727 殼體側(cè)抽芯注塑模設(shè)計(jì)【全套21張CAD圖+文獻(xiàn)翻譯+說(shuō)明書(shū)】
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摘 要
本論文介紹了殼體的注射模設(shè)計(jì)過(guò)程。主要研究帶有側(cè)凹或側(cè)孔結(jié)構(gòu)的塑料制件如何分型和脫模的，本塑件側(cè)面帶有三個(gè)小孔，直接開(kāi)模無(wú)法實(shí)現(xiàn)分型，這就涉及到斜導(dǎo)柱和斜滑桿的設(shè)計(jì)以及他們的工作原理，利用注塑機(jī)開(kāi)合模的作用力進(jìn)行側(cè)抽芯，一方面減少了一些零件的使用，降低成本；另一方面省去一些零件的安裝工序，節(jié)約時(shí)間，縮短生產(chǎn)周期，提高經(jīng)濟(jì)效益。本文還介紹了型腔數(shù)量和布局的確定、注射機(jī)選擇、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模板及其標(biāo)準(zhǔn)件的選用、脫模及抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、成型部件的設(shè)計(jì)等。
關(guān)鍵詞：注塑摸；斜滑桿；側(cè)抽芯；殼體
ABSTRACT
This paper has introduced the design process of injection mould of the shell. The main research the plastic workpiece with side concave or side hole is how to divide structure and draw of patterns. Because the side of model has three eyelets, it is unable to realize by directly operating the mold, by designing the slanting leader pin and the lifter. We use the action of the injection molding machine to carry on core-pulling. The advantage of this design are reducing the use of some components, lowing the cost, omitting some component to install the working procedure, saving time, reducing the production cycle and enhancing the economic efficiency. This article also introduces die space quantity and the layout determination, the injection machine choice, the casting system design, the template and the standard part selection, the drawing of patterns and core-pulling organization design, the formation parts design etc.
Key words:injection mould; lifter; core-pulling; shell
目 錄
1 前言 1
2 緒論 2
2.1概述 2
2.2我國(guó)塑料?，F(xiàn)狀 2
2.3 我國(guó)塑料模的發(fā)展趨勢(shì) 3
3 塑件成型工藝分析 5
3.1 塑件圖 5
3.2 塑件工藝分析 5
3.2.1 精度等級(jí) 5
3.2.2 脫模斜度 5
3.2.3 塑件圓角 6
3.3 ABS塑料性能特性與工藝參數(shù) 6
3.3.1 ABS化學(xué)與物理特性 6
3.3.2 ABS塑料的成型條件 7
4 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 8
4.1 型腔數(shù)目的確定 8
4.2 分型面的選擇 9
5注塑機(jī)型號(hào)的確定 11
5.1 注塑容量的計(jì)算 11
5.2鎖模力的計(jì)算 11
5.3 注塑機(jī)的選用 12
5.4 有關(guān)參數(shù)的校核 13
5.4.1由注塑機(jī)料筒速率校核模具的型腔數(shù) 13
5.4.2 注射壓力的校核 13
5.4.3 鎖模力的校核 13
5.4.4 開(kāi)模行程的校核 14
6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14
6.1 主流道的設(shè)計(jì) 15
6.2 分流道的設(shè)計(jì) 17
6.3 冷料穴的設(shè)計(jì) 19
6.4 澆口的設(shè)計(jì) 20
6.4.1澆口類(lèi)型的選擇 20
6.4.2 澆口尺寸的確定 22
6.4.3 澆口剪切速率的校核 23
6.5 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23
7 成型零件設(shè)計(jì) 23
7.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
7.2 成型零件鋼材的選用 25
7.3 成型零件工件尺寸的計(jì)算 26
7.4 型腔壁厚和底板厚度的計(jì)算 29
7.4.1 側(cè)壁厚度計(jì)算 29
7.4.2 底板厚度計(jì)算 30
8 模架的確定 32
9 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的確定 32
10 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 34
10.1 脫模力的計(jì)算 34
10.2 脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 35
11 側(cè)向抽芯的設(shè)計(jì) 37
11.1 抽芯距與抽芯力的計(jì)算 37
11.2 斜導(dǎo)柱圓形截面直徑的計(jì)算 40
11.3 斜導(dǎo)柱圓長(zhǎng)度的計(jì)算 40
11.4 斜滑桿的設(shè)計(jì) 41
12 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 42
12.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 42
13 數(shù)控程序的編制 47
14 設(shè)計(jì)小結(jié) 49
參考文獻(xiàn) 50
致 謝 51
1 前言
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被稱(chēng)為工業(yè)之母。75%的粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、50%的精加工零件由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，模具涉及機(jī)械、汽車(chē)、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個(gè)行業(yè)，應(yīng)用范圍十分廣泛
模具技術(shù)水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要指標(biāo)。現(xiàn)代工業(yè)需要先進(jìn)的模具設(shè)備和高技術(shù)人才。
