【正文】 包括購買材料、試模和成型）。 注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時間。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)、推出機構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成 [2] 。 注射成型生產(chǎn)中使用的模 具叫注射模，它是實現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。 要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機的一些基本知識，注射機是注射成型的主要設(shè)備，依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進(jìn)行注射。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時燒蝕等特殊性能 [1]。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備 ”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中， 60%～ 80%的零部件都要依靠模具成形。 塑料簡介 塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動性。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無機材料發(fā)展成為各個部門不可缺少的一種化學(xué)材料，在國民經(jīng)濟(jì)中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。它具有成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度較高、易于實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點。 注射機 為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機架系統(tǒng)等組成。 注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動模和定模兩大部分組成的。 注射模、塑料原材料和注射機通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因為影響成型條件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動及環(huán)境溫度等。 傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計人員憑經(jīng)驗與直覺設(shè)計模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計，這勢必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義 [3]。 NX上進(jìn)行產(chǎn)品 3D造型，然后使用 Auto CAD 繪制注射模具總裝圖和模具零件圖，最后將產(chǎn)品三維圖轉(zhuǎn)入 MOLDFLOW 軟件中進(jìn)行注射工藝過程模擬分析，確定最佳的注射工藝參數(shù)，同時分析制品缺陷的原因及解決辦法。其世界產(chǎn)量僅次于 PE、 PVC、 PP 居世界第四位，后來高抗沖級的 PS 產(chǎn)生（簡寫 HIPS）拓寬了 PS 的用途范圍。 PS 的密度為 3/cmg ，為無色透明粒狀熱塑性樹脂。吸濕性極小，只有 %～ %，所以在加工前，可以不干燥，又其 比熱較低，所以塑化效率高，在模具中固化快，成型周期短。它的特點是差不多完全能耐水。因此，聚苯乙烯既可用于螺桿式也可用于柱塞式注射機成型。 2． 3 塑件材料成型條件 確定注射工藝條件時，需要根據(jù)塑料品種選擇適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)，知道了塑料的工藝參數(shù)還能選擇合適的注射機，使機型的規(guī)格大小及性能參數(shù)的范圍盡量與注射工藝參數(shù)接近，只有這樣才能在保證制品質(zhì)量的前提下，獲得最高的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。 圖（ 1）游戲按扭套俯視圖和仰視圖 3． 1 塑件的結(jié) 構(gòu)設(shè)計 （ 1）、脫模斜度 由于注射制品在冷卻過程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。通常塑件的脫模斜度約取 ～? ，根據(jù)文獻(xiàn) [1]，塑件材料 PS的型腔脫模斜度為 35/ ～ 1? 30/ ，型芯脫模斜度為 30/～1? （ 2）、塑件的壁厚 塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計塑件時必須考慮的問題之一。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準(zhǔn)確性。殼內(nèi)凸出部件的壁厚均為 1mm （ 3）、塑件的圓角 為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過度。但當(dāng)孔太復(fù)雜時，會使熔體流動困難，模具加工難度增大，生產(chǎn)成本提高，困此在塑件上設(shè)計孔時，應(yīng)盡量采用簡單孔型。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應(yīng)將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。由于塑料與金屬的差異很大 ，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級確定精度等級。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要 是取決于模具型腔表面粗糙度。外部接手柄區(qū)域粗糙度加大，主要 是為了裝配牢固和方便，且增加摩擦力以便有游戲玩家按起來有手感。 （ 1）、成型前對原材料的預(yù)處理 根據(jù)注射成型對物料的要求，檢驗物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標(biāo)，對原材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥， PS 材料吸水率極低，成型前一般不必進(jìn)行干燥處理。對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。 第二步 : 注射成型過程 完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個步驟，但實際上是塑化成型與冷卻兩個過程。 4． 2 澆口種類的確定 注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通 道。其中澆口的選擇與設(shè)計恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。 4． 3 型腔數(shù)目的確定 因為本設(shè)計中采用點澆口，且塑件的薄壁適合，一次注塑兩個同樣的按扭套，為保證一次加工過程中各種參數(shù)均衡，利于配合使用，提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模兩腔，裝載兩部分零件，進(jìn)行加工生產(chǎn)。如果這一數(shù)值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關(guān)系。對于液壓 機械式合模機構(gòu)的注射機，其開模行程與模具厚度無關(guān)，對于單分型面注射模應(yīng)有： mmHHSS 10~521m a x ???? 