汽車配件-LP1807上殼注塑成型模具設(shè)計(jì)-塑料注射模側(cè)抽芯含UG三維及11張CAD圖-獨(dú)家.zip
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汽車配件-LP1807上殼塑料成型模具設(shè)計(jì)
摘 要
塑料注射模具是成型塑料的一種重要工藝裝備，通過(guò)對(duì)汽車配件-LP1807上殼塑料模具設(shè)計(jì),能夠全面的了解塑料模具設(shè)計(jì)的基本原則、方法.并能較為熟練的使用UG、AUTOCAD軟件進(jìn)行塑料模具設(shè)計(jì),提高自己的繪圖能力。為今后從事設(shè)計(jì)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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)、日常生活和軍事等各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，質(zhì)量要求也越來(lái)越高，中國(guó)已經(jīng)成為全球最大的塑料市場(chǎng)之一，塑料制品產(chǎn)量全球第二。
本次主要設(shè)計(jì)是對(duì)汽車配件-LP1807上殼注射模的設(shè)計(jì), 重點(diǎn)對(duì)塑件的成型原理、原料選用和注射技術(shù)進(jìn)行分析。通過(guò)根據(jù)形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定所需的模塑成型方案，制品的后加工、分型面的選擇、型腔的數(shù)目和排列、成型零件的結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)等，本套設(shè)計(jì)中，有一個(gè)斜孔，需要抽芯機(jī)構(gòu)才能完成塑件的成型，且抽芯行程較長(zhǎng)，所以采用了液壓油缸斜抽芯。
關(guān)鍵詞：工藝方案；模具結(jié)構(gòu)；注塑機(jī)；模具設(shè)計(jì)
Abstract
Plastic injection mold is an important process equipment for molding plastics. Through the design of the plastic mold for the automobile parts -LP1807, the basic principles and methods of the plastic mold design can be fully understood. And the design of plastic mould can be used by UG and AUTOCAD software more skillfully, and the drawing ability of the plastic mould can be improved. This will lay a solid foundation for future design work.
With the development of modern industry, the application of plastic products in various fields, such as industry, agriculture, daily life and military, is becoming more and more wide, and the quality requirements are becoming higher and higher. China has become one of the largest plastic markets in the world, and the output of plastic products is second.
The main design of this paper is the injection mold for the upper shell of automobile parts - LP1807, focusing on the analysis of the molding principle of plastic parts, the selection of raw materials and injection technology. Through the analysis results according to the requirements of shape, size, precision and surface quality, the required molding scheme, the post processing of the products, the selection of the parting surface, the number and arrangement of the cavity, the structure of the molding parts, the casting system and so on. In this design, there is an inclined hole, which requires the core pulling mechanism to complete the plastic parts. And the core pulling stroke is longer, so the diagonal core pulling of the hydraulic cylinder is adopted.
Key words: process plan; mold structure; injection molding machine; mold design
目錄
摘 要 1
Abstract 2
前言 5
1.概述 5
2.國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 5
3.國(guó)外研究現(xiàn)狀 6
第一章 材料與塑件分析 7
1.1 塑件分析 7
1.2 塑件材料分析 8
第二章 選擇塑件的分型面 11
第三章 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 12
3.1標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 12
3.2標(biāo)準(zhǔn)模架的選取 12
3.3標(biāo)準(zhǔn)緊固件的選用 12
第四章 注塑機(jī)的選用 13
4.1注塑機(jī)的概述 13
4.2 注射機(jī)的選擇 15
4.3 注塑機(jī)的參數(shù)校核 16
4.3.1 最大注塑量校核 16
4.3.2 注射壓力校核. 16
4.3.3鎖（合）模力校核 17
4.3.4模具安裝尺寸的校核 18
4.3.5開模行程的校核 18
第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19
5.1 概述 19
5.2 流道設(shè)計(jì) 19
5.2.1 主流道設(shè)計(jì) 19
5.2.2分流道設(shè)計(jì) 21
5.3 澆口設(shè)計(jì) 23
第六章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24
6.1冷卻時(shí)間計(jì)算 24
6.2冷卻參數(shù)計(jì)算 25
6.3冷卻回路的設(shè)計(jì) 27
6.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28
第七章 頂出、導(dǎo)向以及機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29
7.1 頂出機(jī)構(gòu)的分類 29
7.1.1 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 29
7.1.2 頂出機(jī)構(gòu)的基本形式 29
7.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 30
7.2.1導(dǎo)柱和導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 30
7.2.2 導(dǎo)柱和導(dǎo)套在模板上的布置 32
7.3 復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 32
7.3.1 復(fù)位桿復(fù)位 32
7.3.2 彈簧復(fù)位和頂桿兼作復(fù)位 33
第八章 成型零件的設(shè)計(jì) 34
8.1凹模的設(shè)計(jì) 34
8.2凸模的設(shè)計(jì) 35
8.3滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 36
第九章 模具設(shè)計(jì)總圖 39