目前國(guó)內(nèi)模具技術(shù)人員短缺，要解決這樣的問(wèn)題，關(guān)鍵在于職業(yè)培訓(xùn)。我們作為踏入社會(huì)的當(dāng)代學(xué)生，就應(yīng)該掌握扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，現(xiàn)在學(xué)好理論基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)是以適應(yīng)企業(yè)技術(shù)的發(fā)展，能體現(xiàn)出在學(xué)校所學(xué)，能體現(xiàn)先進(jìn)性和前瞻性，所涉及到的知識(shí)包括注塑成型基本原理、注塑工藝方案的確定、工藝規(guī)程編制、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具材料的選擇、壓力機(jī)的選擇、模具制造方法等。希望通過(guò)對(duì)這些知識(shí)的學(xué)習(xí)，能使自己掌握模具加工的核心技術(shù)，了解周邊技術(shù)和跟蹤前沿技術(shù)。希望能通過(guò)這次設(shè)計(jì)，能掌握模具設(shè)計(jì)的基本方法和基本理論。
本次設(shè)計(jì)得到了張蓉副教授的指導(dǎo)，同時(shí)也非常感謝湖南工學(xué)院的各位老師的教誨。
由于學(xué)生的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有限，設(shè)計(jì)中存在的不足之處和錯(cuò)誤還肯請(qǐng)各位教授、專(zhuān)家批評(píng)指正。謝謝！
2 緒論
模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品的工具。模具的類(lèi)型很多，按照成形材料的不同可分為沖壓模具、塑料模具、鍛造模具、壓鑄模具、橡膠模具、粉末冶金模具、玻璃模具和陶瓷模具。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。隨著我國(guó)加入WTO，我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識(shí)。注塑成型作為一種重要的成型加工方法，在家電行業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、機(jī)械工業(yè)等都有廣泛的應(yīng)用，且生產(chǎn)的制件具有精度高、復(fù)雜度高、一致性高、生產(chǎn)效率高和消耗低的特點(diǎn)，有很大的市場(chǎng)需求和良好的發(fā)展前景。
2.1概述
塑料是以樹(shù)脂為主要成分，添加一定數(shù)量和一定類(lèi)型的添加劑。然而，塑料制品生產(chǎn)是一個(gè)既復(fù)雜又繁重的過(guò)程，其生產(chǎn)系統(tǒng)主要由成型、機(jī)械加工、修飾及裝配四個(gè)連續(xù)過(guò)程組成。其中，成型是將各種形態(tài)的塑料（粉、粒、溶液或分散體）制成所需形狀的制品或毛坯的過(guò)程。注塑模是一種用來(lái)生產(chǎn)塑料零件的模具。它被安裝在塑料注射機(jī)上，由塑料注射機(jī)將塑料顆粒融化成為熱熔體，經(jīng)過(guò)合模、高壓注射、保壓冷卻定型、開(kāi)模、推出制件等工序，獲取所需的塑料零件。塑料模具影響著塑料制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面粗糙度、分型面、澆口、和排氣槽位置以及脫模方式等對(duì)制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、內(nèi)應(yīng)力大小、外觀質(zhì)量，表面粗糙度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在塑料加工過(guò)程中，模具結(jié)構(gòu)對(duì)操作難易程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時(shí)，應(yīng)盡量減少開(kāi)模、合模和取件過(guò)程中的手工勞動(dòng)。當(dāng)批量不大時(shí)，模具費(fèi)用在制件成本中所占的比例將會(huì)很大，這時(shí)應(yīng)盡可能地采用結(jié)構(gòu)合理而簡(jiǎn)單的模具，以降低成本。
2.2我國(guó)塑料?，F(xiàn)狀
我國(guó)塑料模具的質(zhì)量、技術(shù)和制造能力近年來(lái)確實(shí)發(fā)展很快，有些已達(dá)到或接近國(guó)際水平，尤其是隨著改革開(kāi)放政策的不斷深入，“三資”企業(yè)蓬勃發(fā)展，對(duì)我國(guó)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(guó)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(lái)看，與國(guó)際先進(jìn)水平以及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)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(guó)外先進(jìn)水平相差甚遠(yuǎn)；我國(guó)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(guó)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(kāi)發(fā)能力低，在市場(chǎng)上處于被動(dòng)地位，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益方面，國(guó)內(nèi)大多數(shù)是微利甚至虧損；國(guó)內(nèi)外模具企業(yè)管理上的差距十分明顯；我國(guó)塑料模具市場(chǎng)總體上供不應(yīng)求，特別是大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命塑料模產(chǎn)需矛盾十分明顯。
2.3 我國(guó)塑料模的發(fā)展趨勢(shì)
CAD/CAM/CAE技術(shù)在塑料模的設(shè)計(jì)制造上應(yīng)用已越來(lái)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(jī)。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。此外，氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，熱流道技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，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(guó)經(jīng)濟(jì)仍處于高速發(fā)展階段，國(guó)際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯，這為我國(guó)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(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移以及跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具采購(gòu)趨向也十分明顯。因此，放眼未來(lái)，國(guó)際、國(guó)內(nèi)的模具市場(chǎng)總體發(fā)展趨勢(shì)前景看好，預(yù)計(jì)中國(guó)模具將在良好的市場(chǎng)環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國(guó)不但會(huì)成為模具大國(guó)，而且一定逐步向模具制造強(qiáng)國(guó)的行列邁進(jìn)?！笆晃濉逼陂g，中國(guó)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(kāi)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。
