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目錄
前 言 1
第1章 設(shè)計(jì)題目與要求 4
第2章 注射?？尚行苑治?5
2.1注射模設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 5
2.2注射模組成 5
2.2.1成型零件 5
2.2.2澆注系統(tǒng) 5
2.2.3導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu) 6
2.2.4脫模機(jī)構(gòu) 6
2.2.5側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu) 6
2.2.6溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 6
2.2.7排氣系統(tǒng) 6
2.3注射性能分析 6
2.3.1 注射成型工藝的可行性分析 6
2.3.2 表面粗糙度 7
2.3.3尺寸精度 7
2.3.4 脫模斜度 7
2.3.5 壁厚 7
2.3.6加強(qiáng)筋 8
2.3.7圓角 8
2.3.8質(zhì)量和體積 8
2.4 材料選擇 8
2.4.1 塑料介紹 8
2.4.2 分析塑料零件材料 8
2.4.3 材料選擇 10
2.5塑件分析 13
2.5.1 拔模斜角分析 13
2.5.2 法向量分析 13
2.5.3 高斯曲率分析 14
2.5.4 曲面上最小半徑分析 14
2.5.5 上下方向上的斜率分布分析。 14
第3章 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 17
3.1 型腔數(shù)目的決定 17
3.1.1 塑件尺寸精度 17
3.1.2 模具制造成本 17
3.1.3 注塑成型的生產(chǎn)效益 17
3.1.4 制造難度 17
3.2 分模面的選擇 18
第4章 注射機(jī)型號(hào)的確定 20
4.1 鎖模力計(jì)算 20
4.2 注射容量計(jì)算 21
4.3 注射機(jī)的選用 21
第5章 澆注系統(tǒng)和排氣的設(shè)計(jì) 23
5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 23
5.2 澆注系統(tǒng)布置 23
5.3 流道系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23
5.3.1 主流道 23
5.3.2 分流道截面形狀 24
5.3.3 冷料井及拉料桿 25
5.4 澆口設(shè)計(jì) 26
5.4.1 澆口類(lèi)型的選用 26
5.4.2 澆口尺寸計(jì)算 27
5.5 澆注系統(tǒng)的平衡 28
5.6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28
5.6.1排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 29
第6章 成型零件設(shè)計(jì) 30
6.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30
6.1.2 動(dòng)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33
6.2 成型零件鋼材選用 35
6.2.1 選用要求 35
6.2.2所選用的鋼材 35
6.3 成型零件工作尺寸計(jì)算 36
6.3.1 凹模和鑲件尺寸計(jì)算 37
6.4 側(cè)向抽芯的設(shè)計(jì) 38
斜頂抽芯設(shè)計(jì) 39
第7章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 39
7.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功用 39
7.2 導(dǎo)柱和導(dǎo)套設(shè)計(jì) 40
7.3 導(dǎo)柱和導(dǎo)套材料的選擇 41
第8章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 43
8.1 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 43
8.2 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 43
第9章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 45
9.1 冷卻系統(tǒng)的功用 45
9.1.1對(duì)制品質(zhì)量的影響 45
9.1.2對(duì)生產(chǎn)效率的影響 45
9.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 45
9.2.1 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 45
9.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 46
參考文獻(xiàn) 47
致謝 48
iii
大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
前 言
1.模具工業(yè)的重要性
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60%一80%的零部件都依靠模具成形。因此，模具被稱(chēng)之為“百業(yè)之母”、“工業(yè)之父”。模具的質(zhì)量和先進(jìn)程度，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本，影響新產(chǎn)品投產(chǎn)周期、企業(yè)品結(jié)構(gòu)調(diào)整速度與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍以上。目前，模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量的高低，己成為衡量一個(gè)國(guó)家科技與產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一，決定著一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)，模具行業(yè)的發(fā)展，可以帶動(dòng)制造業(yè)的蓬勃發(fā)展。按照一般公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，模具產(chǎn)值與其帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)的工業(yè)產(chǎn)值之比為3:100。通過(guò)模具加工產(chǎn)品，可以大大提高生產(chǎn)效率，節(jié)約原材料、降低能耗和成本，產(chǎn)品的一致性好。如今，模具因其生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低，而在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，并且直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)服務(wù)，特別是在制造業(yè)中，它起著其它行業(yè)無(wú)可取替代的支撐作用，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著輻射性的影響。
2.現(xiàn)代模具制造技術(shù)的發(fā)展趨向
（1）模具的標(biāo)準(zhǔn)化
