塑料碗的模具設計

塑料碗的模具設計,塑料,模具設計 河南工業(yè)職業(yè)技術學院工 序 卡 片產(chǎn) 品 代 號零 （部） 件 名 稱零 （部） 件 代 號工序號型腔1工序名稱粗加工型腔材料20CrMnti設備名 稱普通車床、圓轉動打磨機型 號夾具名稱機用虎鉗刀 量 輔 具名 稱規(guī) 格數(shù) 量球刀201編 制校 核審 查共 張第 張河南工業(yè)職業(yè)技術學院工 藝 規(guī) 程零（部）件名稱 PP塑料碗模具型腔加工專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 05122班-32姓 名 謝立鋒指 導 教 師 陸茵老師2008年6 月13日河南工業(yè)職業(yè)技術學院工 藝 過 程 卡 片產(chǎn) 品 代 號零 （部） 件 名 稱零 （部） 件 代 號型腔零件4材料20CrMnTi毛 坯 種 類方料毛 坯 尺 寸160mm355mm80mm每一毛坯可制零件數(shù)一坯一件工序序號工序名稱工 序 內(nèi) 容設 備夾 輔 具 名 稱刀 具 名 稱 規(guī) 格量 具 名 稱 及 規(guī) 格1下料按要求取庫內(nèi)材料2鍛成模坯鍛件鍛壓機鍛錘鋼尺3球化退火800820正火，硬度達到241302HBS退火爐4粗加工粗步加工出零件的形狀立式銑床機用虎鉗立式平底銑刀游標卡尺5去應力退火在500650 下保持28h退火爐6半精加工加工的程度已基本符合了要求立式銑床機用虎鉗立式球刀游標卡尺7機械精加工按機床所能達到的粗糙度要求生產(chǎn)數(shù)控銑床機用虎鉗立式球刀8淬火加熱到Ac3或Ac1點以上溫度，保持23h，后快速冷卻箱式電爐火鉗9回火加熱到500保持12h,后冷卻至室溫箱式電爐火鉗10研磨拋光研磨達到表面粗糙度要求為止箱式研磨機11裝配將模具零件組合在一起,形成模具鉗工裝配人員編 制校 核審 查共 張第 張河南工業(yè)職業(yè)技術學院機械工程系2008屆畢業(yè)生畢業(yè)設計任務書姓名：謝立鋒 班級： 05122班 專業(yè)： 模具設計與制造 學號：32設計題目：PP塑料碗注塑模設計 進度安排： 12月18-12月23日 制定注塑工藝，填寫工藝卡。 12月24日-1月15日 完成一套模具的結構設計，繪制裝配圖一張。 1月16日-3月5日 繪制工作零件及重要零件的零件圖若干張。 3月6日-4月5日 填寫一個工作零件的加工工藝過程卡，關鍵工序的工序卡若干張。 4月6日-5月30日 書寫設計說明書，整理資料。 指導教師評語及成績評定論文成績： 指導教師（簽字）：年 月 日答辯小組評語及成績評定答辯成績： 畢業(yè)設計成績：答辯小組負責人（簽字）：年 月 日答辯委員會審定意見：答辯委員會主任（簽字）： 年 月 日答 辯 小 組 成 員姓 名職 稱工 作 單 位備 注河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院 畢 業(yè) 論 文畢業(yè)設計說明書設計題目: 塑料碗的模具設計專 業(yè): 模具設計與制造班 級: 05122學生姓名: 謝立鋒學 號： 32指導教師: 陸茵答辯時間: 2008 6 月 13 日目錄摘要前言一、塑料的工藝性設計. . . .7(1)、注塑模工藝. . . .7(2)、化學和物理特征. . . .8(3)、塑件的尺寸與公差. . .71、塑件的尺寸與公差. . .82、塑件尺寸公差標準. .83、塑料的表面質(zhì)量. .8二、注射成型機的選擇. . . 9三、型腔布局與分型面設計. . .9(1)、型腔數(shù)目的確定. .8(2)、型腔的布局. . .10(3)、分型面的設計. .10四、 澆注系統(tǒng)設計. .11(1)、主流道設計. .12(2)、主流道襯套的固定. .12(3)、分流道的設計. .13(4)、澆口的設計. .15五、成型零件的設計. .18(1)、成型零件的結構設計. .181、凹模結構設計. .192、型芯結構設計. .19(2)、成型零件工作尺寸計算. .201、外型尺寸. .202、內(nèi)腔尺寸. .22六、 合模導向機構設計. .23(1)、導柱結構. . .25(2)、導套結構. . . .25七、脫模機構的設計. .26(1)、脫模機構的設計的總體原則. .26(2)、推桿設計. .261、推桿的形狀. .272、推桿的位置與布局. .27(3)、推件板設計的要點. .27(4)、開模行程與推出機構的校核. .27(5)、澆注系統(tǒng)凝料脫模機構. .28八、 塑料成型中缺陷的現(xiàn)象及解決方法. .29九 、射出成型不良與對策. .36總 結. . . . .41 參考文獻. .42 摘 要 隨著注射成型技術的不斷發(fā)展，塑料制品已經(jīng)深入到日常生活中的每一個角落。由于塑料件具有重量輕，生產(chǎn)方便，價格便宜，大到成人用品，小到兒童玩具，幾乎全部采用塑料件生產(chǎn)。根據(jù)塑件的結構、技術要求及企業(yè)生產(chǎn)的實際情況進行該塑料件的注射模設計。分別對澆口形式、分模面的選取、抽芯機構、型芯的設計等進行了介紹。