隨著國(guó)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(lái)越大，技術(shù)要求也越來(lái)越高。雖然模具種類(lèi)繁多，但其發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是既能滿(mǎn)足大量需要，又有較高 技術(shù)含量，特別是目前國(guó)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(zhǎng)壽命模具。模具標(biāo)準(zhǔn)件的種類(lèi)、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(guó)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(guó)的模具產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上占有較大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，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(lái)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(lái)的產(chǎn)品。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)各類(lèi)模具的需求不斷增加，所需品種也越來(lái)越細(xì)化. 據(jù)預(yù)測(cè)，國(guó)內(nèi)模具發(fā)展的趨勢(shì)：
（1）模具日趨大型化；模具的精度將越來(lái)越高；多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展；
（2）熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；
（3）隨著塑料成形工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展；
（4）標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛；
（5）快速經(jīng)濟(jì)模具的發(fā)展前景十分廣闊；
（6）以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程進(jìn)一步加快，塑料模具的比例將不斷增大；
（7）模具技術(shù)含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大。
3 塑件成型工藝分析
3.1 塑件圖
塑件的視圖如圖1所示。
塑料件圖1
3.2 塑件工藝分析
該塑件為一塑料殼體，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，塑件壁厚不均，要求材料須有很好的流動(dòng)性。合理確定塑件壁厚尺寸，如果壁厚值太小，會(huì)影響塑件的強(qiáng)度和剛度，并且導(dǎo)致塑料填充困難。壁厚太大，增加冷卻時(shí)間，降低生產(chǎn)率，產(chǎn)生氣泡、縮孔等不良現(xiàn)象。要求壁厚盡可能均勻一致,否則由于冷卻和固化速度不一樣易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，引起塑件的變形及開(kāi)裂。生產(chǎn)批量大，材料為丙烯烴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），成型工藝性很好，可以注塑成型。
3.2.1 精度等級(jí)
影響塑件精度的因素很多，塑料的收縮、注塑成型條件（時(shí)間、壓力、溫度）等，塑件形狀、模具結(jié)構(gòu)（澆口、分型面的選擇），飛邊、斜度、模具的磨損等都直接影響制品的精度。按SJ1372—1978標(biāo)準(zhǔn)，塑料件尺寸精度分為8級(jí)，本塑件所用材料為丙烯烴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）,由此查塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，本塑件宜選用4級(jí)精度。
3.2.2 脫模斜度
由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)緊緊地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件取出困難，強(qiáng)行取出會(huì)導(dǎo)致塑件表面擦傷、拉毛。為了方便脫模，塑件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內(nèi)、外表面，設(shè)計(jì)足夠的脫模強(qiáng)度。只有塑件高度不大時(shí)才允許不設(shè)計(jì)斜度。最小脫模斜度與塑料性能、收縮率、塑件的幾何形狀等因素有關(guān)。
塑件脫模斜度為：40＇~ 1o30＇
一般型芯的脫模斜度要比型腔大，型芯長(zhǎng)度及型腔深度越大，則斜度越小。在不影響外觀的情況，脫模斜度盡量大一點(diǎn)，以便脫模。
3.2.3 塑件圓角
塑料制件除了使用上要求采用尖角之處外，其余所有轉(zhuǎn)角處均應(yīng)盡可能采用圓弧過(guò)渡，因制件尖角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生破裂，甚至在脫模過(guò)程中即由于模塑內(nèi)應(yīng)力而開(kāi)裂，一般是制件的內(nèi)圓角。一般，即使采用R0.5毫米的圓角就能使塑件的強(qiáng)度大為增加。由圖紙可知，該塑件有許多種不同的壁厚，如1mm、1.5mm、2mm、3mm等。壁厚不均勻，這就造成塑料熔體的充模速率和冷卻收縮不均勻，并由此產(chǎn)生許多質(zhì)量問(wèn)題。如凹陷、真空包、翹曲、甚至開(kāi)裂。為防止此類(lèi)現(xiàn)象出現(xiàn)，這就要求防止出現(xiàn)突變與截面厚薄懸殊的設(shè)計(jì)，故我在壁厚不同處采取過(guò)渡設(shè)計(jì)，例如：采用圓弧過(guò)渡等措施。
3.3 ABS塑料性能特性與工藝參數(shù)
3.3.1 ABS化學(xué)與物理特性
