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中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
目錄
前言 2
第一章 塑件分析設(shè)計(jì) 3
第1.1節(jié) 塑料材料的選擇 3
1.1.1選材依據(jù) 3
1.1.2 選材方法 4
1.1.3 材料選擇 5
第1.2節(jié) 塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
1.2.1 塑件的尺寸精度與精度 5
1.2.2 表面質(zhì)量 6
1.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝性 6
第二章 方案的選擇 7
第三章 注射機(jī)的選擇 9
第四章 注塑模設(shè)計(jì) 10
第4.1節(jié) 塑料制件在模具中的位置 11
4.1.1 型腔數(shù)的確定 11
4.1.2 分型面的選擇 11
第4.2節(jié) 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12
4.2.1 主流道及主流道襯套 12
4.2.2 冷料井的設(shè)計(jì) 13
4.2.3 分流道設(shè)計(jì) 14
4.2.4 澆口的設(shè)計(jì) 15
4.2.5 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16
第4.3節(jié) 成型零件的設(shè)計(jì) 17
4.3.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
4.3.2 成型零件工作尺寸計(jì)算 18
4.3.3 型腔壁厚和底板厚度計(jì)算 21
第4.4節(jié) 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
4.4.1 抽芯距確定和抽拔力計(jì)算[3] 22
4．4．2斜推桿導(dǎo)滑的斜滑塊分型抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
第4.5節(jié) 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24
4.5.1 模溫對(duì)塑件的影響 24
4.5.2、制品所需的成型周期的計(jì)算 24
4.5.3 冷卻參數(shù)的計(jì)算 25
4.5.3 冷卻回路設(shè)計(jì) 26
第4.6節(jié) 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 26
4.6.1概述 26
4.6.2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 27
4.6.3導(dǎo)套的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 27
第4.7節(jié) 塑件脫模機(jī)構(gòu) 28
4.7.1 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)一般應(yīng)遵循下述原則： 28
4.7.2 脫模力的計(jì)算 29
4.7.3推桿的設(shè)計(jì) 29
第4.8節(jié) 工藝參數(shù)的校核 30
4.8.1 最大注射量的校核 31
4.8.2 注射壓力的校核 31
4.8.3 鎖模力的校核 31
4.8.4 開模行程的校核 31
4.8.5 安裝尺寸的校核 32
第五章 結(jié) 論 33
參考文獻(xiàn) 33
致謝： 35
外文翻譯 36
前言
塑料材料只有通過成型才能成為具有使用價(jià)值的各種制品，而塑料的成型一般通過模具來成型，因此在塑料生產(chǎn)過程中模具是必不可少的。塑料模具對(duì)實(shí)現(xiàn)成型工藝要求和塑件使用要求起著十分重要的作用。任何塑件的生產(chǎn)和更新?lián)Q代都是以模具的制造和更新為前提的，由于目前工業(yè)和民用塑件的產(chǎn)量猛增，質(zhì)量要求越來越高，因而導(dǎo)致了塑料模具研究、設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的迅猛發(fā)展。
我國具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，近幾年來，我國模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命模具又上了新臺(tái)階。大型復(fù)雜沖模以汽車覆蓋件具為代表，我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。
