【文章內(nèi)容簡介】 拉強度 /MPa 38 拉 伸彈性模量 /GPa 35 抗彎強度 /MPa 80 彎曲彈性模量 /GPa 抗壓強度 /MPa 53 抗剪強度 /MPa 24 9 塑件脫模斜度 由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會緊緊地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脫出困難，強行取出會導(dǎo)致塑件表面擦傷、拉毛。為了方便脫模，塑件設(shè)計時必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內(nèi)、外表面，設(shè)計足夠的脫模斜度。 根據(jù)查詢資料 [9]，型腔脫模斜度范圍為 40ˊ～ 1176。20ˊ；型芯脫模斜度范圍在 35ˊ～ 1176。之間 。但在設(shè)計中，開模后，塑件必然留在型腔內(nèi)，所以無需考慮型腔與型芯的脫模斜度大小。 排氣槽的設(shè)計 在注射成型過程中，為了將型腔中的氣體排出模外，常常需要開設(shè)排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)通常是在分型面上有目的的開設(shè)幾條排氣溝槽，另外許多模具推桿或活動型芯與模板之間的配合間隙可起排氣作用。小型塑件的排氣量不大，因此可直接利用分型面排氣。因該套模具是小型模具，采用排氣槽排氣是最簡單可行的方法，可同時利用頂桿與孔的配合間隙排氣，其間隙為 ～ ，不過最可靠有效的方法是在分型面上開設(shè)專用排氣槽 [10]。 分型面的選擇及型腔布置 分型面的形式 分型面形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件、澆口形式等有關(guān)，我們常見的形式有如下五種：傾斜分型面、曲面分型面、垂直分型面、階梯分型面、平直分型面、。在本次設(shè)計中選擇階梯分型面。 分型面的選擇原則 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面，它是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個重要因素。由于分型面的位置直接影響著模具使用、制造與塑件質(zhì)量，因而選擇合理的分型面是十分重要的，一般需要考慮到的因素有：塑件形狀，尺寸厚度，成型效率及 成型操作，排氣及脫模，澆注系統(tǒng)的布局，塑料性能及填充條件，模具結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，制造容易等等 [11]。因此選擇分型面要綜合分析并比較。選擇分型面時需要遵循原則有如下幾點 [12]： 1) 分型面應(yīng)選擇在制品的最大截面處； 10 2) 盡可能使制品留在動模一側(cè)； 3) 有利于保證制品的尺寸精度； 4) 有利于保證制品的外觀質(zhì)量； 5) 盡可能滿足制品的使用要求； 6) 盡量減少制品在合模方向上的投影面積； 7) 長型芯應(yīng)置于開模方向； 8) 有利于排氣； 9) 有利于簡化模具結(jié)構(gòu)； 10) 在選擇非平面分型面時，應(yīng)有利于型腔加工和制品的脫模方向。 分型面的確定 鑒 于以上的要求，在該模具中分型面設(shè)在塑件截面尺寸最大的部位，如圖 31所示 11 圖 31 分型面位置 型腔的分布 模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列、直線排列、 H 形排列、對稱排列和復(fù)合排列等。由于該模具涉及三面抽芯，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，綜合考慮將模具設(shè)計為一模一腔，模具位于模板上的位于中心位置。 注射機的選擇 [13] 塑件質(zhì)量、體積澆注系統(tǒng)凝料體積及所需鎖模力的計算 1）塑件質(zhì)量、體積計算 由于塑件形狀不規(guī)則，通過 UG 軟件對其進行分析，分析得： 塑件體積 V1= 密度 ρ=塑件質(zhì)量 m1=ρV1== 2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 可按塑件體積的 倍計算，由于該模具采用一模一腔，所以澆注系統(tǒng)凝料體積為 V2=1V1=1= 3）該模具一次注射所需塑料 體積 V0=1V1+V2=1＋ ＝ 質(zhì)量 m0=ρV0=＝ 4）塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計算 流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積 A2，在模具設(shè)計前十個未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析， A2是每個塑件在分型面上的投影面積 A1 的 倍～ 倍，因此可用 ，所以 Ａ＝ nA1+A2=nA1+== 1 mm2＝ 式中 A1由 CAD 工具 /查詢 /面積獲得，是單個塑件在分型面上的投影面積。 