手機保護殼的注塑模的設計

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1摘 要塑料模具在當今社會越來越廣泛的應用，從電腦、手機、飲料、臺燈、水筆、水盆等方面應用極其廣泛，可以說從我們的吃穿住行都離不開它。注射成形是成形熱塑件的主要方法，因此應用范圍很廣。注射成形是把塑料原料放入料筒中經(jīng)過加熱熔化，使之成為高黏度的流體，用柱塞或螺桿作為加壓工具，使熔體通過噴嘴以較高壓力注入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。本次的畢業(yè)設計是手機保護殼的注塑模的設計，依據(jù)產(chǎn)品的數(shù)量和塑料的工藝性能確定了以 1 次分型面注塑模的方式進行設計。模具的型腔采用一模 2腔直線排列，澆注系統(tǒng)采用側(cè)澆口成形，推出形式為推桿推出機構(gòu)完成塑件的推出。由于塑件的工藝性能要求注塑模中有冷卻系統(tǒng)，因此在模具設計中也進行了設計。本次的設計中參考了大量的文獻，還在互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，設計過程比較完整。關鍵詞 ：1 次分型面注射模具；側(cè)澆口；推桿。2目錄摘 要 .1緒論 .31 塑料制件的分析 .91.1 成型塑料件的工藝性分析 91.2 成型塑件的材料分析 111.2.1 ABS 塑料主要的性能指標： .111.2.2 ABS 的注射成型工藝參數(shù): 122. 塑件成型的基本過程 .133 注塑設備的選擇 .153.1 估算塑件體積質(zhì)量 .153.2 注塑機的選擇 154. 成型零件有關尺寸的計算 .174.1 型腔凹模尺寸的計算 .184.2 型芯凸模尺寸的計算 .215. 澆注系統(tǒng)的設計 .225.0 分型面的選取 225.1 澆口套的選用 .235.2 冷料井的設計 .245.3 分流道的設計 .255.4 分流道的布置 .265.5 澆口設計 .275.6 澆口位置的選擇 .286 合模導向機構(gòu)的設計 .286.1 導柱的設計 .296.2 導套的設計 297 脫模結(jié)構(gòu)的設計 .318 側(cè)向分型和抽芯機構(gòu)的設計 .318.1 抽拔距的計算 .328.2 斜導柱的尺寸與安裝形式 .328.3 鎖緊楔形式 338.4 斜導柱的受力分析及強度計算 339 排氣系統(tǒng)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 .349.1 排氣系統(tǒng) .349.2 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 .3410 繪制裝配圖 .3711 注射機的校核 3911.1 注射量的校核 3911.2 鎖模力的校核 39312 模具的安裝試模 .40結(jié)束語 .42致謝 .43參考文獻 .44全 套 圖 紙 ， UG 三 維 ， 加 1538937064緒 論模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要裝備，是國民經(jīng)濟的基礎設備，是衡量一個國家和地區(qū)工業(yè)水平的重要標志。模具在電子、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，是工業(yè)發(fā)展的基石，被人稱為“工業(yè)之母”和“磁力工業(yè)” 。模具是制造業(yè)的重要基礎裝備，是工業(yè)化國家實現(xiàn)產(chǎn)品批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品研發(fā)所不可缺少的工具。用模具生產(chǎn)制品所表現(xiàn)出來的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高復雜程度是其他任何制造方法所不及的。換句話說，沒有高水平的模具就不會有高水平的工業(yè)產(chǎn)品。模具業(yè)是否強盛也反映出一個國家工業(yè)的強弱。塑料制品和注射成形在模具業(yè)的重要地位塑料制品具有原料來源豐富,價格低廉, 性能優(yōu)良等特點。它在電腦、手機、汽車、電子、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊產(chǎn)品制造中具有不可替代的作用，應用極其廣泛。注射成形是成形熱塑件的主要方法，因此應用范圍很廣。注射成形是把塑料原料放入料筒中經(jīng)過加熱熔化，使之成為高黏度的流體，用柱塞或螺桿作為加壓工具，使熔體通過噴嘴以較高壓力注入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。塑料注射成形工藝的最大特點是復制，能夠復制出所需任意數(shù)量的可直接使用或稍作處理即可使用的制品，是一種適宜大批量生產(chǎn)的工藝。雖然在設備上投入較大，但是可以生產(chǎn)制品的數(shù)量非常大，實屬一種經(jīng)濟快捷的生產(chǎn)方式，因此得到廣泛的應用和快速的發(fā)展。模具在我國的發(fā)展歷程過去在我國工業(yè)中，模具長期未受到重視。