9.1 模具動(dòng)作過(guò)程 39
9.2 模具圖的繪制 40
設(shè)計(jì)總結(jié) 42
參考文獻(xiàn) 43
致 謝 44
前言
1.概述
注射成型也稱為注射或注塑，是熱塑性塑料的一種重要成型方法。到現(xiàn)在為止，有超過(guò)1/3的塑料原材料，是通過(guò)注射成型工業(yè)加工的，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以采用此成型方法。它的特點(diǎn)是生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高的、易自動(dòng)化，因此廣泛應(yīng)用于塑料制品的生產(chǎn)?，F(xiàn)在塑料成型生產(chǎn)中，塑料制件的質(zhì)量與塑料成型模具、塑料成型設(shè)備和塑料成型工藝密切相關(guān)。在這三要素中，塑料成型模具的質(zhì)量最為關(guān)鍵，他的功能是雙重的：賦予塑料熔體以期望的形狀、性能、質(zhì)量；冷卻并推出成型的塑件。模具是決定最終產(chǎn)品的性能、規(guī)格、形狀以及尺寸精度的載體，塑料成型模具是使塑料成型生產(chǎn)過(guò)程順利進(jìn)行、保證塑料成型質(zhì)量不可缺少的工藝裝備，是體現(xiàn)塑料成型設(shè)備高效率、高性能和合理先進(jìn)塑料成型工藝的具體實(shí)施者，也是新產(chǎn)品開發(fā)的決定環(huán)節(jié)。由此可見，周而復(fù)始地獲得符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求及質(zhì)量穩(wěn)定的塑料制件，塑料成型模具的優(yōu)劣是關(guān)鍵，它最能反映出整個(gè)塑料成型生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)含量以及經(jīng)濟(jì)效益。因此，注射成型的模具設(shè)計(jì)制造成為當(dāng)今社會(huì)模具發(fā)展的熱點(diǎn),己發(fā)展成為熱塑性塑料最主要的成型加工方法。
2.國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
20世紀(jì)80年代開始，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái)，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來(lái)，每年都以15％的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α４送?，許多科研機(jī)構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后，我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó)，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國(guó)。
中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。
盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離。
（1） 注重開發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具（2）加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用（3）推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)（4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期。
3.國(guó)外研究現(xiàn)狀
在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，據(jù)1991年統(tǒng)計(jì)，日本生產(chǎn)塑料模和生產(chǎn)沖壓模的企業(yè)各占40；韓國(guó)模具專業(yè)廠中，生產(chǎn)塑料模的占43.9，生產(chǎn)沖壓模的占44.8%;新加坡全國(guó)有460家模具企業(yè)，60%生產(chǎn)塑料模，35%生產(chǎn)沖模和夾具。
當(dāng)今世界注射模具的基本格局是以日、美及歐洲各工業(yè)化國(guó)家作為世界模具技術(shù)的領(lǐng)頭羊，占據(jù)了世界注射模具市場(chǎng)的半壁江山，他們擁有現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法和先進(jìn)的模具制造設(shè)備，特別是近幾年來(lái)這些國(guó)家把CAD/CAM/CAE系統(tǒng)作為模具工業(yè)發(fā)展的臂翼，其發(fā)展的趨勢(shì)如日中天 [6] 。在注塑模具設(shè)計(jì)工業(yè)中，國(guó)外先進(jìn)國(guó)家（日本、德國(guó)、美國(guó)等）從20世紀(jì)80年代中期已廣泛使用計(jì)算機(jī)對(duì)塑料模進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)（CAD），輔助制造（CAM），并對(duì)模具設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行定量計(jì)算機(jī)和數(shù)值分析（CAE），已由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)逐步過(guò)渡到計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，對(duì)模具澆注系統(tǒng)和型腔的熔料流動(dòng)行為以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的熱量分布都采用了微機(jī)輔助設(shè)計(jì)[9]。
第一章 材料與塑件分析
1.1 塑件分析
如圖1-1,圖1-2分別為汽車配件-LP1807上殼件的三維立體圖和二維工程圖，該產(chǎn)品形狀是薄壁型零件，精度及表面粗糙度要求較高，不允許有明顯的熔接痕、飛邊等工藝痕跡，需要一定的配合精度要求。制品整體有充分的脫模斜度，各處脫模力比較合理。從整體結(jié)構(gòu)分析：制品表面積不大、高度小但是壁薄、零件的曲面簡(jiǎn)單，型腔、型芯加工困難。從整體工藝性分析：根據(jù)制品外觀要求與結(jié)構(gòu)特定要求選擇澆口位置在零件上表面，制品薄要求冷卻必須均勻而充分，脫模力合理。
圖1-1 塑件三維立體圖
圖1-2 塑件二維圖
1.2 塑件材料分析
塑料成型原料的選取應(yīng)從加工性能、力學(xué)性能、熱性能、物理性能等多方面因素考慮來(lái)選取合適的塑料進(jìn)行生產(chǎn)，本次設(shè)計(jì)材料的選擇是根據(jù)材料特性進(jìn)行選擇的。
根據(jù)塑料受熱后表現(xiàn)的性能和加入各種輔助料成分的不同可分為熱固性材料和熱塑性材料，通過(guò)比較分析可以看出熱固性塑料主要用于壓塑、擠塑成型，而熱塑性塑料還適合注塑成型，本次設(shè)計(jì)為注塑設(shè)計(jì)，所以采用熱塑性塑料。
熱塑性塑料還分為很多種，如聚乙稀、聚丙稀、聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS等等，為了選到合適的塑件材料，通過(guò)對(duì)塑件的分析和查閱有關(guān)資料可選擇以下材料見表1-1。
表1-1 注塑塑料對(duì)比
塑料名稱
ABS
聚乙烯
材料特性
較大的機(jī)械強(qiáng)度和良好的綜合性能。
結(jié)晶部分多時(shí)，塑料硬度高、韌性大、抗拉強(qiáng)度高，但整體尺寸變小，耐沖擊強(qiáng)度及斷裂強(qiáng)度底。
成型工藝
特點(diǎn)
ABS的吸濕性和對(duì)水分子的敏感性較大，在加工前必須進(jìn)行充分的干燥和預(yù)熱。原料控制水分在0.3%以下。
聚乙烯制件最顯著的特點(diǎn)是收縮率大，這與材料的可結(jié)晶性和模具溫度有關(guān)。定型后塑件在強(qiáng)的收縮牽引作用下，可令制件變形和翹曲。
注射溫度
ABS塑料的溫度與熔融粘度的關(guān)系比較獨(dú)特，在達(dá)到塑化溫度后在繼續(xù)盲目升溫，必將ABS的熱降解。
聚乙烯的注射溫度一般在120～310℃之間，溫度超過(guò)300℃時(shí)，收縮率會(huì)明顯增大。
注射速度及壓力
ABS采用中等注射速度效果較好，注射時(shí)需要采用較高的注射壓力，其溢邊料為0.04mm左右。并需要調(diào)配好保壓壓力和保壓時(shí)間。
聚乙烯的注射壓力一般選擇在68.6～137.2Mpa之間。注射速度不易過(guò)快，以保證結(jié)晶程度高。
模具溫度
ABS的模具溫度相對(duì)較高，一般調(diào)節(jié)在75～85℃。
