的是塑料模具中的注塑模具之導(dǎo)向輪。導(dǎo)向輪廣泛應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)、運(yùn)輸制造業(yè)等，是行車系統(tǒng)的主要零件。它的最主要的作用是：導(dǎo)向。導(dǎo)向輪采用的材料是PS，PS作為工程塑料之一，“以塑代鋼、性能卓越”，用途極其廣泛。它具有重量輕、強(qiáng)度高、自潤(rùn)滑、耐磨、防腐，絕緣等多種獨(dú)特性能。其磨擦系數(shù)比鋼低 8.8 倍，比銅低 8.3 倍，而比重僅為銅的七分之一。PS可直接取代原銅不銹鋼、鋁合金等金屬制品。 導(dǎo)向輪制品呈細(xì)長(zhǎng)圓管形，且其外圓分布有六個(gè)直徑較大且壁較薄的凸緣。本課題在設(shè)計(jì)時(shí)存在的主要問(wèn)題是：導(dǎo)向輪型芯細(xì)長(zhǎng)，在注射過(guò)程中型芯易變形，塑件易出現(xiàn)澆不足、縮孔、氣泡等缺陷；型腔尺寸太大，難以加工；開模后制品易留在動(dòng)、定模兩側(cè);澆注系統(tǒng)凝料無(wú)法取出；塑件無(wú)法取下。 為解決以上問(wèn)題，特提出以下解決辦法：在注射過(guò)程中，為便于制品成型，盡量縮短塑料在注射過(guò)程中的流程，因此設(shè)置了四個(gè)點(diǎn)澆口；為避免在注射過(guò)程中細(xì)長(zhǎng)型芯發(fā)生變形，在制品允許存在工藝孔的條件下，設(shè)置了八個(gè)支撐桿，用以提高型芯的剛性；為解決型腔難以加工的問(wèn)題，設(shè)計(jì)時(shí)采用組合式；為保證在開模過(guò)程中使制品留在動(dòng)模一側(cè)，在定模一側(cè)設(shè)置了三個(gè)頂桿；為方便將澆注系統(tǒng)凝料取出特設(shè)置了兩個(gè)分型面；在實(shí)際應(yīng)用中采用專用的型芯夾具將型芯抽出，從而獲得塑料制件。 1 模塑工藝規(guī)程的編制 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是導(dǎo)向輪注射模設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來(lái)生產(chǎn)導(dǎo)向輪塑件產(chǎn)品，基于此，必須實(shí)現(xiàn)大批量的生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)周期，才能降低成本。注射模具的使用是實(shí)現(xiàn)高效率生產(chǎn)的一個(gè)非常好的途徑，在本次設(shè)計(jì)中就是要對(duì)導(dǎo)向輪塑件的特性進(jìn)行分析，對(duì)成型工藝性的可行性進(jìn)行分析，完成其生產(chǎn)模具的設(shè)計(jì)。模具的設(shè)計(jì)過(guò)程綜合性很強(qiáng)，需要考慮的因素很多，需要一個(gè)整體的思維模式去考慮問(wèn)題，才能設(shè)計(jì)出一個(gè)合格的作品。本此設(shè)計(jì)的目標(biāo)，就是通過(guò)確定成型零件、推出機(jī)構(gòu)等的合理結(jié)構(gòu)并進(jìn)行計(jì)算校驗(yàn)，設(shè)計(jì)出一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、操作簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、使用壽命長(zhǎng)的模具。本文的研究的導(dǎo)向輪如圖1-1、1-2所示 圖1-1 二維制件 Fig.1-1 Two dimensional parts 圖1-2 三維制件 Fig.1-3 Three dimensional parts 1.1注射成型模具的種類 注射成型模具的分類很多，大致可以按如下方式分為[1]： (1) 按其成型塑料的材料分為熱塑性塑料注射模具和熱固性塑料注射模具； (2) 按其使用注射機(jī)的類型分為臥式注射機(jī)用的注射模具、立式注射機(jī)用的注射模具及角式注射機(jī)用的注射模具； (3) 按注射模具總體結(jié)構(gòu)特征分為單分形面注射模具、雙分型面注射模具、斜導(dǎo)柱(彎銷、斜導(dǎo)槽、斜滑塊、齒輪齒條)側(cè)向分型與抽芯注射模具、帶有活動(dòng)嵌件的注射模具、定模帶有推出裝置的注射模具和自動(dòng)卸螺紋注射模具。 1.2注射成型模具的組成及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.2.1 注射成型模具的組成 根據(jù)模具上各零部件所起的作用，注射模具由以下幾個(gè)部分組成： (1) 成型零部件 成型零部件是指動(dòng)、定模部分有關(guān)組成型腔的零件。如成型零部件內(nèi)表面的凸模和成型塑件外表面的凹模以及各種成型桿、鑲件等。 (2) 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)模和定模在合模時(shí)準(zhǔn)確對(duì)合，以保證塑件形狀和尺寸的精確度，并避免模具中其他零部件發(fā)生碰撞和干涉。常用的合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是導(dǎo)柱和導(dǎo)套，對(duì)于深腔薄壁零件，除了采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向外，還常采用在動(dòng)、定模部分設(shè)置互相吻合的內(nèi)外錐面導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)。 (3) 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具型腔所流經(jīng)的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料穴等。 (4) 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 當(dāng)塑件的側(cè)向有凹凸形狀的孔或凸臺(tái)時(shí)，在開模推出塑件之前，必須先把成型塑件側(cè)向凹凸形狀的瓣合模塊或側(cè)向型芯從塑件上脫開或抽出，塑件方能順利脫模。