模具標(biāo)準(zhǔn)化體系包括四大類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，即：模具基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、模具工藝標(biāo)準(zhǔn)、模具零部件標(biāo)準(zhǔn)及與模具生產(chǎn)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。模具標(biāo)準(zhǔn)按模具主要類(lèi)別分：沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)、塑料注射模具標(biāo)準(zhǔn)、壓鑄模具標(biāo)準(zhǔn)、鍛造模具標(biāo)準(zhǔn)、堅(jiān)固件冷鐓模具標(biāo)準(zhǔn)。拉絲模具標(biāo)準(zhǔn)等等。隨著國(guó)際交往的增多、進(jìn)口模具國(guó)產(chǎn)化工作的發(fā)展以及三資企業(yè)對(duì)其配套模具的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 要求的提出，一方面在標(biāo)準(zhǔn)制訂方面注意了盡量采納國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)外先進(jìn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，包括采納先進(jìn)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)；另一方面許多模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)需要，除按中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)模具標(biāo)準(zhǔn)件外，同時(shí)也按國(guó)外先進(jìn)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)模具標(biāo)準(zhǔn)件。
加快模具的標(biāo)準(zhǔn)化、商品化發(fā)展，適應(yīng)大規(guī)模成批生產(chǎn)的需要，可以提高模具的制造質(zhì)量、縮短模具的制造周期。新材料、新技術(shù)、新工藝的研究和應(yīng)用研究開(kāi)發(fā)模具新材料，進(jìn)一步提高模具鋼材的耐磨、耐蝕、綜合機(jī)械性能、加工性能和拋光性能，是提高模具質(zhì)量的穩(wěn)定性和使用壽命的主要途徑和發(fā)展趨向。 模具CAD/CAE/CAM技術(shù)是模具設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的又一次革命，其優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。普及和提高CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用，是模具設(shè)計(jì)制造走向現(xiàn)代化的必由之路。以高速銑削為代表的高速切削加工技術(shù)代表了模具外表面粗加工的的發(fā)展方向。成型面的加工向精密、自動(dòng)化方向發(fā)展，光整加工技術(shù)向自動(dòng)化方向發(fā)展。以三坐標(biāo)測(cè)試儀和快速原型制造技術(shù)為代表的制模技術(shù)，是模具制造技術(shù)的重大發(fā)展，尤其是用于反向制造工程和復(fù)雜模具的制造，對(duì)縮短制造周期有著非常重要的作用。節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、高速、綠色熱處理工藝是模具零件熱處理的主導(dǎo)方向 。
（2）現(xiàn)代生產(chǎn)制造方式
在完全實(shí)現(xiàn)模具標(biāo)準(zhǔn)件、通用件的生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化，供應(yīng)商品化的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代IT技術(shù)，組成局域通信網(wǎng)絡(luò)，將計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)完成的各成型面、配合面數(shù)字化，并編成代碼直接輸入數(shù)控機(jī)床或CNC加工中心進(jìn)行自動(dòng)編程，繼而完成自動(dòng)加工。加工過(guò)程中能夠完成自動(dòng)檢測(cè)和結(jié)果的自動(dòng)顯示，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)以及模具制造的自動(dòng)化和智能化并以此提高設(shè)計(jì)和制造的速度和質(zhì)量，減少人為的多層次失誤造成的缺陷，從而縮短模具生產(chǎn)周期，提高模具質(zhì)量以及使用的可靠性和壽命。模具是材料成型加工中的重要工藝制備，是機(jī)械、電子、輕工、國(guó)防等工業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)之一。利用模具可以實(shí)現(xiàn)少、無(wú)切削加工，從而提高生產(chǎn)效率、降低成本。
隨著模具工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)模具的使用壽命、加工精度等提出了更高的要求。模具材料性能的好壞和使用壽命長(zhǎng)短，將直接影響加工產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。而模具材料的種類(lèi)、熱處理工藝、表面處理技術(shù)是影響模具使用的極其重要的因素，所以世界各國(guó)都在不斷地研究和開(kāi)發(fā)新型模具材料、改進(jìn)模具熱處理工藝、選用適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砑夹g(shù)、合理地設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)對(duì)模具的維護(hù)等措施，來(lái)穩(wěn)定和提高模具的使用壽命，防止模具的早期失效。
3.塑料模具工業(yè)今后的發(fā)展方向
我國(guó)塑料模具增長(zhǎng)迅速，比重不斷提高，目前，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占比重約為30%，在模具進(jìn)出口中的比重高達(dá)50～70%。塑料模具已形成巨大的產(chǎn)業(yè)鏈條，從上游的原輔材料工業(yè)和加工、檢測(cè)設(shè)備到下游的機(jī)械、汽車(chē)、摩托車(chē)、家電、電子通信、建筑建材等幾大應(yīng)用產(chǎn)業(yè)，塑料模具發(fā)展一片生機(jī)。塑料制品的應(yīng)用日漸廣泛，為塑料模具提供了一個(gè)廣闊的市場(chǎng)，同時(shí)對(duì)模具也提出了更高的要求。大型化、高精密度、多功能復(fù)合型的模具將受到青睞。與此同時(shí)，建筑、家電、汽車(chē)等行業(yè)對(duì)塑料的需求量都很大。
塑料模具加快集群化發(fā)展，目前，我國(guó)模具工業(yè)地域特點(diǎn)明顯，主要表現(xiàn)為：東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。模具生產(chǎn)最集中的地區(qū)在珠江三角地區(qū)，約占全國(guó)模具產(chǎn)值的2/3以上。塑料模具與模具整個(gè)行業(yè)地地域分布相似。浙江、江蘇、廣東塑料模具位于全國(guó)前列，其產(chǎn)值在全國(guó)模具總產(chǎn)值中的比例達(dá)到70%
我國(guó)塑料模具工業(yè)今后的發(fā)展方向包括：①提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例。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)展的一模多控所致。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。③開(kāi)發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。④應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(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。⑤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。
第1章 設(shè)計(jì)題目與要求
本次設(shè)計(jì)的題目為電視機(jī)遙控器外殼上半部分塑料模具設(shè)計(jì)，材料為聚苯乙烯（PS），年產(chǎn)量為50萬(wàn)件，采用注射模塑成型，該遙控器的形狀如圖1.1所示。
圖 1.1
第2章 注射?？尚行苑治?
2.1注射模設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
塑料注射模塑能一次性地成型形狀復(fù)雜、尺寸精確或嵌件的塑料制品。在注射模設(shè)計(jì)時(shí)。必須充分注意以下三個(gè)特點(diǎn)：
2.1.1塑料熔體大多屬于假塑料液體，能剪切變稀。它的流動(dòng)性依賴(lài)于物料品種、剪切速率、溫度和壓力。因此須按其流變特性來(lái)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，并校驗(yàn)型腔壓力及鎖模力。
