塑料積木注塑模具設(shè)計
塑料積木注塑模具設(shè)計,塑料,積木,注塑,模具設(shè)計
大型注塑模具設(shè)計仿真工具：2400升固體廢棄物集裝箱
摘要
大型容器產(chǎn)品通常使用諸如滾塑的程序，這些技術(shù)沒有零件重量或尺寸限制。TIIP，薩拉戈薩大學(xué)注塑成型的機械工程，在歐洲標準下研發(fā)的CONTENURTM固體廢物的新容器高達2000升 ，其結(jié)果是一個新的主體達60公斤重。設(shè)計過程中結(jié)合了數(shù)項CAE工具（美學(xué)設(shè)計，機械設(shè)計及流變模擬），并在去年6月，顯示了最終結(jié)果，通過了不同的測試。如今，在市場上有超過5000個成品在模具生產(chǎn)過程中沒有做過基本的修改（超過100噸的重量）。本文重點論述集成工具和流程的設(shè)計與產(chǎn)品定義（即注射壓力，沖擊厚度和形狀的一部分力量）的方法。在這個過程中，特別是模具控制一些參數(shù)（注射速度，溫度，粘度，澆口位置...）的細節(jié)。
關(guān)鍵詞：CAE設(shè)計；容器；注塑成型
1.引言
過去的幾年，CAE工具在注射熱塑性彈性體成型行業(yè)，構(gòu)建了一個真實的革命。一個開始直到最終的解決方案（包括幾個過程如開發(fā)、測試的原型,修改數(shù)據(jù),新的測試,……）的過程已經(jīng)被一個更快的設(shè)計、翻譯過程和最終的客戶在同一個電腦文件下一起工作（“并行工程”）的過程取代。因此,對模具制造和完成時間減少極大,同時,引入了一些關(guān)于使用CAE的建議。
薩拉戈薩工業(yè)大學(xué)注射塑料(T.I.I.P)車間,C.S.I.C相關(guān)單位,在注射熱塑性彈性體成型中，使用CAE工具已經(jīng)超過了15個年頭，同時在不同行業(yè)（機動車、家電、包裝、玩具等）的上百個項目中積累了很多的經(jīng)驗。T.I.I.P.的工作也包含著和歐洲不同的公司一起調(diào)研的項目（聚合物流變性、半自動磨具設(shè)計等）。
同時，這個組織一直意識到安排仿真技術(shù)制造的重要性，這種形式已經(jīng)合作并且由塑料工業(yè)基金會注射成型部研究會體質(zhì)指導(dǎo)。這個組織給注射成型企業(yè)提供了各項服務(wù)，并且從中沒有任何盈利（如圖1）。許多國家的工業(yè)組織通過不同的程序和研究方向?qū)@個中心進行了支持（新的工藝比如氣輔技術(shù)或噴流注射成型；新的設(shè)計比如使用壓力和溫度的設(shè)備的過程測量技術(shù)）。
圖1 T.I.I.P注塑成型區(qū)域概貌
2.容器工程
1999年，第一個參與城市固體剩余物收集容器制造的西班牙公司（Contenur SPAIN，SL）去T.IIP-aiTIIP集團共同進行大尺寸的注塑件的設(shè)計工作，隨后測試了這些方案在這一領(lǐng)域應(yīng)用的實際可能性。
該項目的主要目標是快速制造大容量（2400 L和更多）的容器，與市場產(chǎn)品中加入了昂貴的加固結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)成型的焊接金屬板或塑料制品產(chǎn)生競爭。顯然，構(gòu)成容器的所有部件中，主要的困難是單一模腔部分的制造。
這個文獻提供了幾個零件和模具設(shè)計的例子和失敗的建議[2,3]，但是不太可能找到40kg重的大的塑料部件，而且，這個模具尺寸上的一個錯誤沒有簡單的解決方案（運輸?shù)侥＞吖ぞ咧圃焐痰闹圃旃S將會太昂貴，試驗和誤差的方法也是不提供）。
對于這個部件的設(shè)計，必須考慮到以下幾個方面：
?與歐洲標準EN12574[4]要求的基本尺寸一致；
?卸載電阻（排出側(cè)）如（圖2）；
?在功能條件和位置區(qū)具有高的耐沖擊性；
?表面容易清洗；
?美學(xué)設(shè)計；
?最低的成本（不僅是加工和裝配，還包括維護）；
?安裝的沖壓機施加的鎖模力限制（大型機器鎖模力的限制范圍在5000噸和10000噸之間）；
?準備標記，也就是說，有自由的和平坦的空間;；
?材料的限制：采用其他CONTENUR設(shè)計的相同材料。
圖 2. 裝卸作業(yè)的邊界條件，材料非線性模型，有限元模型。
特別注意的兩個限制：范圍內(nèi)的最低成本和最大鎖模力。對于最低成本，厚度是關(guān)鍵（原料的成本），在制造時確定；因此，派生機器的成本大約為厚度[5]的平方。
另一方面，為了降低其合模力，部件的投影面積和分布的壓力與一部分厚度也有很大的關(guān)系（狹窄區(qū)域產(chǎn)生較高的注射壓力，可能也會產(chǎn)生大合模力）。
由Castany等研發(fā)的方法，不僅用于注射成型，也適用于其它類似的技術(shù)[6-8]，如下：
（a） 測定產(chǎn)品的可行性：鎖模力和厚度在歐洲標準允許的基本幾何條件下調(diào)整尺寸。在這一步只是一般的線條設(shè)計，而不做功能細節(jié)。一些基本的結(jié)果如下表1所示。這些分析通過遺傳物質(zhì)的基本參數(shù)，高密度聚乙烯（表2）得到。對于高級步驟，通過幾個溫度條件計算。
（b） 選擇材料，結(jié)合熔體流動指數(shù)（MFI）和機械性能，在注入點的位置進行模擬，甚至不知道組件最終的幾何形狀，但得出幾個注入點的最好的位置是在容器主體的底部區(qū)域。該標準同時與模具結(jié)構(gòu)和零件的形狀有關(guān)。
（c） 分析主體的形式和零部件的厚度，比較結(jié)構(gòu)上的選擇方案：側(cè)壁形狀，包括氣體輔助技術(shù)注入管的側(cè)壁形狀增加的慣性等也被列入考慮。
（d） 顯然，模具的尺寸和凹陷的存在使得部件和模塊設(shè)計出現(xiàn)了一個其他問題。這種方式中，容器上部邊框的半圓形狀是一個很困難的設(shè)計問題，它由使用性能確定，但是在合模區(qū)域存在滑移。
（e） 將合適的零件體積和可行的不同形式與厚度和機械阻力的形式制造相結(jié)合。在這一步驟，有限元分析、3D設(shè)計和注料仿真技術(shù)同時進行（圖3、4）。最終的零件尺寸如表3。?
