【文章內(nèi)容簡介】 示意圖 12 4 分型面的位置選擇及設(shè)計 模具設(shè)計中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應(yīng)根據(jù)分面選原則和塑件的成型要求來選擇分型面。 通常有以下原則： （ 1） 分型面的選擇有利于脫模： 分型面應(yīng)取在塑件尺寸的最大處。而且應(yīng)使塑件流在動模部分，由于推出機(jī)構(gòu)通常設(shè)置在動模的一側(cè)，將型芯設(shè)置在動模部分，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動模，這樣有利脫模。如果塑件的壁厚較大，內(nèi)孔較小或者有嵌件時，為了使塑件留在動模，一般應(yīng)將凹模也設(shè)在動模一側(cè)。拔模斜度小或塑件較高時，為了便于脫模，可將分型面選在塑件中間的部位，但此塑件外形有分型的痕跡。 （ 2） 分型面的選擇應(yīng)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求。 （ 3） 分型面的選擇應(yīng)有利于成型零件的加工制造。 （ 4） 分型面應(yīng)有利于側(cè)向抽芯，但是此模具無須側(cè)向 抽芯，可以不必考慮。 該制品無需側(cè)向抽芯，但由于采用一模兩件方案、屬中等生產(chǎn)規(guī)模，為提高生產(chǎn)效率，本次采用雙分型面設(shè)計，即第一分型面分型時取出澆注系統(tǒng)凝料，第二分型面分型時取出塑件。 塑件上的分型面選在塑件的外表面，如下圖所示（灰色曲面）： 圖 41 分型面 (正面 ) 13 圖 42 分型面 (反面 ) 14 5 模具澆注系統(tǒng)設(shè)計 澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注塑模具設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，它是塑料熔體自注射機(jī)的噴嘴射出后，到進(jìn)入模具型腔以前所流經(jīng)的一段路程的總稱。澆注系統(tǒng)一般主要由主流道、分流道、澆口和冷料 穴組成。用注塑成型方法加工塑料制品時 ,注塑機(jī)噴嘴中熔融的塑料經(jīng)過主流道 ,分流道 ,最后通過澆口進(jìn)入模具型腔 ,然后經(jīng)過冷卻固化 ,得到所需要制品。注塑模具的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料熔體的流動的通道。澆注系統(tǒng)在模具中占有非常重要的地位 ,它的設(shè)計合理與否直接對制品的成型起到?jīng)Q定的作用。設(shè)計時必須按如下原則： （ 1） 型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱，防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象。 （ 2） 型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。 （ 3） 系統(tǒng)流道應(yīng)盡可能短，斷面尺寸適當(dāng)（太小則壓力及熱量 損失大，太大則塑料耗費大）：盡量減少彎折，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能小。 （ 4） 對多型腔應(yīng)盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進(jìn)入各個型腔的深處及角落，及分流道盡可能平衡布置。 （ 5） 滿足型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量。 （ 6） 澆口位置要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小型芯，防止型芯變形澆口的殘痕不應(yīng)影響塑件的外觀。 由于本次設(shè)計采用的是一模兩件的方案，且為雙分型面設(shè)計，故設(shè)計澆注系統(tǒng)是必須考慮到主流道、分流道和冷料井的設(shè)計，而無需設(shè)計拉料桿。 主流道設(shè)計 主流道是塑 料熔體進(jìn)入模具型腔時最先經(jīng)過的部分，它將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔。 主流道為圓錐體，錐度為 ?2 ～ ?4 ，對于粘度較大的熔體可以增大到 ?6 。由 于 ABS塑料流動性稍差，所以主流道進(jìn)口 端的截面直徑取稍大些。 取錐度為 6176。 主流道小端直徑應(yīng)比注塑機(jī)噴嘴的直徑約大 ，型號為 SZ258/110注塑機(jī)的噴嘴直徑為： d=4 mm。根據(jù)《塑料模具設(shè)計》的公式： D1=d+(～ 1)mm 可知：D1=d+(～ 1)=4mm+(～ 1)mm=～ 5mm ，取 D1=5mm 。 15 主流道凹球半徑 R1=噴嘴凸球半徑 R+（ 12） mm=18mm+(12)mm=19mm20mm ，取R1=20mm 。 由于本次采用雙分型面設(shè)計，需選用三板模模架，而三板模澆口套較大，主流道較短，取主流道長度 L=14mm 。 