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目 錄 前言 .1 1 塑件成型工藝分析 .3 1.1 塑件分析 .3 1.2 塑件材料的成型特性與工藝參數(shù) .4 2 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 .7 2.1 分型面的設(shè)計(jì) .7 2.2 型腔的設(shè)計(jì) .8 3 注塑機(jī)型號(hào)選擇與確定 .10 3.1 所需注射量的計(jì)算 .10 3.2 注射機(jī)型號(hào)的選定 .11 3.3 型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 .12 3.4 注射機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核 .14 3.5 開模行程的校核 .14 3.6 模架尺寸與注射機(jī)拉桿內(nèi)間距校核 .15 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .16 4.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 .16 4.2 主流道的設(shè)計(jì) .16 4.3 冷料穴的設(shè)計(jì) .18 4.4 分流道的設(shè)計(jì) .19 4.5 澆口的設(shè)計(jì) .22 4.6 澆注系統(tǒng)的平衡 .23 4.7 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算 .23 4.8 澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計(jì)算 .24 4.9 普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的校核 .24 5 成型零件的設(shè)計(jì) .26 5.1 成型零件的要求及選材 .26 5.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .26 5.3 成型零件尺寸的計(jì)算 .26 5.4 型腔剛度的校核 .30 6 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 .32 6.1 模架的選用 .32 6.2 模板尺寸的確定 .33 7 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .35 7.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) .35 7.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) .36 8 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .38 8.1 脫模機(jī)構(gòu)的分類及設(shè)計(jì)原則 .38 8.2 脫模力的計(jì)算與校核 .39 8.3 推桿的設(shè)計(jì) .40 8.4 脫模機(jī)構(gòu)的復(fù)位元件 .41 8.5 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .41 9 排氣系統(tǒng)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .45 9.1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .45 9.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .45 10 典型零件制造工藝 .47 10.1 定模仁型腔部分的制造工藝 .47 10.2 動(dòng)模座板的數(shù)控程序設(shè)計(jì) .48 11 模具材料的選擇 .51 12 模具的工作過程 .52 13 設(shè)計(jì)總結(jié) .53 14 參考文獻(xiàn) .54 致謝 .55 附錄 .56 1 前言 1 塑料注射模具簡介 模具是塑料成型加工的一種重要的工藝裝備，同時(shí)又是原料和設(shè)備的“效益放大器”，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、上百倍。因此，模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工 業(yè)，被稱為“工業(yè)之母” 。模具生產(chǎn)技術(shù)的高低，已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造技術(shù)的重要標(biāo)志。塑料 成型加工及模具技術(shù)不僅隨著高分子材料合成技術(shù)的提高、成型設(shè)備成型機(jī)械的革新、成型工藝的成 熟而進(jìn)步，而且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)值模擬技術(shù)等在塑料成型加工領(lǐng)域的滲透而發(fā)展。 注射成型也稱為注塑成型，其基本原理就是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉 狀成型物料從注射機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺 桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過機(jī)筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段保壓 冷卻定型時(shí)間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。 2 我國塑料模具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 CAD/CAM/CAE 技術(shù)在塑料模的設(shè)計(jì)制造上應(yīng)用已越來越普遍，特別是 CAD/CAM 技術(shù) 的應(yīng)用 較為普遍，取得了很大成績。使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品零件造型分析、模具主要結(jié)構(gòu)及零件的設(shè)計(jì)、數(shù)控 機(jī)床加工的編程已成為精密、大型塑料模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)的主要手段。應(yīng)用電子信息工程技術(shù)進(jìn)一步提高 了塑料模的設(shè)計(jì)制造水平。這不僅縮短了生產(chǎn)前的準(zhǔn)備時(shí)間，而且還為擴(kuò)大模具出口創(chuàng)造了良好的條 件，也相應(yīng)縮短了模具的設(shè)計(jì)和制造周期。精密、復(fù)雜、大型模具的制造水平有了很大提高，模具壽 命及效率不斷提高，同時(shí)還采用了先進(jìn)的模具加工技術(shù)和設(shè)備。目前我國經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段， 國際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇。一方面， 國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團(tuán)到我國進(jìn)行模具 采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內(nèi)的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預(yù)計(jì)中國模 具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會(huì)成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強(qiáng)國的 行列邁進(jìn)。 “十一五”期間，中國模具工業(yè)水平不僅在量和質(zhì)的方面有很大提高，而且行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品 水平、開發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機(jī)制以及技術(shù)進(jìn)步的方面也會(huì)取得較大發(fā)展。 