畢業(yè)設(shè)計(jì)---塑料保暖杯蓋注塑模具的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑件。本設(shè)計(jì)進(jìn)行了一種保暖杯蓋的注塑模具設(shè)計(jì)，分析塑件的成型工藝，設(shè)計(jì)了一模一腔、雙分型面、點(diǎn)澆口、斜導(dǎo)柱滑塊向內(nèi)抽芯的注塑模結(jié)構(gòu)。利用Moldflow軟件對(duì)塑件成型工藝性進(jìn)行模擬分析，確定澆注系統(tǒng)類(lèi)型和澆口位置，對(duì)塑件質(zhì)量進(jìn)行控制。使用Pro/E軟件對(duì)制

2、件進(jìn)行三維實(shí)體造型，并利用其外掛模架專(zhuān)家系統(tǒng)EMX4.1選擇標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)件，最終完成全套注塑模具的三維裝配實(shí)體。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，工藝性的合理性、零部件的選材、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)制件能否合格生產(chǎn)有很大影響。本設(shè)計(jì)從保證產(chǎn)量和質(zhì)量要求出發(fā)，通過(guò)分析塑件的形狀及其成形工藝的特點(diǎn)，擬定了模具成形的最佳方案，成功地實(shí)現(xiàn)了零件的成型設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：注塑模具；點(diǎn)澆口；斜導(dǎo)拄；Moldflow；Pro/E<

3、;/p><p><b>　　Abtsract</b></p><p>　　Injection molding is one of the main molding methods for thermo plastics, and it can once-formed delicate plastic members with complexed shape. This p

4、aper discusse the design of injection mould of the lip of the vacuum mug.In this paper,the forming process of plastic part is analyzed. The injection mold mechanism of one mold with one cavity, two parting surfaces, poin

5、t gate and pulling mechanism with slider and leaning guide post guiding the core inward, are designed. Through analyzing the moldi</p><p>　　Key words:Injection mould;Point gate;Leaning guide post;Moldflow;Pr

6、o/E</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　1.1 選題的背景目的和意義</p><p>　　塑料保暖杯是現(xiàn)家庭常用日用塑料制品，其基本要求是對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害、價(jià)格低廉、外形美觀。而保暖杯蓋是產(chǎn)品不可缺少的配套零件之一。本課題以塑料保暖杯蓋的成型加工工藝及相關(guān)模具為設(shè)計(jì)對(duì)象，力求采用先進(jìn)設(shè)計(jì)方法，經(jīng)濟(jì)地、科學(xué)

7、合理地制定出成型工藝和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、滿(mǎn)足使用要求、制造工藝性好的注射模具。</p><p>　　通過(guò)對(duì)塑料保暖杯蓋注塑模具的設(shè)計(jì)，對(duì)注塑模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程有了更全面的了解，鞏固所學(xué)知識(shí)，對(duì)模具設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題能夠獨(dú)立解決。掌握制件的材料性能和模具用材料的性能以及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)模具進(jìn)行優(yōu)化。進(jìn)一步提高自己的模具設(shè)計(jì)水平和模具設(shè)計(jì)輔助軟件的掌握程度。并了解模具制造和使用方面的情況，吸取其中的經(jīng)驗(yàn)。</p>

8、<p>　　1.2 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展概況</p><p>　　1.2.1 世界塑料制品工業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀</p><p>　　世界塑料制品工業(yè)在經(jīng)歷了本世紀(jì)70年代至80年代的飛速發(fā)展以后，進(jìn)入90年代以來(lái)，發(fā)展速度已明顯趨緩。90年代初期，世界塑料原料的產(chǎn)量一直在近億噸水平徘徊。從世界各大洲的生產(chǎn)情況來(lái)看，亞洲、北美、非洲的塑料制品工業(yè)仍呈繼續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中亞洲是90年代塑料工

9、業(yè)發(fā)展最為迅速的地區(qū)，東歐、西歐、大洋洲從1991年起產(chǎn)品數(shù)量有所下降，中南美洲從1992年開(kāi)始出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。</p><p>　　從主要國(guó)家的生產(chǎn)情況分析，美、日、德、俄、法、意、英等7個(gè)國(guó)家中，除美國(guó)的塑料產(chǎn)量仍繼續(xù)增長(zhǎng)外，其他國(guó)家均有不同程度的下降。1992年在世界總產(chǎn)量中居前10名的國(guó)家和地區(qū)是：美國(guó)3000萬(wàn)噸、日本1258萬(wàn)噸、德國(guó)930萬(wàn)噸、韓國(guó)481萬(wàn)噸、法國(guó)430萬(wàn)噸、荷蘭380萬(wàn)噸、中國(guó)臺(tái)

10、灣省345萬(wàn)噸、俄羅斯335萬(wàn)噸、中國(guó)大陸333萬(wàn)噸、意大利300萬(wàn)噸。</p><p>　　從生產(chǎn)速度的增長(zhǎng)情況來(lái)看，增速最快的是韓國(guó)、中國(guó)大陸和臺(tái)灣省[4]。</p><p>　　1.2.2 我國(guó)塑料制品工業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀</p><p>　　近10多年來(lái)，我國(guó)塑料工業(yè)發(fā)展迅猛，產(chǎn)品數(shù)量大幅度增加，質(zhì)量和檔次明顯提高，新產(chǎn)品和新品種不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)已進(jìn)入10大塑料制品生

11、產(chǎn)國(guó)的行列。</p><p>　　統(tǒng)計(jì)資料表明，我國(guó)塑料制品工業(yè)90年代初的工業(yè)總產(chǎn)值近500億元人民幣，總產(chǎn)量達(dá)500多萬(wàn)噸。其中：聚氯乙烯制品約180萬(wàn)噸，聚乙烯制品約200萬(wàn)噸，聚苯乙烯及ABS制品約為17多萬(wàn)噸，聚氨酯制品約為8萬(wàn)噸。在大類(lèi)產(chǎn)品中，各類(lèi)包裝制品的產(chǎn)量已達(dá)100多萬(wàn)噸，農(nóng)膜產(chǎn)量約60萬(wàn)噸，編織袋產(chǎn)量約50多億條，塑料鞋類(lèi)產(chǎn)量高達(dá)4~6億雙，這些產(chǎn)品的生產(chǎn)總量均已居世界首位。</p>

12、;<p>　　我國(guó)塑料制品工業(yè)發(fā)展于20世紀(jì)50年代后期，主要用于日常用品，如塑料鞋、日用薄膜等。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，塑料的應(yīng)用已涉及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活中各個(gè)方面，如儀表、機(jī)械制造、汽車(chē)、家用電器、化工、建材、醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)、軍事、航天和原子能工業(yè)中，塑料已經(jīng)成為金屬的良好代用材料，出現(xiàn)了金屬零件塑料話的趨勢(shì)。例如ABS塑料有1/4用于汽車(chē)、1/3用于家用電器和視聽(tīng)設(shè)備中。包裝用塑料制品已達(dá)100多萬(wàn)噸。在建材應(yīng)用

13、上，各種塑料門(mén)窗、管道、地板革、異型材等應(yīng)用日趨廣泛。到2010年，塑料門(mén)窗和塑料排水管的普及率將達(dá)到30%~50%。由于塑料材料具有不能被其他材料所替代的特性，使得塑料工業(yè)在促進(jìn)現(xiàn)代科技發(fā)展、加速?lài)?guó)防現(xiàn)代化建設(shè)、推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、改善和提高人們生活方面，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用[3]。</p><p>　　1.3 模具的重要性和發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　1.3.1 模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的