由于模具溫度對(duì)收縮率影響很大，因此要經(jīng)常保持模具相對(duì)恒定的溫度，一般在40～80℃之間。
經(jīng)以上兩種備選材料的性能對(duì)比，并考慮到制件的使用環(huán)境，本設(shè)計(jì)采用ABS材料。由于材料的吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3% ，所以原料應(yīng)充分干燥。ABS的技術(shù)指標(biāo)、注射工藝參數(shù)具體看表1-2和表1-3。
表1-2 ABS技術(shù)指標(biāo)
ABS技術(shù)指標(biāo)
密度
1.02~1.05
比容
0.86~0.98
吸水率
0.2~0.4%
收縮率
0.4~0.7%
熔點(diǎn)
130~160℃
硬度
9.7 HB
拉伸彈性模量
1.8×Mpa
彎曲強(qiáng)度
80Mpa
拉伸屈服強(qiáng)度
50Mpa
溫度傳導(dǎo)系數(shù)
1.3×10m/s
表1-3 ABS的注射工藝參數(shù)
注射機(jī)類型
螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速
30 ~ 60r/min
噴嘴形式
直通式噴嘴
噴嘴溫度
180~190℃
模具溫度
50 ~ 70℃
注射壓力
60 ~100Mpa
保壓壓力
5 ~ 10 Mpa
冷卻時(shí)間
5 ~ 15s
周期
15 ~ 30s
后處理方法
紅外線烘箱溫度70℃時(shí)間0.3 ~ 1h
備注
原材料應(yīng)預(yù)干燥0.5h以上
1.3 確定塑件設(shè)計(jì)批量
該產(chǎn)品為大批量生產(chǎn)，故設(shè)計(jì)的模具要有一定的注塑效率，由于塑件長(zhǎng)寬度大，所以采用一模一腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用直接澆口進(jìn)料，以利于均勻充滿型腔。
1.4 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量
該產(chǎn)品材料為ABS,查手冊(cè)或產(chǎn)品說(shuō)明得知其密度為1.03g—1.07g/cm3。收縮率為0.4%—0.6%。計(jì)算其平均密度為1.05g/cm3,平均收縮率為0.5%。
使用UG軟件畫出三維實(shí)體圖，軟件能自動(dòng)計(jì)算出所畫圖形的體積。當(dāng)然也可根據(jù)形狀手動(dòng)幾何計(jì)算得到該零件的體積。如圖1-3所示。
圖1-3 計(jì)算得到該零件的體積
通過(guò)計(jì)算塑件的體積V塑=467.6cm3，可得塑件的質(zhì)量為M塑=ρV塑=1.05×467.6=490.98g，因?yàn)橐荒Ｒ磺凰訫=1×490.98=490.98g
式子中ρ塑料密度1.05g/cm3。
由3D測(cè)量澆注系統(tǒng)體積V澆=0.63cm3可計(jì)算出澆注系統(tǒng)質(zhì)量為
M澆=ρV澆=0.63cm3×1.05=0.66g
因?yàn)橐荒Ｒ磺?故M總=n x M塑＋M澆== 1x490.98 g+0.66 g=491.64 g
第二章 選擇塑件的分型面
將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時(shí)能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個(gè)塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。
選擇分型面時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：
1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
2）使塑件在開模后留在動(dòng)模上；
3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀；
4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；
5）使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上；
6）使塑件易于脫模。
綜合考慮各種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點(diǎn)，受用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)。
在UG中分型面的選擇如圖2-1所示，操作如下：
圖2-1 分型面示意圖
46
第三章 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇
3.1標(biāo)準(zhǔn)件的選擇
模具的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于生產(chǎn)中提高效率，改善生產(chǎn)環(huán)節(jié)有著很重要的作用。近年來(lái)在模具行業(yè)，特別是塑料模具行業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)件的大量運(yùn)用使生產(chǎn)更趨于標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化，對(duì)于生產(chǎn)安全和高效起到很重要的作用，還有利于模具的國(guó)際交流和組織模具出口，打入國(guó)際市場(chǎng)。
3.2標(biāo)準(zhǔn)模架的選取
模架是設(shè)計(jì)制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件，其他部件的設(shè)計(jì)與制造均依賴于它，選擇模架要根據(jù)制品的尺寸及大小，同時(shí)考慮注射機(jī)的參數(shù)，本次設(shè)計(jì)因參照生產(chǎn)實(shí)例，工廠中多采用上海龍記公司的模架，因此，本次設(shè)計(jì)也選用該公司產(chǎn)品，其模架標(biāo)記為：CI-5055-A170-B100-C220如圖3-1所示。
圖3-1模架的選擇
3.3標(biāo)準(zhǔn)緊固件的選用
標(biāo)準(zhǔn)緊固件主要是螺釘。螺釘是日常生活中最常用的標(biāo)準(zhǔn)件，將螺桿直接旋入被連接件之一的螺孔內(nèi)，螺釘頭部即可將兩被連接件緊固，其規(guī)格和尺寸均有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)計(jì)的塑件模架中主要采用內(nèi)六角螺釘，包括M6,M8和M10,M16不等，但本設(shè)計(jì)一般用M10，M16的螺釘較多，長(zhǎng)度根據(jù)不同需要選取。
第四章 注塑機(jī)的選用
4.1注塑機(jī)的概述
注塑機(jī)的全稱應(yīng)為塑料成型機(jī)。注射機(jī)主要由注射裝置、合模裝置、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)及機(jī)架等組成。如圖4-1所示，工作時(shí)模具的動(dòng)、定模分別安裝于注射機(jī)的移動(dòng)模板和定模固定板上，由合模機(jī)構(gòu)合模并鎖緊，由注射裝置加熱、塑化、注射、待融料在模具內(nèi)冷卻定型后由合模機(jī)構(gòu)開模，最后由推出機(jī)構(gòu)將塑件推出。
圖4-1 注塑機(jī)結(jié)構(gòu)
注射機(jī)的工作原理：注塑機(jī)的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過(guò)程。注射成型是一個(gè)循環(huán)的過(guò)程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施壓注射—充模冷卻—啟模取件。取出塑件后又再閉模，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。
注塑機(jī)根據(jù)塑化方式分為柱塞式注塑機(jī)和螺桿式注塑機(jī)；按機(jī)器的傳動(dòng)方式又可分為液壓式、機(jī)械式和液壓—機(jī)械（連桿）式；按操作方式分為自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)注塑機(jī)。其特點(diǎn)如表4-1。
表4-1 注塑機(jī)類型
形式
立式
臥式
直角式
容量一般為30～60g
熱塑性塑料注射機(jī)
固性塑料注射機(jī)
容量一般為20～45g
柱塞式30～60g
螺桿式60cm3以上
100～500g
結(jié)構(gòu)特性
注射裝置一般為柱塞式、液壓機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)、頂出系統(tǒng)為機(jī)械頂出
注射裝置以螺桿為主，液壓機(jī)械式鎖模，頂出系統(tǒng)采用機(jī)械、液壓或兩者兼?zhèn)?