丙烯烴-丁二烯-苯乙烯(ABS)樹(shù)脂成微黃色，外觀是不透明粒狀或粉狀熱塑性樹(shù)脂，無(wú)毒、無(wú)味，其制品可著成五顏六色。是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。每種單體都具有不同特性： 丙烯腈有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅(jiān)韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料。 三中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個(gè)是苯乙烯-丙烯腈的連續(xù)相，另一個(gè)是聚丁二烯橡膠分散相。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性，ABS材料具有良好的抗沖擊強(qiáng)度、表面硬度、表面光澤度、尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)藥品性和電絕緣性，且耐磨性較好。它的不足在于熱變形溫度比較低，低溫抗沖擊性能不夠好，耐候性較差。ABS塑料的使用范圍為-40~100℃。
注塑模工藝條件
干燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進(jìn)行干燥處理。建議干燥條件 為80~90℃下最少干燥2小時(shí)。材料溫度應(yīng)保證小于0.1%。 熔化溫度：210~280℃；建議溫度：245℃。 模具溫度：25~70℃（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低）；注射速度：中高速度。
ABS塑料的主要技術(shù)指標(biāo)如下：
密度（kg/dm）： 1.02～1.16
比體積（dm/ kg）： 0.86～0.96
吸水率（ω×100）： 0.2～0.4
收縮率(%)： 0.4～0.7
熔點(diǎn)(℃)： 130～160
熱變形溫度(℃)： 90～108(0.46 MPa) /83～103(0.185MPa)
抗拉屈服強(qiáng)度(MPa)： 50
拉伸彈性模量(MPa)： 1.8×10
抗彎強(qiáng)度(MPa)： 80
沖擊韌度( kJ/m)： 261(無(wú)缺口) /11(缺口)
硬度(HB)： 9.7
體積電阻系數(shù)(Ω?cm)： 6.9×10
3.3.2 ABS塑料的成型條件
成型條件的選擇和控制直接影響塑料的塑化流動(dòng)和冷卻的溫度、壓力和相應(yīng)的各個(gè)作用的時(shí)間,是生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)塑料的主要因素。(1) 溫度，注塑成型過(guò)程中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動(dòng)，而后者主要是影響塑料的流動(dòng)和冷卻。(2)壓力，注塑成型過(guò)程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種，它們都直接影響塑料的塑化和塑件的質(zhì)量。(3)時(shí)間（成型周期），一次注塑成型周期包括注射時(shí)間（充模時(shí)間和保壓時(shí)間）、閉模冷卻時(shí)間和其它時(shí)間（開(kāi)模、脫模、涂脫模劑、安放嵌件、閉模等時(shí)間）。
ABS塑料的成型條件：
注塑成型機(jī)類(lèi)型： 螺桿式
堆密度 (g/cm)： 1.03～1.07
計(jì)算收縮率(%)： 0.3～0.8
預(yù)熱溫度(℃) ： 80～85
預(yù)熱時(shí)間（h）： 2～3
料筒溫度(℃) ： 150～170(后段)
165～180(中段)
180～200(前段)
噴嘴溫度(℃)： 170～180
成型溫度(℃)： 200～260
模具溫度(℃)： 40～60
脫模溫度(℃)： 60～100
注射壓力(MPa)： 100～130
成型時(shí)間(s)(注射時(shí)間)： 20～90
成型時(shí)間(s)(高壓時(shí)間)： 0～5
成型時(shí)間(s)(冷卻時(shí)間)： 20～120
成型時(shí)間(s)(總周期)： 50～220
螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)： 30
適用注塑機(jī)類(lèi)型： 螺桿、柱塞均可
后處理方法： 紅外線(xiàn)燈烘箱
后處理溫度(℃)： 70
后處理時(shí)間(h)： 2～4
4 擬定模具結(jié)構(gòu)形式
4.1 型腔數(shù)目的確定
為了制模具與注塑機(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。模具的型腔數(shù)可根據(jù)塑件的產(chǎn)量、精度高低、模具制造成本以及所選用注塑機(jī)的最大注射量和鎖模力大小等因素確定。小批量生產(chǎn)，采用單型腔模具；大批量生產(chǎn)，宜采用多型腔模具。但如果塑件尺寸較大時(shí)，型腔數(shù)將受所選用注塑機(jī)允許最大成型面積和注塑量的限制。由于多型腔模的各個(gè)型腔的成型條件以及熔體到達(dá)各型腔的流程難以取得一致，所以塑件精度較高時(shí)，一般采用單型腔模具。
該塑件精度要求不高，又是大批量生產(chǎn)，可以一模多腔的形式。本塑件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，若抽芯過(guò)多，會(huì)提高模具加工難度，增加模具成本，故定為一模兩腔的模具形式如圖2所示。
圖2 模具型腔分布形式
4.2 分型面的選擇
分型面是指分開(kāi)模具能取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。合理地選擇分型面對(duì)于塑件質(zhì)量、模具制造、與使用性能都有著很大的影響，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、尺寸精度、澆注系統(tǒng)形式、脫模方法、嵌件位置、排氣條件及制造工藝等多種因素，全面考慮，合理選擇，是使塑件能完好的成形的先決條件。
分型面的方向盡量采用與注射機(jī)開(kāi)模垂直的方向，特殊情況下采用與注射機(jī)開(kāi)模方向平行的方向。選擇分型面的位置是應(yīng)當(dāng)注意：
1） 塑件在型腔中的方位確定后，分型面必須設(shè)在塑件斷面輪廓最大的地方，才能保證塑件順利從模腔中脫出；
2） 不要設(shè)在塑件要求光亮平滑的表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處，以免意料飛邊、拼合痕跡影響塑件外觀；
3） 開(kāi)模時(shí)，盡量使塑件留在動(dòng)模一邊，一般在動(dòng)模邊設(shè)脫模機(jī)構(gòu)較為方便；
4） 盡力保證塑件尺寸的精度要求；
5） 應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯；
6） 盡量使分型面位于料流末端，以利于排氣；
7） 盡量使模具加工方便。
由于本塑件的結(jié)構(gòu)形狀較為特殊，根據(jù)選擇分型面時(shí)，應(yīng)遵守以上的原則。再綜合我的塑件形狀的考慮，以及模具整體設(shè)計(jì)、制造、加工的要求，我選擇采用平面分型面如圖3所示。
圖3 分型面
這是PRO/E分模時(shí)作的單分型面，由于外表面要求較高，必須要求塑件留在動(dòng)模一側(cè)。這樣的分型面設(shè)計(jì)有以下的特點(diǎn)：
a.這樣的設(shè)計(jì)保證了分模時(shí)塑件留在動(dòng)模一側(cè)；
b.分型面的痕跡會(huì)在塑件內(nèi)表面，保證不會(huì)影響外觀質(zhì)量；
c.使利于塑件脫模。
5注塑機(jī)型號(hào)的確定
每副模具都只能安裝在與其相適應(yīng)的注塑機(jī)上方能生產(chǎn)。因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)了解模具和注塑機(jī)之間的關(guān)系，了解注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)范，使模具和注塑機(jī)相互匹配。