14、重要性</p><p>　　用模具生產(chǎn)的足療制品具有高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗等特點(diǎn)，因此廣泛用于儀器、儀表、家用電器、汽車(chē)行業(yè)。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具技術(shù)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，決定產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”，日本則稱(chēng)“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力”。&l

15、t;/p><p>　　模具工業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性，表現(xiàn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)——機(jī)械、電子、汽車(chē)、石油化工和建筑，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)，以滿(mǎn)足五大支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。以汽車(chē)、摩托車(chē)行業(yè)模具市場(chǎng)為例，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，汽車(chē)、摩托車(chē)行業(yè)是模具的最大市場(chǎng)，其占整個(gè)模具市場(chǎng)的一半左右。</p><p>　　在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，

16、其它各類(lèi)模具約占11%。改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國(guó)有專(zhuān)業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨(dú)資企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)，都得到了快速發(fā)展，集體和私營(yíng)的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)多達(dá)數(shù)千家，成為國(guó)內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力

17、，紛紛加入了對(duì)模具制造的投入，例如科龍、美的、康佳和威力等集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。</p><p>　　目前，全世界的模具年產(chǎn)值約有600~650億美元。發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家，模具出口約占本國(guó)模具年產(chǎn)值的1/3。而我國(guó)模具出口數(shù)量極少，1998年出口為0.96億美元，約占我國(guó)模具總產(chǎn)值的3.6%，與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距比較大

18、[3]。</p><p>　　1.3.2 模具工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　當(dāng)前，由于產(chǎn)品品種增多，更新加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，因此對(duì)模具的要求是交貨期短、精度高及成本低，塑料成型模具正朝著高效率、高精度及高壽命方向發(fā)展。隨著現(xiàn)代產(chǎn)品對(duì)形狀、尺寸、精度及零件整體性要求的提高，以及新材料、新工藝的廣泛應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)代模具的結(jié)構(gòu)和形腔形狀的要求也日趨復(fù)雜。許多精密塑料成型模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度近似于

19、一臺(tái)精密機(jī)床，不僅形腔表面形狀復(fù)雜，而且模具中零件的配套性要求極高，加工中必須保證多個(gè)模具之間幾何形狀的協(xié)調(diào)一致。例如塑料注射模具的設(shè)計(jì)與制造具有三維幾何形狀復(fù)雜及運(yùn)動(dòng)配合精度要求高等特點(diǎn)，同時(shí)涉及模具強(qiáng)度計(jì)算、模具壽命計(jì)算及熔融塑料在模具中流動(dòng)預(yù)測(cè)等復(fù)雜工程運(yùn)算問(wèn)題，是一項(xiàng)綜合性的復(fù)雜技術(shù)工作。只有在成型設(shè)備和模具設(shè)計(jì)及制造方面引入CAD/CAM/CAE先進(jìn)技術(shù)，才能迅速地完成查詢(xún)表格數(shù)據(jù)、零件目錄，繪制模具圖紙和明細(xì)表等工作，使設(shè)計(jì)

20、的模具達(dá)到盡可能的完美，讓模具設(shè)計(jì)人員從繁重的重復(fù)勞動(dòng)中解脫出來(lái)，有較多的時(shí)間從事創(chuàng)造性工作，以提高模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量[15]。</p><p>　　雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。</p><p>　　未來(lái)的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括：</p><p&g

21、t;　　(1) 提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平；</p><p>　　(2) 在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；</p><p>　　(3) 大力發(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術(shù)；</p><p>　　(4) 在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；</p><p>　　(5)

22、提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；</p><p>　　(6) 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；</p><p>　　(7) 逐步推廣高速銑削在模具加工的應(yīng)用；</p><p>　　(8) 進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)模具的拋光技術(shù)和設(shè)備；</p><p>　　(9) 研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程；</p><p

23、>　　(10) 開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。</p><p>　　1.4 對(duì)選題的設(shè)計(jì)設(shè)想和設(shè)計(jì)方法</p><p>　　本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是保暖杯蓋注塑模具。設(shè)計(jì)時(shí)首先要對(duì)塑件進(jìn)行工藝分析，根據(jù)塑件的特點(diǎn)合理的選用注射機(jī)。然后是對(duì)模具的主體進(jìn)行設(shè)計(jì)，又包括澆注和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、型腔和型芯的設(shè)計(jì)、模架的選取。主體設(shè)計(jì)好之后，就要設(shè)計(jì)導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)、側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。做完這些之后

24、，就該對(duì)所設(shè)計(jì)的模具進(jìn)行校核了，只有通過(guò)了校核模具的設(shè)計(jì)才真正的結(jié)束。</p><p>　　第2章 塑件分析和成型材料特性</p><p><b>　　2.1 塑件分析</b></p><p>　　該塑件為保暖杯蓋，廣泛應(yīng)用于日常生活中對(duì)水或食物進(jìn)行保暖。目前市場(chǎng)上有多種產(chǎn)品類(lèi)型，各種類(lèi)型產(chǎn)品的形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)、材料等皆盡不同。因此也導(dǎo)致了各種

25、產(chǎn)品的生產(chǎn)方法與市場(chǎng)占有空間參差不齊，所以，經(jīng)濟(jì)、合理地對(duì)制件進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)是十分必要的。</p><p>　　該塑件結(jié)構(gòu)為帶內(nèi)螺紋的旋轉(zhuǎn)類(lèi)制品。制件的具體結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。零件壁厚基本均勻，所有壁厚均大于最小壁厚0.8mm，注射時(shí)不會(huì)發(fā)生充填不足現(xiàn)象。</p><p>　　材料為ABS，根據(jù)常用塑料模型件尺寸公差等級(jí)選用一般精度MT3，根據(jù)塑件及其模具精度的對(duì)應(yīng)關(guān)系MT3對(duì)應(yīng)的模具制造精

26、度為IT9[2][10] 。</p><p>　　圖2.1 制件外觀圖(mm)</p><p>　　2.2 成型材料的特性</p><p>　　2.2.1 塑件的原材料分析</p><p>　　ABS塑料是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三元共聚物。是非結(jié)晶聚合物，不透明、無(wú)毒、無(wú)味及微黃的熱塑性樹(shù)脂，可燃燒，但燃燒緩慢且有特殊刺激味，密度1.02~1

27、.20g/cm3。由于ABS樹(shù)脂原料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，性能優(yōu)異，因此20世紀(jì)60年代后發(fā)展很快，是目前產(chǎn)量最大的一種工程塑料。</p><p>　　ABS具有三種成分的綜合性能，丙烯腈使ABS具有一定的強(qiáng)度、硬度、耐化學(xué)性、耐油性及耐熱性，丁二烯使ABS具有彈性、良好的沖擊強(qiáng)度和耐寒性，苯乙烯可使ABS具有優(yōu)良的介電性能、光澤和良好的成型加工性能。因此，ABS是一種具有堅(jiān)韌、硬質(zhì)和剛性的工程材料。通過(guò)控制三種成

28、分的比例可以改變ABS的性能。</p><p>　　ABS具有突出的力學(xué)性能和良好的綜合性，堅(jiān)固、堅(jiān)韌、堅(jiān)硬，是重要的工程塑料，用途廣泛?？勺鰹榧矣秒娮釉O(shè)備上的零部件，如電視機(jī)、錄音機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、電話、電風(fēng)扇及吸塵器的殼體、內(nèi)襯和部件；機(jī)械工業(yè)上用于制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、儀器儀表盤(pán)及鉸鏈等；還可用于制作玩具、包裝容器、家具、安全帽及辦公設(shè)備等。</p><p>　　2.2.2

