【文章內(nèi)容簡介】 免氣泡、縮孔、凹痕、翹曲變形等缺陷，沿著料流方向的加強筋還能降低塑料的充模阻力。圖35b所示為采用加強筋來增加塑件的強度，避免了因壁厚不均勻而產(chǎn)生縮孔（圖35a）。平板塑件加強筋的布置圖36b比圖36a合理，加強筋與料流方向平行，降低了塑料的充模阻力。 （a） （b） （a） （b）圖35 采用加強筋改善壁厚 圖36 加強筋的布置對于圖37所示的薄壁塑件，容器的蓋可設計成球面（圖37a），容器的底可設計成拱形曲面（圖37b），容器的邊緣設計成圖37c所示的形狀。這都可以有效地增加剛性和減小變形。 （a） （b） （c） 圖37 薄壁塑件的設計5．支承面以塑件的整個底面作為支承面是不合理的（圖38a），塑件稍有翹曲或變形就會造成底面不平。通常采用凸出的邊框或凸出的底腳（三點或四點）來作支承面，如圖38b和圖38c所示。當塑件底部有加強筋時，如圖38d所示。（a） （b）（c） （d）圖38 支承面的結構形式6．圓角塑件除了使用上要求必須采用尖角之外，其余轉(zhuǎn)角處均應盡可能采用圓弧過渡。采用圓弧過渡不僅避免了應力集中，提高了強度，而且還增加了塑件的美觀程度，大大改善了塑料的充模流動特性。另外，相應的帶圓角的模具在熱處理或使用時，不會因應力集中而導致開裂。，塑件內(nèi)壁圓角半徑可取壁厚的一半，壁厚不等的兩壁轉(zhuǎn)角可按平均壁厚確定內(nèi)、外圓角的半徑。7．孔塑件上常見的孔有通孔、盲孔、異形孔和螺紋孔等。孔的位置應開設在不減弱塑件強度的部位，在孔與孔之間、孔與邊緣之間應留有足夠的距離，一般應大于孔徑。塑件上固定用孔和其他受力孔的周圍可設計出凸邊或凸臺來加強，如圖39所示。 （a） （b）圖39 孔的加強（1）通孔 通孔不宜設計得太深，否則型芯的剛度和孔的同軸度不易保證。通孔成型常用以下幾種方法，如圖310所示。圖310a結構簡單，但會出現(xiàn)不易修整的橫向飛邊，且當孔較深或孔徑較小時易彎曲；圖310b由兩端分別固定一個型芯來成型， ~ 1mm，這樣即使稍有不同心，也能保證安裝和使用，此法型芯長度縮短，穩(wěn)定性增加，適用于孔較深且直徑要求不高的場合；圖310c型芯一端固定，一端支撐，此法使型芯有較好的剛度和強度，又能保證同軸度，飛邊易修整。（a） （b） （c） 圖310 通孔的成型方法（2）盲孔 盲孔是用一端固定的型芯來成型，故孔的深度應淺于通孔。注射或壓注成型時，孔深應不超過孔徑的4倍；壓縮成型時，垂直于壓制方向的孔深不超過直徑的2倍。（3）異形孔 異形孔的成型常常采用拼合型芯的方法，這樣可以簡化模具的設計，圖311為典型的例子。 （a） （b）圖311 拼合型芯成型異形孔8．標記、符號及文字塑件上的標記、符號及文字有凸形、凹形和凹坑凸形三種結構形式。圖312a為凸形的結構形式，在模具上即為凹形，制模比較容易，但使用過程中凸形的標記、符號或文字易磨損；圖312b為凹形的結構形式，在模具上即為凸形，模具制造麻煩；圖312c為凹坑凸形的結構形式，這種形式無論是在研磨、拋光或是使用時都不易損壞，制造時可采用鑲塊，在鑲塊中加工凹形，再鑲入模體中，制造方便。（a） （b） （c） 圖312 塑件上的標記、符號和文字 螺紋的設計塑件上的螺紋既可以用模具成型，也可以成型后由機械加工獲得，對于經(jīng)常拆裝或受力較大的螺紋，則應采用金屬螺紋嵌件。設計塑件上的螺紋應考慮以下幾個方面：（1）塑件上的螺紋應選用螺牙尺寸較大的，螺紋直徑較小時不宜采用細牙螺紋，否則會影響其使用強度。（2）塑料螺紋不能達到很高的精度，一般低于3級。（3）塑件上螺紋的直徑不宜過小，一般螺紋外徑不宜小于4mm，內(nèi)徑不宜小于2mm。（4）若模具上螺紋的螺距未考慮收縮率，則塑件螺紋與金屬螺紋的配合長度不能太長。（5）為防止螺紋最外圈崩裂或變形，應使其始末兩端各留有一臺階，如圖313所示。同時，始末兩端不能突然開始和結束，必須有一個過渡段l，其數(shù)值可按表34選取。 （a） （b）圖313 塑料內(nèi)、外螺紋的結構形狀表34 塑件上螺紋始末端的過濾長度螺紋直徑/mm螺距P/mm＜~1＞1始末端過渡長度l/mm≤10123＞10~20234＞20~34246＞34~52368＞523810注：始末端的過渡長度相當于車制金屬螺紋型芯或型腔的退刀長度。