【文章內(nèi)容簡介】 型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜。分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件、澆口形式等有關。在塑件設計階段，就應考慮成型時分型面的形狀和位置，否則無法用模具成型。在模具設計階段，首先就要確定分型面的位置和澆口的形式，然后才能確定模具的結(jié)構。分型面設計是否合理，對塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設計制造都有很大影響。因此，分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵因素。該塑件為燈座，外形要求美觀，無斑點和熔接痕，表面質(zhì)量要求較高，在選擇分型面時，根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量以及成型后能順利取出塑件，有兩種分型面的選擇方案。其一，選塑件小端底平面作為分型面，如圖41所示；選擇這種方案，側(cè)面抽芯機構設在定模部分，模具結(jié)構需用瓣合式，這樣在塑件表面會有熔接痕，同時增加了模具結(jié)構的復雜度。其二，選塑件大端底平面作為分型面，如圖42所示，采用這種方案側(cè)抽芯機構設計動模部分，模具結(jié)構較為簡單。所以選塑件大端底平面作為分型面較為合適。 A A圖41A A圖42 模具澆注系統(tǒng)設計所謂注射模的澆注系統(tǒng)，是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道。其作用是使塑料熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。正確設計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質(zhì)的塑件極為重要。注射成型的基本要求是在合適的溫度和壓力下使足量的塑料熔體盡快充滿型腔，影響順利充模的關鍵之一就是澆注系統(tǒng)的設計。因此，澆注系統(tǒng)十分重要。澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩類。普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。 主流道的設計主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。其頂部設計成半球形凹坑，以便與噴嘴銜接，為避免高溫塑料熔體溢出，凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大1mm~2mm，如果凹坑半徑小于噴嘴球頭半徑則主流道凝料無法一次脫出。由于主流道與注射機的高溫噴嘴反復接觸和碰撞，所以設計成獨立的主流道襯套，材料選用45鋼，并經(jīng)局部熱處理球面硬度55HRC~62HRC，設計獨立的定位環(huán)用來安裝模具時起定位作用，~1mm以避免溢料并且防止銜接不準而發(fā)生的堵截現(xiàn)象，其關系如圖43所示。圖42 噴嘴與澆口套尺寸關系主流道尺寸① 主流道小端直徑：d=注射機噴嘴直徑d0＋（~1）=＋（~1），取d=8mm② 主流道球面半徑：SR=注射機噴嘴球半徑SR0＋（1~2）=18+（1~2），取SR=20mm③ 球面配合高度： h=3~5mm，取h=4mm④ 主流道長度： 盡量小于60mm，由標準模架結(jié)合該模具的結(jié)構，初取L0=50mm⑤ 主流道大端直徑： D=d+2Ltanα≈11mm（半錐角α為1176。~2176。，176。）⑥ 澆口套總長： L=L0+h=50+4=54mm⒉ 主流道的凝料體積V主=L主（R2主+r2主+R主r主）/3=50(+42+4)/3 ==⒊ 主流道當量半徑Rn=(+4)/2mm=⒋ 澆口套的形式及其固定方式主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬易損件，對材料要求嚴格，因而在模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便于有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼（T8A或T10A）或合金鋼等，熱處理表面硬度為52~56HRC。本設計由于主流道比較長，凝料面積比較大，因此把襯套和定位圈設計成分體式結(jié)構。如圖44所示。圖44 澆口套固定形式 ⒌ 冷料穴的設計 冷料穴也稱冷料井。冷料穴一般設在主流道和分流道的末端，其作用就是存放兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料和料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而形成各種缺陷。