四組調(diào)料盒注塑模具設(shè)計
四組調(diào)料盒注塑模具設(shè)計,調(diào)料,注塑,模具設(shè)計
附件1：外文資料翻譯譯文
微型模具成型的熱量和擠壓控制
在這篇文章中,我們?yōu)榱擞行У貜?fù)制出該微型模具產(chǎn)品的微小結(jié)構(gòu),將一個擠壓機器和一個小核心傳感器組合起來，構(gòu)建一個注射模具的擠壓系統(tǒng)。在一些重要的部位，由一個壓力裝置，它作為原動力，驅(qū)動中心模具工作。舉例說吧，在注射以后，模腔中的壓力會從二十兆帕上升到三十四兆帕。那些小小的感應(yīng)器形成感受到壓力，那些周圍的裝置和熱敏傳感器，排列在洞腔的同圍。我們可以根據(jù)這些信號推測里面狀況朝著有利的方向發(fā)展。為了評估該注射系統(tǒng)，我們做了一個厚度為1lm角度為140℃ 三角凹朝槽 來進行工作。
說明
大部分的醫(yī)療信息設(shè)備都有一個基礎(chǔ)工作部分，另外還有一些輔助部件來完成某種特定的功能。模具成型技術(shù) 在現(xiàn)實中廣泛應(yīng)用，而且在大批量生產(chǎn)中多有應(yīng)用，這篇文章即是研究成型過程在傳統(tǒng)的成型壓力系統(tǒng)中,其為系統(tǒng)提供很大的壓力差,這種特點為模具成型過程提供了很好的動力源.然而,傳統(tǒng)的成型過程在注射成型的過程中,特別是在微型模具的成型過程中,有兩個很明顯的問題.首先,在用單模腔成型微小結(jié)構(gòu)的模具時,不同的溫度和硬度會引起不一致的成型壓力.一般來說,模腔中心的溫度越高,中心周圍的溫度也會越高.其次,即使通過冷卻和控制壓力的方法來展平那些不平的區(qū)域,但是通過檢測發(fā)現(xiàn),熱流量和壓力仍是高于成型微型模具工作時所規(guī)定的壓力,而且腔內(nèi)的這種情況很不好控制,這樣以來就只好通來偵測熱流面不是溫度來控制型腔中各種成型條件.
這篇文章的作者，也就是該機器的設(shè)計者，他通過在模具重要部位安放一個叫做模具核心擠壓機的部件來及時了解并控制模腔內(nèi)成型的具體情況。這個部件配備有特殊裝置來控制模腔內(nèi)的壓力、溫度，并反饋回到顯示裝置上。這篇文章就向我們詳細地闡述了這種機器的模型。
模具成型的壓力系統(tǒng)設(shè)計
如圖1所示，該結(jié)構(gòu)為我們常用的模具結(jié)構(gòu)圖。首先，我們描述一下裝備有piezo設(shè)備的模具成型壓力機。我們用的pie20設(shè)備有一個最大厚度為13LM的裝置，而且可以產(chǎn)生一個最大值為6KN的壓力。因此，該注射壓力系統(tǒng)所能產(chǎn)生的壓力在0~6KN之間，注射機的壓力系統(tǒng)有一個壓力設(shè)備，該裝置有一個特置的中心軸，并與一個傳感反饋裝置連在一塊。這個壓力裝置是圓柱形的，直徑為25mm，高度為54mm，它的溫度約在20℃和120℃之間。壓力傳動裝置的設(shè)計是對稱的，它把動力和運動從壓力裝置上以一定的規(guī)律和方式傳出去，這個圓柱體的傳動裝置向一個方向上不停地進行著傳遞工作，并由一個平面的輔助裝置保證其只能在平面內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動。
為了研究之便，我們特地用一個很小的傳感器，使位移，壓力、傳感器、熱量傳感器很好地相互協(xié)調(diào)起來協(xié)同工作，當注射機的注射孔開始有位移并要接觸到模腔時，位移傳感器裝置就會測出其位移，并作出下一步的控制動作。該位移傳感器是非接觸式傳感器，其最大是量程為500lm ,誤差可以控制在0.2lm以下。
我們把一個核心模型放在模腔的中央，其結(jié)構(gòu)是一個三角形的凹槽，以深度1lm順次排列。核心表面有32768個三角形的凹槽組成，凹槽相鄰的角度為140o ，距離為1μm完成加工的產(chǎn)品組成一個直徑為12mm厚度為1mm的盤狀物。由是由在鋼里面加入鎳和磷元素制成的合金做的。有很好的硬度和耐磨性。三角槽的切制是由精度非常高的NC機切制而成的，有著異常高的精確度。
有二組深度為12lm的廢氣排放口，依次排列在圓洞的周圍。用一個真空泵抽出由于樹脂的分解而產(chǎn)生的廢氣物。為保證精細模具的硬度，統(tǒng)一冷卻那些盤狀產(chǎn)品。我對使冷卻水做曲線的循環(huán)運動。注射機依靠一個伺服馬達系統(tǒng)，使其可以具備最高達150KN的夾緊力。
評估微型注射系統(tǒng)
以下是成型時的條件：材料：聚苯乙烯；注射溫度：190℃；成型設(shè)備溫度：80℃；注射速度：10mm/s；注射壓力：34mpa；夾緊力：150KN。在這些條件下，我們分別對如下情景作了比較分析。第一種情況是在約1000Vr 電壓下推動注射壓力機工作，第二種是沒有電壓作用。圖表3和4顯示的是模具里邊傳感器的測量結(jié)果。注射壓力的測量由位于注射壓力機后面的壓力計來測量，并以數(shù)字表格形式在輸出裝置上顯示。
第三組表格顯示了成型一個周期的數(shù)據(jù)。首先，在第5.16秒，注射動作開始注射，注射壓力也隨之上升，從第5.6s開始注射壓力在2秒之內(nèi)迅速升至34MPA，模腔內(nèi)的應(yīng)力實行如圖所標的傳感器檢測表明，也隨著增加，只不過有大約0.35秒的延遲，最終可達到20MPA，約是注射壓力的59%。在注射壓力保持不變的那一階段，模腔內(nèi)的應(yīng)力迅速下降到零。這充分證明，盡管存在著由注射機提供注射壓力，但其中一部分由于模腔內(nèi)的摩擦力的存在而被抵消，熔料在模腔內(nèi)凝固的過程中，熔料因漸成為固體而其余部分也隨之降低為零。在此過程中，中心位移也經(jīng)歷了與模腔內(nèi)壓力變化規(guī)律相似的變化。這說明注射中心也受到了反作用力，在經(jīng)歷大約14S的冷卻過程后模具被打開了。
比較低的表格表明了表面溫度和熱量擴散的過程。其中比較平直的那一段曲線顯示的是保壓階段或者說是壓力持續(xù)過程。圖表顯示的是表面溫度連續(xù)上升的過程，此時，熔料經(jīng)澆口源源不斷地流經(jīng)流道，最終達到成型模腔。在注射完成后，溫度迅速上升，而后隨即下降（在冷卻作用下）特別是澆口附近的熱量散的比較快，溫度下降也比較明顯。
在圖表4中，在第5.6s的時候，壓力裝置得到約1000V的電壓，由于電壓作用，模腔內(nèi)的壓力升至34MPA，中心的溫度和壓力也隨之上升。切斷電壓后，中心也恢復(fù)到原始狀態(tài)，但我們無法看到這一過程。
下面，我們對是否微型注射壓力機時產(chǎn)品的表面特征作一比較。圖表5、6顯示的是SEM照片而AFM的測量結(jié)果。從圖片來看，三角形凹槽的表面粗糙度和均勻程度在這兩種情況下并無明顯區(qū)別。原因就是因與注射時的速度與模具微小結(jié)構(gòu)的質(zhì)量有關(guān)，另外三角形凹槽的深度和排列密度也是其原因之一。
附件2：外文原文
Injection molding for microstructures controlling mold-core extrusion and cavity heat-flux
Abstract In this work we constructed an injection press molding system with a mold-core extrusion mechanism and a small sensor assembly for effectively duplicating microstructures to the mold products. The mold-core extrusion mechanism is driven by a piezo element to apply force on important area with microstructures. For example, after injection it increases the cavity pressure from 20 to 34 MPa. Small sensors consist of the pressure, displacement, and heat flux sensor assemblies,arranged around the small cavity. The signals showed us the physical phenomena inside the mold and may be further used as control signal. In order to evaluate this injection press molding system, we formed micro triangular grooves of pitch 1 lm and angle 140o. The mold-core extrusion gave better diffraction intensity by several percents.