改革開放以來，塑料成形、家用電器、儀表、汽車等行業(yè)進入大批量生產(chǎn)，模具工業(yè)有了一定的發(fā)展。隨著現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活等各個領域的應用越來越廣泛，質(zhì)量要求也越來越高。當今社會的進步和發(fā)展，使原有的商品已經(jīng)5不能滿足人們對物質(zhì)的需求，然而有些商品的制造必須依靠模具才能夠生產(chǎn)加工出來，因此，模具的發(fā)展與人們的生活關系越來越緊密，如我們使用的電腦、手機、汽車等產(chǎn)品都要依靠模具。在塑料制品的生產(chǎn)中，高質(zhì)量的模具設計、先進的模具制造設備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代化的成形設備等都是成形優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件。我國模具工業(yè)雖然有了長足的發(fā)展，取得了巨大進步，但是我們也要清醒地看到，我國模具工業(yè)總體水平比工業(yè)發(fā)達國家要落后很多，這與我國制造業(yè)發(fā)展的要求相比差距還很大；我們的企業(yè)技術裝備還比較落后，勞動生產(chǎn)率也較低；模具生產(chǎn)專業(yè)化、商品化、標準化程度也不夠高；模具產(chǎn)品主要還是以中低檔為主，技術含量較低，高中檔模具多數(shù)要依靠進口，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的任務很重；人才緊缺，管理滯后的狀況依然突出，等等?？梢?，我國模具工業(yè)的發(fā)展任重而道遠。前景展望我國進入實施國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的第十一個五年規(guī)劃期，模具工業(yè)的發(fā)展也將進入一個關鍵時期。在這一時期，模具行業(yè)的主要任務是，在黨中央關于把我國建設成為創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略思想指引下，進一步推進改革，調(diào)整結(jié)構(gòu)，開拓市場，苦練內(nèi)功，提升水平，使我國模具工業(yè)在整體上再上一個新臺階。不斷提升模具制造水平，振興我國裝備制造業(yè)，為實現(xiàn)把我國建設成為制造業(yè)強國的宏偉目標而奮斗。畢業(yè)設計主要內(nèi)容及任務熱塑性塑料注射模的特點是由塑料原材料的特性所決定的，最主要的有兩點：一是注射時塑料熔體的充模流動特性，二是模腔內(nèi)塑料冷卻固化時的收縮行為，這兩點決定了注塑模的特殊性和設計難度。由于塑料熔體屬于粘彈體，熔體流動過程粘度隨剪切應力、剪切速率而變化，流動過程中大分子沿流動方向產(chǎn)生定向；模腔充滿后熔體被部分壓縮；冷卻固化過程中塑料的收縮非常復雜，模腔內(nèi)各部位、各方向塑料收縮率不同，不同種類、牌號的塑料收縮率有很大差異，同一牌號的樹脂或塑料在加工時配方不同其充模流動特性及收縮率也不同?；谏鲜鎏攸c，設計注塑模時首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使設計的模具合理適用，并可在設計中有效利用塑料特性，如點澆口模6具用于塑料絞鏈制品?；疽笈c注意事項合理地選擇模具結(jié)構(gòu)：根據(jù)塑件的圖紙及技術要求，研究和選擇適當?shù)某尚头椒ㄅc設備，結(jié)合工廠的機械加工能力，提出模具結(jié)構(gòu)方案，充分征求有關方面的意見，進行分析討論，以使設計出的模具結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量可靠，操作方便。必要時可根據(jù)模具設計和加工的需要，提出修改塑件圖紙的要求，但需征得用戶同意后方可實施。正確地確定模具成型零件的尺寸：成型零件是確定制件形狀、尺寸和表面質(zhì)量的直接因素，關系甚大，需特別注意。計算成型零件尺寸時，一般可采用平均收縮率法。對精度較高并需控制修模余量，可按公差帶法計算，對于大型精密制件，最好能用類比法，實測塑件幾何形狀在不同方向上的收縮率進行計算。設計的模具應當制造方便：設計模具時，盡量做到使設計的模具制造容易，造價便宜。特別那些比較復雜的成型零件，必須考慮是采用一般的機械加工方法加工還是采用特殊的加工方法加工。若采用特殊的加工方法，那么加工之后怎樣進行組裝，類似問題在設計模具時均應考慮和解決，同時還應考慮到試模以后的修模，要留有足夠的修模余量。充分考慮塑件設計特色，盡量減少后加工，盡量用模具成型出符合塑件設計特點的制件，包括孔、槽、凸、凹等部分，減少澆口、溢邊的尺寸，避免不必要的后加工。但應將模具設計與制造的可行性與經(jīng)濟性綜合考慮，防止片面性。設計的模具應當效率高、安全可靠：這一要求涉及到模具設計的許多方面，如澆注系統(tǒng)需充模和閉?？?，模具零件應是耐磨耐用類零件，應對其材料溫調(diào)系統(tǒng)效果好，脫模機構(gòu)靈活可靠，自動化程度高等。模具零件的耐用度影響整個模具的使用壽命，為此還應考慮如何但需注意零件壽命與模具相適應。模具結(jié)構(gòu)要適應塑料的成型特性：在設計模具時并盡量滿足要求，同樣是獲得優(yōu)質(zhì)制件的重要措施。