側(cè)向分型或抽芯機(jī)構(gòu)就是為實(shí)現(xiàn)這一功能而設(shè)置。 (6) 推出機(jī)構(gòu) 推出機(jī)構(gòu)是指分型后將塑件從模具中推出的裝置，又稱脫模機(jī)構(gòu)。一般情況下，推出機(jī)構(gòu)由推桿、推桿固定板、推板、主流道拉料桿、復(fù)位桿及為了該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)所設(shè)置的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)所組成。 常見的推出機(jī)構(gòu)有推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)，此外還有凹模推出機(jī)構(gòu)、順序推出機(jī)構(gòu)和二級(jí)推出機(jī)構(gòu)等。 (7) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 加熱和冷卻系統(tǒng)亦稱溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它是為了滿足注射成型工藝對(duì)模具就溫度的要求而設(shè)置的，其作用是保證塑料溶體的順利充型和塑件的固化定型。注射模具是設(shè)置冷卻回路還是設(shè)置加熱裝置要根據(jù)塑料的品種和塑件成型工藝來(lái)確定。冷卻系統(tǒng)一般是在模具上開設(shè)冷卻水通道，加熱系統(tǒng)則在模具內(nèi)部或四周安裝加熱元件。 (8) 排氣系統(tǒng) 在注射成型過(guò)程中，為了將型腔中的空氣及注射成型過(guò)程中塑料本身?yè)]發(fā)出來(lái)的氣體排除模外，以避免它們?cè)谒芰先荏w充型過(guò)程中造成氣孔或充不滿等缺陷，常常需要開設(shè)排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)通常在分型面上有目的地開設(shè)幾條排氣溝槽，許多模具的推桿或活動(dòng)型芯與模板之間的配合間隙可起排氣作用。小型塑料制件的排氣量不大，因此可直接利用分型面排氣。 (9) 支承零部件 用來(lái)安裝固定或支承成型零部件及前述的個(gè)部分機(jī)構(gòu)零部件均成為支承零部件。支承零部件組裝在一起，可以構(gòu)成注射模具的基本骨架。 因?yàn)閷?dǎo)向輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不需側(cè)抽芯，又因其體積大，所以本設(shè)計(jì)的排氣系統(tǒng)除了利用推桿、型芯排氣，還要用分型面排氣。 1.2.2 導(dǎo)向輪模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 注射模具的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的種類等很多因素有關(guān)，但不論是簡(jiǎn)單還是復(fù)雜的注射模具，其基本結(jié)構(gòu)都是由動(dòng)模和定模兩大部分組成的。 本設(shè)計(jì)中，導(dǎo)向輪的模具結(jié)構(gòu)是定模部分安裝在注射機(jī)的固定模板上；動(dòng)模部分安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上，在注射成型的過(guò)程中它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。注射成型時(shí)，動(dòng)模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合，塑料熔體從注射機(jī)噴嘴經(jīng)模具澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔。本設(shè)計(jì)導(dǎo)向輪模具合模結(jié)構(gòu)圖如圖1-3所示： 圖1-3 合模 Fig.1-3 Mould closing 導(dǎo)向輪開模結(jié)構(gòu)圖如圖1-4所示： 圖1-4 開模 Fig.1-4 Mould opening 注射成型冷卻后開模，塑件留在動(dòng)模上與定模分離，然后模具推出機(jī)構(gòu)將塑件推出模外。 1.3 塑件的工藝性分析 1.3.1 塑件的原材料分析 聚苯乙烯的基本特性和成型特點(diǎn)如下[2]： 基本特性：聚苯乙烯(PS)無(wú)色透明，無(wú)毒無(wú)味，落地時(shí)發(fā)出清脆的金屬聲，密度為。聚苯乙烯的力學(xué)性能與聚合方法、相對(duì)分子質(zhì)量大小、定向度和雜質(zhì)量有關(guān)。相對(duì)分子質(zhì)量越大，機(jī)械強(qiáng)度越高，聚苯乙烯具有優(yōu)良的電性能和一定的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐堿、硫磷、磷酸、10%～30%的鹽酸、稀醋酸及其他有機(jī)酸，但不耐硝酸和氧化劑的作用。對(duì)水、乙醇、汽油、植物油及各種鹽溶液也有足夠的抗蝕能力，能溶于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、酮類和脂類等。聚苯乙烯的著色性能優(yōu)良，能染成各種鮮艷的色彩，但耐熱性能低，熱變形溫度一般在70～98，只能在不高的溫度下使用，質(zhì)地硬而脆，有較高的熱膨脹系數(shù)。 成型特點(diǎn)：流動(dòng)性和成型性優(yōu)良，成品率高，但易出現(xiàn)裂紋，成型塑件的脫模斜度不宜過(guò)小，但頂出要均勻，由于熱膨脹系數(shù)高，塑件中不宜有嵌件，否則會(huì)因兩者的熱膨脹系數(shù)相差太大而導(dǎo)致開裂，塑件壁厚應(yīng)均勻，宜用高料溫、高模溫、低注射壓力成型并延長(zhǎng)注射時(shí)間，以防止縮孔及變形，降低內(nèi)應(yīng)力，但料溫過(guò)高，容易出現(xiàn)銀絲，因流動(dòng)性好，模具設(shè)計(jì)中大多數(shù)采用點(diǎn)澆口形式。 