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Introduction
Many information and medical equipment contain functional parts with microstructures in the order of 1 lm and overall size of several millimeters. Molding is a mass production method widely used in duplicating three dimensional forms of these parts [1–4]. This paper reports our study on one of the molding processes, namely, the injection press molding process.
In contrast to regular injection molding process that injects molten resin at high pressure into the cavity for simultaneous filling and forming, injection press molding process separates the time of the two processes. Injection press molding process injects molten resin into a mold cavity at low pressure to keep the flow resistance small,and once the cavity is filled, applies large clamping force on molds to form microstructures. Injection press molding has superb transforming capability used for example, in forming optical disks and LCD light guiding plates.
Conventional injection press molding applies large clamping force on molds for forming after the filling process. However, conventional injection press molding process has two problems for forming micro parts described above. First, in forming multiple micro parts with a single set of molds, the temperature and rigidity distributions are not uniform causing difference in forming pressure [5, 6]. Generally, the temperature is higher around the mold center and the pressing force is higher around the perimeter. Secondly, even if one tries to flatten the uneven distribution with cooling or pressure control, sensors to monitor the heat flux or pressure are larger than the micro parts and cannot find these conditions within the cavity.Note that measuring heat flux instead of temperature allows monitoring resin solidification in the cavity.
The authors of this paper devised mechanisms to (1) individually press each important micro structure area (we call this area the ‘‘core’’) with a mold-core extrusion mechanism equipped with a small piezo element and (2) control pressure temperature, and especially the cavity heat flux for each core by arranging a set of sensors around each core and feeding back the sensor signals to the above piezo element. This paper reports our prototype of these mechanisms.
2
Designing the injection press molding system
Figure 1 shows the mold we used. First we describe the mold-core extrusion mechanism design equipped with a piezo element. The piezo element used (KISTLER,Z17294X2) has a maximum free displacement of 13 lm and produces a maximum force of 6 kN with no displacement,thus the pressing force varies between 0 and 6 kN depending on the piezo element extension. The piezo element has a single axis force sensor (KISTLER, 9134A) integrated in it for pressing force feedback control. The piezo element unit size is 25 mm in diameter, 54 mm long and its temperature
Fig. 1. Test mold range is )20 to 120oC. The
symmetric design of the force transferring structure uniformly transfers the pressing force from the piezo element. This cylindrical force transfer mechanism moves in one direction and a planar surface keeps the shaft from rotating.
A small sensor assembly was developed for our study in this paper. Displacement, pressure, and heat flux sensors compose the assembly. The displacement sensor measures the displacement at the mold-core extrusion mechanism where it presses the mold-core, and the displacement in the parting direction at the parting line.
The displacement sensor is an eddy-current type noncontact displacement sensor (SINKAWA Electric, VC-202N) with range of 500 lm and resolution of 0.2 lm. The above 1 axis force sensor served as the pressure sensor to measure the cavity internal pressure.
The heat flux sensor measured the cavity surface temperature and the heat flux. A pair of thermocouples embedded at depths 0.3 and 0.6 mm enabled these measurements with the principle of inverse heat conduction.We mounted the diameter 3.5 mm heat flux sensors on the gate, cavity and sprue lock pin (Fig. 2).
We placed one mold-core at the mold center. The microstructure was triangular grooves arranged with pitch 1 lm. The core surface had 32,768 triangular grooves with 140_ angle that are 0.2 mm long on the
perimeter of a 10.5 mm circle.
Fig. 2. Cavity details and mold-core The finished product formed into
a 1 mm thick disk with diameter 12 mm. The core was made of steel (UDDEHOLM, STAVAX, 52 Rockwell hardness), with Ni-P plating. We cut the triangular grooves with an ultra precision NC machine (FANUC ROBOnano Ui).
Two 12 lm deep air vent grooves were placed on the perimeter of the cavities. A vacuum pump pumped out residual air and gas from molten resin. To provide rigidity similar to a regular mold, we kept the entire 80 kgf mold size the same. For uniformly cooling the disk shaped product, we ran cooling water in a circular path. The injection molding machine (FANUC, ROBOSHOT a-15) has a servo motor type drive with maximum clamping force of 150 kN.
3
Evaluating the injection press molding system
Here are the molding conditions: Resin: Polystyrene, Resin temperature at injection: 190 oC, Mold set temperature:80 oC, Injection speed: 10 mm/s, Holding pressure:34 MPa, and Clamping force: 150 kN. Under these conditions,we compared the case with a constant voltage of 1000 V applied to push the mold-core extrusion mechanism,and the case without pushing. Figures 3 and 4 show the measurements from the sensors inside the mold. The injection force measured with a load cell placed behind the injection molding machine screw derived the injection pressure in the figure.
Fig. 3. Measurements Fig. 4. Measurements
of sensors (without) of sensors (with)
Upper figures of Fig. 3 show the molding cycle. First at 5.15 s, the injection starts and the injection pressure suddenly rises. At 5.6 s, the injection pressure is held at 34 MPa for 2 s. The cavity pressure, measured by the 1 axis force sensor, increase with a 0.35 s delay, to reach only 20 MPa, which is 59% of the injection pressure. The cavity pressure quickly went down to about zero during the injection pressure holding period. This shows that despite the pushing force at the source of the injection molding machine, friction reduces pressure which is dropped at cavity. Also, when the resin solidified in the cavity, it parted from the mold to drop the pressure to zero. The core displacement shows a transition similar to the cavity pressure indicating that it was pressed back by the resin. After further cooling to 14 s, the mold was opened.
Lower figures of Fig. 3 show the surface temperature and heat flux transitions. The horizontal axes are magni-fied in the lower figures around the pressure holding period.The figure shows the sequential surface temperature rise at the lock pin, gate, and cavity as resin passed over them. The heat flux maximized immediately after injection and gradually decreased. Especially at the gate, the heat flux went down to about zero during pressure holding.
In Fig. 4, a voltage of 1000 V was applied to the piezo element for 2 s starting at 5.6 s. The voltage raised the cavity pressure to 34 MPa. The core gradually advanced with drop in cavity pressure from the position pressed in by the resin to eventually reach 9 lm ahead of its original position. Cutting the voltage retracted the core to its original position. But, we were not able to observe change in surface temperature and heat flux due to change in heat transfer from applying voltage.
Next we compare form features on the product with and without the mold-core extrusion. Figures 5 and 6 show the SEM photographs and the AFM measurement results. The photographs reveal that the triangular grooves had a uniform pitch with smooth surface regardless of mold-core extrusion, and good form transfer to the products. The reasons are smooth flow of polystyrene and the small aspect ratio of the groove depth and pitch.
目 錄
摘要…………………………………………………………………^………………………1
關(guān)鍵詞………………………………………………………………………………………1
1 前言………………………………………………………………………………………1
2 塑件材料性能……………………………………………………………………………2
2.1 ABS材料分析………………………………………………………………………2
2.2 塑料成型工藝性能分析…………………………………………………………2
3 塑料件的結(jié)構(gòu)工藝………………………………………………………………………4
3.1 塑料件的尺寸精度分析…………………………………………………………4
3.2 塑料件的使用性能分析…………………………………………………………4
3.3 塑料件的表面質(zhì)量分析…………………………………………………………4
3.4 塑料件的結(jié)構(gòu)分析………………………………………………………………4
4 成型設(shè)備的選擇和成型工藝的制定……………………………………………………5
4.1 成型參數(shù)的確定…………………………………………………………………5
4.2 塑件的體積和重量的計算………………………………………………………6
4.3 模具所需塑料熔體注射量………………………………………………………6
4.4 鎖模力的計算……………………………………………………………………6
4.5 設(shè)備選擇…………………………………………………………………………7
4.6 塑料成型工藝卡…………………………………………………………………8
5 注射模設(shè)計……………………………………………………………………………8
5.1 可行性分析………………………………………………………………………8
5.2 確定模具的類型…………………………………………………………………10
5.3 確定模具的主要結(jié)構(gòu)……………………………………………………………10
6 安裝與試?！?0
6.1 模具的安裝結(jié)構(gòu)圖………………………………………………………………30
6.2 模具工作過程……………………………………………………………………31
6.3 模具的安裝試?！?2
結(jié)論…………………………………………………………………………………………33
參考文獻 …………………………………………………………………………………33
致謝…………………………………………………………………………………………34
附錄1………………………………………………………………………………………35
四組調(diào)料盒注塑模具設(shè)計
摘 要：本模具設(shè)計的課題是四組調(diào)料盒，針對調(diào)料盒進行了相關(guān)的工藝設(shè)計和模具設(shè)計。設(shè)計中利用CAD與PROE等軟件對模具進行計算分析，提高了模具設(shè)計合理性。本模具在節(jié)約模具成本、縮短生產(chǎn)周期、提高模具壽命取得了較大的成就。
關(guān)鍵詞：注塑模; 調(diào)料盒; 合理性
Design of Four Group of Seasoning Box Injection Mold
(Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)
Abstract：This mold design's topic is four group of seasoning boxes, according to the related seasoning box，I did the associated process design and die design. In this design，I used CAD software and the PROE to do calculation and analysis for mold, to improve the mold design's rationality. The mold have made great achievements in saving mould cost, shorten the production cycle and improve die’s life.