29、 ABS的成型特性</p><p>　　(1) 可用注塑、擠出、壓延、吹塑、真空成型、電鍍、焊接及表面涂飾等成型加工方法。</p><p>　　(2) 收縮率小，可制得精密塑料。</p><p>　　(3) 吸濕性較大，成型前應(yīng)干燥處理。</p><p>　　(4) 流動(dòng)性中等，溢邊值0.04mm,熔體粘度強(qiáng)烈依賴(lài)于剪切速率，因此模具設(shè)計(jì)大都

30、采用點(diǎn)澆口形式。</p><p>　　(5) 熔融溫度較低，熔融溫度范圍固定，宜采用高料溫、高模溫和高注射壓力，有利于成型。</p><p>　　(6) 澆注系統(tǒng)流動(dòng)阻力要小，注意澆口形式和位置應(yīng)合理，防止產(chǎn)生熔接痕或減小熔接痕數(shù)量。脫模斜度不宜過(guò)小。</p><p>　　(7) 比苯乙烯加工困難。料溫對(duì)物性影響較大、料溫過(guò)高易分解(分解溫度為250℃左右，比聚苯乙

31、烯易分解)，對(duì)要求精度較高塑件，模溫宜取50~60℃，要求光澤及耐熱型料宜取60~80℃。注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注射機(jī)時(shí)料溫為180~230℃，注射壓力為100~140Mpa，螺桿式注塑機(jī)則取160~220℃，70~100Mpa為宜[3]。</p><p>　　表2.1 ABS的注射工藝參數(shù)[1]</p><p>　　2.3 脫模斜度的選擇</p><

32、;p>　　由于制品冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)緊緊地包住模具型芯或型腔中凸出的部分。為了使制品易于從模具內(nèi)脫出，設(shè)計(jì)時(shí)必須保證制品的內(nèi)外壁具有足夠的斜度，以確保塑件脫模，該斜度叫做脫模斜度。脫模斜度還沒(méi)有比較精確的計(jì)算公式，目前仍依靠經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。脫模斜度與塑料的品種制品的形狀及模具的結(jié)構(gòu)等有關(guān)，ABS塑料型腔取1.5°，型芯取1.5°。</p><p><b>　　2.4 本章小結(jié)<

33、/b></p><p>　　經(jīng)過(guò)對(duì)制件結(jié)構(gòu)工藝性分析，根據(jù)材料類(lèi)型確定制件及其模具的精度等級(jí)。查找有關(guān)制件材料ABS成型特性和相關(guān)注射工藝參數(shù)，同時(shí)確定了型腔、型芯的脫模斜度。</p><p>　　第3章 注射機(jī)選擇</p><p>　　3.1 常用的注射機(jī)分類(lèi)</p><p>　　3.1.1 注塑機(jī)的組成</p>&l

34、t;p>　　根據(jù)熟料注射成型過(guò)程，一般可將注塑機(jī)分為以下幾個(gè)部分：</p><p>　　注射裝置 注射裝置包括料斗、料筒、加熱器、計(jì)量裝置、螺桿及驅(qū)動(dòng)裝置、噴嘴等部件。</p><p>　　開(kāi)合模裝置 開(kāi)合模裝置的作用有兩點(diǎn)，第一是實(shí)現(xiàn)模具的開(kāi)閉動(dòng)作，第二是在成型時(shí)提供足夠的加緊力使模具夾緊。</p><p>　　推出機(jī)構(gòu) 推出機(jī)構(gòu)的作用是開(kāi)模時(shí)推出模內(nèi)

35、的塑料制品。</p><p>　　液壓傳動(dòng)和電器控制[1]。</p><p>　　3.1.2 注塑機(jī)的分類(lèi)</p><p>　　用于注射成型的設(shè)備有：通用注射機(jī)；熱固性塑料注射成型機(jī)；特種注射成型工藝用注射成型機(jī)。其中通用注射成型機(jī)應(yīng)用最為廣泛。</p><p>　　注塑機(jī)的外形結(jié)構(gòu)對(duì)于工藝操作、生產(chǎn)效率和模具設(shè)計(jì)均有影響，按其特征分類(lèi)，通常

36、有如下三種類(lèi)型。</p><p>　　立式注塑機(jī) 立式注塑射機(jī)的特點(diǎn)是注射裝置與合模裝置的軸線重合并與機(jī)器安裝底面垂直。</p><p>　　臥式注塑機(jī) 臥式注射機(jī)是注射機(jī)種最普通和最主要的形式，臥式注塑機(jī)的注射裝置和定模裝安裝板在一側(cè)，而合模裝置、動(dòng)模安裝板和退出機(jī)構(gòu)均設(shè)置在另一側(cè)。</p><p>　　直角式注塑機(jī) 其特點(diǎn)是注射裝置與合模裝置的軸線垂直，適

37、用于中心部分不允許留有澆口痕跡的小型塑料制品。</p><p>　　按塑料在料筒內(nèi)的塑化方式又可分為以下兩種：</p><p>　　(1) 螺桿式注射機(jī)</p><p>　　(2) 柱塞式注射機(jī)</p><p>　　其中螺桿式注射機(jī)較柱塞式多一旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，產(chǎn)生分力可使材料在螺旋槽間產(chǎn)生混煉作用，增加了塑化能力。它可成型形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高以

38、及各種帶嵌件的塑件；塑化能力強(qiáng)，成型周期短，效率高，生產(chǎn)過(guò)程易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；其加熱缸的壓力損失小，用較低的射出力也能成型；并且加熱缸內(nèi)的材料滯留處少，熱穩(wěn)定性差的材料也很少因滯留而分解，是當(dāng)前應(yīng)用較廣泛的機(jī)型。</p><p>　　圖3.1 螺桿式注射機(jī)</p><p><b>　　3.2 初選注塑機(jī)</b></p><p>　　1、零件體積及質(zhì)

39、量估算</p><p>　　(1) 利用PRO/E的模型分析功能[10]，測(cè)出單個(gè)制件的體積V=76.92cm3，單個(gè)質(zhì)量m=76.92×1.05=80.76g</p><p>　　(2) 塑件和澆注系統(tǒng)凝料，澆注系統(tǒng)凝料按制件50%算，總體積V總=115.38cm3，總質(zhì)量m總=121.15g</p><p><b>　　2、初選注塑機(jī)<

40、/b></p><p>　　通常影響射出機(jī)選擇的重要因素包括模具、產(chǎn)品、塑料、成型要求等，因此，在進(jìn)行選擇前必須先收集或具備下列資訊： </p><p>　　1) 模具尺寸(寬度、高度、厚度)、重量、特殊設(shè)計(jì)等； </p><p>　　2) 使用塑料的種類(lèi)及數(shù)量(單一原料或多種塑料)；</p><p>　　3) 注塑成品的外觀尺寸(長(zhǎng)、

41、寬、高、厚度)、重量等； </p><p>　　4) 成型要求，如品質(zhì)條件、生產(chǎn)速度等；</p><p>　　為了提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn),故采用臥式注射機(jī)；為了得到尺寸精度高，殘余應(yīng)力小的制件，故采用螺桿式注射機(jī)。從實(shí)際注塑量應(yīng)在額定注射量的20%~80%之間考慮，初選臥式注塑機(jī)為HTF160W2。該設(shè)備的技術(shù)規(guī)范見(jiàn)表3.1。</p><p>　　表3.1

42、HTF160W2注射成型機(jī)的技術(shù)規(guī)范[2]</p><p><b>　　3.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章列出了注射機(jī)的分類(lèi)，通過(guò)對(duì)注射機(jī)比較和ABS的成型性能，根據(jù)塑件體積和質(zhì)量的計(jì)算，初選注射成型機(jī)成型塑件，并查閱注塑機(jī)的相關(guān)參數(shù)。</p><p>　　第4章 分型面與型腔、排氣槽布置</p><p>