我國塑料模具的質(zhì)量、技術(shù)和制造能力近年來確實(shí)發(fā)展很快，有些已達(dá)到或接近國際水平，尤其 是隨著改革開放政策的不斷深入， “三資”企業(yè)蓬勃發(fā)展，對(duì)我國塑料模具設(shè)計(jì)制造水平的提高起到了 非常大的作用。然而，由于我國模具制造基礎(chǔ)薄弱，各地發(fā)展極不平衡，因此從總體上來看，與國際 先進(jìn)水平相比和與國內(nèi)市場需求相比，差距還很大。這主要表現(xiàn)在以下方面：塑料模具產(chǎn)品水平不高， 與國外先進(jìn)水平相差甚遠(yuǎn)；我國塑料模制造企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率和 CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率比國外低很多， 且設(shè)備不配套、利用率低的現(xiàn)象十分嚴(yán)重；開發(fā)能力低，在市場上處于被動(dòng)地位，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益方 面，國內(nèi)大多數(shù)是微利甚至虧損；國內(nèi)外模具企業(yè)管理上的差距十分明顯；我國塑料模具市場總體上 供不應(yīng)求，特別是大型、復(fù)雜、長壽命塑料模產(chǎn)需矛盾十分明顯。 2 3 模具的發(fā)展趨勢 隨著國民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也 越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是既能滿足大量需要，又有較高 技術(shù)含量，特別是 目前國內(nèi)尚不能自給，需大量進(jìn)口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具。模具 標(biāo)準(zhǔn)件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對(duì)整個(gè)模具行業(yè)的發(fā)展 有重大影響。因此，一些重要的模 具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點(diǎn)發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標(biāo)準(zhǔn) 化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有 較大的價(jià)格優(yōu)勢，因此對(duì)于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點(diǎn)來發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術(shù)含 量高、代表發(fā)展方向、出口前景 好的原則選擇重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品，而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術(shù)基 礎(chǔ)，屬于有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品。 塑料模具生產(chǎn)企業(yè)在向著規(guī)模化和現(xiàn)代化發(fā)展的同時(shí)，高精度、高效率、自動(dòng)化、精密、高壽命 仍然是模具發(fā)展必然的趨勢。從技術(shù)上來說，主要有以下幾個(gè)方面： （1）CAD/CAM/CAE 技術(shù)將全面推廣； （2）快速原型制造（RPM） 、高銑削加工、熱流道技術(shù)、氣體輔助注射技術(shù)、高壓注射成型及相 關(guān)技術(shù)將得到更好的發(fā)展； （3）開發(fā)新的模具材料，如采用粉末冶金及噴射成型工藝制作出硬制合金、陶瓷及復(fù)合材料； （4）模具表面強(qiáng)化熱處理新技術(shù)應(yīng)用，如我國研制的鏡面塑料模具，就是在低級(jí)材料中加入 Ni、Cr、Al、Cu、Ti 等合金元素后，經(jīng)過毛坯淬火與回火處理，使其硬度 HRC ，然后加工成型， 再進(jìn)行時(shí)效處理，使模具硬度上升到HRC，從而大大提高了模具的使用壽命。 4 本設(shè)計(jì)的意義及目的 振興和發(fā)展我國塑料模具工業(yè)，特別是注射模具模日益受到人們的重視和關(guān)注。在電子、汽車、 通訊等產(chǎn)品中，60%80%的零件都要依靠塑料模具，尤其是注射模具來成型。 用模具生產(chǎn)制件所具 備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。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，上百倍。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是： （1） 提高動(dòng)手的能力，將理論與實(shí)踐相結(jié)合； （2） 初步掌握模具設(shè)計(jì)的方法、過程，初步掌握 AutoCAD、roE 等相關(guān)設(shè)計(jì)軟件工具，為將來走 向工作崗位進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)工作打下基礎(chǔ)； （3） 培養(yǎng)自己的獨(dú)立思考能力、動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力。 本次設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)以 PS 為原料的圓筒接口注射模具設(shè)計(jì) ,其具體的設(shè)計(jì)過程及步驟見下面正文部分的 內(nèi)容。 3 1 塑件成型工藝分析 1.1 塑件分析 1.1.1 塑件模型 以下是塑件平面圖： 圖 1-1 塑件三維立體圖 圖 1-2 塑件平面圖 1.1.2 塑料 PS（聚苯乙烯） 1.1.3 塑料件質(zhì)量 13.65g 1.1.4 塑料件體積 13 3cm 1.1.5 色調(diào) 不透明（紅色） 1.1.6 生產(chǎn)綱領(lǐng) 大批量生產(chǎn) 1.1.7 工藝結(jié)構(gòu)分析 （1）結(jié)構(gòu)分析 塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度一般，表面質(zhì)量要求也較高。如上圖所示，塑件的上端部有三個(gè)分布均勻的方 形槽，底部有三個(gè)對(duì)應(yīng)分布的凸起；同時(shí)圓柱面上還有一個(gè)側(cè)孔，因而需要考慮側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的 設(shè)置。塑件外觀質(zhì)量要求高,外表面不允許出現(xiàn)劃傷、氣泡、縮孔、熔接痕等缺陷, 綜合考慮其澆注時(shí) 的難易程度和成型特征等因素，澆口最好設(shè)置在側(cè)向分型的另一側(cè)的表面上且用點(diǎn)澆口來進(jìn)行澆注， 4 以保證其表面的成型質(zhì)量。整體來看該塑件成型簡單，但在脫模時(shí)包緊力較大，應(yīng)有一定的脫模斜度， 用推桿推出即可。 （2）精度等級(jí) 選用的精度公差等級(jí)按照國家標(biāo)準(zhǔn)為一般精度MT3級(jí)。 （3）脫模斜度 該塑件的壁厚約為2.5mm，從表查得該P(yáng)S塑件的脫模斜度, 型腔為35130, 型芯 3040。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚、摩擦系數(shù)的大小及塑料的收縮率。形狀愈復(fù)雜或成 型孔較多時(shí)取較大的脫模斜度；制品高度愈高、孔愈深則取較小的脫模斜度；內(nèi)孔包住型芯，應(yīng)取較 大的斜度。因此, 本次設(shè)計(jì)的圓筒接口的脫模斜度型腔取1, 型芯取40。一般情況下，脫模斜度不 包括在塑件的公差范圍內(nèi)，否則應(yīng)在圖樣上加以注明。當(dāng)要求開模后塑件留在型腔內(nèi)時(shí)，塑件內(nèi)表面 的脫模斜度應(yīng)不大于塑件外表面的脫模斜度。 1.2 塑件材料的成型特性與工藝參數(shù) 1.2.1 塑料 PS 成型特性 （1）名稱 PS，熱塑性塑料，中文名，聚苯乙烯，英文名，polystyrene。PS 其電絕緣性（尤其高頻絕緣性） 優(yōu)良，無色透明，透光率僅次于有機(jī)玻璃，著色性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性良好，機(jī)械強(qiáng)度一般，但性 脆，易產(chǎn)生應(yīng)力碎裂，不耐苯、汽油等有機(jī)溶劑。 （2）PS主要性能 PS，燃燒性慢，屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度3563Mpa，伸長率不大，熱變形溫度6596C，計(jì)算收縮 率為0.5-0.6 % 。具體如下表： 表1-1 PS的物理、熱性能指標(biāo) 性能 單位 數(shù)值 密度 3/cmg1.041.06 比體積 0.940.96 吸水率（24h） % 0.030.05 收縮率（%） % 0.50.6 熔點(diǎn)（或粘流溫度） 131165 5 熱變形溫度 線膨脹系數(shù) C/105 6596 68 表1-2 PS的力學(xué)、電氣性能指標(biāo) 性能 單位 數(shù)值 抗拉、屈服強(qiáng)度 MPa 3563 拉伸彈性模量 MPa 2.83.5103 抗彎強(qiáng)度 MPa 6198 沖擊韌度 kJ/m2 0.540.86（懸臂缺口） 布氏硬度 HB M6580 體積電阻率 介電常數(shù)（ 10 HZ）6 m 10 14 2.42.65 （3）成型特性 a 無定形料，吸濕性小，不易分解，性脆易裂，熱膨脹系數(shù)大，易產(chǎn)生應(yīng)力開裂； b 流動(dòng)性較好，溢邊值0.03mm左右； c 塑件壁厚均勻，不宜有嵌件， （如有嵌件應(yīng)預(yù)熱） ，缺口，尖角，各面應(yīng)圓滑連接； d 可用螺桿或柱塞式注射機(jī)加工，噴嘴可用直通式或自鎖式； e 宜用高料溫，模溫、低注射壓力，延長注射時(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差； f 可采用各種形式進(jìn)料口，進(jìn)料口與塑件應(yīng)圓弧連接，防止去除澆口時(shí)損壞塑件，脫模斜度宜取 2以上，頂出均勻以防止脫模不良發(fā)生開裂、變形，可用熱澆道系統(tǒng)。 （4）主要用途 適于制作絕緣透明件、裝飾件及化學(xué)儀器、光學(xué)儀器等零件 1.2.2 塑料 PS 的成型工藝參數(shù) （1）注射成形機(jī)類型：螺桿式 適用注射機(jī)類型：螺桿、柱塞均可 （2）螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）：48 （3）預(yù)熱和干燥： 溫度（C） 6075 時(shí)間（h）2h （4）料筒溫度：（C ） 后段 140160 中段 前段 170190 6 （5）噴嘴溫度（C ）： 噴嘴形式 自鎖式； （6）模具溫度（C ）：3265 （7）注塑壓力（MPa）：60110 （8） 成型時(shí)間（s） 注塑時(shí)間 1545 保壓時(shí)間 03 冷卻時(shí)間 1560 總周期 40120 （9）后處理 方法：用紅外線燈、鼓風(fēng)烘箱烘烤 溫度：70C 時(shí)間：24小時(shí) 1.2.3 塑成型過程 （1） 預(yù)烘干裝入料斗預(yù)塑化注射裝置準(zhǔn)備注射注射保壓冷卻脫模 塑件送下工序。 （2） 清理嵌件、預(yù)熱；清理模具、涂脫模劑放入嵌件合模注射。 2 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 2.1 分型面的設(shè)計(jì) 2.1.1 分型面的設(shè)計(jì)原則 分型面即打開模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面，在塑件設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)考慮成型時(shí)分型面的形 狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設(shè)計(jì)階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié) 構(gòu)。分型面設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計(jì)制造有很大的影響。分型面 的設(shè)計(jì)原則為： （1）便于塑件脫模； a 在開模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模內(nèi) 7 b 應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯 c 應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位 （2）考慮和保證塑件的外觀不遭損壞； （3）盡力保證塑件尺寸的精度要求（如同心度等） ； （4）有利于排氣； （5）盡量使模具加工方便； （6）有利于嵌件的安裝； （7）有利于預(yù)防飛邊和溢料的的產(chǎn)生； （8）有利于模具結(jié)構(gòu)的簡化。 該塑件在進(jìn)行塑件設(shè)計(jì)時(shí)已充分考慮了上述原則，同時(shí)從塑件圖樣可看出該塑件一端頂部有三個(gè) 方形孔，且對(duì)應(yīng)著底部有三個(gè)凸起端，同時(shí)在外圓柱面上有側(cè)向的孔，因此在分型時(shí)需要有多個(gè)型芯 和側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行分型。 2.1.2 分型面選擇方案 （1）分型面選擇方案：單分型面注射模 單分型面注射模又稱兩板式模具。它是注射模中最簡單又最常見的一種結(jié)構(gòu)形式。這種模具可根 據(jù)需要設(shè)計(jì)成單型腔，也可以設(shè)計(jì)成多型腔。構(gòu)成型腔的一部分在動(dòng)模，另一部分在定模。主流道設(shè) 在定模一側(cè)，分流道設(shè)在分型面上。開模后由于拉料桿的拉料作用以及塑件應(yīng)收縮包緊在型芯上，塑 件連同澆注系統(tǒng)凝料一同留在動(dòng)模一側(cè)，動(dòng)模一側(cè)設(shè)置的推出機(jī)構(gòu)推出塑件和澆注系統(tǒng)凝料。一般對(duì) 于塑件外觀質(zhì)量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此結(jié)構(gòu)。 （2）分型面選擇方案：雙分型面注射模 雙分型面又稱三板式注射模。與單分型面注射模相比，在動(dòng)模與定模之間增加了一個(gè) 可移動(dòng)的澆口板（又稱中間板） ，塑件和澆注系統(tǒng)凝料從兩個(gè)不同的分型面取出。雙分型面的種類較多， 常見的有以下幾種： a 定距板式雙分型面注射模 b 定距拉式雙分型面注射模 c 定距導(dǎo)柱式雙分型面注射模 d 拉鉤式雙分型面注射模 e 擺鉤式雙分型面注射模 f 尼龍拉鉤式雙分型面注射模 雙分型面對(duì)于塑件外觀質(zhì)量要求比較高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用以上各種雙分型 面結(jié)構(gòu)。 綜上分析，本設(shè)計(jì)擬定采用單分型面注射模。 8 2.1.3 分型面的確定 對(duì)于此塑料件，外觀質(zhì)量要求一般，并為防止在塑件外表面出現(xiàn)飛邊而影響外觀質(zhì)量,其分型面形 式與位置如圖所示： 圖 2-1 分型面的形式與位置 2.2 型腔的設(shè)計(jì) 2.2.1 型腔數(shù)目的擬定 為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度，模具設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有四種： （1）根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目； （2）根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目； （3）根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目； （4）根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。 型腔數(shù)目的確定一般可以根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、注射機(jī)的額定鎖模力、注射機(jī)的最大注射量、制品的精度 等。