【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 單腔模具、多腔模各自的缺點(diǎn)和使用范圍：?jiǎn)涡颓荒＞呓Y(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)自由度較大，成型塑件的形狀和尺寸的一致性好，塑件精度較高；多型腔模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)效率高，分配到單個(gè)塑件上的成本低。單型腔模具宜用于大型或精度要求較高的塑件的注塑成型，多型腔模具特別使用于精度要求不是很高、結(jié)構(gòu)較易沖型的中小型塑件的大批生產(chǎn)。型腔數(shù)量的確定：因本次設(shè)計(jì)的塑料罩類(lèi)零件的精度要求不高；注塑用塑料ABS 的成型性能良好；塑件屬小型塑件。綜合塑件的尺寸，考慮到模具制造費(fèi)用、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低一些，這里初步擬定采用一模四腔的模具成型。 圖 32 型腔排列方式 產(chǎn)品布局 型腔排列形式采用矩形對(duì)稱(chēng)布局，如 圖 32 所示。 脫模機(jī)構(gòu)方案的確定塑件結(jié)構(gòu)分析：該塑件的側(cè)壁帶有對(duì)稱(chēng)布置的側(cè)孔，需通過(guò)可側(cè)向移動(dòng)的側(cè)型芯來(lái)成型側(cè)孔，以便在脫模之前先抽掉側(cè)向成型零件。 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 [4]（1）塑件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作。12（2）由于塑件收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位以保證塑件不因推出而變形損壞。（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作合理可靠、合模時(shí)能正確復(fù)位，便于制造和維護(hù)。常用的推出方式有推桿推出、推板推出、氣壓推出，其中推桿脫模機(jī)構(gòu)最為常用，采用推桿脫模機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，給制造和維護(hù)帶來(lái)方便。 脫模機(jī)構(gòu)的可行方案設(shè)計(jì)因本次設(shè)計(jì)的塑件有側(cè)孔，需要增加滑塊以完成側(cè)向抽芯，設(shè)計(jì)了以下四種可能的脫模機(jī)構(gòu)，通過(guò)比較選擇最優(yōu)方案。圖 33（滑塊外側(cè)抽芯）脫模機(jī)構(gòu) 1方案 1：如 圖 33 合模時(shí)彈簧處于鎖緊狀態(tài)，開(kāi)模后動(dòng)模往后退時(shí)，滑塊在壓縮彈簧的作用下向外側(cè)滑動(dòng)完成側(cè)抽芯，然后在頂桿的作用下將塑件頂出；合模時(shí)，通過(guò)定模側(cè)契緊塊與滑塊的斜面作用使滑塊向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)直至合模完畢，整個(gè)過(guò)程都能自動(dòng)開(kāi)合模，工人勞動(dòng)強(qiáng)度小，且側(cè)型芯伸入到凸模一段長(zhǎng)度，避免了橫線飛邊，減少了成型后的加工余量。13圖 34 （斜銷(xiāo)內(nèi)抽芯）脫模機(jī)構(gòu) 2方案 2：該裝置采用的是兩段式斜銷(xiāo)，如圖 34 斜銷(xiāo)在推桿的作用沿導(dǎo)滑槽斜向上運(yùn)動(dòng)，完成內(nèi)側(cè)抽芯頂桿需向上運(yùn)動(dòng)的高度 h，其中 mm 62tan15o??(側(cè)抽芯距離為 4mm，再加上 2mm 的安全值，斜滑塊運(yùn)動(dòng)方向與豎直方向所成角度為 )，然后用手工的方法將塑件取出，然后復(fù)位桿上的壓縮彈簧將頂針15o板往后復(fù)位，斜銷(xiāo)拉桿和頂針板一同往后復(fù)位通過(guò)，斜銷(xiāo)在拉桿的作用下往后復(fù)位。這種脫模機(jī)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，加大了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。