塑料碗 塑料注射模畢業(yè)論文.doc

i 摘要 塑料制品已在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，國防和日常生活中的方面得到廣泛應用。特別是在電 子業(yè)中則為突出。電子產(chǎn)品的外客大部分是塑料制品，產(chǎn)品性能的提高要求高素質(zhì)的 塑料模具和塑料性能。成型工藝和制品的設計。 塑料制品的成型方法很多。其主要用于是注射，擠出，壓制，壓鑄和氣壓成型等 和氣壓成型等。而注射模，擠出約占成型總數(shù)的 60%以上。注射成型分為加料，熔融塑 料，注射制件冷卻和制件脫模等五個步驟。當然如利用電氣控制?？蓪崿F(xiàn)半自動化或 自動化作業(yè)。 塑料注射模主要用于熱塑料制品的成型，已成功的用于成型熱固塑性塑料制品， 它是塑料制品生產(chǎn)中十分重要的工藝裝置。注射模的基本組成是：定模機構(gòu)，動模機 構(gòu)，澆注系統(tǒng)，導向裝置，頂出機構(gòu)，芯機構(gòu)，冷卻和加熱裝置，排氣系統(tǒng)。 因注射模成型的廣泛適用，正是我這個設計的根本出發(fā)點。 關(guān)鍵詞：計算機輔助設計，注射模具，塑料碗 ii 目錄 前 言 1 【模具在加工工業(yè)中的地位】 1 【模具的發(fā)展趨勢】 2 1 塑料的工藝性設計.3 1.1 材料選擇 .3 1.2 塑件的尺寸與公差 .4 1.2.1 塑件的尺寸 .4 1.2.2 塑件尺寸公差標準 .4 1.2.3 塑件的表面質(zhì)量 .5 2 注射成型機及標準模架的選擇.5 2.1 制品三視圖(見附件 2) .5 2.2 注射機的初步選型 5 2.3 模架的初步選型 7 3 型腔布局與分型面設計.7 3.1 型腔的數(shù)目 .7 3.2 型腔的布局 .7 3.3 分型面的設計 .8 3.3.1 考慮對成型面積的影響 .9 3.3.2 考慮對排氣效果的影響 .9 3.3.3 對側(cè)向抽芯的影響 .9 4 澆注系統(tǒng)設計10 4.1 主流道設計 10 4.2 主流道襯套的固定 11 4.3 分流道的設計 11 iii 4.4 澆口的設計 13 5 成型零件的設計15 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設計 16 5.1.1 凹模結(jié)構(gòu)設計 16 5.1.2 型芯結(jié)構(gòu)設計 16 5.2 成型零件工作尺寸計算 17 5.2.1 外型尺寸 18 5.2.2 內(nèi)腔尺寸 19 6 脫模機構(gòu)的設計20 6.1 脫模機構(gòu)設計的總體原則 20 6.2 推桿設計 21 6.2.1 推桿的形狀 21 6.2.2 推桿的位置與布局 21 7 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 .22 7.1 模具冷卻系統(tǒng)的設計 23 7.2 模具加熱系統(tǒng)的設計 24 8 注射機工藝參數(shù)的校核24 8.1 注射量 24 8.2 注射壓力 24 8.3 鎖模力 24 8.4 開模行程 25 8.5 最大流程比 25 塑料模具零件常用材料（見附件三） .25 后記 .25 參考文獻 .26 1 前 言 光陰似梭，大學三年的學習一晃而過，為具體的檢驗這三年來的學習效果，綜合 檢測理論在實際應用中的能力，除了平時的考試、實驗測試外，更重要的是理論聯(lián)系 實際，即此次設計的課題為塑料碗的注塑模具。 本次畢業(yè)設計課題來源于生活，應用廣泛，但成型難度大，模具結(jié)構(gòu)較為復雜， 對模具工作人員是一個很好的考驗。它能加強對塑料模具成型原理的理解，同時鍛煉 對塑料成型模具的設計和制造能力。 本次設計以注射塑料碗模具為主線，綜合了成型工藝分析，模具結(jié)構(gòu)設計，最后 到模具零件的加工方法，模具總的裝配等一系列模具生產(chǎn)的所有過程。能很好的學習 致用的效果。在設計該模具的同時總結(jié)了以往模具設計的一般方法、步驟，模具設計 中常用的公式、數(shù)據(jù)、模具結(jié)構(gòu)及零部件。把以前學過的基礎(chǔ)課程融匯到綜合應用本 次設計當中來，所謂學以致用。在設計中除使用傳統(tǒng)方法外，同時引用了 cad、pro/e 等技術(shù)，使用 office 軟件，力求達到減小勞動強度，提高工作效率的目的。 本次設計中得到了何亮老師的指點。同時也非常感謝廣輕學院各位老師的精心教 誨。 由于實際經(jīng)驗和理論技術(shù)有限，設計的錯誤和不足之處在所難免，希望各位老師 批評指正。 