43、;　　4.1 型腔數(shù)目的確定</p><p>　　型腔數(shù)目的確定，應(yīng)根據(jù)續(xù)建的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量要求、批量大小交貨期長(zhǎng)短、注射機(jī)能力、模具成本等要求來(lái)綜合考慮[2]。</p><p>　　根據(jù)塑件質(zhì)量要求，大型、中型、復(fù)雜塑件一般都采用單型腔注射模；大多數(shù)小型件常采用多型腔注塑模；而高精度塑件的型腔數(shù)原則上不超過(guò)4個(gè)，生產(chǎn)中如果交貨期允許，寧可一模一腔。</p><p

44、>　　對(duì)于批量小于1萬(wàn)件的塑件，交貨時(shí)間充足時(shí)，則單型腔模式最經(jīng)濟(jì)的方案。</p><p>　　根據(jù)注射機(jī)最大注射量m來(lái)確定型腔數(shù)目n，即</p><p><b>　　(4.1)</b></p><p>　　式中 m——注射機(jī)允許最大注射量，為320g；</p><p>　　m1——單個(gè)塑件的質(zhì)量，為80.7

45、6g；</p><p>　　m2——澆注系統(tǒng)凝料，為40.38g</p><p>　　則 n2.67</p><p>　　綜合以上方法確定型腔數(shù)目，擬采用一模一腔。</p><p><b>　　4.2 分型面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　模具閉合時(shí)

46、型腔與型芯相接觸的表面稱(chēng)為分型面。分型面按其位置與注射機(jī)開(kāi)模運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系來(lái)分類(lèi)有：分型面垂直于注射機(jī)開(kāi)模運(yùn)動(dòng)方向，平行于開(kāi)模方向，傾斜于開(kāi)模方向。為了便于脫模，分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件斷面尺寸最大的地方，還要不影響制品的外觀。</p><p>　　分型面選擇原則[2]：</p><p>　　分型面位置應(yīng)開(kāi)設(shè)在有利于脫模的塑件最大輪廓處；</p><p>　　分型面的

47、位置應(yīng)盡可能使塑件留在動(dòng)模一側(cè)，以簡(jiǎn)化脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)置；</p><p>　　分型面的設(shè)置應(yīng)有利于確保塑件的形狀及尺寸精度；</p><p>　　分型面的設(shè)置應(yīng)滿(mǎn)足塑件外觀質(zhì)量的要求；</p><p>　　分型面的設(shè)置應(yīng)有利于模具的排氣；</p><p>　　分型面的設(shè)置應(yīng)有利于模具加工制作。</p><p>　　經(jīng)分析

48、，該零件成型時(shí)采用側(cè)內(nèi)向抽芯，可能適合的模具結(jié)構(gòu)有兩種，即單分型面注射模和雙分型面注射模。</p><p><b>　　單分型面注射模 </b></p><p>　　型腔(凹模)在定模上；主流道設(shè)在定模一側(cè)，分流道設(shè)在分型面上，開(kāi)模口塑件連同流道內(nèi)的凝料一起留在動(dòng)模一側(cè)；動(dòng)模上設(shè)有頂出機(jī)構(gòu)，用以頂出塑件和流道內(nèi)的凝料?？赡艿臐部谛问接校褐苯訚部?、側(cè)澆口、扇形澆口、重疊

49、式澆口和潛伏式澆口等。該類(lèi)模具采用的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，一般是斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)(斜導(dǎo)柱在定模、滑塊在動(dòng)模)、斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)、彎銷(xiāo)抽芯機(jī)構(gòu)和斜導(dǎo)槽抽芯機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　　雙分型面注射模 </b></p><p>　　它從不同的分型面分別取出流道內(nèi)的凝料和塑件，又稱(chēng)為三板式注射模具。與單分型面注射模相比，三板式注射模具增加了一個(gè)可移動(dòng)的中間板(又名澆口板)。中間板

50、適用與采用點(diǎn)澆口進(jìn)料的單型腔和多型腔模具。在開(kāi)模時(shí)由于定距拉板的限制，中間板與定模板作定距離的分開(kāi)，以便取出這兩塊板之間流道內(nèi)的凝料，而利用推板或推桿將型芯上的塑件脫出。適合的澆口有：點(diǎn)澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、重疊式澆口等。該類(lèi)模具采用的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，一般是斜導(dǎo)柱在動(dòng)模，滑塊在定模，或斜導(dǎo)柱、滑塊均在定模的斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)。脫模時(shí)還必須有順序脫模機(jī)構(gòu)，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。</p><p>　　ABS材料適用于點(diǎn)澆口，所以

51、選用雙分型面注射模。</p><p>　　根據(jù)分型面選擇原則和制件的特性，主分型面設(shè)置在杯蓋口處如圖4.1所示。A-A截面為本套模具主分型面。</p><p>　　圖4.1分型面的選擇</p><p>　　4.3 排氣方案設(shè)計(jì)</p><p>　　在注射成型過(guò)程中，需要排除的氣體有因干燥不良而存在于熔體中的水汽，模腔內(nèi)空氣、原料中易揮發(fā)物質(zhì)的

52、揮發(fā)氣、材料降聚分解氣等。如果不能可靠地將上述氣體排出模腔，將導(dǎo)致以下后果：</p><p>　　或殘留于制品內(nèi)部形成氣泡，或存積于熔料與模腔表壁之間導(dǎo)致制品表面內(nèi)凹；增加熔體充型阻力，導(dǎo)致模腔填充不全、保壓不充分、注射壓力增大，熔體沖模速率降低。</p><p>　　在注射成型過(guò)程中，模具的排氣通常有以下幾種[1]：</p><p>　　利用分型面排氣，是最簡(jiǎn)單的

53、方法。其排氣效果于分型面的接觸精度有關(guān)。</p><p>　　利用型芯(或鑲件)與模板的配合間隙排氣。</p><p>　　利用側(cè)型芯運(yùn)動(dòng)間隙排氣。</p><p>　　利用推桿與孔的配合間隙排氣。</p><p>　　開(kāi)設(shè)排氣槽，當(dāng)以上措施仍不能滿(mǎn)足快速，完全排氣時(shí)，應(yīng)在適當(dāng)?shù)奈恢瞄_(kāi)設(shè)排氣槽或排氣孔。</p><p>

54、;　　因?yàn)樵摿慵樾⌒土慵?，一模一腔，所以利用?cè)型芯和模板之間以及推桿和孔之間的間隙排氣即可，不必單獨(dú)考慮排氣系統(tǒng)。</p><p><b>　　4.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章通過(guò)對(duì)兩種分型面的對(duì)比，根據(jù)制件及其材料特點(diǎn)，所以選取雙分型面。為了使模具的生產(chǎn)效率與注射機(jī)相匹配，根據(jù)計(jì)算布置型腔數(shù)目。為了保證塑料充滿(mǎn)型腔，需要是型腔的空氣盡量排出，所以

55、選擇了相應(yīng)的排氣系統(tǒng)。</p><p>　　第5章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和CAE模擬分析</p><p>　　5.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　注塑模澆注系統(tǒng)是指從注射機(jī)噴嘴起到模具入口止的塑料熔體的流動(dòng)通道。澆注系統(tǒng)分熱流道澆注系統(tǒng)與普通流道澆注系統(tǒng)。帶有普通澆注系統(tǒng)的模具每成型一模制品都伴隨有澆注系統(tǒng)的流道凝料，模具脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)既要考慮塑件的脫模也要考慮流道凝

