【正文】 已超過 2021 萬噸以上，其中注射成型產(chǎn)品占約 30%左右。由此可知，推動模具技術(shù)的進(jìn)步應(yīng)是刻不容緩的策略。首先，模具形狀、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、進(jìn)澆與排氣 位置選擇、脫模方式以及塑料定型方法的確定等，均對制品（或型材）尺寸精度或形狀精度以及塑件的物理力學(xué)性能、內(nèi)應(yīng)力大小、表面質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量等，起著十分重要的影響。塑料的其余成分包括增塑劑、穩(wěn) 1 定劑、增強(qiáng)劑、固化劑、填料及其它配合劑。 0 目 錄 第一章 緒論 ??????????????????????????? 1 第二章 注射成型工藝分析 ????????????????????? 3 第一節(jié) 概述 ??????????????????????? 3 第二節(jié) 產(chǎn)品零件的分析 ?????????????????? 4 第三章 注塑機(jī)的選擇 ??????????????????????? 8 第四章 型腔布置 ????????????????????????? 10 第五章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 ??????????????? ???????? 14 第一節(jié) 澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計原則 ????????????? 14 第二節(jié) 流道及澆口設(shè)計 ?????????????????? 16 第六章 模架的確定及標(biāo)準(zhǔn)件的選用 ????????????????? 21 第七章 分型面與排氣系統(tǒng)的設(shè)計 ?????????????????? 22 第八章 成型零件的設(shè)計 ?????????????????????? 25 第九章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 ????????????????????? 34 第十章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 ?????????? ???????????? 37 第一節(jié) 推桿的基本概況 ?????????????????? 37 第二節(jié) 脫模力及推桿的尺寸計算及校核 ??????????? 38 第十一章 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 ??????????????????? 41 第十二章 零件的加工 ??????????????????????? 43 設(shè)計體會 ???????????????????????????? 47 參考文獻(xiàn) ???????????????????????????? 48 第一章 緒論 塑料是樹脂為主要 成分的高分子有機(jī)化合物，簡稱高聚物。 在高分子材料加工過程中，用于塑料制品成型的模具，稱為塑料成型模具 ,簡稱塑料模。其次，塑料模對塑料成本也有相當(dāng)大的影響，除簡易模具外，一般說來制模費用是十分昂貴的，大型模具更是如此。尤其大型塑料模的設(shè)計技術(shù)與制造水平，常可標(biāo)志一個國家的 工業(yè)化發(fā)展程度。據(jù)不完全統(tǒng)計， 2021 年全國塑料加工設(shè)備的總生產(chǎn)量約 33000 臺，其中注射成型設(shè)備約 27600 臺。 目前，我國的塑料模設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)、 CAD 技術(shù)、 CAPP 技術(shù)，已有相當(dāng)規(guī)模的開發(fā)和應(yīng)用。尤其是塑料模對實現(xiàn)塑件加工工藝要求、塑件使用要求和塑件外觀造型要求，起著無可替代的作用。當(dāng)今世界注射成型設(shè)備向超精密化、高效方向發(fā)展，日本 FANUC 公司的超高速注射成型技術(shù)，已將螺桿推動速度提高到 2021mm/min。 第二章 注射成型工藝分析 第一節(jié) 概述 注射成型工藝的特點是允許在一個單獨的加工過程中用一套集成的功能元件（例如，軸承、導(dǎo)柱、壓板、樞軸和彈簧）加工出 非常復(fù)雜的成型制品，這一生 3 產(chǎn)過程的自動化程度非常高。合模系統(tǒng)調(diào)節(jié)位于動模板和定模板之間的模具。在注射過程中，螺桿沿軸線向合模系統(tǒng)方向移動，將塑化好的塑料快速地注入模具的模腔，同時合模系統(tǒng)使模具一直保持緊閉狀態(tài)（第一步注射）。 下一步，當(dāng)模具內(nèi)制品進(jìn)一步冷卻時，螺桿開始再次轉(zhuǎn)動，塑化成型下一個制品所需要的塑料。在注射充模過程中，模腔中的壓力通常有 100Mpa 或更高。這種塑料的基本情況如下： 基本特性 ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。密度為 ～ 。 ABS 塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會引起應(yīng)力開裂。C 左右，熱變形溫度約為 93186。 主要用途 ABS 在機(jī)械工業(yè)中用來制造齒輪、泵頁輪、軸承、把手、管道、電機(jī)外殼、儀表殼、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在 50～ 60186。推出力過大或機(jī)械加工時塑件表面呈“白色”痕跡。