【模具在加工工業(yè)中的地位】 模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加 工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓 力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。 對模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使 用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從模具制 造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。 模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、 進澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性 2 能、機械性能、電性能、內(nèi)應力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、 凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難 以程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應盡量減少開模、合模的過程和取制件 過程中的手工勞動，為此，常采用自動開合模自動頂出機構(gòu)，在全自動生產(chǎn)時還要保 證制品能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當批量不大時，模具 的費用在制件上的成本所占的比例將會很大，這時應盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的 模具，以降低成本。 現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少是三項重要 因素，尤其是模具對實現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設計起著重 要的作用。高效的全自動設備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用， 產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大， 對模具也提出了越來越高的要求。因此促進模具的不斷向前發(fā)展 【模具的發(fā)展趨勢】 近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模 具在整個模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。從模具設計和制造角度來看，模具的發(fā)展 趨勢可分為以下幾個方面： （1） 加深理論研究 在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已經(jīng)有經(jīng)驗設計階段 逐漸向理論技術(shù)設計各方面發(fā)展，使得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大的提高。 （2） 高效率、自動化 大量采用各種高效率、自動化的模具結(jié)構(gòu)。高速自動化的成型機械配合以先進的 模具，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本起了很大的作用。 （3） 大型、超小型及高精度 由于產(chǎn)品應用的擴大，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿 足這些要求，研制了各種高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導 熱性優(yōu)異的制模材料。 （4） 革新模具制造工藝 在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工 3 藝上作了很大的改進，特別是異形型腔的加工，采用了各種先進的機床，這不僅大大 提高了機械加工的比重，而且提高了加工精度。 （5） 標準化 開展標準化工作，不僅大大提高了生產(chǎn)模具的效率，而且改善了質(zhì)量，降低了成 本。 1 塑料的工藝性設計 1.1 材料選擇 制作塑料碗要考慮的因素主要有: 是否符合食品衛(wèi)生標準，是否環(huán)保，耐高溫性，塑料的韌性，耐候性，經(jīng)濟性。 查閱資料，選材料為 pp 等 pp（聚丙烯） 主 要 應 用 于 汽 車 工 業(yè) （ 主 要 使 用 含 金 屬 添 加 劑 的 pp： 擋 泥 板 、 通 風 管 、 風 扇 等 ） ， 器 械 （ 洗 碗 機 門 襯 墊 、 干 燥 機 通 風 管 、 洗 衣 機 框 架 及 機 蓋 、 冰 箱 門 襯 墊 等 ） ， 日 用 消 費 品 （ 草 坪 和 園 藝 設 備 如 剪 草 機 和 噴 水 器 等 ） 。 