14圖 35（滑塊內(nèi)抽芯）脫模機(jī)構(gòu) 3方案 3：如 圖 35 開(kāi)模時(shí)，動(dòng)模側(cè)一齊向后退，開(kāi)模到一定距離時(shí)，凸模繼續(xù)后退，滑塊在壓縮彈簧的作用下向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)，內(nèi)側(cè)抽芯完成，螺釘對(duì)滑塊進(jìn)行限位以防滑動(dòng)距離過(guò)大而導(dǎo)致復(fù)位困難，然后動(dòng)模板起著脫模板的作用將塑件脫出，合模時(shí)動(dòng)模板起著復(fù)位桿的作用，滑塊在凸模的作用下將滑塊歸位。整個(gè)過(guò)程能夠自動(dòng)開(kāi)合模，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，模具尺寸相對(duì)較??；但和其它脫模機(jī)構(gòu)相比多了兩塊板，所以模具高度增加，成型后塑件有不易修整的飛邊，加工余量相對(duì)加大。經(jīng)上述綜合分析比較，方案 1 和 3 的脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)比較合理。機(jī)構(gòu) 1 的模具尺寸比機(jī)構(gòu)稍大，但模具高度明顯減小；避免了橫向飛邊，成型后塑件的加工余量小。因?yàn)樵撍芗姆中兔婧?jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，推桿脫模機(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單、最常用的一種形式，具有制造簡(jiǎn)單、更換方便、推出效果好等特點(diǎn)，推桿直接與塑件接觸，開(kāi)模后將塑件推出，采用推桿脫模機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)，給制造和維護(hù)帶來(lái)方便。所以方案 1 是本次設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案。15 側(cè)型芯與滑塊的設(shè)計(jì) 側(cè)型芯設(shè)計(jì)在上面的提出的三種設(shè)計(jì)方案中，側(cè)型芯的安裝有圖 36 兩種形式。（a）圖形式：成型時(shí)孔的 A 端會(huì)產(chǎn)生不易修整的飛邊，孔深時(shí)型芯易彎曲；(b)圖形式：避免了橫向飛邊的產(chǎn)生，減小成型后塑件的加工余量；提 圖 36 高了型芯的強(qiáng)度和剛度。所以這里選擇(b)圖型芯結(jié)構(gòu)更合理：設(shè)計(jì)時(shí)將型芯超出端面（即 塑件內(nèi)表面） 3mm，因側(cè)孔深度為 4mm,所以側(cè)型芯長(zhǎng)度為 7mm，如圖 37 所示。 滑塊設(shè)計(jì)(1)抽芯距設(shè)計(jì)：因側(cè)型芯長(zhǎng)度為 7mm,理論上而言抽芯距只需要 7mm 即可，為了安全起見(jiàn)，側(cè)向抽芯距離通常比塑件上的側(cè)孔深度大 2~3mm,所以這里將抽芯距設(shè)計(jì)成 9mm。(2)滑塊寬度設(shè)計(jì)：為了確保模具在合模時(shí)契緊塊能夠?qū)⒒瑝K正確歸位，將契緊塊與滑塊在抽芯方向的作用長(zhǎng)度設(shè)計(jì)成比抽芯距大 5mm~6mm(即讓契緊塊在合模過(guò)程中與滑塊剛接觸已經(jīng)有5mm~6mm 的作用長(zhǎng)度) ，所以這里將作用長(zhǎng)度設(shè)計(jì)成 15mm，作用面與垂直方向所成角度一般為 ，這里設(shè)計(jì)o15~20成 ，其結(jié)構(gòu)如 圖 37 所示： 圖 37 滑塊結(jié)構(gòu)示意圖 o1816第四章 注塑機(jī)型號(hào)的選擇 注塑成型工藝簡(jiǎn)介注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過(guò)機(jī)筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的保壓冷卻以后，開(kāi)啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個(gè)階段的工作。圖41 注塑成型壓力—時(shí)間 曲線（1）物料準(zhǔn)備 成型前應(yīng)對(duì)物料的外觀色澤、顆粒情況、有無(wú)雜質(zhì)等進(jìn)行檢驗(yàn)，并測(cè)試其熱穩(wěn)定性、流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)。