56、料的脫模[5]。</p><p>　　5.1.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則</p><p>　　澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)注射成型過(guò)程和塑件質(zhì)量都有直接影響。因此設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)需要考慮以下問(wèn)題[2]：</p><p>　　(1) 成型塑料的工藝特性。如成型塑料熔體的流動(dòng)性，對(duì)壓力、溫度的敏感性，塑料熔體的收縮性、分子取向等性能。</p><p>　　

57、(2) 澆口位置、數(shù)量的設(shè)計(jì)要有利于熔體的流動(dòng)，避免產(chǎn)生湍流、渦流、噴射等現(xiàn)象，有利于排氣；設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)預(yù)先分析熔接痕的位置及對(duì)塑件質(zhì)量的影響。</p><p>　　(3) 應(yīng)盡量縮短熔體到型腔的流程，以減少壓力損失。</p><p>　　(4) 避免高壓熔體對(duì)型芯和嵌件的沖擊，以防止型芯的變形或嵌件的位移。</p><p>　　(5) 盡量減少澆注系統(tǒng)冷凝料的產(chǎn)生，減

58、少原材料的損耗。</p><p>　　(6) 澆口的設(shè)置要便于冷凝料的去除，不影響塑件的外觀。</p><p>　　5.1.2 主流道設(shè)計(jì)</p><p>　　指連接注射機(jī)噴嘴與分流道或型腔的進(jìn)料通道。其作用是將塑料熔體引入模具，其形狀、大小會(huì)直接影響塑料熔體的流速和填充時(shí)間。主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角常取1°~4°，流動(dòng)性差的塑料可取2

59、6;~6°；流道表面粗糙度取Ra0.8μm，且加工時(shí)應(yīng)沿流道軸向拋光。當(dāng)主流道尺寸較大時(shí)允許采用Ra1.6μm。</p><p>　　主流道常開(kāi)設(shè)在澆口套上，主流道始端半徑SR比注射機(jī)噴嘴球半徑大1~2mm,R=15+1=16mm；球面凹坑深度2~5mm；主流道始端入口直徑d應(yīng)比注射機(jī)噴嘴孔直徑大0.5~1mm，其值根據(jù)注塑機(jī)噴嘴孔徑尺寸來(lái)取。其長(zhǎng)度L以小于60mm為佳，特殊情況下也盡可能短，必要時(shí)可采

60、取短流道型澆口套或者將澆口套深埋入座板中。</p><p>　　主流道澆口套與模具座板的連接一般采用2支或4支M5~M8的內(nèi)六角螺釘[2]。本套模具中的澆口套如圖5.1所示。</p><p>　　圖5.1主流道形式(mm)</p><p>　　5.1.2 澆口設(shè)計(jì)</p><p>　　1、澆口的形式及尺寸</p><p&g

61、t;　　根據(jù)澆口截面大小對(duì)塑料熔體充填狀態(tài)、保壓補(bǔ)縮時(shí)間的調(diào)整能力，將澆口分為非限制性澆口和限制性澆口兩種類(lèi)型。非限制澆口僅指直接澆口，塑料熔體從主流道直接注入模腔，又稱(chēng)為主流道型澆口。限制性澆口是指分流道末端與模腔入口之間的一段長(zhǎng)度極短、截面很小的通道。</p><p>　　限制性澆口的特點(diǎn)如下所述[6]：</p><p>　　(1) 熔體通過(guò)限制性澆口時(shí)，勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能與熱能，會(huì)產(chǎn)生較

62、大的加速度，剪切速率增大，并伴隨一定的剪切摩擦升溫，從而極大地改善熔體的進(jìn)入模腔后的流動(dòng)狀態(tài)與充模能力。</p><p>　　(2) 澆口截面厚度小，澆口封閉凍結(jié)時(shí)間短，可縮短成型周期。</p><p>　　(3) 澆口截面尺寸小，可快速地通過(guò)截面厚度的修整，調(diào)整保壓補(bǔ)縮時(shí)間，實(shí)施工藝優(yōu)化，減少制品內(nèi)應(yīng)力、提高制品質(zhì)量等。</p><p>　　(4) 澆口截面尺寸小

63、，針對(duì)一模多腔或多澆口進(jìn)料的單型腔，可通過(guò)細(xì)微修整澆口截面寬度尺寸的方法，實(shí)現(xiàn)熔體均衡充模。</p><p>　　(5) 澆口截面尺寸小，易于實(shí)現(xiàn)流道凝料與塑件的分離；同時(shí)，澆口痕跡小，對(duì)塑件外觀質(zhì)量影響小。</p><p>　　(6) 熔體流經(jīng)限制性澆口的壓力損失大；當(dāng)澆口截面尺寸過(guò)小時(shí)，會(huì)因熔體通過(guò)澆口時(shí)的剪切速率過(guò)高而產(chǎn)生熔體破碎，在小澆口正對(duì)著一個(gè)寬度與厚度較大的模腔時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生噴

64、射與蛇形流。</p><p>　　2、澆口設(shè)計(jì)與塑件成型質(zhì)量的關(guān)系</p><p>　　(1) 澆口應(yīng)盡可能開(kāi)設(shè)在塑件之后壁處，以利于熔體流動(dòng)充型、排氣與保壓補(bǔ)縮。</p><p>　　(2) 盡量避免產(chǎn)生蛇形流。</p><p>　　(3) 盡量縮短流動(dòng)距離，流動(dòng)比合適，避免熔體流動(dòng)過(guò)程中拐彎多。</p><p>　

65、　(4) 應(yīng)考慮澆口去除的難易程度，盡量較小澆口痕跡及其對(duì)塑件外觀質(zhì)量的影響，盡量減少后加工。</p><p>　　綜上所述，制件材料為ABS多使用點(diǎn)澆口，澆口形狀、尺寸及設(shè)計(jì)要點(diǎn)根據(jù)表5.1進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　表5.1 點(diǎn)澆口的形式及設(shè)計(jì)要點(diǎn)[2]</p><p>　　綜合模板強(qiáng)度以及實(shí)際情況，澆口形狀和尺寸如圖5.2所示</p><

66、;p>　　圖5.2 點(diǎn)澆口形狀、尺寸(mm)</p><p>　　5.2 CAE模擬分析</p><p>　　本次設(shè)計(jì)使用的CAE分析軟件為Moldflow Plastic Insight簡(jiǎn)稱(chēng)MPI。能夠模擬最廣泛的熱塑性塑料和熱固性塑料注射成型中的制造工藝。具體地說(shuō)就是MPI可以模擬熱塑性塑料注射成型過(guò)程中的充填、保壓及冷卻階段、還能預(yù)測(cè)出制品成型后的缺陷，如制品翹曲等。甚至能夠分

67、析纖維填充材料的流動(dòng)情況，預(yù)測(cè)纖維的取向并在預(yù)測(cè)產(chǎn)品翹曲時(shí)加以考慮。MPI還可以模擬其他各種熱塑性塑料成型工藝，如氣體輔助注射成型、共注和注壓成型以及反映成型過(guò)程，包括熱固性注射成型、反應(yīng)注射成型和半導(dǎo)體芯片封裝[7]。</p><p>　　5.2.1 澆口位置分析</p><p>　　澆口位置的設(shè)定直接關(guān)系到熔體在模具型腔內(nèi)的流動(dòng)，從而影響聚合物分子的取向和產(chǎn)品成型后的翹曲，因此選擇合理

