【文章內容簡介】 的模具成本，成型容易，精度要求不高。 圖 分流閥 3D視圖 塑件的結構設計 (1) 脫模斜度 由于注射制品在冷卻過程中產生收縮，因此它在脫模前會緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內外表 面應具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，并浪費原材料。通常塑件的脫模斜度約取 ～ ? ，根據文獻 [1]，塑件材料 ABS的型腔脫模斜度為 ～ 1? 30/ ，型芯脫模斜度為 30/～ 1? 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 11 (2) 塑件的壁厚 塑件的壁厚是最重要的結構要素，是設計塑件時必須考慮的問題之一。塑件的壁厚對于注射成型生產具有極為重要的影響，它與注射充模時的熔體流動、固化定型時的冷卻速度和時間、塑件的成型質量、塑件的原材料以及生產效率和生產成本密切相關。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應盡量小。因為壁厚太大不僅會使原材料消耗增大，生產成本提高，更重要的是會延緩塑件在模內的冷卻速度，使成型周期延長，另外還容易產生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用 中會發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準確性。選擇壁厚時應力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在 1～ 4 mm ，最常用的數值為 2～ 3mm 。該產品壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為 2mm 左右。 (3) 塑件的圓角 為防止塑件轉角處的應力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應位置模具和塑件的力學角度，需要在塑件的轉角處和內部聯(lián)接處采用圓角過度。在無特殊 要求時，塑件的各連接角處均有半徑不小于 ～ 1mm 的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的 倍，內圓角半徑應是壁厚的 倍。 (4) 孔 塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當孔太復雜時，會使熔體流動困難，模具加工難度增大，生產成本提高，困此在塑件上設計孔時，應盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時周圍易產生熔接痕，導致孔的強度降低，故設計孔時孔時孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應增加壁厚 ，以保證塑件的強度和剛度。 塑件尺寸及精度 塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動性和注射機規(guī)格，在一定的設備和工藝條件下流動性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應將制品的結構設計的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為 ABS，流動性較好，適用于不同尺寸的制品。 塑件的尺寸精度直接影響模具結構的設計和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的 尺寸精度設計得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關等級確定精度等級。根據我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻 [2]本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 12 表 32 塑件的尺寸與公關（ SJ13721978）的塑料制件公差數值標準來確定。根據任務書和圖紙要求，本次產品尺寸均采用 MT3 級精度，未注采用 MT5 級精度。 塑件表面粗糙度 塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為 Ra ～ m? 之間，模腔表壁的表面粗糙度應為塑件的 1/2，即 Ra ～ m? 。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應隨時給以拋光復原。 該塑件外部需要的表面粗糙度比內部要高，為 m? ，內部為 m? 。 塑件的體積和質量 本次設計中，塑件的質量和體積采用 3D測量，如圖 ,在軟件中，使用塑模部件驗證功能，可 以測量塑件的體積，再乘以材料密度，即可可出產品質量（ ABS 的密度為 3/cmg ），該塑件制品的單個質量為 克 。 圖 分流閥 3D測量本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 13 4 注射成型工藝方案及模具結構的分析和確定 注射成型工藝過程分析 [5] 根據塑件的結構、材料及質量，確定其成型工藝過程為： 第一步：為使注射過程順利和保證產品質量，應對所用的設備和塑料作好以下準備工作。 (1) 成型前對原材料的預處理 ABS 材料具有吸濕性，加工前的干燥很重要。干燥條件為 100℃ 到 200℃ ，2~3 小時。加工前的濕度必須小于 %。 。 (2) 料筒的清洗 在初用某種塑料或某一注射機之前，或者在生產中需要改變產品、更換原料、調換顏色或發(fā)現塑料中有分解現象時，都需要對注射機（主要是料筒）進行清洗或拆換。 柱塞式注射機料筒的清洗常比螺桿式注射機困難，因為柱塞式料筒內的存料量較大而不易對其轉動，清洗時必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。 (3) 脫模劑的選用 脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的 工藝條件與正確的模具設計。在和產上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對 ABS材料，可選用硬脂酸鋅，因為此脫模劑除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。 第二步 : 注射成型過程 完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個步驟，但實際上是塑化成型與冷卻兩個過程。 第三步：制件的后處理 注射制件經脫模或機械加工后，常需要進行適當的后處理，目的是為了消除存在的內應力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調濕處理。該塑料制件材料為 ABS，就采用退 火處理 1～ 3 小時。 