2.1.2視注射模為承受很高型腔壓力的耐壓容器。應(yīng)在正確估算模具型腔壓力的基礎(chǔ)上，進(jìn)行模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為保證模具的閉合、成型、開(kāi)模、脫模和側(cè)抽芯的可靠進(jìn)行，模具零件和塑件的剛度與強(qiáng)度等力學(xué)問(wèn)題必須充分考慮。
2.1.3在整個(gè)成型周期中，塑件—模具—環(huán)境組成了一個(gè)動(dòng)態(tài)的熱平衡系統(tǒng)。將塑件和金屬模的傳熱學(xué)原理應(yīng)用于模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以確保制品質(zhì)量和最佳經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
2.2注射模組成
凡是注射模，均可分為動(dòng)模和定模兩大部件。注射充模時(shí)動(dòng)模和定模閉合，構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)；開(kāi)模時(shí)動(dòng)模和動(dòng)模分離，取出制件。定模安裝在注射機(jī)的固定板上，動(dòng)模則安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上。根據(jù)模具上各個(gè)零件的不同功能，可由一下個(gè)系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)組成。
2.2.1成型零件
指構(gòu)成型腔，直接與熔體相接觸并成型塑料制件的零件。通常有凸模、型芯、成型桿、凹模、成型環(huán)、鑲件等零件。在動(dòng)模和動(dòng)模閉合后，成型零件確定了塑件的內(nèi)部和外部輪廓尺寸。
2.2.2澆注系統(tǒng)
將塑料熔體由注射機(jī)噴嘴引向型腔的流道稱(chēng)為澆注系統(tǒng)，由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。
2.2.3導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)
為確保動(dòng)模與定模閉合時(shí)，能準(zhǔn)確導(dǎo)向和定位對(duì)中，通常分別在動(dòng)模和定模上設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套。深腔注射模還須在主分型面上設(shè)置錐面定位，有時(shí)為保證脫模機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)和復(fù)位，也設(shè)置導(dǎo)向零件。
2.2.4脫模機(jī)構(gòu)
是指開(kāi)模過(guò)程的后期，將塑件從模具中脫出的機(jī)構(gòu)。
2.2.5側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)
帶有側(cè)凹或側(cè)孔的塑件，在被脫出模具之間，必須先進(jìn)行側(cè)向分型或拔出側(cè)向凸?；虺槌鰝?cè)型芯。
2.2.6溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
為了滿(mǎn)足注射工藝對(duì)模具溫度的要求，模具設(shè)有冷卻或加熱額的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。模具冷卻，一般在模板內(nèi)開(kāi)設(shè)冷卻水道，加熱則在模具內(nèi)或周邊安裝點(diǎn)加熱元件，有的注射模須配備模溫自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。
2.2.7排氣系統(tǒng)
為了在注射充模過(guò)程中將型腔內(nèi)原有氣體排出，常在分型面處開(kāi)設(shè)排氣槽。小型腔的排氣量不大，可直接利用分型面排氣，也可利用模具的頂桿或型芯與配合孔之間間隙排氣。大型注射模須預(yù)先設(shè)置專(zhuān)用排氣槽。
2.3注射性能分析
2.3.1 注射成型工藝的可行性分析：
本塑件形狀復(fù)雜，壁厚不均，尺寸精度要求較高，而且有較高的表面質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性的要求，因此對(duì)模具和設(shè)備的要求也較高。而注射成型方法有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
a:形狀：幾乎沒(méi)有復(fù)雜性限制，容許模具內(nèi)有不同塑料的成型型腔；
b:尺寸：塑件可小到不足1克，大到幾十千克，沒(méi)有限制；
c:材料：在一定溫度范圍內(nèi)具有適宜流動(dòng)性的熱塑性塑料；
d:精度：可注射高精度的塑件，有較好表面質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性；
e:生產(chǎn)率：中等，循環(huán)時(shí)間主要由塑件壁厚決定，最短可在十幾秒內(nèi)，可增加每模的型腔數(shù)來(lái)提高生產(chǎn)率。
由以上塑件的特點(diǎn)和注射成型工藝的優(yōu)點(diǎn)，分析可知：該塑件適合于采用注射成型方法。
2.3.2 表面粗糙度：
由塑件外觀可知，塑件的外表面要求較高，因此其表面粗糙度取Ra0.4mm，而其內(nèi)表面由于是復(fù)讀機(jī)的內(nèi)部，為顧客視線(xiàn)所不及，故不影響其外觀視覺(jué)質(zhì)量，從簡(jiǎn)化加工工藝和節(jié)約加工成本的角度考慮，其內(nèi)表面選用的表面粗糙度為Ra0.8mm。
一般情況下，模具粗糙度低于塑件1～2個(gè)等級(jí)，故取型腔表面粗糙度為Ra0.2um，而型芯表面粗糙度為Ra0.4um。
2.3.3尺寸精度：
按SJ1372—1978標(biāo)準(zhǔn)，塑料件尺寸精度分為8級(jí)。本塑件所用材料為聚苯乙烯（PS）,由此查塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，本塑件宜選用4級(jí)精度。零件具體尺寸及其公差值可詳見(jiàn)零件圖。
塑件尺寸精度于模具的制造精度密切相關(guān)，尤以小型精密塑件為甚。從模具制造精度對(duì)塑件精度的影響可知，模具制造允許誤差和塑件尺寸公差之間具有對(duì)應(yīng)的關(guān)系，由塑件零件圖可得，模具精度等級(jí)為IT8。
2.3.4 脫模斜度：
該塑件采用的塑料是PS，而PS的成型收縮率較?。?.2-0.6%），而且塑件較復(fù)雜，對(duì)型芯的包緊面積也較大，所以應(yīng)取較大的脫模斜度。為保證壁厚的均勻一致，因此取塑料件的內(nèi)外表面的脫模斜度一致。再由零件設(shè)計(jì)圖紙要求可知α＝10。
2.3.5 壁厚：
由圖紙可知，該塑件有許多中不同的壁厚，如2mm、1.5mm、1mm、0.8mm等。壁厚不均勻，這就造成塑料熔體的充模速率和冷卻收縮不均勻，并由此產(chǎn)生許多質(zhì)量問(wèn)題。如凹陷、真空包、翹曲、甚至開(kāi)裂。為防止此類(lèi)現(xiàn)象出現(xiàn)，這就要求防止出現(xiàn)突變與截面厚薄懸殊的設(shè)計(jì)，故我在壁厚不同處采取過(guò)渡設(shè)計(jì)，例如：采用圓弧過(guò)渡等措施。
2.3.6加強(qiáng)筋：
由圖紙要求可知，該塑件設(shè)機(jī)了很多加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋的尺寸為頂部0.7mm，根部為0.8mm。這對(duì)提高塑料件的抗彎強(qiáng)度，減小塑料件的翹曲變形，提高抗蠕變和抗沖擊性能有好處，同時(shí)，加強(qiáng)筋的添加改善了塑料熔體的充模流動(dòng)或者是縮短了流程或增加了流程的截面。
2.3.7圓角：
從塑件可知，該塑件內(nèi)外表面的轉(zhuǎn)折處加強(qiáng)筋的根部等處都設(shè)計(jì)了圓角。其采用圓角不僅降低了應(yīng)力集中系數(shù)，提高了抗沖擊、抗疲勞能力，而且改善了塑料熔體的流動(dòng)充模性能，減少了流動(dòng)阻力。降低了局部的殘余應(yīng)力，防止開(kāi)裂和翹曲，也使塑料件外形流暢美觀。而且成型模具型腔也有了對(duì)應(yīng)的圓角，提高了成型零件的強(qiáng)度。
2.3.8質(zhì)量和體積：
由天平可稱(chēng)出該塑件的質(zhì)量約為m＝30g
再由公式v=m/ ρ＝30/1.25=24cm3，由此可知，該塑件屬于小型塑件。