表1
簡單塑料模型，第一次仿真分析結(jié)果
主體厚度(mm)/質(zhì)量(kg) 最大注射壓力 (MPa) 鎖模力(kN)
6/52 96 166,000
7/60 71 122,000
8/68 55 94,000
9/76 44 74,000
10/84 35 59,000
表2
基本模擬計算參數(shù)
熔體溫度（℃） 240
在恒定速度下的注射時間
秒 20
百分率 50
模具溫度（℃） 40
表3
2400 L主體的基本尺寸（毫米）
高度 1600
寬度 1480
長度 1600
圖3. 3D數(shù)模（Pro-E繪制）
圖4. C-mold軟件：噴出的塑料溫度和冷卻線管路
用這些基本尺寸核算這四步，設(shè)計組對于最終的幾何圖樣有一個初始目標，這些細節(jié)包含輸出角度，收音機，設(shè)置的輔助配件的位置（軟木、滑軌等）。生產(chǎn)流動分析為關(guān)鍵性的方式，與美國，日本和墨西哥實業(yè)公司模具廠的模具工人一起將模具的各部分固定在最佳的位置。
這個過程的主要方面和仿真技術(shù)（為了保證注射工人的操作其他的細節(jié)不能存在）是：
1. 2.5D幾何圖形式樣模型。
2. 模腔注澆口位置。使用速度軌道去更好的控制料的流動性。根據(jù)軌道的流動澆注的設(shè)計原則使?jié)沧⑴c填滿模腔同步結(jié)束（避免保壓效應(yīng)），尤其要考慮到半圓形區(qū)域的邊界形狀。
3.最佳條件：溫度的選擇、涉及的厚度、設(shè)計的耐久強度評價條件。溫度在210℃到250℃的評價。
4. 必須要依靠正確的速度程序調(diào)節(jié)填料形式。在恒定速度的條件下，假想不允許的壓力值的增長，強化機器的極限。集裝箱磨具的最終布置，建議使用幾個沖壓速度。
這個步驟用目前已經(jīng)存在的小型集裝箱（如圖5），進行了現(xiàn)實的試驗驗證。
圖5 用于工業(yè)生產(chǎn)條件為2400L試驗驗證真正的集裝箱模型
用CAE技術(shù)計算側(cè)面標準的沖壓速度如圖6所示。但是這個“函數(shù)”如果沒有實用性的編程就不能編入到注射成型機內(nèi)部，因為液壓系統(tǒng)不能精確的隨著所有梯度上升。無論如何，這個優(yōu)化程序后，能夠得到大約15%的鎖模力。
圖6 計算機顯示的側(cè)面理論沖擊速度
5. 加注條件準備好以后，模具制造者從一個初步設(shè)想到設(shè)計的裝備，已經(jīng)用一個新的數(shù)值模型和最終的熱流道系統(tǒng)模具所驗證。對于減少填充壓力，這個連續(xù)的工藝是有可能性的，但是實際的工藝安排，維護，一定的停工降低了其用途。
6. 最后，模具冷卻分析、包裝和彎曲矯正過程走向成熟。在這種方式下，Kyowe工業(yè)公司根據(jù)材料的傳熱性采用不同的建筑材料，調(diào)整冷卻管路。成品模具的重量超過了150，000kg（相當于150公噸）。
事實上，在注射成型中，超過6000個部件在制造中沒有發(fā)現(xiàn)任何問題。報廢、使用性能、加工比率是和目前1000L的集裝箱（每小時20-25個零件）相似的。其他組件同時設(shè)計，實際上，得到的最后的結(jié)果非常復(fù)雜，比如：集裝箱的系統(tǒng)，明顯的小于它的主體。
本文作者，定論：CAE輔助工具在設(shè)計中是最基本的工具，同相關(guān)知識和使用相似的模具進行真實的實驗驗證相比。
鳴謝
本文作者，對于T.I.I.P-a.i.T.I.I.P組織和CONTENUR 技術(shù)人員的支持、設(shè)備和最終的目標致以衷心的感謝。特別感謝D.Castany，感謝他們的專門技能在塑料注射成型工藝、設(shè)計、在很多培訓(xùn)班里面進行的講解和世界研討會。
塑料積木注塑模具畢業(yè)設(shè)計
任務(wù)書
塑料積木，結(jié)構(gòu)如圖所示。大批量生產(chǎn)。材料PE
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塑料積木注塑模具畢業(yè)設(shè)計
《塑料成型工藝及模具設(shè)計》
課 程 設(shè) 計
設(shè) 計 題 目：**************************模具設(shè)計
系 部： 機電與建筑工程學(xué)部
專 業(yè)： 材料成型及控制工程
姓 名：
學(xué) 號：
指 導(dǎo) 老 師： 李繼高
2014年 6 月 15 日
任務(wù)書
塑料積木，結(jié)構(gòu)如圖所示。大批量生產(chǎn)。材料PE
目 錄
引 言 2
1結(jié)構(gòu)工藝分析 5
1.1原始設(shè)計依據(jù) 5
1.2塑件的結(jié)構(gòu)及工藝性分析 5
1.3塑件材料及成型特性分析 6
1.3.1 PE主要的性能特點 7
1.3.2 PE 的成型工藝性能 7
1.3.4成形特性： 7
1.3.5成形工藝： 8
2 注射模的組成 9
2.1注射模組成 9
3注塑模整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 10
3.1型腔數(shù)量的確定 10
3.2分型面的設(shè)計 10
3.3氣槽的設(shè)計 11
3.4澆注系統(tǒng)的設(shè)計 11
3.4.1主流道設(shè)計 11
3.4.2澆口套的結(jié)構(gòu)形式 12
3.5分流道的設(shè)計 12
3.6澆口的設(shè)計 13
3.6.1澆口的作用 13
3.6.2澆口設(shè)計的基本要點 13
3.6.3澆口類型 13
3.7冷料穴的設(shè)計 14
3.7.1冷料穴 14
3.7.2拉料桿設(shè)計 15
3.8合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 15
3.8.1導(dǎo)向機構(gòu) 15
3.8.2對導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)的要求 15
3.8.3導(dǎo)向孔 16
3.8.4導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合 17
3.8.5導(dǎo)柱布置 18
3.9 塑件脫模的機構(gòu)設(shè)計 20
3.10 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 21
3.10.1 模具溫度調(diào)節(jié)的重要性 21
3.10.2 冷卻參數(shù)的計算 21
3.11、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 22
3.11.1、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 22
4 相關(guān)理論計算及校核 23
4.1注射機型號的選擇 23
4.1.1 估算塑件體積 23
4.1.2 選擇注射機 23
4.2 注塑機基本參數(shù) 23
4.3選擇注塑機 23
4.3.1體積計算 15
4.3.2選擇成型設(shè)備 15
4.3.3注射機參數(shù)規(guī)格 15
4.4注射機的校核 23
4.4.1最大注射量的校核 15
