【文章內容簡介】 為 5mm,塑件外形尺寸較大，塑料熔體流程較長，適合注射成型，制件是帶有提手的塑料桶蓋，桶蓋內型有 3 處內側凹，需分別由 3 個內側抽芯的斜滑塊成型，提手部 位為便于提拿設計成球形空間，模具需兩瓣擺動對合型芯成型球形和提手，按圓弧軌跡抽芯。 圖 塑料桶蓋 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 4 精度等級 影響塑件精度的因素很多，塑料的收縮、注塑成型條件（時間、壓力、溫度）等，塑件形狀、模具結構（澆口、分型面的選擇），飛邊、斜度、模具的磨損等都直接影響制品的精度。按 SJ1372—1978 標準，塑料件尺寸精度分為 8 級 ,由此查塑料模具設計手冊可知，本塑件宜選用一般精度 5 級 ,每個尺寸的公差不一樣，有的屬于一般精度，有的屬于高精度，該按實際公差進行計算 [21]。 脫模斜度 由于塑件冷卻后產生收縮，會緊緊地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脫出困難，強行取出會導致塑件表面擦傷、拉毛。為了方便脫模，塑件設計時必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內、外表面，設計足夠的脫模斜度。只有塑件高度不大、沒有特殊狹窄細小部位時，才可以不設計斜度。最小脫模斜度與塑料性能、收縮率、塑件的幾何形狀等因素有關。塑件脫模斜度為： 35′～ 1 ?30′一般型芯的脫模斜度要比型腔大，型芯長度及型腔深度越大，則斜度越小。在不影響外觀的情況，脫模斜度盡量大一點，以便脫模。 該塑件使 用塑料為 PEHD，所以由查表可知，凹模的脫模斜度為 25′～ 45′,凸模的脫模斜度為 25′～ 45′[22]。 塑件圓角 塑料制件除了使用上要求采用尖角之處外，其余所有轉角處均應盡可能采用圓弧過渡，因為當制件帶有尖角時，往往會在尖角處產生應力集中，在受力或受沖擊振動時會發(fā)生破裂。塑件制品設置圓角，能使其成型流動性能好，成型順利進行。設置一般圓角半徑 R 和厚度 T：當 R/T＜ 時，應力容易集中；當 R/T＞ 時則很少出現應力集中。由塑件圖可知，該塑件有較多方體邊應力集中處，故在塑件設計過 程中確定各邊圓角半徑 R=1mm[23]。 PEHD 的性能分析 使用性能 耐腐蝕性、電絕緣性優(yōu)良，可以 氯 化，可用玻璃纖維增強，低密度聚乙烯柔軟性、伸長率、沖擊強度和透明性較好，且適于制作耐腐零件和絕緣零件。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 5 成型性能 (1) 結晶性料，吸濕性小。 (2) 流動性好，溢邊值為 左右，流動性對壓力變化敏感。 (3) 冷卻速度慢，因此必須充分冷卻。 (4) 收縮率范圍大，收縮值大，取向性明顯，易變性、翹曲、結晶度及模具冷卻條件對收縮影響大，應控制模溫 ，保持冷卻均勻、穩(wěn)定。 (5) 質軟易脫模，塑件有淺的側凹槽時可強行脫模。 PEHD 的主要性能指標表 表 PEHD 的性能指標 密度 3/cmg ~ 熔點 c? 132~135 收縮比 拉伸強度 Mpa 17~41 拉伸彈性模量 Mpa 840~950 泊松比 與鋼 磨擦因數 彈性模量 Gpa ~ PEHD 的注射成型過程及工藝參數 注射成型過程 (1) 成型前的準備 :對 PEHD 的色澤、粒度和均勻等進行檢驗，由于 PEHD 吸收性較大，成型前應進行充分的干燥。 (2) 注射過程 :塑件在注射劑料筒內經過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具性強成型，其過程可分為沖模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段 。 (3) 塑件的后處理 :處理的介質為空氣和水，處理溫度為 60~75℃ 處理時間為 16~20s。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 6 圖 注射成型流程圖 注射工藝參數 (1) 注射機：螺桿式，螺桿轉數為 30~60r/min。 (2) 料筒溫度：后段 140~160 c? 中段 180~220 c? 后段 180~190 c? (3) 噴嘴溫度： 30~70 c? (4) 模具溫度： 70~95 c? (5) 注射壓力： 70~100Mpa (6) 成型時間： 68s( 注射時間取 ,冷卻時間 ,輔助時間 8s)。 