主流道大端直徑 D2=D1+2Ltan（α /2） =5+2*14*tan3176。 = 。 為了使料能順利的進(jìn)入分流道，故在主流道的出料端設(shè)計半徑 r=3mm的圓弧過渡。 主流 道如下圖所示 圖 51 澆口套 分流道設(shè)計 由于分流道可將高溫高壓的塑料熔體流向從主流道轉(zhuǎn)換到模腔，所以，設(shè)計時不僅要求熔體通過分流道時的溫度下降和壓力損失都應(yīng)盡可能小，而且還要求分流道能平穩(wěn)均衡地將熔體分配到各個模腔。 分 流道截面形狀可以是圓形、 U型、半圓型、梯形和矩形。在分流道設(shè)計中既要減少熔體流動的壓力損失；又要流道的截面積小，以減少熔體的傳熱損失。因此，常用流道的截面積與周長之比來表示流道的效率。 16 該值越大，表示流道的效率越高。 本次采用雙分型面設(shè)計，需選用三板模架，故分流道截面形狀選為梯 形，理由如下：梯形分流道只需在一個模板上加工，加工容易，故可選在定模板上加工分流道，即分流道位于三板模的流道推板與定模板之間。且其比表面積不太大，流道效率較高。 要確定梯形截面尺寸，需根據(jù)與圓形截面比表面積相等原則來確定。 對于壁厚小于 3mm,質(zhì)量在 200g 以下的塑件，可用下述公式確定分流道的直徑： D = L 其中 D— 流道直徑（ mm）； W— 塑件的質(zhì)量（ g）； L— 分流道的長度（ mm）。 此式計算的分流道直徑限于 ～ mm。 D=* *7241 =＞ 則其比表面積為（π D） /（π D178。/4） =4/D=4/= 設(shè)梯形上底為 B，高為 H，下底為 X，其最佳比例 H/B=，取 H/B=，X/B=，取 X/B= 。即 H= , X= 。 由此確定梯形截面尺寸，如下圖所示： 圖 52 分流道截面 17 澆口的設(shè)計 澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道（除直接澆口外），它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。其主要作用是： （ 1） 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流。 （ 2） 易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。澆口截面積約為分流道截面積的 ～，澆口的長度約為 ～ 2mm，澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模是逐步糾正。 利用 Pro/E 的塑料顧問對塑件進(jìn)行模仿 CAE 的注塑之后得出 最佳進(jìn)澆點，如下圖所示： 圖 54 CAE 模仿最佳進(jìn)膠點 因點澆口在脫開時會傷塑件的內(nèi)表面在這里是可以的，考慮到點澆口有利澆注系統(tǒng)的廢料和塑件的脫離，所以選取用點繞口。其結(jié)構(gòu)尺寸見下圖： 18 圖 55 點澆口 冷料穴的設(shè)計 冷料穴的 作用是存放料流前鋒的 “ 冷料 ” ，防止 “ 冷料 ” 進(jìn)入型腔而形成冷接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。 但由于在三板模在第一次分型時就能取出澆注系統(tǒng)的凝料，故冷料穴可設(shè)計成無拉料桿的冷料穴。 冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。 具體尺寸如 下圖所示： 圖 56 冷料穴 澆注系統(tǒng)凝料體積計算 （ 1） 主流道 凝料 體積 1/3 178。1/3 178。=179。 19 （ 2）分流道凝料體積 （ 4+） 72 2+（ 1/3 83 178。1/3 30 178。 2= 179。 （ 3） 澆口凝料體積 由于澆口部分體積很小，可取為 0 （ 4） 冷料穴體積 1/3 4178。1/3 178。=179。 （ 5） 澆注系統(tǒng)凝料體積 ++=179?！?179。 澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算（按分流道取其中一個方向計算） （ 1） 流過澆口的體積 V1=V 塑 =179。 （ 2） 流過分流道的體積 V2=V 塑 =179。 （ 3） 流過主流道的體積 V3=2*V 塑 =35cm179。 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 在注塑模具的設(shè)計過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計，否則，熔融的塑料流體進(jìn)入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時排出會使制件的 內(nèi)部有氣泡，甚至?xí)a(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。 因該模具為小型模具，且分型面適宜， 在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果 ，所以無需設(shè)計排氣槽。 