杯托的注射模具設(shè)計(jì)與成型工藝-滑塊抽芯注塑模

杯托的注射模具設(shè)計(jì)與成型工藝-滑塊抽芯注塑模,注射,模具設(shè)計(jì),成型,工藝,滑塊抽芯,注塑 杯托注射成型工藝及模具設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)是以“杯托注塑模設(shè)計(jì)”為主題。其設(shè)計(jì)思路由參考多個(gè)生產(chǎn)事例而得出，設(shè)計(jì)內(nèi)容是從零件的工藝分析開(kāi)始的，根據(jù)工藝要求來(lái)確定設(shè)計(jì)的大體思路。在設(shè)計(jì)當(dāng)中，很多東西都是自己原來(lái)所沒(méi)有接觸過(guò)的，尤其是前段時(shí)間所學(xué)的理論課知識(shí)與現(xiàn)在的自己動(dòng)手操作設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)順序開(kāi)始是從零件的材料選擇，接下是成型參數(shù)、密度、收縮率的確定，模具種類與模具設(shè)計(jì)的關(guān)系、塑件的尺寸精度與結(jié)構(gòu)、注射機(jī)的選擇、模具設(shè)計(jì)有關(guān)尺寸的計(jì)算（包括模具型腔型芯的計(jì)算及其公差的確定）、注塑機(jī)參數(shù)的校核、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具冷卻、加熱系統(tǒng)計(jì)算、注射模標(biāo)準(zhǔn)件的選用及總裝技術(shù)要求等內(nèi)容。 其次是模具的結(jié)構(gòu)，在模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，首先設(shè)計(jì)的是模具的型腔結(jié)構(gòu)，接下來(lái)是型芯結(jié)構(gòu)、斜導(dǎo)柱、滑塊、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、復(fù)位桿、拉料桿、推件桿和推出機(jī)構(gòu)，這樣做的目的是為了規(guī)范化，更重要的是為了以后與制造人員的配合。既讓自己有了良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣，又能鍛煉自己的配合意識(shí)。為以后工作做一次演練，這樣更能體現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的。 關(guān)鍵詞:模具的設(shè)計(jì), CAD, PRO/E, 塑件  目 錄 摘 要 I 1緒論 1 1.1模具在加工工業(yè)中的地位 1 1.2 模具的發(fā)展趨勢(shì) 1 1.3 設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造中的作用 2 2零件的工藝性分析 3 2.1材料的選擇 3 2.2主要用途 3 2.3成型特點(diǎn) 4 2.4 PC注射參數(shù) 4 2.5產(chǎn)品的工藝性和結(jié)構(gòu)分析 4 3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 3.1型腔數(shù)量 6 3.2初選注射機(jī) 6 3.3分型面的設(shè)計(jì) 7 3.4澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 3.5成型零件的設(shè)計(jì) 13 3.6合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17 3.7推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18 3.8側(cè)向分型與側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 3.9溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 3.10注射機(jī)的校核 21 4繪制裝配圖和零件圖 23 4.1 模具的裝配 23 4.2 模具的裝配順序 23 4.3 開(kāi)模過(guò)程的分析 24 5注射件成型缺陷分析 25 結(jié) 論 28 致 謝 29 參考文獻(xiàn) 30 40 1緒論 1.1 模具在加工工業(yè)中的地位 模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。 對(duì)模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動(dòng)化操作簡(jiǎn)便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。 模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對(duì)制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過(guò)程中，模具結(jié)構(gòu)對(duì)操作難以程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時(shí)，應(yīng)盡量減少開(kāi)模、合模的過(guò)程和取制件過(guò)程中的手工勞動(dòng)，為此，常采用自動(dòng)開(kāi)合模自動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)，在全自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)還要保證制品能自動(dòng)從模具中脫落。另外模具對(duì)制品的成本也有影響。當(dāng)批量不大時(shí)，模具的費(fèi)用在制件上的成本所占的比例將會(huì)很大，這時(shí)應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡(jiǎn)單的模具，以降低成本。 現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少是三項(xiàng)重要因素，尤其是模具對(duì)實(shí)現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用。高效的全自動(dòng)設(shè)備也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對(duì)模具也提出了越來(lái)越高的要求。因此促進(jìn)模具的不斷向前發(fā)展 1.2 模具的發(fā)展趨勢(shì) 近年來(lái)，模具增長(zhǎng)十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比重越來(lái)越大。從模具設(shè)計(jì)和制造角度來(lái)看，模具的發(fā)展趨勢(shì)可分為以下幾個(gè)方面： （1） 加深理論研究 在模具設(shè)計(jì)中，對(duì)工藝原理的研究越來(lái)越深入，模具設(shè)計(jì)已經(jīng)有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段逐漸向理論技術(shù)設(shè)計(jì)各方面發(fā)展，使得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大的提高。 （2） 高效率、自動(dòng)化 大量采用各種高效率、自動(dòng)化的模具結(jié)構(gòu)。高速自動(dòng)化的成型機(jī)械配合以先進(jìn)的模具，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本起了很大的作用。 （3） 大型、超小型及高精度 由于產(chǎn)品應(yīng)用的擴(kuò)大，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導(dǎo)熱性優(yōu)異的制模材料。 （4） 革新模具制造工藝 在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進(jìn)，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進(jìn)的機(jī)床，這不僅大大提高了機(jī)械加工的比重，而且提高了加工精度。 （5） 標(biāo)準(zhǔn)化 開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化工作，不僅大大提高了生產(chǎn)模具的效率，而且改善了質(zhì)量，降低了成本。 1.3 設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造中的作用 通過(guò)對(duì)模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在各種成型過(guò)程中對(duì)模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識(shí)，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。 畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運(yùn)用，綜合檢驗(yàn)大學(xué)期間所 學(xué)的知識(shí)。 2零件的工藝性分析 2.1材料的選擇 本產(chǎn)品是杯托，首先從它的使用性能上分析必須具備有美觀、耐用、舒服等特性，能滿足以上性能的塑料材料有多種，但從材料的來(lái)源以及材料的成本考慮，PC更適合些。PC是一種無(wú)定型的熱塑性塑料，它具有透明、高的熱變形溫度以及良好的抗沖擊強(qiáng)度的特性，到目前為止還沒(méi)有其它的工程塑料能夠同時(shí)擁有這么多優(yōu)點(diǎn)。另外，PC材料的著色性能特別好，若在其中添加顏料更能使其更加美觀。 圖2-1 杯托零件圖 2.2主要用途 PC是美國(guó)食品及藥品管理局批準(zhǔn)的能夠應(yīng)用在食品工業(yè)領(lǐng)域的材料。因?yàn)镻C材料的透明性和耐高溫性，使它在食品行業(yè)中可用于制造杯子、餐具、水壺、嬰兒奶瓶和冷水瓶乃至微波爐容器等；聚碳酸酯在建筑行業(yè)上的應(yīng)用僅次于PVC而處在第二位；此外，聚碳酸酯還用在其它一些產(chǎn)品如：醫(yī)療器械、眼鏡、儲(chǔ)物柜、玩具、便攜式工具、照相器材和運(yùn)動(dòng)裝備，特別是在低溫條件下，要求抗沖擊強(qiáng)度比較高的場(chǎng)合更是聚碳酸酯大顯身手的領(lǐng)域。 2.3成型特點(diǎn) PC材料的成型性好： 1．無(wú)定形料，熱穩(wěn)定性好，成型溫度范圍寬，流動(dòng)性差。吸濕小，但對(duì)水敏感，須經(jīng)干燥處理，成型收縮率小，易發(fā)生熔融開(kāi)裂和應(yīng)力集中，故應(yīng)嚴(yán)格控制成型條件，塑件須經(jīng)退火處理。 2．熔融溫度高，粘度高。 3．冷卻速度快，模具澆注系統(tǒng)以粗、短為原則，易設(shè)冷料井，澆口宜取大，模具宜加熱。 4．料溫過(guò)低會(huì)造成缺料，塑件無(wú)光澤，料溫過(guò)高易溢邊，塑件起泡。模溫低時(shí)收縮率、伸長(zhǎng)率、抗沖擊強(qiáng)度高，抗彎、抗壓、抗張強(qiáng)度低。模溫超過(guò)120℃時(shí)塑件冷卻慢，易變形粘膜。 2.4 PC注射參數(shù)　 注射類型：螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速：20～30r/min 噴嘴類型：形式　直通式；溫度　220～240℃ 料筒溫度：前段　230～250℃；中段　240～260℃；后段　210～230℃ 模具溫度：60～80℃ 注射壓力：80～130 MPa 保壓力?。?0～60 MPa 注射時(shí)間：0～5 S 保壓時(shí)間：20～40 S 冷卻時(shí)間：20～40 S 成型時(shí)間：50～90 S　 2.5產(chǎn)品的工藝性和結(jié)構(gòu)分析 尺寸的精度 影響尺寸精度的因素很多。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)及成型時(shí)工藝條件的變化、塑件成型后時(shí)效變化和模具結(jié)構(gòu)形狀等。因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)。 塑件的公差數(shù)值根據(jù)SJ1372—78塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)確定。精度等級(jí)選用根據(jù)SJ1372—78選擇，本零件配合要求不高，精度等級(jí)選擇一般精度，為4級(jí)精度，無(wú)公差值者按8級(jí)精度取值，如表2.1所示。 表2.1 塑件尺寸公差（㎜） 基本尺寸 精度等級(jí) 基本尺寸 精度等級(jí) 4 8 4 8 ~3 0.12 0.48 >65~80 0.38 1.6 >3~6 0.14 0.56 >80~100 0.44 1.8 >6~10 0.16 0.61 >100~120 0.50 2.0 >10~14 0.18 0.72 >120~140 0.56 2.2 >14~18 0.20 0.80 >140~160 0.62 2.4 >18~24 0.22 0.88 >160~180 0.68 2.7 塑件冷卻時(shí)收縮會(huì)使它緊緊包緊型芯或型腔中的凸起部分，因此，為了便于從塑件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)必須塑件內(nèi)外表面沿脫模方向留有足夠的斜度。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料的收縮率。在不影響塑件的使用前提下，脫模斜度可以取大一些。 在開(kāi)模后塑件留在型腔內(nèi)，查表可知PC的脫模斜度為50′～2°在本次的設(shè)計(jì)中，設(shè)PC的脫模斜度為1°。一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。 3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 注射模具的典型結(jié)構(gòu)有單分型注射模、雙分型注射模、斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯注射模、斜滑塊側(cè)向抽芯注射模、帶有活動(dòng)鑲件的注射模等等。 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特征和使用要求，本模采用單分型面結(jié)構(gòu)。 3.1型腔數(shù)量 本塑料制件為一次性杯子的杯托，生產(chǎn)的批量較大，為了提高生產(chǎn)效率，但又要保證產(chǎn)品的一致性，故不宜采用一模多腔的形式：每增加一個(gè)型腔，由于型腔的制造誤差和成型工藝誤差的影響，塑件的尺寸精度要降低約4%～8%，因此多型腔模具（n>4）一般不能生產(chǎn)高精度的塑件。因此，本模具可采用一模一腔的形式。 3.2 初選注射機(jī) 注射模具是安裝在注射機(jī)上使用的。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，除了應(yīng)掌握注射成型工藝過(guò)程外，還應(yīng)對(duì)所選用的注射機(jī)的有關(guān)技術(shù)參數(shù)有全面的了解，以保證設(shè)計(jì)的模具與使用的注射機(jī)相適應(yīng)。注射機(jī)是生產(chǎn)熱塑性塑料制件的主要設(shè)備，按其外形注射機(jī)可分為立式、臥室和角式三種，應(yīng)用較多的是臥室注射機(jī)。 制件的體積 由材料的性能特點(diǎn)，可以知道PC的密度為1.20 g/cm3，由Pro/ENGINEER 3.0可以算出零件的體積和質(zhì)量，如圖3-1： 則可計(jì)算零件的體積為： V塑= 7.1mm3 使用PRO/E軟件畫(huà)出三維實(shí)體圖，軟件能自動(dòng)計(jì)算出所畫(huà)圖形澆道凝料和塑件的體積。下圖為杯托實(shí)體圖在PRO/E軟件中計(jì)算出的體積和質(zhì)量等參數(shù)。 