注塑模設計程序注塑模具是一個專業(yè)性很強的學科，對理論和實踐要求都很強，其設計過程7一般可分為一下步驟。接受任務書“模具設計任務書”通常由模具設計人員以“模具設計任務書”為依據(jù)進行模具設計。包括： ① 、經(jīng)過審簽的正規(guī)塑料制件圖紙，并注明所用塑料的牌號與要求（如色澤、透明度等）② 、塑料制件的說明書或技術要求；③、 成型方法；④、 生產(chǎn)數(shù)量；⑤ 、塑料制件樣品； 調(diào)研、消化原始資料收集整理有關制件設計、成型工藝、成型設備、機械加工、特種工藝等有關資料，以備設計模具時使用。選擇成型設備模具與設備必須配套使用。因為多數(shù)情況下都是根據(jù)成型設備的種類來進行模具設為此，在設汁模具之前，首先要選擇好成型設備，這就需要了解各種成型設備的規(guī)格、性能與特點。以注塑機來說，如注射容量、鎖模壓力、注射壓力、模具安裝尺寸、頂出方式與即離、噴嘴直徑與噴嘴球面半徑、定位孔尺寸、模具最大與最小厚度、模板行程竿，都將影響到模具的結(jié)構(gòu)尺寸與成型能力。同時還應初估模具外形尺寸，判斷模具能否在所選的注射機上安裝與使用。擬定模具結(jié)構(gòu)方案理想的模具結(jié)構(gòu)應能充分發(fā)揮成型設備的能力（如合理的型腔數(shù)目和自動化水平等） ，在絕對可靠的條件下使模具本身的工作最大限度地滿足塑件的工藝技術要求（如塑件的幾何形狀、尺寸精度、表面光潔度等）和生產(chǎn)經(jīng)濟要求（成本低、效率高、使用壽命長、節(jié)省勞動力等） ，由于影響因素很多，可先從以下幾方面做起：( l ）塑件成型 按塑件形狀結(jié)構(gòu)合理確定其成型位置，因成型位置在很大程度上影響模具結(jié)構(gòu)的復雜性；( 2 ）型腔布置 根據(jù)塑件的形狀大小、結(jié)構(gòu)特點、尺寸精度、批量大小以及模具制造的難易、成本高低等確定型腔的數(shù)量與排列方式；8( 3 ）選擇分型面 分型面的位置要有利于模具加工、排氣、脫氣、脫模、塑件的表面質(zhì)量及工藝操作等；( 4 ）確定澆注系統(tǒng) 包括主流道、分流道、冷料穴（冷料井） ，澆口的形狀、大小和位置，排氣方法、排氣槽的位置與尺寸大小等；( 5 ）選擇脫模方式 考慮開模、分型的方法與順序，拉料桿、推桿、推管、推板等脫模零件的組合方式，合模導向與復位機構(gòu)的設置以及側(cè)向分型氣抽芯機構(gòu)的選擇與設計；( 6 ）模溫調(diào)節(jié) 模溫的測量方法，冷卻水孔道的形狀、尺寸與位置，特別是與模腔壁間的距離及位置關系；( 7 ）確定主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸 考慮成型與安裝的需要及制造與裝配的可能，根據(jù)所選材料，通過理論計算或經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定型腔、型芯、導柱、導套、推桿、滑塊等主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸以及安裝、固定、定位、導向等方法；（支承與聯(lián)接如何將模具的各個組成部分通過支承塊、模板、銷釘、螺釘?shù)戎С信c連接零件，按照使用與設計要求組合成一體，獲得模具的總體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)方案的擬定，是設計工作的基本環(huán)節(jié)。它既是設計者的構(gòu)思過程，也是設計對象的胚胎，設計者應將其結(jié)果用簡圖和文字加以描繪與記錄，作為方案設計的依據(jù)。方案的討論與論證擬定初步方案時，應廣開思路，隨后廣泛征求意見，進行分析論證與權(quán)衡，選出最合埋的方案。繪制模具裝配圖裝配圖盡量采用 1: 1 的比例畫出，但允許放大或縮小。要做到視圖選擇合理，先從模腔開始，由里向外，一般采用 3-4 個視圖。主要內(nèi)容有：型腔與型芯的結(jié)構(gòu)；澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式；分型面及分型脫模機構(gòu)；合模導向與復位機構(gòu)；冷卻或加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式與部位；安裝、支承、連接、定位等零件的結(jié)構(gòu)、數(shù)量及安裝位置；確定裝配圖的圖紙幅面、繪圖比例、視圖數(shù)量布置及方式。繪制模具裝配圖時應注意做到以下幾點：9① 認真、細致、干凈、整潔地將修改已就的結(jié)構(gòu)草圖，② 將原草圖中不細不全的部分在正式圖上補細補全；③ 標注技術要求和使用說明，包括某些系統(tǒng)的性能要求按標準畫在正式圖紙上（如頂出機構(gòu)、側(cè)抽芯機構(gòu)等） ，裝配工藝要求確定的尺寸要求等）,（如裝配后分型面的貼合間隙的大小、上下面的平行度、需由裝配使用與裝拆注意事項以及檢驗、試模、維修等） 。④ 全面檢查，糾正設計或繪圖過程中可能出現(xiàn)的差錯與遺漏。