【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 低，鋼材純度好。制造小型塑料模具，用調(diào)質(zhì)處理可獲得較高的硬度和較好的強(qiáng)韌性。 SM45 鋼的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，切削加工性好，淬火后具有較高的硬度，調(diào)質(zhì)處理后具有良好的強(qiáng)韌性和一定的耐磨性，被廣泛用于制造中、低擋的塑料模具。 材料預(yù)備熱處理： ⑴ 斷后退火； ⑵ 高溫回火； ⑶ 正火 推薦回火規(guī)范：回火溫度為 500~560C。 ，空冷，硬度為 25~33HRC。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 注塑模的澆注 系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔入口為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設(shè)計(jì)及加工的復(fù)雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容之一。 主流道 主流道是一端與注塑機(jī)噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有有錐度的流動(dòng)通道。 根據(jù)注塑機(jī)型號(hào)和查 [1]P303 表 1519，主流道尺寸如下圖 圖 主流道尺寸 圖 分流道截面 19 由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主 流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道澆口套 ， 以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨(dú)加工和熱處理。 查[1]P457 表 2033 選擇 B型澆口套，公稱(chēng)尺寸 d=16mm。 由注塑機(jī)確定定位圈的尺寸，公稱(chēng)尺寸為 125mm，見(jiàn) [1]P457 表 2032。 分流道 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。 分 流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形， U 形和六角形。 澆道的截面積越大，壓力的損失就越大；澆道的表面積越小，熱量的損失就越少。用澆道的截面積和表面積的比值來(lái)表示澆道的效率，效率越高，澆道的設(shè)計(jì)越合理?？紤]熱量損失和澆道加工性能等因素，查 [6]P151表 43，選擇 U 形截面的分澆道。查 [1]P304 表 1511，聚丙烯的分流道 等效 直徑為 ~，取分流道直徑為 6mm。截面形狀和尺寸如圖 。長(zhǎng)度尺寸如圖 冷 料 井 冷料 井 一般位于主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端，其作用是存放料流前 端的冷料，防止冷料進(jìn)入型腔而形成冷接縫，此外，開(kāi)模時(shí)又能將主流道凝料從定模板中拉出 ， 冷料 井 的尺寸 ， 宜稍大于主流道大端的直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑 。該模具的冷料井 設(shè)計(jì)為帶 Z形頭拉桿的冷料井 。 冷料 井 的尺寸如圖 ： 圖 分流道長(zhǎng)度尺寸 圖 冷料井及澆口尺寸 澆口 澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個(gè)，一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適 時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。澆口的類(lèi)型有很多，有點(diǎn)澆口，側(cè)澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應(yīng)用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定 。 該模具采用側(cè)澆口， 已在 中得到確定。 其有以下特性 : ① 形狀簡(jiǎn)單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證； ② 試模時(shí)如發(fā)現(xiàn)不當(dāng)，容易及時(shí)修改； ③ 能相對(duì)獨(dú)立地控制填充速度及封閉時(shí)間； 20 ④ 對(duì)于殼體形塑件，流動(dòng)充填效果較佳。 澆口的截面形狀和分流道的一樣都采用 U 形 截面，與分流道的連接方式見(jiàn)圖。 澆口 等效 直徑 d=，長(zhǎng)度 l=。 圖 主流道、分流道、澆口的連接情況 成型零件工作尺寸的計(jì)算 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。該塑件有需要配合的地方，所以對(duì)尺寸的要求比較高 。塑件的基本尺寸如圖 所示，忽略倒圓弧的影響。未注壁厚均為 1mm。 