【文章內(nèi)容簡介】 了解，才能生產(chǎn)出合格的塑料制件。注射機為塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種。注射成型時注射模具安裝在注射機的動模板和定模板上，由鎖模裝置和模并鎖緊，塑料在料筒內(nèi)加熱呈熔融狀態(tài)，由注射裝置將塑料熔體注入型腔內(nèi)，塑料制品固化冷卻后由鎖模裝置開模，并由推出裝置將制件推出。 由公稱注射量選擇注射機 制品體積：制品的結(jié)構(gòu)及尺寸如 圖 22，通過粗略計算得塑件的體積得： （ 1）單個塑件 體積： V1= 104mm3=, 質(zhì)量 m= =。 （ 2）兩個塑件和澆注系統(tǒng)凝料 由于本模具采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)，取澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為塑件質(zhì)量的 80％，則： V總 = *V1=，總質(zhì)量 m總 =*m=。 模具設(shè)計時，塑件成型所需的塑料熔體的總?cè)萘炕蛸|(zhì)量需在注射機額定注射 80%內(nèi)。由此可得注射機所需體積最小為： /80%=。 由鎖模力選擇注射機 塑料制件在分型面上的投影面積為 A1=。流道凝料（包括澆口）在分型面上的上的投影面積 A2， A2 = *A1=*= mm2 ； A分 = A1+ A2=+= mm2 查參考文獻 [5] F鎖 ? F脹 =A分 P型 （ ） = 30MPa = mm23010 6 Pa =（ KN） 式中 F鎖 注射機的 公稱 鎖模力（ N） ； A分 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和 ； P型 為 9 型腔 內(nèi)熔體 壓力， 查參考文獻 [2] 表 51， 取 P型 =30MPa ； 結(jié)合上面兩項的計算， 查參考文獻 [5] 中的表 42， 初步確定注塑機為 XSZY250型注射機。 該注射機的主要技術(shù)參數(shù)如下所示： 表 42 注射機 XSZY250技術(shù)參數(shù)表 Table 42 injection machine XSZY250 technology parameter table 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 結(jié)構(gòu)類型 臥 式 拉桿內(nèi)間距 /mm 448 370 理論注射容積 / cm3 250 模 板最大 行程 /mm 500 螺桿直徑 / mm 50 最大模具厚度 /mm 350 注射壓 / MPa 130 最小模具厚度 /mm 200 注射速率 / g/s 200 鎖模形式 /mm 液壓 注射行程 / mm 160 模具定位孔直徑 /mm Φ 125+ 螺桿轉(zhuǎn)速 / r/min 25～ 89 噴嘴球半徑 /mm 18 塑化能力 / g/s 噴嘴 孔 直徑 /mm 4 鎖模力 / KN 1800 模板尺寸（ mm） 598 520 資料來源： 陳志剛主編．塑料模具設(shè)計．北京：機械工業(yè)出版社， 2020 年 2 月，第98頁 型腔數(shù)量以及注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核 型腔數(shù)量校核 為了使模具與注射機相匹配以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟性，并保證塑件精度，模具設(shè)計前應(yīng)合理的確定型腔數(shù)目。 按注射機的最大注射量校核型腔數(shù)量 gjnVVn V ?? （ ） [2] 其中 gV ———— 注射機最大注射量， 3cm ； jV ———— 澆注系統(tǒng)凝料量， 3cm ； 10 nV ———— 單個塑件的容積， 3cm ； 通過上面 可知算單個塑件的質(zhì)量為 ；澆道凝料的質(zhì)量為 。而凝料的容量和最小注射量應(yīng)不小于注射機額定最大注射量的 20%，故可得， n=，所以型腔的數(shù)目?。?n=1。 最大注射量的校核 jn VnVV ?? j gnV V V?? 32 2 0 . 8 5 2 0 . 8 5 0 . 8 7 2 . 9 80 . 8 0 . 8njg n V VV c m? ? ? ?? ? ? 由于 gV =250cm3,故滿足使用要求。 鎖模力的校核 ? ?1zF p nA A F? ? ? 式中： zF —— 熔融塑料在分型面上的漲開力（ N）； n —— 型腔數(shù)目，為 2； A—— 塑件在分型面上的投影面積，為 ； A1—— 澆注系統(tǒng)在分型面的投影面積，為 ； p—— 型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力，為 40Mpa； 其中 aF Akp? ， A—— 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積，為 ； k —— 壓力損失系數(shù)，隨塑料品種注射機類型噴嘴阻力流道阻力的不同而變化，可在～ 的范圍內(nèi)選?。? ap —— 注射壓力，即料桶內(nèi)柱塞或螺桿施于熔體上的壓力，為 150Mpa； 算得 zF =， F=，滿足 zFF? 