【正文】 1 1 塑件分析 塑件工藝性分析 在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)之前，首先對(duì)制品圖及形狀結(jié)構(gòu)分析，其內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 滑輪 （見圖 11） ， 材料為 聚丙烯 （ PP）， 要求形狀規(guī)則，滑輪槽面光滑，表面無(wú)毛刺，無(wú)凹陷，大批量生產(chǎn) ，采用注塑成型。 圖 11紗窗輪滑輪 ：塑料的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動(dòng)和模具制造誤差。本塑料制品的尺寸按 MT5級(jí)精度取值。塑件的表面粗糙度主要取決于模具 成型部分 粗糙度，一般情況下，塑件的表面粗糙度比模具成型部分的粗糙度高 1～ 2 級(jí)。 ：脫模斜度的取向根據(jù)塑件的內(nèi)外形尺寸而定，以塑件內(nèi)孔型芯小端為準(zhǔn)，尺寸符合圖紙要求，斜度由擴(kuò)大方向取得；塑件外形，以型腔大端為準(zhǔn)，尺寸符合圖紙要求，斜度由縮小方向取得。一般情況，脫模斜度不包括塑件的公差范圍內(nèi)。 由于本塑件 導(dǎo) 滑槽具有斜度，滑輪的軸 肩 厚度尺寸 又 較小，所以本設(shè)計(jì)不設(shè)置脫模斜度。 塑件 材料及性能 聚丙烯 （ PP） 聚丙烯（ PP）作為熱塑塑料聚合物于 1957 年開始商品化生產(chǎn)，其歷史意義更體現(xiàn)在，它一直是增長(zhǎng)最快的主要熱塑性塑料， 1991 年它的世界總產(chǎn)量達(dá)到 240 億磅。它在熱塑性塑料領(lǐng)域內(nèi)有十分廣泛的應(yīng)用，特別是在纖維和長(zhǎng)絲、薄膜擠壓、注塑加工等方面。 ⑴基本特性 聚丙烯無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明更輕。密度僅為 ～ 。 它 不吸水，光澤好，易著色。屈服強(qiáng)度、抗拉、抗壓強(qiáng)度和硬 2 度及彈性比聚乙烯好。定向拉伸后聚丙烯可制作鉸鏈，有特別高的抗彎曲疲勞強(qiáng)度。如用聚丙烯注射成型一體鉸鏈（蓋和本體合一的各種容器），經(jīng)過(guò) 7 107次開閉彎折未產(chǎn)生損壞和斷裂現(xiàn)象。 聚丙烯熔點(diǎn)為 164～ 1700C，耐熱型好，能在 1000C 以上的溫度下進(jìn)行消毒滅菌。其低溫使用 溫度達(dá) 150C，低于 350C時(shí)會(huì)斷裂。 聚丙烯的高頻絕緣性能好。因不吸水，絕緣性能不受濕度的影響。但在氧、熱、光的作用下極易解聚、老化，所以必須加入防老化劑。 （ 2）主要用途 聚丙烯可用作各種機(jī)械零件如法蘭、接頭、 泵葉輪、汽車零件和自行車零件。作水、蒸氣、各種酸堿等的輸送管道，化工容器和其他設(shè)備的襯里、表面涂層。制造蓋和本體合一的箱殼，各種絕緣零件，并用于醫(yī)藥工業(yè)中。 ⑶成型特點(diǎn) 1) 結(jié)晶性好料 ,吸濕性小 ,可能發(fā)生熔融破裂 ,長(zhǎng)期與熱金屬接觸易發(fā)生分解。 2) 流動(dòng)性極好，溢邊值 左右。 3) 聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計(jì)能充分進(jìn)行冷卻的冷卻回路 。 4) 成形收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，方向性強(qiáng)。 5） 注意控制成形溫度，料溫低方向性明顯，尤其低溫高壓時(shí)更明顯， 聚丙烯成 型的適宜模溫為 80℃左右， 模具溫度低于 50℃以下塑件不光澤，易產(chǎn)生熔接不良，流痕； 90℃以上易發(fā)生翹曲、變形。 6) 塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口，尖角，以避免應(yīng)力集中。 聚炳烯塑料的主要技術(shù)指標(biāo) :( 查 《塑料模具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)第 2版 》 表 96) 密度 () ~ 比體積 dm3..kg1 ～ 吸水率（ 24h） % ～ 收縮率 % ～ 熔點(diǎn) ℃ 170～ 176 熱變形溫度 ℃ 102～ 115 56～ 67 抗拉屈服強(qiáng)度 MPa 37 抗彎強(qiáng)度 MPa 3 沖擊韌度 2??mkJ 無(wú)缺口 78 缺口 ～ 硬度 HB R95～ 105 體積電阻系數(shù) cm?? 1610 擊穿強(qiáng)度 1??mmKV 30 聚丙烯（ PP） 的注射成型工藝參數(shù) 注射機(jī)類型 螺桿式 料筒溫度℃ 前段 150～ 170 中段 180～ 190 后段 190～ 205 加熱和干燥 溫度℃ 170～ 190 時(shí)間 h 3 ～ 5 噴嘴溫度℃ 170～ 190 模具溫度℃ 40～ 60 注射壓力 MPa 60～ 100 成型時(shí)間 S 注射時(shí)間 1～ 5 高壓時(shí)間 5 ～ 10 冷卻時(shí)間 10～ 20 總周期 15～ 35 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 30～ 80 2 注塑設(shè)備選擇 擬訂模具結(jié)構(gòu)形式和初選注射機(jī) 4 模具上用來(lái)取出塑件和（或）澆注系統(tǒng)凝料可分離的接觸表面稱為分型面。 