圖3-1 制件在PRO/E中的體積分析 理論注射量 由于本設(shè)計(jì)采用的是一模一腔形式，故注射機(jī)的理論注射量如下： V1=V／0.85=7.1／0.85=8.5cm3 由以上兩個(gè)原因所以要選用XS—ZY—500型注射機(jī)，其規(guī)格如下： 表3.1 XS—ZY—500型注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 規(guī)格 結(jié)構(gòu)形式 臥式 注射方式 螺桿式 最大注射量/cm3或g 500 注射壓力/Mpa 104 鎖模力/kN 3500 最大注射面積/cm3 1000 噴嘴球半徑/mm 18 模具最大厚度/mm 450 模具最小厚度/mm 300 模板尺寸/mm×mm 750×850 3.3 分型面的設(shè)計(jì) 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要應(yīng)素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有密切的關(guān)系，并且直接影響到塑料熔體的流動(dòng)充填特性及塑件的脫模，因此，分型面的選擇是注塑模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵。 選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)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； 3. 保證塑件的精度要求； 4. 滿足塑件外觀質(zhì)量的要求； 5. 便于模具的加工與制造； 6. 對(duì)成型面積的影響； 7. 排氣的效果的考慮； 8. 對(duì)側(cè)向抽芯的影響。 根據(jù)分型面選擇的原則，通過(guò)綜合分析比較，確定本設(shè)計(jì)的分型面為下圖： 圖3-2 杯托的分型面在Pro/ENGINEER 3.0中 3.4 澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)注射模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)獲得優(yōu)良性能和理想性能的塑料制件以及最佳的成型效率有直接影響，是模具設(shè)計(jì)者重視的技術(shù)問(wèn)題。 對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵循如下基本原則： 1．采用盡量短的流程，以減少熱量與壓力損失； 2．澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)有利于良好的排氣； 3．便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量； 4．澆注系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合型腔布局同時(shí)考慮。 從給出的制件看，既要保證塑件的外觀要求，又要考慮澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則。 主流道的設(shè)計(jì) 主流道是從注射機(jī)噴嘴與模具接觸的部位開(kāi)始到分流道為止的一段通道，在臥式或立式注射機(jī)上，主流道垂直于分型面。為了能使凝料順利地從主流道中拔出，所以主流道設(shè)計(jì)成圓錐形。 表3.2 主流道的部分尺寸 符號(hào) 名稱 尺寸 d 主流道小直徑 注射噴嘴直徑+（0.5~1） SR 主流道球面半徑 噴嘴球面半徑+（1~2） h 球面配合高度 3~5 a 主流道錐角 2゜~6゜ L 主流道長(zhǎng)度 盡量≤60 D 主流道大端直徑 d+2Ltga/2 主流道的尺寸 主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動(dòng)通道，主流道小端尺寸為3.5～4mm。 主流道襯套的形式 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式（俗稱澆口套），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，常用澆口套分為有托澆口套和無(wú)托澆口套兩種，下圖為有托澆口套，有托澆口套用于配裝定位圈，澆口套的規(guī)格有Φ12，Φ16，Φ20等幾種。 圖3-3 澆口套 主流道襯套的固定 因?yàn)椴捎玫挠型羞缶祝杂枚ㄎ蝗ε浜瞎潭ㄔ谀＞叩拿姘迳?。定位圈也是?biāo)準(zhǔn)件，外徑為Φ120mm，內(nèi)徑Φ35mm。具體固定形式如下圖所示： 圖3-4 主流道襯套的固定 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑件熔體盡快的流經(jīng)分流道填充型腔，并且流動(dòng)過(guò)程中壓力損失盡可能小，能使塑料熔體均衡的分配到各個(gè)型腔。 在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到以上的原則有兩種設(shè)計(jì)形式：圓形截面分流道和梯形截面分流道。下面是這兩種形式的比較： 圓形截面分流道：在相同截面積的情況下，其比面積最小，它的流動(dòng)性和傳 熱性都好。 梯形截面分流道：在相同截面積的情況下，其比面積大，塑料熔體熱量散失及流動(dòng)阻力均不大。 比較以上的兩種形式，再考慮加工的經(jīng)濟(jì)性，采用圓形截面分流道更符合設(shè)計(jì)的要求，故本模具的分流道設(shè)計(jì)形式采用了圓形截面分流道的形式。 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，只有中心部位的塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右既可，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之間產(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。 實(shí)際加工時(shí)，用銑床銑出流道后，少為省一下模，省掉加工紋理就行了。（省 模：制造模具的一道很重要的工序，一般配備了專業(yè)的省模女工，即用打磨機(jī)，沙紙，油石等打磨工具將模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。） 分流道的布置形式分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式，但應(yīng)遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。 本模具的流道布置形式采用下圖形式： 圖3-5 分流道的布置 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是連接流道與型腔的一段細(xì)短信道，它澆注系統(tǒng)中截面積最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的作用如下： 熔體充模后，首先在澆口處凝固，當(dāng)注射機(jī)的螺桿退回時(shí)，可防止熔體向流道回流。 熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時(shí)產(chǎn)生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模。 易于切除澆口凝料，二次加工方便 對(duì)于多型腔模具，澆口能用來(lái)平衡進(jìn)料，對(duì)于多澆口單型腔模具，澆口即能用來(lái)平衡進(jìn)料，又能控制溶合紋在塑件中的位置。 澆口的選用 澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。我們將采用限制性澆口。限制性澆口一方面通過(guò)截面積的突然變化，使分流道輸送來(lái)的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動(dòng)狀態(tài)，迅速面均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進(jìn)入型腔時(shí)的流動(dòng)特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時(shí)充滿，可控制填充時(shí)間、冷卻時(shí)間及塑件表面質(zhì)量，同時(shí)還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。 從圖3-5中可看出，我們采用的是側(cè)澆口。側(cè)澆口又稱邊緣澆口，國(guó)外稱之為標(biāo)準(zhǔn)澆口。