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目錄
一、 引言…………………………………………………………………………2
二、塑件工藝分析………………………………………………………………3
三、確定型腔數(shù)目………………………………………………………………4
四、成型零部件的設(shè)計(jì)…………………………………………………………5
五、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………7
六、結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)…………………………………………………………10
七、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………11
八、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………………………………………………12
九、選擇注射機(jī)型號(hào)……………………………………………………………13
十、結(jié)束語(yǔ)………………………………………………………………………15
十一、參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………16
【摘要】敘述了761-2保護(hù)罩注塑成型工藝及模具結(jié)構(gòu)；為了保證上蓋表面光滑的要求，澆口采用潛伏式澆口；進(jìn)行一模八腔注射。
關(guān)鍵詞 : 插座面板 潛伏式澆口 注射成型
一、引言
模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。
隨著機(jī)械工業(yè)、電子工業(yè)、航空工業(yè)、儀器儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展，塑料成型制件的需求量越來(lái)越多，質(zhì)量要求也越來(lái)越高，這就是要求成型塑件的模具的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)與制造的水平也必須越來(lái)越高。因此，模具設(shè)計(jì)水平的高高低、模具制造能力的強(qiáng)弱以及模具質(zhì)量的優(yōu)劣，都直接影響著各種產(chǎn)品的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益的真長(zhǎng)以及整體工業(yè)水平的提高。綜上所敘，塑料成型工業(yè)在基礎(chǔ)工業(yè)中的地位和對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響顯得日益重要。
I. General
Mould is important technology equipment in the industry manufacture; mould industry is the important basis of the development of the department of national economy.
With the development of mechanical industry, electron industry, aviation industry, meter and instrument industry and the daily article industry, the need of the plastic molding product is more and more larger, the requirement of quality is more and more higher, so the level of the exploitation, design and manufacture of plastic molding product is more and more advanced. The quality of the all product, the increase of the economy benefit and the improvement of the whole industry level lies on the high and low level of mould design and the capacity of the mould manufacture and the good and bad quality. Summarizablely, the plastic molding industry is more and more important in the station of the basic industry and national economy.
二、塑件工藝分析
2.1 分析塑件使用材料的種類(lèi)及工藝特征
該塑件材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）具有良好的綜合力學(xué)性能，丙烯腈使ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕及表面硬度，丁二烯使ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使它有良好的加工性能和染色性能。
ABS無(wú)毒、無(wú)味、呈微黃色，成型條件的塑件由較好的光澤。密度為1.02——1.05g/cm3。ABS有極好的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。ABS有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無(wú)機(jī)鹽、堿和酸類(lèi)對(duì)ABS幾乎無(wú)影響，但在酮、醛、氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液。ABS不溶于大部分醇類(lèi)及烴類(lèi)溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會(huì)引起應(yīng)力開(kāi)裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工，經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色。ABS的缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度70oC左右，熱變形溫度為93oC左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。