模具溫度 模具溫度選擇原則 (1) 對于高粘度塑料，由于塑料熔體流動 性差、充模能力弱，為了獲得致密的組織，模具溫度必須較高。 (2) 對于粘度較小、流動 性好的塑料，模具溫度可以較低，這樣可以縮短冷卻時間、提高生產率。 (3) 塑件壁厚較大或塑件較復雜時，充模和冷卻時間 較 長，宜采用較高的模具溫度，以減少塑件出現凹陷、減小塑件的內應力。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 7 (4) 在滿足注射要求的前提下，應采用盡可能低的模具溫度，縮短冷卻時間，提高生產率。 注射成型過程中的壓力 壓力可分為塑化壓力和注射壓力。塑化壓力又稱螺桿背壓（針對螺桿式注射機），為注射機螺桿頭部熔料在螺桿轉動后退時所受到的壓力。注射壓力是指注射時螺桿（柱塞）頭部對塑料熔體所施加的壓力。 塑化壓力 塑化壓力的作用：主要體現塑料的塑化效果及塑化能力。 增加塑化壓力將提高熔體密實程度，增大熔體內壓力，增加剪切作 用從而提高熔體溫度，并使溫度分布均勻。但增大塑化壓力若不提高螺桿轉速，熔體在螺桿槽中將會產生較大的逆流和漏流，降低塑化能力。 通常情況下，塑化壓力應在保證塑件質量的前提下越低越好，一般不超過 2MPa。 注射壓力 注射機上常用壓力表表示注射壓力的大小，一般熱塑性塑料在 40～ 130Mpa 之間，熱固性塑料在 100～ 170Mpa?？梢酝ㄟ^注射機的控制系統(tǒng)來調節(jié)。 注射壓力的作用是克服塑料熔體從料筒流向型腔的流動阻力；給予熔體一定的充模速率充滿型腔；對模具內熔料進行壓實 。 注射壓力影響注射壓力的因素可分為模具澆注系統(tǒng)及塑件的結構：成型薄壁和長流程的塑件，采用較高注射壓力有利于充滿型腔；注射機類型：其他條件相同時，柱塞式注射機比螺桿式所需的注射壓力大些。塑料品種：塑料的摩擦系數和熔融粘度越大，流動阻力越大，所需注射壓力應越高。 注射壓力對塑件質量的影響 注射壓力過高，塑料流動性提高，但塑件易產生溢料、溢邊使脫模困難，易產生較大的內應力，易變形。 注射壓力過低，物料不易充滿型腔，成型不足，塑件易產生凹痕、波紋、熔接痕跡等缺陷 。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 8 注 射壓力選擇范圍 表 注射壓力選擇范圍 塑件要求 注射壓力 /MPa 適用塑料品種 熔體粘度較低，形狀精度一般，形狀簡單，厚度較大 70～ 100 聚乙烯、聚苯乙烯等 中等粘度，精度有要求，形狀較復雜 100～ 140 聚丙烯、 ABS、聚碳酸酯等 粘度高，精度高，薄壁長流程且形狀復雜 140～ 180 聚砜、聚苯醚等 精密、微型 180～ 250 工程塑料 充模速率 注射壓力直接影響充模速率，一般高壓注射充模速率大，低壓注射充模速率小。影響充模速率的因素很多，最主要的是塑件的壁厚，一般壁 厚越大，注射壓力越低，充模速率越小。 3 擬定模具的結構形式 分型面位置的確定 根據塑件情況，一套模具中可以只有一個分型面，也可以同時設定兩個或多個分型面。常見的取出塑件的主分型面與開模方向垂直，也有采用與開模方向一致的側向主分型面。 分型面的位置關系到成型零部件的結構形狀、塑件的正常成型與脫模以及模具制造成本，因此，在選擇分型面時，盡量遵守以下原則： （ 1）分型面位置應設在塑件截面尺寸最大的部位，便于脫模和加工型腔，這是分型面選擇的首要原則。 （ 2）有利于保證塑件尺寸精度 。 若塑件有孔的同軸度要求、臺階間尺寸精度的要求，應使塑件相關的部分全部在分型面的同一側成型，以滿足精度要求。如圖所示，為保證雙聯(lián)齒輪的齒廓與孔的同軸度，武漢科技大學本科畢業(yè)設計 9 兩齒輪型腔和型芯都設在動模邊，而因合模誤差，難于保證同軸度要求。 圖 分型面應有利于保證塑件尺寸精度 （ 3）有利于保證塑件的外觀質量。 塑料熔體容易在分型面上產生飛邊，影響外觀質量，因此，在光滑平整表面或圓弧曲面上應盡量避免選擇分型面。圖結構較好，能減少飛邊，有損塑件的表面質量 。 圖 分型面應有利于保證塑件的外觀質量 (4) 考慮滿足塑件的使用要求。 塑件在成型過程中，有一些難免的工藝缺陷，如脫模斜度、推桿及澆口痕跡等，選擇分型面時，應從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能。