在中國，人們已經(jīng)越來越認識到模具在制造中的重要基礎地位，認識到模具技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展，加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。目前，從事模具技術研究的機構和院校已達30余家，從事模具技術教育的培訓的院校已超過50余家。其中，獲得國家重點資助建設的有華中理工大學模具技術國家重點實驗室，上海交通大學CAD國家工程研究中心、北京機電研究所精沖技術國家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學橡塑模具國家工程研究中心等。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術、模具的電加工和數(shù)控加工技術、快速成型與快速制模技術、新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。由于時間匆促，設計中難免錯誤，懇請希望老師批評指正。關鍵詞：注射機 模架 澆注系統(tǒng) 澆口 型腔 型芯 導柱導套 推板推桿 側型芯 斜導柱前言大學三年的生活就快要結束了，現(xiàn)在到了最后關鍵的時刻。三年中所學的專業(yè)課,基礎課等知識都將運用到以后的工作實踐中。畢業(yè)設計就是走向社會的一次小小鍛煉，是對知識掌握水平的一次檢驗。也是真正能培養(yǎng)和查看一個人獨立思考問題，分析問題，解決問題的能力。我要靈活的運用自己所學過的知識來清除面前畢業(yè)設計道路上的一切障礙。達到學以致用的目的。實踐是認識的來源,實際出真知,離開人的實踐活動,無論什么人都不可能或得對客觀事物的正確認識.只從書上學習游泳的知識而不下水,終究還是不會游泳.毛主席說過:”讀書是學習,使用也學是習,而且是更重要的學習.”總之,即要勇于實際,又要善于學習間接經(jīng)驗,只有這樣才能豐富和發(fā)展我們的知識.在現(xiàn)代機械制造業(yè)中，模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟中一個非常重要的行業(yè)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，在很大程度上依賴于模具制造技術，特別是在汽車、輕工、電子和航天等行業(yè)中尤顯重要。模具制造能力的強弱和模具制造水平的高低，已經(jīng)成為衡量一個國家機械制造技術水平的重要標志之一，直接影響著國民經(jīng)濟中許多部門的發(fā)展?，F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對模具技術的要求越來越高。綜觀現(xiàn)代模具技術，正向如下的方向發(fā)展：（1）高精度現(xiàn)代模具的精度要求比傳統(tǒng)的模具精度至少要高一個數(shù)量級。（2）長壽命現(xiàn)代模具的壽命比傳統(tǒng)模具的壽命要高出510倍。如現(xiàn)代模具一般均可達到500萬次以上，最高可達6億次之多。（3)高生產(chǎn)率由于采用多工位的級進模、多能模、多腔注塑模和層疊注塑模等先進模具，可以極大地提高生產(chǎn)率，從而帶來顯著的經(jīng)濟效益。如用四工位的注塑模生產(chǎn)塑料汽水瓶，每小時可生產(chǎn)8000件以上。（4）結構復雜 隨著社會需求的多樣化和個性化以及許多新材料、新工藝的廣泛應用，對現(xiàn)代模具的結構形式和型腔要求也日益復雜。若采用傳統(tǒng)的模具制造方法，不僅成本高、生產(chǎn)率低，而且很難保證模具的質(zhì)量要求。傳統(tǒng)模具設計制造技術，根本不能滿足市場對模具的要求。因此，研制和開發(fā)新的模具設計、制造技術勢在必行。模具CAD/CAM和RT(RapidTooling)技術正是在這種形勢下被開發(fā)出來的，并在現(xiàn)代模具的生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。隨著近代工業(yè)的發(fā)展，塑料生產(chǎn)及塑料成型的應用愈來愈廣。并且塑料已從代替部分金屬，木材，皮革及無機材料發(fā)展成為各個部門不可缺少的一種化學材料，并躋身于金屬，纖維材料和硅酸鹽三大傳統(tǒng)材料之列，在國民經(jīng)濟中，塑料制件已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。塑料工業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了初創(chuàng)階段，發(fā)展階段，飛躍發(fā)展階段，穩(wěn)定增長階段。在飛躍發(fā)展階段，塑料的產(chǎn)量和品種不斷增加，成型加工技術更趨完善。而在穩(wěn)定增長階段，塑料工業(yè)向著生產(chǎn)工藝自動化，連續(xù)化，產(chǎn)品系列化，以及不斷開拓功能性塑料的新領域發(fā)展。塑料作為一種新的工程材料，由于其不斷被開發(fā)與應用，加之成型工藝不斷成熟與完善，極大地促進了塑料成型模具的開發(fā)與制造。模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門發(fā)展的重要基礎之一。