【文章內容簡介】 態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內，經固化定型后取得制品的工藝過程。注射成型是一個循環(huán)的過程，每一周期主要包括： 定量加料 — 熔融塑化 — 施壓注射 — 充模冷卻 — 啟模取件 。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環(huán)。 注塑機根據塑化方式分為柱塞式注塑機和螺桿式注塑機；按機器的傳動方式又可分為液壓式、機械式和液壓 — 機械（連桿）式；按操作方式分為自動、半自動、手動注塑機。其特點如表 3： 表 3 形式 立式 臥式 直角式 容量一般為30～ 60g 熱塑性塑料注射機 固性塑料注射機 容量一般為 20～ 45g 柱塞式 30～60g 螺桿式60cm3以上 100～500g 結構特性 注射裝置一般為柱塞式、液壓機械式鎖模機構、頂出系統(tǒng)為機械頂出 注射裝置以螺桿為主，液壓機械式鎖模，頂出系統(tǒng)采用機械、液壓或兩者兼?zhèn)? 除塑化加熱系統(tǒng)外，其他與熱塑性塑料用螺桿式注射機相似 注射裝置與合模裝置的軸線互相成垂直排列，優(yōu)點介于立臥兩種注射機之間 優(yōu)點 、活動型芯方便 ，塑件自動落下便于實現(xiàn)自動化操作 、均勻，注射壓力大，注射壓力損失小，塑件內應力，定向性小，可減小變形，開裂傾向 ，調節(jié)螺桿轉數、背壓等用來加工不同的塑料及不同要求的塑件 ，塑件自動落下 模，可以減小循環(huán)周期，提高生產力 缺點 損失大，加工高粘度塑料薄壁塑件時要求成型壓力高，塑件內應力大，注射速度均勻，塑化不均勻 ，安放嵌件及活動型芯不便，易發(fā)生分解 ，薄壁，形狀復雜塑件時易發(fā)生回流，螺桿不易清洗，貯料清洗不 凈，易發(fā)生分解 的特性 、活動型芯安放不便，易傾斜落下 式結構的缺點 適用范圍 小，中型及分兩次進行雙色注射加工的塑件 宜加工流動性差，熱敏性、對應力敏，小型設備易加工薄壁、精密塑件 、有填料，干著色料的直接加工 式結構具有的加工特點 工小型塑件，并裝有側澆口模具 工塑件中心部位 不允許有澆 14 感的塑料及大面積，薄壁塑件，宜加工流動性好的中小性塑件 口痕跡的平面塑件 因為 Cycoloy1950的注射壓力需要 100MPa左右，并且它的保壓是 70%80%，還有注射體積和質量，故選擇了 JPH150B注射機。 注射機的參數如下： 注射機最大注射量： 注射壓力： 153MPa 模板行程： 620mm 頂出行程： 80mm 注射機拉桿間距： 410x410mm 鎖模力： 1500kN 最小摸厚： 180mm 最大開距： 800mm 噴嘴球半徑： SR10 其參數校核如下： （ 1）最大的注射量：注射機得最大注射量應大于制品的重量或體積（包括流道及澆口凝料飛 邊），通常注射機的實際注射量最好是注射機的最大注射量的 80%，所以選用注射機最大注射量為 M塑件 +M澆 式中： M機 為注射機的最大注塑量，單位 g； M塑件 為塑體的質量，單位 g； M澆 為澆注系統(tǒng)質量，單位 g。 M模 （ M塑件 +M澆 ） /= 因選定的注射機注射量為 ，所以滿足設計要求。 （ 2）鎖模力校核：鎖模力是注射機鎖模裝置施加于模具的最大夾緊力，鎖模力的作用在于平衡和克服模腔壓力產生的使模具沿分型面張開的力，保持模具緊密鎖扣，防止溢料。注射機鎖模力與模腔壓力的關系可用下式表示： FKPA 式中： F為注射機鎖模力； K為安全系數，一般取 ； P為熔融型料在型腔內的壓力（ 1020MPa）；A為塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影之和。 F模具 KPA==1254kN 因選定的注射機為 1500kN，故滿足設計要求。 （ 3）開模行程校核 開模行程＝ H1+H2+5～ 10 其中： H1―― 脫模距離（頂出距離）； H2―― 制作高度包括澆注系統(tǒng)在內。 開模行程 700mm，滿足設計要求 （ 4）所選用的注射機的注射壓力必須大于成型塑件所需的注射壓力。成形所需注射壓力與塑料品種、 塑件的形狀及尺寸、注射機類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關。根據經驗，現(xiàn)在對塑件的流動性和黏度做比較，可知道成形所需注射壓力大致如下： 15 1．