式中 1H 推出距離 2H 包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度 本設(shè)計中 maxS =160mm 1H = 15 mm 2H = 15 mm 經(jīng)計算，符合要要求。 5 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 5． 1 分型面的設(shè)計 將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng) 成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，每個塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時采用平衡流道。正確設(shè)計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。 c)、塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術(shù)要求等因素，結(jié)合選擇分型面同時考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式、進(jìn)料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應(yīng)注意防止流料直接沖擊嵌件及細(xì)弱型芯受力不均以及應(yīng)充分估計可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位 等問題，從而采取相應(yīng)的措施或留有修整的余地。 （ 1）、主流道的尺寸 設(shè)計中選用的注射機為 XSZ30，其噴嘴直徑為 4mm，噴嘴球面 半徑為 12mm ，根據(jù)圖（ 5），主流道各具體尺寸如下： 圖（ 5）主流道尺寸示意圖 mmd 514 ??? α ＝ 4176。定位圈在模具安裝調(diào)試時應(yīng)插入注射機定模板的定位孔內(nèi)，用于模具與注射機的安裝定位。如圖（ 7）所示。 澆口的位 置選擇原則： 澆口的位置與塑件的質(zhì)量有直接影響。 根據(jù)澆口選用原則和為保證塑件表面質(zhì)量及美觀效果，采用點澆口，利于熔體充滿整個型腔。冷料穴的形式有多種，這里采用倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。構(gòu)成模具型腔的零部件稱成型零部件。 5． 4． 1 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計主要應(yīng)在保證塑件質(zhì)量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度加以考慮。型芯與動模板的配合可采用 6/7 PH 。這些影響因素也是作為確定成型零部件工作尺寸的依據(jù)。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；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。特 別是快速注射成型工藝的發(fā)展，對注射模的排氣系統(tǒng)要求就更為嚴(yán)格。 5． 6 脫模機構(gòu)的設(shè)計 塑件從模具上取下以前還有一 個從模具的成型零部件上脫出的過程，使塑件從成型零部件上脫出的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)。 本設(shè)計中采用推桿推出機構(gòu)使塑料制件順利脫模。推桿與推桿孔配合一般為 9/98/8 fHfH 或 ，其配合間隙不大于所用溢料間隙，以免產(chǎn)生飛邊， PS 塑料的溢料間隙為 ~ 。當(dāng)動模板部分移動一定距離后，限位拉桿 3 的端部螺母與推件板 10 接觸，使中間板 8 停止移動。 圖（ 10）塑件脫模動作 5． 7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 在注射模中，模具的溫度直接影響到塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式，模具的加熱有通入熱水、蒸汽，熱油和電阻絲加熱等。冷卻系統(tǒng)的外形結(jié)構(gòu)如圖（ 11）（ 12）所示。 冷卻管路的位置與尺寸 塑件壁厚應(yīng)該盡可能維持均勻。 5． 8 模架及標(biāo)準(zhǔn)件的選用 5． 8． 1 模架的選用 根據(jù)以上的設(shè)計，再結(jié)合模具的強度和剛度以及所選注射機，各模板的代號及尺寸如下 ： 下模板 230 20180?? 推桿墊板 200? 126? 15 推桿固定板 200? 126? 12 支架 200? 60? 35 型心固定板 200? 180? 20 中間板 200? 180? 40 上模板 230? 180? 20 支撐板 200? 180? 20 5． 8． 2 標(biāo)準(zhǔn)件的選用 為了便于模具的裝配，減少繁重的設(shè)計和制造工作量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間和降低成本，一些模具都選用標(biāo)準(zhǔn)零件，本設(shè)計中的標(biāo)準(zhǔn)零件選用如下： 導(dǎo)柱 ? 14? 63? 18 2 個 導(dǎo)套 ? 14? 18 4 個 推桿 ? 6? 90 4 個 限位拉桿 ? 14? 33 2 個 內(nèi)六角螺釘 GB7085 M 10? 4 個 M 12? 13 4 個 M 5? 11 3 個 6 模具材料的選用 正確選用模具各部分零件的材料，是注射模具設(shè)計過程中的一項重要工作，它直接影響模具的使用壽命，加工成本以及制品的成型質(zhì)量。 型芯和鑲塊以棒材供應(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。 這里采用的是一種應(yīng)用較多的 CAE 軟件 MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （產(chǎn)品優(yōu)化顧問）在計算機上對整個注射過程進(jìn)行模擬分析，將分析結(jié)果反饋到以上的設(shè)計中，對各種參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。 總 結(jié) 本次塑料模具設(shè)計，全面考慮了塑料成型性能，模具結(jié)構(gòu)特點，注射工藝參數(shù)，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理論分析和數(shù)據(jù)計算生產(chǎn)操作上論證該設(shè)計是合理可行的。很多同學(xué)也跟我一樣有這樣的體會，但由于此次設(shè)計，讓我們大醒悟。 致謝 在本次畢業(yè)設(shè)計中，特別感謝指導(dǎo)老師肖斌的指導(dǎo)和幫助，也讓我學(xué)會了成功要自己去努力。再次感謝大家！??！ 參考文獻(xiàn) 1．曹宏深 趙仲治主編 塑料成型工藝及模具設(shè)計 北京機械工業(yè)出版社 1993 2．黃虹主編 塑料成型加工與模具 化學(xué)工業(yè)出版社 2021 年 3月第一版 3．黃銳主編 塑料工程手冊 下冊 第四章節(jié) 機械工業(yè)出版社 4．宋卓頤 史勤芳 房雙寬 趙永仙編著 塑料原料與助劑 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社 2021 年 9 月第 1版 5．黃銳主編 塑料成型工藝學(xué) 第二版 中國輕工業(yè)出版社 1997 年 5月第 2版 6．塑料模設(shè)計手冊（軟件版） 機械工業(yè)出版社 7．王文廣 田寶善 田雁晨 主編 塑料注射模具設(shè)計技巧與實例 化學(xué)工業(yè)出版社 2021 年 1 月第 1版 8．田春年主編 塑料注射成型 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計圖冊 北京 輕工業(yè)出版社 1998 9. 劉力主編 機械制圖（第二版