模具設計水平的高低，加工設備的好壞，制造力量的強弱，模具質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響著許多新產(chǎn)品的開發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的提高。塑料制件應用的日益廣泛和大型塑料制件的不斷開發(fā)，對塑料成型模具設計和制造提出的要求越來越高。傳統(tǒng)的模具設計與制造方法不能適應工業(yè)產(chǎn)品不斷開發(fā)和及時更新?lián)Q代與提高質(zhì)量的要求，為了適應這些變化，CAD/CAM/CAE技術越來越被廣泛的應用。可以預言，隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位日益提高，并在國民經(jīng)濟發(fā)展過程中發(fā)揮越來越重要的作用。一、塑料的工藝性設計(1)、注塑模工藝干燥處理：如果儲存適當則不需要干燥處理。熔化溫度：220275，注意不要超過275。模具溫度：4080，建議使用50。結晶程度主要由模具溫度決定。注射壓力：可大到1800bar。注射速度：通常，使用高速注塑可以使內(nèi)部壓力減小到最小。如果制品表面出現(xiàn)了缺陷，那么應使用較高溫度下的低速注塑。流道和澆口：對于冷流道，典型的流道直徑范圍是47mm。建議使用通體為圓形的注入口和流道。所有類型的澆口都可以使用。典型的澆口直徑范圍是11.5mm，但也可以使用小到0.7mm的澆口。對于邊緣澆口，最小的澆口深度應為壁厚的一半；最小的澆口寬度應至少為壁厚的兩倍。PP材料完全可以使用熱流道系統(tǒng)。成型時間：注射時間 20s60s 高壓時間 0s3s 冷卻時間 20s90s 總周期 50s160s(2)、化學和物理特性PP是一種半結晶性材料。它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。由于均聚物型的PP溫度高于0以上時非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入14%乙烯的無規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有更強的抗沖擊強度。PP的強度隨著乙烯含量的增加而增大。PP的維卡軟化溫度為150。由于結晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。PP不存在環(huán)境應力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進行改性。PP的流動率MFR范圍在140。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的強度比均聚物型的要高。由于結晶，PP的收縮率相當高，一般為1.82.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。PP也不象PE那樣在高溫下仍具有抗氧化性。(3)、塑件的尺寸與公差1、塑件的尺寸塑件尺寸的大小受制于以下因素：a) 取決于用戶的使用要求。b) 受制于塑件的流動性。c) 受制于塑料熔體在流動充填過程中所受到的結構阻力。2、塑件尺寸公差標準a) 影響塑件尺寸精度的因素主要有：塑料材料的收縮率及其波動。b) 塑件結構的復雜程度。c) 模具因素（含模具制造、模具磨損及壽命、模具的裝配、模具的合模及模具設計的不合理所可能帶來的形位誤差等）。d) 成型工藝因素（模塑成型的溫度T、壓力p、時間t及取向、結晶、成型后處理等）。e) 成型設備的控制精度等。其中，塑件尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動及模具制造誤差。題中沒有公差值，則我們按未注公差的尺寸許偏差計算，查表取MT5。3、塑件的表面質(zhì)量塑件的表面質(zhì)量包括塑件缺陷、表面光澤性與表面粗糙度，其與模塑成型工藝、塑料的品種、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨損程度等相關。模具型腔的表面粗糙度通常應比塑件對應部位的表面粗糙度在數(shù)值上要低1-2級。二、注射成型機的選擇估算V塑=58.5g制品的正面投影面積S=103.81cm2V公=82cm3注射機為上海橡塑機廠的XS-ZY-500臥式注塑機。查表注射壓力為104MPa，合模力為350104N，注射方式為螺桿式，噴嘴球半徑R為18mm，噴嘴口直徑為7.5mm（一般工廠的塑膠部都擁有從小到大各種型號的注射機。中等型號的占大部分，小型和大型的只占一小部分。所以我們不必過多的考慮注射機型號。具體到這套模具）。三、型腔布局與分型面設計(1)、型腔數(shù)目的確定型腔數(shù)目的確定，應根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量、批量大小、交貨長短、注射能力、模具成本等要求來綜合考慮。