Key words：injection mold; seasoning box; rationality
1 前言
四組調(diào)料盒是用于烹飪裝調(diào)料的工具，其需求量巨大，外形美觀，具有重量輕、易清潔、耐磨、耐腐蝕老化、強度高、使用壽命長、制作方便、價格低廉等特點。該產(chǎn)品外形復(fù)雜、選用材料為熱塑性塑料ABS，采用注射成型。注射成型是將塑料經(jīng)過料筒加熱之后，通過注射機將熔融的塑料注射到具有一定形狀的型腔之內(nèi)，而達到成型目的。它具有成型周期短，能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精度的塑料制品。其生產(chǎn)率高，易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。
在設(shè)計過程中，我先對塑件的原材料進行分析，了解它的成型工藝性能、主要用途等，然后根據(jù)塑件的形狀結(jié)構(gòu)，結(jié)合ABS的性能，初步選取注射機。本模具利用CAD與PROE等軟件對模具進行計算分析，參考模具設(shè)計有關(guān)資料，最后選出了頂桿等裝置，讓模具在精度、可行性以及脫模等方面有了較為突出的優(yōu)勢。設(shè)計當中，利用PROE軟件進行輔助，不僅加快了模具設(shè)計的速度，更是讓模具設(shè)計更為合理，并預(yù)先知道其可行性。在多種模具結(jié)構(gòu)中選取最優(yōu)的一種。最后利用CAD繪圖軟件對模具的圖紙進行清晰的表達，使模具結(jié)構(gòu)讓人一目了然。通過計算與對模具結(jié)構(gòu)的分析，分別設(shè)計出模具的成型零部件、澆注系統(tǒng)、推出機構(gòu)、側(cè)向分型機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)等，并選用基本模架。本模具通過計算與綜合考慮，在節(jié)約模具成本、縮短生產(chǎn)周期、提高模具壽命、實現(xiàn)中批量生產(chǎn)等方面取得了較大的成就。
由于本人水平有限，模具設(shè)計與制造知識不夠完善，所以設(shè)計中難免出現(xiàn)或多或少錯誤，在此希望讀者在閱讀時加以批評指正。
2 塑件材料選擇性能
2.1 零件
圖1 零件圖
Fig.1 Detail drawing
2.2 ABS材料分析
ABS材料是丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物。這三種組分各自的特性，使ABS具有良好綜合力學(xué)性能。丙烯晴使ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性。
ABS屬于熱塑性塑料，外觀為粒狀或粉狀,呈微黃色,不透明但成型的塑件具有較好的光澤。ABS無毒，無味。密度1.02～1.05g/cm3成型溫度范圍（180℃--240℃）,成型時有較好的流動性。ABS材料具有較高的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降(抗寒性)；有良好的的機械強度和一定的耐磨性，耐油性，化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。
2.3 塑料成型工藝性能分析
塑料成型工藝特性是塑料在成型加工過程中所表現(xiàn)出來的特有性質(zhì)，下面，對注塑材料ABS工藝特性進行分析：
（1）收縮性 塑料從溫度較高的模具中取出冷卻到室溫后，其尺寸或體積會發(fā)生收縮變化，這種性質(zhì)稱為收縮性。收縮性的的大小以單位長度塑件收縮量的百分數(shù)來表示，稱為收縮率。一般對于大型模具的收縮率計算，我們采用實際收縮率進行計算：SS=a-b/b×100% （SS:實際收縮率；a:模具或塑件在成型溫度時的尺寸；b：塑件在室溫時的尺寸；c：模具在室溫時的尺寸） 對我所設(shè)計的零件屬于小型的模具，所以采用SJ=c-b/b×%（Sj：為計算收縮率） 由于本次畢業(yè)設(shè)條件的原因，沒有辦法自己去測量出：c b 值。于是我們通過查找資料《塑料成型工藝與模具設(shè)計》附錄B 常用塑料的收縮率，可得：ABS塑料成型收縮率為：0.003-0.008，由于塑件的結(jié)構(gòu)，模具的結(jié)構(gòu)，成型工藝條件等都會影響塑料的收縮率變化。我們?nèi)∫粋€相對平均值：0.005。
（2）流動性 塑料在一定的溫度、壓力作用充填模具開腔的能力，稱為塑料的流動性。塑料的流動性差，就不容易充滿開腔，易產(chǎn)生缺料或熔接痕等缺陷。但流動性太好，又會在成型時主生嚴重的飛邊。ABS材料屬于熱塑性塑料，分子成線型，具有良好的流動性。其次：料溫，壓力，模具結(jié)構(gòu)都會影響塑料的流動及充模能力。
（3）吸濕性 吸濕性是指塑料對水分的親疏程度。按吸濕或粘附水分能力的大小分類，ABS塑料屬于吸濕性塑料，吸水率為:0.05%-0.5%。在注塑成型過程中比較容易發(fā)生水降解，成型后塑件上出現(xiàn)氣泡，銀絲與斑紋等缺陷。因此，在成型前必須進行干燥處理。一般干燥溫度取80-90℃，干燥時間為兩小時。
（4）熱敏感性 塑料的化學(xué)性質(zhì)對熱量的敏感程度稱為熱敏性。熱敏性塑料在成型過程中很容易在不太高的溫度下發(fā)生熱分解、熱降解，從而影響到塑件的性能，色澤和表面質(zhì)量等，另處，塑料熔體發(fā)生熱分解或熱降解時，會釋放出一些揮發(fā)性氣體，這些氣體一般具有腐蝕性，或有毒，不管是對人，還是模具都會造成一定的影響。ABS塑料成型溫度為210℃-250℃，經(jīng)查中國人力資源專家網(wǎng)提供的材料編經(jīng)驗值得，到達260℃變色，于料溫達到280℃時，塑料出現(xiàn)分解。于是注塑成型是，一般取210℃-250℃。
綜上所述：ABS收縮比較大，成型收縮后，對型芯具有比較大的包裹力，為方便塑件順利脫模，應(yīng)將脫模斜度設(shè)計為較大值：型腔40′～1°40′型芯30′～１°。ABS溶融時具有良好的流動性；較低的熱敏性；屬于吸濕性塑料。于是在成型是需要控制好，成型溫度，壓力，注射前的干燥處理等。
3 塑料件的結(jié)構(gòu)工藝
3.1 塑料件的尺寸精度分析
按塑件的尺寸MT精度要求,未標注公差為自由，按ABS材料模塑件公差等級（GB/T 14486-1993）選取一般精度要求MT3。其主要尺寸公差如下（單位均為mm）
成型零件的外形尺寸： 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、95°、15°
成型零件的外形尺寸： 、、、、、、、
成型零件的卡位孔尺寸:
3.2 塑料件的使用性能分析
塑件外表面光亮耐磨，平整，卡位孔處需要有良好的力學(xué)性能。卡位孔配合精度不高，需要適當?shù)膹姸群蛷椥?，不容易產(chǎn)生的變形，整體無變形即可。
3.3 塑料件的表面質(zhì)量分析
該塑件要求外形美觀，內(nèi)、外表面表面光滑，沒有斑點及熔接痕現(xiàn)象，內(nèi)、外表面粗糙度均可取Ra0.4μm。塑件制品內(nèi)、外表面成型后方不可見邊緣有缺陷，邊緣面要求平整。
3.4 塑料件的結(jié)構(gòu)分析
（1）塑件形狀比較復(fù)雜，前、后面都用圓弧過度，后面有兩個卡位孔，兩側(cè)均有加強筋。內(nèi)部有三塊隔板。
（2）塑件整體結(jié)構(gòu)較大，平均壁厚為1.5mm，壁厚檢測分析如圖2所示，超過ABS塑料的最小成型壁厚。可注塑成型。
圖2 厚度檢查分析
Fig.2 Thickness inspection analysis
綜上所述，從精度上看，ABS注塑成型可滿足尺寸要求，表面粗糙度要求（ABS Ra可達到0.025～1.6/μm）。從結(jié)構(gòu)上看，可考慮整體邊緣為最大分型面，兩側(cè)卡位孔結(jié)構(gòu)考慮側(cè)向分型。從塑件的表面質(zhì)量要求看，澆口選擇在塑件的底部，提高它們的力學(xué)性能。由于塑件整體結(jié)構(gòu)較大，但生產(chǎn)批量大等。我們可以考慮使用一模多腔的注塑成型，提高生產(chǎn)效率。
4 成型設(shè)備的選擇和成型工藝的制定
4.1 成型參數(shù)的確定
查《中國模具設(shè)計大典》、《塑料成型工藝與模具設(shè)計》得ABS塑料的有關(guān)注塑成型參數(shù)：
密 度 ： 1.01～1.05g/mm3
收 縮 率 ： 0.005～0.008
預(yù)熱溫度 ： 80℃～90℃，預(yù)熱時間2～3h
料筒溫度 ：前段200℃～210℃,中段210℃～230℃，后段200℃～220℃
噴嘴溫度 ：180℃～190℃
模具溫度 ：50℃～70℃
注射壓力 ：60～100MPa
注射時間 ： 注射時間3～5s，保壓時間10～30s，冷卻時間15～30s.