1.3.2 塑件的結(jié)構(gòu)和尺度精度分析及表面質(zhì)量分析 結(jié)構(gòu)分析：要想獲得合格的塑料制件，除合理選用塑件的原材料外，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(jì)有直接關(guān)系，只有塑件設(shè)計(jì)滿足成型工藝要求，才能設(shè)計(jì)出合理的模具結(jié)構(gòu)，以防止成型時(shí)產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷及開裂等缺陷，達(dá)到提高生產(chǎn)率和降低成本的目的。 從零件圖上分析，該零件總體形狀為細(xì)長(zhǎng)圓管形，在其外圓上分布有六個(gè)直徑較大且壁較薄的凸緣，并且在凸緣上有一深 15mm的凹槽。為了便于將凝料從澆注系統(tǒng)中取出，必須設(shè)置兩個(gè)分型面，由此可見該零件屬于中等復(fù)雜程度的零件。 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)品圖中尺寸的符合程度，即所獲塑件尺寸的準(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(dòng)及成型時(shí)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)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(jí)。 查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》[3]可知，PS未注公差尺寸按MT5計(jì)算，故本塑件尺寸公差均按MT5級(jí)標(biāo)注。 按照制品的外形尺寸采用單向負(fù)偏差，制品的內(nèi)形尺寸采用單向正偏差的原則，查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》[3]，可得塑件尺寸如下： 、、、、、、、、、、、、 由以上分析可知，該零件的尺寸精度中等，對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。從塑件的壁厚上來(lái)看，壁厚較均勻，有利于零件的成型。 塑件的表面質(zhì)量分析：該零件的表面除要求沒有缺陷、毛刺，沒有特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實(shí)現(xiàn)。 綜上分析可以得出，注塑時(shí)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 注塑機(jī)型號(hào)的確定 注塑機(jī)型號(hào)主要是根據(jù)塑件的外型尺寸，質(zhì)量大小以及型腔的數(shù)量以及排列方式來(lái)確定的。在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)模具注塑量，注射壓力，塑件在分型面的投影面積，成型時(shí)所需的鎖模力，模具厚度，拉桿間距，安裝固定尺寸以及開模行程來(lái)計(jì)算，這些參數(shù)都與注塑機(jī)的有關(guān)性能參數(shù)進(jìn)行校核，并通過(guò)校核來(lái)設(shè)計(jì)模具和選擇注塑機(jī)型號(hào)。 2.1按預(yù)選型腔數(shù)來(lái)選擇注塑機(jī) 1）模具所需注塑熔體量 (2-1) 式中 —副模具所需的質(zhì)量或是體積； —單個(gè)制件的質(zhì)量或是體積； —澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或是體積； —初步選定的型腔數(shù)目； 首先是個(gè)未知值，若是流動(dòng)性好的普通精度塑件，澆注系統(tǒng)凝料為塑件質(zhì)量或體積的注塑廠的統(tǒng)計(jì)資料）。若是流動(dòng)性不太好或是精密塑件，據(jù)統(tǒng)計(jì)每個(gè)塑件所需澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積是塑件的倍，當(dāng)塑料熔體粘度高，塑件愈小、壁愈薄，型腔越多又作平衡式布置時(shí)，澆注系統(tǒng)的體積或質(zhì)量甚至還要大。在學(xué)校做設(shè)計(jì)時(shí)以0.6nm來(lái)估算，即： (2-2) 帶入公式得： 計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)[4]可查得聚苯乙烯的密度為： 故塑件的質(zhì)量為： 2).塑件和流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積及所需鎖模力 (2-3) (2-4) 式中 —塑件及流道凝料在分型面上的投影面積； —單個(gè)塑件在分型面上的投影面積； —流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積； —模具所需的鎖模力； —塑料熔體對(duì)型腔的平均壓力； 流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積在模具設(shè)計(jì)前是未知值。根據(jù)多形腔模的統(tǒng)計(jì)分析，大致是每個(gè)塑件在分型面上投影面積的倍，因此可用來(lái)估算。成型時(shí)塑料熔體對(duì)型腔的平均壓力，其大小一般是注射壓力的，設(shè)計(jì)時(shí)常按表2-1中的型腔壓力進(jìn)行估算。 表 2-1 常用塑料注射成型是型腔平均壓力 單位： Tab.2-1 Is commonly used plastic injection molding cavity average pressure unit : 塑件特點(diǎn) P 舉例 容易成型制件 25 PE，PP，PS等壁厚均勻的日用品，容器等 一般塑件 30 在模溫較高的情況下，成型薄壁容器類 中等粘度塑件及有精度要求的塑件 35 ABS，POM等有精度要求的零件，如殼類 高粘度塑料及高精度，難充模塑料 40 高精度的機(jī)械零件，如齒輪，凸輪等 式中 式中型腔壓力取30 (因是薄壁塑件，澆口又是點(diǎn)澆口，壓力損失大，取大一些) 3)選擇注射機(jī)型號(hào) 根據(jù)上面計(jì)算得到的m和Fm值來(lái)選擇一種注塑機(jī)，注塑機(jī)的最大注射量(額定注射量G)和額定鎖模力F應(yīng)滿足 (2-5) 代入公式得： 式中 ----注射系數(shù)，無(wú)定型塑料取0.85，結(jié)晶型塑料取0.75. (2-6) 根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計(jì)算值，可初步選用注塑機(jī)為XS-Z-250型。