除塑化加熱系統(tǒng)外，其他與熱塑性塑料用螺桿式注射機(jī)相似
注射裝置與合模裝置的軸線互相成垂直排列，優(yōu)點(diǎn)介于立臥兩種注射機(jī)之間
優(yōu)點(diǎn)
1.拆裝方便
2.安裝嵌件、活動(dòng)型芯方便
1.開模后，塑件自動(dòng)落下便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作
2.塑化能力大、均勻，注射壓力大，注射壓力損失小，塑件內(nèi)應(yīng)力，定向性小，可減小變形，開裂傾向
3.螺桿式可采用不同的螺桿，調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、背壓等用來(lái)加工不同的塑料及不同要求的塑件
1.開模后，塑件自動(dòng)落下
2.使用雙模，可以減小循環(huán)周期，提高生產(chǎn)力
缺點(diǎn)
1.人工取件
2.注射壓力損失大，加工高粘度塑料薄壁塑件時(shí)要求成型壓力高，塑件內(nèi)應(yīng)力大，注射速度均勻，塑化不均勻
1.裝模麻煩，安放嵌件及活動(dòng)型芯不便，易發(fā)生分解
2.螺桿式加工低粘度塑料，薄壁，形狀復(fù)雜塑件時(shí)易發(fā)生回流，螺桿不易清洗，貯料清洗不凈，易發(fā)生分解
3.柱塞式結(jié)構(gòu)也有立式結(jié)構(gòu)所具有的特性
1.嵌件、活動(dòng)型芯安放不便，易傾斜落下
2.有柱塞式結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)
適用范圍
1.易于加工小，中型及分兩次進(jìn)行雙色注射加工的塑件
2.柱塞式不宜加工流動(dòng)性差，熱敏性、對(duì)應(yīng)力敏感的塑料及大面積，薄壁塑件，宜加工流動(dòng)性好的中小性塑件
1.螺桿式適應(yīng)加工各種塑料，小型設(shè)備易加工薄壁、精密塑件
2.螺桿式適應(yīng)于摻和料、有填料，干著色料的直接加工
3.柱塞式也具有立式注射機(jī)中柱塞式結(jié)構(gòu)具有的加工特點(diǎn)
1.適用加工小型塑件，并裝有側(cè)澆口模具
2.適用加工塑件中心部位不允許有澆口痕跡的平面塑件
4.2 注射機(jī)的選擇
本次設(shè)計(jì)已計(jì)算出塑件的總質(zhì)量為491.64g。根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量查有關(guān)手冊(cè)選定海天300XB臥式注射機(jī)。如表4-2所示。
表4-2 注射機(jī)參數(shù)選擇
型號(hào)
單位
300×A
300×B
300×C
參數(shù)
螺桿直徑
mm
60
65
70
理論注射容量
cm3
727
853
989
注射重量PS
g
662
776
900
注射壓力
Mpa
213
182
157
注射行程
mm
257
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0~160
料筒加熱功率
KW
17.25
鎖模力
KN
3000
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
mm
660×660
允許最大模具厚度
mm
660
允許最小模具厚度
mm
250
移模行程
mm
660
移模開距(最大)
mm
1260
液壓頂出行程
mm
160
液壓頂出力
KN
62
液壓頂出桿數(shù)量
PC
13
油泵電動(dòng)機(jī)功率
KW
30
油箱容積
l
580
機(jī)器尺寸(長(zhǎng)×寬×高)
m
6.9×2.0×2.4
機(jī)器重量
t
11.5
最小模具尺寸(長(zhǎng)×寬)
mm
460×460
4.3 注塑機(jī)的參數(shù)校核
為使注塑成形過(guò)程順利進(jìn)行，須對(duì)以下工藝參數(shù)進(jìn)行校核。
4.3.1 最大注塑量校核
我們通過(guò)學(xué)習(xí)知道注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制件的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好為注塑機(jī)的最大注塑量的80%，所以，本次設(shè)計(jì)選用注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)
0.8M機(jī)≥M塑件+M澆
式中：M機(jī)—注塑機(jī)的最大注塑量g
M塑—塑件的質(zhì)量，該產(chǎn)品M塑件=490.98g
M澆—澆注系統(tǒng)質(zhì)量，該產(chǎn)品M澆=0.66g
故M機(jī)≥（nxM塑件+M澆）/0.8=491.64/0.8=614.55g
在此選頂?shù)淖⑺軝C(jī)注塑量為776g，所以滿足本次設(shè)計(jì)的要求。
4.3.2 注射壓力校核.
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。成形所需注射壓力與塑料品種、塑件的形狀及尺寸、注射機(jī)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)，現(xiàn)在對(duì)塑件的流動(dòng)性和黏度做比較，可知道成形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(jiǎn)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為70至100 MPa。
3．塑料熔體具有中等粘度（PS、PE等），塑件形狀一般，有一定精度要求者，所需注射壓力選為100至140 MPa。
4．塑料熔體具有較高粘度（PMMA、PPO、PC、PSF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140至180 MPa。
本次的產(chǎn)品設(shè)計(jì)為汽車配件-LP1807上殼的塑件，整體結(jié)構(gòu)為小型零件，對(duì)粘度的要求不高，所以本次注射機(jī)的注射壓力為182MPa，應(yīng)能滿足此項(xiàng)要求。
4.3.3鎖（合）模力校核
高壓塑料熔體充滿模腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生使模具沿分型面分開的脹模力，此脹力等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積。脹模力必須小于注射機(jī)額定鎖模力，常用塑料品種及塑件復(fù)雜程度不同，或精度不同，可選用的型腔壓力也不同。型腔壓力可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值，常取型腔壓力為20～40Mpa，常用塑料品種及塑件復(fù)雜程度不同，或精度不同，現(xiàn)在為了方便我們對(duì)鎖模力校核，對(duì)一些樹脂平均壓力作簡(jiǎn)單的比較。如表4-3所示。
表4-3 型腔內(nèi)樹脂平均壓力/Mpa
樹脂名稱
一般成型
重視表面質(zhì)量的成型
硬質(zhì)PVC
30
40
軟質(zhì)PVC
25
35
ABS
30
40
PC
40
55
PP
30
40
根據(jù)上表，本塑件的材料為ABS，可選擇型腔壓力Pc=40Mpa，型腔平均壓力Pc=40MPa決定后，可以按下式校核射機(jī)的額定鎖模力：
式中 ——注射機(jī)額定鎖模力；
——塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的總投影面積（mm2）；
——安全系數(shù)，通常取1.1—1.2
本次設(shè)計(jì)所選注射機(jī)T=3000KN；
塑件在分型面上的投影面積為55710.98mm2；