成型周期 ：40～70S
4.2 塑件的體積和重量的計算
4.2.1 利用PRO/E進行體積的計算
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根據(jù)產(chǎn)品圖紙，將四組調(diào)料盒按1:1的尺寸比例在PROE里完成三維構(gòu)圖。利用PROE分析指令對四組調(diào)料盒進行體積的計算
體積=4.7173376e+10000mm3
其中e=1
四組調(diào)料盒體積V=10004.72mm3
4.2.2 四組調(diào)料盒重量的計算
根據(jù)分析ABS材料 ρ=1.05g/cm3
W=ρV
=1.05×10004.72×10-3
=10.5496g
4.3 模具所需塑料熔體注射量
根據(jù)生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，由于注塑件的尺寸比較大，初步選擇采用一模二腔，按《塑料模具設(shè)計指導(dǎo)》2.1.2.4有如下模具所需塑料熔休注射量的計算公式：
M = N M1+ M2
式中，M—— 副模具所需塑料的質(zhì)量或體積（g或cm3）
N —— 初步選定的型腔數(shù)量
M1—— 單個塑件的質(zhì)量或體積（g或cm3）
M2 ——澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積（g或cm3）
M2 ：注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積，它與注塑件的質(zhì)量和塑料的流動性能有一定的關(guān)系，是一個不定值，但據(jù)注塑廠的統(tǒng)計資料，M2 取15%-20%。在這里我們選用M2 =0.6N M1 則有：
M=1.6NM1
=1.6×2×10.5496
=33.75872 cm3
4.4 鎖模力的計算
FM=（NA1+A2）P型
式中，F(xiàn)M ——模具所需要的鎖模力（N）
N ——初步選定的型腔數(shù)量
A1 ——單個塑件在分型面上的投影面積（mm2）
A2 ——流道凝料在分型面上的投影面積（mm2）
P型 ——塑料熔體對型腔的平均壓力(MPa)
其中，A2 按分型面上投影面積A1 的0.2～0.5倍。取中間值0.3，利用Pro/E進行注塑件投影面積分析（一模兩腔一起分析），A1 ?投影面積為：40951.0mm2如圖3所示。
圖3 投影面積分析
Fig.3 Projective area analysis
根據(jù)資料《塑料模具設(shè)計指導(dǎo)》P7常用塑料注射成型時型腔平均壓力表2-2中，ABS屬于中等黏度塑件及有精度要求的塑件，P型 取35
FM=（NA1+A2）P型
=（2×20475.5+0.3×2×20475.5）×35
=（40951+12285.3)×35
=1863270.5 Mpa
4.5 設(shè)備選擇
根據(jù)塑化塑化溫度，額定注射量，注射壓力，鎖模力要求，參考《塑料成型工藝設(shè)計與模具設(shè)計》P105表4.2常用國產(chǎn)注塑機的規(guī)格和性能。初步選擇采用注射機型號：G54-S200/400
G54-S200/400 其有關(guān)的參數(shù)為：
額定注射量 200～400cm3
注射壓力 109MPa
鎖模力 2540KN
最大注射面積 645cm2
最大開合模行程 260mm
最大模具厚度 406mm
最小模具厚度 165mm
噴嘴圓弧半徑 18mm
噴嘴孔直徑 4mm
動定模板尺寸 532×634mm
拉桿間距 290mm×368mm
4.6 塑料成型工藝卡
根據(jù)ABS材料的注射成型工藝分析、四組調(diào)料盒的結(jié)構(gòu)分析及相關(guān)資料《塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計》編寫如下表成型工藝卡片。見附錄1.
5 注射模設(shè)計
5.1 可行性分析
5.1.1 可注塑性分析
（1）最小壁厚要求
根據(jù)圖紙，四組調(diào)料盒壁厚為1.5mm?！端芰夏＞咴O(shè)計與制造實訓(xùn)教程》P18（表1-3）常用塑料壁厚選用范圍中，ABS材料壁厚范圍為1.25-1.6mm。四組調(diào)料盒的壁厚中型塑件，需進行最小壁厚校核?！端芰夏＞咴O(shè)計參考資料匯編》P160壁厚（S）與流程（L）關(guān)系式：ABS流動性為中等。
S=（L÷100+0.8）×0.7
=（150÷100+0.8）×0.7
=1.61mm ＞1.5mm
四組調(diào)料盒平均尺寸大于ABS材料的實際最小注塑尺寸,可注塑成型。
（2）表面質(zhì)量要求
由于塑件表面質(zhì)量要求較高，表面不允許出現(xiàn)明顯的接痕，和氣泡傷疤。為避免此類缺陷的出現(xiàn)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計，分型面設(shè)計，澆注系統(tǒng)設(shè)計，排氣系統(tǒng)設(shè)計前進行使用PLASTTC ADVISER7.0進行注塑件可能產(chǎn)生的接痕和氣泡分析如圖4所示。
圖4 接痕和氣泡
Fig.4 Line and bubbles
圖中，紅色為縮痕區(qū)，藍綠色小點為氣泡。由圖可知，縮痕多出現(xiàn)在相交結(jié)構(gòu)上，一般由塑件的結(jié)構(gòu)確定接痕的分析為紅色，說明接痕缺陷不明顯，塑件的結(jié)構(gòu)達到表面表質(zhì)量的要求。藍綠色點不多，多集中在邊緣上，可考慮將分型面設(shè)計在此處，合理利用合模間隙，可達到良好的排氣效果，可避免氣泡引起的缺陷。
5.1.2 可制造性分析
（1）、模具精度校核
根據(jù)塑件精度要求塑件外表面Ra=0.8μm按經(jīng)驗公式可得型腔的表面要求Ra=0.27μm 由精銑——研磨達到精度要求。
（2）、結(jié)構(gòu)分析
塑件整體結(jié)構(gòu)均勻，卡位孔結(jié)構(gòu)小，內(nèi)有R3倒角，型芯機構(gòu)設(shè)計成整體式，如圖5（a）所示，需要用到線切割和數(shù)控銑加工，是模具加工費較貴，且小的角槽容易磨損，一但磨損過量，則整個型腔需要更換，浪費大量的費用，從模具的加工性、經(jīng)濟角度出發(fā)考慮，所以型芯機構(gòu)設(shè)計成拼塊組合式，如圖5（b）所示，有利于加工，便于更換，即可節(jié)省模具的成本費。型芯設(shè)計成組合鑲嵌式可以用銑工單獨加工完成。
（a）整體式 （b）拼塊組合式
圖5 型芯的形式
Fig.5 Cores of form
塑件在兩側(cè)分別有一個卡位孔，卡位孔的直徑：4.2mm、長：8mm，卡位孔結(jié)構(gòu)不利于與主分型面一起分型，所以必須運用側(cè)向抽芯分型才可以分型。
綜上所述：四組調(diào)料盒塑件，滿足最小注射壁厚，注射沒有明顯的縮痕現(xiàn)象，注射型成氣泡少，且可利用合理的合模間隙排氣。模具可加工簡單，結(jié)構(gòu)合理。
5.1.3 型腔數(shù)目的確定
根據(jù)模具的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，一模多腔能提高生產(chǎn)效率，降低每一件產(chǎn)品的模具費用。根據(jù)一模兩腔塑件的體積V=40951.0mm2，塑件體積比較大，按初步選擇的注射機G54-S200/400額定的注射量為200～400 mm3，可成型一模具多腔。但隨著模具型腔數(shù)目的增加，塑件的精度降低，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本提高，注塑質(zhì)量差。綜合考慮，四組調(diào)料盒的模具設(shè)計采用一模二腔結(jié)構(gòu)。
5.2 確定模具的類型
（1）塑料采用注射成形法生產(chǎn)。為保證塑料表面質(zhì)量，使用點澆口成形，由于塑件較大，所以一個塑件采用四個點澆口，因此模具應(yīng)為雙分型面注射模（三板式注射模）。
（2）模具采用一模二腔，模具規(guī)模較大，為了降低加工難度，模具采用組合鑲嵌式。
（3）從塑件卡位孔結(jié)構(gòu)的角度考慮，制件卡位孔結(jié)構(gòu)較小，所需的抽芯力不大，所以可以利用斜滑塊側(cè)向分型。
5.3 確定模具的主要結(jié)構(gòu)
5.3.1 模具型腔布局、澆口的選擇
（1）模具型腔布局的選擇
合理的型腔布局有，能簡化模具結(jié)構(gòu)，提高生質(zhì)量。下圖6中a、b、c為四組調(diào)料盒模具設(shè)計中的四種模具型腔的布置方式。
（a） 矩形橫向?qū)ε?