側(cè)澆口一般開(kāi)設(shè)在分型面上，塑料熔體于型腔的側(cè)面充模，其截面形狀多為矩形狹縫，調(diào)整其截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時(shí)的剪切速率及澆口封閉時(shí)間。這燈澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進(jìn)料位置，因此它是廣泛使用的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且對(duì)各種塑料的成型適應(yīng)性均較強(qiáng)；但有澆口痕跡存在，會(huì)形成熔接痕、縮孔、氣孔等塑件缺陷，且注射壓力損失大，對(duì)深型腔塑件排氣不便。 澆口位置的選擇 模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺寸，無(wú)論采用何種澆口，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)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c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。 根據(jù)本塑件的特征，綜合考慮以上幾項(xiàng)原則， 考慮到本設(shè)計(jì)杯托的外形美觀和外表光滑。，澆口可放置在杯托的底部中心處。 冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴又稱冷料井，它是儲(chǔ)存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭及熔體流動(dòng)的前鋒冷料，以防止熔體冷料進(jìn)入型腔，以影響塑件的質(zhì)量。甚至堵住澆口，造成成型不良。冷料穴常常設(shè)計(jì)在主流道的末端，當(dāng)分流道較長(zhǎng)時(shí)，在分流道的末端有時(shí)也開(kāi)設(shè)冷料穴，臥式或立式主設(shè)計(jì)使用的模具的冷料穴設(shè)置在主流道正對(duì)面的動(dòng)模上，直徑稍大于主流道的大端直徑，以利于冷料流入。長(zhǎng)度一般取主流道直徑的1.5～2倍。冷料井與拉料桿頭部結(jié)構(gòu)緊密相連。 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小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，如果這里溫度相對(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)生的冷料的井穴稱為冷料穴。 冷料穴一般開(kāi)設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上（也即塑料流動(dòng)的轉(zhuǎn)向處），其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1.5－2倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積，冷料穴有六種形式，常用的是端部為Z字形和拉料桿的形式，具體要根據(jù)塑料性能合理選用。本模具中的冷料穴的具體位置和形狀如圖3-5中所示。實(shí)際上只要將分流道順向延長(zhǎng)一段距離就行了。 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 當(dāng)塑料熔體充填型腔時(shí)，必須順序的排出型腔以及澆注系統(tǒng)內(nèi)空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利地排出，塑件會(huì)由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺點(diǎn)；甚至因氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑料焦化，同時(shí)積存氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度。因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮排氣問(wèn)題。注射模成型時(shí)排氣通常以如下四種方式進(jìn)行： 1利用配合間隙排氣，適用于中小型簡(jiǎn)單型腔模具。 2在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽排氣，適用于大型模具，型腔最后充填的部位的分型面上。 3利用排氣塞排氣，用于無(wú)法用上述兩種方法排氣的模具。 4強(qiáng)制性排氣，適用于大型、復(fù)雜或加熱易放出熱量的塑料。 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和型芯型腔以及模具的結(jié)構(gòu)，本副模具因?yàn)樾托臼遣捎描偲唇Y(jié)構(gòu)，固采用間隙配合排氣。 3.5 成型零件的設(shè)計(jì) 成型零件決定塑件的幾何行狀和尺寸。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時(shí)與塑料間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件即成型零件設(shè)計(jì)，包括凹模、型芯、鑲塊、凸模和成型桿等。設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。 模具材料的選擇 根據(jù)模具的生產(chǎn)條件和模具的工作條件需要，結(jié)合模具材料的基本性能和相關(guān)的因素，來(lái)選擇適合模具需要的，經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上先進(jìn)的模具材料。對(duì)于一種模具，如果單純從材料的基本性能考慮，可能幾種模具材料都能符合要求，然而必需綜合考慮模具的使用壽命、模具制造工藝過(guò)程的難易程度、模具制造費(fèi)用以及分?jǐn)偟街圃斓拿恳粋€(gè)工件上的模具費(fèi)用等多種因素，進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，才能得出符合模具材料的冶金質(zhì)量及其它考慮因素，冶金質(zhì)量也對(duì)模具材料的性能有很大的影響，只有優(yōu)秀的冶金質(zhì)量，才能充分發(fā)揮模具材料的各種性能。?？紤]的冶金質(zhì)量指針有：冶煉質(zhì)量，鍛造軋制工藝，熱處理和精加工，導(dǎo)熱性，精料和制品化等。其它還要考慮選用的模具材料的價(jià)格和通用性。 總之，選用高質(zhì)量、高性能、高精度的模具材料的精料和制品，高效率、高速度低成本地生產(chǎn)高質(zhì)量的模具，已經(jīng)成為當(dāng)前工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具制造的主要發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)也正在向這一方向發(fā)展。 以下成型零件材料就根據(jù)以上原則選擇。 凹模的設(shè)計(jì) 凹模也稱為型腔，是形成塑件的外表面的主要模具零件，凹模的結(jié)構(gòu)共分成六類，整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式、大面積鑲嵌式、凹壁拼合式、瓣合式凹模。本設(shè)計(jì)時(shí)小型的簡(jiǎn)單模具設(shè)計(jì)，為了提高零件的加工效率，裝拆方便，所以采用的是整體式凹模。在凹模和定模之間的配合用H7/m6。 成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用來(lái)構(gòu)成塑件的尺寸，主要有凹模、型芯、成型桿及成型環(huán)的徑向尺寸，凹模的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸等，在模具的設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸、精度等級(jí)及影響塑件的尺寸和精度的因素來(lái)確定模具的成型零件的工作尺寸及精度。 影響塑件的尺寸和精度的因素 1) 成型收縮率。