【正文】 7 成型零部件的結構設計與計算 模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度的零件稱為成型零件。 澆口剪切速率的校核 由點澆口的經驗公式得 1433 ?? ?????? sRq ??? 式中 ?? —— 剪切速率（ 1s? ）； q—— 塑件體積（ 3cm ）； R—— 點澆口半徑（ cm） 154 s10~10為?? ，剪切速率校核符合。根據(jù)前面模具方案的確定，本設計采用的是點澆口。 澆口的基本作用如下： （ 1）使熔融塑料以最快的速度進人并充滿型腔，并在保壓過程中進行補料以彌補由于塑件收縮而留出的空間。常用澆口套分為有托澆口套和無托澆口套兩種，本設計中選用的是前者。由于主流道與熔融塑料和注射機噴嘴 反復接觸、碰撞，一般澆口不直接開設在定模上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或迫合形式固定在定模板上。球面與主流道孔應以清角連接，不應有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模。如果 D過大，即澆口套與型腔的接觸面積增大，模腔內部壓力對澆口套的反坐力也將按比例增大，到一定程度時澆口套則容易從模體中彈出。 流道的設計 塑件大小及形狀 根據(jù)塑件 大小 ,形狀壁厚 ,技術要求等因素 ,結合選擇分型面同時考慮設置澆注系統(tǒng)的形式 ,進料口數(shù)量及位置 ,保證正常成形 ,還應注意防止流料直接沖擊嵌件及型態(tài)或型態(tài)受力不均以及應充分估計可能產生的質量弊病和部位等問題 .從而采取相應的措施或留有修整得當?shù)挠嗟亍? （ 6）在設計澆口時，避免塑料熔體直接沖擊小直徑型芯及嵌件，以免發(fā)生彎曲、折斷或移 位。 普通澆注系統(tǒng)主要是由主流道、分流道、澆口、冷料穴和排氣槽或溢流槽等部分組成 [12]. 澆 注系統(tǒng)的作 用 （ 1）將來自注射機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)的充滿型腔各處，同時是型腔里的氣體能及時順利的排出。 （ 5）模具與注射機的安裝關系 模具的安裝固定形式有壓板式和螺釘式兩種。 (1)噴嘴尺寸 注射機噴嘴頭一般為球面，其球面半徑 R與相接觸的模具主流道始端凹球面 半徑 R 凹 ＝ R+(1～ 2)mm。 注射壓力的校核 該項工作是校核所選注射機的額定壓力 eP 能滿足塑件成型時所需要的注射力 oP ，塑件成型時所需要的壓力一般由塑料流動性、 塑件結構和壁厚以及澆注系統(tǒng)類型等因素所決定，在生產實踐中其值一般為 70Mpa～ 150Mpa。根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析，大致是每個塑件在分型面上投影面積 1A 的 倍～ 倍，因此可用 來估算。在確定模具結構形式及初步估算外形尺寸的前提下，應對模具所需塑料注射量、注射壓力、塑件在分型面上的 投影面積、成型時需用的鎖模力、模具厚度、拉桿距離、安裝固定尺寸及開模行程等進行計算，這些參數(shù)都與注塑機的有關性能參數(shù)密切相關，如果兩者不匹配，則模具無法安裝使用。由于在設計的制件抽拔距不大而且精度要求不是很高 ,又考慮經濟因素，液壓式側抽芯的成本太高，所以采用液壓式不適合本設計；所以本設計采用斜導柱滑塊式側抽芯機構。 三板式兩次分型 , 一模兩腔，靠頂桿頂出制件 ,另外在頂出制件前應完成對制件的側抽芯動作。 根據(jù)塑件結構形式，本設計分型面如圖 42所示 : 圖 42 型腔數(shù)量的確定 與多型腔模相比，一模兩腔具有以下優(yōu)點。 塑料的成型多是熔體成型，即把塑料加熱到熔點以上，使之處于熔融態(tài)進行成型加工的一種方法。對表面粗糙度要求不高。由上圖可知本制件氣穴位置分布合理。 模具設計時要注意的要素 (1)澆注系統(tǒng)對料流阻力小。它無毒、無味，易燃燒、無自熄性。 吸濕性 吸濕性強 ,含水量應小于 %，必須充分干燥 ,要求表面光澤 的塑件應要求長時間預熱干燥。 (2)模具結構合理，裝配圖及零件圖表達正確，標注完整 。 （ 4） 穩(wěn)定增長階段：這一階段塑料產量下降，塑料工業(yè)的特點是通過共聚，交聚，共混，復合，增強，填充和發(fā)泡等方法來改進塑料的性能。目前，注射成型總的發(fā)展趨勢是向精密、節(jié)能、自動化、薄壁化和微型化發(fā)展。 模具的特點是：滑塊在動模，斜導柱在定模，以保證順利完成側向抽芯。 此次畢業(yè)設計使我更為系統(tǒng)的掌握了所學的專業(yè)知識。