根據(jù)ABS中三種組分之間的比例不同，其性能也略有差異，從而適應(yīng)各種不同的應(yīng)用要求。根據(jù)應(yīng)用要求的不同，ABS可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等。
成型特點(diǎn)：ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下。壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。在要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在50——60oC，而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時(shí)，模具溫度應(yīng)控制在60——80oC。
2.2 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性
該塑件尺寸較小，整體結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，不帶有曲面特征。結(jié)構(gòu)特征符合塑件的設(shè)計(jì)要求。根據(jù)塑件的工作要求和表面特征，故選一般精度：4級(jí)。
2.3 工藝性分析
為了滿(mǎn)足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用潛伏式澆口，這種澆口的分流道為于模具的分型面上而澆口卻斜向開(kāi)設(shè)在模具的隱蔽處。方便加工和熱處理，型芯部分采用拼鑲結(jié)構(gòu)。
三、確定型腔數(shù)目
3.1 初步確定型腔數(shù)目
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度要求采用一模八腔。
3.2 計(jì)算塑件體積
按照?qǐng)D1塑料件圖所示尺寸近似計(jì)算：
塑件體積
3.3 計(jì)算單件塑件重量
塑件重量 ms=1.058 cm3X1.05g/ cm3=1.11g
3.4 澆道體積
3.5 澆道質(zhì)量
3.6 總體積
3.7 總質(zhì)量
四、成型零部件的設(shè)計(jì)
4.1 型腔、型芯工作尺寸計(jì)算
PC塑料的收縮率是0.3%~0.8%。
平均收縮率 S=(0.3%+0.8%)/2=0.55%
型腔徑向尺寸 Lm+0δz =[(1+S)LS-x△] +0δz
型腔深度尺寸 Hm+0δz =[(1+S)Hs-x△] +0δz
型芯徑向尺寸 lm-0δz=[(1+S)lS-x△] -0δz
型芯高度尺寸 hm-0δz =[(1+S) hS+x△] -0δz
中心距尺寸 Cm±δz/2=(1+S)CS±δz/2
式中 LS——— 塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm） ；
lS ——— 塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm） ；
HS——— 塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm） ；
hS ——— 塑件內(nèi)型深度基本尺寸的最小尺寸（mm） ；
CS——— 塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm） ；
X ——— 修正系數(shù)，取0.5~0.75；
△——— 塑件公差（mm） ；
δZ ——— 模具制造公差，取（1/3~1/4）△ 。
4.1.1 型腔尺寸計(jì)算
尺寸 公差值/mm 計(jì)算
33.5 0.26 Lm+0δz =[(1+0.55%)X33.5-0.75X0.26]0+0.087=33.4890+0.087
28.4 0.24 Lm+0δz =[(1+0.55%)X28.4-0.75X0.24]0+0.08=28.3760+0.08
3.5 0.14 Lm+0δz =[(1+0.55%)X3.5-0.75X0.14]0+0.047=3.4440+0.047
2.5 0.12 Lm+0δz =[(1+0.55%)X2.5-2/3X0.12]0+0.04=2.4340+0.025
15.5 0.20 Lm+0δz =[(1+0.55%)X15.5-2/3X0.20]0+0.067=15.4250+0.067
17.6 0.20 Lm+0δz =[(1+0.55%)X17.6-2/3X0.20] 0+0.067=17.5370+0.047
4.1.2 型芯尺寸計(jì)算
尺寸 公差值/mm 計(jì)算
28.5 0.24 lm-0δz =[(1+0.55%)X28.5+0.75X0.2]0-0.08=28.8070-0.08
27.4 0.24 lm-0δz =[(1+0.55%)X27.4+0.75X0.24]0-0.08=27.7010-0.08
10.5 0.18 lm-0δz =[(1+0.55%)X10.5+0.75X0.18]0-0.06=10.6930-0.06
2.2 0.12 lm-0δz =[(1+0.55%)X2.2+0.75X0.12]0-0.04=2.3020-0.04
1.4 0.10 lm-0δz =[(1+0.55%)X1.4+0.75X0.10]0-0.033=1.4830-0.033
1 0.10 lm-0δz =[(1+0.55%)X1+0.75X0.10] 0-0.033=1.0810-0.033
14.5 0.20 lm-0δz =[(1+0.55%)X14.5+2/3X0.20] 0-0.077=14.7130-0.077