5.1 注塑容量的計(jì)算
注射機(jī)的理論注量，指在對(duì)空注射時(shí)能完成一次注射熔料的體積量(cm).模具安裝后，對(duì)模腔注射容量的計(jì)算,可以制件產(chǎn)品為主,計(jì)算其體積量，然后確認(rèn)總體積注射量。
注射模一次成型的塑料重量（塑件與流道凝料之和）應(yīng)在注塑機(jī)理論注射量的10%-80%之間，既能保證制品的質(zhì)量，又可充分發(fā)揮設(shè)備的能力，則選在50%-80%之間為好。
通過(guò)PRO/E建模分析，塑件質(zhì)量為11.3g，
塑件體積
= = = 10.36cm
流道凝料的質(zhì)量m是個(gè)未知數(shù)，可按塑件質(zhì)量的0.6倍來(lái)估算。此設(shè)計(jì)為一模兩腔，所以注塑量為：m=1.6nm=1.6×2×11.3=36.16g，n為型腔數(shù)。
因此，注塑機(jī)額定注塑容量
v = = = 41.5 cm
n─型腔數(shù)，故模具脹型力
F = A×P =3366.09×35=117813N=117.813KN
式中，型腔壓力P取35 MPa
5.2鎖模力的計(jì)算
鎖模力是指注塑機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力。當(dāng)高壓的塑料熔體充填模腔時(shí)，會(huì)沿鎖模方向產(chǎn)生一個(gè)很大的脹型力。為此，注塑機(jī)的額定鎖模力必須大于該脹型力，即：
F≥ F= A·P
式中，F(xiàn)─ 注塑機(jī)的額定鎖模力(N)；
P─ 模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（MPa），一般為注塑壓力的0.3～0.65倍，通常為20～40 MPa，取P為35 MPa。
A─ 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面的投影面積之和（mm2）
流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A，在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未知值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，大致是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A的0.2倍～0.5倍，因此，可用0.35nA來(lái)進(jìn)行估算，所以
A = nA+ A= nA+ 0.35nA=1.35nA=3366.09 mm2
式中，由PRO/E模型分析，得模型的最大投影面積A= 1246.70 mm2
n─型腔數(shù)，故模具脹型力
F = A×P =3366.09×35=117813N=117.813KN
式中，型腔壓力P取35 MPa
5.3 注塑機(jī)的選用
注塑成型機(jī)按結(jié)構(gòu)形式可分為立式、臥式、和直角式三類(lèi)。立式注塑機(jī)是注射柱塞（或螺桿）垂直裝設(shè)，鎖模裝置推動(dòng)模板也沿垂直方向移動(dòng)，主要優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，安裝或拆卸小型模具很方便，容易在動(dòng)模上（下模）安放嵌件，嵌件不易傾斜或墜落。其缺點(diǎn)是制品自模具中頂出后不能靠重力下落，需靠人工取出，這就有礙于全自動(dòng)操作，但附加機(jī)械手去產(chǎn)品后，也可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。臥式注塑機(jī)是注射柱塞或螺桿與合模運(yùn)動(dòng)方向均沿水平裝設(shè)，其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較低容易操縱和加料，制件頂出后可自動(dòng)墜落，故易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。直角式注塑機(jī)是注塑機(jī)柱塞或螺桿與合模運(yùn)動(dòng)方向相互垂直，這種注塑機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于自制，適用于單件生產(chǎn)中心部位不允許留有澆口痕跡的平面制件，同時(shí)常利用開(kāi)模時(shí)絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)拖動(dòng)螺紋型芯或型環(huán)旋轉(zhuǎn)，以便脫下塑件。考慮到生產(chǎn)成本和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，塑件還是靠自身重力下落比較合適，且重心較低安裝穩(wěn)妥。通過(guò)分析，本塑件選用臥式注塑機(jī)比較理想。
根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注塑量和鎖模力的計(jì)算值，查閱參考書(shū)，可選用SZ─60臥式注塑機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
結(jié)構(gòu)形式： 臥
理論注射量（cm）： 78
螺桿直徑（mm）： 30
注射壓力（MPa）： 170
注射速率(g/s) ： 60
塑化能力(g/s)： 5.6
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）： 14～200
鎖模力(kN)： 450
拉桿內(nèi)間距(mm)： 280×250
開(kāi)模行程(mm)： 220
最大模具厚度(mm)： 300
最小模具厚度(mm)： 100
鎖模形式： 雙曲肘
定位孔直徑(mm)： Φ55
噴嘴球半徑(mm)： SR20
噴嘴球孔徑(mm)： Φ3.5
5.4 有關(guān)參數(shù)的校核
5.4.1由注塑機(jī)料筒速率校核模具的型腔數(shù)
n≤
=
=10.69>>2 合格
式中，─注塑機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；
─注塑機(jī)的額定塑化量（5.6g/s）；
─成型周期，取30s。
5.4.2 注射壓力的校核
由上述可知所選的注塑機(jī)的公稱(chēng)壓力P為170 MPa，ABS塑料的所需的注射壓力P為100~130 MPa。
P＞P
故可滿(mǎn)足注塑壓力的要求。
5.4.3 鎖模力的校核
P=kP0
式中 P—型腔壓力(MPa)；P0—注射壓力(MPa) ；K—壓力損耗系數(shù)
取壓力損耗系數(shù)k為0.4，已知注射機(jī)使用的注射壓力為P0=170 MPa，則型腔壓力P=68MPa。
已知注射機(jī)最大鎖模力為450 kN，而脹模力為塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積，即：
F=124mm×38mm×68MPa =320.416kN < 450 kN
故鎖模力滿(mǎn)足要求。
5.4.4 開(kāi)模行程的校核
由下述可知，斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度為130mm，斜角為20°，兩塊模板的厚度為40mm，所以完成側(cè)向抽芯所需的開(kāi)模距離
=cos-40 =130cos20°-40 =122.2-40=82.2mm
而推出塑間所需的推出距離為30mm ，顯然
＞