Fm=AP 型 ＝ 35=≈ 式中 型腔的壓力 P 型 取 35MPa。 注射機的選擇 近年來我國引進許多注射機型號，國內(nèi)注射機生產(chǎn)廠的新機型也越來越多。掌握使用設(shè)備的技術(shù)參數(shù)是注射模設(shè)計和生產(chǎn)所必須的技術(shù)準(zhǔn)備。在設(shè)計模具時，最好查 12 閱注射機生產(chǎn)廠家提供的《注射機使用說明書》上標(biāo)明的技術(shù)參數(shù) [14]。 根據(jù)以上的計算 ， 初步選定 注射機型號： SZ320/1250，是上海第一塑料機械廠所生產(chǎn)的臥式塑料注射機 。 表 31 所示為 SZ250/1500 型注射機主要技術(shù)參數(shù)： 表 31 SZ250/1500 型注射機主要技術(shù)參數(shù) 項目 參數(shù) 理論注射容積 / cm3 335 螺桿直徑 /mm 48 注射壓力 /Mpa 145 注射速率 /（ g/s） 140 塑化能力 /（ g/s） 19 螺桿轉(zhuǎn)速 /（ r/min） 10～ 200 鎖模力 /KN 1250 拉桿內(nèi)向距 /mm 415 415 移模行程 /mm 360 最大模具厚度 /mm 550 最小模具厚度 /mm 150 注射機工藝參數(shù)的校核 [15] 1）注射量校核 注射量以容積表示最大注射容積為 ： Vmax = α V = 355= cm3 式中 Vmax — 模具型腔和流道的最大容積（ cm3）； V— 指定型號與規(guī)格的注射機注射量容積（ cm3），該注射機為 255cm3； α— 注射系數(shù) ,取 ～ ，無定型塑料可取 ，結(jié)晶型塑料可取 ，該處取 。 倘若實際注射量過小，注射機的塑化能力得不得發(fā)揮，塑料在料筒中停留時間就會過長。所以最小注射容積 Vmin=V=355cm3= cm3。故每次注射的實際 13 V39。應(yīng)滿足 Vmin＜ V39。＜ Vmax，而 V39。= cm3，符合要求。 2） 鎖模力校核 注射機鎖模力（ F 鎖 ）的校核關(guān)系式應(yīng)為： F 鎖 =P 型 （ n A1+A2） /1000 式中 n— 型腔數(shù)目； n=1； P 型 — 塑料件熔體對型腔的成型壓力（ MPa）； A1— 單個塑料件在模具分型面上的投影面積 （ cm2）； A1= cm2 A2— 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 （ cm2）； A2= cm2。 由資料 [15查詢可知， ABS 的熔體壓力為 30/MPa。 代入數(shù)據(jù)得： F 鎖 =30（ +） 102/1000= KN 該型號的注射機鎖模力為 1250 KN＞ KN 故符合要求。 3）最大注射壓力校核 注射機的額定注射壓力即為該注射機的最高壓力 Pmax=145MPa（見表 31），應(yīng)該大于注射機成型時所需調(diào)用的壓力 P0，即 ： Pmax≥KP0 式中 Pmax— 注射機的最大注射壓力； = P0— 塑料件成型時所需的注射壓力。 ABS 取 70～ 90MPa； K— 安全系數(shù)， 一般取 ～ ； 。 代入數(shù)據(jù)得： KP0= 80=104MPa， Pmax=145MPa＞ 104MPa 故符合要求 安裝尺寸校核 1） 模具厚度校核 由于注射機可安裝模具的厚度有一定限制，所以設(shè)計模具的閉合厚度 Hm必須在注射機允許安裝的最大模具厚度 Hmax 及最小模具厚度 Hmin 之間，即 Hmax≤Hm≤Hmin 式中 Hmin注射機合模部件允許的最小模厚（ mm）； Hmax注射機允許的最大模厚（ mm）。 代入數(shù)據(jù)得： Hm=300 mm 滿足 Hmin=150 mm≤Hm=300mm≤Hmax=550mm 故符合要求。 2） 開模行程的校核 單分型面注射模 Smax≥S=H1+H2+(5~10) 14 式中 Smax— 注射機動模板的開模行程（ mm）； H1— 塑件頂出距離（ mm）； H2— 包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度（ mm）。 代入數(shù)據(jù)得： H=300 mm＞ 50+80+10=140 mm 滿足條件。 故可以選擇 SZ250/1500 型注射機。 模架的選擇 以上內(nèi)容計算確定之后，便可根據(jù)計算結(jié)果選定模架。確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式，規(guī)格及 標(biāo)準(zhǔn)代號，這樣能大大縮短模具制造周期，提高經(jīng)濟效益。 由前面的型腔布局以及相互的位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架。