。 11 注射壓力校核 注射壓力的校核是檢驗注射機的最大注射壓能否滿足制品成型的需要。為此注射機的最大注射壓力應(yīng)大于或等于塑件成型時所需要的注射壓力，即 PmaxP 式中 Pmax為注射機的最大注射壓力，該注射機的 Pmax為 130MPa。P為塑件成型時所需要的注射壓力 ,一般取 P=40～ ，它與塑料品種、注射機類型、噴嘴形式、制品形狀的復(fù)雜程度以及澆注系統(tǒng)等因素有關(guān)。在確定制品成型所需的注射壓力時可利用類比法或參考各種塑料的注射成型工藝參數(shù)等，聚丙烯的成型注射壓力在 150MPa的范圍內(nèi)，考慮本塑件平均厚度為 3mm，所以注射壓力可 P取為 100Mpa,可見螺桿注射壓力滿足要求。 安裝尺寸校核 噴嘴尺寸校核 為了使注塑模能夠順利地安裝在注射機上并生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，在設(shè)計模具時必須校核注射機上與模具安裝有關(guān)的尺寸，因為不同型號和規(guī)格的注射機，其安裝模具部分的形狀和尺寸各不相同。一般情況下設(shè)計模具時應(yīng)校核的部分包括噴嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模 板上的螺孔尺寸等 ,這里先對噴嘴尺寸進行校核，其他的校核需要在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計進行完以后進行校核。 注射機噴嘴前端的球面半徑 r和孔徑 d與模具澆口套始端的球面半徑 R及小孔徑 D 應(yīng)吻合 ,以避免高壓塑料熔體從縫隙處溢出。它們一般應(yīng)滿足下列關(guān)系 : (1 ~ 2)R r mm?? (0. 5 ~ 1)D d mm?? 如果 R r ,將會出現(xiàn)死角 ,而積存塑料 ,使主流道內(nèi)的塑料凝料將無法脫出。 所以，注射機噴嘴尺寸是標準，模具的制造以它為準則。 該模具 r=12mm(見表 42),取 R=13mm，符合要求。 該模具 d=3mm(見表 42)，取 D=,符合要求。 如下圖 ： 12 rdDR 噴嘴與澆口套關(guān)系圖 定位圈尺寸 為了保證模具主澆道中心線與注射機噴嘴中心線相重合 ,注射機固定模板上設(shè)有定 位孔 ,模具的定模板上應(yīng)設(shè)有凸起的定位圈 ,兩者按 H9/F9間隙配合。定位圈直徑 D為與注射機定位孔配合直徑，應(yīng)按選用注射機的定位孔直徑確定， 定位環(huán)與注射機定模固定板定位孔相配合，配合精度為 H11/b11， 以便于裝模。定位圈用內(nèi)六角螺釘固定在定模座上 。 注射機定位孔尺寸為： Φ （見表 42）， 由所選模架可知 定位圈尺寸 取,符合 要求。 最大、最小模具厚度 在模具設(shè)計時應(yīng)使模具的總厚度位于注射機可安裝模具的最大模厚與最小模厚之間。所以 模具厚度必須滿足下式： minH ? mH ? maxH （ ） [5] 式中 mH —— 所設(shè)計的模具厚度 ； minH —— 注塑機所允許的最小模具厚度 200 mm； maxH —— 注塑機所允許的最大模具厚度 350 mm。 由 查所確定的模架可知該套模具的閉合厚度 35 85 40 80 25 265mH mm? ? ? ? ? ?，符合要求。 安裝模具固定方式 模具在注射機上動、定固定板上的安裝方法有用螺釘固定法和用壓板固定法兩種。當用螺釘直接固定的時候模具固定 板與注射機模 板上的螺孔要完全吻合；而用壓板固定的時 13 候，只要在模具固定板需要安放壓板的外側(cè)附近有螺孔就能固緊，因此壓板方式有較大的靈活性。對于重量較大的大型模具，采用螺栓直接固定較為安全。本模具屬小型模具，采用的是壓板固定方式。 模具的長度與寬度 這要與注射機的拉桿間距相適應(yīng) ,使模具安裝時可以穿過拉桿空間在動、定模固定板上固定。 由下面 330 250（ mm），拉桿間距為 448 370（ mm），可見拉桿間距符合要求。 開模行程的校核 注射機最大開模行程與模厚無關(guān)時的校核 ? ?12 5 10S H H m m? ? ? 式中： H1—— 應(yīng)根據(jù)具體情況而定，以能順利取出塑件為準； H2—— 塑件的高度； 由上圖可知， H1==70mm,所以總的開模行程為 5+70+10=85mm.。 因為注射機最大開模行程為 320mm，所以開模行程符合要求。 14 4 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 型腔的確定 為了使模具與注射機相匹配以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟性，并保證塑件精度，模具設(shè)計前應(yīng)確定合理的型腔數(shù)目。