【正文】 點(diǎn)，有很大的市場需求和良好的發(fā)展前景。注射 成型方法不僅廣泛應(yīng)用于通用塑料制品生產(chǎn)，而且就工程塑料而言，它也是一種最為重要的成型方法。 國內(nèi)外塑料模具現(xiàn)狀 我國塑料模具的質(zhì)量、技術(shù)和制造能力近年來發(fā)展很快，有些已達(dá)到或接近國際水平。這不僅縮短了生產(chǎn)前的準(zhǔn)備時(shí)間，而且還為擴(kuò)大模具出口創(chuàng)造了良好的條件，也相應(yīng)縮短了模具的設(shè)計(jì)和制造周期。而且從總體上來看，與國際先進(jìn)水平相比差距還很大。模具標(biāo)準(zhǔn) 件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對(duì)整個(gè)模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。 塑料模具生產(chǎn)企業(yè)在向著規(guī)模化和現(xiàn)代化 發(fā)展的同時(shí)，高精度、高效率、自動(dòng)化、精密、高壽命仍然是模具發(fā)展必然的趨勢。 2 塑料制件及材料的分析 的 設(shè)計(jì) 塑 件 形狀及結(jié)構(gòu) 的 設(shè)計(jì)原則 ??1 塑料制件主要是根據(jù)使用 要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于塑料有其特殊的物理機(jī)械性能，因此在設(shè)計(jì)塑件時(shí)要充分發(fā)揮其性能優(yōu)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)塑件時(shí)，還應(yīng)考慮其模具的總體結(jié)構(gòu)，使模具型腔易于制造，模具抽芯和推出機(jī)構(gòu)簡單。當(dāng)塑件有特殊 要求時(shí)，斜度可設(shè)計(jì)為外表面 5′，內(nèi)表面 10~20′，塑件上有凸起或加強(qiáng)筋時(shí)，單邊應(yīng)有 4~5176。 綜合分析可以看出，注射時(shí)在工藝參數(shù)控制的較好的情況下，該制品的成型要求可以得到保 證。 丙烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學(xué)腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性 、 韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動(dòng)性。有極好的沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。 表 2－ 1 ABS 的綜合性能 ABS synthesis nature 表 2－ 2 ABS 的技術(shù)指標(biāo) 屬性 數(shù)值 屬性 數(shù)值 比重 g/cm3 ~ 抗拉屈服強(qiáng)度 MPa 50 比容 k/cm3 ~ 拉伸彈性模量 MPa 1800 吸水性 % ~ 沖擊韌性 MPa 無缺口： 收縮率 % ~ 缺口： 熔點(diǎn) ℃ 130~160 脫模斜度（型芯） 型腔： 40′ ~1176。 （ 3） 流動(dòng)性中等，溢邊料 左右（流動(dòng)性比聚苯乙烯、 AS 差，但比聚碳酸脂 、 聚氯乙烯好）。 （ 5） 模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)，分流道及澆口截面要大，選擇好進(jìn)料口位置、形式，推出力過大機(jī)械加工時(shí)塑料件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡（但熱水中預(yù)熱可消失 ），在成型時(shí)的脫模斜度﹥ 2 度 ，收縮率取﹥ %。 （ 1）了解塑料熔體的流動(dòng)行為，考慮塑料在流道和型腔各處的流動(dòng)阻力，流動(dòng)速度，校 驗(yàn)最大流動(dòng)長度。凡是注射模具，均可分為動(dòng)模和定模兩部分。模具的型腔由動(dòng)模和定模有關(guān)部分聯(lián)合構(gòu)成。通常有導(dǎo)向柱、導(dǎo)向孔或在動(dòng)模定模上分別設(shè)置互相吻合的內(nèi)外錐面，有的注射模具的頂出裝置為避免在頂出過程中頂出板歪斜，還設(shè)有其它導(dǎo)向零件，使頂出板保持水 平運(yùn)動(dòng)。 （ 6）冷卻加熱系統(tǒng) ： 也叫溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。但小型塑件排氣量不大， 可直接利用分型面排氣，許多模具的頂桿或型芯與模具的配合間隙均可起排氣作用，故不必開設(shè)排氣槽。