塑件成型后的收縮率與塑料的品種、塑件的結(jié)構(gòu)、模具的結(jié)構(gòu)以及成型的工藝條件等因素有關(guān)，因此，在生產(chǎn)中，成型收縮率的波動(dòng)很大，從而引起的塑件尺寸誤差也較大，塑件的尺寸變化值為： δs = ( Smax - Smin ) Ls (3-1) 式中 δs——塑料收縮率波動(dòng)所引起的塑件尺寸誤差(mm)； Smax——塑料的最大收縮率； Smin——塑料的最小收縮率； Ls ——塑件的基本尺寸(mm)。 由成型收縮率波動(dòng)而引起的塑件尺寸誤差一般要求控制在塑件尺寸公差的1/3以內(nèi)。 2) 模具成型零件的制造誤差。模具成型零件的制造誤差時(shí)影響塑件的尺寸精度的重要因素之一。顯然模具成型零件的制造誤差越小，塑件的尺寸精度越高，但模具的制造成本和周期也會(huì)加大。實(shí)踐表明如果模具成型零件的制造誤差在IT7～I(xiàn)T8級(jí)之間，則成型零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3，即： δz =Δ (3-2) 式中 δz——模具成型零件的制造公差(mm)； Δ——塑件的尺寸公差(mm)。 3) 模具成型零件的磨損。模具在使用過(guò)程中，由于塑料熔體流動(dòng)的沖刷、脫模時(shí)與塑件的摩擦、成型過(guò)程中可能產(chǎn)生的腐蝕性氣體的銹蝕、以及由于以上原因造成的模具成型零件表面粗糙度數(shù)值則被攻打而要求重新拋光等，均造成模具成型零件尺寸的變化，凹模的尺寸會(huì)變大，型芯的尺寸會(huì)減小。成型零件的最大磨損量用δc來(lái)表示，一般取δc=Δ/6 4) 模具安裝配合的誤差。模具的成型零件由于配合間隙的變化，會(huì)引起塑件的尺寸變化，例如型芯按其間隙配合安裝在模具內(nèi)的話，則塑件孔的位置誤差要受到配合間隙值的影響；如若采用過(guò)盈配合，則不存在此誤差。 綜上所述，收縮率的波動(dòng)引起塑件尺寸誤差隨塑件的尺寸增大而增大。 在計(jì)算成型零件時(shí)，所用到的收縮率均用平均收縮率來(lái)表示= ×100% 式中 ——塑件的平均收縮率； ——塑料的最大收縮率； ——塑料的最小收縮率。 計(jì)算公式： (LM) δz =[(1+ )LS–xΔ] δz (3-3) 式中 ——表示塑料的平均收縮率；(=0.55%) LS——表示塑件的基本尺寸(mm)； Δ——表示塑件尺寸的公差(mm)； δZ——取Δ/3。 當(dāng)制件的尺寸較大、精度級(jí)別較低時(shí)式中x取0.75，當(dāng)尺寸小、精度級(jí)別較高時(shí)式中x取0.5。本塑件為杯托，其精度要求較高，故在本設(shè)計(jì)中取0.75。 型芯尺寸的設(shè)計(jì) 型芯是成型塑件的內(nèi)表面，大的型芯也稱為凸模，是成型塑件中較大的、主要內(nèi)形的零件。型芯的結(jié)構(gòu)有: 1. 整體式型芯 這種結(jié)構(gòu)適用于塑件的內(nèi)形比較簡(jiǎn)單的型芯； 2. 組合式型芯 這種結(jié)構(gòu)適用于塑件的內(nèi)形復(fù)雜，機(jī)加工困難的型芯。 本設(shè)計(jì)屬于內(nèi)形簡(jiǎn)單，所以選用整體式型芯。 型心尺寸的計(jì)算公式參考實(shí)用模具手冊(cè)： (LM)δz =[(1+ )LS+xΔ]δz (3-4) 式中 ——表示塑料的平均收縮率；(=0.55%) LS——表示塑件的基本尺寸(mm)； Δ——表示塑件尺寸的公差(mm)； δZ——取Δ/3 當(dāng)制件的尺寸較大、精度級(jí)別較低時(shí)式中x取0.75，當(dāng)尺寸小、精度級(jí)別較高時(shí)式中x取0.5。本塑件為杯托，其精度要求較高，故在本設(shè)計(jì)中取0.75。 型芯高度尺寸的計(jì)算 運(yùn)用平均收縮率法： ( hm )–δz =[（1+Scp）LS+1/3Δ]–δz (3-5) 式中 HＭ————型芯高度尺寸（mm） δz————型芯高度制造公差（mm） ( hm )–δ=[(1+0.55%)×73+0.16/3]–δ =73.097mm 模具型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算 凹模在成型過(guò)程中受到塑料熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和高度。理論分析和生產(chǎn)實(shí)踐表明，大尺寸凹模，剛度不足是主要矛盾，凹模應(yīng)以滿足剛度條件為準(zhǔn)；而對(duì)于小尺寸的凹模，強(qiáng)度不足是主要矛盾，凹模應(yīng)以滿足強(qiáng)度要求為準(zhǔn)。 強(qiáng)度不足，會(huì)使模具發(fā)生塑性變形，甚至破碎，因此強(qiáng)度計(jì)算的條件是滿足受力狀態(tài)下的許用應(yīng)力；而剛度不足，導(dǎo)致凹模尺寸擴(kuò)大，其結(jié)果會(huì)使注射時(shí)產(chǎn)生溢料現(xiàn)象、會(huì)使塑件的精度降低或脫模困難。 矩形型腔的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 在本模具設(shè)計(jì)中采用了整體矩形型腔。 整體式矩形型腔，這種結(jié)構(gòu)與組合式型腔相比剛度較大。由于底板與側(cè)壁為一體，所以在型腔底面不會(huì)出現(xiàn)溢料間隙，因此在計(jì)算型腔壁厚時(shí)變形量的控制主要是為保證塑件尺寸精度和順利脫模。矩形板的最大變形量發(fā)生在自由邊的中點(diǎn)上。壁厚的計(jì)算公式 (3-6) 式中 C——常數(shù)，其值由型腔的高度與型腔的長(zhǎng)度之比確定。因型腔的 查實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)可知，矩形型腔壁厚推薦尺寸，取45 mm。所以本模具型腔的壁厚值為45 mm。 底板厚度計(jì)算. 由于熔體壓力，板的中心將產(chǎn)生最大變形量。按剛度條件，型腔厚度為： h= 式中 C，——常數(shù)，其值由型腔的高度與型腔的長(zhǎng)度之比確定。因型腔的高度與型腔的長(zhǎng)度之比=14/119.52=0.117135，查手冊(cè)得 C=1.4； P——型腔壓力，一般取25~45MPa，在此取40 MPa； a——型腔的深度。其值為10； E——彈性模量。鋼的取2.1×105； δ——允許變形量，查教材PC為≤0.05，在此取0.01。 h= (3-7) = =32.17 mm 查實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)的推薦值在此取37 mm。 動(dòng)模墊板厚度的確定 查《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》動(dòng)模墊板厚度的推薦值，塑件在分型面上的投影面積為（119.52×64）×2=15298.56合152.98，在100~200的范圍內(nèi)，則墊板的厚度為30~40，在此取40mm。 3.6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 為了保證注射模的準(zhǔn)確開(kāi)模和合模，注射模必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)定模或上下模合模時(shí)，正確定位和導(dǎo)向的零件。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 1)定位作用 模具閉合后，保證動(dòng)定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精確；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過(guò)程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。 2)導(dǎo)向作用 合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)定模或上下模準(zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。 3)承受一定的側(cè)壓力 塑料熔體在充型過(guò)程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)壓力很大時(shí)，不能單靠導(dǎo)柱來(lái)承擔(dān)，需增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)。 