2.4 材料選擇
2.4.1 塑料介紹
塑料（Plastics)是以有機(jī)高分子化合物為基礎(chǔ)，加入若干其他材料（添加劑）制成的固體材料。
塑料的優(yōu)點(diǎn)：塑料的強(qiáng)度較小，有較高的比強(qiáng)度。塑料還具有較高的電絕緣和熱絕緣性，良好的耐磨性和耐腐蝕性，以及優(yōu)異的成型工藝性。
塑料的缺點(diǎn)：強(qiáng)度，硬度較底，易老化等。
2.4.2 分析塑料零件材料
該塑件為電視機(jī)遙控器外殼的上半部分，有以下特點(diǎn)：
（1）它所處的工作環(huán)境好，處于室溫下，不承受沖擊載荷，也不處于酸、堿、鹽性環(huán)境中；
（2）產(chǎn)量大，用于一般的日常生活中，故要求此塑件材料質(zhì)優(yōu)而價(jià)廉，且對(duì)人體不產(chǎn)生任何毒副作用。
（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜成型較困難。
（4）要求要有較美麗的外觀。因此我初步選擇采用通用塑料。
通用塑料分為聚乙烯（PE）、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）等品種，多用于一般工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活之中，具有價(jià)格低等特點(diǎn)。
ａ聚乙烯PE：是由乙烯單體聚合而成的。
特點(diǎn)：采用不同的聚合條件可得到不同性質(zhì)的聚合物：有高壓PE、中壓PE、低壓PE三種。
高壓PE：由于有較低的密度、相對(duì)分子質(zhì)量、結(jié)晶度，故質(zhì)地柔軟；低壓PE：由于含有較高的相對(duì)分子質(zhì)量、密度、結(jié)晶度，故質(zhì)地堅(jiān)硬，耐寒性能良好，在－70℃時(shí)還保持柔軟，化學(xué)穩(wěn)定性很高，能耐酸、堿及有機(jī)溶劑，吸水性極小有跟突出的電氣性能和良好的耐輻射性等。
缺點(diǎn)：是力學(xué)強(qiáng)度不高，熱變形溫度很低，故不能承受較高的載荷和不能在較高的溫度下正常工作。
b聚氯乙烯PVC：是由乙炔氣體與氯化氫合成氯乙烯單體，然后在聚合成聚氯乙烯。
特點(diǎn)：可分為硬質(zhì)PVC和軟質(zhì)PVC。
硬質(zhì)PVC:力學(xué)強(qiáng)度高，電氣性能優(yōu)良，耐酸、堿的抵抗力極強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性很好。缺點(diǎn)：是軟化點(diǎn)低，機(jī)械強(qiáng)度高。其可在－15～60℃時(shí)使用。
軟質(zhì)PVC：有質(zhì)輕、隔熱、隔音、防震等特點(diǎn)，而且強(qiáng)度低、易老化、延伸率高。c聚丙烯PP：
特點(diǎn)：聚丙烯的主要特點(diǎn)是相對(duì)密度小，約為0.9。它的力學(xué)性能如屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、硬度等，均優(yōu)于低壓PE。并有很突出的剛性，耐水行較好，可在100以上使用，若不受外力，則溫度升到150也不變形?；旧喜晃?，并且有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，除對(duì)濃硫酸、濃硝酸外，幾乎都
很穩(wěn)定。絕緣性能優(yōu)越，高頻電性能優(yōu)良，而且不受溫度影響，成型容易。對(duì)人體不產(chǎn)生毒副作用，可用于藥品及食品的包裝。
缺點(diǎn)：耐磨性不夠高，成型收縮率較大，低溫呈脆性，熱變形溫度亦較低。
d聚苯乙烯PS：聚苯乙烯略早于聚丙烯問(wèn)世，其原料十分豐富，是目前最廣泛應(yīng)用的材料之一。
聚苯乙烯的密度為1.04~1.16g/cm3 ,比聚氯乙烯小而大于聚丙烯和聚乙烯。聚苯乙烯遇火會(huì)自燃。
聚苯乙烯的主鏈上有結(jié)構(gòu)龐大的苯環(huán)，故柔順性差，質(zhì)地脆硬，抗沖擊性能差，敲打時(shí)發(fā)出類(lèi)似金屬的響聲。
機(jī)械強(qiáng)度低于硬質(zhì)聚氯乙烯，尤其是相對(duì)分子量較小的品種強(qiáng)度更差，
聚苯乙烯屬于非結(jié)晶型聚合物。
聚苯乙烯具有良好的可塑流動(dòng)性和較小的成型收縮率，是成型工藝最好的塑料品種之一，容易制造形狀復(fù)雜的制品。
聚苯乙烯無(wú)色透明，透光性?xún)H次于有機(jī)玻璃，容易著色，常用于制造要求透明或顏色鮮艷的制品。
聚苯乙烯具有很小的吸水率，在潮濕的環(huán)境中尺寸變化很小，適用于制造要求尺寸穩(wěn)定的制品，如儀表儀器殼體等。
聚苯乙烯具有優(yōu)良的電絕緣性能，尤其是在高頻條件下的介電損耗仍然很小，是優(yōu)良的高頻絕緣材料。聚苯乙烯的主要缺點(diǎn)是脆性大，形狀復(fù)雜的制品成型后存在較大的內(nèi)應(yīng)力時(shí)，常會(huì)在使用中自行開(kāi)裂。為改善聚苯乙烯的脆性，加入少量的聚丁烯可明顯降低脆性，提高沖擊韌性。這種塑料稱(chēng)為高沖擊聚苯乙烯。
2.4.3 材料選擇
由以上四種通用塑料的性能分析可知：塑件電視機(jī)遙控器外殼的材料宜采用聚苯乙烯（PS）。
以下是聚苯乙烯塑料的技術(shù)數(shù)據(jù)：
1：成型特點(diǎn)：
ａ：無(wú)定形料，吸濕性小，不易分解，性脆易裂，熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；
ｂ：流動(dòng)性好，溢邊值0.03ｍｍ左右，應(yīng)防止飛邊；
ｃ：塑件壁厚應(yīng)均勻，不易有嵌件，（如有嵌件應(yīng)先預(yù)熱），缺口，尖角各面應(yīng)圓弧連接；
ｄ：可用螺桿式或柱塞式注射機(jī)加工，噴嘴可以選用直通式或自鎖式；
ｅ：易采用高料溫，低模具溫度，低注射壓力延長(zhǎng)注射時(shí)間有利于降低內(nèi)應(yīng)力，防止縮孔，變形（尤其對(duì)厚壁塑件）但料溫高易出銀絲，料溫低或脫模劑多則透明性較差；
ｆ：可以采用各種形式的澆口，澆口于塑件應(yīng)圓弧連接，防止去除澆口時(shí)損壞塑件，脫模斜度易取2以上，頂出均勻，以防止脫模不良而發(fā)生開(kāi)裂
2:物理性能：
密度
(g/cm3)
比體積(g/cm3)
吸水率 (%)
透光率(%)
摩擦系數(shù)
24h
長(zhǎng)時(shí)間
PS鋼
PS銅
1.04～1.06
1.10～1.11
0.01～0.03
0.05
透明
0.34
0.16
3:熱性能：
玻璃化溫度 ℃
熔點(diǎn)
℃
熔融指數(shù)
MFI g/10min
維卡針
入度 ℃
熱變形溫度
45N/㎝2℃
180N/㎝2
100~105
170~176
230℃負(fù)荷21N?2.09 2.03～8.69
140~150
102~115
56~57
4:力學(xué)性能：
屈服強(qiáng)度
Mpa
抗彎強(qiáng)度Mpa
斷裂伸長(zhǎng)率%
彎曲彈性模量 Gpa
抗壓強(qiáng)度Mpa
沖擊韌度 KI/m2
布氏硬度
HBS
無(wú)缺口
缺口
37
67
>200
1.45
56
78
3.4~4.8
8.65 R9.5~10.5
5:成形條件：
料桶溫度/℃
噴嘴溫度
℃
模具溫度
℃
注射壓力
Mpa
料桶溫度/℃
噴嘴溫度
℃
模具溫度
℃
注射壓力
Mpa
后段
中段
前段
140~160
160~170
170~190
170~180
32~65
60~110
料桶溫度/℃
噴嘴溫度
℃
模具溫度
℃
注射壓力
Mpa
后段
中段
前段
140~160
160~170
170~190
170~180
32~65
60~110
后段
中段
前段
140~160
160~170
170~190
170~180
32~65
60~110
注射機(jī)類(lèi)型
密度
g/cm3
計(jì)算收縮率
%
預(yù)熱
溫度 / ℃
時(shí)間 /h
柱塞式
1.2～1.33
0.1～0.2
60～75
2
6.成型時(shí)間
成型時(shí)間/s
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
適用注射機(jī)類(lèi)型
注射時(shí)間/s
高壓時(shí)間/s
冷卻時(shí)間/s
總周期/s
15～45
0～3
15～60
40～120
48
螺桿、注塞均可
后處理
方法
紅外線(xiàn)鼓風(fēng)烘箱
溫度/℃
70
時(shí)間/H
2~4
7:電氣性能：
電阻率
Ω·m
擊穿電壓
kv/㎜
介電常數(shù)
介電損耗角正切
耐電弧性
s
>1014
30
2.0~2.6
0.001
125~185
2.5塑件分析
2.5.1拔模斜角分析
分析結(jié)果：Bracketed area percentage: 25.1222，由結(jié)果可易知，0.5o拔模角合適。