一般來說，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，但對(duì)于精度要求不高 的小型塑件（沒有配合精度要求） ，形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時(shí)，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu) 越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。 該圓筒接口塑件精度要求不高，生產(chǎn)批量大批量生產(chǎn)，且具有抽芯機(jī)構(gòu)，從模具加工成本，制品 生產(chǎn)時(shí)的成本考慮，故擬定為一模四腔。一般來說，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一 模一腔的結(jié)構(gòu)，對(duì)于精度要求不太高的小型塑件，是大批量生產(chǎn)時(shí)，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的 優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。 由此可見，該注塑機(jī)正好匹配所對(duì)應(yīng)的型腔數(shù)目，所以可確定其型腔數(shù)量為4個(gè)。 2.2.2 型腔的布置 型腔的布置和澆口的開設(shè)部位應(yīng)力求對(duì)稱，以防模具承受偏載而產(chǎn)生溢料。為此，本模具一模四 腔的布置方式如下圖： 9 圖2-2 型腔的布局 3 注塑機(jī)型號(hào)選擇與確定 注射模是安裝在注射機(jī)上使用的工藝裝備，因此設(shè)計(jì)注射模時(shí)應(yīng)該詳細(xì)了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范， 才能設(shè)計(jì)出符合規(guī)范的模具。 注射機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式。在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步 估算外型尺寸的前提下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)模具所需的注射量、注射力鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最 大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、開模距離等進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)設(shè)計(jì)人員還必須對(duì) 提供的注射機(jī)進(jìn)行校核。 3.1 所需注射量的計(jì)算 3.1.1 塑件質(zhì)量、體積的計(jì)算 對(duì)于該設(shè)計(jì)，用戶提供了塑件圖樣，據(jù)此建立塑件模型并對(duì)此塑件分析得： 塑件體積 V113000 mm 3=13cm3， 10 塑件質(zhì)量 =13.65g1Vm 3.1.2 澆注系統(tǒng)凝料的初步計(jì)算、確定 由于該模具采用一模四腔，按塑件體積的 0.6 倍計(jì)，所以澆注系統(tǒng)的凝料體積為： 31.2cm3146.0.12V 則：該模具一次注射所需塑料 PS： 體積 83.2cm32104V 質(zhì)量 87.36gm 3.1.3 塑件和流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積及所需鎖模力 22221 4.678435.04mAnKNPFm 519867)(21型 式中 A-塑件及流道凝料在分型面上的投影面積； -單個(gè)塑件在分型面上的投影面積；1A 2-流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積； -模具所需的鎖模力 /N；mF -塑料熔體對(duì)型腔的平均壓力 /Mpa：由于該塑件材料為 PS 且壁厚均勻，屬于容易成型型P 的塑件，故查表可取 =25 Mpa。型 3.2 注射機(jī)型號(hào)的選定 一般注射機(jī)都有高速、低速兩種特性（或稱高壓時(shí)間，低壓時(shí)間）并可調(diào)節(jié)選用。1000 以下2cm 的中、小型注射機(jī)，其注射時(shí)間常為 4s，大型注射機(jī)注射時(shí)間在 12s 以內(nèi)，注射速度一般為 57m/min，常用低速注射。選用低速注射的注射機(jī)時(shí)，模具設(shè)計(jì)應(yīng)注意防止產(chǎn)生冷接縫，型腔充填 不足。選用高速注射的或用大注射量、大鎖模力的注射機(jī)注射大面積、小重量的塑件時(shí)，模具設(shè)計(jì)應(yīng) 防止融料內(nèi)充入空氣、排氣不良、融接不良、塑件內(nèi)應(yīng)力增大、塑料易分解、嵌件型芯受沖擊力大及 易發(fā)生飛邊等弊病。 根據(jù)上面計(jì)算得到的 m 和 值來選擇一種注射機(jī)，注射機(jī)的最大注射量（額定注射量 G）和額F 定鎖模力 F 應(yīng)滿足 11 （或 V=110.9 ）gmG5.167.0383cm 式中 -注射系數(shù)，無定型塑料取 0.85，結(jié)晶型塑料取 0.75。 Fm 根據(jù)以上的初步計(jì)算投影面積和鎖模力，選定型號(hào)為 SZ-125/630 的臥式注射機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù) 見下表： 表3-1 SZ-125/630注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 注塑機(jī)各項(xiàng)目 單位 參數(shù) 結(jié)構(gòu)型式 螺桿直徑 螺桿轉(zhuǎn)速 理論注射容量 塑化能力 注射速率 額定注射壓力 鎖模力 拉桿內(nèi)間距 鎖模型式 最大模具厚度 最小模具厚度 移模行程 定位孔直徑 mm r/min cm3 g/s g/s MPa KN mm mm mm mm mm 臥式 40 14200 140 16.8 110 126 630 370*320 雙曲肘 300 150 270 125 續(xù)表 3-1 注射機(jī)各項(xiàng)目 單位 參數(shù) 噴嘴球半徑 SR mm 15 噴嘴孔半徑 SR mm 3 3.3 型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 3.3.1 型腔數(shù)量的校核 由注射機(jī)料筒塑化速率校核型腔數(shù)量 124.2630/1mKMtn 上式中 26.4 遠(yuǎn)大于 4，所以型腔數(shù)量校核符合要求。 式中 K-注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，結(jié)晶型塑料一般取 0.75； M-注射機(jī)的額定塑化量（ g/s）,該注射機(jī)為 16.8g/s； t-成型周期，因塑件小，壁厚不大，取 30s； -單個(gè)塑件的質(zhì)量和體積（ g 或 ） ，取 =13.65g；1m3cm1 -澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量和體積（ g 或 ） ，取 0.6 ；2 14m 3.3.2 注射機(jī)工藝參數(shù)的校核 1）最大注塑量的校核 為確保塑件質(zhì)量，注射模一次成形的塑料重量（塑件和流道凝料重量之和）應(yīng)在公稱注射量的 35%75%范圍內(nèi)，最大可達(dá) 80%，最低不應(yīng)小于 10%。既保證塑件質(zhì)量，又充分發(fā)揮設(shè)備的能力，選在 50%80%范圍內(nèi)為好。最大注射量是指注射機(jī)螺栓式柱塞以最大注射行程注塑時(shí)，一次所能達(dá)到的塑 料注射量。 注射量容積表示：最大注射容積為： 3max10547.0cmV 式中 -模具型腔和流道的最大容積（ ） ；maxV3c V-指定型號(hào)與規(guī)格的注射機(jī)注射量容積（ ） ，該注射機(jī)為 140 ；3c -注射系數(shù)，取 0.750.85，無定型塑料可取 0.85，結(jié)晶型塑料可取 0.75，該處取 0.75。 倘若實(shí)際注射量過小，注射機(jī)的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留時(shí)間就會(huì)過長。所以最小注 射量容積 。故每次注射的實(shí)際注射量容積 應(yīng)滿足 3min 51402.5.0cmV Vmin ，而 =83.2 ，符合要求。axV3c 2）鎖模力的校核 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力。