確定選用的模架型號為： （ AI4045A60B110C120)，模架為 AⅠ 的形式 [16]。標(biāo)準(zhǔn)模架如圖 32 所示。 圖 32 標(biāo)準(zhǔn)模架 1） A 板尺寸 15 A 板是定模型腔板，根據(jù)塑件高度以及考慮到在定模板上還要開設(shè)冷卻水道，冷卻水道離型腔應(yīng)有一定的距離，因此 A 板厚度取 60mm，為 400 mm450 mm60 mm，常采用 55 鋼或 Q235A 制成，調(diào)質(zhì)為 230HB～ 270HB。 2） B 板尺寸 B 板是動模兼型芯固定板，用于固定型芯，導(dǎo)套等，固定板應(yīng)有一定的厚度，并有足夠的強度，其尺寸為 400 mm450mm110 mm，一般用 55 鋼或 Q235A 制成，調(diào)質(zhì)為 230HB～ 270HB。 3） 定模座板 定模座板是模具與注射機連接固定的板，材料為 45 鋼，定位圈通過 4 個 M6 的內(nèi)六角圓柱螺釘與定模座板相連，定模座板與澆口套為 H8/f8 配合，其尺寸為 400 mm450 mm30 mm。 4） 墊塊 ① 主要作用 在動模板與動模座板之間形式推出，機構(gòu)的動作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機的模具安裝厚度要求，其尺寸為 63 mm400 mm120 mm。 ② 結(jié)構(gòu)形式 可采用平行墊塊或拐角墊塊，該模具采用平行墊塊。 ③ 墊塊材料 墊塊材料為 Q235A，也可采用 HT200，球墨鑄鐵等，該模具采用 Q235A 制造。 ④ 墊塊高度 h 校核 h=h1+h2+h3+s+δ=5+20+25+40+=＜ 100 符合要求。 式中 h1頂出板限位釘?shù)暮穸?，該模具限位釘厚度?5mm； h2推板厚度為 20mm； h3推桿固定板的厚度 25mm； s推出行程 40mm； δ推出行程富余量，一般為 3～ 6mm，取 。 5） 動模座板 材料為 45 鋼，其尺寸為 400 mm450 mm30 mm，其上注射機頂桿孔位 248。40mm。 6） 推板 材料為 45 鋼，其尺寸為 220 mm400 mm20 mm，用 4個 M6 內(nèi)六角圓柱螺釘與 16 推桿固定板固定。 7） 推桿固定板 材料為 45鋼，其尺寸為 220 mm400 mm25 mm 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機噴嘴到達(dá)模具型腔的進料通道，以獲得外形輪廓清晰，內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，其的好壞，直接影響到熔體的充填程度，氣孔的存在與否，甚至制件的工藝性能，所以對塑件質(zhì)量有著很大的影響。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。一般均由主流道、 分流道、澆口和冷料穴等四部分組成 [17]。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則： 1) 了解塑件的成形性能，包括塑料的流動性以及溫度、剪切速度對黏度的影響，以設(shè)計出合適的澆注系統(tǒng)。 2) 盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕，熔體流動時應(yīng)盡量減少分流次數(shù)。 3) 有益于型腔氣體的排放，使?jié)沧⑾到y(tǒng)能夠順利地指引塑料熔體填充型腔的各個部分，并使氣體能有序的從澆注系統(tǒng)與型腔中排出，避免充填過程中產(chǎn)生紊流或渦流，也避免由于氣體積存而使得塑件存在氣泡、燒焦、凹陷等成形缺陷。 4) 防止型芯的變形和嵌件的位移。 5) 盡量使用稍小的流程填充型腔，這樣可以減少各種質(zhì)量缺陷。 6) 流 動距離比的校核。 主流道的設(shè)計 主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。其通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利取出 [18]。 因為主流道部分在成型過程中，其小端入口處和注射機噴嘴有一定溫度、壓力塑料熔體在冷熱交替反復(fù)接觸，屬于易損壞物件，對材料要求高，所以模具的主流道部分設(shè)成可拆卸更換的主流道襯套式，以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。 圖 33 主流道 主流道設(shè)計如圖 33 所示 ，其主要參數(shù)為： RαdHL 17 d=碰嘴直徑 +1mm=4mm； R=碰嘴球面半徑 +2～ 3mm=13mm； ? =2176?！?6176。； r=D/8； H=（ 1/3～ 2/5） R=4mm。 主流道各尺寸計算： 1）主流道小端直徑計算