【文章內(nèi)容簡介】 要，模具的標準化 工作十分重要，目前我國標準化程度達到 30%以上 。注射模具零部件、模具技術(shù)條件和標準模架等有 14 個標準。當前的任務是重點研究開發(fā)熱流道標準元件和模具溫控標準裝置；精密標準模架、精密導向件系列；標準模板及模具標準件的先進技術(shù)和等向標準化模塊等； 加強理論研究； 塑料制件的精密化、微型化和超大型化； 新材料、新技術(shù)、新工藝的研制、開發(fā)和應用。 各種新材料的研制和應用，模具加工技術(shù)的革新， CAD/CAM/CAE 技術(shù)的應用都是模具設計制造的發(fā)展趨勢。 塑料模具的分類 不同的塑料成型方法采用原理和結(jié)構(gòu)特點各不相 同的成型模具， 塑料模具的分類方法有很多，按照塑料制件的成型方法不同可以分為一下幾類： ?注塑成型模具 又稱注射成型模具，主要用于熱塑性塑料制品的成型，但今年來也越來越多地用于熱固性塑料成型。注塑成型在塑料制件成型中占有很大比重，世界塑料成型模具產(chǎn)量中約有半數(shù)以上為注塑模具。 ?壓塑成型模具 壓塑成型模具簡稱壓模。壓塑成型模具多用于成型熱固性塑料的壓模，也有用來成型熱塑性塑料的熱擠冷壓模具。另外還有一類 不加熱的冷壓成型模具，用于成型聚四氟乙烯坯件。 3 ?傳遞成型模具 傳遞模具多用于熱固性塑料的成型。 ?擠塑成型 模具 擠塑成型模具包括擠出機頭和定型模兩部分。用于生產(chǎn)出具有所需斷面形狀的連續(xù)型材。 ?中空制品吹塑成型模具 用擠塑的方法生產(chǎn)管坯的叫擠吹模具，用注塑方法生產(chǎn)管坯的叫注吹模具，注吹中，在吹脹前的瞬間先進行軸向拉伸的叫注拉吹模具，產(chǎn)品的性能和尺寸精度因上述方法不同而有很大差異。 ?熱成型模具 熱成型模具又名真空或壓縮空氣成型模具，它是一單獨的陰?；蜿柲?。此種成型方法，模具受力較小，強度要求不高 ，甚至可用非金屬材料制作，但為了取得較高的生產(chǎn)效率，模具的導熱性很重要，鋁合金模具得到了廣泛的應用。 除了上面所列舉的 集中塑料模具外，尚有搪塑成型模具、 反應注塑成型模具、泡沫塑料成型模具、玻璃纖維增強塑料低壓成型模具等。 4 第 二 章 塑件成型工藝分析 塑件分析 總體分析 該塑件 如圖 21 所示，材料為 ABS，流動性能為中等，溢料間隙為 ，塑件最大壁厚為 4mm，最小壁厚為 ， 未注圓角為 R3mm，精度等級為 SJ137278 中 4級精度，屬于中等精度塑件。經(jīng)分析，該塑件可用注塑成型，但模具設計時應考慮兩個方向的側(cè)抽芯問題。 圖 21 彎管接頭 脫模斜度 ABS 屬于 非結(jié)晶型 熱塑性塑 料，其成型收縮率較低，一般介于 %～ %，結(jié)合該塑件的特點，不需要設計脫模斜度。 5 ABS 性能分析 使用性能 ABS 是樹脂的剛性與橡膠的彈性相結(jié)合的一種廣泛使用的工程材料，它不僅具有韌、硬、剛相均衡的優(yōu)良力學性能，而且耐化學藥品性好、尺寸穩(wěn)定性好、表面光澤度高，且原料豐富。廣泛用于機械、電器零件、辦公用品、日用品等各個領域。 工藝性能 ? ABS 屬于無定型聚合物，無明顯熔點。 ABS 熔融溫度為 217～ 237℃，分解溫度大于 270℃。注射用的熔體指數(shù)范圍為 ～ 15。 ? ABS 熔體粘度高，流動性較差，但是流動性比 PVC， PC 要好，熔體粘度比 PE， PS，PA 要大。熔體冷卻固化速度也較快。 ? ABS 熱穩(wěn)定性不太好，注射成型結(jié)束后應用機筒清洗劑清理料筒。由于丁二烯含有雙鍵，所以 ABS 耐氣性差，尤其是紫外線可引起 ABS 變色。 ? ABS 對溫度剪切速率都比較敏感，溫度提高、注射壓力提高之后，熔體表面粘度下降，流動性增加。 ? ABS 為極性大分子，有吸濕傾向。成型加工前務必進行干燥。樹脂水分控制在 %以下，一般用熱風干燥法除去水分。樹脂顆粒層厚度為 10mm～ 30mm 時， 80℃ ～ 90℃干燥 2～ 3 小 時。樹脂濕度大，制品又復雜 則 可于 70℃ ～ 80℃干燥 18～ 24 小時才能取得良好效果。 ? ABS 成型收縮率較低，一般介于 %～ %之間。 ABS 的注射成型過程及工藝參數(shù) 注射成型過程 ? 成型前準備 成型前應檢驗 ABS 的色澤、粒度和均勻度等并進行干燥處理，用專用的清洗劑清洗料筒，在模具上涂脫模劑以幫助脫模。 由于 ABS 具有吸濕性，在注射成型之前要進行干燥。建議干燥條件： 80~90℃下最少干燥 2h，且材料溫度波動應保證小于 %。 ? 注射過程 塑料原料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱塑化到粘流 狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔，其注射過程可分為原料的塑化、填充、保壓、倒流、冷卻定型五個階段。 ? 塑件的后處理 一般制品要求不太高時可不作熱處理。對于要求較高的制品在循6 環(huán)熱風下處理 2～ 4 小時，溫度 70℃，然后緩慢冷卻到室溫。本產(chǎn)品由于要求不太高，可不進行熱處理。 注射工藝參數(shù) ? 注射機：采用螺桿式注射機，螺桿結(jié)構(gòu)特征為單頭、全螺紋、等距、壓縮突變型，螺桿端部不帶止回環(huán)。螺桿長度比為 18～ 20： 1。噴嘴選用通用型延伸式，噴嘴孔直徑4～ 5mm或 6～ 8mm。制品質(zhì)量一般為最大注射量的 50%～ 75%。 ? 料筒溫度：后段 150℃ ～ 170℃，中段 165℃ ～ 180℃，前段 180℃ ～ 220℃。 ? 噴嘴溫度： 220℃。 ? 模具溫度： 60℃ ～ 70℃。模具溫度對提高 ABS 制品表面質(zhì)量、減小內(nèi)應力有著重要的作用。但是提高模具溫度，制品收縮率增大，成型周期延長。 ? 注射壓力： 50～ 100MPa。 ? 保壓壓力： 60～ 70MPa。 ? 注射速度和螺桿轉(zhuǎn)速：注射速度對 ABS 熔體流動性有一定的影響，但不太大。注射速度快，沖模速度快，摩擦熱提高，容易出現(xiàn)排氣不良，表面粗糙度不好，力學性能也教低。沖模速度慢，制品會產(chǎn)生熔接不良，制品表面出現(xiàn) 波紋。一般情況下宜用高壓低速沖模。螺桿轉(zhuǎn)速通常小于 70r/min，可在 30～ 40r/min 之間選擇。 ? 成型周期：總周期 40～ 120s，注射時間 5～ 30s，保壓時間 0～ 5s，冷卻時間 20～ 60s。 7 第三章 模具結(jié)構(gòu)形式的擬定 分型面的確定 分型面的形式 分開模具取出塑件的面，統(tǒng)稱為分型面。注射模有一個分型面和多個分型面的模具。分型面的位置有垂直于開模方向、平行于開模方向以及傾斜于開模方向幾種。 分型面的形式與塑件的幾何形狀、脫模方式、模具類型及排氣條件等有關(guān)，常見的形式有：水平分型面、垂直 分型面、斜分型面、階梯分型面和平面、曲面分型面。 