當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型腔時(shí)，會(huì)沿鎖 模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型力。因此，注射機(jī)的鎖模力必須大于該模的脹型力，即： KNAPkF47.2035.6782.10 型 13 符合要求。 式中 -型腔的平均壓力，查表到 25MPa；型P -鎖模力安全系數(shù)，一般取 =1.11.2。0k0k 3）注塑壓力的校核 所選用的注射機(jī)的注射壓力必須大于成型塑件所需的注射壓力。成型所需注射壓力與塑料品種、 塑件的形狀及尺寸、注射機(jī)的類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，成型時(shí)所需注射 壓力大致如下： 1、 塑料熔體流動(dòng)性好，塑件形狀簡單，壁厚者所需注射壓力一般小于 70MPa。 2、 塑料熔體粘度較低，塑件形狀一般，精度要求一般者，所需注射壓力通常選用 70100 MPa。 3、 塑料熔體具有中等粘度（改性 PS、PE 等） ，塑件形狀一般，有一定精度要求者，所需注射壓 力選用 100140MPa。 4、 塑料熔體具有較高粘度（PMMA、PPO、PC 等） ，塑件壁薄、尺寸大，或壁厚不均勻，尺寸 精度要求嚴(yán)格的塑件，所需注射壓力約在 140180MPa 范圍。 注射機(jī)的額定注射壓力即為該注射機(jī)的最高壓力 =126MPa，應(yīng)該大于注射成型時(shí)所需用的注射壓maxP 力 ，即0P Mak126904.0max 符合要求。 式中 -安全系數(shù)，常取 =1.251.4，這里為使用安全取用 1.4。k 實(shí)際生產(chǎn)中，該塑件成型時(shí)所需的注射壓力為 70100 MPa，這里取 90 MPa。 3.4 注射機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸的校核 3.4.1 噴嘴尺寸 主流道的小端直徑 D 大于注射機(jī)噴嘴直徑 d，以利于塑料熔體流動(dòng)。通常為 D=d+（0.51）mm 對(duì)于該模具 d=3mm，取 D=3.5mm 符合要求。 主流道入口的凹球面半徑 應(yīng)大于注射機(jī)噴嘴半徑 ，以利于同心和緊密接觸，使主流道內(nèi)0SRSR 的凝料易脫出。通常為 = +（12）mm0 14 對(duì)于該模具 =15mm，取 =16mm，符合要求。SR0S 3.4.2 定位圈尺寸 注射機(jī)固定模板臺(tái)面中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱之為定位孔。注射模端面凸臺(tái)徑向尺寸須與定位 孔呈間隙配合，便于模具安裝，并使主流道與噴嘴同心。模具端面凸臺(tái)高度應(yīng)小于定位孔深度。 注射機(jī)定位孔尺寸為 ，定位圈尺寸取 且兩者之間呈間隙配合，符合要求。m125m125 3.4.3 模具厚度校核 模具總厚度與注射機(jī)模板閉合厚度的關(guān)系：兩者之關(guān)系應(yīng)滿足： minmaxH 式中 模具閉合后的總厚度/mmmH 注射機(jī)允許的最小模具厚度/mm；in 注射機(jī)允許的最大模具厚度/mm；max 由上表 3-1 可知： ， ；mH150inm30ax 而該模具的總厚度 H=25+63+20+40+40+80+25=293mm，符合要求。 3.5 開模行程的校核 開模行程是指從模具中取出塑件所需的最小開模距離，它必須小于注射機(jī)的最大開模行程，由于注 射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)不同，開模行程的效核有三種情況。 3.5.1 注射機(jī)最大開模行程與模具厚度無關(guān) 這種情況主要是指鎖模機(jī)構(gòu)為液壓機(jī)械聯(lián)合作用的注射機(jī)，其最大開模行程由曲肘機(jī)構(gòu)的最大 行程決定，與模具厚度無關(guān)。 對(duì)于單分型面注射模具，其開模行程按下式校核： mHS130823)105(21 式中 S-注射機(jī)最大開模行程，表 3-1 查得 S=270mm； -塑件脫模距離 /mm； -包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度/mm；1H2 3.5.2 注射機(jī)最大開模行程與模具厚度有關(guān) 對(duì)于全液壓式鎖模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)，最大開模行程受到模具厚度的影響。此時(shí)最在開模行程等于注 射機(jī)移動(dòng)、固定模板臺(tái)面之間的最大距離 減去模具厚度 。KSmH 15 對(duì)于單分型面注射模，按下式校核： )105(21HSmK 則 mHSmK 3830)5(21 =240mm233mm,符合要求。K 3.5.3 有側(cè)抽芯時(shí)的開模行程的校核 當(dāng)利用開模行程完成側(cè)向抽芯時(shí)，開模行程的校核還應(yīng)考慮為完成抽拔距 L 而所需要的開模行程 ，由于 時(shí)，開模行程仍應(yīng)按以上兩式進(jìn)行校核，可知經(jīng)校核符合要求。cHc21H 3.6 模架尺寸與注射機(jī)拉桿內(nèi)間距校核 該套模具模架的外形尺寸為 250mm315mm，而注射機(jī)拉桿內(nèi)間距為 370mm320mm，由此可以看出 其模架尺寸校核符合要求。 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 澆注系統(tǒng)是塑料熔體從注射機(jī)噴嘴射出后達(dá)到型腔之前在模具內(nèi)的進(jìn)料通道，它分為普通流道澆 注系統(tǒng)和無流道凝料（熱流道）澆注系統(tǒng)。具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對(duì)塑件質(zhì)量影響很大。 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則為： （1）重點(diǎn)考慮型腔布局。 （2）熱量及壓力損失要小，為此澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡可能短，截面尺寸應(yīng)盡可能大，彎折盡量少， 表面粗糙度要低。 （3）均衡進(jìn)料，即分流道盡可能采用平衡式布置。 （4）塑料耗量要少，滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料耗量。 16 （5）消除冷料，澆注系統(tǒng)應(yīng)能收集溫度較低的“冷料”。 （6）排氣良好。 （7）防止塑件出現(xiàn)缺陷，避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應(yīng)力。 （8）保證塑件外觀質(zhì)量。 （9）較高的生產(chǎn)效率。 （10）塑料熔體流動(dòng)特性（充分利用熱塑性塑料熔體的假塑性行為） 。 該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，其包括：主流道、分流道、冷料穴、澆口。為確保塑件外觀質(zhì)量， 進(jìn)料澆口采用潛伏式的點(diǎn)澆口。為降低塑料熔體的壓力和減少熱量損失，流道應(yīng)盡量短；開模后依靠 塑件向型芯收縮的包緊力而滯留于動(dòng)模一側(cè)，但為了頂出塑件，還需在動(dòng)模上設(shè)計(jì)頂出裝置。為使開 模時(shí)塑件滯留于動(dòng)模一側(cè)，需借助開模力驅(qū)動(dòng)頂出裝置。 4.2 主流道的設(shè)計(jì) 4.2.1 主流道的設(shè)計(jì)要求 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。 主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動(dòng)和開模時(shí)主流道凝料的順利拔出。 其主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)為： (1) 主流道圓錐角=26 ，對(duì)流動(dòng)行差的塑料可取36，內(nèi)壁粗糙度為Ra 0.63m。 (2) 主流道大端呈圓角，半徑r=13，以減少料流轉(zhuǎn)向過度時(shí)的阻力。 (3) 在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道應(yīng)盡可能短，一般小于60mm ，過長則會(huì)影響容體的勝利充型。 (4) 對(duì)于小型模具可將主流襯套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式，但在大多數(shù)情況下是將主流襯套和定位圈 設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后配合固定在模板上。主流道襯套與定模座板采用H7/m6過度配合，與定位圈的 配合采用H9/f9的間隙配合。 (5) 主流道襯套一般選用T8、T10制造，熱處理強(qiáng)度為 5256HRC。 4.2.2 主流道尺寸的確定： （1）主流道小端直徑 d=注射機(jī)噴嘴直徑+（0.51） =3+（0.51） ， 取d =3.5mm。 （2）主流道球面半徑 SR =注射機(jī)噴嘴球頭半徑+（12）0 =15+（12） ， 取SR =16mm。0 （3）球面配合高度 h=3mm5mm 取h=4mm。 （4）主流道長度L，盡量小于60mm，由標(biāo)準(zhǔn)模架及該模具的結(jié)構(gòu)的特征，取L=50mm 。 （5）主流道大端直徑 D=d+2L 6.5mm（取半錐角 為12，取=2）tan 17 取D=6.5mm。 4.2.3 主流道澆口套的形式 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即澆口套，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，一 般采用碳素工具鋼，如：T8A、T10A 等，熱處理硬度為53 58HRC 。主流道襯套圖如下：?0.8.20A 圖4-1 主流道襯套 主流道襯套和定位圈設(shè)計(jì)成整體式，用于小型模具，中大型模具設(shè)計(jì)成分體式。但由于該模具主 流道較長，設(shè)計(jì)成分體式較宜。其定位圈的結(jié)構(gòu)尺寸如圖4-2 所示： 18 圖4-2 定位圈 4.2.4 主流道澆口套的固定形式如圖 4-3 所示： 圖4-3 澆口套的固定形式 4.3 冷料穴的設(shè)計(jì) 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 1025mm 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，把這用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。 冷料穴一般位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端，其作用是捕集料流前鋒的“冷料” ， 19 防止“冷料”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量；開模時(shí)又能將主流道中的冷凝料拉出。 4.3.1 主流道冷料穴 開模時(shí)應(yīng)將主流道中的冷凝料拉出來，所以冷料穴的直徑宜稍大于主流道大端直徑，長度約為主 流道大端直徑。該模具采用底部沒有推桿的圓環(huán)槽冷料穴，當(dāng)其被推出時(shí)，塑件和流道凝料能自動(dòng)墜 落，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。其具體形狀如圖所示： 圖4-4 主流道冷料穴 4.3.2 分流道冷料穴 當(dāng)分流道較長時(shí)，可將分流道的端部沿料流前進(jìn)方向延長作為分流道冷料穴，以儲(chǔ)存前鋒冷料， 其長度為分流道直徑的1.52倍。具體情況見裝配圖。 4.4 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道。多型腔模具一定要設(shè)置分流道。大型塑件由于使用多澆口進(jìn) 料也需設(shè)置分流道。 4.4.1 分流道截面形狀的選擇 常用的分流道截面形狀有圓形、梯形、U 字形和六角形等具體形狀如圖4-5 所示： 分流道最理想的設(shè)計(jì)就是把熔體在流道中的壓降降到最小，在多種常見截面當(dāng)中，圓形截面的壓 降是最小的。但由于圓形的分流道必須在上下模板上都加工出半圓槽，工藝性不好，加工時(shí)對(duì)中困難； 淺矩形及半圓形截面流道，由于其表面積大，效率相對(duì)較低；故此設(shè)計(jì)中綜合考慮采用工藝性更為合 理，壓降也比較小且塑料熔體的熱量散失不大，又容易脫模的U形截面或梯形截面。在本設(shè)計(jì)中采用 梯形截面的分流道。 20 圖4-5 分流道的截面形狀形式 4.4.2 分流道的布置形式 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡式和非平衡式。平衡式布置是指分流道到各型腔澆口的長 度、斷面形狀、尺寸都相等的布置形式。它要求各對(duì)應(yīng)部分的尺寸相等，這種布置可實(shí)現(xiàn)均衡送料和 同時(shí)充滿型腔的目的，使成型的塑件力學(xué)性能基本一致。但是這種布置使分流道較長。非平衡式布置 是指分流道到各個(gè)型腔澆口的長度相等的布置。這種布置使塑料進(jìn)入各個(gè)型腔有先后順序，因此不利 于均衡送料，但對(duì)型腔數(shù)量多的模具，為不使流道過長，也常采用。為了達(dá)到同時(shí)充滿型腔的目的， 各個(gè)澆口的斷面尺寸要制作得不相同，在試模的時(shí)候要多修改才能實(shí)現(xiàn)。 分流道在分型面上的布置與型腔的排列相關(guān)，有多種布置形式，但應(yīng)遵守兩方面的原則：一是排 列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面是流程盡量短、鎖模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用 第一種平衡式。 其分流道的布置類型如下圖所示： 圖4-6 平衡式分流道的布置形式 21 4.4.3 梯形分流道的形狀及尺寸 為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，工程設(shè)計(jì)中分流道截面形狀常采用梯形 截面。加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失、流動(dòng)阻力均不大。 一般設(shè)計(jì)中常采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式可確實(shí)其截面尺寸，即： mLmB31.065.1324.02654.04BH7)3( 式中 B-梯形大底邊的寬度/mm； m-塑件的質(zhì)量/g； L-分流道的長度 /mm； H-梯形的高度/mm。 注：上式的適用范圍，即塑件厚度在3mm以下，質(zhì)量小于 200g，且B的計(jì)算結(jié)果在3.29.5mm范圍內(nèi) 才合理。由上式結(jié)果在此范圍內(nèi)，合理。 梯形的側(cè)面斜角 常取 ，取6，且又根據(jù)塑料常用分流道尺寸推薦范圍表查得：取B為105 3.6mm，則H取2.5mm。底部圓角r=13mm，取r=1mm 。 其截面形狀及尺寸如圖所示： 圖4-7 梯形分流道 22 4.4.4 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， 因此分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.631.6m，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑 料熔體的外層流動(dòng)阻力。避免熔流表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。也有效的降低了加工成 本。該模具取Ra=0.8m。 4.4.5 分流道長度 長度應(yīng)盡量短，且少彎折，因此根據(jù)查表經(jīng)驗(yàn)知道，取得： 第一級(jí)分流道： ；mL701 第二級(jí)分流道： 。 32 其分流道長度設(shè)計(jì)如下： 圖4-8 分流道長度尺寸設(shè)計(jì) 4.5 澆口的設(shè)計(jì) 澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分。澆口 的形狀、位置和尺寸對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大。 澆口截面積通常為分流道截面積的0.070.09倍，澆口截面積形狀多為矩形和圓形兩種，澆口長度 約為0.52mm左右。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限值，然后在試模時(shí)逐步修正。 4.5.1 澆口的類型及確定 注射模的澆口結(jié)構(gòu)形式較多，不同類型的澆口其尺寸、特點(diǎn)及應(yīng)用情況各不相同。