【文章內(nèi)容簡介】 50～ 220 后處理方法（溫度 /℃，時(shí)間 / s） 紅外線燈、烘箱（ 70， 2～ 4） 4 模具結(jié)構(gòu)方案的確定 分型面位置確定 為使產(chǎn)品順利從模具中取出，模具必須分成公母兩部分，此分界面被稱為分型面，有分模及排氣的作用，由于分型面受到塑件幾何形狀、尺寸精度、脫模方法、后處理工 13 序、 模具類型、排氣條件、嵌件位置、澆口形式等多種因素的影響，在選擇分型面時(shí)需要注意： ① 分型面不能選擇在影響產(chǎn)品外觀的表面（或精度要求高的表面）。 ② 分型后塑件應(yīng)盡可能留在動(dòng)模一側(cè)，以便方便取出塑件。 ③ 分型面選擇應(yīng)有利于成型模具的加工制造。 ④ 對(duì)于同軸度要求高的產(chǎn)品或容易造成錯(cuò)位部分，要放置在分型面的同一側(cè)。 ⑤ 分型面應(yīng)選在塑件截面最大處，盡量取在料流末端，有利于排氣。 該塑件形狀簡單，原則上只需一個(gè)分型面就能順利取出塑件，根據(jù)分型面的選擇要求，現(xiàn)選取三角衣架的分型面位置如下圖 3 中的 A— A 處。這樣有利于排氣，塑件表面的成型質(zhì)量會(huì)較好，也便與模具的加工。 圖 3 分型面位置 型腔數(shù)量的最后確定及型腔的排列形式 綜合所選注射機(jī)的各參數(shù)，考慮到模架尺寸也不宜太大以免造成裝模困難，現(xiàn)最終確定型腔數(shù)量為一模兩腔。 在多型腔模具中型腔盡可能采用平衡式排列布置，且與澆口開設(shè)部位對(duì)稱，并在滿足剛度的條件下盡可能緊湊以減少模具外形尺寸。同時(shí)這也有利于縮短分流道的長度，這對(duì)塑件的成型是非常有利的。因現(xiàn)確定的型腔數(shù)目是一模兩腔，故采用直線對(duì)稱排列。 參照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，多腔模各 型腔間距不小于 25mm，同時(shí)模具結(jié)構(gòu)中，凹模模腔是直接在定模固定板上加工而成（即為整體式），這種形式，模具的剛度是很容易滿足的，所以型腔的距離也可以適當(dāng)取小些，以便使熔料能更快充滿型腔，防止流道冷料。綜合考慮，現(xiàn)確定兩型腔距離為 35mm。模腔的排布和間距如下圖 4 所示。 14 圖 4 型腔排布 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 主流道設(shè)計(jì) 主流道是連接噴嘴與分流道入口處之間的一段通道。其尺寸大小與塑料流速和充模時(shí)間的長短密切相關(guān)，若太大，則造 成回收冷料過多，冷卻時(shí)間也會(huì)增長，而且容易產(chǎn)生渦流，使塑件質(zhì)量下降；若流徑太小，熱量損失增大，流動(dòng)性降低，注射壓力增大，造成成型困難，而且塑件容易出現(xiàn)飛邊。主流道設(shè)計(jì)有以下要點(diǎn)： ① 澆口套內(nèi)孔錐度取值為 2～ 6 度，太大會(huì)造成壓力減少，太小會(huì)使流速增大，造成成型困難；粗糙度在 mRa ?~? 之間。 ② 主流道大端與分流道交接處應(yīng)該倒圓角 R=1～ 3mm，以減小料流阻力。 ③ 主流道盡量短，小型模具應(yīng)盡量小于 60mm，以減少冷料回收，和熱量損失。 ④ 主流道與噴嘴接觸處通常設(shè)計(jì)成半球形凹坑，深度常取 3～ 5mm。 （ 1）主流道尺寸確定 ① 主流道長度：根據(jù)主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)和對(duì)模具尺寸估算，現(xiàn)初取 L=60mm 進(jìn)行設(shè)計(jì)。 ② 主流道小端直徑： d=注射機(jī)噴嘴尺寸 +（ ～ 1） mm=（ 4+） mm=。 ③ 主流道球面半徑： SR=注射機(jī)噴嘴球半徑 +（ 1～ 2） mm=（ 12+1） =13mm。 ④ 主流道錐角：取 ?3?? 。 ⑤ 主流道大端直徑： mmLdD a n2 ??? ?。 ⑥ 半球形凹坑深度：取 h=5mm。 15 ⑦ 主流道大端圓角：取 R=2mm。 （ 2） 主流道的凝料體積 3332222)rr(3cmmmmmRRLV??????????? ）（主主主主主 ?