4.4.2注射壓力的校核 15
4.4.3鎖模力的校核 16
4.4.4噴嘴尺寸的校核 17
4.4.5定位圈尺寸校核 18
4.4.6開模行程和頂出裝置的校核 15
4.5零件工作尺寸的計算 23
5.模具結(jié)構(gòu)的初步確定 25
5.1 模架的選擇 25
5.2 注射模具的選材 25
5.2.1 塑料模具成型零件（型腔、型芯）的選材 25
5.2.2 模板零件的選材 25
5.2.3 澆注系統(tǒng)零件的選材 26
5.2.4 導(dǎo)向零件的選材 26
5.2.5模架的選擇 26
5.2.6推出機構(gòu)零件的選材及推出方式 26
5.2.7該套模具所用材料的性能比較 26
6 模具結(jié)構(gòu)總裝圖與零件工作圖的繪制 28
7 模具的試模與修模 28
7.1 注射機選定 28
7.2 試模用注塑料 28
7.3 試模工藝 28
7.4 試模 28
7.5 修模 29
七 總結(jié) 30
參考文獻 31
引言
塑料模的功能
模具是利用其特定形狀去成型具有一定型狀和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般將模具分為塑料模具，金屬沖壓模具，金必壓鑄模具，橡膠模具，玻璃模具等。因人們?nèi)粘Ｉ钏玫闹破泛透鞣N機械零件，在成型中多數(shù)是通過模具來制成品，所以模具制造業(yè)已成為一個大行業(yè)。在高分子材料加工領(lǐng)域中，用于塑料制品成形的模具，稱為塑料成形模具，簡稱塑料模具。塑料模具優(yōu)化設(shè)計，是當代高分子材料加工領(lǐng)域中的重大課題。
塑料制品已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和日常生活等方面獲得廣泛應(yīng)用。為了生產(chǎn)這些塑料制品必須設(shè)計相應(yīng)的塑料模具。在塑料材料、制品設(shè)計及加工工藝確定以后，塑料模具設(shè)計對制品質(zhì)量與產(chǎn)量，就決定性的影響。首先，模具腔形狀、流產(chǎn)尺寸、表面粗糙、分型面、進澆與排氣位置選擇、脫模方式以及定型方法的確定等，均對制品（或型材）尺寸精度形狀精度以及塑件的物理性能、內(nèi)應(yīng)力大小、表觀質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量等，起著十分重要的影響。其次，在塑件加工過程中，塑料模具結(jié)構(gòu)的合理性，對操作的難易程度，具有重要的影響。再次，塑料模對塑件成本也有相當大的影響，除簡易模具外，一般來說制模費用是十分昂貴的，大型塑料模更是如此。
現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備和先進的模具，被譽為塑料制品成型技術(shù)的“三大支柱”。尤其是加工工藝要求、塑件使用要求、塑件外觀要求，起著無可替代的作用。高效全自動化設(shè)備，也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具，才能發(fā)揮其應(yīng)有的交通。此外，塑件生產(chǎn)與更新均以模具制造和更新為前提。
塑料模是塑料制品生產(chǎn)的基礎(chǔ)之深刻含意，正日益為人們理解和掌握。當塑料制品及其成形設(shè)備被確定后，塑件質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，模具因素約占80%。由此可知，推動模具技術(shù)的進步應(yīng)是刻不容緩的策略。尤其大型塑料模的設(shè)計與制造水平，常常標志一個國家工業(yè)化的發(fā)展程度。
我國塑料?，F(xiàn)狀
在模具方面，我國模具總量雖已位居世界第三，但設(shè)計制造水平總體上比德、美、日、法、意等發(fā)達國家落后許多，模具商品化和標準化程度比國際水平低許多。在模具價格方面，我國比發(fā)達國家低許多，約為發(fā)達國家的1/3~1/5，工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉(zhuǎn)移的趨勢進一步明朗化。
我國塑料模的發(fā)展迅速。塑料模的設(shè)計、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAPP技術(shù)，已有相當規(guī)模的開發(fā)和應(yīng)用。在設(shè)計技術(shù)和制造技術(shù)上與發(fā)達國家和地區(qū)差距較大，在模具材料方面，專用塑料模具鋼品種少、規(guī)格不全質(zhì)量沿不穩(wěn)定。模具標準化程度不高，系列化商品化沿待規(guī)?；?；CAD、CAE\FlowCool軟件等應(yīng)用比例不高；獨立的模具工廠少；專業(yè)與柔性化相結(jié)合沿?zé)o規(guī)劃；企業(yè)大而全居多，多屬勞動密集型企業(yè)。因此努力提高模具設(shè)計與制造水平，提高國際競爭能力，是刻不容緩的。
塑料模發(fā)展趨勢
1注射模CAD實用化
2擠塑模CAD的開發(fā)
3壓模CAD的
4塑料專用鋼材系列化
5塑料模CAD/CAD/CAM集成化
6塑料模標準化。
1結(jié)構(gòu)工藝分析
1.1原始設(shè)計依據(jù)
本塑件的外觀要求表面光潔，要求無裂痕、斑紋、脫皮、分層、變形等缺陷。該塑件選用材料為PE。塑件的二維圖如圖所示：
圖1-1
1.2塑件的結(jié)構(gòu)及工藝性分析
根據(jù)塑件圖，使用Pro/e軟件繪制其三維造型圖，通過三維圖可以較為直觀地認識塑件的結(jié)構(gòu)。塑件的壁厚均勻，依外形特點恰避免了側(cè)抽芯，內(nèi)壁有八條加強筋以增強塑件的強度和剛度。塑件三維圖如下所示：
圖1－2 圖1-3
1.3塑件材料及成型特性分析
根據(jù)塑件的工藝性分析可知，本設(shè)計選用PE材料較為恰當。PE屬于無定性聚合物，密度為1.05g/cm3。
1.3.1 PE主要的性能特點
PE具有較強的綜合性能，PE塑料為無定型料，一般不透明。PE無毒、無味，成形塑件的表面有較好的光澤。PE具有一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電性能；具有良好的機械強度，特別是抗沖擊強度高。但是，在大氣中老化性較差。
1.3.2 PE 的成型工藝性能
（1）使用前的準備
PE的吸濕性和對水分的敏感性較大，在加工前要前行充分的干燥和預(yù)熱。不單能削除水氣造成的制品表面煙花狀氣泡帶，而且還有助于塑料的塑化，減少制品表面的色斑和云紋。PE原料水分要控制在0.3%以下。干冬季節(jié)，干燥溫度為75~800c,料厚層厚度為20~30mm，干燥時間為2~3h，夏季雨水天要在80~900c下干燥4~8個小時。表面要求光澤的塑料須長時間預(yù)熱干燥達8~16小時。此外，還要根據(jù)原料產(chǎn)地、儲存、和運輸狀況，對于干燥條件適當調(diào)整。PE具有較好的染色性，一般采用浮染法。原料要加入紫外線吸收劑和抗氧化劑，以提高耐老化度。
（2）PE的成型溫度控制