（b） 矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自谕鈧?cè) （c）矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自趦?nèi)側(cè)
圖6 模具開腔布局
Fig.6 Mould chamber layout
（一）圖a為矩形橫向?qū)ε?，卡位孔外?cè)兩個反向，內(nèi)側(cè)兩個相對。此排列方式結(jié)構(gòu)簡單，壓力中心為矩形排列的中心，利于壓緊。澆口選擇底部，但由于內(nèi)側(cè)兩個卡位孔相對結(jié)構(gòu)，不便于安裝，不便于抽芯機構(gòu)設(shè)計及抽芯。
（二）圖b為矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自谕鈧?cè)。此排列方式結(jié)構(gòu)簡單，壓力中心為矩形排列的中心，利于壓緊。澆口選擇底部，卡位孔的側(cè)抽芯分別在外側(cè)兩邊，不能提高側(cè)抽芯的力學(xué)性能且結(jié)構(gòu)緊湊。在設(shè)計側(cè)抽芯機構(gòu)時需要設(shè)計四個，不便于安裝，模具成本費較高。
（三）圖c矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自趦?nèi)側(cè)。此排列方式結(jié)構(gòu)簡單，壓力中心為矩形排列的中心，利于壓緊。澆口選擇底部，卡位孔的側(cè)抽芯分別在內(nèi)側(cè)兩邊，能提高側(cè)抽芯的力學(xué)性能且結(jié)構(gòu)緊湊。在設(shè)計側(cè)抽芯機構(gòu)時只需要設(shè)計二個即可，便于安裝，模具成本費比上種方法低。
根據(jù)經(jīng)驗，型腔的排列尺寸，即要保證成型時的壓邊值，又要考慮側(cè)抽芯是否產(chǎn)生干涉，如有干涉則無法合模具。經(jīng)綜合考慮，型腔的橫間矩最小處取20mm。綜合分析考慮使用圖c矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自趦?nèi)側(cè)，卡位孔縱向?qū)ε艃?nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)。
（2）模具點澆口的選擇
模具型腔體積較大，塑件壁厚均勻，經(jīng)塑料專家分析，注塑件澆口最佳位置主要為兩塑件相對的一小部分，如圖7所示。
圖7 澆口選擇的分析
Fig.7 Runner choice of analysis
圖中，藍色表示澆口最佳選擇區(qū)域，紅色表示最不好的選擇區(qū)域。根據(jù)分析報告，為達到好的澆口位置的選擇效果，澆口選在綠色區(qū)域并在塑件的底部。
5.3.2 分型面的設(shè)計
分型面的選擇原則：應(yīng)選在外形最大輪廓處、有利于塑件的順利脫模、模具結(jié)構(gòu)簡單既便于加工制造、應(yīng)有利于排氣、確保塑件的外觀質(zhì)量要求、保證塑件的精度要求，還應(yīng)考慮到型腔在分型面上投影面積的大小，以避免接近或超過所選用注塑機的最大注塑面積而可能產(chǎn)生溢流現(xiàn)象。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合縮痕和氣泡分析。分型面取塑件底面為主分型面，結(jié)構(gòu)簡單，利于氣體的排出，外側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)由側(cè)抽芯側(cè)向分型。下圖8 A、B兩種方式。
圖A 圖B
圖8 分型面的設(shè)計
Fig.8 Parting surface design
圖A整體式：結(jié)構(gòu)復(fù)雜不利于加工且不可完成側(cè)向分型。只能使模具復(fù)雜。
圖B組合拼塊式：結(jié)構(gòu)簡單利于加工及順利完成側(cè)向分型，從塑件的整個外表有較高的光潔度要求，澆口不能設(shè)計邊沿或上表面上，于是此分型面的方式必需采用點澆口，設(shè)計在塑件的底部?？ㄎ豢淄ㄟ^斜滑塊側(cè)向抽芯完成，側(cè)抽芯具有較好的力學(xué)性能，在合模時，可將模具鎖緊。
綜合分析，采用圖B分型設(shè)計。
5.3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計
（1）主流道設(shè)計
主流道是注射機噴嘴與分流道的塑料熔體的流動通道，其形狀尺寸對熔體的流動和充模時間有較大的影響。主流道一般設(shè)計在澆口套中，為更容易的拔出，主流道的錐角為20～40結(jié)構(gòu)如右圖9所示 圖9 主流道
Fig.9 Main runner?
（2）分流道的設(shè)計
分流道的作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。其主要形式有：圓形、梯形、U形、半圓形、矩形、六角形10所示。
圖10 分流道
Fig.10 Runner
其中，梯形和半圓形加工較為容易，且熱量損失與壓力損失均不大，所以在此設(shè)計中，選用半圓形流道。根據(jù)經(jīng)驗，梯形的主流道熱量損失與壓力損失，所以分流道設(shè)置為梯形。
（3）分流道的布局
模具結(jié)構(gòu)為一模二腔，型腔排列采用矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自趦?nèi)側(cè)的方式，各型腔壓力平均同時充滿，分流道的排列方式如下圖11所示，
圖11 分流道布局
Fig.11 Runner layout
圖11中，L由型腔的布局確定，L1=50、L2=15 圖中的二次分流比一次分流要小15%～20%。
（4）澆口的設(shè)計
考慮澆口的靈活性，加工方便，及零件的表面質(zhì)量要求，所以選用點澆口進料，減少了澆注系統(tǒng)塑料的損耗量，同時去除澆口容易，且不留明顯痕跡。如下圖12所示
圖12 點澆口
Fig.12 Pinpoint gate
澆口尺寸：d=1、L=1、a=8°
其中，主流道襯套和定位環(huán)由主流道尺寸，襯套尺寸選擇標準件。如下圖13
A 主流道襯套 B定位環(huán)
Fig.13 Bushing and Location ring
5.3.4 排氣系統(tǒng)
模具型腔體積較大，塑件壁厚均勻，經(jīng)塑料專家分析，注塑件主要在下表面相交處，及卡位孔部位產(chǎn)生少量氣泡，如圖 4-11所示。在分型面的設(shè)計中，已經(jīng)將主分型面設(shè)計于易產(chǎn)生氣泡的位置，其主要將合模具間隙控制在0.03mm，則能將氣體通暢排出?？ㄎ豢捉Y(jié)構(gòu)部位的氣體排出，主要設(shè)計側(cè)型芯的配合間隔為0.03mm。
圖14 排氣系統(tǒng)分析
Fig.14 Exhaust system analysis
5.3.5 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計
（1）導(dǎo)向機構(gòu)的功用
任何一副模具在定動模之間都設(shè)置有導(dǎo)向機構(gòu)。其作用有如下：
①定位作用：合模時維持動定模之間的一定方位，合模后保持模腔的正確形狀。
②導(dǎo)向作用 合模時引導(dǎo)動默按序閉合，防止損壞型芯，并承受一定的側(cè)向力。
③承載作用 采用推件板脫模或三板式模具結(jié)構(gòu)，導(dǎo)柱有承受推件板和定模型腔板的重載荷作用。
④保持運動平穩(wěn)作用，對于大中型模具的脫模結(jié)構(gòu)，有保持機構(gòu)運動靈活平穩(wěn)的作用。
（2）導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計