當今世界注射模具的基本格局是以日、美及歐洲各工業(yè)化國家作為世界模具技術的領頭羊，占據(jù)了世界注射模具市場的半壁江山，他們擁有現(xiàn)代的設計 方法和先進的模具制造設備，特別是近幾年來這些國家把 CAD/CAM/CAE系統(tǒng)作為模具工業(yè)發(fā)展的臂翼，其發(fā)展的趨勢如日中天 [2]。提高產品質量。 (3)能夠應用工程軟件進行三維造型。 模具設計時要注意的要素 (1)澆注系統(tǒng)對料流阻力小。 ABS具有較高的抗沖擊強度，且在低溫下迅速下降；有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。 (2)進料口處處外觀不良。 Frozen layer fraction 冷凝層因子結果對流動分析很重要，它可以決定保壓時間的長短。觀察本制件結構 ,本制件需要有側抽機構 ，但其形狀并不特別復雜，且抽拔距適中。屬于這種方法的主要有注射成型，壓縮成型，壓注成型，擠出成型等。 (1) 塑件的形狀和尺寸精度始終一致。側抽芯采用斜導柱滑塊式側抽芯機構。 比較結果 由各項比較的比較結果 ,本設計采用擬定方案中的第三套方案：采用點澆口，三板式兩次分型，側抽采用斜導柱滑塊側抽。因此，必須對兩者之間有關參數(shù)進行校核，并通過校核來設計模具與選擇注射機型號。成型時塑件熔體對型腔的平均壓力，其大小一般是注射壓力的 30％～ 65％，型腔壓力見表 5－ 1 表 51 塑件特點 型P 舉例 中等黏度塑件及有精度要求的塑件 35 ABS、 POM等有精度要求的零件，如殼類等 用 PRO/E分析得 21 mmA ? ，所以， 2221 3 9 8 6 3 8 mmmmAnAA ?????? KN666 5 4 2 8 .9 6 5 N351 8 6 9 . 3 9 9)( 21 ?????? 型pAnAF m （ 3）選擇注射機型號 根據(jù)上面計算得到的 m 和 mF 值來選擇注射機，注射機的最大注射量（額定注射量 G）和額定鎖模力 F 應滿足 ?mG? 式中 ? —— 注射系數(shù)，無定型材料取 ，結晶型材料取 。設計中要求 oe pkp ?? 式中 k’ —— 注塑壓力安全系數(shù)，一般取 k’ ＝ 取 k’ ＝ , MpaPo 90? ????? opk （ Mpa） ∴符合要求。 (詳見主流道設計 ) (2)定位圈尺寸 模具安裝在注射機上必須使模具中心線和料筒、噴嘴的中心線相重合，定位圈與注射機固定模板上的定位孔呈間隙配合（ H8/e8） 。壓桿式安裝靈活 而被廣泛采用，而螺釘式需模座上的孔和模板上的孔完全吻合，安裝比較麻煩，但對于大型模具的安裝，這種安裝安全可靠。 （ 2） 在塑料熔體填充及凝固的過程中，將注射壓力有效的傳遞到型腔的各個部位，以獲得形狀完整、內在質量上優(yōu)良的塑料制件。 （ 7）在滿足成型排氣良好的前提下，要選取最短的流程。 模具成型體的型腔數(shù) 設計澆注系統(tǒng)還應考慮到模具型腔的布置，考慮到生產效率和生產成本，模具型腔選擇一模一腔好還是一模多腔 ,本設計的是一模兩腔， 澆注系統(tǒng)需按型腔布置根據(jù)一模兩腔的布局設計。 （ 3）澆口套的材料應選用優(yōu)質鋼 T8A，并應進行淬硬處理，為了防止注射機噴嘴不被碰撞而損壞，澆口套的硬度應低于注射機噴嘴的硬度，錐孔內壁粗糙度 Ra 為 m。 （ 5） 定位環(huán)是模體與注射機的定位裝置，它保證澆口套與注射機的噴嘴對中定位。主流道的基本結構和安裝形式如圖 5－ 1所示。有托澆口套用于配裝定位圈。 （ 2）塑件注射成后，由于澆口的截面積很小，所以它的冷卻速度大于塑件的冷卻速度，并能迅速地冷卻封閉，防止熱料回流。 澆口截面尺寸的大小 一般來說，澆口的截面尺寸宜小些，先確定小一些，然后在試模時，根據(jù)充模情況再進行修正。 澆口位置的選擇 模具設計時，澆口位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，在開設位置對塑件成型性能 及質量影響最大，因此合理選擇澆口位置是提 高質量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結構。成型零件包括凹模、型芯、鑲件、成型桿和成型環(huán)等。間隙值為 ～ 。 澆口先取Φ 1，在試模時根據(jù)填充情況再進行調整。圓形截面澆口常見的有針點澆口、潛伏式澆口 、主流形道澆口。一般說來，注射塑件出現(xiàn)的缺陷，如缺料、縮孔、熔接痕、翹曲變形等也往往是由于澆口的設計不當造成的。澆口套都是標準件，只需去買就行了。 