根據(jù)注射機的額定鎖模力F的要求來確定型腔數(shù)目n ，即 n式中 F注射機額定鎖模力（N）P型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力（MPa）A1、A2分別為澆注系統(tǒng)和單個塑件在模具分型面上的投影面積（mm2）大多數(shù)小型件常用多型腔注射模，面高精度塑件的型腔數(shù)原則上不超過4個，生產(chǎn)中如果交貨允許，我們根據(jù)上述公式估算，采用一模二腔。(2)、型腔的布局考慮到模具成型零件和抽芯結構以及出模方式的設計，模具的型腔排列方式如下圖所示： 圖（1）(3)、分型面的設計 分型面位置選擇的總體原則，是能保證塑件的質(zhì)量、便于塑件脫模及簡化模具的結構，分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較具體可以從以下方面進行選擇。a) 分型面應選在塑件外形最大輪廓處。b) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。c) 保證塑件的精度要求。d) 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。e) 便于模具加工制造。f) 對成型面積的影響。g) 對排氣效果的影響。h) 對側向抽芯的影響。 圖（2）四、澆注系統(tǒng)設計(1)、主流道設計主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，可看作是噴嘴的通道在模具中的延續(xù)，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。形狀結構如圖(3)所示，其設計要點： 圖（3）a) 主流道設計成圓錐形，其錐角可取26，流道壁表面粗糙度取Ra=0.63m，且加工時應沿道軸向拋光。b) 主流道如端凹坑球面半徑R2比注射機的、噴嘴球半徑R1大12 mm；球面凹坑深度35mm；主流道始端入口直徑d比注射機的噴嘴孔直徑大0.51mm；一般d=2.55mm。c) 主流道末端呈圓無須過渡，圓角半徑r=13mm。d) 主流道長度L以小于60mm為佳，最長不宜超過95mm。e) 主流道常開設在可拆卸的主流道襯套上；其材料常用T8A，熱處理淬火后硬度5357HRC。(2)、主流道襯套的固定因為采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是標準件，外徑為150mm，內(nèi)徑31.5mm。具體固定形式如圖(4)所示： 圖（4）(3)、分流道的設計a) 分流道是脫澆板下水平的流道。為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形梯形U形半圓形及矩形等，工程設計中常采用梯形截面加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動阻力均不大，一般采用下面的經(jīng)驗公式可確定其截面尺寸： （式1） （式2） 式中 B梯形大底邊的寬度（mm） m塑件的重量（g） L分流道的長度（mm） H梯形的高度（mm）質(zhì)量大約58.5g，分流道的長度預計設計成190mm長，且有2個型腔，所以取B為15mm=10 取H為10mm根據(jù)實踐經(jīng)驗，PP塑料分流道截面直徑為4.89.5。所以我們可以選擇截面直徑為9.5mm，H=6.3mm。梯形小底邊寬度取8mm，其側邊與垂直于分型面的方向約成7。另外由于使用了水口板（即我們所說的定模板和中間板之間再加的一塊板），分流道必須做成梯形截面，便于分流道和主流道凝料脫模。b) 分流道長度分流道要盡可能短，且少彎折，便于注射成型過程中最經(jīng)濟地使用原料和注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。將分流道設計成直的，總長190mm。c) 分流道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1.6m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，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。d) 分流道表面粗糙度分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關，有多種不同的布置形式，但應遵循兩方面原則：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平衡式, 如圖(1)所示。(4)、澆口的設計澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。a) 澆口的選用它是流道系統(tǒng)和型腔之間的通道,這里我們采用點澆口： 澆口在成形自動切數(shù)斷，故有利于自動成形。 澆口的痕跡不明顯，通常不必后加工。 澆口之壓力損失大，必須高之射出壓力。 澆口部份易被固化之殘錙樹脂堵隹。它常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中，也可用于單型腔模具或表面不允許有較大痕跡的塑件。b) 澆口位置的選用模具設計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結構?