PE是無定性材料，分解溫度為2700c，耐熱性不是太好。因含有橡膠成分，過高的成型溫度并會使流動性增加，相反會引起橡膠分解，流動性降低。同時，長時間的高溫作用會造成降解，交聯(lián)和炭化。所以成型時應(yīng)嚴格控制溫度在允許范圍內(nèi)。對柱塞式料筒溫度應(yīng)控制在160~2300c，螺桿式料筒溫度應(yīng)控制在160~2200c，噴嘴溫度在170~1800c范圍內(nèi)。
PE成型易取高料溫、高模溫，但料溫過高易分解。對精度較高的塑件，模溫宜取50~600c，對高光潔度，耐熱塑件，模溫宜取60~800c。較高的模具溫度，制品外表面能夠達到較光潔，可以避免合模線和陷坑等不良現(xiàn)象，減少制品變形，但收縮率較大。一般的模具溫度應(yīng)盡可能低些。
（3）注射壓力的確定原則
注射壓力的大小主要取決于制品的結(jié)構(gòu)和壁厚，一般控制在60~120Mpa。壁薄流道較長，流動阻力較大時，注射壓力可高至130~150Mpa。壁厚，澆口截面較大，流動阻力小時，注射壓力可略底些。提高注射壓力可以提高PE制品的光澤度。
注射過程中，保壓壓力的大小，對制品的表觀質(zhì)量和銀絲狀缺陷都有較大的影響。壓力過小，塑料收縮大，與型腔表面脫離接觸的機會大，在溫度較高時，制品表面易霧化。壓力過大，塑料型腔表面摩擦作用強烈，容易造成黏模。所以一定要調(diào)整配好保壓壓力和保壓時間。保壓壓力為注射壓力的30%~60%。保壓控制得越低越好，保壓最高時可1.5Mpa。螺桿前進速度采用慢速，一般不0.55~0.65m/s。
（4）注射速度的確定
PE采用中等注射速度效果較好。當注射速度過快時，塑料容易分解，甚至燒焦，從而在制品上出現(xiàn)熔接縫，光潔度差，及澆口附近的物料發(fā)紅等缺陷。但在生產(chǎn)調(diào)制品或復(fù)雜制品時，還是要保證有足夠的注塑料。
1.3.4成形特性：
1.無定形塑料，其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也有差異，應(yīng)按品種確定成形方法及成形條件。
2.吸濕性強，含水量應(yīng)小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長時間預(yù)熱干燥。
3.流動性中等，溢邊料0.04mm左右（流動性比聚苯、AS差，但比聚碳酸脂，聚氯乙烯好）。
4.比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高）。料溫對物性影響較大，料溫過高易分解（分解溫度為2500c左右，比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高塑件，模溫宜取500c~600c，要求光澤及耐熱型料宜取600c~800c。注射壓力應(yīng)比聚苯乙烯高，一般用柱塞式注射機時料溫為1800c~2300c，注射壓力為100~140Mpa,螺桿式注射機則取1600c~2300c，注射壓力為100~140Mpa，螺桿式注射機則取1600c~2300c，70~100Mpa為宜。
5.模具設(shè)計時要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口位置、形式。推出力過大或機械加工時塑件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡（但熱水中預(yù)熱可消失）。脫模斜度宜為20以上。
1.3.5成形工藝：
1.注射成型工藝過程
（1）預(yù)烘干――裝入料斗——預(yù)塑化——注射裝置準備注射——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.成形機類型：螺桿式
密度：1.02~1.05g/cm3
計算收縮率：0.3~0.8%
預(yù)熱溫度：80~850c
預(yù)熱時間：2~3h
料筒 后段：150~1700c
中段：165~1800c
溫度 前段：180~2000c
噴嘴溫度：170~1800c
模具溫度：50~800c
注射壓力：60~100Mpa
成形 注射時間：20~29s
高壓時間：0~5s
冷卻時間：20~120s
總周期：50~220s
螺桿轉(zhuǎn)速：30r/min
適用注射機類型：螺桿式、柱塞式均可
后處理方法：紅外線燈、烘箱
溫度：700c
時間：2~4h
說明：該成形條件為加工通用級PE料時所用，苯乙烯-與丙烯脂共物（即AS）成形民上相似。
2 注射模的組成
2.1注射模組成
凡是注射模，均可分為動模和定模兩大部分。注射充模時動模和定模閉合，構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)；開模時定模和動模分離，取出制件。定模安裝在注射機的固定板上，動模則安裝在注射機的移動模板上。根據(jù)模具上各個零件的不同功能，可由一個系統(tǒng)或機構(gòu)組成。
（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。在動模和動模閉合后，成型零件確定了塑件的內(nèi)部和外部輪廓尺寸。
（2）澆注系統(tǒng)
將塑料熔體由注射機噴嘴引向型腔的流道稱為澆注系統(tǒng)，由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。
（3）導(dǎo)向與定位機構(gòu)
為確保動模與定模閉合時，能準確導(dǎo)向和定位對中，通常分別在動模和定模上設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套。型腔注射模還須在主分型面上設(shè)置錐面定位，有時為保證脫模機構(gòu)的準確運動和復(fù)位，也設(shè)置導(dǎo)向零件。
（4）脫模機構(gòu)
是指模具開模過程的后期，將塑件從模具中脫出的機構(gòu)。
3注塑模整體結(jié)構(gòu)設(shè)計
型腔指模具中成形塑件的空腔，而該空腔是塑件的負形，除去具體尺寸比塑料大以外，其他都和塑件完全相同，只不過凸凹相反而已。
注射成形是先閉模以形成空腔，而后進料成形，因此必須由兩部分或兩部分以上形成這一空腔——型腔，其凹入的部分稱為凹模，凸出的部分稱為型芯。
3.1型腔數(shù)量的確定
其數(shù)目的決定與下列條件有關(guān)：
1塑件尺寸精度
開腔數(shù)越多時，精度也相對地降低，1、2級超精密注塑件，只能一模一腔，當尺寸數(shù)目少時，可 一模二腔。3、4級的精密注塑件，最多一模四腔。
2模具制造成本
多腔模的制造成本高于單腔模，但不是簡單的倍數(shù)比，從塑件成本中所占的模具費比例看，多腔模比單腔模具低。
3注塑成形的生產(chǎn)效益
多腔模從表面上看，比單腔模經(jīng)濟更為效益高。但是多腔模所使用的注射機大，每一注射循環(huán)長而維持費較高，所以要從最經(jīng)濟的條件上考慮一模的腔數(shù)。
4制造難度
多腔模的制造難度比單腔模大，當其中某一腔先損壞時，應(yīng)立即停機維修，影響生產(chǎn)。
塑料的成形收縮是受多方面影響的，如塑料品種，塑件尺寸大小，幾何形狀，熔體溫度，模具溫度，注射壓力，充模時間，保壓時間等。影響最顯著的是塑件的壁厚和同何形狀的復(fù)雜程度。
本設(shè)計根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)的特點，塑件形狀較簡單，質(zhì)量較小，生產(chǎn)批量大較。所以應(yīng)使用多型腔注射模具。考慮到塑件無孔，側(cè)不必側(cè)抽芯，所以模具采用一模兩腔、平衡布置。這樣模具適中，生產(chǎn)效率高。如圖所示：