①導(dǎo)柱 國家標準規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱。有的導(dǎo)柱開設(shè)油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩檫，小型模具和生產(chǎn)批量小的模具主要采用帶頭導(dǎo)柱，大型模具和生產(chǎn)批量大的模具多采用有肩導(dǎo)柱。中小型模具導(dǎo)柱直徑約為模板兩直角邊之和的1/20—1/35。大型模具導(dǎo)柱直徑約為模板兩直角邊之和的1/30—1/40。具體直徑可查塑料模架標準。國家規(guī)定導(dǎo)柱頭部為接錐形，截錐形長度為導(dǎo)柱直徑的1/3，半錐角為10 o—15 o，也有頭部采用半球形的導(dǎo)柱，導(dǎo)柱具體尺寸可查有關(guān)國家標準。
② 導(dǎo)套 直導(dǎo)套多用于較薄的模板，比較厚的模板須采用帶頭導(dǎo)套，導(dǎo)套壁厚通常在3-10mm ，視內(nèi)孔大小而定，大者取大值，帶頭導(dǎo)套軸向固定容易，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)套具體尺寸可查有關(guān)國家標準。見圖紙。
帶頭導(dǎo)套。S=5 L=40 d=24 壁厚為2（《塑料模具設(shè)計手冊》 P87-91
（3）設(shè)計導(dǎo)套和導(dǎo)柱須注意的事項
①合理布置導(dǎo)柱位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模模具四角的危險斷面上，通常設(shè)在長邊離中心線的1/3處最安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等直徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。
②導(dǎo)柱工作部分長度應(yīng)比型芯端面高出6-8mm ，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)用。
③導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度時采用H8/f8，甚至H9/f9）
導(dǎo)柱固定部分配合精度采取H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/6。配合長通
常取配合直徑1.5-2倍，其余部分可以擴孔，以減小摩檫，并降低加工難度。
④導(dǎo)柱與導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性，多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理，其硬度為
HRC48-55，也可采用T8或T10碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理。導(dǎo)柱工作部分的粗糙
度為RaR0.4，固定部分為Ra0.8；導(dǎo)套內(nèi)外圓柱面表面粗糙度取Ra0.8為妥。
⑤導(dǎo)柱可以設(shè)置在動模一邊或定模一邊，設(shè)在動模一邊可以保護型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊便于塑件脫模，一般情況下導(dǎo)柱多設(shè)在有型芯的一邊，有時動定模兩邊均設(shè)有導(dǎo)柱，分別起著不同的作用。
⑥導(dǎo)柱頭部應(yīng)制成截錐形或球頭型。導(dǎo)套的前端也應(yīng)導(dǎo)角，一般導(dǎo)角半徑為1-2mm。
5.3.6 限位拉桿的設(shè)計
本模具設(shè)計是雙分型面，所以必須要設(shè)計一個限位裝置來控制中間板與定模座板的距離，經(jīng)查閱資料本設(shè)計選擇限位拉桿作為限位裝置，如圖15所示限位拉桿是在模具中起限位作用。
圖15 限位拉桿
Fig.15 Limit bars
L= S+K
L—拉出澆口凝料距 S—澆口的深度
K—安全系數(shù)（一般取3～10mm）
L=S+K=165+5=170
L1是在開模時利用水口板把主流道中的凝料拉出來，限位水口板距離。
圖16 限位拉桿安裝圖
Fig.16 Limit bars installed figure
限位桿安裝于圖16所示。
5.3.7 確定模具的主要結(jié)構(gòu)
模具結(jié)構(gòu)為雙分型面注射模，如圖17所示。模具分型面A—A的打開距離，應(yīng)大于165mm，分型面B—B的打開距離，應(yīng)大于58mm，方便制件和澆注系統(tǒng)的脫落。
圖17 本模具雙分型面注射模結(jié)構(gòu)圖
Fig.17 This mould double parting surface injection mould structure
1—定位環(huán) 2—澆口襯套 3—定模座板 4—水口板板 5—限位拉桿 導(dǎo)套 6—定模板 導(dǎo)柱 7—尼龍拉模扣 8—動模板 9—復(fù)位彈簧 螺釘 10—復(fù)位桿 11—墊鐵12—動模座板 13—垃圾釘 14—推板 15—推桿固定板 16—支承柱 17—頂桿 18—導(dǎo)柱 19—導(dǎo)套
5.3.8 模架的選擇
（1）根據(jù)模具的主要結(jié)構(gòu)，選擇派生型的三板模架P4型如上圖17所示。
（2）模具安裝尺寸校核
模具整體尺寸長寬高：長550、寬500、高500mm，注射機的模具尺寸要求為：長〈634mm、寬〈532mm高〈496mm模具的整體尺寸不符合注射機對模具的尺寸要求。故，從模具的綜合因素考慮，最終注塑機確定為：XS-ZY-500。長〈550mm、寬〈450mm高〈496mm模具的整體尺寸符合注射機對模具的尺寸要求，模具的閉合高度小與注塑機的最大模具厚度要求450mm。
模具的整體尺寸符合注射機對模具的尺寸要求，可方便的安裝到注射機上。
XS-ZY-500，其有關(guān)的參數(shù)為：
額定注射量 500cm3
注射壓力 145MPa
鎖模力 3500KN
最大成型面積 1000cm2
最大開合模行程 500mm
最大模具厚度 450mm
最小模具厚度 300mm
噴嘴圓弧半徑 18mm
噴嘴孔直徑 4mm
動定模板尺寸 700mm×850mm
拉桿間距 540mm×440mm
5.3.9 開模行程的校核與推出矩離
合理的開模行程，能保證制件的順利脫落，同時可以縮短成形周期，提高生產(chǎn)效率?！端芰铣尚凸に嚺c模具設(shè)計》P103 開行程校核的公式如下：
S≥H1+H2+（5～10）mm
式中S——注射機最大開模行程，mm
H1 ——推出距離（脫模矩離），mm
H2 ——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm
根據(jù)注射機型號有S=500 mm、H1 推出距離，一般取塑件高度加上一個安全距離（3～10）mm則H1 =58+10=68mm H2 =68+165+10=243于是有：
S≥H1+H2 +10
綜合考慮，螺桿式注射機XS-ZY-500，滿足模具最大行程要求。且塑件的推出行程為68mm。
5.3.10 推出方式的確定
由分型面的設(shè)計來看，塑件能在頂出零件的作用下，通過一次頂出動作，就能將塑件全部脫出。其推出機構(gòu)如下圖18所示：
圖18 一次推出機構(gòu)
Fig.18 A launch institutions
5.3.11側(cè)抽芯機構(gòu)的設(shè)計
本模由于需要抽芯的距離較短，只有8mm,所以采用側(cè)向抽芯機構(gòu)?；瑝K設(shè)在動模，在斜滑塊與型芯鑲件之間裝入2個黃色彈簧，開模時斜滑塊與動模部分一起后移，遠離斜楔塊，然后在彈簧的作用下把斜滑塊向后推，最后在限位銷的作用下限制抽芯距完成側(cè)向 圖19 側(cè)抽芯機構(gòu)
Fig.19 Side core-pulling mechanism
抽芯，在合模過程中由于限位銷限制了斜滑塊的活動距離，斜楔將斜滑塊、側(cè)型芯一起壓入復(fù)位到成型位置，因為側(cè)型芯固定在斜滑塊上，完成側(cè)抽芯動作，
如圖19所示。
（1）抽芯距 S抽