流道系統(tǒng)在分型面上的總投影面積為19.61mm2；
=1x55710.98+19.61=55730.59 mm2
=1.2；
=1.2×40×55730.59×10-3=2675KN
T=3000KN >2675KN;
故所選注射機(jī)滿足此項(xiàng)要求。
4.3.4模具安裝尺寸的校核
模具厚度（閉合高度）必須滿足下式：
式中：——注射機(jī)允許的最小模具厚度（mm）；
——所設(shè)計(jì)的模具厚度（mm）；
——注射機(jī)允許的最大模具厚度（mm）；
= 250mm， = 560mm，=660m
250<560<660
所選本次選用的注射機(jī)滿足此項(xiàng)要求。
4.3.5開模行程的校核
注射機(jī)的最大開模行程必須大于開模取出塑件所需的開模距離。本設(shè)計(jì)所選用的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)，故注塑機(jī)的開模行程滿足下式:
Smax≥H1+H2+(50～100)mm
式中：Smax——注射機(jī)最大開模行程，mm
H1——塑件脫模所需頂出距離，mm
H2——澆注系統(tǒng)和塑件的總高度，mm
本設(shè)計(jì)的塑件脫模需要的距離H1=140mm，H2=176mm,
所以 H1+H2+(50～100)=140+176+50=366mm,
Smax=660mm≥366mm
所選注射機(jī)滿足此項(xiàng)要求。
通過(guò)對(duì)以上工藝參數(shù)的校核，本次設(shè)計(jì)所選用的注射機(jī)滿足要求。
第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
5.1 概述
澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道，由主流道、分流道、進(jìn)料澆口和冷料穴組成。
設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)注意：(1) 澆注系統(tǒng)力求距型腔距離近、一致，并首先進(jìn)入制品的厚壁部位，不宜直沖型芯鑲嵌件。(2) 其位置力求在分型面上，便于加工并易于快速、均勻、平穩(wěn)地充滿型腔；主流道入口應(yīng)在模具中心位置。(3) 有利于制品的外觀，并易于清除。(4) 排氣良好。
本次設(shè)計(jì)中的材料ABS屬于非牛頓流體，在流動(dòng)過(guò)程中，其表觀粘度隨剪切速率的變化而發(fā)生顯著的變化，對(duì)假塑性流體而言，剪切速率增大時(shí)，表觀粘度會(huì)降低，溫度對(duì)ABS的表觀粘度也有很大影響，跟普通液體相比，ABS又具有很大的可壓縮性，當(dāng)壓力增高時(shí)，其表觀粘度增加，由于塑料在注射模澆注系統(tǒng)中和型腔內(nèi)的溫度、壓力和剪切速率是隨時(shí)變化的，在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，綜合加以考慮，以期在充模以盡可能低的表觀粘度和較快的速度充滿型腔，在保壓階段，又能通過(guò)澆注系統(tǒng)使壓力充分傳遞到型腔各部分，此外，制件的外形、尺寸和對(duì)外觀的要求也影響整個(gè)澆注系統(tǒng)的形狀和尺寸，本制件采用直接澆口進(jìn)膠，成型后切除。
5.2 流道設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)主要由主流道、分流道、進(jìn)料澆口和冷料穴組成
5.2.1 主流道設(shè)計(jì)
主流道是指熔融塑料由注射機(jī)噴嘴噴出后最先經(jīng)過(guò)的部位，與注射機(jī)噴嘴同軸，因?yàn)榕c熔融塑料、注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸、碰撞，一般不直接開設(shè)在定模板上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或配合形式固定在定模板上。
熔料注入模具最先經(jīng)過(guò)的一段流道，直接影響到填充時(shí)間及流動(dòng)速度。其澆口選擇不能太大和太小。澆口太小，熔料流動(dòng)過(guò)程中冷卻面相對(duì)增大，熱量消耗大，注射壓力損失也大，但澆口太大，會(huì)造成材料的浪費(fèi)。如圖5-1所示。
圖5-1 主流道的二維圖
因此，合理的主澆道參數(shù)，一般情況下取值如下：
1）d=d1+(0.5～1)
式中 d1—注射機(jī)噴嘴孔直徑（mm）
d—主流道口直徑（mm）
所以本設(shè)計(jì)采用d1為3mm，得出d取為3.6mm。
2）α=2o～4о對(duì)流動(dòng)性較差的塑料可取3о～6о。
本設(shè)計(jì)采用α=2°。
α—主流道錐角
3）H—按具體情況選擇，一般取3～8mm，H取為3mm。
H—球面配合高度
4）R=R1+（1～3）
式中R1—注射機(jī)噴嘴球面半徑（mm），
R1為10mm，R取為11mm。
5）r—為主澆道與分澆道過(guò)渡處采用的圓角半徑， 按具體情況選擇，一般取1～3mm，現(xiàn)在選擇其為1mm。
6）L應(yīng)盡量縮短，本設(shè)計(jì)為直接澆口，沒(méi)有分流道，即L=0mm。
在UG設(shè)計(jì)中主流道在澆口套里，在選擇澆口套時(shí)候就已經(jīng)選擇了主流道了，其如圖5-2所示。
圖5-2 澆口套，定位圈，流道示意圖
5.2.2分流道設(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。
1． 分流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
分流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：
（1）流經(jīng)分流道的熔體溫度和壓力的損失要少。為此，分流道一要短，二要使粗糙度降到最低，三是容積要小，四是少?gòu)澱邸?
（2）要使分流道的固化時(shí)間稍慢于制品的固化時(shí)間，以利保壓、補(bǔ)縮和壓力傳遞；
（3）要使熔料能迅速而又均勻地進(jìn)入各型腔，故在多型腔設(shè)計(jì)時(shí)，在保證模具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度前提下，力求采用平衡進(jìn)料，而且在保證模具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度前提下，力求緊湊、集中。
（4）便于加工，便于使用標(biāo)準(zhǔn)刀具，免于制造專用刀具。
2．分流道的截面形狀
分流道的截面類型有圓形、梯形、U形、半圓形等，根據(jù)塑件的材料流動(dòng)性較好，長(zhǎng)度較短，可以采用圓形分流道且呈直線布置。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1.6μm左右即可，這樣表面不太光滑，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(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。
3． 分流道的布置
分流道的布置取決于型腔的布局，兩者互相影響。分流道的布置形式分平衡式和非平衡式兩種。
（1）平衡式布置
平衡式布置要求從主流道至各個(gè)型腔的分流道，其長(zhǎng)度、形狀、斷面尺寸等都必須對(duì)應(yīng)相等，達(dá)到各個(gè)型腔的熱平衡和塑料流動(dòng)平衡。因此各個(gè)型腔的澆口尺寸可以相同，達(dá)到各個(gè)型腔同時(shí)均衡進(jìn)料。
（2）非平衡式布置