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，如圖（6）所示。通常要考慮以下幾項原則： 盡量縮短流動距離。 澆口應開設在塑件壁厚最大處。 必須盡量減少熔接痕。 應有利于型腔中氣體排出。 考慮分子定向影響。 避免產(chǎn)生噴射和蠕動。 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 注意對外觀質(zhì)量的影響。圖（6）c) 澆注系統(tǒng)的平衡對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設計應盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結構允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。顯然，我們設計的模具是平衡式的，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同。d) 排氣的設計排氣槽的作用主要有兩點。一是在注射熔融物料時，排除模腔內(nèi)的空氣；二是排除物料在加熱過程中產(chǎn)生的各種氣體。越是薄壁制品，越是遠離澆口的部位，排氣槽的開設就顯得尤為重要。另外對于小型件或精密零件也要重視排氣槽的開設，因為它除了能避免制品表面灼傷和注射量不足外，還可以消除制品的各種缺陷，減少模具污染等。那么，模腔的排氣怎樣才算充分呢？一般來說，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上卻未留下焦斑，就可以認為模腔內(nèi)的排氣是充分的。適當?shù)亻_設排氣槽；可以大大降低注射壓力、注射時間。保壓時間以及鎖模壓力，使塑件成型由困難變?yōu)槿菀?，從而提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，降低機器的能量消耗。其設計往往主要靠實踐經(jīng)驗，通過試模與修模再加以完善，此模我們利用模具零部件的配合間隙及分型面自然排氣。五、成型零件的設計模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。設計成型零件時，應根據(jù)塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，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、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵的成型零件進行強度和剛度校核。(1)、成型零件的結構設計1、凹模結構設計凹模是成型產(chǎn)品外形的主要部件。 其結構特點：隨產(chǎn)品的結構和模具的加工方法而變化。 鑲拼的組合方式的優(yōu)點： 對于形狀復雜的型腔，若采用整體式結構，比較難加工。所以采用組合式的凹模結構。同時可以使凹模邊緣的材料的性能低于凹模的材料，避免了整體式凹模采用一樣的材料不經(jīng)濟，由于凹模的鑲拼結構可以通過間隙利于排氣，減少母模熱變形。對于母模中易磨損的部位采用鑲拼式，可以方便模具的維修，避免整體的凹模報廢。組合式凹模簡化了復雜凹模的機加工工藝，有利于模具成型零件的熱處理和模具的修復，有利于采用鑲拼間隙來排氣，可節(jié)省貴重模具材料。圖（7）2、型芯結構設計整體嵌入式型芯，適用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。最常用的嵌入裝配方法是臺肩墊板式，其他裝配方法還有通孔螺釘聯(lián)接式，沉孔螺釘聯(lián)接式。 圖（8）(2)、成型零件工作尺寸計算所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構成型腔腔體的部位的尺寸，其直接對應塑件的形狀與尺寸。鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復雜，塑件本身精度也難以達到高精度，為了計算簡便，規(guī)定： 塑件的公差塑件的公差規(guī)定按單向極限制，制品外輪廓尺寸公差取負值“”，制品叫做腔尺寸公差取正值“”，若制品上原有公差的標注方法與上不符，則應按以上規(guī)定進行轉換。而制品孔中心距尺寸公差按對稱分布原則計算，即取。 模具制造公差實踐證明，模具制造公差可取塑件公差的，即z=，而且按成型加工過程中的增減趨向取“+”、“-”符號，型腔尺寸不斷增大，則取“+z”,型芯尺寸不斷減小則取“-z”，中心距尺寸取“”?，F(xiàn)取。 模具的磨損量實踐證明，對于一般的中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的，對于大型塑件則取以下。另外對于型腔底面（或型芯端面），因為脫模方向垂直，故磨損量c=0。 塑件的收縮率塑件成型后的收縮率與多種因素有關，通常按平均收縮率計算。=%=2% 模具在分型面上的合模間隙由于注射壓力及模具分型面平面度的影響，會導致動模、定模注射時存在著一定的間隙。一般當模具分型的平面度較高、表面粗糙度較低時，塑件產(chǎn)生的飛邊也小。