【文章內(nèi)容簡介】 塑 聚苯乙烯時在對空 注塑 的條件下， 注塑 機螺旋桿或柱塞做一次最大行程時所能達到的最大容量 ( 3cm )。 注塑 容量是選擇 注塑 機的重要參數(shù)。它在一定的程度上反映了 注塑 機的 注塑 能力，標志著 注塑 機能成型最大體積的注塑制品 [6]。 以容量計算時，必須使得在一個 注塑 成型周期內(nèi)所需的 注塑 塑料熔體的容量在 注塑 機額定 注塑 量的 80%內(nèi)，也就是 0 .8VV?塑 注 （ 1） 式中 V注 為 注塑 機最大 注塑 容量， 3cm ； V塑 為成型塑件與澆注系統(tǒng)體積的總和， 3cm ； 0． 8 為最大 注塑 容量的利用系數(shù)。 本次模具設(shè)計中，計算如下 : 2 2 2 5 V V V? ? ?? ? ??塑 流模 （ 2） 式中， V模 為成型塑件的體積，乘以 2 是因為本次的模具是一模兩穴 ； V流 為澆注系統(tǒng)的體積和，包括主流道，分流道，澆口，冷料穴的體積和。 所以， 18 1 7 . 8 9 2 2 . 3 60 . 8 0 . 8VV ? ? ?塑注 （ 3） 而注塑機的 注塑 容量為 38cm3，所以注塑機的注塑容量符合要求。 （二）、 注塑 壓力校核 注塑 壓力的校核是校驗 注塑 機的最大 注塑 壓力能否滿足制 品成型的需要 。 只有在 注塑 機額定的 注塑 壓力內(nèi)才能調(diào)整出某一制件所需的要的 注塑 壓力，因此 注塑 機的最大壓力要大于該制件所要求的 注塑 壓力。 制件成型時所需的 注塑 壓力，與塑料的品種， 注塑 機的類型，噴嘴形式，制件的復雜程度以及澆注系統(tǒng)等因素有關(guān)。 在本次模具設(shè)計中，參考了制件的材料 ABS的一些參數(shù)以及 Mold flow分析的結(jié)果，確定制品所需的 注塑 壓力為 100MPa。而注塑機的注塑壓力可以達到 266MPa， 也就是注塑機的注塑壓力符合要求。 （三）、鎖模力校核 當高壓的塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個沿 注塑 機軸向的很大的推 力 T推 ，其大小等于制件與澆注系統(tǒng)在份型面上的垂直投影之和乘與型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力。該推力應(yīng)該小于 注塑 機額定的鎖模力 T合 ，否則在 注塑 成型時會因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。 型腔內(nèi)塑料熔體的推力 T推 (N)可按下式計算 0AT p A P A k p? ? ?推 平 均 （ 4） 式中 T推 型腔內(nèi)塑料熔體沿 注塑 機軸向的推力， N； A 塑料與澆注系統(tǒng)在份型面上的投影面積， 2mm ； p平 均 型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力， MPa ； P 型腔內(nèi)塑料熔體的壓力， MPa 0p 注塑 壓力； K 壓力損耗系數(shù)，隨塑料品種， 注塑 機形式，噴嘴阻力，流到阻力等因素變化， 可在 02 0。 4的范圍選取。 計算如下 19 ? ?平 均 6 5 8 6 .2 6 2 4 .8 8 1 6 3 8 5 9 .6 8T A p? ? ? ?推 平 均 （ 5） 也就是型腔內(nèi)的塑料熔體沿注塑機軸向的推力為 16KN，而注塑機的鎖模力為 600KN，所以，注塑機的鎖模力符合要求。 （四）、開模行程校核 模具開模后為了能取出塑膠件，要求有足夠的開模距離，本次模具 使用的 注塑 機的開模行程是給定的，不受模具厚度的影響，當模具的厚度變化時，可由其調(diào)模裝置調(diào)整。只要使得 注塑 機最大開模行程大于模具所需的開模距離就符合 注塑 的要求。 即 : maxSS? （ 6） 式中 maxS 為 注塑 機最大開模距離， mm； S 為模具所需的開模距離， mm如圖 33所示 ； 6 80 5 91S ? ? ? ? （ 7） max 270S ? 也就是 maxSS? 20 圖 33 模具開模所需的距離 S 三、模架選擇 根據(jù)型腔排列的方式以及初步確定的壁厚，選擇龍記模架，型號為 LKM CI2035， A板壁厚為 40mm， B板厚度為 70mm。其結(jié)構(gòu)以及一些重要尺寸如圖 3 35所示 : 圖 34 模架尺寸 1 圖 35 模架尺寸 2 第 四 章 澆注系統(tǒng) 設(shè)計 21 一、主流道設(shè)計 （一）、澆口套設(shè)計 為了便于澆注凝料從主流道取出 ,主流道采用 2o?? 