按澆口的特征 可分為限制澆口和非限制澆口，按澆口的形狀可分為點(diǎn)澆口、扇形澆口、盤形澆口、環(huán)形澆口及薄片 式澆口；按澆口的特性可分為潛伏式澆口、護(hù)耳澆口；按澆口所在的位置可分為中心澆口和側(cè)澆口等。 23 對(duì)于該模具，是中小型塑件的多型腔模具，依據(jù)塑料件形狀和精度要求，該塑料件采用潛伏式點(diǎn) 澆口比較適宜。其形狀如下圖： 圖4-9 潛伏式點(diǎn)澆口 4.5.2 澆口截面尺寸的確定 潛伏式澆口中心線與分流道中心線的夾角 一般在45o60o之間取值，澆口的截面常為圓形或橢 圓形，其截面尺寸根據(jù)點(diǎn)澆口進(jìn)行計(jì)算。通過查表，點(diǎn)澆口截面直徑為0.81.3mm，澆口長度為 1mm。 4.5.3 澆口位置的選擇 澆口開設(shè)的位置對(duì)制品的質(zhì)量影響很大，在確定澆口位置時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）澆口應(yīng)開在能使型腔各個(gè)角落同時(shí)充滿的位置。 （2）澆口應(yīng)設(shè)在制品壁厚較厚的部位，以利于補(bǔ)縮。 （3）澆口位置選擇有利于型腔中氣體的排除。 （4）澆口位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合文的部位。對(duì)于圓筒類制品，采用中心澆口比側(cè)澆口 好。 （5）對(duì)于帶細(xì)長型芯的模具，宜采用中心頂部進(jìn)料方式，以避免型芯受沖擊變形。 （6）澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的部位。 （7）不要在制品中承受彎曲載荷或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口。 根據(jù)以上經(jīng)驗(yàn)確定該模具采用點(diǎn)澆口的位置選擇在塑件的外緣的底部較好。 4.6 澆注系統(tǒng)的平衡 對(duì)于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量保證所有的型腔同時(shí)得到 均勻的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)將從主流道到各個(gè)型腔的分流道設(shè) 計(jì)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(dá)到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。 24 4.7 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算 （1）主流道與主流道冷料穴凝料體積 3222 54)(1mhDdDhV冷錐主 （2）分流道凝料體積 310895.36.230梯 （3）澆口凝料體積 由于 很小，可取為零。澆V （4）澆注系統(tǒng)凝料體積 3441澆梯主總 VV3m 該值小于前面對(duì)澆注系統(tǒng)凝料的估算，所以前面有關(guān)澆注系統(tǒng)的各項(xiàng)計(jì)算與校核符合要求，不需 要重新設(shè)計(jì)計(jì)算。 4.8 澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計(jì)算 （1）流過澆口的體積 31cmVG塑 （2）流過分流道的體積 3.27R分塑 （3）流過主流道的體積 36.5cmVRs主 4.9 普通澆注系統(tǒng)截面尺寸的校核 （1）主流道剪切速率的校核 1233 046.825.01. sRqvG 式中 -模具的體積流量 ； t為注射時(shí)間vqscm/ 3 scmtVqsv /58.3 由經(jīng)驗(yàn)公式求得注射時(shí)間約為4.5s； R-主流道平均半徑 ，R=2.5mm； 25 對(duì)于主流道剪切速率 = ，校核合理。131205ss （2）分流道剪切速率的校核 = 1233 05.42.06. sRqn 式中 -分流道的體積流量 ； vqscm/ 3 cmtVR/.3 -分流道截面的當(dāng)量半徑 R=2.5mm； nRn 式中 A-實(shí)際流道的截面面積 ；L-實(shí)際流道截面的周邊長度 。 32LAn 2ccm 對(duì)于分流道剪切速率 = ，校核基本合理。1205s （3）澆口剪切速率的校核 1522 06.05.134sRQ 對(duì)于點(diǎn)澆口剪切速率 = ，校核基本合理。150s 26 5 成型零件的設(shè)計(jì) 成形零件系指模具型腔的零件，通常凸凹模、型芯、各種成型桿或成型環(huán)等。 5.1 成型零件的要求及選材 成型零件直接與高溫高壓塑料熔體接觸，且聚苯乙烯（PS）屬于化學(xué)性腐蝕塑料，生產(chǎn)時(shí)成型過 程中會(huì)分解出腐蝕性氣體，將對(duì)模具產(chǎn)生腐蝕作用，這就要求其必須具有一定的耐磨性、耐熱性和抗 腐蝕性能，且需要足夠的強(qiáng)度和硬度，以承受料流的摩擦和磨損。因此高碳高鉻型耐蝕塑料模具鋼是 最佳的材料選擇。所以，該模具的型腔和型芯均為 Cr18MnV ，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合機(jī)械性 能，易于切削，易于拋光且熱處理變形小。 5.2 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于塑件外觀質(zhì)量要求高,故而型腔采用了整體嵌入式結(jié)構(gòu), 制造時(shí)經(jīng)過預(yù)銑后采用電火花加工盲 孔形成內(nèi)成型表面, 再經(jīng)反復(fù)拋光,使其表面粗糙度達(dá)到Ra = 0. 05m 以下，達(dá)到鏡面效果。型芯則采 用鑲塊鑲嵌于動(dòng)模板中, 再利用鑲件成型塑件內(nèi)表面的凸起結(jié)構(gòu), 降低了模具制造難度及模具制造成本。 5.3 成型零件尺寸的計(jì)算 5.3.1 影響工件尺寸因素 （1）塑件的公差：塑件的公差按規(guī)定取單向極限制，制品的外輪廓尺寸公差取負(fù)值“ ”制品的內(nèi) 腔尺寸取正值“ ”。而制品孔中心距尺寸公差按對(duì)稱分布原則計(jì)算，取 “ ”。 （2）模具制造公差：模具制造公差可取塑件公差的 即公差的 。,613)613(z 而且按成型加工過程中的增減趨向取“ ”、 “ ”符號(hào)。 （3）模具的磨損量：對(duì)于一般的中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的 ，即 ，對(duì)于大c 型塑件則取 以下，另外對(duì)于型腔底面（或型腔端面） ，因與脫模方向垂直，故磨損量 =0。61 （4）塑件的收縮率：塑件成型后的收縮率與多種因素有關(guān)，通常按平均收縮率計(jì)算。 。2minaxS （5）模具在分型面上的合膜間隙：由于注射壓力及模具分型面平面度的影響，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)模、定模注射 時(shí)存在著一定的間隙。一般當(dāng)模具分型面的平面度較高、表面粗糙度較低時(shí)塑件產(chǎn)生的飛邊也小。飛 遍厚度一般應(yīng)小于 0.020.1。 27 5.3.2 成型零件工作尺寸計(jì)算 一般情況影響零件及塑件公差的主要因素是模具的制造公差 ，塑件的收縮率 S 和模具磨損量z 這三項(xiàng)。c 塑件的尺寸公差 取 MT3，則： 制造公差 = ；z13 磨損量取 ；6c 塑件 PS 的收縮率 S=0.55%。 成型零件的尺寸按下式計(jì)算得 凹模的徑向尺寸公式： ZSLsM0431 式中 -制品尺寸； -凹模的尺寸； sL -塑件的公差值，可查表得出； -模具成型零件制造誤差，當(dāng)塑件的尺寸小于 50mm 時(shí)， 可取 或 ，在這里取 = 。