側(cè)向抽芯或側(cè)向瓣合模從成型位置到不妨礙制品頂出脫摸位置所移動的距離稱為抽芯距，用S抽表示，為了安全起見，抽拔距通常應(yīng)比側(cè)孔或側(cè)凹的深度大3-5mm。但在側(cè)向小型芯或瓣合模塊脫出側(cè)孔或側(cè)凹以后，其幾何位置有限于制品脫摸的情況下，抽芯距不能簡單依靠這種方法確定。
所以，根據(jù)上所述本套模具的抽芯距可取S抽= 8 mm （《塑料模設(shè)計手冊》P154）
（2）滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計
1）滑塊設(shè)計 滑塊是抽芯機構(gòu)中的重要零部件。它上面安裝有側(cè)向型芯或成型鑲塊，注射成型和抽芯的可靠性都需要它的運動精度保證?；瑝K的結(jié)構(gòu)形狀可以根據(jù)具體制品和模具結(jié)構(gòu)靈活設(shè)計，既可與型芯做成一個整體，也可采用組合裝配結(jié)構(gòu)，整體式結(jié)構(gòu)多用于型芯較小和形狀簡單的場合，而組合式結(jié)構(gòu)則是把型芯與滑塊分開加工，然后裝配在一起，采用組合式結(jié)構(gòu)可以節(jié)省優(yōu)質(zhì)剛材（型芯用鋼一般比滑塊用鋼要求高），并使加工變得比較容易。
2）滑槽設(shè)計 側(cè)向抽芯過程中，滑塊必須在滑槽內(nèi)運動，并要求運動平穩(wěn)且具有一定精度。設(shè)計滑槽時應(yīng)注意下面問題：① 滑塊完成抽拔動作后，其滑動部分仍應(yīng)有全部或部分長度留在滑槽內(nèi)?；瑝K的滑動配合長度通常要大于滑塊寬度的1.5倍，而保留在滑槽內(nèi)的長度不應(yīng)小于這個數(shù)值的2/3，否則，滑塊開始復(fù)位時容易偏斜，甚至損壞模具。如果模具尺寸較小，為了保證滑槽長度，可以把滑槽局部加長，使其伸出模外；② 滑槽地滑塊的導(dǎo)滑部位采用間隙配合，配合特性選用H8/g7或H8/h8，其它各處均應(yīng)留有間隙，滑塊的滑動部分和滑槽導(dǎo)滑的表面粗糙度均應(yīng)小于0.63-1.25um。
3）滑塊與滑槽的材料 滑塊可用45鋼或碳素工具鋼制造，導(dǎo)滑部分要求硬度≥40HRC，滑槽可用耐磨材料制造，也可用45鋼或碳素工具鋼制造，要求硬度為52-56HRC。
4）滑塊的導(dǎo)滑形式 為了確保側(cè)型芯可靠的抽出和復(fù)位，保證滑塊在移動過程中平穩(wěn)上下不竄動和不卡死現(xiàn)象，滑塊與導(dǎo)滑槽必須很好配合和導(dǎo)滑。滑塊與導(dǎo)滑槽的配合一般采用H7/f，其配合結(jié)構(gòu)形式主要根據(jù)模具大小，模具結(jié)構(gòu)和塑件的產(chǎn)量選擇，常見的形式如下圖4—18所示：
圖20 斜滑塊的形式
Fig.20 Oblique slippery pieces of form
圖（a）為整體式滑塊與整體式導(dǎo)滑槽，結(jié)構(gòu)緊湊，但制造困難，精度難控制主要用于小型模具的抽芯機構(gòu)；
圖（b）表示導(dǎo)滑部分設(shè)在滑塊中部，改善了斜導(dǎo)柱的受力狀態(tài)，適用于滑塊上下無支承板的場合；
圖（c）是組合式結(jié)構(gòu)，容易加工和保證精度。
綜上分析本設(shè)計選用圖（c）形式。
5）滑塊的定位裝置 為了保證小型芯伸出端準確可靠地進入要抽芯的孔，則滑塊在完成抽芯動作后，必須停留在一定位置上。為此，滑塊需有靈
活、可靠、安全的定位裝置。如圖21所。圖21是利用限位銷來定位.滑塊的抽芯距離，達到定位目的。
圖21 滑塊的定位裝置
Fig.21 The slider positioning device
(3)楔緊塊的設(shè)計
楔緊塊的形式如下圖 4-20所示：
圖22 楔緊塊的形式
Fig.22 Chocking piece form
圖（a）為楔緊塊與定模板作成整體，特點是材料耗量大，加工不便，磨損后修復(fù)困難，但牢固可靠，剛釁好剛性好，適用于楔緊力要求很大的場合。
圖（b）是用螺釘，銷釘固定形式，便于制造，裝配和調(diào)整，適用于楔緊力不大的場合。
圖（c）（d）為整體鑲?cè)胧剑Ｓ迷谀０暹吘壟c足夠固定位置的場合。
圖（e）是對楔緊塊起加強作用的形式，適用于抽芯距較短而需楔緊力大的場合。
綜上分析本設(shè)計選用圖（d）形式。
楔緊塊的楔角′，要求楔緊塊的楔角′必須大于或等于斜滑塊的斜角，這樣當模具一開模，楔緊塊就讓開，否則彈簧難以將滑塊彈出做作抽芯動作，一般′=+(2 o—3 o)。
5.3.12 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
（1）模具加熱 一般生產(chǎn)ABS材料塑性的注射模具不需要外加熱，由于塑件不是很大，所以無需設(shè)計加熱系統(tǒng)。
（2）模具冷卻 模具的冷卻分為兩部分，一部分是型腔的冷卻，另一部分是型芯的冷卻。
由于注塑件的平均壁厚溥，整體高度只有1.5mm。主要熱量的分布澆注口與上表面上。用PLASTTC ADVISER7.0進行Cooling Quality（波前溫度）分析如下圖23所示：
圖23 冷卻質(zhì)量分析
Fig.23 Cooling quality analysis
圖23中，綠色表示冷卻質(zhì)量最好區(qū)域，紅色表示冷卻質(zhì)量不理想?yún)^(qū)域。根據(jù)分析報告，為達到好的冷卻效果，將冷卻水道設(shè)計如圖24所示：
圖24 冷卻水道布置
Fig.24 Cooling waterway layout
圖中：冷卻水道的孔徑為8mm，與型腔上表面的距離為16mm與側(cè)面的距離為10mm，冷卻液從A進，利用圖中密封圈保證板塊與鑲件的密封,不溢出，從B排出。圖中的冷卻口，全用接頭與膠管接住。
5.3.13 模具的總體結(jié)構(gòu)
模具的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖25所示：
圖25 模具結(jié)構(gòu)示意圖
Fig.25 The mould structure schematic drawing
1—定位環(huán)2—澆口襯套 3—定模座板 4—水口板 5—橡膠 6—定模板 7—限位拉桿8—型腔 9—尼龍拉模扣 10—動模板 11—型芯 12—復(fù)位彈簧13—復(fù)位桿14—墊鐵 15—動模座板 16—垃圾釘17—推板18—推桿固定板 19—支承柱 20—頂桿 21—導(dǎo)柱22—導(dǎo)套 23—拉料桿 24—斜楔塊 25—斜滑塊 26—小型芯27—限位銷 28—彈簧 29—型芯鑲件1 30—型芯鑲件2
5.3.14模具結(jié)構(gòu)功能
（1）型腔結(jié)構(gòu) 模具型腔采用整體鑲件的方式7，型腔與水口板4采用小間隙配合定位，通過凸臺壓緊固定。卡位孔同樣采用側(cè)型芯鑲件的方式24，利用型腔鑲塊7配合，通過凸臺壓緊固定，利用鑲件底部成型。整體鑲嵌方式的采用，能節(jié)約貴重的材料，加工方便。對于容易模損部位能靈活的更換，提高模具受命。
（2）型芯及型芯鑲件結(jié)構(gòu) 模具型芯同樣采用整體鑲件的方式10，型芯鑲塊與動模板9采用小間隙配合定位，通過凸臺壓緊固定。型芯鑲件采用組合拼塊的方式，同樣通過凸臺壓緊固定，內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過型芯鑲件27、28成型。整體型芯鑲嵌方式、型芯鑲件組合拼塊的采用，能節(jié)約貴重的材料，加工方便。對于不容易損壞的部位能靈活的更換，提高模具受命。
（3）模具導(dǎo)向復(fù)位結(jié)構(gòu) 如圖25所示，為了保證模具的閉合精度，模具的模部分與動模部分之間采用導(dǎo)套21和導(dǎo)柱20導(dǎo)向定位。模具閉合時，通過復(fù)位桿與復(fù)位彈橫的作用，將推板復(fù)位。
5.3.15計算成型零件工作尺寸
取ABS的平均成形收縮為0．5%，塑件未注公差按照《塑料模成型工藝與模具設(shè)計》P69表3.9塑件公差數(shù)值表（GB/T 14486—1993）MT3精度要求選取。
（1）型腔尺寸
A、 徑向尺寸
模具最大磨損取塑件公差的1/6；模具制造公差〥z=△/3；取X=0.75.