根據(jù)冷料穴的所處的位置不同，冷料穴可分為主流道冷料穴和分流道冷料穴。本設計僅設計主流道冷料穴，采用球形拉料桿。 分流道的設計分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。多型腔模具必須設置分流道，單型腔大型塑件在使用多個點澆口時也要設置分流道。分流道是塑料熔體進入型腔前的通道，可通過優(yōu)化設置分流道的橫截面形狀、尺寸大小及方向，使塑料熔體平穩(wěn)充型，從而保證最佳的成型效果。分流道的橫截面形狀：通常分流道的橫截面形狀有圓形、矩形、梯形、U形和正六邊形等。⒈ 分流道的布置形式在設計分流道是應考慮盡量減少在流道內(nèi)壓力損失和盡可能避免熔體溫度降低，同時還要考慮減少分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式布置。如圖45所示。圖45 分流道形式⒉ 分流道的長度由圖45知，此燈座的分流道的設計較簡單，根據(jù)零件的結(jié)構尺寸設計，分流道較長，單邊分流道長度L分取170/2mm為85mm。豎直方向的長度尺寸暫定為50mm。⒊ 分流道的當量直徑=m1=＞200g。據(jù)公式（416）[1]:D= = =對于流動性能差的塑料，比如：HPVC、PC、PMMA等，分流道較長時，直徑可達10～13mm。但分流道直徑在8mm以上時，再增大其直徑，對改善流動的影響已經(jīng)很小。所以取分流道的直徑D分=13mm⒋ 分流道截面形狀分流道的截面形狀：通常分流道的橫截面形狀有圓形、矩形、梯形、U形和正六邊形等。為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，希望流道的橫截面積大、表面積小，通過比較圓形截面的效率最高，但相對加工難度大。正方形流道凝料脫模困難且流道效率低。梯形截面的流道相對于圓形有較大的熱量損失，但梯形橫截面的流道便于選擇加工刀具同時加工容易，又比較容易脫模，因此梯形橫截面使用較為廣泛，特別對于雙分型面模具。因此本模具設計采用梯形橫截面。所以據(jù)表45[1]得：H==13= B==13=取H=10mm，B=15mm5．分流道截面尺寸設梯形的上底寬度為x，底面圓角半徑R=1mm，則該梯形的截面積為：A分=(x+B)H/2再根據(jù)該面積與當量直徑為13mm的圓面積相等，可得A分=（x+15）10247。2= D分2/4=132247。4即得：x≈12mm。6．凝料體積① 分流道的長度：L分=170mm。② 分流道截面積：A分=（15+12）10247。2mm2=135mm2③ 凝料體積：V分=L分A分=170135=22100mm2≈23cm3 7．校核剪切速率① 確定注射時間：查表48[1]，可得t=。② 計算分流道體積流量：q分=（V分+ V塑）/=（23+）247。=③ 由式（420）[1]可得剪切速率 =103247。((13/2)3) =102s1該分流道的剪切接近澆口主流道與分流道的最佳剪切速率5102s1~5103s1,所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。8．分流道表面粗糙度和脫模斜度 分流道的表面粗糙度要求不是很高，~，另外脫模斜度一般在5176。~10176。之間，在這里取脫模斜度為8176。 本設計中的產(chǎn)品因其質(zhì)量和體積相對較大，考慮到產(chǎn)品的成型條件和脫模，此成型模具采用雙分型面，因此分流道采用平衡式的單排列式，以利于塑件充型。 分流道與澆口的連接處在加工時應加工成斜面并用圓弧過渡，有利于塑料熔體的流動及充填。本設計中的分流道分一級分流道和二級分流道，一級分流道橫截面為梯形，二級分流道為豎直方向，考慮到加工的難易程度，因此二級分流道和澆口的連接采用圓形分流道和圓形澆口。以便于加工且在之后的修模時降低了難度。 澆口的設計 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短通道，其作用是使從分流道流過來的塑料熔體以較快的速度進入并充滿型腔，型腔充滿后，澆口部分的熔體能迅速地凝固而封閉澆口，防止型腔內(nèi)的熔體倒流。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。注射成型時許多缺陷都是由于澆口設計不合理而造成的，所以要特別重視澆口的設計。該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質(zhì)量要求較高，采用一模一腔注射，采用圓形點澆口。1． 澆口尺寸的確定 ① 計算澆口的直徑，據(jù)表410[1]得經(jīng)驗公式：式中 ——點澆口直徑； ——型腔的表面積； ——塑料材料系數(shù)，見表410[1]得：n= k——制品壁厚的函數(shù)值，見表410[1]得：k= ,t=3mm。得k=d=≈；又據(jù)表410[1]經(jīng)驗數(shù)據(jù)：d=~2mm,所以取d=2mm.