本設(shè)計(jì)所選擇的是點(diǎn)澆口澆注所使用雙分型面的三板結(jié)構(gòu)模具，取出澆注系統(tǒng)凝料所需的行程為68mm，又由所選注塑機(jī)可知，最大開(kāi)模行程距離為=220mm，故
++（5+10）=82.2+68+10≈160＜
故開(kāi)模行程能滿(mǎn)足要求。
6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指模具中由注塑機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道。
澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體充滿(mǎn)型腔，并將注射壓力傳遞到模腔的各個(gè)部位，以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑件。澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和無(wú)流道澆注系統(tǒng)兩大類(lèi)。而普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴等部分組成。
6.1 主流道的設(shè)計(jì)
主流道是連接注射機(jī)噴嘴與分流道或型腔的流動(dòng)通道，與注射機(jī)噴嘴一般在同一軸線(xiàn)上，斷面形狀一般為圓形。在臥式注塑機(jī)用的模具中，主流道一般垂直于分型面，其幾何形狀與尺寸如圖4所示。
圖4 主流襯套
其設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
(1) 為便于將凝料從主流道中拉出，主流道通常設(shè)計(jì)成錐形，其錐角α=2°～6°。內(nèi)壁表面粗糙度
一般為Ra0.4.
(2) 為防止主流道與噴嘴處溢料及便于將主流道凝料拉出，主流道與噴嘴應(yīng)緊密對(duì)接，主流道進(jìn)口處應(yīng)制成球面凹坑，其球面半徑為R=R+(1～2)mm,凹入深度3～5mm。
(3) 為了物料的流動(dòng)阻力，主流道末端與分流道連接處呈圓角過(guò)渡，其圓角半徑r=1～3mm。
(4) 主流道長(zhǎng)度L應(yīng)盡量短，否則將增加主流道凝料，增大壓力損失，一般主流道長(zhǎng)度由模具結(jié)構(gòu)和模板厚度所確定，一般不大于60mm，取L=40mm。
(5) 主流道襯套與定模座板采用H7/m6過(guò)渡配合，與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合。
(6) 因主流道與塑料熔體反復(fù)接觸，進(jìn)口處與噴嘴反復(fù)碰撞，因此，常將主流道設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套，用較好的鋼材制造并進(jìn)行熱處理，一般選用T8、T10制造，熱處理硬度為HRC50～55。
由上述可知注塑機(jī)噴嘴球孔徑d=Φ3.5 mm，噴嘴球半徑R=20 mm，
則主流道小端尺寸為：
d= d+(0.5～1)=3.5+0.5=4mm
主流道球面半徑為：
R= R+（1～2）=20+2=22 mm
主流道凝料體積為：
q = L
=×40
=800.7785 mm=0.801cm
主流道剪切速率校核：
由以下數(shù)據(jù)可知，=1.3756 cm ， 得
= + +
=0.801 + 1.3756 + 2×10.36
=22.9 cm
流道斷面尺寸的當(dāng)量半徑為
==2.525mm=0 .2525cm
熔體體積流量為
===14.3
由經(jīng)驗(yàn)公式
=
==9.34×10S
在5×10～5×10S之間，剪切速率比較合理。
6.2 分流道的設(shè)計(jì)
分流道是連接主流道到和澆口的進(jìn)料通道。在單腔膜中，常不開(kāi)設(shè)分流道，而在多腔膜中，一般都設(shè)置有分流道，塑料沿分流道流動(dòng)時(shí)，要求通過(guò)它盡快地充滿(mǎn)型腔，流動(dòng)中溫度降低盡可能小，阻力盡可能低。同時(shí)，應(yīng)能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔，因此，采用平衡式分流道如圖5所示。分流道應(yīng)短而粗。但為了減少澆注系統(tǒng)的回料量，分流道也不能過(guò)粗。過(guò)粗的分流道冷卻緩慢，還會(huì)增長(zhǎng)模塑周期。
圖5 分流道分布形式
（1）分流道截面形狀和尺寸
分流道的截面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形、U形等多種。在流過(guò)同等橫截面積的條件下，橫截面為正方形的流動(dòng)阻力最大，傳熱最快，熱量損失最大，因此對(duì)熱塑性塑料注射模而言，不宜采用正方形的分流道。而圓形橫截面流動(dòng)阻力小，熱量損失最小，熔體降溫也最慢，但從加工來(lái)說(shuō)，它需要同時(shí)在動(dòng)模和定模上開(kāi)設(shè)半截面，要使兩者完全吻合，制造較困難。半圓形和矩形截面的分流道比表面積（即表面積/體積比）較大，較少采用。而梯形截面、U形截面的分流道，加工容易且熱量散失和流動(dòng)阻力也不大。為了便于機(jī)械加工及凝聊脫模，本設(shè)計(jì)的分流道設(shè)置在分型面上，截面形狀采用加工工藝性比較好的梯形截面。一般采用下面經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定截面尺寸。
查模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)表6-150，取B=6mm
式中，—流經(jīng)分流道的塑料量（g）；
—分流道長(zhǎng)度（mm）；
—分流道上底寬度（mm）。
H=0.83B=0.83×6=4.98mm,取H=5mm。
分流道截面形狀如圖6所示。
圖6 分流道截面形狀
（2）分流道凝料體積
第一分流道長(zhǎng)度L=25×2=50mm, 第二分流道長(zhǎng)度L=20×2=40 mm
由于第二分流道形狀為圓錐形，上截面直徑為3mm,下截面直徑為1mm,
即圓錐直徑取中間值為=2mm, 截面積為A==3.14 mm2
分流道截面積=×5=25 mm2
凝料體積= L+ LA=50×25+40×3.14=1375.6mm=1.3756 cm
故分流道平均截面面積為A===15.28 mm2
(3) 分流道剪切速率校核
把整個(gè)分流道近似看作是一個(gè)圓柱形
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式
==6.39×10S
在5×10～5×10S之間，故剪切速率比較合理。
式中，──熔體體積流量（）
====6.475
=2.2 mm=0.22cm
──塑件體積（10.36 cm）；
t ──注射時(shí)間(由課本《塑料制品與模具設(shè)計(jì)》中表4-4查得 t=1.6s )；
A ──平均截面面積（1.528）。
（4） 分流道的表面粗糙度
分流道的表面粗糙度并不要求很低，一般取0.8μm~1.6μm即可。
6.3 冷料穴的設(shè)計(jì)
