【正文】 使硬度達到 5055HRC；螺釘選用 45 鋼。 塑件的結構分析 該塑件口徑為 196mm，高度為 290mm，壁厚為 2mm。對于這種大型薄壁塑件模具，設計之前對塑件圖紙進行分析，認為在生產(chǎn)過程中可能會產(chǎn)生下列問題 : A．由于腔深、型芯長 ,可能會因型腔、型芯不同心而造成塑件壁厚薄不均 ,從而造成成型困難 ,廢品率高。這一點對于薄壁桶體尤為重要。 B．該模具僅型腔、型芯裝配后尺寸約為 ? 560X413mm,屬于大型模具，因此必須有良好的冷卻系統(tǒng)，以保證塑件不變形，提高生產(chǎn)率。 C．型芯表面積 2092cm2,根據(jù) 公式計算，初始包緊力約為 噸，頂出時很可能使塑件產(chǎn)生裂紋或變形。 D．脫模時型芯外可能形成真空，增大脫模力。 由于模具尺寸較大 ,設計時動、定模以導柱定位 ,以確保型芯、型腔的同軸度。 型腔數(shù)的確定 型腔的數(shù)量是由給定的注塑機型號 XS— ZY— 500 來確定的 ，并且從塑件的尺寸精度考慮，由于該制品精度等級 6 所以型腔數(shù)控制在一腔，并且零件是水桶，體積大，大批量生產(chǎn)，從注塑經(jīng)濟效益出發(fā)來確定。 熱塑性塑料注射機型號： XS— ZY— 500 具體參數(shù)如下表： 表 31 注塑機參數(shù) 型號 XS— ZY— 500 螺桿（柱塞）直徑／ mm 65 注射容量 / cm3 665 注射壓力 /( 105Pa) 104 鎖模力 /(kN) 3500 最大注射面積 / cm2 1000 模具厚度 最大 /mm 450 最小 /mm 450 模板行程 /mm 300 噴嘴 孔直徑 /mm 6 球半徑 /mm 18 8 定位孔直徑 /mm 100 注射時間 s 動，定模固定板尺寸 mm ? 630 以機床的注塑能力為基礎，每次注射量不超過注射機最大注射量的 80%。該塑件外形簡單，尺寸較大，故采用一模一腔的形式。 澆口位置選擇 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量影響很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結構。總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，通常要考慮以下幾項原則： A． 避免制件上產(chǎn)生噴射等缺陷 澆口應開設在塑件截面最厚處，當塑件壁厚相差較大時，在避免噴射的前提下，澆口開設在塑件 截面的最厚處，以利于熔體流動、排氣和補料，避免產(chǎn)生縮孔或表面凹陷。 B． 有利于型腔排氣 在澆口位置確定以后，應在型腔最后充填處或遠離澆口的部位，開設排氣槽；或利用分型面、推桿間隙等模內(nèi)的活動部分排氣。 C． 考慮塑件使用時的載荷狀況 通常澆口位置不能設置在塑件承受彎曲載荷或受沖擊力的部位，原因在于塑件澆口附近殘余應力大，強度差，一般能承受拉應力，不能承受彎曲應力和沖擊力。 D． 考慮澆口位置和數(shù)目對塑件成型尺寸的影響 平板形塑件翹曲變形的原因在于垂直和平行于流動方向上的收縮率不同而致。 E． 防止將型芯或嵌件擠歪變形 對于有細長型芯的圓筒形塑件，或有嵌件的塑件，應避免偏心進料，以防止型芯或嵌件被擠壓移位或變形，導致塑件壁厚薄不均，或塑件脫模損壞。 根據(jù)本塑件的特征，綜合考慮以上幾項原則，確定澆口位置選在塑件的底部。 澆口結構形式的選擇 澆口結構形式很多，常用的主要有直接澆口 、點澆口 、側澆口三種。 A. 直接澆口 直接澆口是主流道澆口套直接成形的澆口，它不經(jīng)過分流道 、支流道，因此流程短，注射壓力損失少，任何材料都能容易成型，易用于一模單腔的大而深得制品。 側澆口的 澆口可隨意選擇進料位置，澆口的寬度及深度在試模后可加深、加寬便于修正，但流程長，易產(chǎn)生氣泡，影響塑件質量。 點澆口一般設在型腔底部，排氣通暢，成型良好，塑件無不良痕跡。 