分型面的選擇原則 分型面設計得是否得當，對制件質(zhì)量、操作難易、模具結(jié)構(gòu)復雜性有很大影響，主要應考慮一下幾點： 1) 符合塑件脫模的基本要求，就是能使塑件從模具中取出，分型面應設在脫模方向端面投影輪廓最大的部位； 2) 因為分型面處不可避免的會在塑件上留下溢料痕跡，或拼合不準確的痕跡，故分型面最好不選在制品光亮平滑的外表或圓弧的轉(zhuǎn)角處 ； 3) 從制件的推出裝置設置方便考慮，分型時要盡可能地使制件留在動模邊； 4) 從保證制件相關(guān)部位的同心度出發(fā)，同心度要求高的塑件，取分型 面時最好 把要求同心的部分放在模具分型面的同一側(cè)； 5) 有側(cè)凹或側(cè)孔的制件，取分型面時應首先考慮將抽芯或分型距離長 的一邊放在動、定模開模方向是上，而將短的一邊作為側(cè)向分型或抽芯； 6) 對有頂出機構(gòu)的模具，采取動模邊側(cè)向分型抽芯，模具結(jié)構(gòu)較簡單，能獲得的抽拔距離也比較長，故選分型面時應優(yōu)先考慮把制件的側(cè)凹或側(cè)孔放在動模； 7) 當分型面作為主要排氣面時，料流末端應在分型面上以利排氣； 8) 分型面應保證塑件的精度要求； 9) 分型面應力求簡單使用并易于加工； 10) 型面應考慮主分型面和側(cè)向分型面的協(xié)調(diào)。 本設計分型面的選擇 通過對 塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，同時根據(jù)以上分型面的選擇原則綜合考慮，決定將分型面選在塑件最大截面處 ，以利于塑件的取出。 8 型腔數(shù)目和 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 型腔數(shù)目的確定 由于該塑件存在兩個方向的側(cè)向抽芯，故不適用于一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。因此選用一模一腔結(jié)構(gòu)。 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 由以上分析可知，本模具設計為一模一腔結(jié)構(gòu)，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點，推出機構(gòu)采用推桿推出。澆注系統(tǒng)設計時，澆口采用兩個側(cè)澆口且設在分型面上。因此，定模部分不需要單獨開設分型面取出凝料。由上述分析可確定選用單分型面橫向分型抽 芯注射模具。 注射機型號的確定 注射量的計算 1) 塑件的體積估算 ? ? ? ?33222221 5 91 322cmmmVVV????????????????）（塑?? 2) 塑件質(zhì)量 m的計算 ABS 的密度為 33 cmg 1 . 0 6~1 . 0 4 ?? ?? ，取。 則質(zhì)量 gVm ???? ? 。 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 雖然設計之前難以確定澆注系統(tǒng)凝料的準確數(shù)值，單可以根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的～ 1 倍來估算。由于本次采用流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)凝料按塑件體積的 倍來估算 ，即 cmVj ? 。 注射機的選擇 注射機的最大注射容量 ? ? ? ? cmVVV j ????? 塑注 式中 注V —— 注射機最大注射容量， cm3； 塑V —— 成型塑件體積， cm3； 9 jV —— 澆注系統(tǒng)凝料體積， cm3； —— 最大注射容量的利用系數(shù)。 故 取 3250cmV ?公稱 。查表得，選注射機型號為 SZ2501250 臥式注射機。其主要技術(shù)參數(shù)見表 31： 表 31 SZ2501250 臥式注射機 主要技術(shù)參數(shù) 理論注射量 /cm3 270 移模行程 /mm 360 螺桿直徑 /mm 45 最大模具厚度 /mm 550 注射壓力 /MPa 160 最小模具厚度 /mm 150 注射速率 / 110 鎖模形式 雙曲肘 塑化能力 / 模具定位孔直徑 /mm 160? 