體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模、覆蓋面大增，已從電機(jī)、電鐵芯片模具，擴(kuò)大到接插件、電子零件、汽車零件、空調(diào)器散熱片等家電零件模具上。塑料模已能生產(chǎn)34"、48"大展幕彩電塑殼模具，大容量洗衣機(jī)全套塑料模具及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具。
近幾年來塑料成型模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、精密、長壽命模具在模具總產(chǎn)量中所占比例越來越大，塑料模熱流道技術(shù)更臻成熟，氣體鋪助注射技術(shù)已開始采用。壓鑄模方面已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體梯級(jí)壓鑄 模及汽車后轎齒輪箱壓鑄模等模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高；模具交貨期較前縮短。CAD/CAM/CAE技術(shù)相當(dāng)廣泛地得到應(yīng)用，并開發(fā)出了自主版權(quán)的模具CAD/CAE軟件。電加工、數(shù)控加工在模具制造技術(shù)發(fā)展上發(fā)揮了重要作用。模具加工機(jī)床品種增多，水平明顯提高。快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，尤其這一領(lǐng)域的高新技術(shù)快速原型制造技術(shù)(RPM)進(jìn)展很快，國內(nèi)有多家已自行開發(fā)出達(dá)到國際水平的相關(guān)設(shè)備。模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用更加廣泛，品種有所擴(kuò)展。模具材料方面，由于對(duì)模具壽命的重視，優(yōu)質(zhì)模具鋼的應(yīng)用有較大進(jìn)展。正由于模具行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，模具水平得以提高 ，模具國產(chǎn)化取得了可喜的成就。歷年來進(jìn)口模具不斷增長的勢頭有所控制，模具出口穩(wěn)步增長。
在新世紀(jì)來到之際，我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。回顧以往，展望未來，我們滿懷信心期待模具技術(shù)在“十五”期間有更快的發(fā)展。實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化推動(dòng)了我國塑料模具加工工業(yè)的發(fā)展，并將繼續(xù)為我國塑料模具生產(chǎn)企業(yè)提高技術(shù)水平、增強(qiáng)競爭實(shí)力、加快融入國際大市場的步伐提供必要的技術(shù)保障。做為新世紀(jì)的大學(xué)生，我一定要學(xué)好模具的專業(yè)知識(shí)，用心做好每一個(gè)模具設(shè)計(jì)，努力為國家的模具設(shè)計(jì)事業(yè)作出我一點(diǎn)貢獻(xiàn)。
設(shè)計(jì)者：邱海軍
2005年6月13日
第一章 塑件分析設(shè)計(jì)
一個(gè)完美的塑料制件，要根據(jù)制品的使用要求和外觀要求從力學(xué)性能、美術(shù)造型和成型工藝、塑料模具設(shè)計(jì)和制造等多方面進(jìn)行考慮。塑件的物理力學(xué)性能，如剛度、強(qiáng)度、韌性、彈性、吸水性、以及對(duì)應(yīng)力的敏感性。設(shè)計(jì)塑件時(shí)盡量發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，避免和補(bǔ)償其缺點(diǎn)。塑料的成型工藝，如流動(dòng)性、成型收縮率及收縮率的各項(xiàng)差異等。塑件的形狀應(yīng)有益于脫模、排氣、補(bǔ)縮，同時(shí)能使熱塑性塑料制品達(dá)到高效、均勻冷卻。塑件結(jié)構(gòu)應(yīng)是模具結(jié)構(gòu)盡可能簡單，特別是避免側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)和簡化脫模機(jī)構(gòu)。使模具機(jī)構(gòu)符合制造工藝要求。
第1.1節(jié) 塑料材料的選擇
注射塑料制品的選材要求主要取決于使用要求，為達(dá)到均衡選材還需考慮材料的注射工藝性和模具的結(jié)構(gòu)工藝性。
1.1.1選材依據(jù)
(1)塑料件所需性能（使用要求）。
使用要求是一個(gè)綜合性的問題。這里我們?cè)O(shè)計(jì)的塑料制件是電話機(jī)外殼下蓋注射模的設(shè)計(jì)，屬一般的室內(nèi)用塑料件，對(duì)耐候性要求不高。需要有一定的剛度，并對(duì)制品表面的粗糙度也有一定要求。已確定采用注射模塑成型，對(duì)原材料性能的最低要求如表1·1：