的圓錐孔；澆口套與 注塑 機噴嘴嘴頭的接觸球面必須吻合。 注塑 機的噴嘴是球面 ,其半徑 SR 是固定的 ,為了澆口套端面的凹球面與 注塑 機的端凸球面接觸良好 ,一般取半徑 ( 1)rS SR m m?? , 在此次設(shè)計中 SR=10mm,所以 1 11rS SR? ? ? mm；而澆口套的圓錐孔的小端直徑 d應(yīng)該大于噴嘴內(nèi)孔直徑1d,即 1 (0 .5 1)d d mm?? , 由 注塑 機的參數(shù)可以看到 1 2d? ,所以 2 1 3d? ? ? mm,澆口套的端面凹球深度2 4L mm? 。 澆口套的尺寸如圖 41所示 圖 31 澆口套的尺寸 （ 二）、澆口套的固定形式 本次設(shè)計中 ,澆口套的端部設(shè)一個與 注塑 機定位孔相配的定位壞 ,注塑 機的定位孔是給 22 定的 ,這里是 100mm? ,具體的固定形式如圖 32所示 : 圖 32 澆口套的固定形式 二、分流道設(shè)計 （一）、分流道的形狀 分流道的截面形狀常用的 有 圓形 ， 梯形 ， 和矩形 , 其中圓形截面的分流道效率最高 ,也就是分流道流過相同的塑料流量 ,其分流道的內(nèi)表面積最小。這樣可以減少 注塑 過程中散熱面積 ,即熔料的溫度降低最小 ， 同時使得摩擦力變小 ， 減少壓力損失。其缺點就是制造起來比較麻煩 ,應(yīng)為它必須將分流道分設(shè)在模板的兩側(cè) ,在對合時容 易產(chǎn)生錯口現(xiàn)象。當分型面為平面時候 ,常采用圓形截面流到 ,本次設(shè)計中 ,分型面基本為平面 ,綜上所述 ,采用圓形截面的分流道。 （二）、分流道的布局 本次模具設(shè)計為一模兩腔 ,分流道的布局對塑料件的成型影響也較大的 ,由于前面已經(jīng)將型腔的布局確定 ,設(shè)計分流道的布局既要跟型腔的布局協(xié)調(diào) ,同時還應(yīng)該注意一些分流道布局的設(shè)計要點 : 分流道和型腔的分布原則是排列緊湊 ,間距合理 ,應(yīng)該采用軸對稱或者中心對稱 ,使其平衡 ,盡量縮小成型區(qū)域的總面積。 最好使型腔和分流道在分型面上的總投影面積的幾何中心和鎖緊力的中心重合；在可能的情況下 ,分流道的長度盡可能的縮短 ,以減少壓力損失 ,避免模體壓力過大的影響成本。 在多型腔模具中 ,各型腔的分流道長度應(yīng)該盡量相等 ,以達到 注塑 時壓力傳遞的平衡。 分流道的布局如圖 33,分流道長度短 ,對稱分布 23 圖 43 分流道布局 （三）、分流道的長度 根據(jù)分流道的布局 ,大概的可以測量出分流 道 的長度總長 2 0 7 2 3 4L mm? ? ? ?； 分流道的直徑 對于壁厚小于 3mm,質(zhì)量 200g 以下的塑料制品 ,可以采用如下的經(jīng)驗公式確定分流道的直徑 (該公式的分流道直徑僅限在 ～ ) m L? 式中 D 流道的直徑 ， mm； m 制品的質(zhì)量 ， g； L 分道的長度 根據(jù)以上模型分析的得出的結(jié)果 ,塑料制件的質(zhì)量 m = g 所以 40 .2 6 5 4 1 9 .2 2 3 4D ? ? ? ?2。 82mm 根據(jù) 塑料的品種為 ABS,其常用的分流道直徑為 4。 8 93。 5mm,這里選 6mm為分流道的直徑。 三、澆口設(shè)計 本次設(shè)計采用的澆口為矩形側(cè)澆口 ,其優(yōu)點有 : 側(cè)澆口多為扁平狀 ,可以縮短澆口的冷卻時間 ,從而縮短成型周期； 易于去除澆注系統(tǒng)的凝料而不影響塑件的外觀； 24 可根據(jù)塑膠件的形狀特點靈活地設(shè)置澆口的位置； 澆口位于 分 型面上 ,易于加工 ； 適用一模多腔的模具 ,提高 注塑 效率 。 （一）、側(cè)澆口的尺 寸 根據(jù)經(jīng)驗的數(shù)據(jù) ,一般的側(cè)澆口的厚度為 ～ ,這里選 1mm；寬度為 ～ ,這里選 2mm；而澆口的長度大約為 2mm。 （二）澆口位置選擇 根據(jù)模流分析的結(jié)果和塑件份型面 ,澆口的位置如圖 44 所示，圖中，顏色越深的代表越適合作為澆口的位置。 最終澆口的位置選擇為如圖 45所示。 圖 44 模流分析－澆口分析 圖 45 澆口位置示意圖 四、冷料穴和鉤料脫模裝置 25 采用頂桿式鉤料裝置：由冷料穴和頂桿組成，在冷料穴的底部設(shè)有一頂桿，頂桿固定在固定板上，與頂出系統(tǒng)聯(lián)動。 