圖3－1
3.2分型面的設(shè)計
分開模具取出塑件的面稱為分型面；注射模有一個分型面或多個分型面，分型面的位置，一般垂直于開模方向。分型面的形狀有平面和曲面等。但也有將分型面作傾斜的平面或彎折面，或曲面，這樣的分型面雖加工難，但型腔制造和制品脫模較易。有合模對中錐面的分型面，分型面自然也是曲面。
選擇分型面時，應(yīng)考慮的基本原則：
1） 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處
當已經(jīng)初步確定塑件的分型方向后分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處，即通過該方向塑件的截面積最大，否則塑件無法從形腔中脫出。
2） 確定有利的脫模方式，便于塑件順利脫模
從制件的頂出考慮分型面要盡可能地使制件留在動模邊，當制件的壁相當厚但內(nèi)孔較小時，則對型芯的包緊力很少常不能確切判斷制件中留在型芯上還是在凹模內(nèi)。這時可將型芯和凹模的主要部分都設(shè)在動模邊，利用頂管脫模，當制件的孔內(nèi)有管件（無螺紋連接）的金屬嵌中時，則不會對型芯產(chǎn)生包緊力。
3） 保證制件的精度和外觀要求
與分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求較高，或同軸度要求高的外形或內(nèi)孔，為保證其精度，應(yīng)盡可能設(shè)置在同一半模具腔內(nèi)。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕跡或接合縫的痕跡，故分型面最好不選在制品光亮平滑的外表面或圓弧的轉(zhuǎn)角處。
4） 分型面應(yīng)使模具分割成便于加工的部件，以減少機械加工的困難。
5） 不妨礙制品脫模和抽芯。
在安排制作在型腔中的方位時，要盡量避免與開模運動相垂直方向的避側(cè)凹或側(cè)孔。
6） 有利于澆注系統(tǒng)的合理處置。
7） 盡可能與料流的末端重合，以利于排氣。
本次設(shè)計產(chǎn)品的分型面如下圖3－1：
圖3－2
3.3澆注系的設(shè)計
3.3.1主流道設(shè)計
（1）澆口套的內(nèi)孔（主流道）呈圓錐形，錐度20~60.若錐度過大會造成壓力減弱，流速減慢，塑料渦流，熔體前進時易混進空氣，產(chǎn)生氣孔；錐度過小，會使阻力增大，熱量損耗大，表面黏度上升，造成注射困難。
（2）澆口套進口的直徑d應(yīng)比注射機噴嘴孔直徑d1大0.5~1mm。若等于或小于注射機噴嘴直徑，在注射成型時會造成死角，并積存塑料，注射壓力下降，塑料冷凝后，脫模困難。
（3）澆口套內(nèi)孔出料口處（大端）應(yīng)設(shè)計成圓角r，一般為0.5~3mm。
（4）澆口套與注射機噴嘴在接觸處的圓弧度必須吻合，設(shè)球面澆口套球面半徑為SR，注射機球面半徑為r,其關(guān)系式如下：
SR=r +0.5~1mm
澆口套球面半徑比注射機噴嘴球面半徑大，接觸時圓弧度吻合的好。
（5）澆口套長度（主流道長度）應(yīng)盡量短，可以減少冷料回收量，減少壓力損失和熱量損失。
（6）澆口套錐度內(nèi)壁表面粗糙度為Ra1.6~Ra0.8um,保證料流順利，易脫模。
（7）澆口套不能制成拼塊結(jié)構(gòu)，以避免塑料進入接縫處，造成冷料脫模困難。
（8）澆口套的長度應(yīng)與定模板厚度一致，它的端部不應(yīng)凸出在分型面上，否則會造成合模困難，不嚴密，產(chǎn)生溢料，甚至壓壞模具。
（9）澆口套部位是熱量最集中的地方，為了保證注射工藝順利進行和塑件質(zhì)量，要考慮冷卻措施。
3.3.2澆口套的結(jié)構(gòu)形式
澆口套的結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是整體式，既定位圈與澆口套為一體，并壓配于定模板內(nèi)，一般用于小型模具；另一種為將澆口套和定位圈設(shè)計成兩個零件，然后配合在模板上，主要用于中、大型模具。本設(shè)計的模具為一副小型模具，故采用后一種結(jié)構(gòu)形式，如下圖：
圖3－3澆口套
澆注系統(tǒng)組成名稱及尺寸 :
名稱
符號
尺寸/㎜
主流道小端直徑
d
注射機噴嘴直徑＋0.5=3.7
主流道接口半徑
R
噴嘴球半徑＋1=16
主流道錐度
α
3°
主流道大端直徑
D
D= d＋2×L×tan（α/2）=6.4
主流道長
L
55
3.3排氣槽的設(shè)計
當塑料熔體注入型腔時，如果型腔內(nèi)原有氣體，使蒸汽不能順利地排出，將在制品上形成氣孔、接縫，表面輪廓不清，不能完全充滿型腔，同時還會因氣體被壓縮而產(chǎn)生的高溫灼傷制件，使之產(chǎn)生痕跡，而且型腔內(nèi)氣體被壓縮產(chǎn)生的反壓力會降低充模速度，影響注塑周期和產(chǎn)品質(zhì)量，（特別在高速注射時）。因此設(shè)計型腔時必須考慮排氣問題。
本模具采用分型面排氣可滿足要求，這樣設(shè)計可以減少加工成本，減少一些不必要的工時，提高了工作效率。
常用分流道斷面尺寸推薦如表4-1所示。
塑料名稱
分流道斷面直徑mm
塑料名稱
分流道斷面直徑 mm
PE，AS
聚乙烯
尼龍類
聚甲醛
丙烯酸
抗沖擊丙烯酸
醋酸纖維素
聚丙烯
異質(zhì)同晶體
4.8~9.5
1.6~9.5
1.6~9.5
3.5~10
8~10
8~12.5
5~10
5~10
8~10
聚苯乙烯
軟聚氯乙烯
硬聚氯乙烯
聚氨酯
熱塑性聚酯
聚苯醚
聚砜
離子聚合物
聚苯硫醚
3.5~10
3.5~10
6.5~16
6.5~8.0
3.5~8.0
6.5~10
6.5~10
2.4~10
6.5~13
表4-1流道斷面尺寸推薦值
1） 長度：分流道長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置。從輸送熔體使減少壓力和熱量損失的要求出發(fā)，應(yīng)力求縮短。
2) 斷面尺寸：分流道斷面面積應(yīng)能保證型腔充滿并補充因型腔內(nèi)塑料收縮所需的熔體后，方可冷卻凝固。因此，分流道斷面直徑或厚度應(yīng)大于塑件壁厚。按此要求，查有關(guān)資料得PE塑料分流道斷面推薦直徑4.8～9.5mm ,由于本設(shè)計塑件較小，故本設(shè)計分流道取4mm。
3) 分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以制成半圓形流道。在該模具上取圓形斷面形狀，直徑為4mm。
3.5分流道的設(shè)計
分流道式指主流道末端與澆口之間有一段塑料熔體的流動通道。其基本作用是在壓力損失最小的條件下，將來自主流道的熔融塑料，以較快的速度送到澆口處充模。同時，在保證熔體均勻地分配到各型腔的前提下，要求分流道中殘留的熔融塑料最少，以減少冷料的回收。
該模具采用半圓型分流道，使得加工容易，熱量損失與壓力損失均不大，從而有利于成形。
3.6澆口的設(shè)計
3.6.1澆口的作用