表1·1 原材料性能項(xiàng)目的最低數(shù)值清單：
抗壓強(qiáng)度
>50 MPa
彎曲模量
>900 MPa
熱變形溫度
>80 ℃
帶缺口懸臂沖擊強(qiáng)度
>2 kJ/m2
斷裂伸長率
>5 %
(2)幾種塑料性能比較，見表1·2。
(3)塑料材料性能排序，見表1·3。
表1·2 幾種塑料的性能比較
材料
名稱
密度
（g/cm3）
強(qiáng)度極限σb
（kg/mm2）
比強(qiáng)度
σb/ρ
彈性模量E
(kg/mm2)
比剛度
（E/ρ）
價(jià)格
元/噸
PE
0.96
39.5
41.2
1078.7
1123.7
6600
PP
0.90
32.3
35.9
1274.8
1416.4
7450
PS
1.06
48.6
45.9
3137.9
2905.8
7850
ABS
1.05
48.0
45.1
2059.3
1961.2
10100
POM
1.41
60.4
42.8
2745.7
1947.3
15000
PA-6
1.13
81.0
71.7
2745.7
2418.31
16900
PA-66
1.14
78.3
68.6
1274.8
1118.2
18900
PC
1.20
61.8
51.5
2353.4
1961.1
20100
表1·3 幾種常用塑料的使用性能排序
序號(hào)
性能
說 明
塑料代號(hào)排序
1
強(qiáng)度剛度
高 低
PA POM PSU PET EP ABS PS PVC PMMA PP PE
2
耐磨減磨
好 差
PA PAR PP PBT PC FEP POM ABSPVC PS PMMA PSU
3
耐化學(xué)性
好 可
PCTFEF3 PEEK PPS PENTON PTFE PPSU PPO ABS HDPE PB PA PC PMMA
4
耐熱性
高 低
PTFE EP PSU PC PP PE POM PMMA ABS PS PVC
5
尺寸穩(wěn)定性
精 粗
PENTON PVC PSF PS PMMA ABS PC PA PSU PPO PP PE
6
抗老化性
強(qiáng) 弱
FEP F46 PTFE UEMWPE PEEK PMMA PAR PBT PC POM
7
阻燃性
好 差
PTFE PVC PI PPO PC PVF PEC EP PMMA PE PP
8
電性能
低 高
PTFE PE PVC PET PMMA PI PBT PPS PA TTE PPP
9
透明性
好 劣
PMMA PS PC PCTFEF3 PA PA-1010
1.1.2 選材方法
經(jīng)驗(yàn)法。按選材經(jīng)驗(yàn)和推薦使用情況綜合考慮使用要求，選取合適的材料，其中還須考慮經(jīng)濟(jì)成本和材料來源。
1.1.3 材料選擇
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和推薦電話機(jī)外殼采用材料ABS。
ABS的特性、注射工藝及模具條件介紹：
特性：
(1) （丙烯腈）ABS有高的良好的耐熱和耐腐蝕性。
B（丁二烯）很高的韌性和低溫條件
S（苯乙烯）使ABS具有良好的成型工藝性，剛性和著色性
(2) ABS五毒、 無味，密度為ρ1.02~1.08g/cm，吸水性很小〈1%。
(3) 使用溫度范圍為-40℃~110℃，力學(xué)性能優(yōu)良，耐疲勞、沖擊硬度好
(4) 化學(xué)性能穩(wěn)定性好，耐酸、耐堿、耐鹽的化學(xué)腐蝕
(5) 著色性良好，電緣性也很好
(6) 表面可以電鍍、噴漆、印刷、繪畫
注塑工藝及模具條件：
干燥處理：ABS材料具有吸濕性，在注射成型前進(jìn)行干燥處理。建議干燥條件：80~90℃下最小干燥2h，且材料溫度波動(dòng)應(yīng)保證小于0.1％。
熔化溫度：210~280℃ 建議溫度：245℃
模具溫度：25~70℃ 注射壓力：50~100MP
注射速度：中高速度
第1.2節(jié) 塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.2.1 塑件的尺寸精度與精度
塑料制品的尺寸精度與塑料制品品種有關(guān)，根據(jù)各種塑料收縮率不同，可將各種塑料的公差等級(jí)分為高精度、一般精度和低精度。對(duì)于塑料制品技術(shù)要求和尺寸精度盡量降低，采用一般精度。電話機(jī)外殼選用的尺寸精度等級(jí)一般為4級(jí)，根據(jù)GB/T14486-1993標(biāo)準(zhǔn)；公差為0.74mm 。
1.2.2 表面質(zhì)量