對(duì)于吸濕性強(qiáng)的塑料，應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以避免收縮應(yīng)力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。（2）注塑過(guò)程 塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，進(jìn)入模腔內(nèi)的流動(dòng)可分為注射、保壓、倒流和冷卻四個(gè)階段，注塑過(guò)程可以用如圖所示31所示。圖中t 0代表螺桿或柱塞開(kāi)始注射熔體的時(shí)刻；當(dāng)模腔充滿熔體（ t=t1）時(shí)，熔體壓力迅速上升，達(dá)到最大值P 0。從時(shí)間t 1到t 2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓17力下，熔體會(huì)繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補(bǔ)因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。由于塑料仍在流動(dòng)，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動(dòng)方向排列）容易被凝結(jié)，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時(shí)間越長(zhǎng)，分子定向的程度越高。從螺桿開(kāi)始后退到結(jié)束（時(shí)間從t2到t 3） ，由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會(huì)發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。倒流一直進(jìn)行到澆口處熔體凝結(jié)時(shí)為止。其中，塑料凝結(jié)時(shí)的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。（3）制件后處理 由于成型過(guò)程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動(dòng)非常復(fù)雜，再加上流動(dòng)前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起時(shí)效變形外，還會(huì)使制件的力學(xué)性能，光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)開(kāi)裂。故有的塑件需要進(jìn)行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力，此外，退火還可以對(duì)制件進(jìn)行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的10~20度至熱變形溫度以下10~ 20度之間；調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強(qiáng)、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件。調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點(diǎn)為121℃，加熱溫度為100～121℃） ，保溫時(shí)間與制件厚度有關(guān)，通常取2～9小時(shí)。 注塑成型工藝條件 ABS 的注射工藝參數(shù)① 注射機(jī)類(lèi)型：螺桿式。② 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）：30。③ 預(yù)熱和干燥：溫度（t/℃）80～85； 時(shí)間（τ/h）2～3。④ 料筒溫度（t/℃）；后段 150～170； 中段 165～180； 前段 180～200。⑤ 噴嘴溫度（t/℃）：170～180。18⑥ 模具溫度（t/℃）： 50～80。⑦ 注射壓力（MPa）：60～100。⑧ 保壓壓力（MPa）：40～ 50。⑨ 成型時(shí)間（τ/s ）：注射 20～90；高壓 0～5；成型周期 50～220；冷卻 20～120。注：螺桿帶止回環(huán)。⑩后處理：方法——紅外線燈、烘箱； 溫度（t/℃）——70； 時(shí)間（τ/h）——2～4。表 41 ABS 的主要技術(shù)指 標(biāo) [4]密度 ρ/(g/ cm179。) ~ 拉伸彈性模量 E/ GPa 10179。