【正文】 在做好注塑成型的準備工作之后，接著介紹了模具設(shè)計的內(nèi)容，冷流道注塑模具無外乎包括四大系統(tǒng)：澆注系統(tǒng) 、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和機構(gòu)系統(tǒng)（其實也可以歸為頂出系統(tǒng)，該系統(tǒng)如斜導(dǎo)柱、滑塊和開閉器等）。 式中 LM 1 — 以 加工時 凸 模的徑向尺寸 ； L 2M =[(1+ Scp ) LS 2 + ?43 ]Z?? （ 47） =[(1+) +43 ] ? = ? mm 式中 LM 1 — 以 加工時 凸 模的徑向尺寸 。 1）推桿的固定形式：推桿的固定形式有多種，但最常用的是推桿在固定板中的形式，此外還有螺釘緊固等形式。 導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板 后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。 模架的選用 注塑模模架國家標準有兩個，即 GB/T12556—— 1990《塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件》和 GB/T12555—— 1990《塑料注射模大型模架》。要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。 分型面的確定 根據(jù)分型面的選擇原則： （ 1）便于塑件脫模； （ 2）在開模時盡量使塑件留在動模； （ 3）外觀不遭到損壞； （ 4）有利于排氣和模具的加工方便。 模具厚度校核 模具厚度必須滿足下式： Hmin ? Hm ? Hmax （ 3—4） 200? 260? 300 滿足要求。 表 34 注射量 與 注射時間 的關(guān)系 注射量 /CM3 125 250 500 1000 2021 4000 6000 10000 注射速率 /CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2021 注射時間 /S 1 3 5 (4)塑化能力；單位時間內(nèi)所能塑化的物料量 .塑化能力應(yīng)與注塑機的整個成型周期配合協(xié)調(diào) ,若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間長 ,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力 ,反之則會加長成型周期 . 19 (5)鎖模力；注塑機的合模機構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力 ,在此力的作用下 模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開 . (6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸 ,拉桿空間 ,模板間最大開距 ,動模板的行程 ,模具最大厚度與最小厚度等 .這些參數(shù)規(guī)定了機器加工制件所使用的模具尺寸范圍 . (7)開合模速度；為使模具閉合時平穩(wěn) ,以及開模 ,推出制件時不使塑料制件損壞 ,要求模板在整個行程中的速度要合理 ,即合模時從快到慢 ,開模時由慢到快在到停 . (8)空循環(huán)時間；在沒有塑化 ,注射保壓 ,冷卻 ,取出制件等動作的情況下 ,完成一次循環(huán)所需的時間 . 選擇 注塑機 （ 1） 由公稱注射量選定注射機 由注射量選定注射機 .由 PRO/E建模分析得（材料密度取 kg dm? ???） : 總體積 V= ； 總質(zhì)量 M=； 流道凝料 V’= V (流道凝料的體積 (質(zhì)量 )是個未知數(shù) ,根據(jù)手冊取()來估算 ,塑件越大則比例可以取的越小 )； 實際注射量為 :V實 == cm3 ； 實際注射質(zhì)量為 M實 === ； 根據(jù)實際注射量應(yīng)小于 , 即： 公 ≧ V 實 （ 3— 1） V公 = V實 / =247。 16 注塑成型工藝條件 1）溫度；注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。該塑件要求對型腔拋光，所以對粗糙度的要求比較高，查表得 PS 拋光后順紋路方向的表面粗糙度為 ? m，垂直紋路方向的表面粗糙度為 ? m。 圓角 塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時才 13 采用尖角結(jié)構(gòu)。塑件的工作溫度是室溫 ,這使得在材料選擇時對熱變形溫度 ,脆化溫度 ,分解溫度的要求降低 。 （ 4）革新模具制造工藝 在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進，特別是異形型腔的加工， 采用了各種先進的機床，這不僅大大提高了機械加工的比重，而且提高了加工精度。 對模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。 畫全套模具零件草圖，訂正設(shè)計方案和確定模具結(jié)構(gòu)。 獨立解決設(shè)計中出現(xiàn)的問題。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應(yīng)盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動，為此，常采用自動開合模自動頂出機構(gòu)，在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具中脫落。對于模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，我們也進行了一些實習。 表 22 材料的性能和成型特性比較 塑料 品種 性 能 特 點 成 型 特 點 模具設(shè)計 注意事項 使用溫度 主要用途 聚苯乙烯 （非 結(jié) 晶型） 透明性好，電性能好，抗拉強度高，耐磨性好，質(zhì)脆，抗沖擊強度差，化學(xué)穩(wěn)定性教好 成 型 性 能好，成型前可不干燥，但注射時應(yīng)防止溢料，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，易開裂 因流動性好，適宜用點澆口，但因熱膨脹大，塑件中 不宜有嵌件 — 30℃ ~80℃ 裝飾制品，儀表殼，絕緣零件，容器，泡沫塑料，日用品等 有機 玻 璃（ 非 結(jié)晶型） 透光率最好，質(zhì)輕堅韌，電氣絕緣性好 /但表面硬度不高，質(zhì)脆易開裂，化學(xué)穩(wěn)定性較好，但不耐無機酸，易溶于有機溶劑 流動性差，易產(chǎn)生流痕，縮孔，易分解，透明性好，成型前要干燥，注射時速度不能太高 合理設(shè)計澆注系統(tǒng)，便于充型，脫模斜度盡可能大，嚴格控制料溫與模溫，以防分解 收縮率取℅ 〈 80℃ 透明制品，如窗玻璃，光學(xué)鏡片，燈罩等 聚碳 酸 酯（ 非 結(jié)晶型） 透光率較高，介電性能好，吸水性小，力學(xué)性能好，抗沖擊，抗 蠕變性能突出，但耐磨耐寒性好，熔融溫度高，黏性大，成型前需干燥，易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，甚至裂紋，質(zhì)硬，易損模具，使用性能好 盡可能使用直接澆口，減小流動阻力，塑料要干燥，不宜采用金屬嵌件，脫模斜度〉 2? 