（ 3） 主流道當(dāng)量半徑 。mmmmRn 0 3 ??? （ 4） 主流道澆口套形式 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，極易磨損，對(duì)材料的要求比較高，故將其分開設(shè)計(jì)，以便于拆卸更換。同時(shí)也便于選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工和熱處理?，F(xiàn)材料選用 T10A，熱處理淬火表面硬度為 50HRC－ 55HRC。同時(shí)為了防止轉(zhuǎn)，澆口套采用螺釘固定結(jié)構(gòu)。與澆口套相配的定位圈直徑取Φ 100mm。各形狀如下圖 5 示。 圖 5 澆口套、定位圈形狀 分流道的設(shè) 計(jì) 分流道介于主流道和澆口之間，起著分流和轉(zhuǎn)向作用。設(shè)計(jì)時(shí)基本原則為： ① 在條件允許下，分流道截面面積應(yīng)盡量小，長度盡量短。 ② 分流道表面不要求過分光滑，通常 mRa ?? 。 ③ 流道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先取較小尺寸，以便于試模后有修正余量。 （ 1）分流道的布置形式 本設(shè)計(jì)中，根據(jù)型腔的排列形式，只須要一級(jí)分流道就能滿足要求。同時(shí)根據(jù)塑件 16 形狀，澆口要開設(shè)在定模一側(cè)，所以為了加工方便分流道也設(shè)置在定模一側(cè)。 （ 2）分流道的長度 根據(jù)上面 中型腔的布形式及型腔間的距離，可確定單邊分流道長度為mmL ?分 。 （ 3）分流道的當(dāng)量直徑 因?yàn)槿且录芩芗谋诤駷?2mm3mm，且其質(zhì)量也小于 200g，因此分流道的當(dāng)量直徑可以用以下經(jīng)驗(yàn)公式確定?，F(xiàn)計(jì)算有： mmLD 1 . 3 32 6 5 6 5 44 ????? 分塑分 同時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)， ABS 材料的圓形截面分流道直徑為 ～ 。計(jì)算結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)值差距較大，所以綜合理論計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，現(xiàn)取 mm4?分D 。 （ 4）分流道的截面形狀 為了方便加工和凝料脫模，分流道需設(shè)計(jì)在分型面 上并在定模一側(cè)。因分流道很短，熱量散失是次要因素，為了便于加工，現(xiàn)選用加工性能比較好的半圓形流道，表面粗糙度取 mRa ?? 。 （ 5）分流道的截面尺寸 根據(jù)半圓形截面面積與當(dāng)量直徑為 分D 的圓面積的相等關(guān)系可得分流道直徑，有： ???? 分Dd （ 6）分流道的凝料體積 33232 ??????? ?? dLALV分分分分 （ 7）剪切速率校核 ① 計(jì)算分流道體積流量： s/????? 塑分分 VVq （注射時(shí)間為 t，根據(jù)查表可確定 t=，下同） ② 剪切速率： 131333 2 ??? ???????）（分分分 R?? 由計(jì)算知，該分流道的剪切速率都處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率 17 132 105~105 ??? s之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、類型及尺寸對(duì)塑件質(zhì)量影響很大。其作用是使塑料以較快的速度進(jìn)入并充滿型腔。它能很快適時(shí)冷卻，封閉，防止型腔內(nèi)塑料熔體倒流。 該塑件外表面質(zhì)量要求較高，為 了不影響外觀，現(xiàn)決定選用矩形側(cè)澆口，而且塑件體積小，型腔容易充滿，為避免產(chǎn)生更多熔接痕，澆口數(shù)目宜選一個(gè)，并開設(shè)在分型面上定模一側(cè)。其截面形狀簡單，易于加工，便于試模后修正，降低了模具制造成本。