(Lm1)+〥Z 0=[(1+S)Ls1-X△]+〥Z 0
=[(1+0.5%)×213.08-0.75×0.92] + 0.3 0
=
(Lm2)+〥Z 0=[(1+S)Ls2-X△]+〥Z 0
=[(1+0.5%)×99.42-0.75×0.58] + 0.19 0
=
(Lm3)+〥Z 0=[(1+S)Ls3-X△]+〥Z 0
=[(1+0.5%)×1.38-0.75×0.12] + 0.04 0
=
(Lm4)+〥Z 0=[(1+S)Ls4-X△]+〥Z 0
=[(1+0.5%)×4.06-0.75×0.14] + 0.045 0
=
其余的型腔徑向尺寸，按上面的計算方法計算。
B、深度尺寸
(Hm1)+〥Z 0=[(1+S)Hs1-X△]+〥Z 0
=[(1+0.5%)×49.64-0.75×0.36] + 0.12 0
=
(Hm2)+〥Z 0=[(1+SHs2-X△]+〥Z 0
=[(1+0.5%)×46.82-0.75×0.36] + 0.12 0
=
(Hm2)+〥Z 0=[(1+SHs2-X△]+〥Z 0
=[(1+0.5%)×7.84-0.75×0.16] + 0.05 0
=
(Hm2)+〥Z 0=[(1+SHs2-X△]+〥Z 0
=[(1+0.5%)×13.32-0.75×0.18] + 0.06 0
=
(Hm2)+〥Z 0=[(1+SHs2-X△]+〥Z 0
=[(1+0.5%)×7.34-0.75×0.16] + 0.05 0
=
（2）型芯尺寸
A、 徑向尺寸
模具最大磨損量取塑件公差的1/6； 模具制造公差〥z=△/3；取X=0.75
(Ls1)0 -〥Z=[(1+S)Ls1+X△]0 -〥Z
=[(1+0.5%)×203.92+0.75×0.92]0 -0.3
=204.710 -0.3
(Ls2)0 -〥Z=[(1+S)Ls2+X△]0 -〥Z
=[(1+0.5%)×80.52+0.75×0.52] 0 -0.14
=
(Ls2)0 -〥Z=[(1+S)Ls2+X△]0 -〥Z
=[(1+0.5%)×12.18+0.75×0.18] 0 -0.06
=
(Ls2)0 -〥Z=[(1+S)Ls2+X△]0 -〥Z
=[(1+0.5%)×6.14+0.75×0.14] 0 -0.04
=
(Ls2)0 -〥Z=[(1+S)Ls2+X△]0 -〥Z
=[(1+0.5%)×7.16+0.75×0.16] 0 -0.05
=
其余的型芯徑向尺寸，按上面的計算方法計算。
B、 高度尺寸
模具最大磨損量取塑件公差的1/6； 模具制造公差〥z=△/3；取X=0．6。
(hm1) 0 -〥z=[(1+S)hs1+X△] 0 -〥Z
=[(1+0.5%)×49.04+0.6×0.36]0 -0.12
=
(hm2) 0 -〥z=[(1+S)hs2+X△] 0 -〥Z
=[(1+0.5%)×51.86+0.6×0.36]0 -0.12
=
其余的型芯高度尺寸，按上面的計算方法計算。
6 安裝與試模
6.1 模具的安裝結(jié)構(gòu)圖
圖26 模具的安裝結(jié)構(gòu)示意圖
Fig.26 Mould installation structure schematic drawing
1—定位環(huán) 2—澆口襯套 3—定模座板 4—水口板 5—橡膠 6—定模板 7—限位拉桿8—型腔 9—尼龍拉?？? 10—動模板 11—型芯 12—復(fù)位彈簧13—復(fù)位桿14—墊鐵 15—動模座板 16—垃圾釘17—推板18—推桿固定板 19—支承柱 20—頂桿 21—導(dǎo)柱22—導(dǎo)套23—拉料桿 24—斜楔塊25—斜滑塊26—小型芯27—限位銷 28—彈簧 29—型芯鑲件1 30—型芯鑲件2 31—啤喉
在模具安裝和過程中，保證推桿底面的位置，與型芯鑲件平齊。型腔鑲件固定在定模板上。動模板，壓緊型芯鑲塊及型芯鑲件。保證小型芯與斜滑塊之間位置，導(dǎo)柱與導(dǎo)套安裝運動順暢。
6.2 模具工作過程
開模時，注塑機開、合模系統(tǒng)帶動定模座板以后的部分后移，首先由橡膠、尼龍拉模扣的作用在水口板與定模板之間移動一段距離，把澆口里面的凝料拉斷，拉桿端部的與動模座板接觸，在帶動水口板移動，把主流道里面的凝料拉出來，然后在定模部分的輔助分型面之間自行脫落或由人工取出，完成第一次分型。動模部分一起后移的同時斜滑塊在彈簧給的彈力作用下帶動側(cè)型芯開始側(cè)抽芯，動模繼續(xù)后移一定距離，斜滑塊也繼續(xù)在彈簧的作用下完成側(cè)抽芯，主分型面分型。因塑件包緊在型芯鑲件上，隨動模部分繼續(xù)后移直至推出機構(gòu)開始工作，注塑機的推桿在推出機構(gòu)的作用下將塑件從型芯上推出，塑件在動模分型面之間自行脫落，完成第二次分型，即開模過程。
合模時，模具在注射機推桿的作用下，由推桿推動推板在推動復(fù)位桿進行復(fù)位和導(dǎo)柱導(dǎo)套的定向作用，同時斜滑塊在斜楔的作用下向里運動，壓縮彈簧，完成合模過程。
6.3 模具的安裝試模
6.31 試模前的準備
（1）、模具閉合高度的檢驗
根據(jù)模具模架的閉合高度如圖4-23有：H=60+40+120+120+120+35+1=496mm
大于注射機的最大模具厚度要求500mm，
（2）、開模行程
根據(jù)注射機型號有S=500 mm、H1 推出距離，一般取塑件高度加上一個安全距離（3～10）mm則H1 =58+10=68mm H2 =68+165+10=243mm于是有：
S≥H1+H2 +10
（3）、澆口套球面半徑與澆口套小端直徑
澆口套球面半徑R=22大于噴嘴圓弧半徑18mm;澆口套小端直徑D=4.5大于噴嘴孔直徑4mm均合理可行。
（4）、模具大小
模具寬：500 mm長：550mm 射機模具安裝板：700×850mm
模具的整體尺寸符合注射機對模具的尺寸要求，可方便的安裝到注射機上。
6.32 模具的安裝及調(diào)試
模具的安裝是指將模具從制造地點運至注射機所在地，并安裝在指定注射機的全過程。
（一）、模具安裝在注射機上要注意以下幾方面：
A、模具的安裝方位要滿足設(shè)計圖樣的要求。
B、模具中的側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，盡量使其運動方向為水平方向。
模具在注射機上的固定采用螺釘，壓板的形式，如圖5-3所示。每側(cè)6塊壓板，對稱布置。
圖27 模具固定
Fig.27 Mould fixed
1－壓板 2－螺釘 3－模具 4－注射機安裝板
（二）、 模具安裝于注射機上之后，要進行空循環(huán)調(diào)整。其目的在于檢驗?zāi)＞呱细鬟\動機構(gòu)是否可靠、靈活，定位裝置是否能夠有效作用。要注意以下方面：
A、合模后分型面不得有間隙，要有足夠的合模力。、
B、活動型芯、推出及導(dǎo)向部位運動及滑動要平穩(wěn)、無干涉現(xiàn)象，定位要正確可靠。
C、開模時，推出要平穩(wěn)，保證將塑件及澆注系統(tǒng)凝料推出模具。
D、冷卻水要暢通，不漏水，閥門控制正常。
6.33 試模
模具安裝調(diào)試后既可以進行試模
1、加入原料
原料的品種、規(guī)格、牌號應(yīng)符合產(chǎn)品圖樣中的要求，成形性能應(yīng)符合相關(guān)標準的規(guī)定。原料一般要預(yù)先進行干燥。
2、調(diào)整設(shè)備
按照工藝條件要求調(diào)整注射壓力60～100、成形時間50S、成形溫度等工藝參數(shù)。
3、試模
將模具安裝在注射機上，選用合格的原料，根據(jù)推薦的工藝參數(shù)調(diào)整好注射機，采用手動操作。開始注射時，首先采用低壓、低溫和較長的時間條件下成形。如果型腔未充滿，則增加注射時的壓力。在提高壓力無效時，可以適當提高溫度條件。試模注射器出樣件。試模過程中容易產(chǎn)生的缺陷及原因可參考相關(guān)資料。
試模過程中，應(yīng)進行詳細記錄，將結(jié)果填入試模記錄卡，并保留試模的樣件。
6.34 檢驗
通過試模檢驗出模具結(jié)構(gòu)是否合理；所提供的樣件是否符合用戶的要求；模具能否完成批量生產(chǎn)。針對試模中發(fā)現(xiàn)的問題，對模具進行修改、調(diào)整、再試模，使模
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