飛邊厚度一般應小于是0.020.1mm。1、 外型尺寸（mm） 圖（9）根據(jù)公式 ： LM=D1M=116.445D2M=56.45根據(jù)公式 ： HM=H1M=57.65H2M=2.932、 內(nèi)腔尺寸（mm）根據(jù)公式 ： M=1m= = =2m= = =根據(jù)公式 ： M=1M=51.432M=4.24六、合模導向機構的設計導柱導向機構設計要點： 小型模具一般只設置兩根導柱，當其元合模方位要求，采用等徑且對稱布置的方法，若有合模方位要求時，則應采取等徑不對稱布置，或不等徑對稱布置的形式。大中型模具常設置三個或四個導柱，采取等徑不對稱布置，或不等徑對稱布置的形式。 直導套常應用于簡單模具或模板較薄的模具；型帶頭導套主要應用于復雜模具或大、中型模具的動定模導向中；型帶頭導套主要應用于推出機構的導向中。 導向零件應合理分布在模具的周圍或靠近邊緣部位；導柱中心到模板邊緣的距離一般取導柱固定端的直徑的11.5倍；其設置位置可參見標準模架系列。 導柱常固定在方便脫模取件的模具部分；但針對某些特殊的要求，如塑件在動模側依靠推件板脫模，為了對推件板起到導向與支承作用，而在動模側設置導柱。 為了確保合模的分型面良好貼合，導柱與導套在分型面處應設置承屑槽；一般都是削去一個面，或在導套的孔口倒角， 導柱工作部分的長度應比型芯端面的高度高出68mm，以確保其導向作用。 應確保各導柱、導套及導向孔的軸線平行，以及同軸度要求，否則將影響合模的準確性，甚至損壞導向零件。 導柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度時可采用H8/f8或H9/f9）；導柱固定部分的配合精度采用H7/k6（或H7/m6）。導套與安裝之間一般用H7/m6的過渡配合，再用側向螺釘防止其被拔出。 對于生產(chǎn)批量小、精度要求不高的模具，導柱可直接與模板上加工的導向孔配合。通常導向孔應做志通孔；如果型腔板特厚，導向孔做成盲孔時，則應在盲孔側壁增設通氣孔，或在導柱柱身、導向孔開口端磨出排氣槽；導向孔導滑面的長度與表面粗糙度可根據(jù)同等規(guī)格的導套尺寸來取，長度超出部分應擴徑以縮短滑配面。（1）、導柱的結構帶頭導柱如圖（10）所示： 圖（10）（2）、導套的結構帶頭導套如圖（11）所示：圖（11）七、脫模機構的設計（1）、脫模機構設計的總體原則a) 要求在開模過程中塑件留在動模一側，以便推出機構盡量設在動模一側，從而簡化模具結構。b) 正確分析塑件對模具包緊力與粘附力的大小及分布，有針對性地選擇合理的推出裝置和推出位置，使脫模力的大小及分布與脫模阻力一致；推出力作用點應靠近塑件對凸模包緊力最大的位置，同時也應是塑件剛度與強度最大的位置；力的作用面盡可能大一些，以防止塑件在被推出過程中變形或損壞。c) 推出位置應盡可能設在塑件內(nèi)部或對塑件外觀影響不大的部位，以力求良好的塑件外觀。d) 推出機構應結構簡單，動作可靠（即：推出到位、能正確復位且不與其他零件相干涉，有足夠的強度與剛度），遠動靈活，制造及維修方便。(2)、推桿設計1、推桿的形狀如圖(12)所示圖（12） 2、推桿的位置與布局a) 應設在脫模阻力大的部位，均勻布置。b) 應保證塑件被推出時受力均勻，推出平衡，不變形；當塑件各處脫模阻力相同時，則均勻布置；若某個部位脫模阻力特大，則該處應增加推數(shù)目。c) 推桿應盡可能設在塑件厚壁、凸緣、加強等塑件強度、剛度較大處；當結構特殊，需要推在薄壁處時，可采用盤狀推桿以增大接觸面積。d) 推桿的設置不應影響凸模強度與壽命。當推在端面則距型芯側壁10.13mm；當推桿設置在型芯內(nèi)部推在塑件內(nèi)部時，推桿孔距型芯側壁23mm。e) 在模內(nèi)排氣困難的部位應設置推桿，以利于用配合間隙排氣。f) 若塑件上不允許有推桿痕跡時，可在塑件外側設置溢料槽，從而靠推桿推在溢料槽內(nèi)的凝料上而帶塑件。(3)、推件板設計的要點a) 推件板與型芯應呈310的推面配合，以減少遠動摩擦，并起輔助定位以防止推件板偏心而溢料；推件板與型芯側壁之間應有0.200.25mm的間隙，以防止兩者間的擦傷而或卡死，推件板與型芯間的配合間隙以不產(chǎn)生塑料溢料為準，塑料的最大溢料間隙可查表，推件板與型芯相配合的表面粗糙度可以取Ra0.80.4m。b) 推件板可用經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的45鋼制造，對要求比較高的模具，也可以采用T8或T10等材料，并淬硬到5355HRC，有時也可以在推件板上鑲淬火襯套以延長壽命。c) 當用推件板脫出元通孔的大型深腔殼體類塑件時，應在型芯上增設一個進氣裝置，以避免塑件脫模時在型芯與塑件間形成真空。d) 推件板復位后，在推板與動模座板間應留有為保護模具的23mm空隙。(4)、開模行程與推出機構的校核對雙分型面注射模，開模行程為：S機H=H1+H2+a+(510)mm式中，H1為塑件推出距離 H2包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 S機注射機移動板最大的行程 H所需開模行程 a中間板與定模分開距離其開模行程H應小于動模移動板與定模固定板之間的最大距離S0減去模具厚度H1，即，HS0-H1對于雙分型面注射模HS0-(5)、澆注系統(tǒng)凝料脫模機構流道凝料的脫模方式，這里采用三板式脫模，點澆口時料的澆注系統(tǒng)能夠利用開模動作實現(xiàn)塑件與流道凝料的自動分離，同時利用塑件對凸模的包緊力將塑件與流道凝料拉斷。