2.5.2 法向量分析
由分析結(jié)果可知，該結(jié)構(gòu)能夠滿(mǎn)足使用條件。
2.5.3 高斯曲率分析
由分析結(jié)果可知，該結(jié)構(gòu)能夠滿(mǎn)足使用條件。
2.5.4 曲面上最小半徑分析
分析結(jié)果：Min. inside radius: -177.8879 ，Surface is convex可知該結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足條件。
2.5.5 上下方向上的斜率分布分析。
分析結(jié)果：Min. slope: -0.0193
Max. slope: 0.0485
Bracketed area percentage: 0.0000
2.6.6塑件表面積及重心位置分析
VOLUME = 2.7072260e+04 mm3
SURFACE AREA = 4.4078063e+04 mm2
DENSITY = 1.2500000e+00 TONNE / mm3
MASS = 3.3840325e+04 TONNE
CENTER OF GRAVITY with respect to _OVM101214 coordinate frame:
X Y Z 7.8830943e+01 1.5052038e+02 -4.4591896e+01 mm
INERTIA with respect to _OVM101214 coordinate frame: (TONNE * mm2)
INERTIA TENSOR:
Ixx Ixy Ixz 9.5925963e+08 -4.0136164e+08 1.1830220e+08
Iyx Iyy Iyz -4.0136164e+08 2.9332132e+08 2.2629210e+08
Izx Izy Izz 1.1830220e+08 2.2629210e+08 1.1163238e+09
INERTIA at CENTER OF GRAVITY with respect to _OVM101214 coordinate frame: (TONNE * mm2)
INERTIA TENSOR:
Ixx Ixy Ixz 1.2527087e+08 1.7626238e+05 -6.5402701e+05
Iyx Iyy Iyz 1.7626238e+05 1.5737437e+07 -8.4378451e+05
Izx Izy Izz -6.5402701e+05 -8.4378451e+05 1.3932992e+08
PRINCIPAL MOMENTS OF INERTIA: (TONNE * mm2)
I1 I2 I3 1.5731407e+07 1.2524068e+08 1.3936614e+08
ROTATION MATRIX from _OVM101214 orientation to PRINCIPAL AXES:
-0.00157 -0.99892 -0.04644
0.99998 -0.00125 -0.00688
0.00682 -0.04645 0.99890
ROTATION ANGLES from _OVM101214 orientation to PRINCIPAL AXES (degrees):
angles about x y z 0.395 -2.662 90.090
RADII OF GYRATION with respect to PRINCIPAL AXES:
R1 R2 R3 2.1560882e+01 6.0835272e+01 6.4174335e+01 mm
第3章 擬定模具結(jié)構(gòu)形式
3.1 型腔數(shù)目的決定
注射模的型腔數(shù)目，可以是一模一腔，每一次注射生產(chǎn)一個(gè)塑件，也可以是多腔，每一次注射生產(chǎn)多個(gè)塑件。每一副模具中，型腔數(shù)目的多少與下列條件有關(guān)系。
3.1.1 塑件尺寸精度
型腔數(shù)目越多時(shí)，精度也相對(duì)地降低。這不僅由于型腔加工精度的參差，也由于熔體在模具內(nèi)的流動(dòng)不均所致。按照SJ1372—78標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的1、2級(jí)超精密級(jí)塑件，只能一模一腔，當(dāng)尺寸數(shù)目少（形狀簡(jiǎn)單）可以是一模二腔。3、4級(jí)的精密級(jí)的精密塑料件，最多是一模四腔。
3.1.2 模具制造成本
多腔模的制造成本高于單腔模，但非簡(jiǎn)單的倍數(shù)比。四腔模并非單腔模的四倍。因此，從塑件成本中所占模費(fèi)比例來(lái)看，多腔模比單腔模要低。
3.1.3 注塑成型的生產(chǎn)效益
多腔模從表面上看，比單腔模經(jīng)濟(jì)效益高，但是多腔模所使用的注射機(jī)大，每一注射循環(huán)期長(zhǎng)而維修費(fèi)用高，所以要從最經(jīng)濟(jì)的條件上考慮一模的腔數(shù)。
3.1.4 制造難度
多腔模的制造難度比單腔模大。當(dāng)其中一腔先損壞（或磨損超差）時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)維修，影響生產(chǎn)。
綜合以上幾個(gè)方面綜合考慮，我的設(shè)計(jì)采用一模兩腔結(jié)構(gòu)形式。就精度而言，我的塑件屬于四級(jí)精度，它可以使用一模四腔；但從模具制造成本以及模具成型的生產(chǎn)效益來(lái)看，他比單型腔模具降低了生產(chǎn)成本提高了生產(chǎn)效率；而且塑件的注射量比較?。坏珡闹圃祀y度來(lái)講，這套模具的型腔十分復(fù)雜已經(jīng)很難加工，必須采用較多的鑲塊才能實(shí)現(xiàn)，如果型腔過(guò)多，就會(huì)影響各個(gè)鑲塊之間的裝配關(guān)系，造成塑件成型困難，尺寸精度以及表面粗糙度難以保證。而一模兩腔恰好解決了這一問(wèn)題，不僅使得模具有了較好的精度，而且便于加工，便于注塑，適應(yīng)了現(xiàn)代化大規(guī)模高效率生產(chǎn)高精密零件的要求。
3.2 分模面的選擇
分模面為定模與動(dòng)模的分界面。用于取出塑料件或澆注系統(tǒng)凝料的面。。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成形的先決條件。
選擇分型面時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：
（1） 使塑件在開(kāi)模后留在動(dòng)模上；
（2） 分型面的痕跡不影響塑件的外觀；
（3） 澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；
（4） 使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上；
（5） 使塑件易于脫模。
由于本塑件的結(jié)構(gòu)形狀較為特殊，根據(jù)選擇分模面時(shí)，應(yīng)遵守以上的原則。再綜合我的塑件形狀的考慮，以及模具整體設(shè)計(jì)、制造、加工的要求，我選擇采用平面分型面，如圖3.2.1所示
這是PRO/E分模時(shí)作的單面分模面，由于上表面要求較高，必須要求塑件留在動(dòng)模一側(cè)。這樣的分型面設(shè)計(jì)有以下的特點(diǎn)：
第一、 這樣的設(shè)計(jì)保證了分模時(shí)塑件留在動(dòng)模一側(cè)；
第二、 分型面的痕跡會(huì)在塑件的下邊緣一圈，保證不會(huì)影響 外觀質(zhì)量；
第三、 這樣的設(shè)計(jì)使得推桿比較好布置，比較容易推出塑件；
第四、 使得脫模變的容易；
第4章 注射機(jī)型號(hào)的確定
在模具設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)產(chǎn)品幾何尺寸及模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，盡可能選用適合的注塑機(jī)以充分發(fā)揮設(shè)備的內(nèi)在能力。
4.1 鎖模力計(jì)算
鎖模力是指注射機(jī)構(gòu)在工作中對(duì)模具所能施加的最大夾緊力。鎖模力與注射容量全面地反映了設(shè)備的主要特征和加工能力。
在實(shí)際注射成型中，由于制品形狀不同，所采用樹(shù)脂品種不同，注射工藝條件及模具結(jié)構(gòu)不同，所需要的合模力大小也各不相同。因此，在選用注射機(jī)時(shí),要對(duì)其合模力進(jìn)行計(jì)算。通常，可采用下列公式進(jìn)行：
F≥Pm(NAs+Aj) (4.1-1)
式中: F-----注射機(jī)最大合模力(MN);
N------型腔個(gè)數(shù);
Pm----成型時(shí)模腔平均壓力（MPa）;
As-----塑件在開(kāi)模方向的最大投影面積(㎡).