成型零件工作尺寸計(jì)算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進(jìn)行計(jì)算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差 和磨損量進(jìn)行計(jì)算；前一種方法簡(jiǎn)便，但不適合精密塑件的模具設(shè)計(jì)，后一種復(fù)雜，但能較好的保證尺寸精度。本設(shè)計(jì)采用平均值法。 圖 塑件基本尺寸 凹模工作尺寸的計(jì)算 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過(guò)程中凹模的磨損會(huì)使包容尺寸逐漸變大。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地， 21 以及裝配的需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。模具工作尺寸如圖 (a,b)所示： 圖 （ a） 凹模 圖 （ b）凸模 ⑴ 凹模徑向尺寸的計(jì)算 凹模尺寸如圖 （ a）所示。 L1m =[(1+S)L1s － ?43 ]?? =[(1+) 123－ 43 ] ? = ? mm 式中 L1m — 以 φ 123 加工時(shí)凹模的徑向尺寸 ； L1s — 在 φ 123 處 塑件的徑向尺寸 ； ? — 塑件的公差值； 由塑件的公差等級(jí)查 [1]P266 表 1312所得。 ? — 制造公差， 6??? ； S — 塑件的平均收縮率， S =。 L 2m =[(1+S)L2s － ?43 ]?? ==[(1+) 82－ 43 ] ? = ? mm 式 中 L 2m — 以 φ 82 和 R41 加工時(shí)凹模 的徑向尺寸 ； L2s — 在 φ 82 和 R41 處 塑件的徑向尺寸 ； L 3m =[(1+S)L3s － ?43 ]?? ==[(1+) 72－ 43 ] ? = ? mm 式中 L 3m — 以 R36 加工時(shí)凹模的徑向尺寸 ； L3s — 在 R36處 塑件的徑向尺寸 ； 22 脫模斜度為 1。 ⑵ 凹模深度尺寸的計(jì)算 H1m =[(1+ S )H1s － ?32]?? =[(1+) 10－32 ] ? = ? mm 式中 H1m — 以尺寸為 10加工時(shí)凹模的徑向尺寸 ； H1s — 在 尺寸為 10 處 塑件的徑向尺寸 ； H 2m =[(1+ S )H2s － ?32 ]?? =[(1+) 18－ 32 ] ? = ? mm 式中 H 2m — 以尺寸為 18加工時(shí)凹模的徑向尺寸 ； H2s — 在 尺寸為 18 處 塑件的徑向尺寸 ； 凸模工作尺寸的計(jì)算 凸模是成型塑件外形的，其工作尺寸屬被包容尺寸，在使用過(guò)程中凸摸的磨損會(huì)使被包容尺寸變小。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地，以及裝配的需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，被包容尺寸盡量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。 ⑴ 凸模徑向尺寸的計(jì)算： 凸模尺寸如圖 (b)所示。 L1m =[(1+ S) L1s + ?43 ]?? =[(1+) 120+43 0 .58] ? = ? mm 式中 L1m — 以 φ 120 加工時(shí) 凸 模的徑向尺寸 ； L 2m =[(1+ S) L2s + ?43 ]?? =[(1+) 80+43 ] ? = ? mm 式中 L2m — 以 φ 80 和 R40 加工時(shí) 凸 模的徑向尺寸 ； L3m =[(1+ S) L3s + ?43 ]?? =[(1+) 74+43 ] ? 23 = ? mm 式中 L3m — 以 R37 加工時(shí) 凸 模的徑向尺寸 ； 脫模斜度為 1。 ⑵ 凸模高度尺寸的計(jì)算： H1m =[(1+ S) H1s + ?32]?? =[(1+) +320. 4] ? = ? mm 式中 H1s — 凹模深度尺寸 H1m 減去塑件壁厚 1mm。 H 2m =[(1+ S) H2s + ?32 ]?? =[(1+) +32 0. 48] ? = ? mm 式中 H2s — 凹模深度尺寸 H2m 減去塑件壁厚 1mm。 H3m =[(1+ S) H3s + ?32 ]?? =[(1+) +32 0. 46] ? = ? mm 式中 H 3m — 凹模深度尺寸 H2m 減去塑件高度 4mm。 Pro\E 分模 運(yùn)用 Pro\E軟件進(jìn)行分模演示，得分模后的模具圖如圖 圖 分模演示 對(duì)注射模的校驗(yàn)性質(zhì)的 CAE 分析 針對(duì)多型腔模，我們?cè)龠M(jìn)行一次校驗(yàn)性質(zhì)分析。 鑄模模型質(zhì)量屬性分析 分析結(jié)果：體積 = 3410mm 24 曲面面積 = mm? 密度 = 3/ cmg 質(zhì)量 = 測(cè)量 模型在分型面上的投影面積 測(cè)量結(jié)果：面積 = mm? 運(yùn)用 plastic advisor 進(jìn)行分析 ⑴ 材料信息 圖 和圖 是材料的一些基本信息，也是分析的初始條件。 圖 材料信息（一） 圖 材料信息（二） ⑵ 模型窗口分析 初始條件為 ⑴ 中 所顯示的材料信息。分析結(jié)果顯示模具溫度、熔解溫度、注射時(shí)間的最佳配合點(diǎn)是模具溫度為 C。 。塑料熔解溫度為 C。248 ， 注射時(shí)間為 。 25 圖 最佳配合點(diǎn)分析 ⑶ 模流分析 初始條件是 ⑵ 分析中的模具溫度、溶解溫度、注射時(shí)間最佳配合點(diǎn)。分析結(jié)果顯示，該塑件很容易充填 ，沒(méi)有短射方面的問(wèn)題，可能會(huì)出現(xiàn)品質(zhì)不佳，但還是可以接受的 。