17.6 0.20 lm-0δz =[(1+0.55%)X17.6+2/3X0.20] 0-0.077=17.8300-0.077
各個(gè)工作部位尺寸計(jì)算結(jié)果如上所示。通常，制品中1mm和小于1mm并帶有大于0.05mm公差的部位以及3mm和小于3mm并帶有大于0.10mm公差部位不需要進(jìn)行收縮計(jì)算。
4.2 成型零部件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算
整體式圓型型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算：
按剛度條件計(jì)算 s≥==5.81mm
按強(qiáng)度條件計(jì)算 h≥=4.50mm
整體式圓型型腔底板厚度的計(jì)算：
按剛度條件計(jì)算 h≤=3.43mm
按強(qiáng)度條件計(jì)算 s≥=5.87mm
式中 s ——— 圓形型腔側(cè)壁厚度(mm) ；
p ——— 型腔內(nèi)熔體的壓力(MPa) p=30Mpa；
h1 ——— 承受熔體壓力的側(cè)壁高度(mm) h1=14.5mm；
r ——— 型腔內(nèi)壁半徑(mm) r=16.75mm；
E ——— 鋼的彈性模量，取2.06X105Mpa ；
[δ] ——— 允許的變形量(mm) [δ]=0.05mm；
[σ] ——— 型腔材料許用拉應(yīng)力 [σ]=160Mpa；
表4.1 常用塑料注射時(shí)所選用型腔壓力/MPa
塑料品種
高壓聚乙烯(PE)
低壓聚
乙烯(PE)
PS
AS
ABS
POM
PC
型腔壓力
10~15
20
15~20
30
30
35
40
五、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.1 確定分型面的位置
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆口系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件結(jié)構(gòu)工藝及尺寸精度、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較。該塑件需要側(cè)抽芯，所以根據(jù)其特點(diǎn)及表面質(zhì)量要求，采用平直分型，如圖2所示。
5.2 確定澆口形式及位置
為了提高成型效率，并避開(kāi)制品光滑區(qū)域采用潛伏式澆口。澆口尺寸與位置如圖2所示。
澆口直徑可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算
d=(0.14~0.20)(δ2A)1/4A
式中 d ——— 澆口直徑(mm) ；
δ ——— 塑件在澆口處的壁厚(mm) ；
A ——— 型腔表面積(mm2) 。
d=(0.14~0.20)[22 X(72X40+72X8X2+40X8X2)] 1/4mm≈1mm
5.3 型腔位置的排布
該件采用一模八腔的結(jié)構(gòu)形式，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也采用從主流道到各個(gè)型腔分流道的形狀及尺寸相同的設(shè)計(jì)，即型腔平衡式布置的形式，如圖3所示。
5.4 初步設(shè)計(jì)主流道及分流道形狀和尺寸
主流道設(shè)計(jì)成圓錐型，其錐角2o~6o，取3 o，內(nèi)壁粗糙度Ra取0.4μm。
分流道截面設(shè)計(jì)成U型截面，加工較易，且熱量損失與壓力損失均不大，為常用形式。U型截面分流道的直徑可根據(jù)塑件的流動(dòng)性等因素確定，該塑料采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，流動(dòng)性為中等，所以選U型截面。U形截面分流道的寬度d可在5~10mm內(nèi)選，半徑R=0.5d ，深度h=1.25R 。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分流道的直徑d可取6mm ，半徑R取3mm ，深度h取4mm 。
根據(jù)型腔在分型面上的排布情況可分為一次分流道和二次分流道。設(shè)計(jì)參數(shù)、尺寸如圖4所示。
根據(jù)以上設(shè)計(jì)參數(shù)校核流動(dòng)比
Ф=ΣLi/ti
式中 Φ ——— 流動(dòng)距離比 ；
Li ——— 模具中各段料流通道各段模腔的長(zhǎng)度(mm) ；
ti ——— 模具中各段流通道及各段模腔的截面厚度(mm) 。
Ф=48/6+1/0.5+26/6+184/6+33.7/0.6
= 101.2
因?yàn)橛绊懥鲃?dòng)比的因素主要是塑料的流動(dòng)性，查表得ABS允許流動(dòng)比[Ф]=130~90，所以Ф<[Ф]，因此主流道與分流道的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足模具型腔填充要求。
5.5 冷料穴和拉料桿的設(shè)計(jì) 冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前 鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響容體充填的速度，又影響成型塑件的質(zhì)量。主流道末端的冷料穴除了上述功能外，還有便于在該處設(shè)置主流道拉料桿的功能。該模具冷料穴的設(shè)置如圖5所示。
拉料桿的作用是注射結(jié)束模具分型時(shí)，將主流凝料從定模澆口套中拉出，最后推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)冷料一起推出模外。該塑件表面光滑無(wú)刮痕等缺陷，如果采用自動(dòng)脫落，塑件脫落表面相互碰撞將造成表面刮痕等缺陷，因此該模具采用Z字形拉料桿，如圖6所示。工作時(shí)依靠Z字形鉤將主流道凝料拉出澆口套，推出后由于鉤子的方向性而不能自動(dòng)脫落，需要人工取出。
六、結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)
6.1 支承板設(shè)計(jì)