非平衡式布置的主要特點(diǎn)是主流道至各個(gè)型腔的分流道長(zhǎng)度各不相同（或加上型腔大小不同）。為了使各個(gè)型腔同時(shí)均衡進(jìn)料，各個(gè)型腔的澆口尺寸必定不相同。
本塑件的分流道采用了平衡式布置。如圖5-3所示。
圖5-3 流道形狀
5.3 澆口設(shè)計(jì)
澆口是主流道、分流道和型腔之間的連接部分，是澆注系統(tǒng)的最終端，很短，截面積很小。當(dāng)熔融的料流在高壓下經(jīng)過(guò)澆口時(shí)，因截面積小而流速加快，因摩擦作用而溫度升高，黏度降低，流動(dòng)性提高，有利于充滿型腔。故澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，其位置、形狀及尺寸等決定著塑件質(zhì)量、注射效果及注射效率。
澆口的作用：⑴快速充型，保壓補(bǔ)縮；⑵防止熱料回流；⑶使塑件與澆注系統(tǒng)分離。
澆口截面形狀和尺寸的確定要根據(jù)制品的尺寸大小、壁的厚薄、塑料的品種以及制品的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的澆口形式而定。先取小值，試模后根據(jù)情況在修正?？偟囊笫鞘谷哿弦暂^快的速度進(jìn)入并充滿型腔，同時(shí)在充滿后能適時(shí)的冷卻封閉，因此，澆口的截面要小，長(zhǎng)度要短，這樣可增大料流速度，快速冷卻封閉，且便于塑件與澆口凝料分離，不留明顯的澆口痕跡，保證塑件外觀質(zhì)量。
澆口的形式和特點(diǎn)
澆口也稱進(jìn)料口，是連接分流道和型腔的熔體通道。澆口分為限制性澆口和非限制性澆口，一般采用限制性澆口，限制性澆口特點(diǎn)：
第一，所受剪切速率大，使熔體粘度降低。
第二，熔體通過(guò)時(shí)受到摩擦力，可以提高自身溫度。
第三，熔體通過(guò)小澆口時(shí)，壓力損失大，可以有效降低型腔壓力，有利于模具的鎖緊。
第四，澆口處截面尺寸小，熔體凝固快，減少了由于長(zhǎng)時(shí)間補(bǔ)料造成的內(nèi)應(yīng)力。
第五，澆口痕跡小，不影響塑件外觀。
第六，由于阻力大，易于實(shí)現(xiàn)各澆口處的平衡進(jìn)料。
注射模具的澆口形式較多，其形式和安放位置有直接澆口、盤形澆口（或中心澆口）、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口等，具體采用的形式可以綜合各種影響因素，本設(shè)計(jì)采用直接澆口。直接澆口：流動(dòng)速度快，比較容易進(jìn)澆，但增加熔接痕。
第六章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
6.1冷卻時(shí)間計(jì)算
注射模實(shí)質(zhì)上是一種熱交換器。確定恰當(dāng)?shù)臒峤粨Q（冷卻）時(shí)間，是模具設(shè)計(jì)者的重要任務(wù)。為此，首先分析影響冷卻時(shí)間的因素。
1.模具材料
本次設(shè)計(jì)選用的模具材料為鋼材。如只考慮材料的冷卻效果時(shí)，若熱率越高，從熔融塑料吸收熱量越迅速，冷卻得越快。
2.冷卻介質(zhì)溫度及流動(dòng)狀態(tài)
本塑件采用冷卻水做冷卻介質(zhì)。我們知道水的比熱大，以冷卻水出、入處口溫差小為好，一般控制在5以內(nèi)。冷卻水在通道中的流速，以盡可能高為好，其流動(dòng)狀態(tài)以湍流為佳，即雷諾系數(shù)Re>104為宜。
3.模塑材料（塑料）
塑料的熱性能，對(duì)冷卻時(shí)間有重大影響。絕大多數(shù)塑料的熱導(dǎo)率和熱擴(kuò)散率都很低，但可通過(guò)加入添加劑、改性劑加以改善。
根據(jù)表6-1確定冷卻時(shí)間（表6-1見《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》221頁(yè)表3-42）
表6-1塑件壁厚與冷卻時(shí)間的關(guān)系
制件厚度（mm）
冷卻時(shí)間 （s）
ABS
PA
HDPE
LDPE
PP
PS
PVC
0.5
1.5
2
1.8
1.8
1.0
0.8
1.8
2.5
3.0
2.3
3.0
1.8
2.1
1.0
2.9
3.8
4.5
3.5
4.5
2.9
3.3
1.3
4.1
5.3
6.2
4.9
6.2
4.1
4.6
1.5
5.7
7.0
8.0
6.6
8.0
5.7
6.3
1.8
7.4
8.9
10.0
8.4
10.0
7.4
8.1
2.0
9.3
11.2
12.5
10.6
12.5
9.3
10.1
2.3
11.5
13.4
14.7
12.8
14.7
11.5
12.3
2.5
13.7
15.9
17.5
15.2
17.5
13.7
14.7
3.2
20.5
23.4
25.5
22.5
25.5
20.5
21.7
根據(jù)上表，本塑件材料為ABS，壁厚為2.5mm，故冷卻時(shí)間為13.7-18s。
6.2冷卻參數(shù)計(jì)算
1.計(jì)算所需冷卻水體積流量：
應(yīng)用公式：= 來(lái)計(jì)算；
式中： —冷卻水的體積流量(m3/min)
——單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量（kg/h）
——塑料成型時(shí)在模內(nèi)釋放的熱量（J/kg）
——冷卻水的比熱容(J/kg·K)
——冷卻水的密度（kg/m3）
——冷卻水的出口溫度（℃）
——冷卻水的進(jìn)口溫度（℃）
塑件質(zhì)量M塑=490.98g,用UG作出澆注系統(tǒng)的三維圖，計(jì)算出澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量為0.66g，每小時(shí)注射240次，
=（490.98+0.66）240/1000=118Kg；
計(jì)算得 ==118×3×105/60/103/4200/（25-20）=
=2.8110-2(m3/min)
參考《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》，選定冷卻水道直徑為12mm 。
2.求冷卻水在水孔內(nèi)的傳熱速度
=V/πd2=2.81×10-2/3.14/(12/1000)2/60=1.04 (m/s)
3.求冷卻水孔與冷卻水間的傳熱系數(shù)
==8.4×(996×1.04)0.8/0.0120.2
=5.26×103（W/m2·K） (=8.4)
4.傳熱水孔總傳熱面積的計(jì)算：
公式 A=
式中：A——冷卻水孔總傳熱面積(m2)
G——單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量（kg/h）
——冷卻水的傳熱系數(shù)（W/m2·K）
C——冷卻水的比熱容(J/kg·K)
——冷卻水的密度（kg/m3）
TW——模具溫度（℃）
——冷卻水的平均溫度（℃）
計(jì)算得： A =
=118×3×105/3600/5.26/103/「40-（25-20）/2」
=0.05 m2
則傳熱水孔總傳熱面積應(yīng)為0.05 m2
5.冷卻水孔總長(zhǎng)度計(jì)算
公式 L=
式中 L——冷卻水孔總長(zhǎng)度(m)
L=
=118x3x105/3600/3.14/8.4/(996x1.04x0.012)0.8/[40-(25-20)/2]
=1.32m
則冷卻水孔總長(zhǎng)度應(yīng)為1.32m
6.冷卻水道孔數(shù)計(jì)算：
公式 n=
計(jì)算 n==0.05/3.14/0.012/1.32=1.005
因?yàn)槟＞卟捎玫脑O(shè)計(jì)是一模一腔設(shè)計(jì)，選用密封圈以防止漏水，會(huì)降低冷卻作用故采用前后各一組水道。
6.3冷卻回路的設(shè)計(jì)
冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：