化 學 和 物 理 特 性 pp 是 一 種 半 結(jié) 晶 性 材 料 。 它 比 pe 要 更 堅 硬 并 且 有 更 高 的 熔點。 由 于 均 聚 物 型 的 pp 溫 度 高 于 0 以 上 時 非 常 脆 ， 因 此 許 多 商 業(yè) 的 pp 材 料 是 加 入 14% 乙烯的 無 規(guī) 則 共 聚 物 或 更 高 比 率 乙 烯 含 量 的 鉗 段 式 共 聚 物 。 共 聚 物 型 的 pp 材 料 有 較 低 的 熱 扭 曲 溫 度 （ 100 ） 、 低 透 明 度 、 低 光 澤 度 、 低 剛 性 ， 但 是 有 有 更 強 的 抗 沖 擊 強 度 。 pp 的 強 度 隨 著 乙 烯 含 量 的 增 加 而 增 大 。 pp 的 維卡軟化溫度為 150 。 由 于 結(jié) 晶 度 較 高 ， 這 種 材 料 的 表 面 剛 度 和 抗 劃 痕 特 性 很 好 。 pp 不 存 在 環(huán)境應力開 裂問 題 。 通 常 ， 采 用 加 入 玻 璃 纖 維 、 金 屬 添 加 劑 或 熱 塑 橡 膠 的 方 法 對 pp 進 行 改 性 。 pp 的 流 動 率 mfr 范 圍 在 140。 低 mfr 的 pp 材 料 抗 沖 擊 特 性 較 好 但 延 展 強 度 較 低 。 對 于 相 同 mfr 的 材 料 ， 共 聚 物 型 的 強 度 比 均 聚 物 型 的 要 高 。 由 于 結(jié) 晶 ， pp 的 收 縮 率 相 當 高 ， 一 般 為 1.82.5%。 并 且 收 縮 率 的 方 向 均 勻 性 比 pe-hd 等 材 料 要 好 得 多 。 加 入 30%的 玻 璃 添 加 劑 可 以 使 收 縮 率 降 到 0.7%。 均 聚 物 型 和 共 聚 物 型 的 pp 材 料 都 具 有 優(yōu) 良 的 抗 吸 濕 性 、 抗 酸 堿 腐 蝕 性 、 抗 溶 解 性 。 然 而 ， 它 對 芳 香 烴 （ 如 苯 ） 溶 劑 、 4 氯 化 烴 （ 四 氯 化 碳 ） 溶 劑 等 沒 有 抵 抗 力 。 pp 也 不 象 pe 那 樣 在 高 溫 下 仍 具 有 抗 氧 化 性 。 綜述 pp 材料成本低，易成型，且無毒無味（pp 料還有一種叫食品級的，本身就是做 食品用的容器的） 。而且 pp 還有許多優(yōu)良的特性，比如耐高溫，耐氣候性能優(yōu)秀，韌 性好等。pp 是非極性化合物，對極性溶劑十分穩(wěn)定，如醇、酚、醛、酮和大多數(shù)羧酸 都不會使其溶脹。故擬定本次設計采用 pp（聚丙烯）生產(chǎn)塑料碗。 1.2 塑件的尺寸與公差 1.2.1 塑件的尺寸 塑件尺寸的大小受制于以下因素： a) 取決于用戶的使用要求。 b) 受制于塑件的流動性。 c) 受制于塑料熔體在流動充填過程中所受到的結(jié)構(gòu)阻力。 1.2.2 塑件尺寸公差標準 a) 影響塑件尺寸精度的因素主要有：塑料材料的收縮率及其波動。 b) 塑件結(jié)構(gòu)的復雜程度。 c) 模具因素（含模具制造、模具磨損及壽命、模具的裝配、模具的合模及模具設計的 不合理所可能帶來的形位誤差等） 。 d) 成型工藝因素（模塑成型的溫度 t、壓力 p、時間 t 及取向、結(jié)晶、成型后處理等） 。 e) 成型設備的控制精度等。 其中，塑件尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動及模具制造誤差。 題中沒有公差值，則我們按未注公差的尺寸許偏差計算，查表取 mt5。 1.2.3 塑件的表面質(zhì)量 塑件的表面質(zhì)量包括塑件缺陷、表面光澤性與表面粗糙度，其與模塑成型工藝、 塑料的品種、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨損程度等相關(guān)。 5 模具型腔的表面粗糙度通常應比塑件對應部位的表面粗糙度在數(shù)值上要低 1-2 級。 2 注射成型機及標準模架的選擇 2.1 制品三視圖(見附件 2) 如圖 1 所示： 圖 1 塑料碗三視圖 2.2 注射機的初步選型 估算出制品體積 v=22（6.5 3-6.33）3=251.5=103.0cm 3 所需熔體 pp 塑料質(zhì)量 m=v*=251.50.91=246.9=93.8g 制品的正面投影面積 s=2r 2=265.46cm2 所需注射量80%注射機最大注射量；注射壓力；鎖模壓力 1）注射量：該塑料制件單件重 46.9gma 澆注系統(tǒng)重量的計算可根據(jù)澆注系統(tǒng)尺寸先計算澆注系統(tǒng)的體積： 3j0cmv 6 粗略計算澆注系統(tǒng)的重量 jj0.91.mvg 總體積 3103cmv 總重量 982g 滿足注射量 /.