② 計算澆口的長度。根據(jù)表410[1]經(jīng)驗數(shù)據(jù)，~，這里取L澆=1mm。2． 澆口剪切速率的校核① 計算澆口的當量半徑。此澆口為圓形點澆口，得R澆=d/2=1mm。② 校核澆口的剪切速率。1）確定注射時間：查表48[1]知t=。2）計算澆口的體積流量：q澆=V塑/t=247。=。3）計算澆口的剪切速率：由式（420）[1]可得：則：=（103）247。（13） =105該點澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率5102s1~5103s1之間,所以，澆口的剪切速率校核合格。 校核主流道的剪切速率 上面分別求出了塑件的體積、主流道的體積、分流道的體積（澆口的大小可以忽略不計）以及主流道的當量半徑，這樣就可以校核主流道熔體的剪切速率。① 計算主流道的體積流量 q主=（V主+V分+nV塑）/t=（+23+1）/= cm3/s② 計算主流道的剪切速率 =（103）247。（）s1 =103 s1 主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率5102s1~5103s1之間，所以，主流道的剪切速率校核合格。 冷料穴的設計及計算 冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作用主要是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設計的模具為雙分型面模具，僅有主流道冷料穴。拉料桿設計在動模一側(cè)以在模具第一次分型時能夠順利拉出主流道位置的塑料，并在第二次分型時把分流道冷凝料拉出，方便工作人員取出冷凝料。第五章 成型零件結(jié)構設計及計算 成型零件結(jié)構設計成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸、型腔和型芯的深度尺寸和中心距尺寸等。在設計時必須根據(jù)塑件的尺寸和精度要求及塑料收縮率來確定成型零件尺寸和制造誤差，但影響塑件的尺寸及公差的因素相當復雜，因而確定成型零件尺寸時應綜合考慮各種影響因素。由于在一般情況下，模具制造公差、磨損、和成型收縮波動是影響塑件公差的主要因素，因而，計算成型零件時應主要考慮以上三項因素的影響。成型零件工作尺寸的計算方法有兩種：有一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算；另一種是按極限收縮率，極限制造公差和極限磨損量進行計算。前一種計算方法簡便，但可能有誤差，在精密塑件的模具設計中受到一定限制；后一種計算方法能保證所成型的塑件在規(guī)定的公差范圍內(nèi)，但計算比較復雜。以下計算按平均值的計算方法。在計算成型零件和型芯的尺寸時，塑件和成型零件尺寸均按單向極限制，如果塑件上的公差是雙向分布的，則應按這個要求加以換算。而孔中心距尺寸則按公差帶對稱分布的原則進行計算。 凹模結(jié)構設計凹模是成形制品外表面的成形零件。按凹模結(jié)構的不同將其分為：（1）整體式（2）整體嵌入式（3）組合式（4）鑲拼式整體式凹模由整塊材料加工而成。整體式凹模的特點是強度和剛度高，不會使制品產(chǎn)生拼接縫痕跡。但加工比較困難，需要用電火花機床和立式銑床加工，熱處理也不便，僅適合形狀簡單的中小型制品。整體嵌入式凹模適合用于小型制品的多腔模具。通常將多個整體凹模嵌入到凹模固定板中。整體凹模的外形多采用帶臺階的圓柱體，從下部嵌入到凹模固定板中。對于形狀復雜的凹模，最常用方法是將凹模做成通孔，再鑲以墊板，這種形式是組合凹模。通孔凹模在刀具切割、線切割、磨削、拋光及熱處理時比較方便。組合式凹模的強度和剛度較差。在高壓熔體下容易造成墊板變形，墊板變形后熔體易滲入連接的縫隙中，造成飛邊，嚴重時會造成脫模困難。這種結(jié)構成本較高。鑲拼式凹模適合于各種結(jié)構的凹模,這種結(jié)構的凹模是將四壁和墊板分別加工研磨后壓入到?？虬逯校瑐?cè)壁之間采用扣鎖連接以保證連接的準確性。鑲拼式凹模在設計時要注意合理地選擇拼縫位置和各個拼塊的準確定位和緊固。在凹模的結(jié)構設計中，采用鑲拼結(jié)構有如下好處：1）簡化凹模型腔的加工，可將凹模內(nèi)形體的加工變?yōu)殍偧耐庑渭庸?，降低了加工難度。2）鑲件可用高碳鋼或高碳合金鋼淬火，可用專用磨床研磨曲面形狀。凹模中使用鑲件的局部型腔有較高的精度和耐磨性，并可方便地更換鑲件。3）可節(jié)省優(yōu)質(zhì)塑料模具鋼，對于大型模具可大大地降低模具的造價。4）有利于排氣系統(tǒng)的設計，采用鑲塊結(jié)構的模具設計應在以下幾方面予以注意：①凹模的強度和剛度有所削弱，故?？虬鍛凶銐虻膹姸群蛣偠取＂阼偧g應采用凹凸槽相互扣鎖并準確定位。鑲件與?？蛑g應設計可靠的緊固裝置。③鑲拼接縫必須配合緊密。轉(zhuǎn)角和曲面處不能設置拼縫。拼縫線方向應與脫模方向一致。④鑲拼