如圖 (b)，塑件完全在動模一側脫出，會使脫模斜度過大，而圖 (a)分別在動模、定模安排型腔，可減小脫模斜度。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 10 圖 分型面應滿足塑件的使用要求 （ 5）盡量減小塑件在分型面上的投影面積 ，以減小所需合模力。如圖所示的彎角板塊類塑件，圖 (a)結構比圖 (b)合理，能防止溢料，并簡化分型面的加工。 圖 分型面對投影面積的影響 （ 6）有利于塑件脫模。盡可能將塑件留在動模一側，如圖（ a），將型芯設在動模邊，依靠薄壁塑件對型芯足夠的包緊力，讓塑件留在動模一側。但是遇到厚壁塑件或者沒有型芯時，如圖（ b），應將塑件型腔設在動模一側為妥。 (a) (b) 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 11 圖 塑件應盡可能留在動模一側 （ 7）長型芯應置于開模方向。當塑件在相互垂直方向都需設置型芯時，應將較短型芯置于側抽芯方向，如圖 (a)結構比（ b）結構合理，利于減小抽拔距。 圖 較長型芯應置于開模方向 為保證塑件能順利分型，主分型面應首先考慮選在塑件外形的最大輪廓處，根據制件的特征選擇三次定距分型，分型面 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 。 型腔數量和排列方式的確定 為了使模具與注塑機的生產能力相匹配，提高生產效率和經濟性，并保證塑件精度，模具設計時應確定型腔數目。常用的有如下四種方 法： (1) 根據經濟性確定型腔數目 。 (2) 根據注塑機的額定鎖模力確定型腔數目 。 (a) (b) 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 12 (3) 根據塑件精度確定型腔數目 。 (4) 根據注塑機的最大注塑量確定型腔數目 。 根據制件的特點，我們選取的是一模一腔的結構 。 注射機型號的確定 注射機的分類 注射機類型分類方法各異。最常見的是按注射機外形特征分類，即按注射裝置和鎖模裝置的排列方式分類，可分為：臥式注射機、立式注射機、角式注射機等 [3]。 (1) 臥式注射機 注射螺桿或柱塞的軸線與鎖模裝置軸線在一條直線上（或相互平行），沿水平方向裝設，如圖 。 1 2 31 2312312 31 2 31 2312312 3 圖 注射機示意圖 1 合模裝置； 2模具； 3注射裝置 優(yōu)點：重心低，便于操作、維修和加料，塑件出模后可自動落下，容易實現全自動操作。應用最廣。 缺點：模具安裝比較麻煩，嵌件放入模具后應采用彈性裝置將其卡緊，否則可能傾斜或落下，機床占地面積較大。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 13 (2) 立式注射機 立式注射機的注射裝置與鎖模裝置均垂直安裝且在一條直線上，如圖 . 1 2 31 2312312 3 圖 注射機示意圖 1合模裝置； 2模具； 3注射裝置 優(yōu)點：占地面積小，模具拆裝方便，在動模（下模）安放嵌件時，嵌件不易傾斜或墜落。 缺點：塑件頂出后不能靠自重落下，需人工取出，不易實現全自動操作，機身重心較高，穩(wěn)定性較差。 （ 3） 角式注射機 角式注射機的注射裝置和鎖模裝 置的軸線相互垂直。目前國內使用較多的角式注射機沿水平方向開模，垂直方向注射。 1 2 31 2312312 3 圖 注射機示意圖 1合模裝置； 2模具； 3注射裝置 優(yōu)點 :結構簡單。 缺點 :無法準確可靠地注射和保持壓力及鎖模力，模具受沖擊和振動較大 。 國產注射機的型號規(guī)格和主要技術參數 注射量表示法用注射容量（單位 cm3）表示注射機的規(guī)格，能直觀表達注射機成型塑件的范圍 [4]。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 14 我國早期的注射機多采用注射量表示法，如 XS—ZY－ 125， XS 表示塑料成型機械，Z 表示注射成型， Y 表示螺桿式（無 Y 則表示 柱塞式）， 125 表示公稱注射容積為 125 cm3圖 410 所示為國產 XS－ ZY－ 125 注射機鎖模部分。 320 177。 350177。噴嘴移動模板 固定模板100H7(+0.054 0)ABA向 B向60模具最小厚度200移動模板行程300模具最大厚度300104SR1236M16