機 塑 件 式中 額定注射量（cm 3）v機 塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（cm 3）塑 件 3134.250.8cm 2） 注射壓力 p注 成 型 pp 塑料成型時的注射壓力 p7012mpa成 型 3）鎖模力： pf鎖 模 力 式中 p塑料成型時型腔壓力； f澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（mm） 2=265.418.035mp72kn0 根據(jù)以上計算初步選定注塑機為 xszy500，注射壓力為 104mpa，合模力為 3500kn，注射方式為螺桿式，噴嘴球半徑 r 為 18mm，噴嘴口直徑為 7.5mm 其相關(guān)參數(shù)如下 最大開模行程 300mm 模具最大厚度 450mm 模具最小厚度 300mm 故選用 xszy500 型注射機，其技術(shù)規(guī)范如表 2.2。 表 2.2 xszy500 型注射機的技術(shù)規(guī)范 注射量/cm 3 500 模板最大行程/mm 500 螺桿直徑/mm 65 最大 450 注射壓力/mpa 104 模具厚度/mm 最小 300 7 注射行程/mm 200 拉桿空間/mm 540440 注射時間/s 2.7 模板尺寸/mm 700850 鎖模力/kn 3500 噴嘴球徑/mm sr18 最大成型面積/cm 2 1000 噴嘴孔徑/mm 5 2.3 模架的初步選型 寬 130，高 65 一模兩腔 w 大于 130 l 大于 1302+252=310 c 板尺寸大于：c-h5-h665 c 120 根據(jù) gb/t 12555-2006，w 500 初選 dd5050-100*50*130 定模板厚度：a=100mm 動模板厚度：b=50mm 墊塊厚度：c=130mm 模具厚度：h=70+a+b+c=（70+100+50+130）=350mm 3 型腔布局與分型面設計 3.1 型腔的數(shù)目 根據(jù)設計要求選擇一模兩腔 3.2 型腔的布局 考慮到模具成型零件和抽芯結(jié)構(gòu)以及出模方式的設計，模具的型腔排列方式如下圖 2 所示： 8 圖 2 型腔排列方式 3.3 分型面的設計 分型面位置選擇的總體原則，是能保證塑件的質(zhì)量、便于塑件脫模及簡化模具的 結(jié)構(gòu)，分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精 度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響， 因此在選擇分型面時應綜合分析比較具體可以從以下方面進行選擇。 a) 分型面應選在塑件外形最大輪廓處。 b) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。 c) 保證塑件的精度要求。 d) 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。 e) 便于模具加工制造。 f) 對成型面積的影響。 g) 對排氣效果的影響。 h) 對側(cè)向抽芯的影響。 主要有以下幾種分型面形式：平面分型面，傾斜分型面，階梯分型面，曲面分型 面，互垂直分型面，為操作簡單，節(jié)約經(jīng)濟，選用平面分型面。如圖 3 所示： 9 圖 3 分型面 3.3.1 考慮對成型面積的影響 選擇分型面時應盡量減少塑件在合模分型面上的投影面積。盡量減少制品在合模 方向上的投影面積，可以減小所需鎖模力。從而可以可靠的鎖模以避免脹模溢料的現(xiàn) 象發(fā)生，如下圖 4 就比較合理。 圖 4 成型面積 3.3.2 考慮對排氣效果的影響 分型面應盡量與型腔充填時塑料熔體的料流末端所在的型腔內(nèi)壁表面重合，以利 于把型腔內(nèi)的氣體排出。如下圖 5 圖 5 排氣 10 3.3.3 對側(cè)向抽芯的影響 一般側(cè)向分型抽芯機的側(cè)向抽拔距離都較小，故選擇分型面時，應將抽芯或分型 距離長的一方放在動、定模開模的方向上，而將短的一方作為側(cè)向分型的抽芯。如下 圖 6 所示： 圖 6 側(cè)向抽芯 4 澆注系統(tǒng)設計 4.1 主流道設計 主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，可看作是噴嘴的通道在模具中的延續(xù)，另一 端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。形狀結(jié)構(gòu)如圖 7 所示，其設計要點： 11 圖 7 主流道的形狀結(jié)構(gòu) a) 主流道設計成圓錐形，其錐角可取 26，流道壁表面粗糙度取 ra=0.63m，且 加工時應沿道軸向拋光。 