八 塑料成型中缺陷的現(xiàn)象及解決方法 1. 龜裂 龜裂是塑料制品較常見的一種缺陷，產(chǎn)生的主要原因是由于應力變形所致。主要有殘余應力、外部應力和外部環(huán)境所產(chǎn)生的應力變形。（）殘余應力引起的龜裂殘余應力主要由于以下三種情況，即充填過剩、脫模推出和金屬鑲嵌件造成的。作為在充填過剩的情況下產(chǎn)生的龜裂，其解決方法主要可在以下幾方面入手：（1）由于直澆口壓力損失最小，所以，如果龜裂最主要產(chǎn)生在直澆口附近，則可考慮改用多點分布點澆口、側澆口及柄形澆口方式。（2）在保證樹脂不分解、不劣化的前提下，適當提高樹脂溫度可以降低熔融粘度，提高流動性，同時也可以降低注射壓力，以減小應力。（3）一般情況下，模溫較低時容易產(chǎn)生應力，應適當提高溫度。但當注射速度較高時，即使模溫低一些，也可減低應力的產(chǎn)生。（4）注射和保壓時間過長也會產(chǎn)生應力，將其適當縮短或進行Th次保壓切換效果較好。（5）非結晶性樹脂，如 AS樹脂、 ABS樹脂、 PMMA樹脂等較結晶性樹脂如聚乙烯、聚甲醛等容易產(chǎn)生殘余應力，應予以注意。脫模推出時，由于脫模斜度小、模具型膠及凸模粗糙，使推出力過大，產(chǎn)生應力，有時甚至在推出桿周圍產(chǎn)生白化或破裂現(xiàn)象。只要仔細觀察龜裂產(chǎn)生的位置，即可確定原因。在注射成型的同時嵌入金屬件時，最容易產(chǎn)生應力，而且容易在經(jīng)過一段時間后才產(chǎn)生龜裂，危害極大。這主要是由于金屬和樹脂的熱膨脹系數(shù)相差懸殊產(chǎn)生應力，而且隨著時間的推移，應力超過逐漸劣化的樹脂材料的強度而產(chǎn)生裂紋。為預防由此產(chǎn)生的龜裂，作為經(jīng)驗，壁厚7”與嵌入金屬他的外徑通用型聚苯乙烯基本上不適于宜加鑲嵌件，而鑲嵌件對尼龍的影響最小。由于玻璃纖維增強樹脂材料的熱膨脹系數(shù)較小，比較適合嵌入件。另外，成型前對金屬嵌件進行預熱，也具有較好的效果。（二）外部應力引起的龜裂這里的外部應力，主要是因設計不合理而造成應力集中，特別是在尖角處更需注意。由圖22可知，可取R7”一0507。（三）外部環(huán)境引起的龜裂化學藥品、吸潮引起的水降解，以及再生料的過多使用都會使物性劣化，產(chǎn)生龜裂。2、充填不足充填不足的主要原因有以下幾個方面：1.樹脂容量不足。 2. 型腔內(nèi)加壓不足。 3.樹脂流動性不足。 4排氣效果不好。 作為改善措施，主要可以從以下幾個方面入手：1）加長注射時間，防止由于成型周期過短，造成澆口固化前樹脂逆流而難于充滿型腔。2）提高注射速度。3）提高模具溫度。4）提高樹脂溫度。5）提高注射壓力。6）擴大澆口尺寸。一般澆口的高度應等于制品壁厚的12l3。7）澆口設置在制品壁厚最大處。8）設置排氣槽（平均深度003mm、寬度3smm）或排氣桿。對于較小工件更為重要。9）在螺桿與注射噴嘴之間留有一定的（約smm）緩沖距離。10）選用低粘度等級的材料。11）加入潤滑劑。3、皺招及麻面產(chǎn)生這種缺陷的原因在本質(zhì)上與充填不足相同，只是程度不同。因此，解決方法也與上述方法基本相同。特別是對流動性較差的樹脂（如聚甲醛、PMMA樹脂、聚碳酸酯及PP樹脂等）更需要注意適當增大澆口和適當?shù)淖⑸鋾r間。4、縮坑縮坑的原因也與充填不足相同，原則上可通過過剩充填加以解決，但卻會有產(chǎn)生應力的危險，應在設計上注意壁厚均勻，應盡可能地減少加強肋、凸柱等地方的壁厚。5、溢邊對于溢邊的處理重點應主要放在模具的改善方面。而在成型條件上，則可在降低流動性方面著手。具體地可采用以下幾種方法：1）降低注射壓力。2）降低樹脂溫度。 4）選用高粘度等級的材料。5）降低模具溫度。6）研磨溢邊發(fā)生的模具面。7）采用較硬的模具鋼材。8）提高鎖模力。9）調(diào)整準確模具的結合面等部位。10）增加模具支撐柱，以增加剛性。ll）根據(jù)不同材料確定不同排氣槽的尺寸。6、熔接痕熔接痕是由于來自不同方向的熔融樹脂前端部分被冷卻、在結合處未能完全融合而產(chǎn)生的。一般情況下，主要影響外觀，對涂裝、電鍍產(chǎn)生影響。嚴重時，對制品強度產(chǎn)生影響（特別是在纖維增強樹脂時，尤為嚴重）?？蓞⒖家韵聨醉椨枰愿纳疲簂）調(diào)整成型條件，提高流動性。如，提高樹脂溫度、提高模具溫度、提高注射壓力及速度等。2）增設排氣槽，在熔接痕的產(chǎn)生處設置推出桿也有利于排氣。3）盡量減少脫模劑的使用。4）設置工藝溢料并作為熔接痕的產(chǎn)生處，成型后再予以切斷去除。5）若僅影響外觀，則可改變燒四位置，以改變?nèi)劢雍鄣奈恢?。或者將熔接痕產(chǎn)生的部位處理為暗光澤面等，予以修飾。七、燒傷根據(jù)由機械、模具或成型條件等不同的原因引起的燒傷，采取的解決辦法也不同。1）機械原因，例如，由于異常條件造成料筒過熱，使樹脂高溫分解、燒傷后注射到制品中，或者由于料簡內(nèi)的噴嘴和螺桿的螺紋、止回閥等部位造成樹脂的滯流，分解變色后帶入制品，在制品中帶有黑褐色的燒傷痕。