查技術(shù)手冊(cè)[4]XS-ZY-250型注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下： 注射方式：螺桿式 結(jié)構(gòu)形式 臥式 合模方式 液壓 螺桿直徑：50 最大注射量：250() 注射壓力：130 鎖模力：1800 最大注射面積：500 模具最大厚度：350 模具最小厚度：200 最大開模行程：500 噴嘴球半徑：18 噴嘴孔半徑： 4 定位圈直徑： 100 頂出孔距：中心及兩側(cè)推出 電動(dòng)機(jī)功率 24KW 模板尺寸：mm/mm 機(jī)器外型尺寸： ( mm ) 2.2確定模具的型腔數(shù)量 根據(jù)注塑機(jī)的最大注射量來(lái)確定型腔的數(shù)量: (2-7) 代入公式得： 式中 —注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8； —注射機(jī)允許的最大注射量(g或)； —單個(gè)制件的質(zhì)量或是體積； —澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或是體積； 所以，型腔數(shù)取1，預(yù)選的型腔數(shù)合格。 2.3 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 確定型腔和選擇注射機(jī)之后，這種注射機(jī)是否合適，還要對(duì)該機(jī)型的其他技術(shù)參數(shù)進(jìn)行校核。 1)注射壓力的校核 該項(xiàng)工作是校核所選注射機(jī)的額定壓力能否滿足塑件成型時(shí)所需要的注射力，塑件成型時(shí)所需要的壓力一般由塑料流動(dòng)性、塑件結(jié)構(gòu)和壁厚及澆注系統(tǒng)類型等因素所決定，在生產(chǎn)實(shí)踐中其值一般為.設(shè)計(jì)中要求： (2-8) 帶入公式得： 式中 —注射壓力安全系數(shù)，一般取 所選注射機(jī)的額定壓力，所以注射壓力校核合格。 2)鎖模力的校核 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力。當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型腔時(shí)，會(huì)沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型力。因此，注射機(jī)的鎖模力必須大于該模的脹型力，即 (2-9) 代入公式得： 式中 —型腔的平均壓力，選用參數(shù)表1-1； —塑件及流道凝料在分型面上的投影面積()； —鎖模安全系數(shù)，一般?。? ；所以鎖模力校核合格。 3) 注射機(jī)安裝部分與模具相關(guān)尺寸校核 注射機(jī)與模具相關(guān)尺寸的配合是為了保證模具能順利安裝到注射機(jī)上并生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。其通常包括噴嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大和最小厚度以及模板的安裝螺孔尺寸等。 4)噴嘴尺寸校核 模具設(shè)計(jì)中，主流道始端球面(澆口套大端球面)必須比注射機(jī)噴嘴頭部球面略大1~2mm；主流道小端直徑要比噴嘴直徑略大0.5~1mm以防止脫模困難。注射機(jī)的噴嘴圓弧半徑為18mm，噴嘴直徑為4mm；在本次設(shè)計(jì)中澆口套的球面半徑為19mm，小端直徑為4.5mm，所選注射機(jī)參數(shù)符合要求。 5) 定位圈尺寸校核 模具的主流道中心線應(yīng)與注射機(jī)噴嘴的中心線重合，為此，模具定模板上定位圈與注射機(jī)固定模板上的定位孔呈松動(dòng)的間隙配合。 6)最大最小模厚校核 模具的總厚度應(yīng)位于注射機(jī)可安裝模具的最大模厚與最小模厚之間。同時(shí)模具的外形尺寸應(yīng)能能從注射機(jī)的拉桿之間裝入。所選注射機(jī)的模具外形尺寸為mm；模具合模厚度為340mm，注射機(jī)，，模具的厚度在最大模厚與最小模厚之間。所以所選注射機(jī)滿足要求。 7) 開模行程校核 對(duì)于雙分型面模具來(lái)說(shuō)，其開模行程校驗(yàn)公式： (2-10) 式中 S—注射機(jī)最大開模行程； —推出距離； —包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度； —取出澆注系統(tǒng)凝料必需的長(zhǎng)度； 在此次設(shè)計(jì)中，注射機(jī)的最大開模行程為500mm，=95mm，=111mm，； 即有。綜合參數(shù)校驗(yàn)和尺寸校核，XS-ZY-250注射機(jī)符合成型要求。 3 注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 注塑模具的結(jié)構(gòu)是由注射機(jī)的類型和塑件的結(jié)構(gòu)所決定的。塑件結(jié)構(gòu)由于其使用要求的不同而千變?nèi)f化，導(dǎo)致注塑模具的結(jié)構(gòu)形式多種多樣。但把各種類型的注塑模具加以分析歸納，每套注塑模具也有若干職能部分組成，且它們?cè)诓煌淖⑺苣＞咧衅鹬嗤淖饔谩? 3.1 分型面的設(shè)計(jì) 模具閉合時(shí)動(dòng)模和定模相配合的接觸平面叫做分型面，也可以叫做合模面。在模具制造不良或鎖模力不足的情況下，模內(nèi)熔融塑料會(huì)通過(guò)此分型面濺出，在塑件上形成較厚的飛邊，經(jīng)修整后還會(huì)留下明顯的殘痕。 模具設(shè)計(jì)開始的第一步，就是選擇分型面的位置。分型面的選擇受塑件形狀、壁厚、成型方法、后處理工序、塑件外觀、塑件尺寸精度、塑件脫模方法、模具類型、型腔數(shù)目、模具排氣、嵌件、澆口位置與形式以及成型機(jī)的結(jié)構(gòu)等影響。 分型面有多種形式，常見形式有：水平分型面、階梯分型面、斜分型面、錐分型面和異型分型面。 