比體積 υ/（dm179。/kg 1）~ 抗彎強(qiáng)度 / MPa??80吸水率 24h/ 0??～ 沖擊韌度 2/()nKJm???261收縮率 s ～ 硬度 HB 熔點(diǎn) t/℃ 130～160 體積電阻系數(shù) /()Vc????抗拉屈服強(qiáng)度 σ/ MPa 50 熱變形溫度 t/℃ 83~103 按預(yù)選型腔數(shù)選擇注塑機(jī) 注塑機(jī)的初步選擇原則1） 0sm?2） F式中 ——最大注塑量 ( )0s 3cgm或 ——注塑機(jī)的額定鎖模力(N)——注塑所需的鎖模力（N）mF——一次注塑所需塑料量( )3cgm或（1）注塑量的計(jì)算19 0sm? （41）?其中 ——成型單個(gè)塑件所需的塑料量( )3cgm或——型腔個(gè)數(shù)n——折算系數(shù)（將澆注系統(tǒng)的塑料量折算成 ）在零件模塊下對(duì)單個(gè)塑件的進(jìn)行模型質(zhì)量屬性分析，信息如圖 42： 圖 42塑件體積 ?塑件質(zhì)量 59g由于尺寸此次設(shè)計(jì)的模具采用的是一模四腔，所以塑件的總體積和總質(zhì)量分別為 ???596mg所以 0 3.. c? 018342s??20（2）鎖模力計(jì)算 mF? （42）?型式中 ——單個(gè)塑件在分型面上的投影面積( )2m n——型腔個(gè)數(shù) ——將澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積折算成 ——塑料熔體對(duì)型腔的平均壓力（MPa）p型在模具模型中對(duì)塑件進(jìn)行投影分析檢測(cè)，信息如圖 43 所示： 圖 43投影面積 ?根據(jù)查參考文獻(xiàn)[2] 表 22 取 =35 MPap型所以 ????由 2798sc?? 14KN 注塑機(jī)型號(hào)的選擇由上面計(jì)算得到的 m 和 值來(lái)選擇注塑機(jī)，注塑機(jī)的最大注射量（額定F21注射量 G）和額定鎖模力 F 應(yīng)滿足 ???式中 ——注塑機(jī)最大注射量的利用系數(shù)一般取 ? 14mFKN?初步選擇 SZ400/1600 型注塑機(jī)表 42 SZ—400/1600 型（臥式）注塑機(jī)主要參數(shù) [4]理論注射容量/cm179。 416 拉桿內(nèi)間距/mm 410 410?螺桿直徑/mm 48 移模行程/mm 360注射壓力/ MPa 141 最大模具厚度/mm注射速率/(g/s) 160 最小模具厚度/mm 150塑化能力/(g/s) 推出行程/mm 65螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min) 10～200 鎖模形式 雙曲肘鎖模力/kN 1600 球半徑 SR/mm 18定位孔直徑/mm 150噴嘴孔直徑/mm 注塑機(jī)參數(shù)校核(1)塑化能力 ( )校核 M/gs 塑化能力必需滿足 （43）??/s式中 ——一次注塑所需塑料量 ——成型周期，取 30st校核結(jié)果：注塑機(jī)的塑化能力滿足要求(2)注射壓力 校核eP141 （???4） ——注塑機(jī)的額定注塑壓力（MPa）eP ——塑件成型時(shí)所需要的注射力 (MPa) 0 ——注塑壓力安全系數(shù)，一般取 =~ k k因成型時(shí)塑料熔體對(duì)型腔的平均壓力 一般是注射壓力 的 30%~65%,P型 0P22, 取 0354a~~??型 017PMa?校核結(jié)果：注塑機(jī)的注射壓力不滿足要求(3)鎖模力校核 1600 （???5）式中 ——鎖模力安全系數(shù)，一般取0 01.~2k?校核結(jié)果：注塑機(jī)的鎖模力不滿足要求其它安裝尺寸的校核需待模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后才可進(jìn)行。通過(guò)校核可知，所選注塑機(jī)的注塑壓力和鎖模力偏小，為了安全起見(jiàn)，將注塑機(jī)初步更選為 SZ500/2022 型表 43 SZ—500/2022 型（臥式）注塑機(jī)主要參數(shù) [4]理論注射容量/cm179。 525 拉桿內(nèi)間距/mm 460 460?螺桿直徑/mm 52 移模行程/mm 450注射壓力/ MPa 153 最大模具厚度/mm注射速率/(g/s) 200 最小模具厚度/mm 280塑化能力/(g/s) 28 推出行程/mm 65螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min) 10～160 鎖模形式 雙曲肘鎖模力/kN 2022 球半徑 SR/mm 15定位孔