（1）冷卻水道數(shù)量盡量多、截面尺寸盡量大，以盡快使塑件凝固，防止產(chǎn)生殘余應(yīng)力。
（2）澆口處加強(qiáng)冷卻，因?yàn)闈部诟浇鼫囟茸罡?，距離澆口越遠(yuǎn)溫度越低。
（3）冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等厚壁處冷卻水道要靠近型腔，間距要小，一般水道孔至型腔表面的距離大于5mm，此處采用5mm。
（4）冷卻水道排列形式，由于汽車配件-LP1807上殼成型面積較大，為使加工方便，采用并聯(lián)式直接循環(huán)式水道，冷卻管道中心距約為管徑的3—5倍。
（5）冷卻水道出、入口溫差要盡量小。
根據(jù)本次設(shè)計(jì)的塑件形狀及其所需冷卻溫度分布要求以及澆口位置等，設(shè)計(jì)出冷卻回路。冷卻通道之間也可采用內(nèi)部鉆孔法溝通，用堵頭使之形成規(guī)定的冷卻回路。
冷卻回路的水孔數(shù)量盡可能多、孔徑盡可能大，一般的來(lái)說(shuō)，冷卻水孔中心線與型腔的距離應(yīng)為冷卻通道直徑的1—2倍（通常為12—15mm），冷卻通道之間的中心距約為水孔直徑的3—5倍，通道一般在8mm左右。
冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，冷卻水孔與型腔壁厚不均勻時(shí)，應(yīng)在厚壁處強(qiáng)化冷卻。
合理確定冷卻水接頭位置，進(jìn)出口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)面。為了不影響操作，通常應(yīng)設(shè)在注射機(jī)的背面，水管接頭多采用自動(dòng)密封接頭。
綜合以上冷卻水孔的布置要點(diǎn)同時(shí)還要兼顧水道與其它件是否產(chǎn)生干涉，本次設(shè)計(jì)的冷卻水道采用交叉式，不會(huì)與其他零件產(chǎn)生干涉，水道鏈接處采用密封圈防止漏水。水路排布如圖6-1所示:
圖6-1 水路示意圖
6.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在注塑成型的過(guò)程中，模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利地排出，型腔內(nèi)的氣體將會(huì)產(chǎn)生很大的壓力，阻止塑料熔體快速充模，同時(shí)氣體壓縮產(chǎn)生高溫，可能使塑料燒焦。充模速度大、溫度高、物料粘度低、注射壓力大和塑件壁厚較厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會(huì)滲入塑件內(nèi)部，造成氣孔、組織疏松等缺陷。
注塑模的排氣方式大多數(shù)是利用分型面和配合間隙自然排氣，只有在特殊情況下采用開設(shè)排氣槽的方式排氣。排氣槽一般設(shè)在凹模分型面一側(cè)，以便于模具制造和清理。排氣槽尺寸一般為寬1.5～6mm，深0.02～0.05mm，以塑料不從排氣槽溢出為宜，即應(yīng)小于塑料的溢料間隙。
該模具屬小型模具，不需采用特殊的高速注射，且模具在設(shè)計(jì)時(shí)采用了型腔局部鑲拼的形式，故可利用分型面配合間隙、推桿配合間隙排氣即可，因此在本設(shè)計(jì)中不開設(shè)排氣槽。
第七章 頂出、導(dǎo)向以及機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
7.1 頂出機(jī)構(gòu)的分類
頂出機(jī)構(gòu)按驅(qū)動(dòng)形式分為：手動(dòng)頂出、機(jī)動(dòng)頂出、氣動(dòng)頂出。按模具結(jié)構(gòu)形式分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。
7.1.1 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則
頂出設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則：
（1）頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)：因塑件一般均留在動(dòng)模一側(cè)以便頂出。
（2）頂出時(shí)與塑件的接觸應(yīng)為塑件內(nèi)表面及其他不明顯的位置，以保證塑件外觀。
（3）頂出裝置均勻分布，頂出力作用在塑件承受力最大的部位。以防變形和損傷。
（4）頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)平穩(wěn)順暢，靈活可靠，足夠的強(qiáng)度、耐磨性，平穩(wěn)順暢無(wú)卡滯，并且制造方便，易于維修。
7.1.2 頂出機(jī)構(gòu)的基本形式
1.頂桿頂出機(jī)構(gòu)和計(jì)算
基本形式：常用斷面形狀有圓形、矩形、腰形、半圓形、弓形和盤形等。本設(shè)計(jì)選用圓形和矩形頂桿，能保證配合精度及互換性，滑動(dòng)阻力最好，不卡滯，應(yīng)用很廣。頂桿的結(jié)構(gòu)形式如圖7.1。本次設(shè)計(jì)主要采用下面的頂出形式，頂桿端部的端面要求拋光以符合塑件的粗糙度的要求。如圖7-1，所示。
圖7-1 頂桿實(shí)體圖
2.推件板頂出機(jī)構(gòu)
推件板頂出機(jī)構(gòu)是由一塊與凹模按一定配合精度相配合的模板和推桿組成,應(yīng)用在比較有規(guī)則的薄壁塑件上。
根據(jù)本次設(shè)計(jì)的需要從塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及表面粗糙度等多原因考慮，選擇臺(tái)肩頂桿頂出機(jī)構(gòu)作為本次設(shè)計(jì)的頂出機(jī)構(gòu)，鑲嵌在模架的推桿固定板上，并利用復(fù)位位桿對(duì)頂桿以及斜頂進(jìn)行導(dǎo)向。
7.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)對(duì)于塑料模具是必不可少的部件，它能夠保證注射模具準(zhǔn)確的開合模，并在模具中起定位、導(dǎo)向和承受一定側(cè)壓力的作用，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和精定位裝置。
7.2.1導(dǎo)柱和導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套，其設(shè)計(jì)原則如下：
（1）導(dǎo)柱應(yīng)合理的均布于分型面的四周，其中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度，防止模板變形。
（2）若模具凹凸模合模有方位要求，則應(yīng)采用等直徑導(dǎo)柱不對(duì)稱或不等直徑對(duì)稱的布置方式。
（3）導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性。
（4）最好裝在定模上以便脫模（特殊情況如推板由導(dǎo)柱導(dǎo)向推出塑件時(shí)，裝在動(dòng)模）。
（5）各導(dǎo)柱、導(dǎo)套、導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保證平行以確保合模準(zhǔn)確性。
（6）導(dǎo)柱導(dǎo)向：有導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成，導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度要應(yīng)比型芯端面高出8—12mm，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔與型腔發(fā)生碰撞而損壞。