動(dòng)模上設(shè)有頂出裝置，用于頂出制件和流道澆料。 （ 3） 自動(dòng)卸螺紋注射模具 ： 對(duì)帶有內(nèi)螺紋或外螺紋的塑件要求自 動(dòng)脫模時(shí)，在模具上設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)的螺紋型芯或型環(huán)。 綜以上所述，結(jié)合壓蓋形狀，本設(shè)計(jì)中采用單分型面雙板式注射模具。 確定型腔布置方案 多型腔在模具上通常采用圓形排列， H 形排列，直線形排列以及復(fù)合形排列等。 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。具體結(jié)構(gòu)如圖 31： 圖 31 模具結(jié)構(gòu) Fig. 31 mold construction 4 注射機(jī)型號(hào)的選取 注射機(jī)的概述 壓蓋塑料注塑模具設(shè)計(jì) 12 注射機(jī)規(guī)格的選取主要是根據(jù)塑料件的大小及生產(chǎn)批量來確定的。） ； 4）按塑化裝置分：螺桿塑化裝置，柱塞塑化裝置 ； 5）按操作：手動(dòng)，半自動(dòng)，自動(dòng) 。國產(chǎn) 的標(biāo)準(zhǔn)注射機(jī)的注射量均以容量 (cm3)表示。 ABS 注射成型壓力為 70~100MPa， SZY300 注射壓力為 125MPa，故滿足要求。作用在這個(gè)面積上的總力，應(yīng)小于注射機(jī)的額定鎖模力，否則在注射時(shí)會(huì)因鎖模不緊產(chǎn)生嚴(yán)重的溢邊跑料現(xiàn)象。 模具厚度的校核 注射機(jī)規(guī)定的模具最大厚度 Hmax 與最小厚度 Hmin 是指模板閉合后達(dá)到規(guī)定鎖模力時(shí)動(dòng)模板和定模板的最大與最小距離，因此，所設(shè)計(jì)模具的厚度 Hm 應(yīng)落在注射機(jī)規(guī)定的模具最大與最小厚度范圍內(nèi)，即 m axm in HHH m ?? （ 4－ 4） 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 mH — 模具閉合厚度 ， mm minH — 注射機(jī)允許的最小模具厚度，即注射機(jī)動(dòng)、定模固定板之間的最小開距 ，mm maxH — 注射機(jī)允許的最大模具厚度 ， mm 否則不能獲得規(guī)定的鎖模力。 本模具長為 355mm，寬為 250mm，在所選注射機(jī)拉桿內(nèi)距之內(nèi)，滿足要求。 本模具為 單 分型面模具， 開模行程可按下式校核 1 0 m m521 ～??? HHS （ 4－ 5） 1H — 塑件脫模（推出）距離， mm 2H — 塑件高度，包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)， mm S — 注塑機(jī)最大開模（移動(dòng)模板行程）， mm 由公式 得 mm3 4 0mm1 4 0~1 2 51 0 m m~58040mm10~521 ??????? HH 開模行程小于注射機(jī)移模行程，故滿足要求。本設(shè)計(jì)選用的是普通澆注系統(tǒng) ， 由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。 對(duì)于，模具型腔的壓力周期的分析和研究，有助于選擇型腔能承受的最大壓力，一般來講，在向模內(nèi)補(bǔ)料階段模腔內(nèi)的壓力將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)峰值，而在充模階段壓力快速上升達(dá)到這個(gè)峰值，在倒流階段模內(nèi)壓力下降，但會(huì)在冷卻階段產(chǎn)生殘余應(yīng)力。其設(shè)計(jì)基本原則有： （ 1）為便于流道凝料從主流道中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，具有 2~6176。熱處理硬度為 HRC52~56。 （ 4） 直角式注射機(jī)中，主流道設(shè)計(jì)在分型面上，不需沿軸線上拔出凝料，主流道可設(shè)計(jì)成粗的圓柱形。但加工困難，而且 正方形截面不易脫模，所以在實(shí)際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及 U 形。 （ 3）分流道的位置可單獨(dú)開設(shè)在定模板上或動(dòng)模板上，也可以同時(shí)開設(shè)在動(dòng)，定模板上，合模后形成分流道截面形狀。 因 ABS 的推薦斷面直徑為 ~，部分塑件常用斷面尺寸推薦范圍。 