〈 130℃ 脆化 溫 度 為— 100℃ 在機械上做齒輪，凸輪，蝸輪，滑輪等，電機電子產(chǎn)品零件，光學(xué)零件等 11 性差，不耐堿，酮，酯 在透光度方面三種材料相差不大，成型特性上以聚碳酸酯為好，由于是一般性民用品，所以價格上是需要考慮的，我們主要要求是價格和 絕緣性 ,其它如拉伸強度 ,斷裂伸長率等則是次要考慮的指標 (這 由塑件的工作環(huán)境決定 ),最終選定 PS為塑件材料 .因為除了質(zhì)脆 和抗拉強度不如其它兩種材料外，它所擁有的特性符合我們的塑件要求 。 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量 尺寸精度 （ 1）尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標準，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計 時總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。 （ 2）注塑過程；塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達到流動狀態(tài)后，進入模腔內(nèi)的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個階段，注塑過程可以用如圖所示 。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。為了保證 塑件質(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，選擇范圍通常在 50%~80%。 開模行程校核 所選注塑機為全液壓式鎖模機構(gòu)，最大開模行程受模具厚度影響。 模具材料的選擇 現(xiàn)有的模具模架已經(jīng)標準化 ,所以在模具材料的選擇時主要是根據(jù)制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和型芯材料 .如何合理的選擇模具鋼 ,是關(guān)系到模具質(zhì)量的前提條件 ,如果選材不當則所有的精密加工所投入的工時 ,設(shè)備費用將浪費。 (1) 側(cè)澆口深度尺寸 H 的確定 H=nt = 2= n 塑料系數(shù) PS 料取 ； t 塑件在澆口位置處的壁厚 ， 該設(shè)計取殼體中間壁厚 t=。根據(jù) 的計算結(jié)果，只要凹模長邊的寬度滿足 12 mm 就可以達到剛度要求，理論上只要取大于 12 mm 的值就滿足設(shè)計要求，但考慮到導(dǎo)柱和導(dǎo)套、螺釘、冷卻水孔等對模架強度、剛度的削弱作用，實際生產(chǎn)中都取比理論值大得多的值，在本設(shè)計中，在長度方向，取模仁到模具邊的單邊寬度為 11 mm，在寬度方向，取模仁到模具邊的單邊寬度為 11 mm。 3）導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用 H7/f7，低精度時可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用 H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取 H7/k6。 4）推桿與模體的配合：推桿和模體的配合性質(zhì)一般為 H8/f7 或 H7/f7， 配合間隙值以熔 料不溢料為標準。 通常，選擇排氣槽的開設(shè)位置時，應(yīng)遵循以下原則： 1）排氣口不能正對操作者，以防熔料噴出而發(fā)生工傷事故； 2）最好開設(shè)在分型面上，如果產(chǎn)生飛邊易隨塑件 脫出； 3）最好設(shè)在凹模上，以便于模具加工和清模方便； 4）開設(shè)在塑料熔體最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的終端； 5）開設(shè)在靠近嵌件和制件壁最薄處，因為這樣的部位最容易形成熔接痕； 6）若型腔最后充滿部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或活動的型心時， 可在型腔相應(yīng)部位鑲嵌燒結(jié)的多孔金屬塊，以供排氣； 7）高速注射薄壁型制件時，排氣槽設(shè)在澆口附近，可使氣體連續(xù)排出； 若制件具有高深的型 腔，那么在脫模時需要對模具設(shè)置引氣系統(tǒng)，那是因為制件表面與型心表面之間在脫模過程中形成真空，難于脫模，制件容易變形或損壞。隨著科技的進步及注射理論的突破，熱流道模具發(fā)展的越來 越迅速，隨著技術(shù)的成熟，熱流道模的生產(chǎn)控制將會變得比以前更為輕松，產(chǎn)品質(zhì)量將會得到更好提高，所以，以后注射模具的研究會以熱流道模具為主。對于高熔點，流動性差的塑料，流動距離長的制件，為了防止填充不足，有時也在水管中通入溫水把模具加熱。 L2m =[(1+Scp )Ls 2 － ?43 ] z?? （ 46） =[(1+) － 43 ] ? = ? mm 式中 L 2m — 以 加工時凹模的徑向尺寸 ； Ls 2 — 在 弧段塑件的凹模徑向尺寸 。 3）結(jié)構(gòu)合理可靠，便于制造和維護。 導(dǎo)向與定位機構(gòu) 注射模的導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。如果型腔壁厚和底版的厚度不夠，當型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型腔材料本身的許用應(yīng)力 [? ]時，型腔將導(dǎo)致塑性變形，甚至開裂。 主流道 主流道是連接注塑機的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關(guān)，如圖所示： 主要參數(shù)： 錐角 ? =3176。 光穩(wěn)定劑 —— 氧化鋅；塑料制品在日光或強熒光下，由于吸收紫外光的能量，引發(fā)氧化反應(yīng)，導(dǎo)致聚合物降解，使制品的外觀或內(nèi) 在性能變壞，這一過程稱為光氧化或光老化。 圖 32 噴嘴與澆口套尺寸關(guān)系 定位圈尺寸校核 注塑機固定模板臺面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱之為定位孔。 表 32 成型周期與壁厚關(guān)系 17 制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s