塑件表面質(zhì)量包括表面粗糙度和表觀缺陷狀況（缺料、溢料、凹陷、熔接痕、銀紋、澆口處發(fā)渾、翹曲、粘膜和粘流道等）。如果不考慮表觀缺陷狀況，則制品的表面質(zhì)量主要取決于表面粗糙度。一般而言，原材料的質(zhì)量、工人操作水平及模具型腔的表面粗糙度等因素均對(duì)制品的表面粗糙度有影響，其中模腔的表面粗糙度影響最大。制品要求的表面粗糙度數(shù)值越小，模腔表面越光滑，加工模具時(shí)的研磨拋光要求也越高，模具制造的難度也越大。因此，制品表面的粗糙度應(yīng)視情況而定，除了考慮使用要求外，還須考慮美觀。模塑制品的表面粗糙度通常為Ra0.8~0.2之間，此電話機(jī)外殼取Ra0.5um。模腔表面粗糙度數(shù)值為制品的1/2，即Ra0.4~0.1,這里取Ra0.25。
1.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝性
如圖1·1 塑件圖。
圖1·1 塑件圖
（1） 塑件的壁厚
電話機(jī)外殼底座塑件如圖1.1所示，其壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素。塑件的壁厚對(duì)熔體充滿模具型腔的流程影響很大，壁太厚就很難達(dá)到完全均勻的硬度，且易產(chǎn)生氣泡、縮孔等缺陷；太薄則剛度差，在脫模、裝配、使用中會(huì)發(fā)生變形，影響塑件的使用和裝配的正確性。塑件不均勻，將導(dǎo)致塑件各個(gè)部件固化收縮不均勻，易在塑件上產(chǎn)生氣孔、裂紋，引起內(nèi)應(yīng)力及變形等缺陷。塑件壁厚一般在1~3mm范圍內(nèi)，最常用的是2~3mm，大型塑件也有更厚的。根據(jù)所設(shè)計(jì)的電話機(jī)外殼的材料、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度等要求，取塑件壁厚為2mm。
（2） 塑件的圓角
為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增強(qiáng)相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)性能，需在塑件的轉(zhuǎn)角出和內(nèi)部聯(lián)結(jié)處，采用圓角過度。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)圓弧半徑大于塑件壁厚1/4時(shí)，其應(yīng)力集中系數(shù)小于2，當(dāng)此比值增大到1/2，應(yīng)力集中系數(shù)可減至1.5。塑件內(nèi)外表面轉(zhuǎn)角處，采用圓弧過渡，可以有效減少內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)塑件結(jié)構(gòu)不允許有圓角時(shí)，圓角半徑視具體情況可取0.2~0.5mm.
（3）的脫模斜度
塑件冷卻時(shí)的收縮率會(huì)使它緊包住模具型芯或型腔中的凸起部分。因此，為了便于從塑料中抽出型芯或從型腔中脫出塑件，防止脫模時(shí)拉傷塑件；在設(shè)計(jì)時(shí)，必須使塑件內(nèi)外表面沿著脫模方向留有足夠的斜度，從表查得ABS塑件脫模斜度，型腔為30′~1°30′，型芯為35′~1°。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚、及塑料的收縮率。成型型芯越長或型腔越深，則斜度應(yīng)取偏小值；反之可選用偏大值。因此，此次設(shè)計(jì)的電話機(jī)外殼的脫模斜度型腔取1°型芯取40′。
（4） 塑件的孔
塑件上常用的孔有通孔、盲孔、自攻螺釘和形狀復(fù)雜的孔等。這些孔不宜設(shè)在可能削弱塑件的強(qiáng)度的部位，孔之間及邊壁之間，應(yīng)均勻留有足夠的距離。
第二章 方案的選擇
由于塑件內(nèi)部存在很多孔和側(cè)向有矩形孔，針對(duì)這種情況本設(shè)計(jì)模具的凸模和凹模都采用整體結(jié)構(gòu)，比較緊湊。針對(duì)側(cè)孔本設(shè)計(jì)采用抽芯，具體采用何種經(jīng)過以下的分析和比較，我采用了二次分型斜桿導(dǎo)滑的斜滑塊內(nèi)側(cè)抽芯的結(jié)構(gòu)。
側(cè)向分型或側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)是塑料注塑模的一個(gè)重要組成部分，在塑件上凡是脫出方向和開模方向不同的側(cè)孔或側(cè)凹除少數(shù)淺側(cè)凹外，都需要進(jìn)行側(cè)向抽芯或側(cè)向分型方能將塑件順利脫出。
手動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)是利用人力將模具側(cè)向分型或把側(cè)向型芯從成型塑件中抽出。，這類機(jī)構(gòu)操作不方便，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率較低，抽拔力有限，但模具的結(jié)構(gòu)比較簡單，加工制造成本低，因此常用于產(chǎn)品的試制、小批量生產(chǎn)或無法采用其他側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的場合。這里不適合。