繪制零件圖繪制零件圖時應注意做到以下幾點：① 凡需自制的零件都應畫出單獨的零件圖② 圖形盡可能按 1 正確，布置得當；③ 統(tǒng)一考慮尺寸形位公差、表面粗糙度的標準方法與位置，避免擁擠與十可將用得最多的一種粗糙度以“其余” ’的形式標于圖紙右上角；④ 零件圖的編號應與裝配圖中的序號一致；⑤ 標注技木要求，填寫標題欄；編寫設計說明書編寫設計說明書有以下內(nèi)容：設計題目或設計任務書；目錄；塑件分析（含塑件圖） ；塑料材料的成型特性與工藝參數(shù)；設備的選擇：設備的型號、主要參數(shù)及有關參數(shù)的校核；澆注系統(tǒng)的設計：塑件成型位置，分型面的選擇，主流道、分流道、澆口、排氣槽的形式、部位與尺寸以及流長比的校核等；成型零部件的設計與計算：型腔、型芯的結(jié)構(gòu)設計、尺寸計算、強度校核等；脫模機構(gòu)的設計：脫模力的計算，拉料機構(gòu)、頂出機構(gòu)、復位機構(gòu)等的結(jié)構(gòu)形、安裝定位、尺寸配合以及某些構(gòu)件所需的強度、剛度或穩(wěn)定性校核；側(cè)抽芯機構(gòu)的設計：抽拔距與抽拔力的計算，抽芯機構(gòu)的形式、結(jié)構(gòu)、尺寸以及必要的驗算；脫螺紋機構(gòu)的設計：脫模方式的選擇，止轉(zhuǎn)方法、驅(qū)動裝置、傳動系統(tǒng)、補償機構(gòu)等的設計與計算；10設計小結(jié)：體會、建議等；參考資料：資料編號、名稱、作者、出版年月。在編寫過程中要注意：文字簡明通順，繕寫整齊清晰，計算正確完整，并要畫出與設計計算有關的結(jié)構(gòu)簡圖。計算部分只要求列出公式、代人數(shù)據(jù)，求出結(jié)果即可，運算過程可以省略。寫好后校對，最后裝訂成冊。1 塑 料 制 件 的 分 析1.1 成型塑料件的工藝性分析通過對塑件外部造型、工藝結(jié)構(gòu)的設計、對塑件進行計算仿真和生產(chǎn)驗證，也通過對分模線、塑件的壁厚、圓角、塑件的尺寸精度、脫模斜度進行了綜合的考慮，工件的尺寸和形狀如下圖:11塑件圖從塑件厚來看，總的來講塑件壁厚變化比較均勻，有利于零件成型。脫模斜度分析 當塑件成型后因塑料收縮而包緊型芯，若塑件外形較復雜時，塑件的多個面與型芯緊貼，從而脫模阻力較大。為防止脫模時塑件的表面被檫傷和推頂變形，需設脫模斜度。一般來說，塑件高度在 25mm 以下者可不考慮脫模斜度。但是，如果塑件結(jié)構(gòu)復雜，即使脫模高度僅幾毫米，也必須認真設計脫模斜度。①斜度作用： 便于塑件脫模，防止脫模時擦傷塑件，須在塑件內(nèi)外表面脫模方向上留有足夠的斜度 ，在模具上稱為脫模斜度。?②脫模斜度選取:取決于塑件的形狀、壁厚及塑料的收縮率，一般取30′ ～ 1°30′。塑件脫模斜度的選取應遵循以下原則：1 塑料的收縮率大，壁厚，斜度應取偏大值，反之取偏小值。2 塑件結(jié)構(gòu)比較復雜，脫模阻力就比較大，應選用較大的脫模斜度。3 當塑件高度不大（一般小于 2mm）時，可以不設斜度；對型芯長或深型腔的塑件，斜度取偏小值。但通常為了便于脫模，在滿足制件的使用和尺寸公差要求的前提下可將斜度值取大些。4 一般情況下，塑件外表面的斜度取值可比內(nèi)表面的小些，有時也根據(jù)塑件的預留位置（留于凹?；蛲鼓Ｉ希﹣泶_定制件內(nèi)外表面的斜度。5 熱固性塑料的收縮率一般較熱塑性塑料的小一些，故脫模斜度也相應取小一些。6 一般情況下，脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)。綜合以上的原則，由于塑件高度不是很大，收縮率一般，本設計中采用 30′的脫模斜度。表面粗糙度分析 塑料制件的表面粗糙度，除了在成型時從工藝上盡可能12避免冷疤、云紋等癡點外，主要取決于模具成型零件的表面粗糙度。一般模具的表面粗糙度值要比塑件的低 1~2 級，塑料制件的表面粗糙度 Ra 值一般為1.6~0.2um，在模具使用中，由于型腔磨損而使表面粗糙度值不斷加大，應隨時給以拋光復原。非配合表面和隱蔽面可取較大的表面粗糙度值，除塑件外表面有特殊要求以外，一般型腔的表面粗糙度值要低于型芯的。此外，塑件的表面粗糙度與塑料的品種有關。一般，型腔表面粗糙度要求達到 0.2~0.4mm。1.2 成型塑件的材料分析丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS樹脂微黃色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動性。因此ABS樹脂具有突出的力學性能和良好的綜合性能。同時具有吸濕性強，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好，塑件盡可能偏大的脫模斜度。ABS無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.02~1.05g/cm3。ABS有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿和酸類對ABS幾乎無影響。ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。ABS的缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70oC左右，熱變形溫度為93oC左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā)脆。ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設計時應注意盡量少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。