澆口種類的確定 注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個部分。澆注系統(tǒng)設本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 14 計的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設計恰當與否直接關系到制品能否完好的成型。 由于本設計中分流閥塑件外表面質量要求較高，所以選用側入式澆口。側入式澆口在端面處，成形后切除澆口 , 零件組裝時澆口被遮擋起來。 側入式澆口主流道需要設置鉤針，分流道與產品相連，頂出產品包含流 道連接在一起。 型腔數目的確定 因為本設計中采用側入式澆口，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產成本和提高生產效率，采用一出四腔，進行加工生產。 注射機的選擇和校核 由于采用一出四腔，需要至少注射量為 =，流道水口廢料 5g（測量和計算方法與產品相同），總注塑量達到 ，再根據工藝參數（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機為海天 120W1 B。注射方式為螺桿式，其有關性能參數為： 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 15 表 1 海天 120W1 B注塑機參數 型號參數 單位 120W1B 螺桿直徑 mm 40 理論注射容量 cm3 214 注射重量 PS g 195 注射壓力 Mpa 171 注射行程 mm 170 螺桿轉速 r/min 0~190 料筒加熱功率 KW 鎖模力 KN 1200 拉桿內間距 (水平垂直 ) mm 410410 允許最大模具厚度 mm 450 允許最小模具厚度 mm 150 移模行程 mm 360 移模開距 (最大 ) mm 810 液壓頂出行程 mm 120 液壓頂出力 KN 33 液壓頂出桿數量 ABS 5 油泵電動機功率 KW 13 油箱容積 l 280 機器尺寸 (長寬高 ) m 機器重量 t 最小模具尺寸 (長寬 ) mm 290 290 注射量的校核 模具設計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質量在注射機額定注射量的 80%以內。校核公式為： mmnm %8021 ?? () 式中： n 型腔 數量 1m 單個塑件的重量 (g) 2m 澆注系統(tǒng)所需塑料的重量 (g) 本設計中： n=4 ?1m g 2m =5 g M=+5= 注塑機額定注塑量為 214g 所以注射量符合要求。 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 注射成型時塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要 因素。如本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 16 果這一數值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現漲模溢料現象，必須滿足以下關系。 AAnA ?? 21 () 式中： n 型腔數目 1A 單個塑件在模具分型面上的投影面積 2A 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 n=4 1A =1120 2mm 2A =555 2mm 21 AnA? =4x1120+555=5035 2mm 注射成型時為了可靠的鎖模，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力。即： （ 21 AnA? ） P F () 式中： P—塑料熔體對型腔的成型壓力（ MPa） F—注射機額定鎖模力（ N） 其它意義同上 根據教科書表 51，型腔內通常為 2040MPa，一般制品為 2434MPa，精密制品為 3944MP （ 21 AnA? ） P==166KN1200KN 鎖模力符合要求 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 17 圖 產品投影面積 3D測量 模具與注射機安裝模具部分相關 尺寸校核 (1) 模具厚度（閉合高度） 模具閉合高度必須滿足以下公式 m axm in HHH ?? () 式中： minH 注射機允許的最大模厚 maxH 注射機允許的最小模厚 本設計中模具厚度為 281mm， 150H450，符合要求 (2) 開模行程 （ S） 的校核 模具開模后為了便于取出制件，要求有足夠的開模距離，所謂開模行程是指模具開合過程中動模固定板 的移動距離。 注塑機的開模行程是有限的，設計模具必須校核所選注射機的開模行程，以便與模具的開模距離相適應。對于臥式注射機，其開模行程與模具厚度有關，對于單分型面注射模應有： Smax＞ S= H1 + H2 + H3 + C () 式中： H1模具厚度 H2頂出行程 H3 包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度 H4—為塑件外抽心的脫模距離，此模具中為 140mm； C – 安全距離 本設計中 maxS =810mm 1H = 281 mm 2H =15mm H3 =120mm H4 =140mm C 取 30mm 總的開模距離需要 S=586mm以上 . 經計算，符合要求。 (3) 頂出裝置的校核 在設計模具推出機構時，需校核注射機頂出的頂出形式，要注意在兩側頂出時模具推板的面積應能覆蓋注射機的雙頂桿，注射機的最大頂出距離要保證能將塑件從模具中脫出。 海天 120W1 B 型注射機為兩側推出機構。經檢查能滿足 將模具脫出的要求。 本科機械畢業(yè)設計論文 CAD 圖紙 401339828 18 5 注射模具結構設計 分型面的設計 將模具適當地分成兩個或幾個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結構的重要因素，每個塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。 選擇分型面時，應從以下幾個方面考慮： a. 分型面應選在塑件外形最大輪廓處； b. 使塑件在開模后留在動模上； c. 分型面的痕跡不影響塑件的外觀； d. 澆注系統(tǒng)，特別是 澆口能合理的安排； e. 使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上； f. 使塑件易于脫模。 綜合考慮各種因素，并根據本模具制件的外觀特點，采用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處如圖 ，開模后塑件留在動模一側。 圖 分型面的選擇 型腔的布局 型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相