68、的澆口位置在模制產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中是設(shè)計(jì)中是十分重要的。</p><p>　　MPI系統(tǒng)中最佳澆口位置分析模塊，可以用來(lái)為設(shè)計(jì)分析過(guò)程找到一個(gè)初步的最佳澆口位置。分析后的結(jié)果如圖5.3所示，藍(lán)色部分表示好的澆注位置。</p><p>　　圖5.3 最佳澆口位置</p><p>　　5.2.2 充填、流動(dòng)、冷卻、翹曲分析</p><p>　　MPI能

69、夠模擬熔融塑料充填到型腔中的狀況，能預(yù)測(cè)出熔融塑料冷卻成型后的質(zhì)量。各項(xiàng)分析結(jié)果如下圖所示</p><p>　　圖5.4 成型時(shí)的剪切應(yīng)力</p><p>　　從圖5.4中可以看出，制件在成型過(guò)程中的最大剪切應(yīng)力為0.18MPa，沒(méi)超過(guò)材料的允許范圍。</p><p><b>　　圖5.5 充填時(shí)間</b></p><p&g

70、t;　　從圖5.5中看出，熔融塑料充滿(mǎn)型腔的時(shí)間為2.603s。</p><p>　　圖5.6 成型時(shí)的體積溫度</p><p>　　從圖5.6中可以看到制件充填時(shí)體積溫度的變化。</p><p>　　圖5.7 填充時(shí)可能出現(xiàn)熔接痕的部位</p><p>　　圖5.7中彩色部分可看出制件在底部可能出現(xiàn)熔接痕，對(duì)此進(jìn)行改進(jìn)提高注塑機(jī)的注射壓力而

71、減少熔接痕的出現(xiàn)。</p><p><b>　　圖5.8 氣穴</b></p><p>　　從圖5.8看出在杯蓋凸緣部位粉紅色顯示的是可能出現(xiàn)氣穴的地方，加大注射機(jī)的注射壓力，和合理設(shè)置排氣系統(tǒng)能減少氣穴的產(chǎn)生。</p><p>　　圖5.9 冷卻時(shí)的剪切應(yīng)力</p><p>　　圖5.9顯示為冷卻后制件壁上的剪切應(yīng)力，

72、全部為藍(lán)色，所以剪切應(yīng)力為0，制件的成型性能較好。</p><p><b>　　圖5.10 變形</b></p><p>　　圖5.10顯示出注射完成后的翹曲變形情況，從頂部至底部變形量依次增大，但都在制件的允許公差范圍之內(nèi)。</p><p>　　圖5.11 冷卻后的殘余應(yīng)力</p><p>　　圖5.11顯示的是冷卻后

73、型腔內(nèi)的殘余應(yīng)力為40Mpa左右。</p><p><b>　　5.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章根據(jù)材料性能選擇相應(yīng)的澆注系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出澆口類(lèi)型和截面尺寸。利用Moldfolw軟件的分析功能，分析出最適澆口和產(chǎn)品成型后可能出現(xiàn)的問(wèn)題。分析結(jié)果為進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品及模具設(shè)計(jì)提供了很好的參考依據(jù)。</p><p>　　第6章 成型零部

74、件和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　6.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　注塑模成型零件是指模具中構(gòu)成模具的型腔、直接決定塑件幾何形狀和尺寸的零件，如凹模、凸?；蛐托尽⒊尚蜅U、成型環(huán)、活動(dòng)鑲塊、固定鑲塊或拼合塊等。</p><p>　　成型零件應(yīng)具備的性能要求是：</p><p>　　(1) 結(jié)構(gòu)合理，成型操作可靠；</p

75、><p>　　(2) 形位公差及幾何尺寸精度恰當(dāng)取(IT7~IT10)；</p><p>　　(3) 具有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度(>40HRC)；</p><p>　　(4) 對(duì)成型易產(chǎn)生腐蝕性氣體的塑料，其成型零件表面應(yīng)具有耐蝕性；</p><p>　　(5) 成型零件材料的切削加工性好、可淬性好、熱處理變形小、拋光性能好；</p&

76、gt;<p>　　6.2 成型零件鋼材選用</p><p>　　塑料注射模具的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，組成一套模具有各種各樣的零件，各個(gè)零件在模具中所處的位置、作用不同，對(duì)材料的性能要求就有所不同。選擇優(yōu)質(zhì)、合理的材料，是生產(chǎn)高質(zhì)量模具的保證。</p><p>　　為滿(mǎn)足塑料注射模具對(duì)材料的各種要求，目前有許多專(zhuān)用的模具鋼：3Cr2Mo(P20)鋼、10Ni3CuAlVS(PMS)鋼、

77、06Ni7Ti2Cr鋼、8CrMnWMoVS(8CrMn)鋼等。同時(shí)，有色金屬材料和非金屬材料也是塑料注射模具中經(jīng)常用到的材料，例如鈹銅合金、鋅基合金、環(huán)氧樹(shù)脂等。</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)對(duì)制件所要求的精度和質(zhì)量，綜合上述模具材料的特點(diǎn)，該模具成型零部件的材料從45鋼、T8鋼、T10鋼、P20鋼中選擇，并根據(jù)使用要求對(duì)其進(jìn)行熱處理，達(dá)到需要的工藝標(biāo)準(zhǔn)[6]。</p><p>　　6

78、.3 成型零件工作尺寸計(jì)算</p><p>　　所謂成型零件工作尺寸是指成型零件上直接構(gòu)成模腔腔體部位的尺寸，其直接對(duì)應(yīng)塑件的輪廓形狀與尺寸。鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復(fù)雜，塑件本身精度也難以達(dá)高精度。本設(shè)計(jì)成型零件主要是型芯、凹模和側(cè)型芯。</p><p>　　一般情況下，在注射成型時(shí)，收縮率波動(dòng)、模具制造誤差和成型零件的磨損是影響注塑件尺寸精度的主要因素。</p>&

79、lt;p>　　制件材料為ABS，根據(jù)常用塑料模塑件尺寸公差等級(jí)表(GB/T 14486-93) ，選用一般精度MT3精度。其公差值按表6.1選取。</p><p>　　表6.1 塑料模型件尺寸公差表[2]</p><p>　　圖6.1 制件工藝參數(shù)(mm)</p><p>　　生產(chǎn)中與塑件精度相對(duì)應(yīng)的模具制造精度可以按表6.2中數(shù)據(jù)取值。</p>

80、<p>　　表6.2 塑件及其模具精度對(duì)應(yīng)關(guān)系[2]</p><p>　　表6.3 模具尺寸公差[1]</p><p>　　1、型腔尺寸計(jì)算[5]</p><p>　　(1)徑向尺寸基本公式：</p><p><b>　　(6.1)</b></p><p>　　式中 DM——型腔徑向

81、尺寸；</p><p>　　Ds——制件公稱(chēng)直徑；</p><p>　　S——塑料的平均收縮率，取0.55%；</p><p>　　x——是工作尺寸的制造與使用修正系數(shù)，由于尺寸比較大取1/2；</p><p><b>　　——塑件公差；</b></p><p>　　——成型零件制造公差。<

82、/p><p>　　內(nèi)螺紋小型腔尺寸計(jì)算：</p><p>　　(2)型腔深度尺寸基本公式為：</p><p><b>　　(6.2)</b></p><p>　　式中 HM——型腔深度；</p><p>　　Hs——制件的公稱(chēng)尺寸；</p><p>　　Δ——塑件直徑公差；&

83、lt;/p><p>　　δz——成型零件制造公差。</p><p>　　2、型芯尺寸計(jì)算[5]</p><p>　　(1)徑向尺寸基本公式：</p><p><b>　　(6.3)</b></p><p>　　式中 DM——型芯徑向尺寸；</p><p>　　Ds——制件公稱(chēng)