在模具設(shè)計(jì)的初始階段，首先應(yīng)確定分型面的位置，然后才能確定模具的結(jié)構(gòu)形式。分型面設(shè)計(jì)的是否合理，對(duì)塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具復(fù)雜程度具有很大影響。 本 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)凝料分型面為定模板與中間 板之間的配合面。 塑件分型面 選擇 如圖 21示。 圖 21 塑件分型面 型腔數(shù)量和排位方式的確定 由于本塑件要求大批量生產(chǎn)，故應(yīng)采用一模多腔的結(jié)構(gòu)，考慮到模具大小 ，初步確定為一模四腔，澆口形式采用點(diǎn)澆口 ，如圖 22示 。 圖 22 模具型腔布局 注射 機(jī)選擇 5 注射量計(jì)算 該塑件材料為 聚丙烯（ PP） ，其密度為 ～ , 收縮率為 1%～ %， 本塑件取其 密度為? = g/cm ３ ,平均收縮率為 %。 通過(guò) Pro/E 造型，對(duì)塑件進(jìn)行分析，如圖 23 示，得知塑件體積 V1= cm3 ， 塑 件 質(zhì) 量m1= 凝料 的質(zhì)量 m2還是個(gè)未知數(shù)，由于該塑件屬于小型 制件，可按塑件質(zhì)量 的 4 倍 來(lái)估 算 , 圖 23 塑件質(zhì)量屬性 即 m2=4m1從上 述分析中確定為一模 四腔，所以注射量為： m=8m1=8= V=m/? = 選擇注射機(jī) 根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量，查《模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)》書附錄 5的附表 52 或查有關(guān)手冊(cè)選定注塑機(jī)型號(hào)為 SZ60/40。 注塑機(jī)的參數(shù)如下： 螺桿直徑 /mm 30 理論注塑容量 / 3cm 60 注塑壓力 /MPa 180 注塑速率（ g/s） 70 塑化能力 (kg/h) 35 鎖模力 /kN 400 拉桿間距 )/()( mmmmVH ?? 300220? 模板行程 /mm 250 模具最小厚度 /mm 150 模具最大厚度 /mm 250 定位孔直徑 /mm 80 6 定位孔深度 /mm 10 噴嘴伸出量 /mm 20 頂出行程 /mm 70 噴嘴球面半徑 /mm 10 噴嘴孔直徑 /mm 頂出力 /kN 12 3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)前首先必須確定塑件的成 型 位置，該紗窗輪滑輪模具采用一模四腔 三 板式結(jié)構(gòu)，點(diǎn)澆口，頂出裝置采用推桿式結(jié)構(gòu)。 主流道設(shè)計(jì) 主流道的作用 主流道（也叫進(jìn)料口），它是連接注射機(jī)料筒噴嘴和注射模具的橋梁，也是熔融的塑料進(jìn)入模具型腔時(shí)最先經(jīng)過(guò)的地方。主流道的大小和塑料進(jìn)入型腔的速度及充模時(shí)間長(zhǎng)短有著密切關(guān)系。若主流道太大，其主流道塑料體積增大，回收冷料多，冷卻時(shí)間增長(zhǎng)，使包藏的空氣增多，如果排氣不良，易在塑料制品內(nèi)造成氣泡或組織松散等缺陷，影響塑料制品質(zhì)量，同時(shí)也易造成進(jìn)料時(shí)形成旋渦及冷卻不足，主流道外脫模困難；若主流道太小，則塑料在流動(dòng)過(guò)程中的冷卻面積 相應(yīng)增加，熱量損失增大，粘度提高，流動(dòng)性降低，注射壓力增大，易造成塑料制品成形困難。 主流道部分在成型過(guò)程中，其小端入口與注射機(jī)噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交替地反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料的要求較高因而模具的主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套式（俗稱澆口套），以便有效地選用鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼 T8A、 T10A 等，熱處理要求淬火 53～ 57HRC。 在一般情況下，主流道不直接開設(shè)在定模板上，而是制造成單獨(dú)的澆口套，鑲定在模板上。