【文章內(nèi)容簡介】 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韌性。 SM45 鋼的優(yōu)點是價格便宜，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 注塑模的澆注 系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，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)計及加工的復雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計中的主要內(nèi)容之一。 主流道 主流道是一端與注塑機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有有錐度的流動通道。 根據(jù)注塑機型號和查 [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接觸和碰撞，所以主 流道部分常設(shè)計成可拆卸的主流道澆口套 ， 以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨加工和熱處理。 查[1]P457 表 2033 選擇 B型澆口套，公稱尺寸 d=16mm。 由注塑機確定定位圈的尺寸，公稱尺寸為 125mm，見 [1]P457 表 2032。 分流道 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長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表示澆道的效率，效率越高，澆道的設(shè)計越合理?？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 。長度尺寸如圖 冷 料 井 冷料 井 一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是存放料流前 端的冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫，此外，開模時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，長度約為主流道大端直徑 。該模具的冷料井 設(shè)計為帶 Z形頭拉桿的冷料井 。 冷料 井 的尺寸如圖 ： 圖 分流道長度尺寸 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，尺寸和位置對塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個，一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適 時凝固可控制保壓時間。澆口的類型有很多，有點澆口，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 試模時如發(fā)現(xiàn)不當，容易及時修改； ③ 能相對獨立地控制填充速度及封閉時間； 20 ④ 對于殼體形塑件，流動充填效果較佳。 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圖。 澆口 等效 直徑 d=，長度 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行計算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差 和磨損量進行計算；前一種方法簡便，但不適合精密塑件的模具設(shè)計，后一種復雜，但能較好的保證尺寸精度。本設(shè)計采用平均值法。 圖 塑件基本尺寸 凹模工作尺寸的計算 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中凹模的磨損會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)計模具時，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 凹模深度尺寸的計算 H1m =[(1+ S )H1s － ?32]?? =[(1+) 10－32 ] ? = ? mm 式中 H1m — 以尺寸為 10加工時凹模的徑向尺寸 ； 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，在使用過程中凸摸的磨損會使被包容尺寸變小。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)計模具時，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 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 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 凸 模的徑向尺寸 ； 脫模斜度為 1。 ⑵ 凸模高度尺寸的計算： 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 運用 Pro\E軟件進行分模演示，得分模后的模具圖如圖 圖 分模演示 對注射模的校驗性質(zhì)的 CAE 分析 針對多型腔模，我們再進行一次校驗性質(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 = 測量 模型在分型面上的投影面積 測量結(jié)果：面積 = mm? 運用 plastic advisor 進行分析 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、注射時間的最佳配合點是模具溫度為 C。 。塑料熔解溫度為 C。248 ， 注射時間為 。 25 圖 最佳配合點分析 ⑶ 模流分析 初始條件是 ⑵ 分析中的模具溫度、溶解溫度、注射時間最佳配合點。分析結(jié)果顯示，該塑件很容易充填 ，沒有短射方面的問題，可能會出現(xiàn)品質(zhì)不佳，但還是可以接受的 。實際注射時間是 ，實際注射壓力 ，預估循環(huán)時間，剪切速率 ，保壓力 ① 填充時間 如圖 所示，紅色區(qū)域是最先填滿的區(qū)域，藍色區(qū)域是最后填滿的區(qū)域。填充時間將顯示遲滯發(fā)生在非常狹窄的間距中。過飽壓一 般發(fā)生在最短填充時間的部分。 因為塑件壁厚均勻，所以一般不會發(fā)生遲滯現(xiàn)象。 圖 充填時間 ②壓降 紅色區(qū)域為壓降最大區(qū)域，藍色區(qū)域為壓降最小區(qū)域。當塑件厚度均勻時，壓降也很均勻。發(fā)生壓降不均勻，會產(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)預測 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) ，不對塑件質(zhì)量造成影響。 圖 品質(zhì) 預測 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、注射時間最佳配合點。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)量問題 ，圓環(huán)面上有輕微的冷卻質(zhì)量問題 。 分析結(jié)果為后面的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計提供了依據(jù)， 需要認真設(shè)計冷卻機構(gòu)。重點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)計冷卻水道時重點考慮這一區(qū)域的冷卻問題。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候需要考慮到如何使整個塑件表面溫度變化均勻 。 圖 塑件表面溫度的變異量 ② 凝固時間的變異量 一個區(qū)域的冷卻時間比正常值大時，就表示那個區(qū)域?qū)⒁罄鋮s補償集中在那個區(qū)域。比正常值低時，表示那個區(qū)域冷卻時間快，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間的變異量很均勻。 28 圖 凝固時間的變異量 ⑸ 縮痕分析、逃氣和融合 線 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 運用縮痕尺寸計算得出最大縮痕不超過 。 如果縮痕很大，可以在設(shè)計模具的時候?qū)σ桩a(chǎn)生縮痕的地方結(jié)構(gòu)加以 改善。也可以適當?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 有很少的融合線 ，但是不影響塑件質(zhì)量。也可以通過適當提高料溫、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有少許的氣泡產(chǎn)生，但是 根據(jù)對上下型腔和頂桿間隙的設(shè)計，氣體 都 可以順利排出。 29 圖 逃氣和融合 線 分析 通過以上分析，塑件成型質(zhì)量滿足要求， 塑料也很容易填滿型腔， 且不會出現(xiàn)短射等不良現(xiàn)象。由分析得知，塑件會出現(xiàn)冷卻質(zhì)量問題，因此 在模具設(shè)計過程中，需要重點注意冷卻裝置的設(shè)計。 模架的確定 、底板 厚度 和支撐板厚度的 計算 在注塑成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強度和剛度。如果型腔壁厚和底版的厚度不夠，當型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型腔材料本身的許用應(yīng)力 [? ]時，型腔將導致塑性變形，甚至開裂。與此同時，若剛度不足將導致過大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對 型腔進行強度和剛度的計算，尤其對重要的，精度要求高的大型塑件的型腔，不能僅憑經(jīng)驗確定 。 該模具型腔壁厚和底板厚度按整體式圓形型腔計算。 型腔結(jié)構(gòu)形式如圖 ⑴ 型腔側(cè)壁厚度的計算 ① 按強度計算 由 [3]