由于本模具所要達到的生產(chǎn)批量為大批量，為中 批量生產(chǎn)，結(jié)合本塑件結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，因此綜合考慮本模具采用一模一腔比較合理。 制品成型位置及分型面的選擇 在注塑過程中，打開模具用于取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面，通稱為分型面。常見的取出塑件的主分型面與開模方向垂直，分型面大多是平面，也有傾斜面、曲面或臺階面。分型面是決定模具機構(gòu)形式的重要因素，分型面選擇的是否合適對塑件質(zhì)量、模具制造與使用性能都有很大影響，它決定了模具的機構(gòu)類型，是模具設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)。 模具設(shè)計時應(yīng)根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、澆注系統(tǒng)形式、推出方式、排氣方式及制造工藝等多種因素， 全面考慮，合理選擇。 在選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下原則 ： 1） 應(yīng) 便于塑件脫模 和簡化模具結(jié)構(gòu)，選擇分型面應(yīng)盡可能使塑件開模時留在動模。這樣便于利用注射機鎖模機構(gòu)中的頂出裝置帶動塑件脫模機構(gòu)工作。 2） 分型面應(yīng)盡可能的選擇在不影響外觀的部位，并使其產(chǎn)生的溢料邊易于消除和修整。 3） 分型面的選擇應(yīng)有利于排氣。 4） 分型面的選擇應(yīng)便于模具零件的加工 。 5）分型面的選擇應(yīng)考慮注射機的技術(shù)規(guī)格。 澆注系統(tǒng)設(shè)計 注射模的澆注系統(tǒng)是塑料熔體從注射機的噴嘴進入模具開始到型腔為止所流經(jīng)的通道。它的作用是將熔體平穩(wěn)地引入模具型腔，并在填充和固化定型過程中，將型腔內(nèi)氣體順利排出，且將壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得組織致密，外形清晰，表面光潔和尺寸穩(wěn)定的塑件。因此，澆注系統(tǒng)設(shè)計的正確與否直接關(guān)系到注射成型的效率和塑件質(zhì)量。 澆注系統(tǒng)是由主流道、分流道、澆口、冷料穴等組成。在設(shè)計模具澆注系統(tǒng)時，首 15 先考慮使得塑料熔體 迅速填充型腔，減少壓力與熱量損失。其次，應(yīng)從經(jīng)濟上考慮，盡量減少由于流道產(chǎn)生的廢料比例。最后，應(yīng)容易修除制品上的澆口痕跡。 對澆注系統(tǒng)進行總體設(shè)計時，一般應(yīng)遵守如下基本原則： 1）了解塑料的成型性能和塑料熔體的流動特性。 2）采用盡量短的流程，以減小熱量與壓力損失。 3）澆注系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)有利于良好的排氣。 4）防止型芯變形和嵌件位移。 5）便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量。 6）澆注系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合型腔布局同時考慮。 7）流動距離比和流動面積比的校核 。 8）盡可能使塑件不進行或少進行后加工，成型周期短，效率高。 9）大多數(shù)熱塑性塑料熔體的假塑性行為，應(yīng)予以充分考慮。 主流道設(shè)計 主澆道即從注射機噴嘴開始到分流道為止的熔融塑料的流動通道。它與注射機的噴嘴在同一軸線上。目前最為普遍的主流道結(jié)構(gòu)，是以澆口套形式鑲?cè)肽０逯?，這種主流道適用于所有注射模具。為防止?jié)部谔妆蛔⑺軝C噴嘴撞傷，應(yīng)采取淬火處理使其具有一定硬度。主流道的基本尺寸通常取決于兩個方面：第一個是使用的塑料種類，所成型制品的質(zhì)量和壁厚。第二個是注射機噴嘴幾何參 數(shù)與主澆道尺寸的關(guān)系。 主流道設(shè)計時，其設(shè)計要點如下： 1）一般主澆道設(shè)計成圓錐形，錐度為 2 4 。以便凝料從流道內(nèi)取出。查參考文獻 [1]可得，聚丙烯的流動性良好，取 2176。合適。內(nèi)壁表面粗糙度 aR 小于 ～ m，這里取 um? 。 2）為防止主流道與噴嘴處溢料，主流道與噴嘴接觸處緊密對接，主流道對接處制成球形凹坑，其球面半徑 1 (1 ~ 2)R R mm?? ；主流道的進口直徑應(yīng)根據(jù)注射機的噴嘴孔直徑確定，一般 1 ( ~ 1)D D mm?? 。由 可知澆口套始端球面半徑 R=12mm,噴嘴直徑