小型注射模具，批量生產(chǎn)不大，或者主流道方向與鎖模 方向垂直的模具，一般不用澆口套，而直接開設(shè)在定模板上。 7 澆口套是注射機(jī)噴嘴在注射模具上的座墊，在注射時(shí)它承受很大的注射機(jī)噴嘴端部的壓力同時(shí)由于澆口套末端通過(guò)流道澆口與型腔相連接，所以也承受模具型腔壓力的反作用力。為了防止?jié)部谔滓驀娮於瞬繅毫Χ粔喝肽＞邇?nèi)，澆口套的結(jié)構(gòu)上要增加臺(tái)肩，并用螺釘緊固在模板上，這樣亦可防止模腔壓力的反作用力而把澆口套頂出。 主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn) (1) 澆口套的內(nèi)孔（主流道）呈圓錐形，錐度 2176。 ～ 6176。 。若錐度過(guò)大會(huì)造成壓力減弱，流速減慢，塑料形成渦流，熔體前進(jìn)時(shí)易混進(jìn)空氣，產(chǎn)生氣孔；錐度過(guò)小，會(huì) 使阻力增大，熱量損耗大，表面黏度上升，造成注射困難。 (2) 澆口套進(jìn)口的直徑 d 應(yīng)比注射機(jī)噴嘴孔直徑 d1大 ～１ mm。若等于或小于注射機(jī)噴嘴直徑，在注射成型時(shí)會(huì)造成死角，并積存塑料，注射壓力下降，塑料冷凝后，脫模困難。 (3) 澆口套內(nèi)孔出料口處（大端）應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角 r，一般為 ～ 3mm。 (4) 澆口套與注射機(jī)噴在接觸處球面的圓弧度必須吻合。設(shè)球面澆口套球面半徑為SR，注射機(jī)球面半徑為 r，其關(guān)系式 為 ： SR＝ 噴嘴球面半徑 ＋ ～ 1mm。 澆口套球面半徑比注射機(jī)噴嘴球面半徑大，接觸時(shí)圓弧度吻合的好。 (5) 澆口套長(zhǎng)度（主流道長(zhǎng)度） 應(yīng)盡量短，可以減少冷料回收量，減少壓力損失和熱量損失。 (6) 澆口套錐度內(nèi)壁表面粗糙度 m,保證料流順利，易脫模。 (7) 澆口套不能制成拼塊結(jié)構(gòu)，以免塑料進(jìn)入接縫處，造成冷料脫模困難。 (8) 澆口套的長(zhǎng)度應(yīng)與定模板厚度一致，它的端部不應(yīng)凸出在分型面上，否則會(huì)造成合模困難，不嚴(yán)密，產(chǎn)生溢料，甚至壓壞模具。 (9) 澆口套部位是熱量最集中的地方，為了保證注射工藝順利進(jìn)行和塑件質(zhì)量，要考慮冷卻措施。 主流道的設(shè)計(jì) 根據(jù)所選注塑機(jī)、 則 主流道小端尺寸為： d=注塑機(jī)噴嘴尺寸 +（ ～ 1） =+=4mm，主 流 道 球面半徑 SR=噴嘴球面半徑 +（ 1～ 2） =10+2=12mm 主流道 襯套形式 設(shè)計(jì)澆口套的結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是整體式，即定位圈與澆口套為一體，并壓配于定內(nèi)，一般用于小型模具；另一種為將澆口套和定位圈設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后配合在模板上，主要用于中、大型模具。本設(shè)計(jì)塑件為小型塑件所以采用整體式。 8 材料選用 T10A 鋼，熱處理淬火后表面硬度為 53～ 57HRC 具體如下： 圖 31 主流道 錐度α＝ 2186。， 主流道小端直徑 d＝ 4mm， 球面配合高度 h=3mm， 主流道球面半徑 SR=12 mm，主流道長(zhǎng)度 L=， 主流道大端直徑 D=6 mm， 主流道凝料體積 近似 為： 主V = 4π d2n L=4π ( 264+ )2 =1125mm3 = 分 流道的設(shè)計(jì) 分流道的作用 分流道式指主流道末端與澆口之間著一段塑料熔體的流動(dòng)通道。其基本作用是在壓力損失最小的條件下，將來(lái)自主流道的熔融塑料，以較快的速度送到澆口處充模。同時(shí)，在保證熔體均勻地分配到各型腔的前提下，要求分流道中殘留的熔融塑料最少，以減少冷料的回收。 分流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn) （ 1）由于機(jī)械加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上。常用的分流道截面形狀一般分為圓形、梯形、 U形、半圓形及矩形等；圓形分流道的直徑一般在 ～ ，對(duì)于粘度大透明度要求高的塑料（如聚甲 基丙烯酸甲酯等）應(yīng)采用較大的分流道，但對(duì)于流動(dòng)性好的聚丙烯，尼龍等，分流道短時(shí)，可小到直經(jīng)為 2mm。 （ 2）在保證正常的注射成型工藝條件下，分流道的截面尺寸應(yīng)盡量小，長(zhǎng)度盡量短。 （ 3）較長(zhǎng)的分流道應(yīng)在末端開設(shè)冷料穴，以便容納注射開始時(shí)產(chǎn)生的冷料和防止空