分流道的布局 在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡兩種，根據(jù)本模具的要求我們選取平衡式，也就是指分流道到各型腔澆口的長度，斷面形狀，尺寸都相同的布置形式。 澆口的設(shè)計(jì) 澆口的作用 澆口是連接分流道和型腔之間的一段細(xì)短流道（除直接澆口以外），是塑料注入型腔的入口。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限值，然后在試模時(shí)逐步修正。物料通過時(shí)有很高的剪切速率，對(duì)于降低牛頓液體中假塑性液體的表觀粘度是有益的，還有摩擦生熱提高料溫的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)塑件較大時(shí)，用多點(diǎn)進(jìn)料，可縮短流程，加快進(jìn)料速度，降低流動(dòng)阻力，減少翹曲變形。 （ 2）潛伏式澆口 ： 又名隧道式澆口、剪切澆口。一般開于分型面上，從塑料邊緣進(jìn)料，是典型的矩形澆口。但澆口的斷面積不宜大于分流道的橫斷面積。 （ 7）輪輻式澆口 ： 適用于范圍類似于圓環(huán)形澆口，但是它把整個(gè)圓周進(jìn)料改成了幾個(gè)小段圓弧進(jìn)料，其澆口去除方便，澆口回頭料較少，同時(shí)由于型芯上部得以定位，因此增加了型芯的穩(wěn)定性。 （ 10）直接式澆口 ： 又叫中心澆口，主流道型澆口。流動(dòng)的阻力小，進(jìn)料的速度快，用于大型長流程式的單腔制品，可以較好地補(bǔ)縮。 綜合以上所有分析，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成，最后澆注系統(tǒng)會(huì)形成如下的凝料，具體結(jié)構(gòu)見下圖 52： 壓蓋塑料注塑模具設(shè)計(jì) 22 圖 52 凝料 Fig. 52 clotting material 冷料井和拉 料桿的設(shè)計(jì) 冷料井是為了除去料流中的前鋒冷料而設(shè)置的。 （ 2）帶球形頭拉料桿的冷料井，這種拉料桿專用于制件以推板脫模的模具中，同樣也是適合彈性較好的塑料。 此壓蓋的注塑成型模具是推件板頂出塑件的模具，因?yàn)檫x用 球形頭拉料桿 ，具體結(jié)構(gòu)見下圖 53： 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 53 拉料桿 Fig. 53 sprue puller 6 成型零部件的設(shè)計(jì) 型腔是模具上直接用以成型制品的部分，成型零件是指構(gòu)成型腔的零件，通常包括凹模、凸模、成型桿、成 型環(huán)等。 型腔數(shù)量及布置 方案已進(jìn)行了確定，分型面也已經(jīng)進(jìn)行了選取，現(xiàn)設(shè)計(jì)排氣方式后再進(jìn)行成型零部件的設(shè)計(jì) 。 注射成型時(shí)，模內(nèi)氣體主要來源 （ 1）型腔中原有的空氣 ； 壓蓋塑料注塑模具設(shè)計(jì) 24 （ 2）塑料原料中所含水份在注射溫度下蒸發(fā)而 形成的水蒸氣 ； （ 3）注射溫度過高，塑料分解所產(chǎn)生的氣體 ； （ 4）塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學(xué)發(fā)應(yīng)產(chǎn)生的氣體 。 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模 （型腔） 是成型塑件外表面的部件，按其結(jié)構(gòu)可分為： （ 1）整體式凹模，適用于形狀簡單加工容易的型腔。 （ 5）四壁 拼合的組合式凹模，用于尺寸較大，熱處理宜易變形的模具。 本設(shè)計(jì)中 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一個(gè)型芯不能滿足要求，因此型芯分為大型芯和小型芯兩部分組成。 （ 3）塑料的收縮率波動(dòng)。為了保證模具的 剛度和強(qiáng)度，應(yīng)該根據(jù)模具零件的結(jié)構(gòu)和工作時(shí)的受力狀況進(jìn)行必要的剛度和強(qiáng)度計(jì)算。 （ 3）從保證制品順利脫模出發(fā) 如果塑料熔體的壓力使模具產(chǎn)生過大的彈性變形，大變形值大于制件的熱收縮值時(shí)，制件的周邊將被型腔緊緊包住而難以脫出，強(qiáng)制頂出易造成劃傷或破裂，因此型腔允許彈性變形值應(yīng)小于制品收縮值。脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)主要有七個(gè)零件組成即頂出零件，它直接與塑件接觸將塑件頂出型腔。雙脫模機(jī)構(gòu)又分為順序脫模機(jī)構(gòu)和二級(jí)脫模機(jī)構(gòu)。 （ 2） 保證塑件不變形損 壞 ： 保證塑件在脫模過程中不變形，是脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)達(dá)到的基本要求。 （ 4） 結(jié)構(gòu)可靠 ： 脫模機(jī)構(gòu)要工作可靠、運(yùn)動(dòng)靈活、無卡死與干涉現(xiàn)象、且制造方便、配合容易。塑料的瞬時(shí)收縮率 η，塑料對(duì)型芯的磨擦因數(shù) k； （ 3）模具結(jié)構(gòu)、模具零件的加工狀況 ； （ 4）成型工藝條件，如注射壓力、保壓壓力、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間、模具溫度等，都會(huì)對(duì)塑料的瞬時(shí)收縮率產(chǎn)生巨大的影響。 開始脫模時(shí)的瞬間所要克服的阻力最大，稱為初始脫模力，以后脫模所需的力稱為相繼脫模力，后者要比前者小，所以計(jì)算脫模力的時(shí)候，總是計(jì)算初始脫模力。 本設(shè)計(jì)所選的注射機(jī)的開模力為 30 kN， 故符合要求。 （ 1） 復(fù)位桿復(fù)位： 一般的塑料模具中均采用復(fù)位桿復(fù)位，復(fù)位桿的工作端面頂在定模的固定板上，青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 由于定模固定板沒有熱處理，為 防止在模具工作中復(fù)位桿將定模固定板頂出凹坑，一般在固定板上鑲?cè)氪慊饓|塊，復(fù)位桿的另一工作面與固定頂桿的頂出固定板相連，在模具閉模時(shí)，由復(fù)位桿推動(dòng)頂桿固定板 ,帶動(dòng)頂桿回程。復(fù)位用彈簧為防止彈簧扭斜，應(yīng)在彈簧內(nèi)孔中裝定位桿，或?qū)椈芍苯犹自陧敵鲈驈?fù)位桿上。當(dāng)然選用模架時(shí)要考慮到塑件的 成型、流道的分布形式以及頂出機(jī)構(gòu)的形式，有抽芯的還要考慮滑塊的大小等等因素。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)定位精度不高，不能承受大的側(cè)壓力。 導(dǎo)向、定位機(jī)構(gòu)主要用如下功能： （ 1） 定位作用 ： 為避免模具裝配時(shí)方位搞錯(cuò)而損壞模具，并且在模具閉合后使型腔保持正確的形狀，不會(huì)因?yàn)槲恢玫钠贫鹚芗诤癫痪?； （ 2） 導(dǎo) 向作用 ： 動(dòng)定模合模時(shí)，首先導(dǎo)向機(jī)構(gòu)接觸，引導(dǎo)動(dòng)定模正確閉合，避免凸?；蛐托鞠冗M(jìn)入型腔，以保證不損壞成型零件 ； （ 3） 承受一定的側(cè)壓力 ： 塑料注入型腔過程中會(huì)產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或由于注射機(jī)精度的影響，使導(dǎo)柱在工作中承受了一定的側(cè)壓力。對(duì)于小型模具，無論圓形或是矩形，通常只用兩個(gè)直徑相同且對(duì)稱分布的導(dǎo)柱 ； （ 3）由于塑件通常留在動(dòng)模，所以為了便于脫模導(dǎo)柱通常留在定模。對(duì)于要求不高的模具，也可不加油槽 ； （ 2）導(dǎo)柱的長度必須比凸模端面的高度高出 6~8mm，以免在導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向之前凸模先進(jìn)入型腔相碰而損壞。導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按 H8/f8 間隙配合。 本設(shè)計(jì)選用的導(dǎo)柱直徑 D 為 25mm， d 為 20mm，長度 L 根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)取 L 為100mm， L1 為 25mm， S 為 4mm， R 為 。 溫度調(diào)節(jié) 系統(tǒng)的 意義 （ 1） 低的模具溫度可降低塑件的收縮率 ； （ 2） 模具溫度均勻、冷卻時(shí)間短、注射速度快，可降低塑件的翹曲變形 ； （ 3） 對(duì)結(jié)晶性聚合物，提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定，避免后結(jié)晶現(xiàn)象，但是將導(dǎo)致成型周期延長和塑件發(fā)脆的缺陷 ； 壓蓋塑料注塑模具設(shè)計(jì) 38 （ 4） 隨著結(jié)晶型聚合物的結(jié)晶度的提高， 塑件的耐應(yīng)力開裂性降低，因此降低模具溫度是有利的，但對(duì)于高粘度的無定型聚合物，由于其耐應(yīng)力開裂性與塑料的內(nèi)應(yīng)力直接相關(guān)，因此提高模具溫度和充模，減少補(bǔ)料時(shí)間是有利的 ； （ 5） 提高模具溫度可以改善塑件的