（6）在同一型芯或型環(huán)上有前后兩段螺紋時，應使兩段螺紋的旋向相同，螺距相等，才可使塑件從型芯或型環(huán)上旋下來，如圖314a所示；若螺距不等或旋向不同時，則要采用兩段型芯或型環(huán)組合在一起，成型后分別旋下來，如圖314b所示。（a） （b）圖314 兩段同軸螺紋的設計 齒輪的設計塑料齒輪目前主要用于精度和強度要求不太高的傳動機構，塑料齒輪常用的塑料有尼龍、聚碳酸酯、聚甲醛、和聚砜等。為使塑料齒輪適應注射成型工藝，對齒輪各部分尺寸有如下一些要求（圖315）：輪緣寬度t1至少應為全齒高的3倍；輻板厚度H1應不大于齒寬H；輪轂厚度H2應不大于齒寬H，并相當于軸孔直徑D1； ~ 3倍。圖315 齒輪的各部分尺寸為了減少尖角處的應力集中及成型時應力的影響，塑料齒輪應盡量避免截面的突然變化，圓角和過濾圓弧的半徑盡可能加大。為避免裝配時產(chǎn)生內(nèi)應力，軸與孔的配合最好不采用過盈配合，而采用過濾配合。 帶嵌件塑件的設計在成型時嵌入在塑件內(nèi)的其他零件，并形成不可拆卸的連接，嵌入的零件稱為嵌件。嵌件最常用的材料是金屬，也有玻璃、本材、已成型的塑件等非金屬材料。塑件中鑲入嵌件能夠提高塑件局部的強度、硬度、耐磨性、導電性、導磁性等，也可以增加塑件的尺寸和形狀的穩(wěn)定性，降低塑料材料的消耗。常見的嵌件如圖316所示。（a） （b） （c） （d）圖316 常見嵌件的形式金屬嵌件設計的要求：（1）嵌件與塑料必須牢固連接 為防止嵌件使用時在塑件內(nèi)轉(zhuǎn)動或脫出，嵌件表面必須設計有適當?shù)钠鸱螤?，如開溝槽、滾花、折彎等。（2）嵌件在模具內(nèi)應可靠定位 模具中嵌件在成型時受高壓熔體的沖擊，可能移位或變形，同時熔體還可能擠入嵌件上預制的孔或螺紋線中，影響嵌件使用，因此嵌件要可靠定位，嵌件的高度不宜超過其定位部分直徑的2倍。（3）嵌件周圍塑料層應有足夠的厚度 由于金屬嵌件冷卻時尺寸變化與塑料的熱收縮值相差很大，導致嵌件周圍產(chǎn)生較大的內(nèi)應力，可能會造成塑件的開裂。保證嵌件周圍足夠的塑件層厚度是防止塑件開裂的一個很有效的方法。 注射模設計 注射成型原理及工藝1．注射成型原理注射成型又稱注塑成型，是塑料成型的一種重要方法，主要適用于熱塑性塑料成型。注射成型原理如圖317所示（以螺桿式注射機為例），將加入到料斗1中的粉料或粒料送入注射機的料筒中，經(jīng)過加熱和旋轉(zhuǎn)的螺桿對塑料的剪切摩擦作用而逐漸塑化，并在轉(zhuǎn)動著的螺桿的作用下不斷輸送至料筒前端的噴嘴附近，螺桿的轉(zhuǎn)動使塑料塑化得更加均勻。當料筒前端的熔料堆積形成的壓力，達到能夠克服注射液壓缸活塞退回的阻力時，螺桿在轉(zhuǎn)動的同時，逐步向后退回，當螺桿退到預定位置時，即停止轉(zhuǎn)動和后退，然后注射液壓缸開始工作，帶動螺桿按一定的壓力和速度，將熔體經(jīng)噴嘴注入模具型腔，保壓一定時間并冷卻成型，便可獲得模具型腔賦予的形狀和尺寸。開合模機構將模具打開，在推出機構的作用下取出塑件，即完成一個工作循環(huán)。圖317 螺桿式注射機注射成型原理1—料斗； 2—傳動裝置； 3—注射油缸； 4—螺桿；5—加熱器；6—噴嘴；7—模具2．注射成型工藝過程注射成型工藝過程包括成型前的準備、注射過程和塑件的后處理。（1）成型前的準備 在注射成型前準備工作主要有：對原料外觀和工藝性能的檢驗，預熱和干燥處理；注射機料筒的清洗或更換；對于脫模困難的塑件，合理選用脫模劑；嵌件的預熱，有的模具也需要預熱。（2）注射過程 注射過程是塑料轉(zhuǎn)變成塑件的主要階段。它包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻定型和脫模等幾個階段。（3）塑件的后處理 后處理能夠消除塑件存在的一些內(nèi)應力，并可改善塑件的性能，提高尺寸的穩(wěn)定性。塑件的后處理包括退火和調(diào)濕處理。