b) 主流道如端凹坑球面半徑 r2 比注射機的、噴嘴球半徑 r1 大 12 mm；球面凹坑深 度 35mm；主流道始端入口直徑 d 比注射機的噴嘴孔直徑大 0.51mm；一般 d=2.55mm。 c) 主流道末端呈圓無須過渡，圓角半徑 r=13mm。 d) 主流道長度 l 以小于 60mm 為佳，最長不宜超過 95mm。 e) 主流道常開設在可拆卸的主流道襯套上；其材料常用 t8a，熱處理淬火后硬度 5357hrc。 4.2 主流道襯套的固定 因為采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是標準 件，外徑為 150mm，內(nèi)徑 31.5mm。 具體固定形式如圖 8 所示： 圖 8 主流道襯套的固定形式 12 4.3 分流道的設計 a) 分流道是脫澆板下水平的流道。為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設置在分型 面上，分流道截面形狀一般為圓形梯形 u 形半圓形及矩形等，工程設計中常采用梯 形截面加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動阻力均不大，一般采用下面的經(jīng) 驗公式可確定其截面尺寸： （式 1）4265.0lmb （式 2） h3 式中 b梯形大底邊的寬度（mm） m塑件的重量（g） l分流道的長度（mm） h梯形的高度（mm） 質(zhì)量大約 58.5g，分流道的長度預計設計成 190mm 長，且有 2 個型腔，所以 取 b 為 15mm07.159.58264.04b =10 取 h 為 10mm13h 根據(jù)實踐經(jīng)驗，pp 塑料分流道截面直徑為 4.89.5。 所以我們可以選擇截面直徑為 9.5mm，h=6.3mm。 梯形小底邊寬度取 8mm，其側(cè)邊與垂直于分型面的方向約成 7。另外由于使用了 水口板（即我們所說的定模板和中間板之間再加的一塊板） ，分流道必須做成梯形截面， 便于分流道和主流道凝料脫模。 如下圖 9 所示： 圖 9 分流道截面 13 b) 分流道長度 分流道要盡可能短，且少彎折，便于注射成型過程中最經(jīng)濟地使用原料和注射機 的能耗，減少壓力損失和熱量損失。將分流道設計成直的，總長 190mm。 c) 分流道表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動 狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度 ra 并不要求很低，一般取 1.6m 左右既 可，這樣表面稍不光滑，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，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。 d) 分流道表面粗糙度 分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式， 但應遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、 鎖模力力求平衡。 4.4 澆口的設計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中 截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能 和質(zhì)量的影響很大。 a) 澆口的選用 它是流道系統(tǒng)和型腔之間的通道,這里我們采用點澆口： 澆口在成形自動切數(shù)斷，故有利于自動成形。 澆口的痕跡不明顯，通常不必后加工。 澆口之壓力損失大，必須高之射出壓力。 澆口部份易被固化之殘錙樹脂堵隹。 它常用于成型中、小型塑料件的一模多腔的模具中，也可用于單型腔模具或表面 不允許有較大痕跡的塑件。 b) 澆口位置的選用 模具設計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口 尺寸，無論采用何種澆口，其開設位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選 擇澆口的開設位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)。總 14 之要使塑件具有良好的性能與外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，如圖 10 所示。 通常要考慮以下幾項原則： 盡量縮短流動距離。 澆口應開設在塑件壁厚最大處。 必須盡量減少熔接痕。 應有利于型腔中氣體排出。 考慮分子定向影響。 