3.1.1分型面的選擇原則 在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置、如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)一般遵循以下幾條基本原則： (1) 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。 (2) 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模 ，通常分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件在開模后留在動(dòng)模一側(cè)。 (3) 保證塑件的精度要求。與分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求較高，或通軸度要求較高的外形或內(nèi)孔，為保證其精度，應(yīng)盡可能設(shè)置在同一半模具型腔內(nèi)。 (4) 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。選擇分型面時(shí)避免對(duì)塑件的外觀質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響，同時(shí)需考慮分型面處產(chǎn)生的飛邊是否容易修整清除，在可能的情況下應(yīng)盡可能避免在分型面處產(chǎn)生飛邊。 (5) 便于模具加工制造。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡量選擇平直分型面或易于加工的分型面。 (6) 對(duì)成型面積的影響。 (7) 對(duì)排氣效果的影響。分型面應(yīng)盡量與型腔充填時(shí)塑料熔體的料流末端所在的型腔內(nèi)壁表面重合。 (8) 對(duì)側(cè)向抽芯的影響。當(dāng)塑件需側(cè)向抽芯時(shí)，為保證側(cè)向型芯的放置容易及抽芯機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順利，選定分型面時(shí)，應(yīng)以淺的側(cè)向凹孔或短的側(cè)向凸臺(tái)作為抽芯方向，將較深的凹孔或較高的凸臺(tái)放置在開模方向，并盡量把側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。 依照：塑件脫出方便(塑件外表面脫模斜度 1°30′、塑件內(nèi)表面脫模斜度 50′)、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、型腔排氣順利、確保塑件質(zhì)量、無(wú)損塑件外觀、設(shè)備利用合理等來(lái)選擇型面。模具設(shè)計(jì)中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)根據(jù)以上的設(shè)計(jì)原則，結(jié)合鐘表的結(jié)構(gòu)，我設(shè)計(jì)分型面時(shí)根據(jù)的原則是便于塑件順利脫模確定留模方式，其次是保證塑件精度要求，最后是便于模具加工。該塑件的分型面選擇如圖3-1、3-2所示： 圖 3-1 二維分型面設(shè)計(jì) Fig.3-1 Two-dimensional parting surface design 圖 3-2 三維分型面設(shè)計(jì) Fig.3-2 3 d parting surface design 該塑件為導(dǎo)向輪，表面質(zhì)量無(wú)特殊要求。為減少模具加工難度和便于成型后取出澆注系統(tǒng)凝料，需設(shè)置兩個(gè)水平水型面。開模時(shí)，首先從Ⅰ－Ⅰ分型，保證兩端點(diǎn)澆口被拉斷，而在中間的兩個(gè)點(diǎn)澆口牽制下將主流道和分流道從澆口套和定模座板中帶出。隨后，沿Ⅱ－Ⅱ即上面的分型面分型，將制件取出。 3.2 型腔數(shù)目的確定 一模多腔時(shí)需要確定最經(jīng)濟(jì)的型腔數(shù)目n， 影響n的因素有技術(shù)參數(shù)和經(jīng)濟(jì)指 標(biāo)兩個(gè)方面，查《中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典》得：型腔數(shù)目的計(jì)算公式： (3-1) 式中： n —型腔數(shù)目 G —注射機(jī)公稱注射量() V —單個(gè)制品的體積 () 根據(jù)注射機(jī)的公稱注射量及單個(gè)塑件的質(zhì)量，n圓整后取1 即：本模具采用一模一件制 3.3型腔的分布 模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列、H形排列、直線排列、對(duì)稱排列及復(fù)合排列等。 綜合考慮，模具型腔為一模一腔，所以在模板上位于中心位置。 3.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.4.1排氣系統(tǒng)的作用 在塑料熔體填充注塑模腔的過(guò)程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣以外，還有塑料含有的水分在注塑溫度下蒸發(fā)而成了水蒸汽、塑料局部過(guò)熱分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體、塑料助劑(或化學(xué)反應(yīng))所產(chǎn)生的氣體等。此外，有些塑料在其固化過(guò)程中，還會(huì)因體積收縮而放出氣體。這些氣體不排出，一方面會(huì)在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等形成成型缺陷；另一方面氣體受壓，體積收縮而產(chǎn)生高溫，會(huì)導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦，同時(shí)積存的氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度。因此，在設(shè)計(jì)型腔時(shí)，必須考慮排氣作用。 注塑模的排氣是模具設(shè)計(jì)中不可忽視的一個(gè)問(wèn)題，特別是快速注塑模成型工藝的發(fā)展對(duì)注塑模的排氣的要求更加嚴(yán)格。 