Aj-----澆注系統(tǒng)在開(kāi)模方向的最大投影面積(㎡)
從前面可知: N=2
采用PRO/E測(cè)得澆注統(tǒng)以及塑件在開(kāi)模方向上的投影面積為
0.025．
所以： F≥nPcA
=2×40×0.025
=2 MN
=2000KN
4.2 注射容量計(jì)算
注射機(jī)的理論注量，指在對(duì)空注射時(shí)能完成一次注射熔料的體積量(㎝3).模具安裝后，對(duì)模腔注射容量的計(jì)算,可以制件產(chǎn)品為主,計(jì)算其體積量，然后確認(rèn)總體積注射量，從而可得:
Vg>n(Vs+Vj)(cm3)
式中： Vg-----注射機(jī)額定注射量(cm3)；
Vs----單個(gè)塑件的容積量(cm3)；
Vj-----澆注系統(tǒng)和飛邊所需要的容積量(cm3)；
N-----型腔數(shù)。
其中： Vs=24cm3
Vj=3cm3
所以： V>n(Vs+Vj)
=2×(24+3)
=54cm3
4.3 注射機(jī)的選用
根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》附表8(P392)，由以上所取得的數(shù)據(jù)F和V可知，可選用型號(hào)為 G54-S-200/400的注射機(jī)可。
XS-ZY-125注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范及特性如下：
螺桿直徑(mm)： 55
最大理論注射容量(cm3)： 200~400
注射壓力(MPa)： 109
注射行程： 160
鎖模力(KN)： 2540
最大注射面積(cm2)： 645
最大模具厚度H(mm)： 406
最小模具厚度H1(mm)： 165
最大和穆行程： 260
模板最大距離L0(mm)： 800
模板行程L1(mm)： 400
噴嘴圓弧半徑R(mm)： SR18
噴嘴孔徑d(mm)： 4
噴嘴移動(dòng)距離(mm)： 210
推出形式： 中間推出
和模方式： 液壓-機(jī)械
螺桿轉(zhuǎn)速： 16、28、48
機(jī)器外型尺寸： 4700X1000X1815
其他： 總力280KN,開(kāi)模力8T,頂桿最大距離190mm
第5章 澆注系統(tǒng)和排氣的設(shè)計(jì)
5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
（1）澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上，應(yīng)有壓降、流量和溫度分布的均衡布置；
（2）盡量縮短流程，以降低壓力損失，縮短充模時(shí)間；
（3）澆口位置的選擇，應(yīng)避免產(chǎn)生湍流和渦流，及噴射和蛇行流動(dòng)，并有利于排氣和補(bǔ)縮；
（4）避免高壓熔體對(duì)型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移。
（5）澆注系統(tǒng)凝料脫出方便可靠，易與塑件分離或切除整修容易，且外觀無(wú)損傷；
（6）熔合縫位置必須合理安排，必要時(shí)配置冷料井或溢料槽；
盡量減少澆注系統(tǒng)的用料量；
（7）澆注系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到所需精度和粗糙度，其中澆口必須有IT8以上精度。
5.2 澆注系統(tǒng)布置
在多腔模中，分流道的布置有平衡式和非平衡式兩類(lèi)，一般以平衡式為宜。本次設(shè)計(jì)采用的是對(duì)角式布置，充分利用了它質(zhì)量好，一致性好等優(yōu)點(diǎn)。
5.3 流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)
流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括主流道、分流道和冷料井及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
5.3.1 主流道
直澆口式主流道呈截錐體。主流道入口直徑d應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴直徑1mm左右。這樣便于兩者能同軸對(duì)準(zhǔn)，也使得主流道凝料能順利脫出。所以：
d =4+1=5mm
主流道入口的凹坑球面半徑R，應(yīng)該大于注射機(jī)噴嘴球頭半徑約2~3mm。反之，兩者不能很好貼和，會(huì)讓塑料熔體反噴，出現(xiàn)溢邊致使脫模困難。故：
R=12+（2~3）=（14~15）mm
取R=15mm
錐孔壁粗糙度Ra≤0.8μm。主流道的錐角α=2～4°。過(guò)大的錐角會(huì)產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣。過(guò)小錐角使凝料脫模困難，還會(huì)使充模時(shí)流動(dòng)阻力大，比表面增大，熱量損耗大。
主流道的出口端應(yīng)該有較大圓角r≈D。
其中， D可用經(jīng)驗(yàn)公式求出：
D=
其中， V----流經(jīng)主流道的熔體體積（cm3）；
K----因熔體材料而異的常數(shù)，取K=1.2；
所以， D==≈8mm
所以， r==1 mm
主流道的比表面S為：
S= ==0.58
主流道的長(zhǎng)度是L，一般按模板厚度確定。但為了減小充模時(shí)壓力降和減少物料損耗，以短為好。小模具控制在50mm之內(nèi)。初步確定：
L=50mm
H=R=×15=6mm
5.3.2 分流道截面形狀
（1）流道尺寸
分流道的截面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形、V形等多種。其中圓形截面最理想，使用越來(lái)越多。本次設(shè)計(jì)采用圓形截面，形狀如圖5.1所示。
圖 5.1
分流道的尺寸由經(jīng)驗(yàn)得知，第一分流道為6mm,第二分流道4mm。
（2）流道剪切速率的校核
=
由課本《塑料制品與模具設(shè)計(jì)》中表3.3-5可知，注射時(shí)間為
t=2.0s
故： Q===20.4cm3/s
==≈1275
=12.75x102＞5×102s-1
符合要求。
5.3.3 冷料井及拉料桿
冷料井有兩種，一種是純?yōu)椤安蹲健被蛸A存冷料之用；另一種是還兼有拉或頂出凝料功用。
(1) 拉料桿冷料井
拉料桿冷料井可分為頂出桿成型的“拉頂”冷料井、拉料桿成型的“拉料”冷料井和凹坑拉料冷料井。在本次設(shè)計(jì)中，我們采用Z頭頂出桿成型的“拉頂”冷料井。它具有“拉頂”動(dòng)作可靠的優(yōu)點(diǎn)。形狀如圖5.2所示：
圖 5.2
5.4 澆口設(shè)計(jì)
澆口是塑料熔體進(jìn)入型腔的閥門(mén)，對(duì)塑件質(zhì)量具有決定性的影響。因而澆口類(lèi)型與尺寸、澆口位置與數(shù)量便成為澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。
5.4.1 澆口類(lèi)型的選用
澆口是塑料熔體進(jìn)入型腔的閥門(mén)，對(duì)塑料件質(zhì)量具有決定性的影響，因而澆口類(lèi)型與尺寸、澆口位置與數(shù)量便成為澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。澆口有多種類(lèi)型，如直澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、重疊式澆口、扇形澆口、潛伏式澆口等。