螺桿轉(zhuǎn)速 / 10～ 200 噴嘴球半徑 /mm SR15 鎖模力 /KN 1250 噴嘴口徑 /mm ? 4 拉 桿內(nèi)間距 /mm 415 415 — — 注射機相關(guān)參數(shù)校核 ? 注射壓力校核 由 ABS 相關(guān)性能參數(shù)可得， ABS 所需注射壓力為 50～ 100MPa，取 MPap 750 ?，該注射機的公稱壓力 MPap 160?公 ，注射壓力安全系數(shù) ~ ?k ，取 ?k ，則：公pM P apk ???? ，所以所選注射機壓力合適。 ? 鎖模力校核 1) 塑件 在分型面上投影面積 塑A ： 222 7 2 0 05199 mmA ???塑 。 2) 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 澆A ： 即流道凝料 （包括澆口）在分型面上的投影面積。按照 澆A 是每個塑件在分型面上的投影面積的 ~ 倍。由于本次設計流道簡單，分流道相對較短，因此流道凝料投影面積可以適當取小一點，取 塑澆 AA ? 。 3) 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 總A ： 28 6 4 07 2 0 2 0 0 mmAAA ?????? 塑澆總 。 4) 模具型腔內(nèi)的脹型力 脹F ： KNpAF ???? ?？偯? 式中 模p 是型腔的平均壓力值，通常取注射壓力的 20%～ 40%。對于粘度較大的塑料制品應取大值， ABS 屬于中等粘度的塑料，故取 36MPa。 查表 31，可得該注射機的公稱鎖模力 MPaF 1250?鎖 ， 鎖模力的安全系數(shù)為~ ?k ，取 ?k ，則 鎖脹脹 FFFk ????? ，所以該注射機鎖模力合適。 10 ? 開模行程與推出機構(gòu)的校核 開模行程是指從模具中取出塑料所需要的最小開合距離，用 H 表示，它必須小于注射機移動模板的最大行程 S。由于注射機的鎖模機構(gòu)不同，開模行程可按以下兩種情況進行校核：一種是開模行程與模具厚度無關(guān)；二種是開模行程與模具厚度有關(guān)。我們這里選用的是開模行程與模具厚度無關(guān)，且是單分型面注射模具。 （ 1） 開模行程與模具厚度無關(guān)時 這種情況主要是指鎖模機構(gòu)為液壓 肘桿式注射機，其模板行程是 由連桿機構(gòu)的最大沖程決定的，而與模具厚度是無關(guān)的。此情況有兩種類型： a. 單分 型面注射模，所需開模行程 H 為 : ? ?mmHHHS 10~521 ???? 式中 1H —— 塑件推出距離（也可以 取 凸模 的 高度）（ mm）； 2H —— 包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑 件 高度（ mm）； S —— 注射機移動板最大行程 （ mm）； H —— 所需要開模行程 （ mm） 。 而我們這里通過 分析、計算、查閱相關(guān) 資料可得出： H 小于注射機的最大開模行程 360mm，符合要求。 b. 對雙分型面注射模，所需開模行程為： ? ?mmaHHHS 10~521 ????? 式中 a —— 中間板與定模的分開距離（ mm） 這里不作討論 。 （ 2） 推 出機構(gòu)的校核 各種型號注射機的推出裝置和最大推出距離各不同，設計模具時，推出機構(gòu)應與注射機相適應，具體可查資料。 11 第四章 澆注系統(tǒng) 、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng) 的設