實(shí)際注射時(shí)間是 ，實(shí)際注射壓力 ，預(yù)估循環(huán)時(shí)間，剪切速率 ，保壓力 ① 填充時(shí)間 如圖 所示，紅色區(qū)域是最先填滿(mǎn)的區(qū)域，藍(lán)色區(qū)域是最后填滿(mǎn)的區(qū)域。填充時(shí)間將顯示遲滯發(fā)生在非常狹窄的間距中。過(guò)飽壓一 般發(fā)生在最短填充時(shí)間的部分。 因?yàn)樗芗诤窬鶆?，所以一般不?huì)發(fā)生遲滯現(xiàn)象。 圖 充填時(shí)間 ②壓降 紅色區(qū)域?yàn)閴航底畲髤^(qū)域，藍(lán)色區(qū)域?yàn)閴航底钚^(qū)域。當(dāng)塑件厚度均勻時(shí)，壓降也很均勻。發(fā)生壓降不均勻，會(huì)產(chǎn)生翹曲，陰影或塑料劣化等不良現(xiàn)象。該塑件壁厚均勻，圖 顯示壓降很均勻，因此不會(huì)產(chǎn)生翹曲，陰影或塑料劣化等不良現(xiàn)象。 26 圖 塑料在模穴中的 壓降 ③品質(zhì)預(yù)測(cè) 如圖 所示，綠色為品質(zhì)較好區(qū)域，黃色表示品質(zhì)中等，紅色為品質(zhì)最差區(qū)域。由圖可以得出，塑件品質(zhì)較好 ，而只有在主澆道中凝料才出現(xiàn)差品質(zhì) ，不對(duì)塑件質(zhì)量造成影響。 圖 品質(zhì) 預(yù)測(cè) ⑷ 冷卻質(zhì)量分析 初始條件是 ⑵ 分析中的模具溫度、熔解溫度、注射時(shí)間最佳配合點(diǎn)。分析結(jié)果如圖 所示。從圖中可以看出塑件頂部有明顯是冷卻質(zhì)量問(wèn)題 ，圓環(huán)面上有輕微的冷卻質(zhì)量問(wèn)題 。 分析結(jié)果為后面的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)， 需要認(rèn)真設(shè)計(jì)冷卻機(jī)構(gòu)。重點(diǎn)在上部球形面和直流道。 27 圖 塑件的冷卻質(zhì)量 ① 表面溫度的變異量 如果塑件的表面溫度變化比正常值高，就需要在設(shè)計(jì)冷卻水道時(shí)重點(diǎn)考慮這一區(qū)域的冷卻問(wèn)題。從圖 可以看出，塑件接近澆口部分的圓環(huán)面的溫度變化稍大 ， 因此在布置冷卻水道的時(shí)候需要考慮到如何使整個(gè)塑件表面溫度變化均勻 。 圖 塑件表面溫度的變異量 ② 凝固時(shí)間的變異量 一個(gè)區(qū)域的冷卻時(shí)間比正常值大時(shí)，就表示那個(gè)區(qū)域?qū)⒁罄鋮s補(bǔ)償集中在那個(gè)區(qū)域。比正常值低時(shí)，表示那個(gè)區(qū)域冷卻時(shí)間快，也是將潛在有遲滯或短射現(xiàn)象。由圖 可以看出塑件各部分凝固時(shí)間的變異量很均勻。 28 圖 凝固時(shí)間的變異量 ⑸ 縮痕分析、逃氣和融合 線(xiàn) 分析 ① 從圖 圖中可以看出，縮痕主要集中在塑件下圓柱面和臺(tái)階平面的交界處，但是縮痕面積只有 3%，不影響塑件質(zhì)量，我們也可 以 運(yùn)用縮痕尺寸計(jì)算得出最大縮痕不超過(guò) 。 如果縮痕很大，可以在設(shè)計(jì)模具的時(shí)候?qū)σ桩a(chǎn)生縮痕的地方結(jié)構(gòu)加以 改善。也可以適當(dāng)?shù)母淖円砸幌伦⑸錀l件等因素。 圖 縮痕分析 ② 由圖 可以看出，塑件表面 可能會(huì) 有很少的融合線(xiàn) ，但是不影響塑件質(zhì)量。也可以通過(guò)適當(dāng)提高料溫、注射壓力或加快注射速度。 由圖中可以看出，在塑件的某些部位會(huì)有少許的氣泡產(chǎn)生，但是 根據(jù)對(duì)上下型腔和頂桿間隙的設(shè)計(jì)，氣體 都 可以順利排出。 29 圖 逃氣和融合 線(xiàn) 分析 通過(guò)以上分析，塑件成型質(zhì)量滿(mǎn)足要求， 塑料也很容易填滿(mǎn)型腔， 且不會(huì)出現(xiàn)短射等不良現(xiàn)象。由分析得知，塑件會(huì)出現(xiàn)冷卻質(zhì)量問(wèn)題，因此 在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要重點(diǎn)注意冷卻裝置的設(shè)計(jì)。 模架的確定 、底板 厚度 和支撐板厚度的 計(jì)算 在注塑成型過(guò)程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度。如果型腔壁厚和底版的厚度不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)型腔材料本身的許用應(yīng)力 [? ]時(shí)，型腔將導(dǎo)致塑性變形，甚至開(kāi)裂。與此同時(shí)，若剛度不足將導(dǎo)致過(guò)大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對(duì) 型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算，尤其對(duì)重要的，精度要求高的大型塑件的型腔，不能僅憑經(jīng)驗(yàn)確定 。 該模具型腔壁厚和底板厚度按整體式圓形型腔計(jì)算。 型腔結(jié)構(gòu)形式如圖 ⑴ 型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 ① 按強(qiáng)度計(jì)算 由 [3]