3.4.2注射模成型的排氣方式 排氣槽是指使模具型腔內(nèi)的氣體排出模具外面在模具上開設(shè)的氣流通槽或孔。塑料熔體在注入型腔的同時(shí)，必須置換出型腔內(nèi)的空氣和從熔體逸出的揮發(fā)性氣體。因?yàn)楸灸＞唧w積較大，僅僅依靠模具從分型面處自然排氣、頂桿間隙排氣、推桿間隙排氣等還不夠，所以，必須設(shè)計(jì)排氣槽。 注射模成型時(shí)的排氣通常有以下四種方式：(1) 利用配合間隙排氣：通常中小型模具的簡(jiǎn)單型腔，可利用推桿、活動(dòng)型芯以及雙支點(diǎn)的固定型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，其間隙為. (2) 在分型面上開設(shè)排氣槽排氣：分型面上排氣槽的深度以塑料熔體不溢進(jìn)排氣槽為宜，其數(shù)值與熔體粘度有關(guān)，一般可在范圍內(nèi)選擇，或參考表3-1的設(shè)計(jì)。 表3-1 分型面上排氣槽深度 Tab.3-1 The parting surface exhaust slot depth 塑料 排氣槽深度h 聚乙烯 0.02 聚丙烯 0.01-0.02 聚苯乙烯 0.02 (3) 利用排氣塞排氣：如果型腔最后充填的部位不在分型面上，其附近又沒有可供排氣的推桿可活動(dòng)型芯時(shí)，可在型腔深處鑲排氣塞。 (4) 強(qiáng)制排氣：在氣體滯留區(qū)設(shè)置排氣桿或利用真空泵抽氣。這種方法很有效，只是會(huì)在塑件上留有桿件等痕跡，因此排氣桿應(yīng)設(shè)置在塑件內(nèi)側(cè)。 結(jié)合實(shí)際，本模具的排氣槽設(shè)在分型面上，查表3-2知道聚苯乙烯的排氣系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)塑件尺寸、查表后得：排氣槽厚度為0.02mm，寬度為3mm，長(zhǎng)度為1.5mm。 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指熔融塑料從注粗機(jī)噴嘴進(jìn)入模具型腔所流經(jīng)的通道。它的作用是使塑料熔體平穩(wěn)且有順序地填充到型腔中，并在填充和凝固過(guò)程中把壓力傳遞到各個(gè)部位，以獲得組織緊密、外形清晰的塑料制件。 澆注系統(tǒng)一般是由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。 4.1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)塑件的性能、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)率等相關(guān)。對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循以下原則： ① 了解塑料的熔體性能和塑料熔體的流動(dòng)特性。 ② 采用盡量短的流程，以減少熱量與壓力損失。澆注系統(tǒng)作為熔料熔體充填型腔的流動(dòng)通道，要求流經(jīng)其內(nèi)的塑料溶體熱量損失減少掃最低限度。 ③ 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)有利于良好的排氣。設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意與模具的排氣方式相適應(yīng)，使塑件獲得良好的成型質(zhì)量。 ④ 防止型芯變形和嵌件位移。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免塑料熔體直沖細(xì)小型芯和嵌件，以防止熔體沖擊力使細(xì)小型芯變形或使嵌件位移。 ⑤ 便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量。脫模后，澆注系統(tǒng)凝料要與成型后的塑件分離，為保證塑件的美觀和使用性能等，應(yīng)該使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料與塑件易于分離，且澆口痕跡易于清出修整。 ⑥ 澆注系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合型腔布局同時(shí)考慮。 4.2主流道系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.2.1主流道的設(shè)計(jì) 主流道是由注塑機(jī)與模具接觸的部位起到分流道為止的一段流道，是熔融塑料進(jìn)入模具時(shí)最先經(jīng)過(guò)的部位。在臥式或立式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為了使凝料能從其中順利撥出，需設(shè)計(jì)成圓錐形，錐角為2°～6°，表面粗糙度Ra＜0.8μm。為了使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑r=0.8mm的圓弧過(guò)渡。 查技術(shù)手冊(cè)[5]得：XS-Z-250型注塑機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸： 噴嘴前端孔徑： 噴嘴前端球面半徑： 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系： 取主流道球面直徑；取主流道的小端直徑； 一個(gè)好的主流道應(yīng)該能使溫度降和壓力損失最小。主流道通常設(shè)計(jì)在澆口套中，如下圖4-1所示。 1.注射機(jī)噴嘴 2.澆口套 圖4-1 主流道形式與噴嘴機(jī)關(guān)系 Fig.4-1 The mainstream way form and nozzle authority department 4.2.2主流道襯套的設(shè)計(jì) 主流道部分在成型過(guò)程中，其小端入口處與注射機(jī)噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔體要冷熱交替地反復(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)成為可拆卸更換的主流道襯套式(俗稱澆口套)以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理，所以一般都不將主流道直接開在定模上，而是將它單獨(dú)開設(shè)在一個(gè)嵌套中，然后將 此套再嵌入定模內(nèi)，該嵌套稱為主流道襯套。