1.2.1 ABS 塑料主要的性能指標：使用 注射成形塑料制品時，由于其熔體黏度較高，所需的注射成形壓ABS力較高，因此塑件對型芯的包緊力較大，故塑件應采用較大的脫模斜度。另外熔體黏度較高，使 制品易產(chǎn)生熔接痕，所以模具設計時應注意盡量減少系13統(tǒng)對料流的阻力。 易吸水，成形加工前應進行干燥處理。在正常的成形條ABS件下， 制品的尺寸穩(wěn)定性較好。密度(Kg.dm-3) 1.13——1.14收縮率 % 0.3~0.8熔 點 ℃ 130~160熱變形溫度 45N/cm 65~98彎曲強度 Mpa 80拉伸強度 MPa 35~49拉伸彈性模量 GPa 1.8彎曲彈性模量 Gpa 1.4壓縮強度 Mpa 18~39缺口沖擊強度 kJ/㎡ 11~20硬 度 HR R62~86體積電阻系數(shù) Ωcm 1013擊穿電壓 Kv.mm-1 15介電常數(shù) 60Hz3.7141.2.2 ABS 的注射成型工藝參數(shù) :注塑機類型：螺桿式噴嘴形式： 通用式料筒一區(qū) 150——170料筒二區(qū) 180——190料筒三區(qū) 200——210噴嘴溫度 180——190模具溫度 50——70注塑壓 60——100保壓 40——60注塑時間 2——5保壓時間 5——10冷卻時間 5——15周期 15——30后處理 紅外線烘箱15溫度（70）時間（0.3——1）2.塑 件 成 型 的 基 本 過 程注塑成型是把塑料原料（一般經(jīng)過造粒、染色、添加劑等處理之后的顆粒）放入料間當中，經(jīng)過加熱溶化使之成為高粘度的流體-----熔體用柱塞或螺桿作為加壓工具，使得熔體通過噴嘴以較高的壓力（約 20~85mpa） ，溶入模具的型腔中經(jīng)過冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。a 塑化過程現(xiàn)代式的注射機基本上采取螺桿式的塑化設備，塑料原粒（稱為物料）自從送料斗以定容方式送入料筒，通過料筒外的點加熱裝置和料筒內(nèi)的螺桿旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的摩擦熱，使物理熔化達到一定的溫度后即可注射，注射動作是由螺桿的推進來完成的。b 充模過程熔體自注射機的噴嘴噴出來后，進入模具的型腔內(nèi)，將型腔內(nèi)的空氣排出，并充滿型腔，然后升到一定壓力，使溶體的密度增加，充實型腔的每一個角落。充模過程是注射成型的最主要的過程，由于塑料溶體的流動是非牛頓流動，而且粘度很大，所以在壓力損耗，粘度變化，多般匯流等現(xiàn)象左右塑件的質(zhì)量，因此充模過程的關鍵問題------澆注系統(tǒng)的設計就成為注射模具設計過程的重點，現(xiàn)代的設計方法已經(jīng)運用了計算機輔助設計以解決澆注系統(tǒng)設計中疑難問題。c 冷卻凝固過程熱塑性塑料的注射成型過程是熱交換過程，即：塑化——注射充?！袒尚图訜帷碚撋辖^熱——散熱熱交換效果的好壞決定了塑件的質(zhì)量，模具設計時，散熱交換也要充分考16慮，在現(xiàn)代設計方法中也采用了計算機輔助設計來解決問題。d 脫模過程塑件在型腔內(nèi)固化后，必須采取機械的方式把它從型腔內(nèi)取出，這個動作由脫模機構(gòu)來完成。不合理的脫模機構(gòu)對塑件的質(zhì)量影響很大，但塑件的幾何形狀是千變?nèi)f化的，必須采用最有效和最好的脫模方式。因此，脫模機構(gòu)的設計也是注射模具設計的一個主要環(huán)節(jié)，由于標準化的推廣，許多標準化的脫模機構(gòu)零部件也有商品供應。由 a 至 d 形成了一個循環(huán)，就完成了一次成型乃至很多塑件3 注 塑 設 備 的 選 擇3.1 估算塑件體積質(zhì)量建模，三維零件設計利用 UG 軟件。進行三維實體建模，并可直接通過軟件進行測量體積說明V=8594mm3 173.2 注塑機的選擇注射機的類型和規(guī)格很多，分類方法各異，按結(jié)構(gòu)型式可分為立式、臥式、直角式三類，國產(chǎn)臥式注射機已經(jīng)標準化和系列化。這三類不同結(jié)構(gòu)形式的注射成型機各特點如下：立式注射機的注射柱塞（或螺桿）垂直裝設，鎖模裝置推動模板也沿垂直方向移動，這種注射成型機主要優(yōu)點是占地面積小，安裝或拆卸小型模具很方便，容易在動模上（下模）安放嵌件，嵌件不易傾斜或墜落。其缺點是制品自模具中頂出以后不能靠重力下落。需人工取出，有礙于全自動操作，但附加機械手取產(chǎn)品后，也可以實現(xiàn)全自動操作，此類注射機注射量一般均在 60 克以下。臥式注射機是目前使用最廣、產(chǎn)量最大的注射成型機，其注射柱塞或螺桿與合模運動均沿水平方向裝設，并且多數(shù)在一條直線上（或相互平行） 。優(yōu)點是機體較低，容易操縱和加料，制件頂出模具后可自動墜落，故能實現(xiàn)全自動操作，機床重心較低安裝穩(wěn)妥，一般大中型注射機均采用這種形式。缺點是模具安裝比較麻煩嵌件放入模具有傾斜或落下的可能，機床占地面積較大。