該塑件結構簡單、一模單腔、口徑大高度深，確定澆口采用直接澆口。 9 澆口尺寸的確定 澆口的截面積一般為分流道截面積的 3%～ 9%，截面形狀多為矩形（寬度與厚度的比為 3： 1）或圓形。在設計澆口時，應取較小值，以便在試模時加以逐步修正。根據(jù)本塑件的特征，綜合考慮以上幾項原則，確定采用直接澆口。 表 32 直澆口主流道參考尺寸 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勻的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結構允許的情況下，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，否則就需要通過調節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，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。 分型面的設計 分型面的選擇應使塑件在開模后留在有脫模機構的部分，一般應留在動模部位，以便于脫模。設計分型面時，盡量要避開斜面及曲面以便于加工，并盡量避免側向抽芯和側向分型。如塑件有側凹及側孔必須采用側向及側向抽芯時，應使側抽芯盡可能安放在動模上，而避免在定模抽芯。對于有同軸度要求的塑件在設計時盡可能將型腔設計在同一型面上。以保證制品精度。 初步確定了分型面后，用 Pro／ E軟件建立分型面。主要有以下幾個步驟： a． 首先打開 Pro／ E， 調入模具參考模型，在菜單欄中選取【新建】 —— 【制造】—— 【模具型腔】 —— 【裝配】，裝配已畫的零件圖。 b． 設置收縮率，在菜單管理器中選取【收縮】 —— 【按尺寸】 —— 【設置 /復位】 —— 【所有尺寸】輸入 ABS的平均收縮率 ，單擊完成。 c． 設計毛坯工件， 在菜單管理器中選取【模具模型】 —— 【創(chuàng)建】 —— 【工件】—— 【手動】單擊確定。選擇【創(chuàng)建特征】，在菜單管理器中選取【實體】 —— 【加材料】 —— 【拉伸】 —— 【實體】 —— 【完成】進入草繪部分進行繪制。 d． 設計分型面，利用 菜單管理器中【分型面】的子選項進行分型面的 創(chuàng)建和修改。 主流道的設計 主流道為從注射機噴嘴開始到分流為止的熔融塑料的流動通道。它與注射機噴嘴在同一直線上。主流道的基本尺寸通常取決于兩個方面：第一個方面是所使用的塑料種類，所成型的制品質量和壁厚大小。關于主流道的基本尺寸的選定參考下表： 制品大小 小制品 一般制品 大制品 主流道直徑 d D d D d D ABS 5 3 6 4 8 10 表 33主流道直徑參考表 制品質量 /g D/mm R/mm 0～ 20 3 20～ 40 4 1 40～ 150 5 1 150～ 300 6 2 300～ 500 8 2 500～ 1500 10 2 為防止注射機噴嘴與澆口兩部分相接觸處由于有 間隙而產(chǎn)生的溢料，澆口套的球半徑應比噴嘴的球半徑大 2mm～ 5mm，主流道的小端尺寸應比噴嘴孔尺寸稍大，這樣可以使噴嘴與澆口對位容易。本模具設計采用的 注射機是 XS－ ZY－ 500，其噴嘴球徑為 6mm，取 澆口套的球半徑為 18mm。另外，為使?jié)部谔字械乃芰先菀酌撾x主流道，應設有脫模斜度，這個斜度一般最小不小于 1176。，最大不超過 4176。主流道的脫模斜度不能過大，否則在注塑時會產(chǎn)生渦流和流速過慢等現(xiàn)象。主流道應保持光滑的表面，避免留有影響塑料流動和脫模的尖角毛刺等。 圖 34 主流道的幾何關系 冷卻系統(tǒng)設計 模 具設計冷卻裝置的目的，一是防止塑件脫模變形；二是縮短成型周期；三是使結晶性塑料冷凝形成較低的結晶度，以得到柔軟性、擾曲性、伸長率較好的塑件。冷卻形式一般在型腔、型芯等部位合理地設置通水冷卻水路，并通過調節(jié)冷卻水流量及流速來控制模溫。冷卻水一般為室溫冷水，必要時也有采用強迫通水或低溫水來加強冷卻效率。