塑料熔體流動性好，塑件形狀簡單，壁厚者所需注射壓力一般小于 70MPa。 2．塑料熔體粘度較低，塑件形狀一般，精度要求一般者，所需注射壓力通常選為 70至 100 MPa。 3．塑料熔體具有中等粘度（ PS、 PE 等），塑件形狀一般，有一定精度要求者，所需注射壓力選為100至 140 MPa。 4．塑料熔體具有較高粘度（ PMMA、 PPO、 PC、 PSF等），塑件壁薄、尺寸大，或壁厚 不均勻，尺寸精度要求嚴格的塑件，所需注射壓力約在 140至 180 MPa。 本次的產品設計為手機后蓋的塑件，整體結構為小型零件，對粘度的要求不高，所以本次注射機的注射壓力為 153MPa，應能滿足此項要求。 （ 5）模具與注射機安裝部分相關尺寸校核； ，故滿足要求。 ：模具實際厚度 H=200mm 注射機最小閉合厚度 Hmin=180mm，即 HHmin，故滿足設計要求。 （四） 澆注系統(tǒng)設計 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。澆注系統(tǒng)設計好壞對制品性能、外觀和成型難易程度影響頗大 1. 澆注系統(tǒng)的設計原則 結合型腔的布置考慮，盡可能采用平衡式分流道布置。 盡量縮短熔體的流程，以便降低壓力損失，縮短充模時間。 澆口尺寸位置和數量的選擇十分關鍵，應有利于熔體的流動、避免產生湍流、渦流、噴射和蛇形流動，并有利于排氣。 避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產生沖擊，防止變形和位移的產生。 澆注系統(tǒng)凝料脫出應方便可靠，凝料應易于和制品分離或易于切除和修整。 熔接痕部位與澆口尺寸、數量及位置有直接關系，設計澆注系統(tǒng)時要預先考慮到熔接 痕的部位、形態(tài)以及以制品質量的影響。 盡量減小因開設澆注系統(tǒng)而造成的塑料用量。 澆注系統(tǒng)的模具工作表面應達到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中澆注口應有 IT8以上的精度要求。 設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施。 應盡可能使主流道中心與模板中心重合。若無法重合也應使兩者的距離盡量縮小。 16 （澆注系統(tǒng)的組成） 1主流道； 2澆口； 3， 4次分流道； 5塑件； 6冷料井 本次設計中的材料 ABS屬于非牛頓流體，在流動過程中，其表觀粘度隨剪切速率的變化而發(fā)生顯著的變化，對假塑性流體而言，剪切速率增大時，表 觀粘度會降低，溫度對 ABS的表觀粘度也有很大影響，跟普通液體相比， ABS又具有很大的可壓縮性，當壓力增高時，其表觀粘度增加，由于塑料在注射模澆注系統(tǒng)中和型腔內的溫度、壓力和剪切速率是隨時變化的，在設計澆注系統(tǒng)時，綜合加以考慮，以期在充模以盡可能低的表觀粘度和較快的速度充滿型腔，在保壓階段，又能通過澆注系統(tǒng)使壓力充分傳遞到型腔各部分，此外，制件的外形、尺寸和對外觀的要求也影響整個澆注系統(tǒng)的形狀和尺寸，本制件上表面要求光滑，所以，不宜在表面開設澆道，而應采用內澆口。 主流道是指熔融塑料由注射機 噴嘴噴出后最先經過的部位，與注射機噴嘴同軸，因為與熔融塑料、注射機噴嘴反復接觸、碰撞，一般不直接開設在定模板上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或配合形式固定在定模板上。 熔料注入模具最先經過的一段流道，直接影響到填充時間及流動速度。其澆口選擇不能太大和太小。澆口太小，熔料流動過程中冷卻面相對增大，熱量消耗大，注射壓力損失也大，但澆口太大，會造成材料的浪費。因此，合理的主澆道參數，一般情況下取值如下： 1） d=d1+(～ 1) 式 中 d1— 注射機噴嘴孔直徑（ mm） d— 主流道口直徑（ mm） 所以本設計采用 d1為 4mm，得出 d取為 5mm。 2） α=2 186?！?4о 對流動性較差的塑料可取 3о ～ 6о 。 本設計采用 α= 3176。 。 α — 主流道錐角 3） H— 按具體情況選擇，一般取 3～ 8mm， H取為 5mm。 H— 球面配合高度 4） R=R1+（ 1～ 3） 式中 R1— 注射機噴嘴球面半徑（ mm）， R1為 6mm， R取為 8mm。 5） r— 為主澆道與分澆道過渡處采用的圓角半徑， 按具體情況選擇，一般取 1～ 3mm，現(xiàn)在選擇其為 。 