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要零件是導(dǎo)柱和導(dǎo)套，導(dǎo)柱和導(dǎo)套均采用標(biāo)準(zhǔn)件。導(dǎo)柱設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，導(dǎo)柱固定端與模板之間采用H7/m6的過(guò)渡配合：導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分采用H7/f7的間隙配合，而導(dǎo)套用H7/r6的配合鑲?cè)肽０濉? 導(dǎo)柱和導(dǎo)套 (1) 導(dǎo)柱 1、導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式 導(dǎo)柱采用《實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)》上的標(biāo)準(zhǔn)形式，這種形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，用于簡(jiǎn)單模具。 2、導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 1) 長(zhǎng)度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度高出8~12mm，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。 2) 形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺(tái)形或半球形，以使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)向孔。 3) 材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用Y8、T10鋼經(jīng)淬火處理，硬度為HRC50~55。導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm,導(dǎo)向部分表面粗糙度Ra為0.8~0.4μm。 4) 配合精度 導(dǎo)柱固定端與模板之間一般采用H7/m6或H7/k6的過(guò)渡配合；導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分通常采用H7/F7或H8/f7的間隙配合。 (2) 導(dǎo)套 1、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式 本模具的結(jié)構(gòu)形式采用《實(shí)用模具技術(shù)》手冊(cè)上的標(biāo)準(zhǔn)形式，這種形式結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，便于加工。 2、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 1) 形狀 為了使導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)套，在導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好作成通孔，以利于排出孔內(nèi)空氣及殘?jiān)鼜U料。如模板較厚，導(dǎo)柱孔必須作成盲孔時(shí)，可在盲孔的側(cè)面打一小孔排氣。 2) 材料 導(dǎo)套與導(dǎo)柱用相同的材料或同合金等耐磨材料制造，其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，以減輕磨損，防止導(dǎo)柱或?qū)桌?。?dǎo)套固定部分和導(dǎo)滑部分的表面粗糙度一般為Ra0.8μm。 3) 固定形式及配合精度 導(dǎo)套用環(huán)形槽代替缺口，固定在定模板上。用H7/f7或H7/k6配合鑲?cè)肽０濉? 3.7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 注射過(guò)程在經(jīng)過(guò)加料、塑化、注射及冷卻幾個(gè)步驟以后，塑件及澆注系統(tǒng)的凝料被從模具的型腔推出，推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過(guò)裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿或液壓缸來(lái)完成。推出機(jī)構(gòu)主要是由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位部件等組成。 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要考慮以下幾項(xiàng)的原則： 1. 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)計(jì)在動(dòng)模的一側(cè)； 2. 保證塑件不因推出而變形損壞； 3. 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠； 4. 保證良好的塑件外觀； 5. 合模時(shí)的真確復(fù)位。 在本模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中采用推桿的形式對(duì)塑件進(jìn)行脫模，其具體的布置情況考慮平衡受力的原則。 脫模力的計(jì)算 注射成型以后，塑件在模具中冷卻定型，由于體積收縮，對(duì)型腔產(chǎn)生包緊力，塑件必須克服磨擦阻力才能從模腔中脫出。 按力的平衡原理，列出平衡方程式： Ft=AP(μcosα-sinα) 在式中μ——塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1~0.3； A——塑件對(duì)型芯的包容面積； P——塑件對(duì)型芯的單位面積上的包緊力,模內(nèi)冷卻一般?。?.8~1.2）×107，在此取中間值1.0×107； Ft——脫模力； α——型芯的脫模斜度，在本模具中為40＇。 先計(jì)算A值：A=（10×64.98+119.52×10）×4=7380 Ft=Ap(μcosα-sinα) (3-8) =7380×（0.2×cos40＇-sin40＇） =7.3×106KN 3.8 側(cè)向分型與側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 在給定的制件外形分析，成型時(shí)可用側(cè)向分型機(jī)構(gòu)來(lái)完成，但使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。考慮到要實(shí)現(xiàn)制件的外形，觀察其外形形狀，在內(nèi)兩側(cè)邊可以用側(cè)向抽芯實(shí)現(xiàn)成型，在型腔與型芯之間用一鑲塊的型芯來(lái)成型，必須用抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行成型，這樣可以把模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，降低制造成本。 在本模具設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的是機(jī)動(dòng)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。 抽芯距離的確定和抽芯力的計(jì)算： 為了安全的起見(jiàn)，側(cè)向抽芯距離通常比塑件上的側(cè)孔、側(cè)凹的深度或側(cè)向凸臺(tái)的高度大2~3mm。 抽芯距用s表示，則s=s1+2~3mm=2+2=4mm。 抽芯力的計(jì)算：對(duì)于側(cè)向抽芯的抽芯力，往往采用如下的公式進(jìn)行估算： Fc=chP(μcosα-sinα) 在式中 μ——塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1~0.3； 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)；本模具為9mm； P——塑件對(duì)型芯的單位面積上的包緊力,模內(nèi)冷卻一般?。?.8~1.2）×107，在此取中間值1.0×107； Fc——抽芯力(N)； α——側(cè)抽芯的脫模斜度或傾斜角。 