C 熔融指數(shù)（ MFI）： 200186。C 熱變形溫度（ ）： 83～ 103186。 K) 燃燒性：慢 三、 ABS 的成型條件 注射機(jī)成型類型：螺桿式 密度： ～ 計算收縮率： ～ % 預(yù)熱溫度： 80～ 85186。C 噴嘴溫度： 170～ 180186。該零件的重量為 37g，壁厚為 6mm，投影面積約為 6700mm2。由零件實物及經(jīng)驗可知，該零件采用注射法成型比較合適。由于零 8 件有兩個孔，用于安裝條形刀片和圓形刀片，削皮器的表面設(shè)計成對直接適宜手持結(jié)構(gòu)精度，這樣在對果蔬進(jìn)行切削時，可以在直接削除光滑表皮的同時又對局部斑點進(jìn)行處理。 設(shè)計注射模時，我們首先要確定模具的結(jié)構(gòu)、類型和一些基本尺寸，模具型腔數(shù)目、需用的 注射量、塑件在分型面上的投影面積、成型時需用的合模力、注射壓力、模具的厚度、安裝固定尺寸以及開模行程等。故注射聚苯乙烯塑料時，制件的重量加上澆注系統(tǒng)（主流道，分流道和澆口）的重量，應(yīng)不超過注射機(jī)的規(guī)定克數(shù)，其實最好是在額定注射量的 80%以內(nèi)。從模具設(shè)計角度出發(fā)，首先應(yīng)了解注射機(jī)的最大注射量，最大注射壓力 ，最大鎖模力，最大成型面積，模具最大厚度和最小厚度，最大開模行程，以及最大注射量的校核。雖然與多型腔模具相比，單型腔模具具有形狀和尺寸一致、工藝參數(shù)易于控制、模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊、設(shè)計自由度大、制造成本低周期短等優(yōu)點，但是，對于長期大批量生產(chǎn)而言，多型腔模具是更為有益的方式。 一、型腔數(shù)目的確定 在設(shè)計實踐中，有先確定注射機(jī)的型號，再根據(jù)所選用的注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范及塑件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，計算能夠選取的型腔的數(shù)目；也有要看經(jīng)驗先確定型腔數(shù)目，然后根據(jù)生產(chǎn)條件，如注射機(jī)的有關(guān)技術(shù)規(guī)范等進(jìn)行 校核計算，看所選定的型腔數(shù)目是否滿足要求。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要是指 nw的多少對制品成本的影響。實際所需鎖模力應(yīng)小于注射機(jī)的名義鎖模力，為保險起見用 計算，因此，實用公式為： cc Ap FApFn / ?? ? 個 12 注射機(jī)的注射量 設(shè)注射機(jī)公稱注射量為 G（ cm3），單個制品的體積為 V（ cm3），流道和澆口的總體積為 C（ cm3），則最大的型腔數(shù)目為： VCGn ??2 生產(chǎn)中每次注射量應(yīng)為公稱注射量 G 的（ ～ ）倍，現(xiàn)取 進(jìn)行計算。現(xiàn)取 C= 進(jìn)行估算，因此其實用公式為： VGn ? = ? 個 其中：零件的體積 V=m/ρ =37/=(cm3) 零件的質(zhì)量 m=37g 零件的密度ρ =制品精度 根據(jù)經(jīng)驗，在模具中每增加一個型腔，制品尺寸精度就要降低 4%。此外，還應(yīng)注意諸如模板尺寸、脫模結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等的限制。 盡可能使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸。 第五章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 第一節(jié) 澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計原則 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機(jī)噴嘴射出之后到達(dá)型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道。它的設(shè)計合理與否，直接影響著模具的整體結(jié)構(gòu)及其工 14 藝操作的難易。 在塑料熔體填充及凝固的過程中，將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個部位，以獲得形狀完整、內(nèi)外在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。為此，在保證塑件的成型質(zhì)量，滿足型腔良好的排氣效果的前提下，應(yīng)盡量縮短 流程，同時還應(yīng)控制好流道的表面粗糙度，并送減少流道的彎折等，這樣就能夠縮短填充時間，克服塑料熔體因熱量損失和壓力損失過大所引起的成型缺陷，從而縮短成型周期，提高成型質(zhì)量，并可減少澆注系統(tǒng)的凝料量。 便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量。 設(shè)計澆注系統(tǒng)時應(yīng)考慮儲存冷料的措施。由于主流道要與高溫塑 16 料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，所以在注射中主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的澆口套，設(shè)計數(shù)據(jù)如下圖所示： 為了使凝料順利拔出，主流道的小端直徑 D 應(yīng)大于注射機(jī)的噴嘴直徑 d，通常為： D=d+（ ～ 1） mm =4+1 =5mm(注射機(jī)的噴嘴直徑 d=4mm) 主流道入口的凹坑半徑 R2 也應(yīng)大于注射機(jī)球頭半徑 R1，通常為： R2= R1+（ 1～ 2） mm =12+1 =13mm 主流道的半錐角α通常為 1186。