液壓（氣壓）側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)系指以壓力油（或壓縮空氣）作為動(dòng)力來源，驅(qū)動(dòng)模具進(jìn)行側(cè)向分型、抽芯及其復(fù)位的機(jī)構(gòu)。這類機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)是抽拔距離長，抽拔力大，動(dòng)作靈活，不受開模過程限制，常在大型注射模具中使用。如注射機(jī)本身帶有備用的液壓缸，尤為適用。但缺點(diǎn)是液壓或氣動(dòng)裝置成本較高。在這里抽拔距離短，故不適合采用。
機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯一般系指借助注射機(jī)的開模力或頂出力與合模力進(jìn)行模具側(cè)向分型、抽芯及其復(fù)位動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。這類機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但分型與抽芯無需手工操作，生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟(jì)性好，動(dòng)作可靠，實(shí)用性強(qiáng)，其主要形式有：彈簧分型抽芯、斜銷分型抽芯、彎銷分型抽芯、斜滑塊分型抽芯、齒輪齒條抽芯等。為了提高經(jīng)濟(jì)性，我們采用機(jī)動(dòng)側(cè)向抽芯。
彈簧分型抽芯采用彈簧（或硬橡皮）實(shí)現(xiàn)抽芯動(dòng)作，結(jié)構(gòu)簡單。但它只適合抽拔距小、抽拔力不大的場合。
斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)是利用斜導(dǎo)柱等零件把開模力傳遞給側(cè)型芯或側(cè)向成型塊，使之產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)完成抽芯與分型動(dòng)作。這類機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、加工制造方便、動(dòng)作安全可靠。它的拔力和抽芯距受到模具結(jié)構(gòu)的限制，一般使用于抽芯力不大且抽拔距小于60~80mm的場合。所以這里不適合采用此方法。
斜推桿導(dǎo)滑的斜滑塊分型抽芯機(jī)構(gòu)是在成型滑塊的底部連接一根斜桿（矩形或圓形均可），推出時(shí)斜桿在斜孔內(nèi)運(yùn)動(dòng)，使斜滑塊一面上升一面完成分型動(dòng)作。由于斜桿剛度較差，多用于抽拔力不大的場合，優(yōu)點(diǎn)是它占位小，既可用于外側(cè)抽芯，也可用于內(nèi)側(cè)抽芯。由于電話機(jī)的矩形孔抽拔距離短，抽拔力小，故本設(shè)計(jì)采用斜推桿導(dǎo)滑的斜滑塊內(nèi)側(cè)抽芯。
第三章 注射機(jī)的選擇
注塑成型機(jī)類型和規(guī)格很多，臥式注塑機(jī)是目前使用最廣泛的注塑成型機(jī)，其注塑柱塞或螺桿與模板的合模運(yùn)動(dòng)均沿水平方向裝設(shè)，并且多數(shù)在一條直線上，其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較低，容易操縱和加料，制件推出模具后可自動(dòng)墜落，故意實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作，機(jī)床重心較低安裝穩(wěn)定，一般大中型注塑機(jī)均采用這種形式。此處就采用臥式螺桿式注塑機(jī)。
模具設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮注射機(jī)技術(shù)的規(guī)范有：最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、模具安裝尺寸和開模行程等。由于同一規(guī)格的注射機(jī)，生產(chǎn)廠家不同，技術(shù)規(guī)格也有所不同，所以設(shè)計(jì)時(shí)最好查閱注射機(jī)生產(chǎn)廠家提供的注射機(jī)使用說明書上標(biāo)明的技術(shù)規(guī)格。
根據(jù)ABS的注射容量，m=148g/cm或注射容積V=140.95cm3,初選如下：
① 浙江塑料機(jī)械廠生產(chǎn)SZ-1000/ZT，SZ-1000/ZC
注射機(jī)的主要參數(shù)
名稱
單位
螺桿直徑
Mm
45
理論注射量
Cm3
259
注射壓力
Mp
200
鎖模力
Kn
1600