采用主流道襯套以后，不僅對(duì)主流 道的加工和熱處理以及襯套本身的選材等工作帶來(lái)很大方便，而且在主流道損壞后也便于修磨和更換。主流道襯套應(yīng)設(shè)在模具的對(duì)稱中心位置上，并盡可能保證與相連接的注射機(jī)噴嘴為同一軸心線。 澆口套一般采用碳素工具鋼，如T8A、T10A等材料制造，經(jīng)熱處理淬火硬度范圍為53~57HRC。澆口套的結(jié)構(gòu)形式如圖4-1所示，圖4-1a)為定位圈與澆口套制作成整體式，用螺釘固定在定模座板上，用于小型模具；圖4-1b)澆口套以臺(tái)階形式固定在定模座板上，澆口套穿過(guò)定模座板與定模板。澆口套與模板間的配合采用H7/m6過(guò)渡配合；澆口套與定位圈采用H9/f9配合。 a) b) 圖 4-1 澆口套的結(jié)構(gòu)形式 Fig.4-1 The structure of gate set 本次設(shè)計(jì)所采用的主流道襯套是b型，其幾何形狀和尺寸如圖4-2所示: 圖 4-2 主流道襯套 Fig.4-2 sprue bush 4.2.3定位圈的選用 定位圈與注射機(jī)定模固定板中心的定位孔相配合，其作用是為了使主流道與噴嘴和機(jī)筒對(duì)中。本次設(shè)計(jì)所選用的定位圈如圖4-3所示。 圖 4-3 定位圈 Fig.4-3 locating ring 主流道襯套的固定形式如圖4-4所示。 圖 4-4 主流道襯套的固定 Fig.4-4 The sprue bushing is fixed 4.3分流道設(shè)計(jì) 4.3.1分流道設(shè)計(jì)要點(diǎn) a. 在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體能順利的充滿型腔的前提下，分流道截面積與長(zhǎng)度盡量取小值，分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過(guò)度。 b. 分流道較長(zhǎng)時(shí)，在分流道的末端應(yīng)開設(shè)冷料井。 c. 分流道的位置可單獨(dú)開設(shè)在定模板上或動(dòng)模板上，也可以同時(shí)開設(shè)在動(dòng)，定模板上，合模后形成分流道截面形狀。 d. 分流道與澆口連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過(guò)度。 e. 分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置，從在輸送熔料時(shí)減少壓力損失，熱量損失和減少澆道凝料的要求出發(fā)，應(yīng)力求縮短。 4.3.2分流道的形狀和尺寸 在多型腔或單型腔多澆口(塑件尺寸大)時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道。分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過(guò)截面幾的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)渡段，因此要求所設(shè)計(jì)的分流道能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流放道充滿型腔，并且流動(dòng)過(guò)程中壓力損失及熱量損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。 (1) 分流道的形狀及尺寸 為便于機(jī)械加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)在分型面上。常用的分流道截面形狀一般可分為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等。其截面形狀如圖4-5所示?！　　? 　 圖 4-5 分流道的截面形狀 Fig.4-5 The cross section shape of the shunt way　　 ① 圓形流道比表面積小，熱量損失和流動(dòng)阻力較小，但流道應(yīng)開設(shè)在動(dòng)、定模板兩個(gè)部分，對(duì)機(jī)械加工精度要求比較高。對(duì)于流動(dòng)性不太好的塑料或薄壁塑件，通常采用圓形流道，這樣可減少熔體的流動(dòng)阻力和熱量損失。 ② 半圓形斷面分流道，這種分流道的比表面積也比較大，也不常采用。 ③ 梯形斷面流道或是U形斷面分流道，由于這兩種流道，只切削加工在一個(gè)模板上，節(jié)省機(jī)械加工費(fèi)用，且熱量損失和阻力損失均不太大，故為最常用的形式。 ④ 矩形截面比面積大，流動(dòng)阻力大，不常用。 分流道的形狀及尺寸，應(yīng)根據(jù)塑件的體積、壁厚、形狀的復(fù)雜程度、注塑速率、分流道長(zhǎng)度等因素來(lái)確定。本塑件的形狀復(fù)雜程度一般，熔料填充型腔不太困難，根據(jù)型腔的排列方式可知分流道的長(zhǎng)度較短，為便于加工起見，選用截面形狀為U形的分流道。其截面尺寸如圖4-6所示： 圖 4-6 分流道截面尺寸 Fig.4-6 Distributary channel cross section size (2) 分流道的長(zhǎng)度 分流道要盡可能短，且少?gòu)澱郏阌谧⑸涑尚瓦^(guò)程中最經(jīng)濟(jì)地使用原料和注射機(jī)的能耗，減少壓力損失和熱量損失。 (3) 分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的的塑料熔體的流道狀態(tài)較為理想，因而分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右即可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。 (4) 分流道在分型面上的布置方式 雖有多種不同的布置方式，但應(yīng)遵循兩方面總的原則，即一方面排列緊湊，縮小模具板面尺寸，一方面流程盡量短，鎖模力力求平衡。 