當(dāng)注射機(jī)未注射塑料之前，噴嘴最前面的熔體塑料的溫度較低，形成冷凝料頭，為了防止這些冷料進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，在進(jìn)料口的末端的動(dòng)模板上開(kāi)設(shè)一洞穴或者在流道的末端開(kāi)設(shè)洞穴，這個(gè)洞穴就是冷料穴。它的作用是儲(chǔ)存因兩次注塑間隔而產(chǎn)生的冷料頭以及熔體流動(dòng)的前鋒冷料，防止冷料進(jìn)入型腔而形成冷接縫。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端的直徑。為了使主流道凝料能順利地從主流道襯套中脫出，往往是冷料穴兼有開(kāi)模時(shí)將主流道凝料從主流道拉出而附在動(dòng)模一邊的作用，根據(jù)拉料的方式的不同，冷料穴的形式又可分為與推桿匹配的冷料穴、與拉料桿匹配的冷料穴和無(wú)拉料桿的冷料穴三種。本次設(shè)計(jì)中，采用與帶球頭形拉料桿匹配的冷料穴，開(kāi)模時(shí)，由于球頭將冷凝料鉤住，使主流道凝料從主流道襯套中拔出。因拉料桿的另一端固定在推桿上，所以在塑件推出的同時(shí)將冷凝料從動(dòng)模中推出。取出塑件時(shí)，利用擋板可以將凝料系統(tǒng)一起脫出，結(jié)構(gòu)如圖7所示。
圖7 冷料穴結(jié)構(gòu)
6.4 澆口的設(shè)計(jì)
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，熔融塑料經(jīng)過(guò)澆口進(jìn)入型腔。澆口的基本作用時(shí)是從分流道來(lái)的熔體產(chǎn)生加速，以快速充滿(mǎn)型腔。一般澆口尺寸比型腔部分小的多，因此，型腔充滿(mǎn)塑料后，澆口能迅速冷卻封閉，能防止熔料倒流，而且也便于澆口凝料與塑件的分離。另外，當(dāng)熔體通過(guò)狹小澆口時(shí)，其剪切速率增高，同時(shí)由于摩擦作用，熔體溫度升高，熔體黏度降低，流動(dòng)性提高，有利于充滿(mǎn)型腔，獲得外形清晰的塑件。
6.4.1澆口類(lèi)型的選擇
澆口是塑料熔體進(jìn)入型腔的閥門(mén)，對(duì)塑料件質(zhì)量具有決定性的影響，因而澆口類(lèi)型與尺寸、澆口位置與數(shù)量便成為澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。澆口結(jié)構(gòu)形式較多，不同類(lèi)型的澆口其尺寸、特點(diǎn)及應(yīng)用情況不同。常見(jiàn)的有直接澆口、點(diǎn)澆口、側(cè)澆口、扇形澆口及潛伏式澆口等。
（1）直接澆口 又叫中心澆口，無(wú)分流道，注射壓力直壓入型腔，所以產(chǎn)品較堅(jiān)實(shí)，流量快且大，適合注射大型產(chǎn)品，但產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力大、易變形、注塑保壓時(shí)間長(zhǎng)、澆口去除困難、痕跡明顯、影響外觀。
（2）點(diǎn)澆口 這是一種截面形狀小如針點(diǎn)的澆口。其優(yōu)點(diǎn)是去除澆口后，塑件上留下的痕跡不明顯，開(kāi)模后可自動(dòng)拉斷，成型時(shí)可減少熔接痕，但壓力損失比較大，塑件收縮大，制造困難，而且模具必須設(shè)計(jì)成三板式模，以脫出流道凝料。
（3）側(cè)澆口 在分型面上，從塑料邊緣進(jìn)料，形狀為長(zhǎng)矩形或接近矩形，加工方便、簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活，既可以從產(chǎn)品外側(cè)，也可以從產(chǎn)品內(nèi)側(cè)進(jìn)料?？梢砸荒６嗲?，澆口痕跡小，不太影響外觀，去除澆口方便。但壓力損失大，保壓補(bǔ)縮作用比直接澆口小，殼形件排氣不便，易產(chǎn)生熔接痕、縮孔及氣孔等缺陷。
（4）扇形澆口 扇形澆口是逐漸展開(kāi)的澆口，是側(cè)澆口的變異形式。適合于大面積薄壁塑件。
（5）潛伏式澆口 潛伏式澆口是點(diǎn)澆口演變來(lái)的且吸收了點(diǎn)澆口的優(yōu)點(diǎn)，也克服了由點(diǎn)澆口帶給模具的復(fù)雜性。其進(jìn)料部分一般選在制件較隱蔽處，使不致影響制品的美觀。在頂出時(shí)流道和制件被自動(dòng)切斷。故頂出時(shí)必須有較強(qiáng)的沖擊力。對(duì)于過(guò)于強(qiáng)韌的塑料，潛伏式澆口是不適宜的。加工比較困難，容易磨損。
在本次設(shè)計(jì)中，塑件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的殼體，塑件內(nèi)表面精度要求不高，但外表面精度要求相對(duì)比較高。材料為ABS塑料的流動(dòng)性比較好，容易充型。通過(guò)分析，選擇點(diǎn)澆口比較合適，可以設(shè)置兩個(gè)點(diǎn)澆口同時(shí)進(jìn)料，以便縮短流程，加快注塑速率，降低流動(dòng)阻力，減少翹曲變形。它從分型面的一側(cè)沿斜向進(jìn)入型腔，這樣在開(kāi)模時(shí)，不僅能自動(dòng)切斷澆口。它的截面形狀如下圖8所示。
圖8 點(diǎn)澆口形式
6.4.2 澆口尺寸的確定
澆口的理想尺寸很難用理論公式計(jì)算，通常取其下限，然后在試模中逐漸加以修正。由經(jīng)驗(yàn)公式,得出點(diǎn)澆口直徑d
d =0.206n
=0.206×0.6
=1.68mm
澆口截面形狀如圖5-6所示，澆口先取1.4mm，在試模時(shí)根據(jù)填充情況再進(jìn)行調(diào)整。
式中，—塑件外表面積 ；
通過(guò)PRO/E建模分析，約為3800 mm2. ；
n—與塑件品種有關(guān)的系數(shù)，n=0.6；
t—塑件壁厚，（t=3mm）。
6.4.3 澆口剪切速率的校核
由經(jīng)驗(yàn)公式：
= =
=31743.14 S=3.1743×10S
在10～10 S之間，澆口剪切速率合理。
6.5 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在注射成型過(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排出，型腔內(nèi)氣體將產(chǎn)生很大的壓力，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時(shí)氣體壓縮產(chǎn)生高溫，可能是塑料燒焦。在充模速度大、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)情況下是利用模具分型面或配合間隙自然排氣，只在特殊情況下采用開(kāi)設(shè)排氣槽的排氣方式。排氣槽一般設(shè)在分型面上凹模一側(cè)，以便于模具制造與清理。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。
本塑件為小型塑件，且不須采用特殊的高速注射，故利用分型面和推桿的配合間隙排氣即可。
7 成型零件設(shè)計(jì)
塑料在成型加工過(guò)程中，用來(lái)充填塑料熔體以成型制品的空間被稱(chēng)型腔。而構(gòu)成這個(gè)型腔的零件為成型零件。在本設(shè)計(jì)中成型零件就是成形殼體外表面的凹模、成形內(nèi)表面的凸模型芯和各種鑲塊。由于這些成型零件直接與高溫、高壓的塑料熔體接觸，它的質(zhì)量關(guān)系到制件的質(zhì)量，因此要求它有足夠的強(qiáng)度、硬度、耐磨性以承受塑料的擠壓力和料流的摩擦力和足夠的精度及較低的表面粗糙度。一般來(lái)說(shuō)，成型零件都應(yīng)進(jìn)行熱處理。同時(shí)應(yīng)考慮零件的加工性及模具的制造成本。
7.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1） 凹模是成型塑件外表面的部件，按其結(jié)構(gòu)形式可分為整體式和組合式。整體式凹模是由一整塊金屬材料直接加工而成。其特點(diǎn)是為強(qiáng)度好，不易變形，塑件表面光滑平整，沒(méi)有鑲拼的痕跡。用于小型且形狀簡(jiǎn)單的塑件成型。本塑件分型面設(shè)置于內(nèi)部頂面，凹模深度比較淺且形狀簡(jiǎn)單，易加工，故可采用整體凹模結(jié)構(gòu)如圖9所示。