31431 高度尺寸公式： ZSHsM02 型芯的徑向尺寸： 431Zls 型芯高度尺寸公式： 02ZShsM 成型零件的工作尺寸與塑件尺寸關(guān)系如圖示： 28 圖 5-1 型腔 （1） 型腔工作尺寸的計(jì)算 按照“入體原則” ，如圖，根據(jù)公式計(jì)算得： msDZM 107.32.001 984%5.0143 Z 08.324.002 5.2msDZ 053.316.003 9445.01431 型腔的高度尺寸計(jì)算為： sHZM 093.328.00 54%5.012431 （2） 型芯尺寸的計(jì)算 對(duì)于該塑件的型芯包括圓筒、圓柱型芯；用于側(cè)抽機(jī)構(gòu)的小型芯和上部的非圓柱型芯，如下圖所示： 290.12A0.12A 圖 5-2 圓筒型芯0.12A0.12 圖 5-3 側(cè)抽小型芯 30 0.1 圖 5-4 小型芯 圖 5-5 圓柱型芯 對(duì)于圓柱形型芯，如圖 5-2、 3、5 得，型芯的徑向尺寸計(jì)算為：msdZ 017.032.1 454%5.0140 Z 08.0324.2 9.230 msdZ 04.0312.3 5.01410 其高度（長度）尺寸為： shZ 08.0324.1 9%5.01230 mZ 067.032.2 51.0 slhZ 093.0314.5 5.01.3210 31mslhZ 053.0316.6 2%5.013210 對(duì)于非圓柱形型芯，如圖 5-4 所示得，其徑向尺寸和高度尺寸計(jì)算分別為：slZ 093.0314.1 5.0140 mlZ 04.0312.2 %.30 shZ 08.0324.13 95.0120 m Z 04.0312.4 .30 5.4 型腔剛度的校核 在注射成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和風(fēng)度。 由于該模具屬于小型模具，在塑料熔體的高壓作用下，用強(qiáng)度公式進(jìn)行型腔和底板厚度的設(shè)計(jì)計(jì)算， 同時(shí)要用剛度條件公式校核。 5.4.1 型腔側(cè)壁的厚度（按整體式圓形型腔計(jì)算） =9.68mm 12prs 式中 -模具材料的許用應(yīng)力（ MPa） ；取 245MPa； 型腔壓力，一般取 2545 ，取 25pMPa 按剛度條件進(jìn)行校核得： =15.32mm 3145.Ephs 式中 E-模具材料的彈性模量（ MPa） ，碳鋼為 2.1 MPa；50 h-塑件的高度（ mm） 。 綜合考慮取壁厚為 24mm，符合要求。 5.4.2 型腔底板的厚度 32 =6.95mm 2187.0prhs 式中 r-塑件的半徑（mm） ； 型腔壓力，一般取 2545 ，取 25pMPa -模具材料的許用應(yīng)力（MPa） 按剛度條件進(jìn)行校核得： =10.93mm 31456.0Ephs 式中 E-模具材料的彈性模量（ MPa） ，碳鋼為 2.1 MPa；50 h-塑件的高度（ mm） 。 綜合考慮模具中所選用底板厚度為 18mm，符合要求。 6 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 模架的概述 模架是注塑機(jī)的骨架和機(jī)體，模具的每一部分都寄生其中，通過它將模具的各個(gè)部分有機(jī)的聯(lián)系 在一起。我國市場上銷售的模架一般由定模座板（或定模底板） 、定模固定板（或叫定模板） 、動(dòng)模定 板（或叫型芯固定板） 、支撐板（或叫動(dòng)模墊板） 、墊塊（或叫模腳） 、動(dòng)模座板（或叫動(dòng)模底板） 、推 板（或叫推出底板） 、推桿固定板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿等組成。根據(jù)需要，還有特殊的模架，如點(diǎn)澆 口模架等。 6.1 模架的選用 以上內(nèi)容確定之后，便根據(jù)所定內(nèi)容設(shè)計(jì)模架。模架部分要自行設(shè)計(jì)；在生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)計(jì)中，盡可 能選用標(biāo)準(zhǔn)模架，確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式，規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)。 模架尺寸確定之后，對(duì)模具有關(guān)零件要進(jìn)行必要的強(qiáng)度或剛度計(jì)算，以校核所選模架是否適當(dāng)，尤其 33 時(shí)對(duì)大型模具，這一點(diǎn)尤為重要。 由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，可選用模板尺寸 BL=250mm315mm 型的中小型標(biāo)準(zhǔn)模架，可符合要求。2A 模架上要有統(tǒng)一的基準(zhǔn)，所有零件的基準(zhǔn)應(yīng)從這個(gè)基準(zhǔn)推出，并在模具上打出相應(yīng)的基準(zhǔn)標(biāo)記。 一般定模座板與定模固定板要用銷釘定位；動(dòng)、定模固定板之間通過導(dǎo)向零件定位；脫出固定板通過 導(dǎo)向零件與動(dòng)?；蚨９潭ò宥ㄎ?；模具通過澆注套定位圈與注射機(jī)的中心定位孔定位；動(dòng)模墊板與 動(dòng)模固定板不需要銷釘精確定位；墊塊不需要與動(dòng)模固定板用銷釘精確定位。 模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應(yīng)光潔， 加涂防銹油。兩模板之間應(yīng)有分模間隙，即在裝配、調(diào)試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。 所選用的模架如圖所示： 圖 6-1 模架的規(guī)格尺寸 6.2 模板尺寸的確定 6.2.1 定模座板（315315 厚 25mm） 定模座板是模具與注射機(jī)連接固定的板，材料為 45 鋼。通過 4 個(gè)內(nèi)六角螺釘與定模板連接，規(guī) 格為 4M12；定位圈通過 4 個(gè)內(nèi)六角螺釘與定模座板連接，規(guī)格為 4M12。 34 6.2.2 定模板（250315 厚 63） 用于固定定模的模仁、導(dǎo)套。該板應(yīng)具有一定的厚度，并有足夠的強(qiáng)度，一般用 45 鋼制成，最好 調(diào)質(zhì) 230HB270HB。其上的導(dǎo)套孔與導(dǎo)套采用 H7/f6 配合。上面還開有 4 個(gè)彈簧頂銷孔，以便分模時(shí)， 斜滑塊順利地抽出完成側(cè)抽芯動(dòng)作。 6.2.3 中間板（250315 厚 20mm） 中間板的作用主要是為了先進(jìn)行側(cè)抽芯動(dòng)作，以便在第二次分型時(shí)能夠使塑件推出。 6.2.4 動(dòng)模板（250315 厚 40mm） 材料為 45 鋼，用于固定下模仁和型芯，且上面開有復(fù)位孔和螺釘孔進(jìn)行模板的復(fù)位和固定；同時(shí) 還有導(dǎo)柱孔，以便開合模時(shí)能順利進(jìn)行。 6.2.5 支承板（250315 厚 40mm） 支承板應(yīng)具有較高的平行度和硬度。該模具的一個(gè)圓筒型芯固定在支承板上面，另外還有一個(gè)下 模仁固定在上面，起到了固定模仁的作用，所以用材料 55 鋼較好，調(diào)質(zhì)處理為 230HB270HB。 6.2.6 墊塊（50315 厚 80mm） 墊塊：它是用來連接支承板和動(dòng)模座板的結(jié)構(gòu)。其作用主要是，在動(dòng)模座板與動(dòng)模墊板之間形成 推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)材料為 Cr18MoV，角墊塊。 （該模具采用平行墊塊）墊塊一般用 Q235A 制造，也可用 HT200 或 45 鋼等。模具組裝時(shí)：應(yīng)注意左右兩墊塊高度一致，否則由于負(fù)荷不均勻會(huì)造成動(dòng)模板損 壞。 墊塊的高度計(jì)算與校核： sh321 = 0+20+16+25+3.5 =64.5mm80mm，符合要求。 式中 -頂出板限位釘?shù)暮穸?，該模具沒采用限位釘，故其值為 0；1h -推板厚度，為 20mm； -推桿固定板的厚度，為 16mm；2 3h -推出行程，為 25mm； -推出行程富余量，一般為 3mm6mm，取 3.5mm。s 6.2.7 動(dòng)模座板（315315 厚 25mm） 材料為 45 鋼，其上的注射機(jī)頂桿孔為 mm。40 6.2.8 定模模仁（158148 厚 43mm） 材料為 Cr18MoV，其上用四個(gè)螺釘來固定，構(gòu)成模具的型腔。 6.2.9 動(dòng)模模仁（158148 厚 40mm） 材料為 Cr18MoV，固定在動(dòng)模板上，且動(dòng)模板應(yīng)有一定的厚度，并有足夠的強(qiáng)度來固定住模仁， 以便順利成型。 35 6.2.10 推板（148315 厚 20mm） 材料為 45 鋼。其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用 H7/k6 配合。用 4 個(gè) M6 的內(nèi)六角圓柱螺釘與推 板固定板固定。 6.2.11 推桿固定板（148315 厚 16mm） 材料為 45 鋼。其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用 H