斜導(dǎo)柱的側(cè)向分型與側(cè)抽芯機(jī)構(gòu): (1) 斜導(dǎo)柱的側(cè)向分型與側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的形式基本設(shè)計(jì)采用的是斜導(dǎo)柱和滑塊同在定模上。 (2) 滑塊的設(shè)計(jì) 在側(cè)滑塊上安裝側(cè)型芯或側(cè)向成型塊，因此，為了保證成型工藝的可靠和塑件的尺寸的準(zhǔn)確，側(cè)滑塊的導(dǎo)滑不但要靈活，而且要準(zhǔn)確?；瑝K可以分為整體式和組合式兩種。在滑塊上直接制出側(cè)型芯或側(cè)向成型塊稱為整體式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)適合于形狀簡(jiǎn)單的側(cè)向移動(dòng)零件；而在大多數(shù)的設(shè)計(jì)中，均采用將側(cè)型芯或側(cè)向成型塊與滑塊分開(kāi)制造，稱為組合式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以節(jié)約模具鋼材，且加工容易，因此應(yīng)用廣泛。本設(shè)計(jì)并沒(méi)有涉及側(cè)向成型塊。 3.9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 注射模的溫度對(duì)塑料熔體的充模流動(dòng)、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響。注射模中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過(guò)控制模具溫度，使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。 根據(jù)PC塑料的成型工藝，本模具只要設(shè)置冷卻系統(tǒng)即可。 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算是要計(jì)算冷卻介質(zhì)的傳熱面積，為以后的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。目前，有關(guān)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)軟件比較準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單，但這類軟件都是商業(yè)軟件，并不是所有的設(shè)計(jì)單位都有這類的軟件，很多情況還需要設(shè)計(jì)者進(jìn)行冷卻系統(tǒng)的計(jì)算。冷卻系統(tǒng)的計(jì)算包括熱傳導(dǎo)面積的計(jì)算、溫控介質(zhì)通道的尺寸和介質(zhì)用量的確定以及通道回路的排布等，這些工作是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。這里略，其參數(shù)根據(jù)資料推薦值選擇。 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 為了提高冷卻效率和爭(zhēng)取型腔表面溫度的均勻和穩(wěn)定，在系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)中應(yīng)遵守生產(chǎn)中的約定原則。在管道回路布置時(shí)，還需要進(jìn)一步考慮型腔的形狀和尺寸，并使加工方便和密封效果好。冷卻水道的設(shè)計(jì)原則如下： 1. 冷卻水道可設(shè)計(jì)成單回路和多回路； 2. 冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大； 3．冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)相等； 4．冷卻水道入口宜選在澆口附近；； 5．冷卻水道出、入口溫差應(yīng)盡量小； 6. 冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置。 另外，冷卻水道應(yīng)盡量避開(kāi)塑件的熔接部分，以免產(chǎn)生熔接痕，而影響塑件的強(qiáng)度；冷卻水道應(yīng)易于加工和清理，因此直徑一般不小于8mm；冷卻水道通過(guò)多個(gè)模板或模具鑲塊時(shí)，要加密封圈，以防止泄露。 根據(jù)中間板的厚度和型腔尺寸，參考設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦值，在中間板中開(kāi)設(shè)5條直通式冷卻水道，直徑為8㎜，具體布局如下圖： 圖2-5 冷卻水道的布置 冷卻水道和外界的連接采用標(biāo)準(zhǔn)件水嘴連接。 3.10 注射機(jī)的校核 最大注塑量校核 塑件連同澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的重量一般不應(yīng)大于注射機(jī)公稱注射量的80% ，注射機(jī)多以公稱容量來(lái)表示，可采用以下公式校核： Gmax = cρG （3-9） 式中 Gmax——為注射機(jī)可注射的最大注射量（應(yīng)在塑件與澆注系統(tǒng)凝料的重量和80%之內(nèi)）（g）； c——料筒溫度下塑料的體積率的校正系數(shù)，對(duì)于結(jié)晶型塑料， c≈0.85；對(duì)于非結(jié)晶型塑料，c≈0.93； ρ——所有塑料在常溫下的密度（gcm3）； G——注射機(jī)的公稱注射容量（cm3）。 注射壓力的校核 注射機(jī)的公稱注射壓力要大于塑件成型的壓力，即： P公≧P注 式中 P公——注射機(jī)的最大注射壓力（MPa）； P注——塑件成型所需的實(shí)際注射壓力（MPa）； 鎖模力的校核 由于高壓塑料熔體充滿型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的推力，這個(gè)力應(yīng)小于注射機(jī)的公稱鎖模力，否則，將會(huì)產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，即： F鎖≧pA分 （3-10） 式中 F鎖——注射機(jī)公稱鎖模力（N）； P——注射時(shí)型腔內(nèi)注射的壓力，它與塑料品種和壓力有關(guān)（MPa）； A分——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積（㎜2）。 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 A 模具閉合高度長(zhǎng)寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和拉桿間距相合適 模具長(zhǎng)×模具寬<拉桿面積 B模具閉合高度校核 Hmin————注塑機(jī)允許最小模厚=300mm Hmax————注塑機(jī)允許最大模厚=450mm H——————模具閉合高度=400mm 故滿足Hmax＞H＞Hmin。 開(kāi)模行程校核 注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)（如全液壓合模機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)），故注塑機(jī)的模行程應(yīng)滿足下式： S機(jī)－(H模－Hmin)＞H1＋H2＋(5～10) (3-11) 式中 S機(jī)——注塑機(jī)最大開(kāi)模行程，500mm； H1——頂出距離，16mm； H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，92mm； 因?yàn)楸灸＞叩臐沧⑾到y(tǒng)和塑件的特殊關(guān)系,澆注系統(tǒng)和塑件的高度就已經(jīng)包括了頂出距離。故：500－(400－300)＞108＋(5～10) 滿足條件。 綜上所述，所有參數(shù)均在校核范圍內(nèi)，所以本設(shè)計(jì)就選用XS—ZY—500型注射機(jī)。 4繪制裝配圖和零件圖 4.1 模具的裝配 裝配模具是模具制造過(guò)程中的最后階段，裝配精度直接影響到模具的質(zhì)量、壽命和各部分的功能。