其基本尺寸如圖 46所示，其中冷料穴的直徑要 比 主流道的稍大，主流道末端的半徑大約為 6mm，所以冷料穴的直徑設(shè)為 7mm，此處的頂桿直徑也為 7mm。 圖 46 頂料桿尺寸 第 五 章 成型零件設(shè)計 加工工藝方案制訂 一、型腔的設(shè)計 采用整體式型腔，也就是由整塊材料加工而成的型腔。 整體式型腔的優(yōu)點是，強度和剛度相對較高，且不易變形，對塑件的上表面不會產(chǎn)生拼?？p的痕跡，缺點為切削量大，模具成本高，同時給熱處理和表面處理帶來一定的困難，型腔的 3D圖如圖 51所示。 型腔依靠四個面和上表面分別和凹模及定模座板相配合，而跟定模座板的固 定采用四個對稱的螺釘固定，螺釘?shù)闹睆綖?8mm。 型腔的外形尺寸為： 110 90 40mm?? 26 圖 51 型腔示意圖 二、型芯設(shè)計 3D結(jié)構(gòu)如圖 52所示，型芯的尺寸為 110 90 70mm?? 型芯的固定也是由四個對稱分布的螺釘固定，螺釘?shù)拇笮⊥瑯訛橹睆?8mm 圖 52 型芯示意圖 三、鑲件設(shè)計 （一）、型腔鑲件 1 27 該鑲件的位置如圖 53（ a）所示，鑲件的尺寸如圖 53（ b）所示 ， （ a） （ b） 圖 53 型腔鑲件 1 （二）、型芯鑲件 1 該鑲件的位置如圖 54（ a）所示，鑲件的尺寸如圖 54（ b）所示 ， (a) （ b） 圖 54 型芯鑲件 1 （三）、型芯鑲件 2 該鑲件的位置如圖 55（ a）所示，鑲件的尺寸如圖 55（ b）所示 ， 28 (a) （ b） 圖 55 型芯鑲件 2 (a) （ b） 圖 56 型芯鑲件 3 （四）、型芯鑲件 3 該鑲件的位置如圖 56（ a）所示，鑲件的尺寸如圖 56（ b）所示， 四、加工工藝方案制訂 塑料模具的加工方法大體上可以分為切削機床加工、鉗加工和特殊加工三大類。切削機床加工是指采用不同的切削機床，如車床、銑床、磨床等進行粗加工或精加工等。鉗加工是指采用銼、鏟、研等手工措施去除切削機床所預(yù)留的加工余量，將模具半成品加工成符合藍圖的要求尺寸，形狀以及表面粗糙度的合格零件，并通過組裝總裝成符合要求的模具。當模具零件使用普通機床或人工的傳統(tǒng)的方法很難加工或者耗時很大時，則往往采用特殊加工的方法，如電火花，線切割以及等。 （一）、型腔加工工藝方案 29 圖 5－ 7 型腔加工 說明圖 表 5 1 型腔的加工工藝方案 工序 內(nèi)容 設(shè)備 1 銑削 端銑坯料的六個端面 銑床 2 鉆削 鉆鑲件孔、澆口套孔、螺孔 鉆床 3 CNC粗加工 粗加工成型面 CNC 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨削 磨上、下端面 磨床 6 CNC精加工 精加工成型面 CNC 7 鉗 工 拋光成型面、倒角，攻絲 （二）、型芯加工工藝方案制訂 圖 58 型芯加工 說明圖 表 52 型芯加工工藝方案 30 工序 內(nèi)容 設(shè)備 1 銑削 端銑坯料的六個端面 銑床 2 鉆削 鉆頂料孔、螺孔 鉆床 3 CNC粗加工 粗加工成型面 CNC 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨削 磨下端面 磨床 6 CNC精加工 精加工成型面 CNC 7 EDM 電火花加工 加工四個方的鑲件孔 EDM 8 鉗 工 拋 光成型面、倒角，攻絲 第六章 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計 一、機動 側(cè) 向分型與抽芯機構(gòu) 機動 側(cè) 向分型與抽芯是利用注射機的開模力，通過傳動機構(gòu)改變運動方向，將 側(cè) 向的活動型芯抽出。機動抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較復雜，但抽芯不需要人工操作，抽拔力較大，具有靈活，方便，生產(chǎn)效率高，容易實現(xiàn)全自動操作，無需另外添置設(shè)備等優(yōu)點，在生產(chǎn)中被廣泛采用。 機動抽芯按結(jié)構(gòu)形式可分為斜銷，彈簧，彎銷，斜導曹，斜滑塊，楔塊，齒輪條等多種抽芯形式。 本設(shè)計采用的是機動斜銷 側(cè) 向分型抽芯與抽芯機構(gòu) 二、斜銷側(cè) 向分型抽芯機構(gòu)主要參數(shù)的確定 （一）、 抽芯距 S 型芯從成型位置抽到不妨哀塑件脫模的位置所移動的距離叫抽芯距，用 S 表示。一般抽芯距等于側(cè)向孔或側(cè)凹深度 0S 加上 2 3mm 余量，即 0 (2 3)S S