避免產(chǎn)生噴射和蠕動。 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 注意對外觀質(zhì)量的影響。 圖 10 進澆點 c) 澆注系統(tǒng)的平衡 對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設計應盡量保證所有的 型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應將從 主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡 式）的形式，否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致， 15 這就是澆注系統(tǒng)的平衡。顯然，我們設計的模具是平衡式的，即從主流道到各個型腔 的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同。 d) 排氣的設計 排氣槽的作用主要有兩點。一是在注射熔融物料時，排除模腔內(nèi)的空氣；二是排 除物料在加熱過程中產(chǎn)生的各種氣體。越是薄壁制品，越是遠離澆口的部位，排氣槽 的開設就顯得尤為重要。另外對于小型件或精密零件也要重視排氣槽的開設，因為它 除了能避免制品表面灼傷和注射量不足外，還可以消除制品的各種缺陷，減少模具污 染等。那么，模腔的排氣怎樣才算充分呢？一般來說，若以最高的注射速率注射熔料， 在制品上卻未留下焦斑，就可以認為模腔內(nèi)的排氣是充分的。 適當?shù)亻_設排氣槽；可以大大降低注射壓力、注射時間。保壓時間以及鎖模壓力， 使塑件成型由困難變?yōu)槿菀?，從而提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，降低機器的能量消 耗。其設計往往主要靠實踐經(jīng)驗，通過試模與修模再加以完善，此模我們利用模具零 部件的配合間隙及分型面自然排氣。 5 成型零件的設計 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、 成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖 刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺 寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強度、剛度 及較好的耐磨性能。 設計成型零件時，應根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體 結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加 工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結(jié)構(gòu)設計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵 的成型零件進行強度和剛度校核。 5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設計 5.1.1 凹模結(jié)構(gòu)設計 凹模是成型產(chǎn)品外形的主要部件。 其結(jié)構(gòu)特點：隨產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和模具的加工方法 16 而變化。 鑲拼的組合方式的優(yōu)點： 對于形狀復雜的型腔，若采用整體式結(jié)構(gòu)，比較難加工。所以采用組合式的凹模 結(jié)構(gòu)。同時可以使凹模邊緣的材料的性能低于凹模的材料，避免了整體式凹模采用一 樣的材料不經(jīng)濟，由于凹模的鑲拼結(jié)構(gòu)可以通過間隙利于排氣，減少母模熱變形。對 于母模中易磨損的部位采用鑲拼式，可以方便模具的維修，避免整體的凹模報廢。 組合式凹模簡化了復雜凹模的機加工工藝，有利于模具成型零件的熱處理和模具 的修復，有利于采用鑲拼間隙來排氣，可節(jié)省貴重模具材料。 如圖 11 所示： 圖 11 凹模 5.1.2 型芯結(jié)構(gòu)設計 整體嵌入式型芯，適用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。最常用的嵌入裝 配方法是臺肩墊板式，其他裝配方法還有通孔螺釘聯(lián)接式，沉孔螺釘聯(lián)接式。 如圖 12 所示： 17 圖 12 型芯 5.2 成型零件工作尺寸計算 所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構(gòu)成型腔腔體的部位的尺寸，其直 接對應塑件的形狀與尺寸。鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復雜，塑件本身精度也 難以達到高精度，為了計算簡便，規(guī)定： 塑件的公差 塑件的公差規(guī)定按單向極限制，制品外輪廓尺寸公差取負值“ ”，制品叫做腔 尺寸公差取正值“ ”，若制品上原有公差的標注方法與上不符，則應按以上規(guī)定進 行轉(zhuǎn)換。而制品孔中心距尺寸公差按對稱分布原則計算，即取 。2 模具制造公差 實踐證明，模具制造公差可取塑件公差的 ，即 z= ，而且按成型加316)613( 工過程中的增減趨向取“+” 、 “-”符號，型腔尺寸不斷增大，則取“+z”,型芯尺寸 不斷減小則取“-z” ，中心距尺寸取“ ”?，F(xiàn)取 。2z 模具的磨損量 實踐證明，對于一般的中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的 ，對于大型塑61 件則取 以下。另外對于型腔底面（或型芯端面） ，因為脫模方向垂直，故磨損量6 c=0。 18 塑件的收縮率 塑件成型后的收縮率與多種因素有關(guān)，通常按平均收縮率計算。 = %=2%2minaxs20.13 模具在分型面上的合模間隙 由于注射壓力及模具分型面平面度的影響，會導致動模、定模注射時存在著一定 的間隙。一般當模具分型的平面度較高、表面粗糙度較低時，塑件產(chǎn)生的飛邊也小。 飛邊厚度一般應小于是 0.020.1mm。 5.2.1 外型尺寸 如圖 13 所示： 圖 13 外形尺寸 根據(jù)公式 ： l m= zsl043)1( d1m= z01s)( = 3 14.0%)2(5 =116.445 38.0 19 d2m= zs0243)1( = 3 74.0%)(5 =56.45 25.0 根據(jù)公式 ： h m= zs03)1( h1m= z01s2)( = 3 74.0%)(57 =57.65 25.0 h2m= zs023)1( = 3 2.0%)( =2.93 07. 5.2.2 內(nèi)腔尺寸 根據(jù)公式 ： m=l 043)1(zs 1m=d 01)(zs = 03.14%)2(0 = 3.0751 2m=d 024)(zs 20 = 0364.%)21(47 = 021.58 根據(jù)公式 ： m=h 03)(zs 1m= 012)(zs = 0364.%)(50 =51.43 21.0 2m=h 023)(zs = 0324.%)1(4 =4.2408. 6 脫模機構(gòu)的設計 6.1 脫模機構(gòu)設計的總體原則 （1） 要求在開模過程中塑件留在動模一側(cè)，以便推出機構(gòu)盡量設在動模一側(cè)，從而 簡化模具結(jié)構(gòu)。 （2） 正確分析塑件對模具包緊力與粘附力的大小及分布，有針對性地選擇合理的推 出裝置和推出位置，使脫模力的大小及分布與脫模阻力一致；推出力作用點應 靠近塑件對凸模包緊力最大的位置，同時也應是塑件剛度與強度最大的位置； 力的作用面盡可能大一些，以防止塑件在被推出過程中變形或損壞。 （3） 推出位置應盡可能設在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位，以力求良好的 塑件外觀。 （4） 推出機構(gòu)應結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠（即：推出到位、能正確復位且不與其他零件 21 相干涉，有足夠的強度與剛度） ，遠動靈活，制造及維修方便。 6.2 推桿設計 6.2.1 推桿的形狀 如圖 14 所示 圖 14 推桿 6.2.2 推桿的位置與布局 a) 應設在脫模阻力大的部位，均勻布置。 b) 應保證塑件被推出時受力均勻，推出平衡，不變形；當塑件各處脫模阻力相同時， 則均勻布置；若某個部位脫模阻力特大，則該處應增加推數(shù)目。 c) 推桿應盡可能設在塑件厚壁、凸緣、加強等塑件強度、剛度較大處；當結(jié)構(gòu)特殊， 需要推在薄壁處時，可采用盤狀推桿以增大接觸面積。 d) 推桿的設置不應影響凸模強度與壽命。當推在端面則距型芯側(cè)壁 1 0.13mm；當 22 推桿設置在型芯內(nèi)部推在塑件內(nèi)部時，推桿孔距型芯側(cè)壁 2 3mm。 e) 在模內(nèi)排氣困難的部位應設置推桿，以利于用配合間隙排氣。 f) 若塑件上不允許有推桿痕跡時，可在塑件外側(cè)設置溢料槽，從而靠推桿推在溢料槽 內(nèi)的凝料上而帶塑件。 