這時，應清理噴嘴、螺桿及料筒。2）模具的原因，主要是因為排氣不良所致。這種燒傷一般發(fā)生在固定的地方，容易與第一種情況區(qū)別。這時應注意采取加排氣槽反排氣桿等措施。3）在成型條件方面，背壓在300MPa以上時，會使料筒部分過熱，造成燒傷。螺桿轉速過高時，也會產(chǎn)生過熱，一般在4090rmin范圍內(nèi)為好。在沒設排氣槽或排氣槽較小時，注射速度過高會引起過熱氣體燒傷。8、銀線銀線主要是由于材料的吸濕性引起的。因此，一般應在比樹脂熱變形溫度低1015C的條件下烘干。對要求較高的PMMA樹臘系列，需要在75t）左右的條件下烘干46h。特別是在使用自動烘干料斗時，需要根據(jù)成型周期（成型量）及干燥時間選用合理的容量，還應在注射開始前數(shù)小時先行開機烘料。另外，料簡內(nèi)材料滯流時間過長也會產(chǎn)生銀線。不同種類的材料混合時，例如聚苯乙烯和ABS樹脂、 AS樹脂，聚丙烯和聚苯乙烯等都不宜混合。9、噴流紋噴流紋是從澆口沿著流動方向，彎曲如蛇行一樣的痕跡。它是由于樹脂由澆口開始的注射速度過高所導致。因此，擴大燒四橫截面或調(diào)低注射速度都是可選擇的措施。另外，提高模具溫度，也能減緩與型腔表面接觸的樹脂的冷卻速率，這對防止在充填初期形成表面硬化皮，也具有良好的效果。10、翹曲、變形注射制品的翹曲、變形是很棘手的問題。主要應從模具設計方面著手解決，而成型條件的調(diào)整效果則是很有限的。翹曲、變形的原因及解決方法可參照以下各項：1）由成型條件引起殘余應力造成變形時，可通過降低注射壓力、提高模具并使模具溫度均勻及提高樹脂溫度或采用退火方法予以消除應力。2）脫模不良引起應力變形時，可通過增加推桿數(shù)量或面積、設置脫模斜度等方法加以解決。3）由于冷卻方法不合適，使冷卻不均勻或冷卻時間不足時，可調(diào)整冷卻方法及延長冷卻時間等。例如，可盡可能地在貼近變形的地方設置冷卻回路。4）對于成型收縮所引起的變形，就必須修正模具的設計了。其中，最重要的是應注意使制品壁厚一致。有時，在不得已的情況下，只好通過測量制品的變形，按相反的方向修整模具，加以校正。收縮率較大的樹脂，般是結晶性樹脂（如聚甲醛、尼龍、聚丙烯、聚乙烯及PET樹脂等）比非結晶性樹脂（如PMMA樹脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS樹脂及AS樹脂等）的變形大。另外，由于玻璃纖維增強樹脂具有纖維配向性，變形也大。11、白化白化現(xiàn)象最主要發(fā)生在ABS樹脂制品的推出部分。脫模效果不佳是其主要原因。可采用降低注射壓力，加大脫模斜度，增加推桿的數(shù)量或面積，減小模具表面粗糙度值等方法改善，當然，噴脫模劑也是一種方法，但應注意不要對后續(xù)工序，如燙印、涂裝等產(chǎn)生不良影響。12、氣泡根據(jù)氣泡的產(chǎn)生原因，解決的對策有以下幾個方面：1）在制品壁厚較大時，其外表面冷卻速度比中心部的快，因此，隨著冷卻的進行，中心部的樹脂邊收縮邊向表面擴張，使中心部產(chǎn)生充填不足。這種情況被稱為真空氣泡。解決方法主要有：a）根據(jù)壁厚，確定合理的澆口，澆道尺寸。一般澆口高度應為制品壁厚的5060。b）至澆口封合為止，留有一定的補充注射料C）注射時間應較澆口封合時間略長。d）降低注射速度，提高注射壓力，e）采用熔融粘度等級高的材料。2）由于揮發(fā)性氣體的產(chǎn)生而造成的氣泡，解決的方法主要有：a）充分進行預干燥。b）降低樹脂溫度，避免產(chǎn)生分解氣體。3）流動性差造成的氣泡，可通過提高樹脂及模具的溫度、提高注射速度予以解決。九 射出成型不良與對策常見射出成型不良主要從以下四個方面進行考慮其引起原因1. 原材料的性能及狀況。主要是指工藝性能和材料的干燥狀態(tài)對于熱塑性材料應注意是否回收料。2. 模具設計及制造工藝。3. 產(chǎn)品設計的結構工藝性。4. 注塑成型條件。以下是常見的主要成型不良及其處理對策。序號問題點原因分析改善對策1熔合線(1) 料溫過低(2) 原料流動性差(3) 排氣不良(4) 模溫過低(5) 澆口位置不合理(6) 注射速度過低l 提高料筒溫度l 選擇合適的材料或涂上適量潤滑齊l 改善排氣系統(tǒng)l 提高工模溫度間l 選擇合理的水口位置l 提高注射速度2射膠不足(1) 材料流動性差(2) 料溫過低(3) 壓力不夠(4) 膠道太小(5) 注射機最大注射量太小(6) 產(chǎn)品設計本身缺陷(7) 模具內(nèi)有贓物或油污(8) 注射速度太低(9) 工件本身壁厚l 選擇合適的材料l 提高熔膠筒溫度l 增大壓力l 加大膠道和膠口l 選擇合適的注射機l 改善產(chǎn)品設計l 清潔模具l 提高注射速度l 改進工件本身尺寸3表面粗糙不平(皺紋)(1) 模溫過冷(2) 注射壓力和速度過低(3) 模腔壁含水份或脫模齊過多(4) 模具制造精度不高l 提高工模溫度l 提高注射壓力和速度l 抹凈模腔壁l 改進模具制造精度4塑件面表面呈銀紋(1) 料溫過高(2) 膠料混合大小不一(3) 模腔內(nèi)壁脫模齊過多(4) 模具本身內(nèi)壁光潔度不夠l 提高料溫l 使用大小均一的膠料l 抹凈模腔內(nèi)壁l 省模拋光5塑件粘模頂出困難(1) 注射壓力或熔膠筒溫度過高(2) 模具本身頂出機構不夠