澆口是分流道和型腔之間的連接部分，也是注射模具澆注系統(tǒng)的最后部分，通過澆口直接使熔融的塑料進入型腔內(nèi)。澆口的作用是使從流道來的熔融塑料以較快的速度進入并充滿型腔，型腔充滿塑料后，澆口能迅速冷卻封閉，防止型腔內(nèi)還末冷卻的熱料回流。
澆口設(shè)計與塑料制品形狀、塑料制品斷面尺寸、模具結(jié)構(gòu)、注射工藝參數(shù)（壓力等）及塑料性能等因素有關(guān)。澆口的截面要小，長度要短，這樣才能增大料流速度，快速冷卻封閉，便于使塑料制品分離，塑料制品的澆口痕跡亦不明顯，塑料制品質(zhì)量的缺陷，如缺料、縮孔、拼縫線、質(zhì)脆、分解、白斑、翹曲等，往往都是由于澆口設(shè)計不合理而造成的。
3.6.2澆口設(shè)計的基本要點
1）盡量縮短流動距離：澆口位置的安排應(yīng)保證塑料熔體迅速和均勻地充填模具型腔，盡量縮短熔體的流動距離，減少壓力損失，有利于排除模具型腔中的氣體，這對大型塑件更為重要。
2）澆口應(yīng)設(shè)在塑件制品斷面較厚的部位：當塑件的壁厚相差較大時，若將澆口開設(shè)在塑件的薄壁處，這時塑料熔體進入型腔后，不但流動阻力大，而且還易冷卻，以致影響了熔體的流動距離，難以保證其充滿整個型腔。另外從補縮的角度考慮，塑件截面最厚的部位經(jīng)常是塑料熔體最晚固化的地方，若澆口開設(shè)在薄壁處，則厚壁處極易因液態(tài)體積得不到收縮而形成表面凹陷或真空泡。因此為保證塑料熔體的充分流動性，也為了有利于壓力有效地傳遞和比較容易進行因液態(tài)體積收縮時所需的補料，一般澆口的位置應(yīng)開設(shè)在塑件壁最厚處。
3）必須盡量減少或避免熔接痕：由于成型零件或澆口位置的原因，有時塑充填型腔時造成兩股或多股熔體的匯合，匯合之處，在塑件上就形成熔接痕。熔接痕降低塑件的強度，并有損于外觀質(zhì)量，這在成型玻璃纖維增強塑料的制件時尤其嚴重。一般采用直接澆口、點澆口、環(huán)形澆口等可以避免熔接痕的產(chǎn)生，有時為了增加熔體匯合處的熔接牢度，可以在熔接處外側(cè)設(shè)一冷料穴，使前鋒冷料引如其內(nèi)，以提高熔接強度。在選擇澆口位置時，還應(yīng)考慮熔接的方位對塑件質(zhì)量及強度的不同影響。
3.6.3澆口類型
澆口的形式多種多樣，但常用的澆口有如下11種：直接澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、平縫澆口、環(huán)形澆口、盤形澆口、輪輻澆口、爪形澆口、點澆口、潛伏澆口、護耳澆口等。
本設(shè)計采用側(cè)澆口
3.7冷料穴的設(shè)計
3.7.1冷料穴
當注射機示注射塑料之前，噴嘴最前端的融塑料的溫度較低，形成冷料渣，為了集存這部分冷料渣，在進料口的末端的動模板上開設(shè)一個洞穴或者在流道的末端開設(shè)洞穴，這個洞穴就是冷料穴。在注射時必須防止冷料渣進入流道或模具型腔內(nèi)，否則將會堵塞流道和減緩料流速度，進入模具型腔就會造成塑料制品上的冷把或冷斑。
冷料穴位于主流道正對面的動模板上，或者處于分流道 的末端，其作用是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進入模具型腔而影響制品質(zhì)量，冷料穴分兩種，一種專門用于收集、貯存冷料，另外一種除貯存冷料外還兼有拉出流道 凝料的作用。
根據(jù)需要，不但在主流道的末端，而且可在各分流道轉(zhuǎn)向的位置，甚至在型腔的末端開設(shè)冷料穴。冷料穴應(yīng)設(shè)置在熔體流動方向的轉(zhuǎn)折位置，并迎著上游的熔體流向，冷料穴的長度通常為流道直徑d的1.5~2倍，如圖。有的冷料穴兼有拉料的作用，在圓管形的冷料穴底部裝有一根Z形頭的拉料桿，稱為鉤形位料桿，這是最常用的冷料穴形式。同類形的還有倒錐形和圓環(huán)糟形的冷料穴。本設(shè)計采用常用的圓冷料穴。
圖3－4冷料穴
并不是所有注射模都需要開設(shè)冷料穴，有時由于塑料性能或工藝控制好，很少產(chǎn)生冷料或塑件要求不高時，可不必設(shè)置冷料精神分裂癥 。如果初始設(shè)計階段對是否需要開設(shè)冷料穴沿?zé)o把握，可流適當空間，以便增設(shè)。
3.7.2拉料桿設(shè)計
拉料桿的作用是勾著澆注系統(tǒng)冷料，使其隨同塑件一起留在動模一側(cè)，其分為主流道拉料桿和分流道拉料桿。
3.8合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計
3.8.1導(dǎo)向機構(gòu)
導(dǎo)向機構(gòu)對于塑料模具是必不可少的部件，因為模具在閉合時有一定的方向和位置，所以必須設(shè)有導(dǎo)向機構(gòu)。
導(dǎo)向機構(gòu)的主要作用：定位、導(dǎo)向、承受一定側(cè)壓等作用。
a定位作用
為避免模具裝配時方位搞錯而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確的開關(guān)，不至因為位置的偏移而引起塑件壁厚不均。
b導(dǎo)向作用
動定模合模時，首先導(dǎo)向機構(gòu)接觸，引導(dǎo)動定模正確閉合，避免凸?；蛐托鞠冗M入型腔以保證不損壞成型零件。
C承受一定側(cè)壓力
塑料注入型腔過程中會產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或由于注射機精度的限制使導(dǎo)柱在工作中承受一定的側(cè)壓力，此時，導(dǎo)柱能承擔(dān)一部分側(cè)壓力。
3.8.2對導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)的要求
a長度：導(dǎo)柱的長度必須比凸模端面要高出6－8毫米。以免導(dǎo)柱末導(dǎo)正方向而凸模先進入型腔與其相碰而損壞。
b形狀：導(dǎo)柱的端部做成錐形或球形的先導(dǎo)部分，使導(dǎo)柱能順利進入導(dǎo)柱孔。
C材料：導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面、堅韌而不易折斷的內(nèi)芯、因此，多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理，或碳素工具鋼（T8、T10）經(jīng)淬火處理硬度HRC50~55,導(dǎo)柱滑動部位按需要可設(shè)油糟。
D配合精度：導(dǎo)柱裝入模板多用二級精度第二種過渡配合。
E光潔度：配合部分光潔度要求6級，此外，導(dǎo)柱的選擇還應(yīng)根據(jù)模架來確定。由于模架大（400X400）所以設(shè)計成四導(dǎo)柱。
3.8.3導(dǎo)向孔
導(dǎo)向孔可以直接開設(shè)在模板上，且設(shè)計為通孔，這種形式的孔加工簡單，適用于生產(chǎn)批量小，精度要求較高的模具。
對導(dǎo)向孔的結(jié)構(gòu)主要有四點要求，分述如下:
（1） 形狀為了使導(dǎo)柱進入導(dǎo)套比較順利，在導(dǎo)套的前端倒圓角，導(dǎo)柱孔最好打通，否則導(dǎo)柱進入未打通的導(dǎo)柱孔時，孔內(nèi)空氣無法逸出而產(chǎn)生壓力，給導(dǎo)柱的進入造成阻力。
（2） 材料可用淬火銅或銅等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?