從型腔的邊緣進(jìn)料，去除澆口容易，澆口去除后不留明顯痕跡，對(duì)產(chǎn)品外觀影響很小。 （ 1）澆口尺寸的確定 ①估算側(cè)澆口深度 通過查手冊(cè)可以得到側(cè)澆口的深度計(jì)算公式，再根據(jù)塑件厚度 t=2mm，同時(shí) ABS 材料的成型系數(shù) n=。于是有： mmmmnth ???? 查模具設(shè)計(jì)手冊(cè)又知，對(duì)于壁厚為 2mm 的塑件， ABS 材料對(duì)應(yīng)的澆口深度為 ～ 之間，考慮到要預(yù)留一定的修模量（澆口深度常先取小值以便發(fā)現(xiàn)問題時(shí)修模），現(xiàn)取 h=。 ②側(cè)澆口寬度 由側(cè)澆口的寬度計(jì)算公式可得： mmmmAnB 8 4 1 ???? 式中， A為凹模的內(nèi)表面積，由 Pro/E 軟件方便地測(cè)出為 mmA ? 。 ③側(cè)澆口長度 側(cè)澆口長度一般在 ～ 2mm 之間，在這里取 mm1?澆口L 。 （ 2）側(cè)澆口剪切速率的校核 ①澆口當(dāng)量半徑 根據(jù)截面面積相等有： h2 BR ?澆? ，即 mmmmB 2121 ??????? ??? ）（澆 ? ②計(jì)算澆口的體積流量 s/??? 塑澆 Vq ③剪切速率計(jì)算 141343 ??? ??? ????澆澆澆 R?? 18 由計(jì)算結(jié)果知，該矩形側(cè)澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率143 105~105 ??? s 之間，所以，澆口的剪切速率校核合格，澆口尺寸 理論上符合要求。 （ 3）主流道剪切速率校核 通過上面已經(jīng)確定了分流道尺寸，所以澆注系統(tǒng)的體積也已經(jīng)確定，因而，主流道的剪切速率就可以校核了。 ① 主流道的體積流量 s/???????? 塑分主主 VVVq ② 主流道剪切速率 13141343n ???? ????? ???? R?? 主主 由結(jié)果知，求得的主流道熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率132 105~105 ??? s之間，所以，主流道的剪切速率也符合要求，尺寸確定合理。 圖 6 澆注系統(tǒng)與塑件的三維模型 成型零件結(jié)構(gòu) 的確定 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了加工方便，簡化加工工藝，和避免塑件上可能產(chǎn)生的拼接痕跡，型腔將直接在定模固定板上加工而成，即凹模做成整體式的結(jié)構(gòu)，型腔周邊妨礙加工部位另外做成定模小型芯，所以最終的整體式凹模的模腔周邊會(huì)分布很多用于定模小型芯嵌入的孔，如圖 7 所示。 19 圖 7 整體式凹模 凸模（型芯）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 通過對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析可知，該塑件的型芯有兩個(gè)：一個(gè)是成型零件內(nèi)表面的動(dòng)模大型芯，通過對(duì)其進(jìn)行加工工藝分析，若大型芯做成整體式的話，加工起來是不方便的，所以現(xiàn)在考慮大型芯用組合、直通式 外形結(jié)構(gòu)，把其與中部突起的部分（命名中部型芯）分開加工，中部型芯非成型部分做成階梯圓柱形式，方便固定；另一個(gè)是成型塑件周邊掛鉤的定模小型芯，它將作為嵌件嵌入定模中。另外從大型芯中分出的中部型芯需要防止轉(zhuǎn)，因?yàn)槠涑尚洼喞袑?duì)應(yīng)的位置，現(xiàn)決定用圓柱銷止轉(zhuǎn)。各型芯形狀如下圖 8 示。 圖 8 大型芯、中部型芯、小型芯 20 排氣與引氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定 當(dāng)塑料熔體填充型腔時(shí)，必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除干凈，一方面將會(huì)在塑件上形 成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填充缺料等成型缺陷，還會(huì)導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦，同時(shí)積存的氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)計(jì)型腔時(shí)必須考慮排氣問題。 