7 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計 在注射成型過程中，模具溫度直接影響到塑件的質(zhì)量如收縮率、翹曲變形、耐應 力開裂性和表面質(zhì)量等，并且對生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性的作用，在注射過程中，冷卻時 間占注射成型周期的約 80%，然而，由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具溫 度的要求有盡相同，因此，對模具冷卻系統(tǒng)的設計及優(yōu)化分析在一定程度上決定了塑 件的質(zhì)量和成本，模具溫度直接影響到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件 質(zhì)量，而模具溫度的高低取決于塑料結(jié)晶性，塑件尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求以及其它工 藝條件如熔料溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期等。影響注射模冷卻的因素很多， 如塑件的形狀和分型面的設計，冷卻介質(zhì)的種類、溫度、流速、冷卻管道的幾何參數(shù) 及空間布置，模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度，塑件和模具間 的熱循環(huán)交互作用等。 （1） 低的模具溫度可降低塑件的收縮率。 （2） 模具溫度均勻、冷卻時間短、注射速度快，可降低塑件的翹曲變形。 （3） 對結(jié)晶性聚合物，提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定，避免后結(jié)晶現(xiàn)象，但是將 導致成型周期延長和塑件發(fā)脆的缺陷。 （4） 隨著結(jié)晶型聚合物的結(jié)晶度的提高，塑件的耐應力開裂性降低，因此降低模具 溫度是有利的，但對于高粘度的無定型聚合物，由于其耐應力開裂性與塑料的 內(nèi)應力直接相關(guān)，因此提高模具溫度和充模，減少補料時間是有利的。 （5） 提高模具溫度可以改善塑件的表面質(zhì)量。 在注射成形過程中，模具的溫度直接影響塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率，根據(jù)塑料 的要求，注射到模具內(nèi)的塑料溫度為 2000c 左右，而從模具中取出塑件的溫度約為 600c，溫度降低是由于模具通入冷卻水，將溫度帶走了，普通的模具通入常溫的水進 行冷卻，通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。 總之，要做到優(yōu)質(zhì)、高效率生產(chǎn)，模具必須進行溫度調(diào)節(jié)。 23 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求： （1） 確定加熱或是冷卻； （2） 模溫均一，塑件各部分同時冷卻； （3） 采用低的模溫，快速且大量通冷卻水； 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應盡量結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低謙。 7.1 模具冷卻系統(tǒng)的設計 根據(jù)模具冷卻系統(tǒng)設計原則：冷卻水孔數(shù)量盡量多，尺寸盡量大的原則可知，冷 卻水孔數(shù)量大于或等于 3 根都是可行的。這樣做同時可實現(xiàn)盡量降低入水與出水的溫 度差的原則。根據(jù)書上的經(jīng)驗值取 4 根，冷卻水口口徑為 6mm. 另外，具冷卻系統(tǒng)的過程中，還應同時遵循： 1、 澆口處加強冷卻； 2、 冷卻水孔到型腔表面的距離相等； 3、 冷卻水孔數(shù)量應盡可能的多，孔徑應盡可能的大； 4、 冷卻水孔道不應穿過鑲快或其接縫部位，以防漏水。 5、 進水口水管接頭的位置應盡可能設在模具的同一側(cè)，通常應設在注塑機的背面。 6、 冷卻水孔應避免設在塑件的熔接痕處。 而且在冷卻系統(tǒng)內(nèi)，各相連接處應保持密封，防止冷卻水外泄。 7.2 模具加熱系統(tǒng)的設計 因在 abs 要求的熔融溫度為 200。而且流動性能為中性，同時在注射時模具溫度要 求為 5070，所以該模具必須加熱。模具加熱方法包括：熱水，熱空氣，熱油及電 加熱等。由于電加熱清潔、結(jié)構(gòu)簡單、可調(diào)節(jié)范圍大，所以在該模具應用電加熱。 24 8 注射機工藝參數(shù)的校核 8.1 注射量 塑件體積：v=103.0 3cm 注射機理論注射容量：v 理=500 3c vv 理*80%=500*0.80=400,故符合要求。 8.2 注射壓力 所選注射機的須大于塑件所需的注射壓力，聚丙烯的注射壓力為 70120mpa，注射 機的注射壓力為 104mpa，