圖9 凹模立體圖
（2）本塑件屬于小型殼體，成型為塑件內(nèi)表面的型芯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，都是由不規(guī)則的面構(gòu)成。加工難度大，延長(zhǎng)制造時(shí)間，故型芯采用鑲拼組合式凸模，如圖10所示。
圖10 鑲塊
（3）塑件的側(cè)面有三個(gè)小孔，分模時(shí)無(wú)法脫出，需要側(cè)抽芯采用能順利脫模。側(cè)面型芯做成鑲塊，一般單獨(dú)制造，這樣將易于加工成形，如圖11所示。
圖11 活動(dòng)型芯
7.2 成型零件鋼材的選用
塑料模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，就算是簡(jiǎn)單的注塑模至少也有好多零件組成。這些零件由于工作時(shí)所處的狀況不同，作用不同，因此，對(duì)材料的要求也不同。此外，由于塑料制品的形狀、大小、精度各不相同，制品的批量和塑料品種也不一樣，因此，應(yīng)考慮各種具體情況，對(duì)塑料模零件的材料進(jìn)行選擇。塑料模剛材的性能要求：
（1） 機(jī)械加工性能良好
（2） 拋光性能優(yōu)良
（3） 耐磨性和抗疲勞性能好
（4） 芯部強(qiáng)度高
（5） 具有耐腐性能
（6） 有一定的熱硬性
本設(shè)計(jì)凹模選擇整體式結(jié)構(gòu)，凸模采用整體鑲拼式結(jié)構(gòu)，模具應(yīng)在符合模具強(qiáng)度，剛度以及光潔度的前提下合理的選用鋼材。凹模板是外表面頂面的成型面，由于零件的外表面要求比較高，因此，材料選用為CrWMn，硬度可達(dá)53~56 HRC。熱變形極小，這種材料適用于要求長(zhǎng)壽命而精度高的中小模具。而側(cè)型芯由于頻繁推進(jìn)抽出，摩擦比較大，因此，所選用的鋼材耐磨性和疲勞性能應(yīng)該良好，作為塑件側(cè)面的成型面，也要求機(jī)械加工性能和拋光性能也應(yīng)良好。故鋼材選用高級(jí)優(yōu)質(zhì)工具鋼T8A。小型芯脫出塑件時(shí)與塑件摩擦較大，磨損比較嚴(yán)重，采用硬度比較高的模具鋼Cr12MoV，淬火后表面硬度為58～62HRC。
7.3 成型零件工件尺寸的計(jì)算
工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，成型零件的加工精度和質(zhì)量決定了塑件的精度和質(zhì)量，工作尺寸的計(jì)算受塑件尺寸精度的制約，影響塑件尺寸精度的因素甚多，主要有模具制造公差、模具的磨損量和塑件收縮率等因素，因此，計(jì)算工作零件尺寸時(shí)應(yīng)根據(jù)上述三個(gè)因素進(jìn)行計(jì)算。 本設(shè)計(jì)采用平均收縮率法計(jì)算模腔各工作尺寸。
在計(jì)算成型零件型腔和型芯的尺寸時(shí)，塑料制品和成型零件尺寸均按單向極限制，即凡是孔類(lèi)尺寸均以其最小尺寸作為公稱(chēng)尺寸，即公差為正；凡是軸類(lèi)尺寸均以其最大尺寸作為公稱(chēng)尺寸，公差為負(fù)；而孔心距尺寸則按公差帶對(duì)稱(chēng)分布的原則進(jìn)行計(jì)算。
查閱課本《塑料成型及模具設(shè)計(jì)》，所用的公式如下：
型腔徑向尺寸：
（7-1）
型芯的徑向尺寸：
（7-2）
型腔的深度尺寸：
（7-3）
型芯的高度尺寸：
（7-4）
成型孔之間間距尺寸：
=[（1+）] （7-5）
以上式中，——型腔徑向尺寸（mm）；
、——塑件徑向公稱(chēng)尺寸(mm)；
——型芯徑向尺寸(mm)；
——型腔深度尺寸(mm)；
——塑件高度公稱(chēng)尺寸(mm)；
——型芯高度尺寸(mm)；
——塑件深度公稱(chēng)尺寸(mm)；
——模具孔間距的名義尺寸；
——塑件孔間距的名義尺寸；
——塑料的平均收縮率(%)（==0.55%）；
——塑件公差值(mm)（《實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)查》表6-45）；
——模具制造公差(mm) （一般取=）。
對(duì)于型腔徑向尺寸來(lái)說(shuō)，已知
=47.00,Δ=0.28,=0.09
=28.00, Δ=0.24, =0.08
∴ 將以上數(shù)據(jù)代入式（7-1），可得
=[（1+0.55%）×47—×0.28] =47.05
= [（1+0.55%）×28—×0.24]=27.97
對(duì)于型腔深度尺寸來(lái)說(shuō)，已知
=30mm, Δ=0.24, =0.08
∴ 將以上數(shù)據(jù)代入式（7-3），可得
=[（1+0.55%）×30—×0.24] =30.0005
對(duì)于型芯徑向尺寸來(lái)說(shuō)，已知
=25,Δ=0.24,=0.08
=41, Δ=0.28,=0.09
∴ 將以上數(shù)據(jù)代入式（7-2），可得
=[（1+0.55%）×25+×0.24] =25.32
=[（1+0.55%）×41+×0.28] =41.44
對(duì)于型芯高度尺寸來(lái)說(shuō)，已知
=27.00mm, Δ=0.24, =0.08
∴ 將以上數(shù)據(jù)代入式（7-4），可得
=[（1+0.55%）×27+×0.24] =27.31
對(duì)成型孔之間間距尺寸來(lái)說(shuō)，已知
=16，Δ=0.20, =0.07
=4，Δ=0.14, =0.05
∴ 將以上數(shù)據(jù)代入式（7-5），可得
=[（1+0.55%）×16]=16.09
=[（1+0.55%）×4] =4.02
7.4 型腔壁厚和底板厚度的計(jì)算
凹模和底板均應(yīng)有足夠的厚度，厚度過(guò)薄將會(huì)導(dǎo)致模具結(jié)構(gòu)的剛度不足或強(qiáng)度不夠，一般情況下，對(duì)于大、中型模具，剛度不足是主要矛盾，對(duì)于小型模具，強(qiáng)度問(wèn)題更為重要。強(qiáng)度不夠會(huì)使模具發(fā)生塑性變形甚至破裂。而剛度不足將使模具產(chǎn)生過(guò)大的彈性變形，導(dǎo)致凹模尺寸擴(kuò)大并產(chǎn)生溢料的間隙。本塑件型腔設(shè)計(jì)為整體矩形型腔。
7.4.1 側(cè)壁厚度計(jì)算
由課本《塑料模具及模具設(shè)計(jì)》表4-12查出以下公式，其它塑件尺寸見(jiàn)零件圖示：
按剛度條件計(jì)算有
s≧()
按強(qiáng)度條件計(jì)算有
s≧[]
式中， ——模具材料的彈性模量（Mpa），合金鋼為2.1×105Mpa；
——型腔壓力（Mpa）；
——?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量（mm）；
——模具材料的許用應(yīng)力(Mpa)(表4-13查出)；
——型腔深度（mm）；
——與型腔深度對(duì)型腔側(cè)壁長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)之比h/L有關(guān)的系數(shù)；
ω——與比值h/L有關(guān)的系數(shù)；
α——底板短邊與長(zhǎng)邊長(zhǎng)度之比。
已知：[σ]= 245MPa, =2.1×105MPa,=30MPa,[]=0.04,
由/L=0.7,由表4-15查出：=0.117, ω=0.176,
α= L/L=25.5/41=0.6, =27
按剛度條件計(jì)算有
s ≧ ()
=() =6.056mm
按強(qiáng)度條件計(jì)算有
s≧[]
=[]
=10.667mm
所以取s的值必須大于10.667mm。
7.4.2 底板厚度計(jì)算
按剛度條件計(jì)
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