冷卻系統(tǒng)的設計對塑料質量及成型效率直接有關，尤其在高速、自動成型時更應注意。 A. 設計冷卻管道考慮因素： a. 模具結構形式，如普通模具、細長型芯的模具及脫模機構障礙多的或鑲塊多的模具，對冷卻系統(tǒng)設計直接有關； b. 模具的大小和冷卻面積； c. 塑件熔接痕位置； B. 冷卻水孔的開設原則： a. 邊離型腔的距離一般保持在 15～ 25mm，距離太近則冷卻不宜均勻，太遠則效 11 率低。水孔直徑一般在 8mm 以上，根據(jù)模具大小（塑件重量）決定； b. 孔通過鑲塊時，應該考慮鑲套管等密封問題； c. 孔管路應暢通無阻； e. 管接頭（冷卻水嘴）的位置盡可能放置在不影響操作的一側； f. 冷卻水孔管路最好不開設在型腔塑料熔接的地方，以免影響塑件強度； 本模具采用一模一腔結構，為使各個塑件都能均勻冷卻。采用多段冷卻及多處獨立冷卻系統(tǒng) 。如圖所示： 圖 35模具主視圖 12 圖 35 模具左視圖 型腔、型芯的冷卻設計： A．型腔：由于型腔體積達 ? 560X304mm,設計時在桶身部分高度上采用了六排獨立冷卻系統(tǒng)。在用以成型的定模鑲件上，采用環(huán)型水道冷卻，水流的進出口設計在定模固定板上，鑲件與定模固定板之間由橡膠密封圈密封。 B．型芯：型芯冷卻采用中間有一主水道進水，然后沿周圍均布分成 6 個分水道出水，從而使型芯各處得到充分冷卻，整個模具的溫度場比較均勻。 導向裝置 導向裝置的 作用是：當動模與定模合模時，導向裝置先進行導向，型腔與型芯再合模，這樣可避免型芯與型腔發(fā)生碰撞而損壞。同時，保證了型芯及型腔的相對位置，兼起定位作用及承受一定的側壓力作用。導向裝置包括兩個部件，即導柱和導套，導柱一般安裝在動模上，導套安裝在定模上。有時，也可將導柱安裝定模上，導套安裝在動模上，或在動模上設計導套孔，用導柱直接導向。在本設計中，導套安裝在定模上，導柱安裝在動模上，在合模時進行導向定位。導柱和導套的孔徑設計時最好一致，這樣容易在裝配時，保證尺寸及同軸度尺寸精度。 頂出系統(tǒng)設計 塑件在模具中冷卻定型時，由于熱收縮其體積和尺寸逐漸縮小，在塑料的 uyu哦溫度以前熱收縮并不造成對型芯包緊力，但制品固化后繼續(xù)降溫則會對型芯產(chǎn)生包緊力，包緊力帶來的正壓力，垂直于型芯表面，脫模溫度越低正壓力越大，脫模 13 時必須克服該包緊力所產(chǎn)生的摩擦力。 注射模具的頂出系統(tǒng)是制品的脫模裝置。在設置頂出系統(tǒng)時，首先需要確定當模具開啟后，制品的留模形式，頂出系統(tǒng)必須是建立在制品所滯留的模具部分中。 A．由于本模具若采用常規(guī)的機械頂出機構，將會大大增加模具高度，無法與機床的裝模高度，最大行程匹配，因此設計了氣動頂出裝 置。開模時由氣道進壓縮空氣，推動氣動閥，使塑件頂出一定的距離，然后由機械手取下塑件。同時，由于采用氣動頂出，可以破壞型芯外的真空，使其易于脫模。 B．由于冷卻系統(tǒng)及氣動頂出的需要，型芯設計成上下兩段。氣動頂出閥裝設計在型芯鑲件上，進氣道設計在動模固定板上。 C．在定模鑲件上也設計了兩個氣動頂出閥，以免塑件留在型腔內(nèi)。進氣道設計在定模固定板上。 D．為克服包緊力過大造成的頂出困難，在型芯鑲件與型芯主體的結合面上，設計了環(huán)型氣槽，并在端面沿周圍均勻開設了寬 12mm、深 的氣隙 ,進氣道設在型芯主體 上 ,與氣動頂出同時給氣。如圖 36所示。 側抽芯的設計 側向抽芯用于有側孔的塑件，根據(jù)側孔的數(shù)量和方位設置一至多個側抽芯，用側向抽芯機構抽出側型芯。 側向分型與抽芯方式一般分為：手動、機動、液壓或氣動分型抽芯。本模具設計中選用機械側向分型抽芯機構中的氣動抽芯機構。側芯在動模一邊，開模后，首先由氣缸抽出側芯，然后再頂出塑件，頂出系統(tǒng)復位后，側芯再復位。如圖 37 所示。 圖 36 型芯上鑲件 14 圖 37 側抽芯機構 確定各模板尺寸 模板各部分結構尺寸如表