（3） 導(dǎo)套的精度與配合一般A型用二級精度過度配合，B型用二級精度間隙配合。
（4） 光潔度配合：部分光潔度要求7級。
導(dǎo)套的選擇應(yīng)根據(jù)模板的厚度來確定，材料為T8A硬度達到HRC50~55或采用20鋼滲碳0.5~0.8厚，淬硬到HRC56~60.本設(shè)計導(dǎo)套裝在動模板。
3.8.4導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合
由于模具的結(jié)構(gòu)不同，選用的導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)也不同。本設(shè)計采用導(dǎo)柱與定模板的配合的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示：
圖3－7導(dǎo)柱與定模板配合簡圖
3.8.5導(dǎo)柱布置
根據(jù)模具的形狀大小，在模具的空閑位置開設(shè)導(dǎo)柱孔和導(dǎo)套孔，常見的導(dǎo)柱有2至4根不等，其布置原則必須保證定模只能按一個方向合模，此設(shè)計常用四根相同的導(dǎo)柱布置在動模固定板的四角。
3.9 塑件脫模的機構(gòu)設(shè)計
在注射成型 的每一循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中脫出，脫出塑件的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)或頂出機構(gòu)。
脫模機構(gòu)可按動力來源分類也可按模具結(jié)構(gòu)分類：
a、按動力來源分類。分為手動脫模、機支脫模、液壓脫模、氣動脫模，本設(shè)計采用液壓脫模。即在注射機上設(shè)有專用的頂出油缸，并開模到一定距離后，活塞的動作實現(xiàn)脫模。
b、按模具結(jié)構(gòu)分類。分為簡單脫模機構(gòu)、雙脫模機構(gòu)、順序脫模機構(gòu)、二級脫模機構(gòu)、澆注系統(tǒng)脫模機構(gòu)等。本設(shè)計采用的頂出機構(gòu)是頂桿頂出機構(gòu)。
頂桿的機構(gòu)特點：頂桿加工簡單，更換方便，脫模效果好，頂桿設(shè)計的注意事項：
a、頂出位置頂桿的頂出位置應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方，頂桿不宜設(shè)在塑作最薄的處，以免塑件變形或損壞，當結(jié)構(gòu)需要頂在薄壁處時，可增在頂出面積，來改善塑件受力狀況。此時，一般采用頂出桿頂出，此設(shè)計的頂桿放置在產(chǎn)品的中央。
b、徑頂桿直徑不宜過細，應(yīng)有足夠的剛度承受頂出力，當結(jié)構(gòu)限制頂出面積較小是，為了避免細長桿變形，可設(shè)計成階梯形頂桿。
c、配位置頂桿端面應(yīng)和型腔在同一平面或比型腔的平面高出 0.05~1mm，否則，會影響塑件使用。
d、數(shù)量不保證塑件質(zhì)量，能夠順利脫模的情況下，頂桿的數(shù)量不宜過多。當塑件不許可有頂出痕跡，可用頂出耳的形式脫模后將頂出耳剪掉。
a) 脫模機構(gòu)的確定
由于制品分型面的確定，遙控器上蓋板脫模是沒受到限制，因此在塑件下表面設(shè)置推桿，為了防止受禮不均勻，采取對稱式排列。為保證頂出機構(gòu)的運動平穩(wěn)，頂桿受力均勻和復(fù)位，在頂出機構(gòu)設(shè)置了導(dǎo)向、復(fù)位機構(gòu)。
3.10 冷卻系統(tǒng)設(shè)計
注射模的溫度對塑料熔體的沖模流動、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀和尺寸精度都有重要的影響。注射模中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。
3.10.1 模具溫度調(diào)節(jié)的重要性
模具溫度及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)對塑件質(zhì)量的影響
無論何種塑料進行注射成型，均有一個比較適宜的模具溫度范圍，在此溫度范圍內(nèi)，塑料熔體的流動性好，容易充滿型腔，塑料脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，力學(xué)性能以及表面質(zhì)量也比較高，為了使模溫能控制在一個合理的范圍內(nèi)，必須設(shè)計模具溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
模具溫度的調(diào)節(jié)是指對模具進行冷卻或加熱，必要時兩者兼有，從而達到控制模溫的目的。為了提高充型性能，成型工藝要求有較高的模溫，因此經(jīng)常需要對模具加熱。對于粘流溫度或熔點較低的塑料，一般需用常溫或冷水對模具冷卻；而對于高粘流溫度或高熔點的塑料，可用溫水控制模溫。對于熱固性塑料，模溫要求在150～200℃，必須對模具即熱。流程長、壁厚較大的塑件，或者粘流溫度或熔點雖不高，但成型面積很大時，為了保證塑料熔體在沖模過程中不致溫降太大而影響充型，可對模具采取適當?shù)募訜岽胧?。對于大型模具，為了保證生產(chǎn)之前用較短時間達到工藝所要求的模溫，可設(shè)置加熱裝置對模具進行預(yù)熱。對于小型薄壁塑件，且成型工藝要求模溫不太高時，可以不設(shè)置冷卻裝置而依靠自然冷卻。
設(shè)置溫度調(diào)節(jié)裝置后，有時會給注射生產(chǎn)帶來一些問題，例如，采用冷水調(diào)節(jié) 模具時，大氣中水分容易凝聚在模型表壁，影響塑件表面質(zhì)量。而采用加熱措施后，模內(nèi)一些間隙配合的零件肯可能由于膨脹而使間隙減小或消失，從而造成卡死或無法工作，設(shè)計時應(yīng)予以注意。因塑料厚度較小，因此冷卻水道布置在定模板上。
3.10.2 冷卻參數(shù)的計算
（1）求冷卻水的體積流量
冷卻水流量：（水溫20℃）
——冷卻水的體積流量m3/min
——冷卻介質(zhì)出口之溫度 差，普通模具應(yīng)小于5℃，精密模具應(yīng)小于2℃。本模具屬于普通模具，取5℃。
結(jié)論 計算的流量小于水管直徑為10㎜時的流量，可行。
在單位時間里熔體所放出的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱量。因此
===0.2492
式中
W——單位時間內(nèi)注入模具內(nèi)的塑料重量Kg/min，
每次進膠的質(zhì)量為66.69，注射時間為3—5S，取4S。
W=14.896=0.89376
Q1——單位重量塑料制品在凝固是所放出的熱量Kg/KJ, Q1可從《中國模具設(shè)計大典》表9.8-4中查得PE的單位熱流量為（--）在Kg/KJ
ρ——冷卻水的密度（Kg/ m3）
C1——冷卻水的比熱容[Kg/(Kg*oC)]，
查表可知，水的比熱容為C1=4.187*103 Kg/(Kg*oC)
——冷卻介質(zhì)的出口溫度(oC) =25
——冷卻介質(zhì)的入口溫度(oC) =20
（2） 確定冷卻水孔直徑
根據(jù)體積流量，因為流量=2.492<5由相關(guān)資料查得冷卻水孔直徑為d＝8mm。
冷氣管道中的流速為
==0.82675
式中—冷卻睡的體積流量
D—冷卻管道直徑 d=8
V—冷卻水在圓管中的流速
確定孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)h
對于長徑比>50的細長冷卻管道，其孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)h的計算式為 h= 36f=36=13.1155
式中f—與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)，見式
ρ——冷卻水的密度（Kg/ m3）
V—冷卻水的圓管中的流速
D—冷氣管道的直徑
（3） 求冷卻水孔總傳熱面積
當求出冷卻水的面積流量后，便可根據(jù)冷卻水處于傳流狀態(tài)下的流速V與管道直徑d的關(guān)系，確定冷卻水管道的直徑d。冷卻管道總傳熱面積A可用下式計算：
A===0.0636
W——單位時間內(nèi)注入模具內(nèi)的塑料重量Kg/min，
每次進膠的質(zhì)量為59.584，注射時間為3—5S，取4S。
W=14.896=0.89376
Q1——單位重量塑料制品在凝固是所放出的熱量Kg/KJ, Q1可從《中國模具設(shè)計大典》表9.8-4中查得PE的單位熱流量為（--）在Kg/KJ
h— 冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)。
—模具溫度與冷卻水溫度之間的平均溫差（）
3.11、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
構(gòu)成型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，它主要包括模，凸模、型芯、鑲塊各種成型桿，各種成型環(huán)由于型腔直接與高溫高壓的塑料相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量，因此要求它有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨力以承受塑料的擠壓力和料流的磨擦力和足夠的精度和表面光潔度，以保證塑料制品表面光高美觀，容易脫模，一般來說成型零年都應(yīng)進行熱處理，使其具有HRC40 以上的硬度，如成型產(chǎn)生腐蝕性氣體的塑料如聚氯已烯等。還應(yīng)選擇耐腐蝕的鋼材。
3.11.1、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其結(jié)構(gòu)不同可分為速體式，整體嵌入式，局部鑲嵌式，大面積鑲嵌組合式等。
〔1〕.整體式凹模
它系由一整塊金屬加工而成，其特點是牢固，不易變形，因此對于形狀簡單，容易制造或形狀雖然比較復(fù)雜，但?？梢圆捎梅滦螜C等殊須加工方法加工的場合是適宜的。整體結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點：
a.成型零件的剛性好。
b.模具分解組合容易。
c.零件數(shù)量少。
d.制品表面分型痕跡少。
e.模具外形尺寸可以減少精密成型模具若采用拼鑲結(jié)構(gòu)。
〔2〕.整體嵌入式凹模
在多型腔的模具中，型腔數(shù)量多而制件尺寸不大時，采用冷擠壓比切削加工效率高，并可保證各型腔的尺寸、形狀的一致性，凹模鑲塊的外形常用軸肩的圓柱形，然后分另從下面嵌入凹模固定板中，用墊板螺釘將其固定，它適用于經(jīng)常拆卸的地方，修補較方便，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。采用此結(jié)構(gòu)時，首先應(yīng)考慮制品的形狀，尺寸及功能，然后考慮其剛性，同時也必須考慮加工方法和裝配措施。其缺點：
a、零件數(shù)量增加
b、分割的拼鑲件趨多制造成本越高。
c、各拼鑲件的加工精度必須匹配，即必須提高各鑲件的平均加工精度。
d、維修作業(yè)較困難。
冷卻回路不易設(shè)置，成型周期難于縮短。而本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)較簡單，不須做成嵌入式凸模從設(shè)計的經(jīng)濟性和結(jié)構(gòu)的合理性等因素的綜合考慮，其凸模的結(jié)構(gòu)為整體式凹模。型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計為嵌入式。
4 相關(guān)理論計算及校核
4.1 選擇注射機
設(shè)計模具時，應(yīng)詳細地了解注射機的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計出合乎要求的模具，應(yīng)了解的技術(shù)規(guī)范有：注射機的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、最大成型面積、模具最大厚度和最小厚度、最大開模行程以及機床模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸。由于塑件已經(jīng)在PROE里建好了三維模型，并且由PROE自帶的軟件功能可直接分析出塑件的體積，質(zhì)量等物理參數(shù)，所以選擇由塑件體積來選擇注射機的方法。
4.2. 注塑機基本參數(shù)
注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝置的基本尺寸,開合模速度,空循環(huán)時間等.這些參數(shù)是設(shè)計,制造,購買和使用注塑機的主要依據(jù).