直接澆口雖然有如以等流程充模、澆注系統(tǒng)流程短、壓力損失和熱烈散失小，且有利于補(bǔ)縮和排氣等優(yōu)點(diǎn)，但是，塑件上殘留痕跡較大，切除困難。
重疊式澆口多用于大型腔。
扇形澆口適合于大面積薄壁塑件。
點(diǎn)澆口必須采用雙分型面的模具結(jié)構(gòu)；澆口位置可以自由選擇，不受限制。剪切速率高，能使流程比增大；澆口必須用三板模切斷；
潛伏式澆口是點(diǎn)澆口在特殊場(chǎng)合下的一種應(yīng)用形式。但可以在脫模時(shí)自動(dòng)拖斷；它可以隱藏在外表不露出的部位，使?jié)部诤圹E不外漏。但加工比較空難，容易磨損。
側(cè)澆口也稱(chēng)為邊緣澆口，由于它開(kāi)設(shè)在主分型面上，截面形狀易于加工和調(diào)整。多型腔模具常采用側(cè)澆口，可設(shè)計(jì)成兩板模。
綜合塑件，是比較容易流動(dòng)的聚苯乙烯，而且零件外表面要求較高；側(cè)澆口也稱(chēng)為邊緣澆口，應(yīng)用最多的一種，澆口形狀簡(jiǎn)單，尺寸容易準(zhǔn)確控制。它的截面形狀如下圖5.3所示：
圖 5.3
5.4.2 澆口尺寸計(jì)算
澆口的幾個(gè)尺寸中，以深度h最為重要。H控制了澆口暢通開(kāi)放時(shí)間和補(bǔ)縮作用。澆口寬度W的大小控制了熔體充模流量。澆口長(zhǎng)度L，只要結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許，以短為好，一般選用L=0.5~1.5mm。澆口深度有經(jīng)驗(yàn)公式：
h=nt (5.6-1)
式中， h-----潛伏式澆口寬度(mm)，中小型塑件通常用h=0.5~2mm，大約為制品最大壁厚的~；
t-----塑件壁厚(㎜)；
n-----塑件材料系數(shù)，取n=0.6。
故： 澆口的經(jīng)驗(yàn)公式：
d= (5.6-2)
式中， d-----澆口直徑；
A-----型腔表面積(mm2)；
n-----塑料材料系數(shù)；取n=0.6。
A≈πD2+4×(15×18)+2×(2π×5×13)
=×3.14×632+4×(15×18)+2×(2π×3.14×5×13)
=3115.665+1080+816.4≈5012mm2
所以： W==≈1.4mm
最后，須用流經(jīng)側(cè)澆口熔體剪切速率=≥104s-1進(jìn)行校核。又知充模注射時(shí)間為t=1.6s，
故： Q===25.5cm3/s
===33730
=3.373×104＞104s-1
符合要求。
5.5 澆注系統(tǒng)的平衡
本次設(shè)計(jì)分流道的布置采取的是平衡式布置，從主流道末端到各型腔餓分流，其長(zhǎng)度、斷面形狀和尺寸都對(duì)應(yīng)相等，各型腔受力相同，不需采取平衡計(jì)算 。
5.6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
從某種角度而言，注塑模具也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔的同時(shí)，必須置換出型腔內(nèi)的空氣和從物料中溢出的揮發(fā)性氣體。排氣系統(tǒng)是注塑模具設(shè)計(jì)的重要組成部分。
5.6.1排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
（1） 利用分型面排氣是最簡(jiǎn)單的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關(guān)。
（2） 利用頂桿與孔的間隙排氣，必要時(shí)可對(duì)頂桿作些排氣的結(jié)構(gòu)措施；
（3） 利用球狀合金顆粒燒結(jié)塊滲導(dǎo)排氣，燒結(jié)塊應(yīng)有足夠的承壓能力，設(shè)置在塑件隱蔽處，并需要開(kāi)設(shè)排氣通道；
（4） 在熔合縫位置開(kāi)設(shè)冷料井，在儲(chǔ)存冷料前也滯留了不少氣體；
（5） 可靠有效的方法是在分型面上開(kāi)設(shè)專(zhuān)用的排氣槽，尤其上大型注塑模具必須如此；
（6） 對(duì)于大型的模具，也可以利用鑲拼的成型零件的縫隙排氣。
由于本設(shè)計(jì)將采用大量的鑲件以保證模具具有良好的加工、維修性能；采用了大量的頂針以實(shí)現(xiàn)模具對(duì)塑件的均勻頂出，使得塑件不會(huì)因?yàn)閼?yīng)力不均勻而斷裂或留下痕跡；采用了斜滑頂桿塊來(lái)實(shí)現(xiàn)塑件的抽芯。這些結(jié)構(gòu)都的存在著間隙，可以利用這些間隙實(shí)現(xiàn)派氣的功能，而不用設(shè)計(jì)另外的排氣結(jié)構(gòu)。
第6章 成型零件設(shè)計(jì)
模具閉合時(shí)，成型零件構(gòu)成了成型塑料制品的型腔。成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、鑲拼件、各種成型桿與成型環(huán)。成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力。作為高壓容器，它的強(qiáng)度和剛度必須在容許值之內(nèi)。成型零件的結(jié)構(gòu)、材料和熱處理的選擇及加工工藝性，是影響模具工作壽命的主要因素。
6.1 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)然以成型符合質(zhì)量要求的塑料制品為前提，但必須考慮金屬零件的加工性及模具制造成本。成型零件成本高于模架的價(jià)格，隨著型腔的復(fù)雜程度、精度等級(jí)和壽命要求的提高而增加。
6.1.1 定模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
定模是成型塑件外表面的成型零件。定模的基本結(jié)構(gòu)可分為整體式、整體潛入式和組合式。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的塑料的特點(diǎn)，采用組合式定模。定模的形狀如下各圖定模板設(shè)計(jì)如圖6.1所示，其中1位置為放置導(dǎo)套的導(dǎo)套孔，由于所選的導(dǎo)套為帶肩導(dǎo)套，所以該孔為梯形孔，具體零件參考定模板零件圖。2位置放一個(gè)凸型鎖緊塊，如圖6.2所示：圖6.2的上半部分，它的下半部分裝在動(dòng)模板上，兩者之間具有較高的配合關(guān)系，這不僅可以起到二次定位的作用，最主要的是在注塑機(jī)注射時(shí)，可以鎖緊模具，使得導(dǎo)柱，導(dǎo)套承受較小的橫向沖擊力保護(hù)了導(dǎo)柱、導(dǎo)套的使用壽命。3位置是用來(lái)放制定位定模鑲塊的鍥型鎖緊塊，它與模板垂直的方向有一定的斜度在螺釘?shù)淖饔孟驴梢詫?duì)鑲塊起到定位的作用。4位置用來(lái)放置澆口襯套。5位置為螺紋孔。
圖 6.1
圖 6.2
（2）定模鑲塊的設(shè)計(jì)：