模具裝配過(guò)程是按照模具技術(shù)要求和相互間的關(guān)系，將合格的零件連接固定為組件、部件直至裝配為合格的模具。 在模具裝配過(guò)程中，對(duì)模具的裝配精度應(yīng)控制在合理的范圍內(nèi)，模具的裝配精度包括相關(guān)零件的位置精度，相關(guān)的運(yùn)動(dòng)精度，配合精度及接觸只有當(dāng)各精度要求得到保證，才能使模具的整體要求得到保證。 塑料模的裝配基準(zhǔn)分為兩種情況，一是以塑料模中和主要零件臺(tái)定模，動(dòng)模的型腔，型芯為裝配基準(zhǔn)。這種情況，定模各動(dòng)模的導(dǎo)柱和導(dǎo)套孔先不加工，先將型腔和型芯鑲塊加工好，然后裝入定模和動(dòng)模內(nèi)，將型腔和型芯之間墊片法或工藝定位器法保證壁厚，動(dòng)模和定模合模后用平行夾板夾緊，鏜投影導(dǎo)柱和導(dǎo)套孔，最后安裝動(dòng)模和定模上的其它零件，另一種是已有導(dǎo)柱導(dǎo)套塑料模架的。 澆口套與定模部分裝配后，必須與分模面有一定的間隙，其間隙為0.05——0.15毫米，因?yàn)樵撎幨車娮靿毫Φ挠绊?，在注射時(shí)會(huì)發(fā)生變形，有時(shí)在試模中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在分模面上澆口套周圍出現(xiàn)塑料飛邊，就是由于沒(méi)有間隙的原因。為了有效的防止飛邊，可以接近塑件的有相對(duì)位移的面上銼一個(gè)三角形的槽，由于空氣的壓力的緣故可以更好的防止飛邊。 4.2 模具的裝配順序 （1）確定裝配基準(zhǔn)； （2）裝配前要對(duì)零件進(jìn)行測(cè)量，合格件必須去磁并將零件擦拭干凈； （3）調(diào)整各零件組合后的累積尺寸誤差，如各模板的平行度要校驗(yàn)修磨，以保證模板組裝密合，分型面吻合面積不得小于80%，間隙不得小于溢料最小值，防止產(chǎn)生飛邊。 （4）在裝配過(guò)程中盡量保持原加工尺寸的基準(zhǔn)面，以便總裝合模調(diào)整時(shí)檢查； （5）組裝導(dǎo)向系統(tǒng)并保證開(kāi)模合模動(dòng)作靈活，無(wú)松動(dòng)和卡滯現(xiàn)象； （6）組裝冷卻和加熱系統(tǒng)，保證管路暢通，不漏水，不漏電，門動(dòng)作靈活緊固所連接螺釘，裝配定位銷。裝配液壓系統(tǒng)時(shí)允許使用密封填料或密封膠，但應(yīng)防止進(jìn)入系統(tǒng)中； （7）試模：試模合格后打上模具標(biāo)記，包括模具編號(hào)、合模標(biāo)記及組裝基面。 ① 模具預(yù)熱 模具預(yù)熱的方法，采用外部加熱法，將鑄鋁加熱板安裝在模具外部，從外部向內(nèi)進(jìn)行加熱，這種方法加熱快，但損耗量大。 ② 筒和噴嘴的加熱 根據(jù)工藝手冊(cè)中推薦的工藝參數(shù)將料筒和噴嘴加熱，與模具同時(shí)進(jìn)行。 ③ 工藝參數(shù)的選擇和調(diào)整 根據(jù)工藝手冊(cè)中推薦的工藝參數(shù)初選溫度，壓力，時(shí)間參數(shù)，調(diào)整工藝參數(shù)時(shí)按壓力，時(shí)間，溫度這樣的先后順序變動(dòng)。 ④ 注塑 在料筒中的塑料和模具達(dá)到預(yù)熱溫度時(shí)，就可以進(jìn)行試注塑，觀察注塑塑件的質(zhì)量缺陷，分析導(dǎo)致缺陷的原因，調(diào)整工藝參數(shù)和其他技術(shù)參數(shù)，直至達(dá)到最佳狀態(tài)。 （8）模具的維護(hù) 模具在使。那么優(yōu)化設(shè)計(jì)的鑲件和嵌件在這里就起到了很大的作用，只須更換個(gè)別已損壞的零件，不會(huì)導(dǎo)致用過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)正常的磨損或不正常的磨損。不正常的損壞絕大多數(shù)是由于操作不當(dāng)所致模具的徹底報(bào)廢。 最后檢查各種配件、附件待零件，保證模具裝備齊全，另外在裝配過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)防零件在裝配過(guò)程中磕、碰、劃傷和銹蝕。裝配滾動(dòng)軸承允許采用機(jī)油進(jìn)行熱裝，油的溫度不得超過(guò)100℃。 4.3 開(kāi)模過(guò)程的分析 注塑機(jī)推動(dòng)推桿墊板兼頂管墊板使動(dòng)定模分開(kāi)，在導(dǎo)柱導(dǎo)向的情況下，動(dòng)定模順利分型，同時(shí)拉料桿拉斷澆口，使塑件在推板和頂管的作用下順利脫出。閉合時(shí)，同樣在導(dǎo)柱和導(dǎo)套的導(dǎo)向作用下通過(guò)頂柱使頂桿先于型腔復(fù)位。以免頂桿碰到型腔，損壞模具。 5注射件成型缺陷分析 模具設(shè)計(jì)制造完后，要進(jìn)行試模。由于設(shè)計(jì)存在的缺陷，可能會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題，因此要根據(jù)具體的情況及時(shí)解決，不要在正式生產(chǎn)中產(chǎn)生類似的問(wèn)題和缺陷。 以下表5.1注射模成型缺陷分析及解決方法。 表5.1 注射塑件成型缺陷分析 序號(hào) 成型缺陷 生產(chǎn)原因 解決措施 1 制 制品形狀欠缺 1.料筒及噴嘴溫度偏低 2.模具溫度太低 3.加料量不足 4.注射壓力不足 5.進(jìn)料速度慢 6.鎖模力不夠 7.模腔無(wú)適當(dāng)排氣 8.注射時(shí)間太短，柱塞或螺桿回退時(shí)間太早 9.雜物堵塞 10.流道澆口太小，太薄、太長(zhǎng) 提高料筒及噴嘴溫度 提高模具溫度 增加料量 提高注射壓力 調(diào)節(jié)進(jìn)料速度 增加鎖模力 修改模具，增加排氣孔 增加注射時(shí)間 清理噴嘴 正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng) 2 制品滋邊 1.注射壓力太大 2鎖模力過(guò)小或單向受力. 3.模具碰損或磨損 4.模具間落入雜物 5.料溫太高 6.模具變形或分型面不平 降低注射壓力 調(diào)節(jié)鎖模力 修理模具 擦凈模具 降低料溫 調(diào)整模具或磨平 3 熔合紋 明顯 1. 料溫過(guò)低 2. 模溫低 3. 擦脫模劑過(guò)多 4. 注射壓力底 5. 注射速度慢 6. 加料不足 7. 模具排氣不良 提高料溫 提高模溫 少擦脫模劑 提高注射壓力 加快注射速度 加足料 通模具排氣氣孔 4 黑點(diǎn)及 條紋 1. 料溫高,并分解 2. 料筒或噴嘴結(jié)合不嚴(yán) 3. 模具排氣不良 4. 染色不均勻 5. 物料中混有深色物 降低料溫 修理接合處,出去死角 改變模具排氣 重新染色 將物料中深色物取締 5 銀絲、斑紋 1.料溫過(guò)高,料分解物進(jìn)入模腔 2.原料含水分高,成型時(shí)氣化 3.物料含有易揮發(fā)物 迅速降低料溫 原料預(yù)熱或干燥 原料進(jìn)行預(yù)熱干燥 6 制品變形 1. 冷卻時(shí)間短 2. 頂出受力不均 3. 模溫太高 4. 制品內(nèi)應(yīng)力太大 5. 通水不良,冷卻不均 6. 制品薄厚不均 加長(zhǎng)冷卻時(shí)間 改變頂出位置 降低模溫 消除內(nèi)應(yīng)力 改變模具水路 正確設(shè)計(jì)制品和模具 7 制品脫皮、分層 1. 原料不純 2. 同一塑料不同級(jí)別或不同牌號(hào)相混 3. 配入潤(rùn)滑劑過(guò)量 4. 塑化不均勻 5. 混入異物氣疵嚴(yán)重 6. 進(jìn)澆口太小,摩擦力大 7. 保壓時(shí)間過(guò)短 凈化處理原料 使用同級(jí)或同牌號(hào)料 減少潤(rùn)滑劑用量 增加塑化能力 消除異物 放大澆口 適當(dāng)延長(zhǎng)保壓時(shí)間 8 裂紋 1. 模具太冷 2. 冷卻時(shí)間太長(zhǎng) 3. 塑料和金屬嵌件收縮率不一樣 4. 頂出裝置傾斜或不平衡,頂出截面積小或分布不當(dāng) 5. 制件斜度不夠,脫模難 調(diào)整模具溫度 降低冷卻時(shí)間 對(duì)金屬嵌件預(yù)熱 調(diào)整頂出裝置或合理安排頂出桿數(shù)量及其位置 正確設(shè)計(jì)脫模斜度 9 制品表面有波紋 1. 物料溫度低,粘度大 2. 注射壓力 3. 模具溫度低 4. 注射速度太慢 5. 澆口太小 提高料溫 料溫高,可減小注射壓力,反之則加大注射壓力 提高模具溫度或增大注射壓力 提高注射速度 適當(dāng)擴(kuò)展?jié)部? 10 制