（7）導(dǎo)柱前端要作成錐形或半圓形，以順利進(jìn)入導(dǎo)向孔。
（8）導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)型芯不受損傷，設(shè)在定模一側(cè)可以讓塑件順利脫模卸出。此課題模具導(dǎo)向柱設(shè)在動(dòng)模部分，以便于塑件順利脫模卸出。
（9）因?yàn)槟＞叩男螤顬榉叫危O(shè)置四個(gè)導(dǎo)柱在模具的四周均勻分布，保證動(dòng)定模按照同一方向合模，不致在合模時(shí)將方位弄錯(cuò)，導(dǎo)柱的布置通常有等直徑不對(duì)稱布置和不等直徑對(duì)稱布置。導(dǎo)柱固定部分、導(dǎo)套與模板之間的配合為過(guò)盈配合，導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間的配合為間隙配合。
（10）動(dòng)模板和推桿之間也要設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套。
（11）錐面定位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是型芯模塊環(huán)抱型腔模塊，不致于在分型面上形成間隙。
導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合具有導(dǎo)向作用、定位作用、承受一定的側(cè)向壓力。導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式：注射模具常用導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式有兩種：帶頭導(dǎo)柱和帶肩導(dǎo)柱。
導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式也可以分為：
（1）儲(chǔ)油槽導(dǎo)柱：用于小型模具，小型生產(chǎn)。
（2）有儲(chǔ)油槽導(dǎo)柱：用于大型模具，大批量生產(chǎn)。有儲(chǔ)油槽的導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)，此種導(dǎo)柱加工方便、制造容易，常用于中、小型模具和塑料制件生產(chǎn)批量不大的場(chǎng)合。
（3）短導(dǎo)柱：用于深型腔注射模具，并于凹凸模的斜面定位聯(lián)合使用，也用于大型塑料注射模以增加剛度。
（4）直通式導(dǎo)柱：用于小型模具單件生產(chǎn)。
（5）頂柱式導(dǎo)柱：為增加動(dòng)模墊板剛度，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，兼作頂柱。用于塑件投影面積大的情況。
由于本設(shè)計(jì)是小型模具設(shè)計(jì)，所以采用帶頭短導(dǎo)柱，并且?guī)в袃?chǔ)油槽。
導(dǎo)套可分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套。帶頭導(dǎo)套軸固定容易，而直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)中導(dǎo)套選為帶頭的導(dǎo)套，并且?guī)в筒?。?dǎo)套的形式如圖7-2所示。
圖7-2 導(dǎo)柱導(dǎo)套示意圖
7.2.2 導(dǎo)柱和導(dǎo)套在模板上的布置
導(dǎo)柱和導(dǎo)套在模板上的布置一般遵循以下幾點(diǎn)：
（1） 二導(dǎo)柱（用于小型模具）：合模無(wú)方位要求時(shí)：二導(dǎo)柱直徑相同對(duì)稱分布；有方位要求時(shí)：二導(dǎo)柱直徑不同或直徑相同不對(duì)稱分布。
（2）三導(dǎo)柱：用于中小型模具。
（3）四導(dǎo)柱：用于深腔大型模具，在圓模板上，在矩形模板上。
（4）八導(dǎo)柱：四短（增強(qiáng)導(dǎo)向剛性）四長(zhǎng)，用于深腔、薄壁，要求壁厚均勻的模具。
根據(jù)以上要求本設(shè)計(jì)選擇了四導(dǎo)柱。具體布置參看裝配圖。
7.3 復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
復(fù)位機(jī)構(gòu)就是在模具閉合時(shí)頂出系統(tǒng)的各個(gè)頂出元件恢復(fù)到原來(lái)設(shè)定的位置。如頂桿、頂管、頂塊等。但因其端部一般并不直接接觸到定模的分型面上，故模具閉合時(shí)并不能驅(qū)動(dòng)它們復(fù)位，必須依靠特設(shè)的復(fù)位機(jī)構(gòu)。
復(fù)位機(jī)構(gòu)分為復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位。
7.3.1 復(fù)位桿復(fù)位
復(fù)位桿復(fù)位制造簡(jiǎn)單，易安裝調(diào)節(jié)，動(dòng)作穩(wěn)定可靠，應(yīng)用廣泛。
復(fù)位桿的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
（1）位置對(duì)稱，分布均勻，以保證復(fù)位過(guò)程中頂板的移動(dòng)平衡。一般設(shè)四根，均布，同頂桿固定方式。
（2）復(fù)位桿對(duì)頂桿固定板兼起導(dǎo)向作用，故復(fù)位桿間距、跨度盡量大，直徑盡量大。
（3）為避免合模時(shí)與定模板發(fā)生干擾而合模不嚴(yán)，安裝時(shí)復(fù)位趕應(yīng)低于動(dòng)模分型面0.25mm。
（4）與動(dòng)模的配合精度H7/e6,配合長(zhǎng)度盡量大些以保證復(fù)位移動(dòng)的穩(wěn)定性。
（5）材料為T10A，頭部淬火硬度HRC 43～48。
7.3.2 彈簧復(fù)位和頂桿兼作復(fù)位
彈簧復(fù)位：用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小型模具。彈簧彈力應(yīng)足以使頂出機(jī)構(gòu)復(fù)位。但彈簧易失效，故應(yīng)盡量選長(zhǎng)些并及時(shí)更換。
頂桿兼作復(fù)位：用于頂桿間距、直徑較大并設(shè)置在塑件周邊的大型塑件的注射模具。通過(guò)比較，本設(shè)計(jì)利用彈簧進(jìn)行推桿的復(fù)位。如圖7-3所示。
圖7-2 復(fù)位桿以及彈簧示意圖
第八章 成型零件的設(shè)計(jì)
8.1凹模的設(shè)計(jì)
凹模：結(jié)構(gòu)形式有整體式、整體嵌入式、鑲拼式，由于手機(jī)外殼模具采用一模一腔，塑件形狀不太復(fù)雜，因此可以采用整體嵌入式凹模，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。
凹模尺寸的計(jì)算如下：
為計(jì)算簡(jiǎn)便起見，凡是孔類尺寸均以其最小尺寸作為公稱尺寸，即公差為正；凡是軸類尺寸均以最大尺寸作為公稱尺寸，即公差為負(fù)。
（1）凹模徑向尺寸計(jì)算
凹模徑向尺寸的計(jì)算采用平均尺寸法，公式如下：
式中 ——凹模徑向尺寸（mm）；
——塑件的平均收縮率（ABS收縮率為0.4%～0.6％，平均收縮率為0.5%）；
——塑件徑向公稱尺寸（mm）；
——塑件公差值(mm)（3/4項(xiàng)系數(shù)隨塑件精度和尺寸變化，一般在0.05～0.8之間，取0.1）；
——凹模制造公差（mm）(當(dāng)尺寸小于50mm時(shí)，δz=1/4Δ；當(dāng)塑件尺寸大于50mm時(shí)，δ
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