下圖所示為塑件的進(jìn)膠形式： 圖 57 進(jìn)膠形式 20 6 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹 模也可以稱為型腔、凹模型腔，用以形成塑件的外形輪廓。按其結(jié)構(gòu)的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部嵌入式、大面積嵌入式等。總體來說，整體式強度、剛度好，但不適用于復(fù)雜的型腔。整體嵌入式凹模是將結(jié)構(gòu)尺寸較小的整體式凹模嵌入到凹模固定板中進(jìn)行使用，除具有整體 式凹模的優(yōu)點外，還可以節(jié)約貴重模具材料和便于熱處理。故本次將凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計為整體嵌入式，凹膜用螺釘緊固在定模板上，形式如下圖所示： 圖 61 整體嵌入式凹模 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模是用于成型塑件內(nèi)表面的零部件，與凹模配合，直接接觸成型塑料內(nèi)表面或上下端面。與凹模相類似，凸模也可以分為整體式、整體嵌入式等不同類型。整體式凸模就是把凸模與模板做成整體，結(jié)構(gòu)牢靠、不易變形、成型質(zhì)量好，但當(dāng)塑件內(nèi)表面形狀復(fù)雜時難加工，材料消耗量大，適用于內(nèi)表面形狀簡單的小型凸模。 同理，如前所述，根據(jù)外殼塑件的結(jié)構(gòu)特征，同 時考慮到加工的難易程度和模 21 具的成本問題，凸模也采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，形式如下圖所示： 圖 62 整體嵌入式凸模 成型零件鋼材的選用 為實現(xiàn)高性能的目的，選用模具材料應(yīng)具有高耐磨性，高耐蝕性，良好的穩(wěn)定性和良好的導(dǎo)熱性。必須具有一定的強度，表面需要耐磨，淬火變型要小，但不需要耐腐蝕性，因為 ABS 沒有腐蝕性?？梢圆捎?Cr12，經(jīng)過調(diào)質(zhì)，淬火加低溫回火，正火。 HRC≥ 55。 成型零件工作尺寸的計算 凹模的工作尺寸計算 其工作尺寸屬于包容尺寸，盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。 徑向尺寸計算公式： ???????? ?????????? 0431 ）（塑 KLL 高度尺寸計算公式： ? ? ???????? ??????????0321 KHH 塑 其中 : L — 塑件外形最大尺寸； 22 K— 塑件的平均收縮率 ； ?— 塑件的尺寸公差； ?— 模具制造公差 ,取塑件尺寸 公差的 1/31/6； H— 塑件高度方向的最大尺寸。 H=9mm 計算結(jié)果如下： ? ? 0 ??? ??????? ????? 寬長 LL ? ? 08 . 9 10 . 2 0320 . 0 0 519 ??? ??????? ????H 凸模的工作尺寸計算 其工作尺寸屬于被包容尺寸，盡量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。 徑向尺寸計算公式： ? ? ???????? ?????????? 43K1塑ll 高度尺寸計算公式： ? ? ???????? ?????????? 32K1塑hh 其中 : l — 塑件外形最大尺寸； K— 塑件的平均 收縮率 ； ? — 塑件的尺寸公差； ?— 模具制造公差 ,取塑件尺寸公 差的 1/31/6； h— 塑件高度方向的最大尺寸。 計算結(jié)果如下： ? ? 0 . 0 0 5187 ?????????? ????? 寬長 ll ? ? 0 310 . 2 0 . 2 0320 . 0 0 517 ?????????? ????塑h 23 型腔側(cè)壁和底板厚度的計算 在塑料注射充型過程中，塑料模具型腔受到熔體的高壓作用，故應(yīng)有足夠的強度、剛度。否則可能會因為剛度不足而產(chǎn)生塑料制件變形損壞，也可能會彎曲變形而導(dǎo)致溢料和飛邊 ，降低塑料制件的尺寸精度，并影響塑料制口的脫模。按整體式的凹模計算側(cè)壁厚度： 31???????? ?? 11yEcphhb（ mm） 式中， b— 凹模側(cè)壁理論厚度（ mm） h— 凹模型腔的深度（ mm） h=9mm p— 凹模型腔內(nèi)熔體壓力（ Mpa） p=30Mpa 1y— 凹模長邊側(cè)壁的允許彈性變形量（ mm），一般塑件1y= c= 1?= E= 105Mpa ??????? ??? ???? 315 0 0 取壁厚大于 10mm 就能能滿足要求。 底板厚度計算，根據(jù)公式 312 ?????????21Eyplc?（ mm） 由ll21=2， 1c=，2y=，則 3152 ????????? ?? ???? 取實際底板厚度大于 10mm 就能滿足要求。 24 7 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 注射模中的各種固定板、墊塊、支承板及模座等均稱為支承零部件，它們與合模機(jī)構(gòu)組裝，便可構(gòu)成模具的基本骨架。注射模架的作用就是用來安裝和固定注射模具中的各種功能結(jié)構(gòu)，因此，在設(shè)計注射模