鑲拼式組合模具雖然具有強(qiáng)度和剛度較差，制造成本高的問(wèn)題，但是由于它具有但由于它具有良好的互換性，型腔成型部分容易損壞，可以在損壞時(shí)進(jìn)行互換，簡(jiǎn)化了模具的維修過(guò)程，同樣節(jié)省了成本；而且它可以合理的運(yùn)用材料，定模板由于不參與零件成型，可以采用一般的材料，而鑲塊參與零件成型，屬于重要零件必須用要求比較高的材料，比如鏡面鋼（PMS），節(jié)約了優(yōu)質(zhì)的模具鋼，在某種程度上也是節(jié)省成本。
鑲拼式組合凹模鑲塊的加工一般是采用線(xiàn)切割、電火花、數(shù)控銑床等現(xiàn)代化加工手段來(lái)保證加工的精確性和良好的表面光潔度。
設(shè)計(jì)的定模鑲塊如圖6.3所示：
圖 6.3
（3）鑲塊的定位：
鑲塊的定位是由位于定模板底板的螺釘與側(cè)面的鍥型鎖緊塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如圖6.4所示：
圖 6.4
1為定模板；2為鍥型鎖緊塊；3為定模鑲件1；4為動(dòng)模部分。螺釘旋入定模板1時(shí)，同時(shí)帶動(dòng)2向下，從而使得定模鑲件1在橫向精確定位。
由于定模鑲件2鑲嵌在1內(nèi)，所以不可能用這種比較簡(jiǎn)單實(shí)用的方法。而由于它大小比較小，所以可以做一個(gè)斜面，依靠斜面將鑲塊定位，在底部用螺釘孔固定。
6.1.2 動(dòng)模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
動(dòng)模和和動(dòng)模型芯都是用來(lái)成型塑料制品的內(nèi)表面的成型零件。動(dòng)模也稱(chēng)主型芯，用來(lái)成型塑件整體的內(nèi)部形狀。小型芯也稱(chēng)成型桿，用來(lái)成型塑件的局部孔或槽。與定模部分不同，它與注塑機(jī)后半部分相連它參于塑件的頂出，一般的模具設(shè)計(jì)都要求塑件留在動(dòng)模部分，好容易脫模。因而動(dòng)模一般比定模復(fù)雜。
塑件由于外表面向上，要求較高，而內(nèi)表面裝配在遙控器里面，主要是參與增加強(qiáng)度的肋板以及定位零件的特殊裝置，對(duì)于外觀并沒(méi)有太高的要求，所以只要保證尺寸的精確就可以了。經(jīng)過(guò)查資料和考證，決定采用與定模部分一樣的結(jié)構(gòu)即整體鑲拼式組合凹模。
（1） 動(dòng)模板的結(jié)構(gòu)
由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)才查的模架A1-355355-38-Z1（GB/T12556）動(dòng)模板的尺寸，再由PRO/E設(shè)計(jì)可以得到如圖6.5所示的動(dòng)模板結(jié)構(gòu)：
圖 6.5
其中1位置用來(lái)放凹型鎖緊塊，它與定模板上的凸型鎖緊塊相配合，正在注射時(shí)鎖緊模具使得導(dǎo)柱導(dǎo)套承受較小的橫向沖力，減少了導(dǎo)柱的壓力同時(shí)也對(duì)型腔起到保護(hù)的作用。2位置為螺紋孔。4位置為回程桿孔屬于復(fù)位機(jī)構(gòu)，這一點(diǎn)將在復(fù)位機(jī)構(gòu)中進(jìn)行詳細(xì)的介紹。3位置用來(lái)放置楔緊塊。
（2）動(dòng)模模仁的設(shè)計(jì)：
動(dòng)模模仁是安裝在動(dòng)模板內(nèi)的大型整體式鑲件，它參與重要的型腔成型起結(jié)構(gòu)如圖6.7所示：
圖 6.7
其中1為水道孔；2為連接螺紋孔；3為頂桿孔；4為斜推桿孔；5為主流道孔。
6.2 成型零件鋼材選用
6.2.1 選用要求
（1） 機(jī)械加工性能良好。
（2） 拋光性能優(yōu)良。
（3） 耐磨性和抗疲勞性能好。
（4） 具有耐腐性能。
6.2.2所選用的鋼材：
由于設(shè)計(jì)采用整體鑲拼式模具所以可以在符合模具強(qiáng)度，剛度以及光潔度的前提下合理的選用鋼材。
（1） 定模板： 定模板由于沒(méi)有參與塑件的成型，所以對(duì)表面光潔度要求不高，因而采用了45鋼。45鋼屬于通用塑料模具鋼材，用于調(diào)質(zhì)后精加工大型熱塑塑性塑料注射模具，淬透性差，淬火變形小，較高溫度下時(shí)，熱疲勞性不高，拋光性能差。此種鋼材適用于制造要求具有較高強(qiáng)度和高耐磨性的各種模具。
（2） 定模模仁：定模模仁是零件外表面的成型面，由于零件的外表面要求比較高，所以選擇Cr12MoV。Cr12MoV 鋼有高淬透性，截面為 300 ～ 40 0㎜ 以下者可以完全淬透，在 300 ～ 40 0℃時(shí)仍可保持良好硬度和耐磨性，韌性較Cr12 鋼高，淬火時(shí)體積變化最小?？捎脕?lái)制造斷面較大、形狀復(fù)雜、經(jīng)受較大沖擊負(fù)荷的各種模具和工具。例如，形狀復(fù)雜的沖孔凹模、復(fù)雜模具上的鑲塊、鋼板深拉深模、拉絲模、螺紋挫絲板、冷擠壓模、冷切剪刀、圓鋸、標(biāo)準(zhǔn)刀具、量具等。
（3） 動(dòng)模模仁：動(dòng)模模仁成型塑件的下表面，由于它于遙控器下半部分配合，裝在里面，所以要求只要達(dá)到一定的光潔度就可以了。故也選擇了Cr12MoV。
（4） 動(dòng)模板：動(dòng)模板同樣采用45鋼，理由與定模板相同。
6.3 成型零件工作尺寸計(jì)算
注塑模成型零件工作尺寸，是指這些零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高壓和熔融溫度下充模成型，并在模具溫度下冷卻固化，最終在室溫下進(jìn)行尺寸檢測(cè)和使用。因此，塑料制品的形狀和尺寸精度的獲得，必須考慮物料的成型收縮率等眾多因素的影響。由于塑件尺寸類(lèi)型的多樣性，及其成型收縮率的方向性和收縮率的不穩(wěn)定性，以及塑件和金屬模的制造公差，因此成型零件工作尺寸的計(jì)算，一直是注塑加工中的重大課題。
成型零件的每個(gè)工作尺寸，都要根據(jù)塑件尺寸和精度要求逐一計(jì)算。對(duì)塑件和模具成型零件，掌握它們的尺寸和公差確定的公式與規(guī)則，及其影響因素，是十分必要的。
模具成型零件工作尺寸，應(yīng)按照國(guó)家GB1800-79標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值，用公差等級(jí)IT6~IT10確定偏差，并作相應(yīng)規(guī)定：
(1) 包容和被包容尺寸采用單向偏差制；
(2) 模具上包容尺寸均采取正偏差，既作為基孔制的孔；被包容尺寸均標(biāo)注負(fù)偏差，即作為基軸制的軸。
(3) 對(duì)中心距和單向位置尺寸，均取雙向等值偏差。
按照以上規(guī)定，現(xiàn)根據(jù)塑料件的尺寸按平均收縮率Scp對(duì)模具尺寸進(jìn)行計(jì)算。
注：本小節(jié)所有表格除表3.11-2 SJ1372-78公差數(shù)值從《塑料模具設(shè)計(jì)師指南》中查出外，其余均從《塑料制品與模具設(shè)計(jì)》中查出。
其中，我們由第三章可知，Scp=0.44％。
本節(jié)所采用的主要代號(hào)及其含義如下：
Dm、dm------模具的包容、被包容尺寸，mm；
Hm、hm------模具的包容、被包容深度、高度尺寸，mm；
Lm、lm------模具的中心距、單邊位置尺寸，mm；
-------塑料件尺寸公差,按SJ1372-78選定，mm；
m-------模具成型零件的制造公差，