84、直徑；</p><p><b>　　Δ——塑件公差；</b></p><p>　　δz——成型零件制造公差。</p><p><b>　　(2)深度方向：</b></p><p><b>　　(6.4)</b></p><p>　　式中 hM——型芯高

85、度；</p><p>　　hs——制件的公稱(chēng)尺寸；</p><p>　　Δ——塑件直徑公差；</p><p>　　δz——成型零件制造公差</p><p>　　對(duì)制品使用要求進(jìn)行分析后認(rèn)為制品凸緣高度h在3mm上下波動(dòng)對(duì)制品使用性能無(wú)影響，則與其相對(duì)應(yīng)的凹模深度的名義尺寸可以設(shè)置為3mm，同時(shí)也不再需要考慮制造公差。</p>&

86、lt;p>　　6.4 型腔壁厚計(jì)算</p><p>　　注射模在工作過(guò)程中要承受多種外力，如注射壓力、保壓力、鎖模力等。模具型腔如強(qiáng)度不夠，將產(chǎn)生塑件變形或斷裂破壞；如剛度不夠，將產(chǎn)生較大的彈性變形，使模具貼合面處出現(xiàn)較大的間隙，由此發(fā)生溢料及飛邊現(xiàn)象。另外，當(dāng)成型后成型壓力消失時(shí)，型腔因彈性回復(fù)而收縮，當(dāng)收縮量大于塑件的收縮時(shí)，型腔會(huì)緊緊包住塑件造成開(kāi)模困難或塑件殘留在定模上而損壞塑件或塑件質(zhì)量不良。因此

87、，有必要對(duì)模具型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算。</p><p><b>　　型腔側(cè)壁厚[1]</b></p><p>　　從剛度方面考慮，型腔最小側(cè)壁厚度為</p><p><b>　　(6.5)</b></p><p>　　從強(qiáng)度方面考慮，型腔最小側(cè)壁厚度為</p><p><

88、;b>　　(6.6)</b></p><p><b>　　所以側(cè)壁</b></p><p><b>　　型腔底板厚[1]</b></p><p>　　從剛度方面考慮，型腔最小底板厚度為</p><p><b>　　(6.7)</b></p>&l

89、t;p>　　從強(qiáng)度方面考慮，型腔最小底板厚度為</p><p><b>　　(6.8)</b></p><p><b>　　所以型腔底板</b></p><p>　　式(6.5)~(6.8)中 r——凹模內(nèi)半徑，為48mm；</p><p>　　S——凹模壁厚，mm；</p>

90、<p>　　h——凹模型腔深度為54mm；</p><p>　　T——凹模底板厚度，mm；</p><p>　　p——型腔內(nèi)的熔體壓力，取30MPa；</p><p>　　E——模具鋼材的彈性模量，為2.2×105MPa；</p><p>　　σp——模具鋼強(qiáng)度計(jì)算是的需用應(yīng)力，預(yù)硬化鋼為300Mpa；</p>

91、<p>　　δp——模具剛度計(jì)算許用變形量，為0.026mm。</p><p>　　6.5 模架與模板厚度的確定</p><p>　　根據(jù)型腔尺寸和型腔最小側(cè)壁厚、底板厚，以及考慮側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)所占用的空間，按GB/ 14486-93選擇B×L為315×400尺寸系列的A2型標(biāo)準(zhǔn)模架。模架圖詳細(xì)標(biāo)明了標(biāo)準(zhǔn)模架上導(dǎo)套、導(dǎo)柱的尺寸和安裝方法；復(fù)位桿的分布和尺寸；

92、動(dòng)(定)模座板、推板、推管固定板上螺紋的位置、數(shù)量和尺寸；推板、推管固定板的寬度、厚度。模具的標(biāo)準(zhǔn)化減少了設(shè)計(jì)和制造的工作量，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，降低了成本。</p><p>　　選擇各板的厚度分別為定模板80mm，動(dòng)模板40mm，支撐板25mm。</p><p>　　6.6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則為[11]：</p>

93、<p>　　導(dǎo)柱應(yīng)合理均勻布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度。</p><p>　　導(dǎo)柱長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度6~8mm。導(dǎo)柱長(zhǎng)度應(yīng)大于推件板的推出距離，以保證推件板在頂出過(guò)程中始終處于被導(dǎo)向狀態(tài)。</p><p>　　導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套前端也應(yīng)倒角。</p><p>　　導(dǎo)柱導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨度。<

94、;/p><p>　　注射模導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)，主要用來(lái)保證動(dòng)模合定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間的準(zhǔn)確配合和可靠地分開(kāi)，以避免模內(nèi)各零件發(fā)生碰撞和干涉，并確保塑件的形狀和尺寸精度。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的主要形式有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種。本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。</p><p>　　導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)和尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式有帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱。本模具采用帶頭導(dǎo)柱。導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)和尺寸也已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式有帶

95、頭導(dǎo)套和直導(dǎo)套，本模具采用帶頭導(dǎo)套。根據(jù)所選的標(biāo)準(zhǔn)注射模架來(lái)確定導(dǎo)拄和導(dǎo)套的尺寸和布置。</p><p><b>　　6.7 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章通過(guò)制件的尺寸及性能，計(jì)算出模具成型零件結(jié)構(gòu)和尺寸，選取了模具材料和標(biāo)準(zhǔn)模架。對(duì)模具型腔壁厚要求進(jìn)行了計(jì)算。由于選擇了標(biāo)準(zhǔn)模架，導(dǎo)柱導(dǎo)套的尺寸和布置隨之確定。 </p><p>

96、　　第7章 脫模機(jī)構(gòu)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　7.1 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體原則</p><p>　　脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則[2]：</p><p>　　要求在開(kāi)模過(guò)程中塑件留在動(dòng)模一側(cè)，以便推出機(jī)構(gòu)盡量設(shè)在動(dòng)模一側(cè)，從而簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。</p><p>　　正確分析塑件對(duì)模具包緊力與黏附力的大小及分布，有針對(duì)性地選擇合理的推出裝

97、置和推出位置，使脫模力的大小及分布與脫模力一致；推出力作用點(diǎn)應(yīng)靠近塑件對(duì)凸模包緊力最大位置；同時(shí)也應(yīng)是塑件剛度與強(qiáng)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(guò)程中變形或損壞。</p><p>　　推出位置應(yīng)僅可能設(shè)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。</p><p>　　推出機(jī)構(gòu)應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠。</p><p>　　本次設(shè)

98、計(jì)的脫模機(jī)構(gòu)為簡(jiǎn)單的一次脫模機(jī)構(gòu)，采用推桿推出。</p><p><b>　　7.2 脫模力計(jì)算</b></p><p>　　脫模力是指從動(dòng)模一側(cè)的主型芯上脫出制品所須施加的外力，包括型芯包緊力、真空吸力、粘附力和脫模機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)動(dòng)阻力。脫模力的大小與塑件的厚薄及其形狀有關(guān)。</p><p>　　脫模力是注射模脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。但脫模力的

99、計(jì)算與測(cè)量十分復(fù)雜。下面使用的是脫模力的估算法[1]。</p><p>　　由于，為型芯相對(duì)平均半徑為43mm，則，所以制件為厚壁制件，為制件厚度5mm。脫模力按厚壁公式計(jì)算，其計(jì)算公式為：</p><p><b>　　(7.1)</b></p><p>　　式中 Qc——制品對(duì)型芯包緊產(chǎn)生的脫模力，N；</p><p&g