退火處理是使塑件在定溫的加熱液體介質(zhì)（如熱水、熱礦物油和液體石蠟等）或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時間，然后緩慢冷卻。其目的是消除塑件的內(nèi)應力，穩(wěn)定尺寸。調(diào)濕處理是將剛脫模的塑件放在熱水中，以隔絕空氣，防止塑件氧化，并加快達到吸濕平衡的一種處理方法。其目的是使塑件的顏色和尺寸達到穩(wěn)定，性能得到改善。3．注射成型工藝條件注射成型工藝條件中最主要的因素是溫度、壓力和時間。（1）溫度 注射成型過程需要控制的溫度主要有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度。1）料筒溫度 料筒溫度的選擇與塑料的品種、特性有關。料筒溫度過低，塑化不充分；料筒溫度過高，則可能會使塑料過熱分解。料筒的溫度分布一般采用前高后低的原則，即料筒的后端溫度低，靠近噴嘴處的前端溫度高，以防塑料因剪切摩擦熱而產(chǎn)生降解現(xiàn)象。2）噴嘴溫度 噴嘴溫度一般略低于料筒的最高溫度，以防溫度過高熔料在噴嘴處產(chǎn)生流涎現(xiàn)象。3）模具溫度 模具溫度對熔體的充模流動、冷卻速度及成型后塑件的性能影響很大。模具溫度的高低取決于塑料結晶性有無、塑件尺寸、結構和性能的要求以及其他工藝條件（如熔料溫度、注射速度、注射壓力）。（2）壓力 注射成型工藝過程中壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種，它們直接影響塑料的塑化和塑件的質(zhì)量。塑化壓力又稱背壓，是指采用螺桿式注射機時，螺桿頭部熔料在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的壓力。一般在保證塑件質(zhì)量的前提下，塑化壓力越低越好。注射壓力是指柱塞或螺桿頭部對塑料熔體所施加的壓力。注射壓力的大小取決于塑料品種、注射機類型、模具結構、塑件壁厚及其他工藝條件等。（3）時間 完成一次注射成型過程所需的時間稱為成型周期。它包括充模時間、保壓時間、模內(nèi)冷卻時間和其他時間等，其他時間有開模、脫模、涂脫模劑、安放嵌件、合模等時間。4．注射成型的特點注射成型具有成型周期短，生產(chǎn)效率高，能一次成型形狀復雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑件，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)適應性強等特點。但注射成型所需設備昂貴，模具結構較復雜，制造成本高，不適合單件小批量塑件的生產(chǎn)。 注射模的結構組成及分類1．注射模的基本組成注射模具的結構各不相同，但其基本結構都是由動模和定模兩大部分組成，定模部分安裝在注射機的固定模板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上，并可隨移動模板的來回移動實現(xiàn)模具的開合。注射模的結構如圖318所示。根據(jù)注射模各個零部件所起的作用，可將模具分為以下幾個組成部分：（a） （b）圖318 注射模的結構1—導套； 2—導柱； 3—型芯； 4—主流道襯套；5—定位圈；6—定模座板；7—冷卻水道； 8—定模板； 9—動模板； 10—支承板； 11—復位桿；12—推桿；13—拉料桿； 14—推桿固定板； 15—推桿； 16—模腳（1）成型零部件 成型零部件是指構成模具型腔、直接成型塑件的那部分零件，由凸模（型芯）、凹模和鑲塊等組成。凸模（型芯）成型塑件的內(nèi)表面形狀，凹模成型塑件的外表面形狀。圖318所示的定模板動模板型芯3等都是成型零部件。（2）澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)是指塑料由注射機噴嘴進入模具型腔所流經(jīng)的通道，由主流道、分流道、澆口和冷料井等組成。（3）導向機構 導向機構是用于保證動、定模合模時準確對合。導向機構主要有導柱導向機構和在動、定模分別設置互相吻合的內(nèi)外錐面導向。圖318所示的導套1和導柱2構成了合模導向機構。此外，有的注射模的推出機構也設有導柱導向機構。（