直角式注射機的柱塞或螺桿與合模運動方向相互垂直，主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，便于自制適于單件生產(chǎn)者，中心部位不允許留有澆口痕跡的平面制件，同時常利用開模時絲杠的轉(zhuǎn)動來拖動螺紋型芯或型環(huán)旋轉(zhuǎn)，以便脫下塑件。缺點是機械傳動無準確可靠的注射和保壓壓力及鎖模力，模具受沖擊振動較大。根據(jù)實際情況，注塑機的實際注塑量是理論注塑量的 80％左右。即有V s ≦a V1 式中： V1——理論注塑容量，cm3 ;VS——實際注塑容量，g ;a——注塑系數(shù)，一般取值為 0.8。經(jīng)計算可得 實際注塑量 V=2×1.2×8594mm3≈20625mm3根據(jù)以上計算《模具設計與制造簡明手冊》表 2-40 選擇注射機 XS-ZY-125螺桿式注射機，其參數(shù)如下：額定注射量：125 3cm18螺桿直徑： 42mm?注射壓力：150Mpa鎖模力：900KN模板行程：300mm模具最大厚度：300mm 模具最小厚度：200mm模板尺寸：450×420mm拉桿空間：260×290mm定位孔直徑： 100mm?合模方式：液壓—機械 4.成 型 零 件 有 關 尺 寸 的 計 算該塑件的材料 ABS 是一種收縮范圍較大的塑料，因此成型零件的尺寸均按平均值法計算。查手冊得的收縮率為 0.3%~0.8%,故平均收縮率為 0.55%。公差數(shù)值表 [5.9-11]精 度 等 級12345678基本尺寸 ??m公 差 數(shù) 值 ??m3~04.6.08.12024.3.042.6574861.65.4~00912032040848.6.21485230~41.2.01.2.0304.9.03862715.4.4.56.8.2.1965~013.6.018.32.046092.40.1849576.288.120~53406013024- 85.7.2.56- 1284684180~- 34.6.0.9.03.1.70.22- 757535- 18264.精度等級表,精度尺寸的選用 [2-3、5]建議采用的精度等級類別 塑件種類高精度 一般精度 低精度1ABS 345根椐塑件的要求，由以上兩表可查得：該塑件可按精度等級為 級精度選取。此產(chǎn)品采用級精度，屬于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用修正系數(shù) x 取值可在 0.5~0.75 的范圍之間，凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機械加工的型腔和型芯的制造公差可達到IT７～IT８級，綜合參考，相關計算具體如下：4.1 型腔凹模尺寸的計算（相關公式參見《塑料制品成型及模具設計》第 79-80 頁）20圖 4.1 型腔(一)、型腔徑向尺寸的計算：LＭ +δz =[（1+S cp）L S-3/4Δ] +δz LＭ———— 凹模徑向尺寸（mm）LS————塑件徑向公稱尺寸（mm）Scp————塑料的平均收縮率（％）Δ —————塑件公差值（mm）δz ————凹模制造公差（mm）由：L S1=116.6 mm Ls2=60.3 mm 又查表知 4 級精度時塑件公差值 Δ 1= 0.50mm Δ 2= 0.32 mm實踐證明：成型零件的制造公差約占塑件總公差的 1/3～1/4，因此在確定成型零件工作尺寸公差值時可取塑件公差的 1/3～1/4。為了保持較高精度選 1/4。由于： δz= 1/4Δ 得： δz 1=1/4×0.50=0.125 mm δz 2=1/4×0.32=0.08 mm21則： L Ｍ1 +δz =[（1+S cp）L S-3/4Δ] +δz=[（1+0.55%）×116.6-3/4×0.5] +0.0125 =116.8663+0.0125 mmLＭ2 +δz =[（1+S cp）L S-3/4Δ] +δz=[（1+0.55%）×60.3-3/4×0.32] +0.08=60.39+0.08 mm(二)、型腔深度尺寸的計算：凹模深度尺寸同樣運用平均收縮率法： HＭ +δz =[（1+S cp）L S-2/3Δ] + δzHＭ———— 凹模深度尺寸（mm）δz ————凹模深度制造公差（mm）其余符號同上由：H S1=10.1 mm 取 4 級精度時 Δ 1=0.18 mm 由 δz=1/4Δ 得： δz 1=0.045 mm 則：H Ｍ1 +δz =[（1+S cp）L S-2/3Δ] +δz=[（1+0.55%）×10.1-2/3×0.18] +0.045=10.035 +0.045 mm224.2 型芯凸模尺寸的計算圖 4.2 型芯運用平均收縮率法：LＭ–δz =[（1+S cp）L S+3/4Δ] –δzLＭ———— 型芯徑向尺寸（mm）δz ———— 型芯徑向制造公差（mm）其余符號同上由：L S1=116.6mm LS2=58.3 mm 取 4 級精度時 Δ 1=0.5 mm Δ 2=0.32 mm由 δz=1/4Δ 得：δz 1=0.125 mm δz 2= 0.08 mm 則：L Ｍ1–δz =[（1+S cp）L S+3/4Δ] –δz=[（1+0.55%）×116.6+3/4×0.5] –0.125 =117.6163–0.125 mmLＭ2–δz =[（1+S cp）L S+3/4Δ] –δz=[（1+0.55%）×58.3+3/4×0.32] –0.08=58.86–0.08 mm(二) 型芯高度尺寸的計算23運用平均收縮率法： HＭ–δz =[（1+S cp）L S+2/3Δ] –δzHＭ———— 型芯高度尺寸（mm）δz ————型芯高度制造公差（mm）其余符號同上由：H Ｓ1 =9mm HＳ1 =10.1mm 取 4 級精度時 Δ 1=0.16 mm Δ 2=0.18 mm 由 δz=1/4Δ 得：δz 1=0.04 mm δz 2=0.045 mm 則：H Ｍ1–δz =[（1+S cp）L S+2/3Δ] –δz=[（1+0.55%）×9+2/3×0.16] –0.04 =9.156–0.04 mm：H Ｍ2–δz =[（1+S cp）L S+2/3Δ] –δz=[（1+0.55%）×10.1+2/3×0.18] –0.045 =10.275–0.045 mm4.3 側(cè)型芯尺寸的計算LＭ–δz =[（1+S cp）L S+3/4Δ] –δz24LＭ———— 型芯徑向尺寸（mm）δz ———— 型芯徑向制造公差（mm）其余符號同上由：L S1=1mm 取 4 級精度時 Δ 1=0.12 mm 由 δz=1/4Δ 得：δz 1=0.03 mm 則：L Ｍ1–δz =[（1+S cp）L S+3/4Δ] –δz=[（1+0.55%）×1+3/4×0.12] –0.03=1.0955–0.03mm5.澆 注 系 統(tǒng) 的 設 計5.0 分型面的選取分型面的形式與塑件的幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件等有關，常見的形式有：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面和平面、曲面分型面。1、復合塑件脫模的基本要求，就是能使塑件從模具中取出，分型面應設在脫模方向最大的投影邊緣部位；2、分型線不影響塑件外觀，即分型面應盡量不破壞塑件光滑的外表面；3、確保塑件留在動模一側(cè)，利于推出且推桿痕跡不顯露于外觀面；4、確保塑件質(zhì)量；5、要你管盡量避免成型孔、側(cè)凹，若需要滑塊成型，力求滑塊結(jié)構(gòu)簡單，盡量避免定?；瑝K；6、滿足模具的鎖緊要求，將塑件投影面積大的方向放在定動模的合模方向上，而將投影面積小的方向作為側(cè)向分型面；另外，分型面是曲面的，應加斜面鎖緊；7、合理安排澆注系統(tǒng)特別是澆口位置，有利于開模；通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，同時根據(jù)以上分型面的選擇原則綜合考慮，決定將分型面選在塑件截面積最大且利于開模取出塑件的底平面上，其位置如圖所示25圖 5.0 分型面5.1 澆口套的選用澆注系統(tǒng)它是獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑件以及最佳的成型效率有直接影響。 此塑件采用普通流道系統(tǒng)，它是由主流道、分流道、澆口、冷料穴組成的。澆注系統(tǒng)是一副模具的重要的內(nèi)容之一。從總體來說，它的作用可以作如下歸納：它是將來自注塑機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸教送到型腔，同時使型腔的氣體能及時順利排出，在塑件熔體填充凝固的過程中，將注塑壓力有效地傳遞到型的各個部位，以獲得形完整、內(nèi)外在質(zhì)量優(yōu)良的塑件制件。澆注系統(tǒng)的設計的一般原則：了解塑件的成型性能和塑件熔料的流動特性。采用盡量短的流程，以降低熱量與壓力損失。澆注系統(tǒng)的設計應該有利于良好的排氣，澆注系統(tǒng)應能順利填充型腔。便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量。確保均勻進料。主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。另外，由于其與高溫熔體及注射機噴嘴反復接觸，因此設計中常設計成可拆卸更換的澆口套。主流道襯套為標準件可選購。主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，易磨損，對材料要求較嚴格，因而盡管小型注射?？梢詫⒅髁鞯罎部谂c定位圈設計成一個整體，但考慮上述因素通常仍然將其分開來設計，以便于拆卸更換。同時，也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進行單獨加工和熱處理。設計中常采用碳素工具鋼（T8A 或 T10A） ，熱處理淬火表面硬度為 50～55HRC，澆口套屬于標準件，在26選夠澆口套時應注意：澆口套進料口直徑和球面坑半徑。因此，所選澆口套如圖所示：圖 5.1 澆口套5.2 冷料井的設計27根據(jù)實際,采用底部帶有拉料桿的冷料井，推桿裝于推桿固定板上，具體結(jié)構(gòu)如圖。圖 5.0 冷料井5.3 分流道的設計分流道截面形狀分流道截面形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和 U 形等，圓形和正方形截面流道的比表面積最?。鞯辣砻娣e與體積之比稱為比表面積） ，塑料熔體的溫度下降少，阻力亦小，流道的效率最高。但加工較困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及 U 形。本次設計采取圓形截面。