模具厚度
Mm
Max
480
min
175
模板行程
mm
385
模板最大開距
Mm
865
頂出力
Kn
45
頂出行程
mm
125
② 中國海太機(jī)械廠生產(chǎn)的HDL1380注塑機(jī)的主要參數(shù)
項(xiàng)目
項(xiàng)目名稱
單位
HD1380
B
注射裝置
螺桿直徑
mm
45
理論注射容量
cm3
238
注射重量
g
222
注射速率
g/s
130
塑化能力
g/s
19
注射壓力
MPa
155
螺桿轉(zhuǎn)速
rpm
190
合模裝置
合模力
kN
1380
移模行程
mm
380
拉桿間距
mm
450*450
最大模厚
mm
460
最小模厚
mm
170
頂出行程
mm
115
頂出力
kN
33
其它
最大油泵壓力
MPa
14
油泵馬達(dá)功率
kW
13
電熱功率
kW
7.2
外形尺寸（長*寬*高）
m
4.6*1.5*1.8
機(jī)器重量
t
3.8
根據(jù)塑件要求本設(shè)計(jì)選擇第二種注射機(jī)方案
圖3·1 注塑機(jī)的安裝尺寸
第四章 注塑模設(shè)計(jì)
第4.1節(jié) 塑料制件在模具中的位置
4.1.1 型腔數(shù)的確定
經(jīng)天平測量，測的塑件的質(zhì)量m=148g，根據(jù)手冊(cè)知ABS的密度為1.02～1.08g/cm3所以平均密度為，所以可計(jì)算的注射容積為V=140.95cm3初選一模一腔
(1)型腔數(shù)確定
這里根據(jù)所選注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)范及塑件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，計(jì)算可以選擇的型腔數(shù)。
注塑機(jī)的最大的注塑量按國際慣例是指注塑在常溫下密度為的普通聚苯乙烯的對(duì)空注射量，實(shí)際的注射量取機(jī)器的最大注塑量的85%
實(shí)際注射量：,為理論的最大的注射量
對(duì)于其它的非聚苯乙烯的塑料，其最大的注塑量為：
，
(4-1)
>1個(gè)
所以，注射機(jī)的最大注射量是合格，型腔數(shù)的選擇也是可行的。
4.1.2 分型面的選擇
模具上用以取出制品及澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸面稱分型面
分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有密切關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的流動(dòng)充模特性及塑件的脫模，因此，分型面的選擇是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題。
常見的取出塑件的主分行面，與開模方向垂直。分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且涉及模具的結(jié)構(gòu)與制造成本。在選擇分型面時(shí)，應(yīng)遵守以下規(guī)則：
（1）：分型面應(yīng)該選擇在塑件的最大的截面處；
（2）：盡可能地將塑件留在動(dòng)模一側(cè)。因?yàn)樵趧?dòng)模一側(cè)設(shè)置和制造脫模機(jī)構(gòu)簡便易行；
（3）：有利于保證塑件的尺寸精度；
（4）：有利于保證塑件的外觀的質(zhì)量；
（5）：考慮滿足塑件的使用要求。注塑件在模塑過程中，有一些很難避免的工藝缺陷，如拔模斜度、分型面上飛邊及頂桿與澆口的痕跡等。在設(shè)計(jì)分型面時(shí)，應(yīng)從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件的功能；
（6）：盡量減少塑件在合模平面上的投影面積，以減少所需的鎖模力；
（7）：長芯應(yīng)置于開模方向；
（8）：有利于排氣，應(yīng)有利于簡化模具。
考慮以上幾方面，因側(cè)向合模鎖緊力較小，故對(duì)于投影面積較大的大型制品，應(yīng)將投影面積大的分型面放在動(dòng)，定模的合模主平面上，而將投影面積較小的分型面作側(cè)向分型面。本模具的分型面選擇在塑件的大平面出。大致結(jié)構(gòu)如簡圖：
圖4·1 分型面
第4.2節(jié) 澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.2.1 主流道及主流道襯套
