【正文】 板尺寸 ： 425 458mm 噴嘴圓弧半徑 ： 12mm 最小裝模厚 ： 200mm 最大開模行程 ： 300mm 頂出行程 :0～ 110 mm ② 校核所選注塑機的鎖模力： PAF ??鎖模 式中 F鎖模 —— 注射機額定鎖模力，（ N）； A—— 塑料與澆注系統(tǒng)在分型面上 的投影面積，（ mm2） P—— 型腔內(nèi)塑料熔體的壓力，其大小一般為注射壓力的 80%，（ MPa）， ABS 的注射壓力為 70～ 100 MPa，所以 P 取 80MPa。 塑料模具設(shè)計論文 9 A? 2r?? = 2258?????? = mm2 A P= 80=529968N? 530KN KNPAKNF 5 3 09 0 0 ????鎖模 所以所選注塑機的鎖模力滿足要求。 普通 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 主流道設(shè)計 主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。主流道的形狀結(jié)構(gòu)如圖 9 所示，其設(shè)計要點： 圖 9 主流道的形狀結(jié)構(gòu) 1） 主流道設(shè)計成圓錐形，其錐角常取 ?? 4~2 ，流動差的塑料可取 ?? 6~3 ，流道壁表面粗糙度取 ?R ，且加工時應(yīng)沿流道軸拋光。 2） 主流道始端球面凹坑半徑 R2 比注塑機噴嘴球半徑 R1 大 2~1 mm；球面凹坑深度 5~3 mm；主流道始端入口直徑 d2 比注塑機噴嘴直徑大 1~ mm；一般d2 = mm5~ 。 3） 主流道末端呈圓角過渡，圓角半徑 r= mm3~1 。 4） 主流道長度 L宜小于 60mm 為佳，最長不宜超過 95mm。 5） 主流道常開設(shè)在可拆卸的主流道襯套上；不同主流道襯套的結(jié)構(gòu)與裝配形式如圖 10所示，其材料常用 T8A 或 T10A,熱處理淬火硬度 HRC55~50 。 塑料模具設(shè)計論文 10 a） b） c） d) 圖 10 主流道襯套的結(jié)構(gòu)與裝配形式 本次畢業(yè)設(shè)計中采用圖 10 中 c）的結(jié)構(gòu)形式，主流道襯套在模具上的固定應(yīng)考慮到與定位環(huán)（或定位圈）的配合。定位環(huán)的作用是保證主流道中心與注塑機噴嘴中心一致，實現(xiàn)快速裝模、調(diào)模，避免注塑機噴嘴受損及熔料注射時產(chǎn)生溢料、漏料等現(xiàn)象。定位圈與主流道襯套的配合為 H9/f9，如圖 12所示。 結(jié)合以上原則，確定主流道相關(guān)尺寸 R2 =14mm（注塑機噴嘴圓弧半徑 12mm），d2 =（注塑機噴嘴直徑 4mm），圓角半徑 r=1mm，球面凹坑深度取 3mm，其余尺寸查手冊 ,結(jié)構(gòu)如圖 11 所示： 圖 11 澆口套 圖 12 定位圈與主流道襯套的配合 分流道的設(shè)計 分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設(shè)計應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑 料熔體均衡地分配到各個型腔。 （ 1）為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)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，如圖 13 所示。 在流道設(shè)計中要減少在流道內(nèi)的壓力損失，則希望流道的截面積大；要減少傳熱損失，有希望流道的表面積小，因此可用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率，該比值大則流道的效率塑料模具設(shè)計論文 11 高。 圖 13 常見的分流道截面形狀 （ 2）分流道的截面尺寸 根據(jù)實踐經(jīng)驗，部分塑料的分流道（圓形）直徑推薦尺寸如下表： 部分塑料的分流道直徑經(jīng)驗值 塑料名稱 分流道直徑 /mm 塑料 名稱 分流道直徑 /mm PE、 PA ～ 10 PPO、 PSU、 PUR ～ 10 POM、 SPVC、 PS ～ 10 PMMA ～ 10 PC、 PP、 ABS、 AS、 CA ～ 10 耐沖擊 PMMA、 HPVC ～ 16 對于非圓形流道，由上表中查得的數(shù)值 D 作為當量直徑來確定其截面尺寸。若采用 U 形截面，則 H1 =,斜度 ? =5? ～ 10? ；若采用梯形截面，則 B=，H=，側(cè)面斜度 ? =5? ～ 10? 。 由于塑件的材料是 ABS，所以其圓形分流道直徑取 ～ 10mm，若采用梯形截面，則相關(guān)尺寸為 B==～ ， H==～ 。為了加工方便，采用矩形截面，由于矩形截面的尺寸無固定公式，又因為矩形與梯形的 形狀類似，所以在此套用梯形截面尺寸的計算公式，計算后取矩形截面的長為 6mm，寬為 4mm。 （ 3）分流道的表面粗糙度 分流道內(nèi)表面粗糙度并不要求很低，保持適當?shù)拇植诔潭扔欣诮佑|流道表壁的冷凝塑料皮層的形成并可靠固定，從而有利于減少熱量損失、保持塑料熔體理想的熔融質(zhì)量與流動狀態(tài)。通常分流道內(nèi)表面粗糙度常取 Ra m? ，當分流道截面尺寸較大時可采用 Ra m? 。 （ 4）分流道與澆口的連接 在分流道與澆口的連接處應(yīng)逐漸光滑過渡，如圖 14 橢圓框內(nèi)所示。 圖 14 分流道與澆口的連接處 塑料模具設(shè)計論文 12 澆口的設(shè)計 澆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，本次設(shè)計采用側(cè)澆口。 側(cè)澆口國外稱為標準澆口。側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為矩形（扁槽），改變澆口的寬度與厚度可以調(diào)節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結(jié)時 間。這類澆口可以根據(jù)塑件的形狀特征選擇其位置，加工和修整方便，因此它是應(yīng)用較廣泛的一種澆口形式，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應(yīng)性均較強。 圖 15 側(cè)澆口形式 圖 15 中，圖 a 為分流道、澆口與塑件在分型面同一側(cè)的形式；圖 b 為分流道和澆口與塑件在分型面兩側(cè)的形式，澆口搭接在塑件上；圖 c 為分流道和澆口與塑件在分型面兩側(cè)的形式，澆口搭接在分流道上。有搭接形式的側(cè)澆口是塑件端面進料的側(cè)澆口。設(shè)計時選擇側(cè)向進料還是端面進料，要根據(jù)塑件的使用要求而定。 側(cè)澆口尺寸計算的經(jīng)驗公式如下： b= ? ?30 ~ t=? ?~ ? 式中 b—— 側(cè)澆口的寬度， mm； A—— 塑件的外側(cè)表面積， mm2 t—— 側(cè)澆口的厚度， mm； ? —— 澆口處塑件的壁厚， mm。 本次畢業(yè)設(shè)計中，由于塑件結(jié)構(gòu)特殊，考慮到塑件的成型工藝，采用如圖 b）所塑料模具設(shè)計論文 13 示的澆口形式，即分流道和澆口與塑件在分型面兩側(cè)的形式，澆口搭接在塑件上。利用 IDEAS 軟件中的測量功能，查的塑件的外側(cè)表面積為 A= ，塑件的平均壁厚 t= 3 321 ?? =2mm，澆口處塑件的壁厚 ? 為 2mm，所以 b= ? ?30 ~ = ? ?30 4 6 88 .~ = ~ ，取 2mm。 t=? ?~ ? =? ?~ 2= ~ mm，取 。 l1 =? ? ~ ? =? ? ~ ? =～ ，為了加工方便，取 2mm。 l 一般取值為 2～ 3mm，取 3mm。三維圖如圖 16 所示。 圖 16 分流道和澆口的三維圖 冷料穴的設(shè)計 冷料穴也稱冷料井，其作用是捕集熔體前鋒“冷料”，防止相對過冷料堵塞澆 口或進入模腔后而影響塑件質(zhì)量；當開模時利用冷料穴的結(jié)構(gòu)，將主流道凝料拉出。冷料穴分主流道冷料穴和分流道冷料穴。本次設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)中只有主流道冷料穴。 主流道冷料穴一般設(shè)在主流道對面的定模板上，其直徑略大于主流道直徑，長度約等于主流道直徑。由于本次模具中冷料穴要設(shè)置螺紋拉料桿，因此冷料穴的空間比普通的冷料穴要大的多，其空間尺寸主要根據(jù)螺紋拉料桿的螺紋部分來設(shè)置，具體結(jié)構(gòu)由螺紋拉料桿確定。 排氣方案的設(shè)計 注射成型排氣不良的后果 在注射成型過程中，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，將導致以下后果： 塑料模具設(shè)計論文 14 或殘留于制品內(nèi)部形成氣泡，或積存于熔料與模腔表壁之間導致制品表面內(nèi)凹；增加熔體充型阻力，導致模腔填充不全、保壓不充分、注射壓力增大，熔體充模速率降低；熔接質(zhì)量差，制品上明顯的熔接痕甚至熔接縫（裂紋 ） ,塑件力學性能下降；塑件表層受壓氣體易導致塑件表面出現(xiàn)銀紋、云霧、分層剝落等，表面質(zhì)量差；模腔內(nèi)被壓縮的氣體將伴隨溫度升高，可能使氣穴或氣泡周圍的塑料發(fā)生局部降解變色或燒焦。 排氣措施 注塑模 排氣系統(tǒng)應(yīng)保證排氣順暢、有序，其設(shè)計往往主要靠實踐經(jīng)驗，通過試模與修模再加以完善。 在注射成型過程中，本設(shè)計中模具的排氣方式：用模具零部件的配合間隙及分型面自然排氣。利用模具分型面的貼合間隙排氣，利用推出零件與模板導滑孔之間的配合間隙排氣，利用成型零件、成型鑲件等的配合間隙排氣。 