所以，取中間值α =2186。 澆澆口套的材料選為 T8A 工具鋼制作，經(jīng)淬火洛氏硬度為 50～ 55HRC。冷料穴分兩種，一種專門用于收集、貯存冷料，另一種除貯存冷料外還兼有拉出流道凝料的作用。 為了便于機(jī)械加工及凝料脫模，將分流道設(shè)置在分型 面上。 其側(cè)面斜角α取 5186。 澆口的主要作用如下： 熔體充模后，首先在澆口處凝固，當(dāng)注射機(jī)螺桿抽回時可防止熔體向流道回流。 澆口可分為限制性澆口和非限制性澆口兩種。這類澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活 地選擇進(jìn)料位置，因此它是廣泛使用的一種澆口形式，普遍使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(qiáng)；但有澆口痕跡存在，會形成熔接痕、縮孔、氣孔等缺陷，且注射壓力大，對深型腔塑件不便。澆口長度 L 在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許的情況下以短為好。通用標(biāo)準(zhǔn)件如緊固件等。 設(shè)計模具時，開始就要選定模架。在模具設(shè)計階段，應(yīng)首先確定分型面位置，然后才能選擇分型面的結(jié)構(gòu)。在一般情況下，只采用一個與開模方向相垂直的分型面，在特殊情況下才采用較多的分型面。 2） 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模 通常分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件在開模后留在動模一側(cè)，這樣有助于動模內(nèi)設(shè)置推出機(jī)構(gòu)動作，否則在定模內(nèi)設(shè)置推出機(jī)構(gòu)往往會增加模具整體的復(fù)雜性。 23 5）便于模具加工制造 為了便于模具加工制造，應(yīng)盡量選擇平直分型面或易于加工的分型面。 實際設(shè)計中，盡可能全部滿足上述原則。有時在注射成型過程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強(qiáng)度，還需在塑料 最后充填到的部位開設(shè)溢流槽以容納余料，也可容納一定的氣體。 第八章 成型零件的設(shè)計 型腔是模具中直接用以成型制品的部分。在開模和脫模時需要克服于塑件的粘著力。還應(yīng)選擇耐腐蝕的鋼材 。它的優(yōu)點是強(qiáng)度和剛度高，不會使制品產(chǎn)生拼接縫痕跡。整體凹模的外形多采用帶臺階的圓柱體，從下部嵌入到凹模固定板中。在高壓熔體作用下易造成墊板變形。凸模一般是指成型塑件中較大的、主要內(nèi)形的零件，又稱主型芯；型芯一般是指 成型零件上較小孔槽的零件。 成型零件的鋼材選用 用作注射成型零件的鋼材，應(yīng)具備以下性能： 1）機(jī)械加工性能良好。 具備以上特點的注射模常用鋼種有以下幾種： 1）碳素鋼 2）合金鋼 小型芯和鑲件常以棒料的形式供應(yīng)，采用淬火變形 小、淬透性好的高碳合金鋼，經(jīng)熱處理后在磨床上直接研磨至鏡面。這種鋼材是將模板預(yù)硬化后以硬度 36~38HRC 供應(yīng)，其抗拉強(qiáng)度為 133Mpa。而后在 真空環(huán)境下經(jīng) 500~550186。在模具設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定模具成型零件的工作尺寸及精度要求。 ABS成型的土豆削皮器制品取一般精度 IT3級 ,取 IT9 級作為模具的制造公差。并規(guī)定：塑件外形最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值，與之相對應(yīng)的模具型腔的最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；塑件內(nèi)形最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值，與之相對應(yīng)的模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值；中心距偏差為雙向?qū)ΨQ分布。而最大壓力是在注射時，熔體充滿整個型腔的瞬間產(chǎn)生的，隨著塑料的冷卻和澆口的凍結(jié)，型腔內(nèi)的壓力逐漸降低，在開模時接近常壓。 2）剛度的校核 ①整體式矩形型腔側(cè)壁厚度 S=(][4??ECph)1/3 =h (][??ECph)1/3 其中： C=96)/(2 )/(3 4444?hl hl b/l=1 ? =1 b/l= ? = 所以 C=3?（ 2021/64） /[2?（ 2021/64） +96] = 模具鋼的彈性模量 E=?105MP； 模具強(qiáng)度計算的許用應(yīng)力為 δ =160Mpa； 模具鋼材的泊松比 K=； 型腔壓力為 30MPa，代入計算時深度尺寸為 6mm [δ ]=25i， w=80 i=?801/5+80? = m [δ ]=25? = m = 33 則： 3/11 )( pECphhS ??? = 3/15 ) (6 ??? ??? = 所以整體式矩形型腔的壁厚至少為 ②整體式矩形型腔底板厚度的核算 T= 5/14 )][39。導(dǎo)向零件主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位。 導(dǎo)柱數(shù)量 塑料