為了有效地傳遞壓力，澆注系統(tǒng)主流道及其附近的塑料熔體應(yīng)該最后固化，主流道與分型面垂直，為便于流道凝料拔出，設(shè)計(jì)成2°（2°~4°）錐角的圓錐形。內(nèi)壁粗糙度，內(nèi)壁研磨拋光時(shí)不形成與開模方向垂直的劃痕，以免造成脫模困難。主流道與噴嘴接觸處作半球形凹坑，二者配合嚴(yán)密，避免高壓塑料熔體溢出，凹坑球半徑R2比噴嘴球頭半徑R1大0.5~1.5mm,R2=R1+(0.5~1.5)=16mm，主流道小端直徑比注塑機(jī)噴嘴孔徑大0.5~1mm，取5mm。大端直徑比分流道深度大1.5mm以上。臺(tái)階轉(zhuǎn)角半徑R宜大一些，以免淬火開裂或應(yīng)力集中,取R=3mm。由于主流道與注塑機(jī)的高溫噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以設(shè)計(jì)成獨(dú)立的主流道襯套。選用優(yōu)質(zhì)鋼材T8A制作，并經(jīng)熱處理——淬火+低溫回火提高硬度至50~55HRC。
單位：mm
D
d
D1
L
L1
38
5
18
30
10
流道錐角 α=2°
噴嘴球半徑SR15
噴嘴口孔徑4
圖4·2主流道襯套
4.2.2 冷料井的設(shè)計(jì)
當(dāng)注射機(jī)未注射塑料之前，噴嘴最前端的熔融塑料的溫度較低，形成冷料渣，為了集存這部分料渣，在進(jìn)料口的末端的動(dòng)模板上開設(shè)一洞穴或者在流道的末端開設(shè)洞穴，這個(gè)洞穴就叫冷料穴。
在注射時(shí)必須防止冷料渣進(jìn)入流道或者模具型腔內(nèi)，否則將會(huì)堵塞流道和減緩料流速度，進(jìn)入模具型腔就會(huì)造成塑料制品上的冷把或冷斑。因此在模具設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)冷料穴。
4.2.3 分流道設(shè)計(jì)
影響分流道設(shè)計(jì)的因素很多，制品的幾何形狀、壁厚、尺寸大小及尺寸的穩(wěn)定性，內(nèi)在質(zhì)量和外在質(zhì)量要求，塑料的種類，注射機(jī)的壓力，加熱溫度，注射速度，主流道及分流道的拉料及脫落方式，型腔布置及澆口形式的選擇都能影響分流道的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)分流道時(shí)考慮以下幾點(diǎn)：
1. 塑料流經(jīng)分流道時(shí)的壓力損失及溫度損失要小。
2. 分流道的固化時(shí)間應(yīng)稍后于制品的固化時(shí)間，以利于壓力的傳遞及保壓。
3. 保證塑料迅速而均勻的進(jìn)入各個(gè)型腔。
4. 分流道的長度應(yīng)盡可能短，其容積要小。
5. 要便于加工及刀具的選擇。
(1)分流道截面分析
①圓形截面分流道 其優(yōu)點(diǎn)是表面積與體積之比值為最小，在容積相同的分流道中圓形截面分流道的塑料與模具接觸的面積最小，因此其壓力損失及溫度損失小，有利于塑料的流動(dòng)及壓力傳遞，其缺點(diǎn)是圓形截面分流道必須在動(dòng)、定模上分別設(shè)計(jì)兩個(gè)半圓形，因此給模具加工帶來一定難度。
②拋物面截面（U形截面） 其截面的形狀接近于圓形截面，同時(shí)此種截面的分流道只在模具一面加工。但缺點(diǎn)是與圓形截面相比，熱損失較大，流道廢料較多。
③梯形截面 此種截面是拋物線形截面的變形，與以上兩種截面相比，其熱損失較大，但便于分流道的加工及刀具的選擇。
因而，這里選擇圓形截面分流道。查表得到ABS的圓形截面分流道直徑為 D=4.7~9.5mm，這里取D=4.8mm。
a. 圓形截面 b. U形截面 c.梯形截面
圖4·3 分流道截面
4.2.4 澆口的設(shè)計(jì)
澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短的通道。它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的設(shè)計(jì)或選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系制品能否被完好的注射成型。澆口種類有直澆口，側(cè)澆口，扇形澆口，環(huán)行澆口及點(diǎn)澆口。根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)要求，本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口形式。
點(diǎn)澆口是一種尺寸很小的澆口。物料通過時(shí)有很高的剪切速率，這對(duì)于降低假塑性流體的表觀黏度是有益的，熔體粘度在高速剪切力場中減小后，將在一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)保持該粘度進(jìn)入型腔，盡管這時(shí)型腔中的剪切速率已經(jīng)降低。同時(shí)熔融物料通過小澆口時(shí)還有摩擦生熱提高料溫的作用，使粘度進(jìn)一步降低。
點(diǎn)澆口的主要尺寸及澆口圖：
l=0.75～2,此處選l=1
c=0.3x45°，α=2°
D1
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