支承板的作用是承受成型是塑料熔體對(duì)動(dòng)模模型腔的作用力，以防止型腔底部產(chǎn)生過(guò)大的撓曲變形或防止主型芯脫出型芯固定板。支承板需要有較高的平行度和必要的硬度和強(qiáng)度。
支承板的厚度計(jì)算 h≥{5pbL4/32EB[δ]}1/3
式中 h ——— 支承板的厚度(mm) ；
p ——— 承受的注射壓力(MPa) ；
L ——— 支承板跨度(mm) ；
b ——— 支承板受力的寬度(mm)；
E ——— 剛的彈性模量，取2.06X105Mpa ；
[δ] ——— 允許的變形量(mm) ；
h≥{5X30X134.8X544/32X2.06X105X190X0.05}1/3 mm≈14.0025 mm
由上面所計(jì)算的數(shù)值可知支承板厚度≥14.0025mm ,取15mm。
該模具支承板取160X250X20 GB/T4169.8——1984
6.2 選用模架
根據(jù)塑件圖樣及技術(shù)要求，型腔投影面積的周界尺寸及型腔壁厚強(qiáng)度和剛度計(jì)算后的尺寸和抽芯機(jī)構(gòu)所站的尺寸，以確定模架的規(guī)格；該模具采用基本型A2型，模板周界尺寸250X250mm ，定模板190X240X32mm ，動(dòng)模板200X240X 25mm ，支承板190X240X 15mm ，定模座板200X250X15 ，動(dòng)模座板200X250X15 mm GB/T12556.1——1990 ，如圖7所示。
6.3 墊塊的設(shè)計(jì)
墊塊的作用是支承動(dòng)模成型部分并形成推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)空間的零件。其中相關(guān)尺寸根據(jù)模架以及推出高度而定，取240X25X50 GB/T4169.6——1984。
6.4 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)、定模和模時(shí)，正確地定位和導(dǎo)向的零件，承受一定的側(cè)壓力。
該模具導(dǎo)柱為帶頭導(dǎo)柱ф20X50X25 GB/T4169.4——1984，導(dǎo)柱的材料為T(mén)8，淬硬到HRC50~55 ；
該模具導(dǎo)套為直導(dǎo)套ф20X32 GB/T4169.2——1984，導(dǎo)套的材料為T(mén)8，淬硬到HRC50~55 。
七、推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.1 推出力的計(jì)算
推出力的作用是克服推出機(jī)構(gòu)移動(dòng)的摩擦力。
Ft=Ap(μcos a –sin a)+ qA1
式中 A ——— 塑件包絡(luò)在型芯的面積(mm2) ；
A1 ——— 制件垂直與脫模方向的投影面積(mm2) ；
p ——— 塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力，p取0.8 X 107~1.2X107Pa；
μ ——— 塑件對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，取0.1~0.3；
a ——— 脫模斜度；；
Ft ——— 脫模力(推出力)；
q ——— 大氣壓力0.09Mpa 。
A≈1/2(29Xπ+23.8Xπ)X13=1177.648 mm2
A1≈(33.7/2)2 Xπ=891.51665 mm2
Ft=1177.648X1.2X10X [0.3cos100-sin100]+0.09X891.51665
=1801.4368N
7.2 確定推出方式及推桿位置
根據(jù)制品機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，確定在制品的八個(gè)角上設(shè)置八根普通的圓頂桿，如圖8所示。對(duì)于流道的固化塑料也設(shè)置推桿，如圖8所示
普通的圓推桿按GB/T4169.1——1984選用，均可滿(mǎn)足推桿剛度要求。
查表，選用ф3mmX100mm型號(hào)的圓形推桿12根，選用ф6mmX86.5mm型號(hào)的圓形推桿4根，拉料桿ф6mmX56型號(hào)的1根。
八、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
8.1 冷卻回路尺寸的確定及布置
由于冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會(huì)影響模具的冷卻，因此用塑件的平均壁厚來(lái)確定水孔直徑。塑件平均壁厚為0.66mm ，尺寸較小，確定水孔直徑為6mm 。通過(guò)調(diào)節(jié)水溫、水速來(lái)滿(mǎn)足要求。
由于ABS型時(shí)要求模溫在60~80℃，因此在定模板上設(shè)置兩條ф6mm冷卻水道，冷卻水路布置如圖9所示。
8.2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
該速件尺寸較小，材料為聚碳酸脂(PC)，PC材料不發(fā)生溢料間隙值為
0.06~0.08mm 。利用分型面和推桿、復(fù)位桿的配合間隙排氣即可。
九、選擇注射機(jī)型號(hào)
9.1 初步確定注射機(jī)型號(hào)
9.1.1 根據(jù)塑件注射量大小來(lái)選擇額定注射量
塑件重量 ms≈1.16g
根據(jù)圖4可計(jì)算出 澆注系統(tǒng)體積
澆注系統(tǒng)重量
總重量
根據(jù)塑件的計(jì)算重量或體積，選擇設(shè)備型號(hào)規(guī)格，確定型腔數(shù)當(dāng)未限定設(shè)備時(shí)，須考慮以下因素：
機(jī)額定注射量GB，每次注射量不超過(guò)最大注射量的80%
即 n=(0.8GB-Gj)/GS 式中 n—型腔數(shù)
Gj—澆注系統(tǒng)重量（g）
GS—塑件重量（g）
GB注射機(jī)額定注射量（g）
估算澆注系統(tǒng)的體積Vj的結(jié)果：
Vj =5.22g
設(shè)n=8則得：
GB=（nGS+Gj）/0.8
=(8×1.16+5.22)/0.8g
=18.125g
9.1.2 根據(jù)鎖模力來(lái)選擇
Fz=p(nA+A1)
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