本設(shè)計中塑件的尺寸并不大，利用螺紋型芯與軸套的配合（ H8/f8） 間隙、軸套與型腔的配合（ H8/f8） 間隙排氣。這樣不但使模具結(jié)構(gòu)簡單，而且排氣效果也很好。如圖 17 所示： 圖 17 模具的排氣方式 成型零部件的設(shè)計 模 具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模型腔、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，所以選 用 20Cr， 并滲碳淬火，硬度大于 55HRC。 設(shè)計成型零件時，應(yīng)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)成型零件的塑料模具設(shè)計論文 15 加工、 熱處理、裝配等要求進行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)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。 成型零部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計 成型零部件決定了塑件的幾何形狀和尺寸，通常包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。 ①凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模亦稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)形式。本次設(shè)計中采用組合式結(jié)構(gòu)，組合式凹模結(jié)構(gòu)是指型腔是由兩個以上的零部件組合而成的。按組合方式不同，組合式凹模結(jié)構(gòu)可分為整體嵌入式、局部鑲嵌式、底部鑲拼式、側(cè)壁鑲拼式和四壁拼合式等形式。綜合考 慮后，采用整體嵌入式凹模結(jié)構(gòu)。 整體嵌入式凹模如下圖所示。小型塑件在采用多型腔模具成型時，各單個型腔采用機械加工、冷擠壓、電加工等方法加工制成，然后壓入模板中。這種結(jié)構(gòu)加工效率高，裝拆方便，可以保證各個型腔的形狀一致。其基本形式如圖 19 所示： 圖 18 常見的成型零件的固定方式 本次設(shè)計中，凹模型腔的形式屬于圖 18 中左下角圖的情況，所以采用左下角圖所示的凹模結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)如圖 19 所示。 圖 19 型腔三維圖 塑料模具設(shè)計論文 16 ②凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于型芯和凹模的結(jié)構(gòu)十分類似，所以選用的結(jié)構(gòu)形式和凹模的結(jié)構(gòu)形式 一樣，采用整體嵌入式，如圖 20 所示。 圖 20 凸模三維圖 ③螺紋成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 螺紋直接成型的方法有： （ 1）采用螺紋成型零件（型芯或螺紋型環(huán)）在成型之后將塑件旋下，該方法在模具結(jié)構(gòu)上需配有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。多見于成型內(nèi)螺紋。 （ 2）采用瓣合模成型，生產(chǎn)效率高，但常帶有飛邊。多見于外螺紋或分段內(nèi)螺紋的成型。 （ 3）對于要求不高且用軟塑料成型的螺紋，可通過強制脫模來成型。這時，螺牙斷面最好設(shè)計得淺一些，且呈圓形或梯形斷面。 本次設(shè)計中的塑件內(nèi)有內(nèi)螺紋，因此采用第一種方案，采用螺紋型芯，成型之后將塑件旋下， 如圖 21 所示： 圖 21 螺紋型芯的三維圖 成型零部件工作尺寸的計算 所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構(gòu)成型腔腔體部位的尺寸，其直接對應(yīng)塑件的形狀與尺寸。 工作尺寸主要包括型腔徑向、深度；型芯徑向、高度，型芯間位置尺寸等。 影響塑件精度的因素主要有 成型零件制造公差、成型收縮率、型腔和成型零件的磨損等， 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到高精度，為了計算方便，規(guī)定： 塑料模具設(shè)計論文 17 1） 塑件上的軸類尺寸以其最大值為公稱尺寸，公差為單向負偏差；塑件上孔類尺寸以其最小尺寸為公稱尺寸，公差為 單向正偏差。 2） 模具凹模類尺寸取其最小值為公稱尺寸，公差為單向正偏差；模具型芯類尺寸以其最大尺寸為基本尺寸，公差為單向負偏差。 3） 塑件及模具成型零件上中心距類尺寸，其公差為雙向?qū)ΨQ分布。 本次畢業(yè)設(shè)計中，塑料件的材料是 ABS，該塑件有以下尺寸： SR SR 8? 、? ? 5 1