本設(shè)計(jì)中，塑件簡單，體積很小，所以模具成型空腔中的氣體是很少的，根據(jù)塑件形狀分析，其最后填充部位在分型面上，因此可利用分型面、推桿活動(dòng)間隙、型芯嵌件間隙進(jìn)行排氣，就可保證塑件的質(zhì)量，同時(shí)也有利于 減少加工成本 和 不必要的工時(shí)，提高了工作效率 。 冷料穴與拉料桿設(shè)計(jì) 冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端。其作用是捕足料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量；通過在冷料穴末端設(shè)置拉料桿，主流道冷料穴在開模時(shí)又能起到把主流道的凝料拉出的作用。 根據(jù) ABS 材料的性質(zhì)和加工方便為原則，主流道冷料穴決定選用 Z 形冷料穴，其圓柱體直徑通常取主流道的大端直徑或者比主流道大端直徑大 1～ 2mm，在本設(shè)計(jì)中，冷料穴直徑取 D=9mm。冷料穴尺寸確定及與拉料桿、模板之間配合關(guān)系如下圖 9 反映。而在本設(shè)計(jì)中，分流道設(shè)計(jì)得比較短，不容易積存冷料，因此無須設(shè)置分流道冷料穴。 圖 9 “ Z”型拉料桿及其配合 21 側(cè)凹部分的處理 塑件中部固定掛鉤處分布著三處側(cè)凹結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)筋，如圖 10，因此結(jié)構(gòu)處于塑件的內(nèi)表面，而且空間很小，側(cè)抽芯，斜頂?shù)让撃＝Y(jié)構(gòu)是不可行的。所以該處只能強(qiáng)脫模。在前面已經(jīng)通過Pro/E 軟件對(duì)三角衣架建了模，現(xiàn)就對(duì)強(qiáng)脫結(jié)構(gòu)處的尺寸進(jìn)行校核檢驗(yàn)，看是否滿足強(qiáng)脫的要求。 根 據(jù) 設(shè) 計(jì) 的 尺 寸 及 可 強(qiáng) 脫 條 件 有 ： %5%55 %100)( ???? 顯然，側(cè)凹尺寸合理，該位置作強(qiáng)脫處理可行。 模具 結(jié)構(gòu)形式的確定 通過上面的分析可知，塑件選用側(cè)澆口，而且塑件只有一個(gè)分型面，塑件體積很小，這就決定了模架應(yīng)選用中小型兩板模的大水口模架，同時(shí)因?yàn)槌尚退芗膭?dòng)模大型芯采用的是直通式結(jié)構(gòu)，所以模架中還要增加一塊墊板來做支承，而且通過墊板在背面用內(nèi)六角螺釘拉緊?？紤]塑件的形狀、高度、壁厚等，決定選用推桿推出方式實(shí)現(xiàn)塑件脫模。 5 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 成型零件工作尺寸計(jì)算 該塑件的尺寸精度要求比較低，又沒有什么配合要求，所以各尺寸均未標(biāo)注公差。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了簡化計(jì)算，對(duì)于這類尺寸在計(jì)算時(shí)往往只加上它 的收縮量，公差則按模具的經(jīng)濟(jì)制造精度取得。現(xiàn)對(duì)該塑件的成型零件尺寸計(jì)算也按這樣的方式處理，公差按經(jīng)濟(jì)制造精度 IT7 級(jí)取得，而有配合要求的成型尺寸按配合精度（ IT6 級(jí)）取得。 圖 10 側(cè)凹結(jié)構(gòu)尺寸 22 表 4 型腔成型尺寸 類型 塑件上的尺寸（ mm） 計(jì)算公式 制造公差 Z? 收縮率 Scp% 計(jì)算結(jié)果（ mm） 型腔徑向尺寸 104 ? ?? ? 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