4.4澆口設(shè)計(jì) 4.4.1澆口的作用及形狀、尺寸 澆口亦稱進(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)中截面積最小的部分，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)塑件的性能和質(zhì)量的影響很大。 澆口的形式有直接澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、平縫澆口、環(huán)形澆口、盤形澆口、輪輻澆口、爪形澆口、點(diǎn)澆口、護(hù)耳澆口。 澆口的作用有以下三點(diǎn)： (1) 使分流道輸送過(guò)來(lái)的熔融塑料在進(jìn)入型腔時(shí)，產(chǎn)生加速度，從而能迅速充滿型腔； (2) 成型后澆口處塑料首先冷凝，以封閉型腔，防止塑料產(chǎn)生倒流，避免型腔壓力下降過(guò)快，以致在塑件上出現(xiàn)縮孔和凹陷； (3) 成型后便于澆注系統(tǒng)凝料與塑件分離。為便于制品成型，盡量縮短塑料在注射過(guò)程中的流程，選用四點(diǎn)澆口較為理想，因?yàn)檫@種澆口的長(zhǎng)度很短，不超過(guò)其直徑，所以脫模后，縮件上的澆口殘痕不明顯，不需要再修正澆口痕跡。但采用這種澆口時(shí)，常常在模具上增加一部分型面，以便使?jié)部谀厦撃！? 設(shè)計(jì)時(shí)考慮選擇從18mm外壁處進(jìn)料，料由近至遠(yuǎn)處流，而且在模具結(jié)構(gòu)上采取鑲拼組合成型腔、型芯，有利于填充、排氣，故采用四點(diǎn)澆口。其澆口的截面形式如圖4-7所示： 圖 4-7 點(diǎn)澆口截面形式 Fig.4-7 Point gate section form 三維澆口形式如圖4-8所示： 圖 4-8 三維澆口形式 Fig.4-8 Three-dimensional form of gate 4.4.2 澆口位置的設(shè)置 選擇塑件的澆口開設(shè)部位，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1) 避免熔體破裂現(xiàn)象在塑件上產(chǎn)生缺陷； (2) 考慮分子取向方位對(duì)塑件性能的影響； (3) 有利于流動(dòng)、排氣和補(bǔ)料； (4) 應(yīng)盡量減少熔接痕和增加熔接牢度； (5) 防止料流將型芯或嵌件擠歪變形。 本制品呈細(xì)長(zhǎng)圓管型，在其外圓分布有六個(gè)直徑較大且壁較薄的凸緣，為便于制品成型，盡量縮短塑料在注射過(guò)程中的流程；在其18mm 的外圓上設(shè)置了4個(gè)點(diǎn)澆口。 4.4.3 冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴的作用是儲(chǔ)存兩次注塑的間隔中產(chǎn)生的冷料頭，以防止料頭進(jìn)入型腔造成塑料熔接不牢，影響塑件質(zhì)量，甚至發(fā)生冷料頭堵塞住澆口，造成成型不滿。 冷料穴一般設(shè)在主流道末端，當(dāng)分流道較長(zhǎng)時(shí)，在它的末端也應(yīng)開設(shè)冷料穴。 5成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 注射模具閉合后，其內(nèi)部零部件將組合成一個(gè)能容納塑料的閉合型腔，即所說(shuō)的型腔，它將接受由注射機(jī)注射出來(lái)的塑料熔體，并使它們?cè)谄鋬?nèi)部固化成型為塑料制品。顯然，型腔的幾何形狀和尺寸決定了制品的幾何形狀和尺寸，所以構(gòu)成型腔的所有零部件統(tǒng)稱為成型零部件。這類零件包括凹模、凸模等。 成型零部件決定了塑件的幾何形狀和尺寸，成型零件通常包括凹模、凸模和型芯，成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是確定模具型腔的組合形式。 5.1凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模通常也稱之為型腔是成型塑件外表面的主要零件，按其結(jié)構(gòu)不同可以分為整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)。 a. 整體式凹模是在整塊金屬模板上加工而成，其優(yōu)點(diǎn)是牢固、不易變形，不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。但是整體式凹模加工困難，熱處理不方便，其使用場(chǎng)合一般是形狀簡(jiǎn)單的中小型模具。 b. 組合式凹模的結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)以上的零部件組合而成的，按組合方式不同組合式凹模結(jié)構(gòu)可以分為：整體嵌入式、局部鑲拼式、底部鑲拼式、側(cè)壁鑲拼式和四壁拼合式等結(jié)構(gòu)形式。 結(jié)合本模具，采用組合式凹模，因?yàn)椴捎媒M合式凹模能簡(jiǎn)化復(fù)雜凹模的加工工藝，減少熱處理變形，拼合處有間隙利于排氣、便于模具維修，節(jié)省的貴重的模具鋼。其結(jié)構(gòu)及尺寸見零件圖。 5.2凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模主要是與凹模相結(jié)合構(gòu)成模具的型腔，主要用來(lái)成型塑件整體的內(nèi)部形狀。常見凸模結(jié)構(gòu)形式有：組合式、圓柱型芯結(jié)構(gòu)、異型型芯結(jié)構(gòu)、鑲拼型芯結(jié)構(gòu)等，本模具型芯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用最常見的圓柱形型芯結(jié)構(gòu)就可滿足要求。其結(jié)構(gòu)及尺寸詳見零件圖。 5.3成型零件工作尺寸的計(jì)算 成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用來(lái)構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸(包括巨型和異形零件的長(zhǎng)和寬)、型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸、型芯和型芯之間的尺寸等。任何塑件都有一定形狀和尺寸精度的要求，如有配合要求的尺寸，則精