主流道的設計 主流道是熔融塑料由注射機噴嘴噴出時最先經過的部位，它與注射機噴嘴在同一軸心線上。由于注射機噴嘴頭是球面，半徑 SR 是固定的，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進人主流道而不溢出，應使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機噴嘴的端凸球面接觸良好，一般地其半徑 Sr＝ SR +（ ～ 1） mm，而圓錐孔的小端直徑 d則應大于噴嘴的內孔直徑 d1，即 d＝ d1 +（ ～ 1） mm，端面凹球面深度 L2取 3～ 5 mm。 （ 2） 澆口套與塑件注射區(qū)直接接觸時，其出料端端面直徑 D 應盡量選得小些。 （ 12）盡量避免使塑件產生熔接痕，或使其熔接痕產生在塑件不重要的部位。 （ 5）一模多腔時，應防止將大小懸殊的塑件放在同一副模具中。澆注系統(tǒng)的設計是注射模具設計的一個很重要的環(huán)節(jié)，它對獲得優(yōu)良的性能和理想外觀的塑料之間以及最佳的成型效率有直接影響，是模具設計工作者十分重視的技術問題。 （ 4）模具長、寬尺寸與注射機拉桿距離的關系 模具安裝有兩種方式，即從注射機上方直接吊入機內進行安裝，或者先吊到側面再由側面推入機內進行安裝，為安裝方便，應使模具尺寸與注射機拉桿間距離（拉桿中心距――拉桿直徑）小于 10mm。需校核的主要內容有噴嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大與最小厚度及安裝螺釘孔等。 2 ??????? m mKGn ∴符合要求。設計中按： gnmm 1 ????? （ 2） 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算 21 AnAA ?? 型pAnAFm )( 21 ?? 式中 A —— 塑件及流道凝料在分型面上的投影面積（ 2mm ） 1A —— 單個塑件在分型面上的投影面積（ 2mm ） 2A —— 流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積（ 2mm ） mF —— 模具所需的鎖模力（ N） 型P —— 塑料熔體對型腔的平均壓力 (Mpa) 流道凝料 （包括澆口）在分型面上的投影面積 2A 在模具設計前是未知的。 注射機型號的確定 注塑機的型號是根據(jù)塑件的外形尺寸、質量大小及型腔的數(shù)量和排列方式來確定的。 此外 ,在設計側抽芯時 ,方案中擬定兩種抽芯方式：液壓式側抽芯﹑斜導柱滑塊式側抽芯機構 。 （ 3）方案三 澆口采用點澆口。因此，模具結構很大程度上取決于分型面的選擇，分型面選擇的合理與否將直接影響塑料制品膜塑成型工藝，同時也影響制品質量，注射機參數(shù)，成型零件的加工工藝性等。 模具結構的總體方案擬定 模具類型的選擇 塑料成型方法一般分為熔體成型和固相成型兩大類。 Results Summary 4﹑塑件的結構分析及設計方案 塑件的結構分析 本設計的制件為 剃須刀透蓋 ， 結構比較簡單，形狀對稱，制件壁厚為 1～ 2mm，表面粗糙度基本一致。 流動分析 Air traps 氣穴應當位于分形面或者筋骨末端，這樣才容易從模腔間隙中排出，否則就要通過修改澆口位置、改變制件區(qū)域壁厚或者修改制件設計等方法改變困氣的位置，以防止制件出現(xiàn)氣泡、焦痕等相關缺陷。 吸濕性 吸濕性強 ,含水量應小于 %，必須充分干燥 ,要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥。 塑料成形條件和成形特性 塑料成形條件 表 21塑料成形條件 [6] 序號 項目 條件 1 塑料名稱 丙烯烴 — 丁二烯 — 苯乙烯共聚物 2 縮寫 ABS 3 注塑成形機類型 螺桿式 4 密度 （ g/cm3） ~ 5 計算收縮率（ %） ~ 6 預熱 溫度（0C） 80~85 時間（ h） 2~3 8 料桶溫度 （ 0C） 后段 150~170 中段 165~180 前段 180~1200 11 噴嘴溫度（ 0C） 170~180 12 模具溫度（ 0C） 50 ~80 13 注射壓力 (MPa) 60~100 14 15 16 17 成型時間 (s) 注射時間 20~90 高壓時間 0~5 冷卻時間 20~120 總時間 50~220 18 螺桿轉速（ r/min） 30 19 適用注射機類型 螺桿、柱塞式均可 20 后處理 方法 紅外線燈、烘箱 溫度（ 0C） 70 時間（ h） 2~4 成形特性 ABS是由丙烯青、丁二烯、苯乙烯