100、t;　　Qb——使封閉殼體脫模需要克服的真空吸力，，為型芯的截面積(mm2) ,0.1的單位是MPa。</p><p><b>　　(7.2)</b></p><p>　　式中 E——塑料的拉伸彈性模量，為2GPa；</p><p>　　ε——塑料的平均成型收縮率，為0.0055；</p><p>　　μ——塑料的泊松

101、比，為0.3；</p><p>　　β——型芯的脫模斜度，為1.5°；</p><p>　　h——型芯脫模方向高度，48mm；</p><p>　　Kf——脫模斜度修正系數(shù)，其計(jì)算式為</p><p><b>　　(7.3)</b></p><p>　　f——制品與鋼材表面之間的靜摩擦系

102、數(shù)，為0.45；</p><p><b>　　(7.4)</b></p><p><b>　　計(jì)算得 ；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　

103、；</b></p><p><b>　　。</b></p><p>　　7.2 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)</p><p>　　側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，用來(lái)成型制品上的外側(cè)凸起，凹槽和孔以及殼體制品的內(nèi)側(cè)局部凸起、凹槽和不通孔。該磨具確定側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)為斜導(dǎo)柱固定在定模上滑塊固定在動(dòng)模上的斜導(dǎo)柱向內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)。</p><p>

104、;　　7.2.1 抽拔距與抽拔力</p><p><b>　　1、抽拔距[2]</b></p><p>　　將側(cè)向型芯或側(cè)滑塊從成型位置抽拔或分開(kāi)至不妨礙制品脫模的距離稱(chēng)為抽拔距。一般抽拔距取側(cè)孔深度加2~3mm。</p><p><b>　　(7.5)</b></p><p>　　式中 S1—

105、—側(cè)凹分開(kāi)至不影響制品脫模的距離，為4mm。</p><p><b>　　2、抽拔力[2]</b></p><p>　　抽出側(cè)性型芯或分離側(cè)向凹模所需的力稱(chēng)為抽拔力。抽拔力的估算公式為</p><p><b>　　(7.6)</b></p><p>　　式中 L——側(cè)型芯成型部分的截面平均周長(zhǎng)，為

106、23.9mm；</p><p>　　h——側(cè)型芯部分的高度為3mm；</p><p>　　p——塑件對(duì)側(cè)型芯的包緊力，取10MPa；</p><p>　　μ——塑料在熱狀態(tài)時(shí)對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，取0.25；</p><p>　　α——側(cè)型芯的脫模斜度，取2°。</p><p>　　計(jì)算得 F=205.49N&l

107、t;/p><p>　　7.2.2 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)</p><p>　　斜導(dǎo)柱材料采用T10A，熱處理硬度為55~60HRC；斜導(dǎo)柱鑲嵌在定模板中，與定模的配合為H7/m6。</p><p>　　斜導(dǎo)柱安裝傾角α取值 (常取15°，18°，20°)。</p><p>　　斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度計(jì)算[1]</p><

108、;p><b>　　(7.7)</b></p><p>　　式中 D——斜導(dǎo)柱頭部直徑，為20mm；</p><p>　　α——斜導(dǎo)柱軸線與主開(kāi)模方向夾角，取18°；</p><p>　　h——模板厚度，為80mm；</p><p>　　d——斜導(dǎo)柱直徑，為15mm；</p><p&g

109、t;　　L4——斜導(dǎo)柱有效導(dǎo)滑長(zhǎng)度，為111.6mm；</p><p>　　L5——錐臺(tái)長(zhǎng)度，取10mm；</p><p>　　計(jì)算得 L=211.24mm。</p><p>　　為了保證斜導(dǎo)柱在滑塊中不抽出，取L=235mm。</p><p>　　7.2.3 滑塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　1、滑塊與側(cè)型芯的連接

110、 </p><p>　　抽芯機(jī)構(gòu)的滑塊分整體式和組合式兩種。整體式是側(cè)向型芯和滑塊為一個(gè)整體；而組合式則是側(cè)向型芯單獨(dú)制造后，再裝配到滑塊上。這里選擇組合式滑塊，即側(cè)向型芯和滑塊單獨(dú)制造后，再裝配到滑塊上。實(shí)際中廣泛使用的是組合式結(jié)構(gòu)，這有利于節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材而且機(jī)械加工容易。側(cè)向型芯與滑塊采用銷(xiāo)釘連接，將前人滑塊部分的型芯尺寸放大，再通過(guò)銷(xiāo)釘與滑塊連接。該設(shè)計(jì)中的滑塊采用整體式，滑塊做型芯。</p>

111、<p>　　2、滑塊的導(dǎo)滑形式 </p><p>　　導(dǎo)滑槽有“T”形和“燕尾槽”形兩種，燕尾槽形式導(dǎo)滑精度高，但是難于加工。故常用的是“T”形導(dǎo)滑槽。本模具采用壓板導(dǎo)滑槽形式，倒滑槽為“T”形。開(kāi)設(shè)在動(dòng)模上,滑塊與倒滑槽之間的導(dǎo)滑部位采用H7/f7的間隙配合。</p><p><b>　　7.3本章小結(jié)</b></p><p>　

112、　本章根據(jù)制件形狀選擇簡(jiǎn)單一次推出機(jī)構(gòu)，采用推桿推出，并設(shè)置復(fù)位桿使推板回程時(shí)復(fù)位。計(jì)算出脫模力的大小為7.728KN。根據(jù)制件形狀選擇側(cè)向分型機(jī)構(gòu)為斜導(dǎo)柱滑塊機(jī)構(gòu)，通過(guò)要求計(jì)算出斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度。選擇了滑塊與模板之間的導(dǎo)滑形式，采用壓板T形槽導(dǎo)滑。</p><p>　　第8章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)</p><p>　　8.1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件的影響</p><p>　　模具溫度調(diào)

113、節(jié)系統(tǒng)直接影響到制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成形工藝不同，對(duì)模具要求的溫度也不同。對(duì)于大多數(shù)要求較低模溫的塑料，僅設(shè)置模具的冷卻系統(tǒng)即可。模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)效率的影響主要由冷卻時(shí)間來(lái)體現(xiàn)。ABS熔體注射到型腔內(nèi)的溫度為170～180℃，塑件從型腔中取出的溫度在60℃以下。熔體在成型時(shí)釋放的熱量約有5％以輻射對(duì)流的形式散發(fā)到大氣中，其余95％需由冷卻介質(zhì)帶走，否則，由于反復(fù)注入的高溫熔體帶來(lái)的熱量將使模具的溫度升高。為保證模

114、溫恒定，在每一循環(huán)中，必須由冷卻系統(tǒng)把熔體的熱量帶走。模具的冷卻時(shí)間主要取決于冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。因此，縮短成型周期中的冷卻時(shí)間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵[2]。具體措施是布置冷卻水管。</p><p>　　8.2模具冷卻系統(tǒng)的布置</p><p>　　8.2.1 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算</p><p>　　注射條件：總注射時(shí)間50~220s，取180s/次；</p>

115、<p>　　單個(gè)質(zhì)量78.46g，流道的凝料取50%單個(gè)之間；</p><p>　　用冷卻水溫度20℃，出水溫度25℃。</p><p>　　1、塑料制件在固化時(shí)所放出的熱量[5]</p><p><b>　　(8.1)</b></p><p>　　式中 c2——塑料的比熱容，為1.047kJ/(kg&#

116、183;℃)；</p><p>　　θ3——塑料熔體的初始溫度，為170℃；</p><p>　　θ4——塑件在推出時(shí)的溫度，為50℃；</p><p>　　μ——結(jié)晶性塑料的熔體質(zhì)量焓，ABS為非結(jié)晶塑料，為0kJ/kg。</p><p><b>　　計(jì)算得 。</b></p><p>　　2