6） L應盡 量縮短，本設計取 75mm。 分流道是主流道與澆口之間的通道。多型腔模具一定設置分流道，大型塑件由于使用多澆口進料也需設置分流道。 （ 1） . 分流道的設計要點： 1）流經分流道的熔體溫度和壓力的損失要少。為此，分流道一要短，二要使粗糙度降到最低，三是容積要小，四是少彎折。 2）要使分流道的固化時間稍慢于制品的固化時間，以利保壓、補縮和壓力傳遞； 17 3）要使熔料能迅速而又均勻地進入各型腔，故在多型腔設計時，在保證模具結構強度前提下，力求采用平衡進料，而且在保證模具結構強度前提下，力求緊湊、集中。 4）便于加工，便于使用標準刀具，免于制造專用刀具。 （ 2） 分流道的截面形狀 分流道的截面類型有圓形、梯形、 U形、半圓形等，根據塑件的材料流動性較好，長度較短，可以采用圓形分流道且呈直線布置。由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因此分流道的內表面粗糙度 Ra并不要求很低，一般取 m左右即可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。 （ 3） 分流道的布置 分流道的 布置取決于型腔的布局，兩者互相影響。分流道的布置形式分平衡式和非平衡式兩種。平衡式布置要求從主流道至各個型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸等都必須對應相等，達到各個型腔的熱平衡和塑料流動平衡。因此各個型腔的澆口尺寸可以相同，達到各個型腔同時均衡進料。非平衡式布置的主要特點是主流道至各個型腔的分流道長度各不相同（或加上型腔大小不同）。為了使各個型腔同時均衡進料，各個型腔的澆口尺寸必定不相同。因此，本塑件的分流道采用了平衡式布置。 （ 4） 澆口形式 選擇澆口形式應該遵循以下原則： 盡可能采用平衡式設置； 型 腔排列進料均衡； 型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而產生溢料現(xiàn)象； 確保耗料量??； 不影響塑件外觀。 根據以上原則和零件的實際情況，為了使從主流道來的熔融塑料能均衡地以最短的流程到達各澆口并同時充滿各型腔，本設計上殼采用非平衡式的分流道布置形式，下殼決定選用針點澆口進膠，這種澆口適用于成型殼、盒、罩和容器等制品，是應用廣泛的手機成型的澆口形式。它的優(yōu)點為：由于澆口小，熔體通過點澆口時流速增大，前后壓差大，提高了充模的速度，從而可獲得外表清晰，有光澤的制品；熔體流過點澆口時由于摩擦阻力使部分能 量轉變?yōu)闊崃?，使熔體溫度略升高，粘度下降，改善了流動性，這對薄壁制品是有利的；其缺點：澆口尺寸小，充模阻力大，對熔體粘度較高的塑料會產生充填不滿的缺陷；為了取出點澆口式澆注系統(tǒng)凝料，要增加一個分型面，模具具有兩個分型面的三板式結構，結構比較復雜。 18 a b c 圖 3 主流道，分流道，及澆口的設計 (五 )分型面設計 定模和動模相接觸的面稱為分型面，分型面的形狀有平面、斜面、階梯面和曲面等。分型面的選擇就有利于脫模，取在塑件尺寸最大處，并使塑件留在動模部分，有利于塑件的外觀質量和精度要求。 合理選 擇分型面，有利于制品的質量提高，工藝操作和模具的制造。因此，在模具設計過程中是一個不容忽視的問題，選擇分型面一般根據以下的原則： 分型面應該選擇在制品最大截面處，這是首要原則。 盡可能使制品留在動模的一側。 盡可能滿足制品的使用要求。 盡可能減小制品在合模方向上的投影面積，以減小所需的鎖模力。 不應影響制品尺寸的精度和外觀。 盡量簡單 ,避免采用復雜形狀 ,使模具制造容易。 不妨礙制品脫模和抽芯。 有利于澆注系統(tǒng)的合理設置。 盡可能與料流末端重合，有利于排氣。 采用針點式澆口，因此以手機外表面投影面積最大處為分 型面。 19 圖 4 分型面設計 （六） 標準模架的選擇 模架是設計制造塑料注射模的基礎部件，其他部件的設計與制造均依賴于它，選擇模架要根據制品的尺寸及大小，同時考慮注射機的參數。 單位 : mm 模板寬度 300 模板長度 300 動模板厚度 35 座板寬度 350 座板厚度 25 定模板厚度 35 墊塊寬度 58 墊塊厚度 60 動模墊板 35 推板厚度 30 推板寬度 180 推桿固定板厚度 20 導柱直徑 30 導套直徑 30 復位桿直徑 20 沉頭螺釘 4M14 拉桿直徑 30