截面直徑 d=6mm285.4 分流道的布置（1） 、在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔的前提下，分流道截面面積與長度盡量取小值，分流道轉(zhuǎn)折處應圓弧過度。（2） 、分流道較常時，在分流道的末端應開設冷料井。（3） 、分流道的位置可單獨開設在定模板上或動模板上，也可以同時開設在動、定模板上，合模后形成分流道截面形狀。（4） 、分流道與澆口連接處應加工成斜面，并用圓弧過度。在單腔模中，常不設分流道，而在多腔模中，一般都設置有分流道，塑料沿分流道流動時，要求通過它盡快地充滿型腔，流動中溫度降低盡可能小，阻力盡可能低。同時，應能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。從前兩點出發(fā)，分流道應短而粗。但為了減少澆注系統(tǒng)的加回料量，分流道亦不能過粗。過粗的分流道冷卻緩慢，還倒增長模塑的周期。而該設計中使用了圓形斷面形狀的分流道。截面直徑為 6mm。295.5 澆口設計澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道。它是整個澆注系統(tǒng)的關鍵的部位，也是最薄點。其形狀、大小及位置應根據(jù)塑件大小、形狀、壁厚、成型材料及塑件技術要求等進行而確定。澆口分限制性澆口和非限制性澆口，該塑件采用的是限制性澆口，它一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，有利于塑料進入，使其充滿型腔。另一方面改善塑料熔體進入型腔的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質(zhì)量， ，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分開的作用。設計中，澆口的位置及尺寸的要求是比較嚴格的，初步試模，必要時還需要修改。因此澆口的位置的開設，對成型性能及成型質(zhì)量的影響是很大的。一般在選擇澆口位置時，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝及特征，成型質(zhì)量和技術要求，綜合分析。一般要滿足以下原則：(1) 盡量縮短流動距離。(2) 澆口應開設在塑件的壁厚。(3) 必須盡量減少或避免產(chǎn)生熔接痕。(4) 應有利于型腔中氣體的排除。(5) 考慮分子定向的影響。(6) 避免產(chǎn)生噴射和蠕動。(7) 不在承受彎曲沖擊載荷的部位設置澆口。(8) 澆口位置的選擇應注意塑件的外觀質(zhì)量。澆口的形狀和尺寸對制品質(zhì)量影響很大，澆口在多情況下，系整個流道斷面尺寸最小的部分（除主流道型的澆口外） ，一般匯報口的斷面積與分流道的斷面積之比約為 0.03～0.09。澆口臺階長 1～1.5㎜左右．雖然澆口長度比分流道的長度短的多，但因為其斷面積甚小，澆口處的阻力與分流道相比，澆口的阻力仍然是主要的，故在加工澆口時，更應注意其尺寸的準確性。然而，根據(jù)塑件的樣品圖、生產(chǎn)的批量等，采用一模 2 腔結(jié)構(gòu)。澆口采用側(cè)澆口 具體尺寸見總裝圖。305.6 澆口位置的選擇（1）澆口的位置的應使填充型腔的流程最短這樣的結(jié)構(gòu)使壓力損失最小，易保證料流充滿整個型腔。對于型塑件，要進行流動比的校核。流動比 K 由流動通道的長度 L 與厚度 t 之比來確定。如下式：K=Σ（Lτ/tτ） 式中：Lτ---各段流程的長度，mm; tτ---各段流程的厚度或直徑，mm;流動比的允許值隨塑料熔體的性質(zhì)、溫度壓力等的不同而變化。流動比的計算公式為： ①K=L1/t 1+L 2+L 3/t 2 ②K= L1/t 1+L 2/t 2+L 3/t 3+2L 4/t 4+L 5/t 5 (2) 澆口位置的選擇要避免塑件變形（3）澆口位置的設置應減少或避免產(chǎn)生熔接痕熔接痕是充型時前端較冷的料流在型腔中的對接部位，它的存在會降低塑件的強度，所以設置澆口時應考慮料流的方向。為提高熔接痕處強度，可在熔接處增設溢流槽，使冷料進入逸流槽。筒形塑件采用環(huán)行澆口無熔接痕，而輪輻式澆口會有熔接痕產(chǎn)生。澆口的位置塑與件質(zhì)量有直接影響,位置選擇不當會使塑件產(chǎn)生變形、熔接痕等缺陷。澆口位置的選擇如總裝圖所示。5.8 模架的選取通 過 前 面 的 設 計 及 計 算 工 作 ， 便 可 以 根 據(jù) 所 定 內(nèi) 容 確 定 模 架 。 模 架 部 分 可以 自 己 設 計 ， 也 可 以 選 用 標 準 模 架 ； 在 生 產(chǎn) 現(xiàn) 場 模 具 設 計 過 程 中 ， 盡 可 能 選 用標 準 模 架 ， 確 定 出 標 準 模 架 的 形 式 ， 規(guī) 格 及 標 準 代 號 ， 因 為 標 準 件 有 很 大 一 部分 已 經(jīng) 標 準 化 ， 隨 時 可 在 市 場 上 買 到 ， 這 對 縮 短 制 造 周 期 ， 降 低 制 造 成 本 時 極其 有 用 的 。塑 料 注 射 模 標 準 模 架 共 有 兩 種 ， 即 GB/T 12556.1-12556.2—1990《 塑 料注 射 模 中 小 型 模 架 》 和 GB/T 12555.1-12555.15—1990 《 塑 料 注 射 模 大 型 模