(1)公稱注塑量；指在對空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時,注射裝置所能達到的最大注射量,反映了注塑機的加工能力.
(2)注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴,澆道和型腔時的流動阻力,螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力.
(3)注射速率；為了使熔料及時充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時間或注射速度.
常用的注射速率如表3-4所示。
表3-4 注射量與注射時間的關(guān)系
注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000
注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000
注射時間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5
(4)塑化能力；單位時間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會加長成型周期.
(5)鎖模力；注塑機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開.
(6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍.
(7)開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn),以及開模,推出制件時不使塑料制件損壞,要求模板在整個行程中的速度要合理,即合模時從快到慢,開模時由慢到快在到停.
(8)空循環(huán)時間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時間.
4.3. 選擇注塑機
4.3.1．體積計算
以下是制件的體積計算，制件的質(zhì)量來選擇注射機的型號，并列出所選注射機各種技術(shù)參數(shù)：
據(jù)經(jīng)驗統(tǒng)計每個制件所需澆注系統(tǒng)的體積是制件的0.2-1倍。
有PROE測量分析出的塑件的有`關(guān)參數(shù)（見上表格）可知：
制件體積 V1 = 4.495 cm3
澆注系統(tǒng)體積 V2 = 21.268cm3
總體積 V = （ 8V1 + V2 ） = 57.228cm3
PE密度 ρ = 1.04g/cm3
總質(zhì)量 M = Vρ =59.58
4.3.2. 選擇成型設(shè)備
0.8
——注射機的理論注射量
N----型腔數(shù)目
可得》71.535cm3
由F鎖≥PA分，A分為塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和，P取30Mpa；
則F鎖≥PA分＝30×105.486＝3164.58 Mpa。
并根據(jù)初選的模架尺寸大小，可選用注射機型號為型XS-ZY-500的注射機。
4.3.3. 型號為XS-ZY-500型的注射機的主要技術(shù)參數(shù)規(guī)格
機械外形尺寸/mmxmmxmm＝6500x1300x2000
工藝參數(shù)
取值范圍
工藝參數(shù)
取值范圍
螺桿直徑（mm）
65
模具厚度
最大厚度H（mm）
450
最大理論注射容量（）
500
最小厚度H（mm）
300
塑化的能力
24
模板參數(shù)
螺桿轉(zhuǎn)速
10-125
注射壓力（Mpa）
145
移模行程L（mm）
500
鎖模力（KN）
3500
尺寸（mm×mm）
700×850
注射速率
200
噴嘴參數(shù)
噴嘴圓弧半徑R（mm）
18
模具定位孔直徑（mm）
Φ180（深20）+0.
噴嘴口孔徑d（mm）
3
拉桿空間（mm×mm）
540×440
噴嘴球半徑
SR18
頂出中心孔（mm）
Φ60
合模方式
液壓－機械
表 4-1
4.4注射機的校核
4.4.1. 最大注射量的校核
選用螺桿式注射機，其最大注射能力通常以螺桿在料筒內(nèi)最大推進容積M(cm3)表示，因此最大注射量就是該體積的塑料熔體在料筒內(nèi)的溫度及壓力下的重量。最大注射量為：Mmax=M×D×C
M——注射機規(guī)定注射容積cm3
D——注射塑料在常溫下的比重，PE在常溫下的比重是1.04g/ cm3
C——料筒溫度下塑料體積膨脹率的矯正系數(shù)
對結(jié)晶性塑料C=0.85
對非結(jié)晶性塑料C=0.93
PE為非結(jié)晶性塑料C=0.93
∴Gmax=M×D×C=250×1.04×0.93=241.8g
一次注射和澆注系統(tǒng)重量為M=57.228×1.04/0.8=74.396g
∵Gmax=241.8g >74.396g
∴校核合格。
4.4.2. 注射壓力的校核
塑料的注射壓力為80～100MPa，注射機的預(yù)選型號為XS-ZY-500型液壓－機械注射機的注射壓力為145MPa，故大于PE塑料的注射壓力的最大極限壓力，故所選注射機滿足要求。
4.4.3. 鎖模力的校核
當高壓的塑料熔體充滿模具型腔，會產(chǎn)生一個很大的力，使模具沿分型面漲開，其值等于制件和澆口流道在分型面上的投影面積之和乘以型腔內(nèi)塑料壓力，作用在這個面積上的總力，應(yīng)小于注射機的額定鎖模力P,否則在注射時會因鎖模力不緊產(chǎn)生嚴重的溢邊跑料現(xiàn)象。
型腔內(nèi)塑料壓力可按式
q=pk 計算
式中：q—— 型腔內(nèi)塑料壓力，kN /cm2
p—— 料筒內(nèi)注射機柱塞或螺桿施于塑料上的壓力，kN / cm2
k—— 損耗系數(shù)，一般在1/3～2/3范圍內(nèi)，螺桿式注射機k較注塞式k大
直通噴嘴比彈簧噴嘴的K大，故此取K=7/12。
采用通用塑料生產(chǎn)中小型制品的時候，模腔內(nèi)塑料壓力常數(shù)取20～40kN/cm2，此處取P= 30kg/cm2。。
∴q=pk=30×7/12=17.5 kN /cm2
q決定后，按下式校核注射機額定鎖模力P=qF
P——注射機額定鎖模力，取3500KN
F——制件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積
F=NF1+F2
F=NF1+F2=105.486cm2
q×F=17.5×105.486=1846kN
∴P=3500 kN >1846kN
故注射機的鎖模力校核合格。
4.4.4. 噴嘴尺寸校核
在實際生產(chǎn)過程中，主流道與噴嘴接觸
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