【文章內(nèi)容簡介】 間料道的設計方法。這種結構塑件前后布置，采用側(cè)澆口進料。但在成型較深型腔或需較大脫模力的塑件時不可靠。 ⑵ 1992 年常州 輕工業(yè)學校的卜建新介紹了側(cè)澆口和點澆口并用的雙層型腔注射模結構，一層采用側(cè)澆口，另一層采用點澆口進料，利用限位拉板、拉鉤等順序分型，可成型不相同的塑件。 ⑶ 1995 年江蘇省的乙清設計了雙層 CD盒的普通流道模具，通過鏈條傳動，帶動定模頂出板頂出塑件。該模具需要將注塑機噴嘴延伸至模具的定模板上注入主流道襯套，且澆注系統(tǒng)粗大。 ⑷ 自 1995 年起，鄭州輕工業(yè)學院的王振保和馮孝中等人致力于研究普通澆注系統(tǒng)的雙層注射模，屬河南省科技攻關計劃項目，并申請了專利（ 95202083），采用正、反錐形主流道、卸料板、氣壓脫 模和齒輪齒條分型等機構，結構較簡單，但是在第一層塑件上有流道凝料疤痕，不適于生產(chǎn)外觀要求高的制品。 2021 年，他們改用潛伏式澆口設計了白酒杯蓋的雙層注射模具，由擺鉤與掛塊的作用順序分型，可使各層塑件與流道凝料實現(xiàn)模內(nèi)分離，但要求塑件留?？煽啃愿吆椭髁鞯酪r套為深陷式。 2021 年他們對輕而薄的塑件設計普通澆注系統(tǒng)的 4層注射模，采用側(cè)澆口進料，各級主流道依次串連，分型時自動拉斷，由 4級定距拉板限位。 ⑸ 1998 年，天津輕工業(yè)學院的李樹以生產(chǎn)汽車密封條的雙層熱流道注射模為例，將熱流道系統(tǒng)引入到雙層注射模結構中。 ⑹ 2021 年，四川大學的劉廷華和陳劍玲等人與上?？死蕦幖夹g設備有限公司合作，借鑒國外開發(fā)經(jīng)驗，采用熱流道技術，設置中心注道桿，該注道桿采用可自解壓縮設計以釋放注射完畢后的熔體壓力；使用閥式噴嘴避免流涎；采用限位拉桿實現(xiàn)順序開模，成功研制出了將 CD牒包裝盒單層普通流道模具轉(zhuǎn)變?yōu)?2 2 的雙層疊層式熱流道注射模具 [4]。 可以看出雖然我國疊層式模具起步較晚，但最近幾年發(fā)展迅速，關于疊層模具的各方面研究也雨后春筍般見于各大學術期刊。隨著相關技術的不斷改進，疊層式模具在塑料制品加工中的應用將會不斷擴大?？紤]到這一技 術突出的經(jīng)濟性，如何更好地應用疊層式模具技術將成為各注塑制品生產(chǎn)企業(yè)提高效率、降低成本和增加產(chǎn)品市場競爭力的重要途徑之一，也是模具設計者所應該緊密關注的方向。 本次畢業(yè)設計的目的及意義在于通過 MP3 上殼的結構設計及疊層注射模具設計，掌握一般塑料的產(chǎn)品設計和模具設計的基本理論和方法 ， 進一步提升對 Pro/E、 AutoCAD 等繪圖軟件的操作能力 ， 提高塑料模具的設計效率 ， 增加自己的模具設計方面的知識的儲備量，進一步開闊自己模具設計方面的思路。 4 2 塑件的設計 MP3 上殼制件設計 塑料制件的設 計原則是保證塑件 在滿足使用性能、物理性能、力學性能、電器性能等前提下，盡量選用價格低廉和成型性能好的塑料。同時還應力求結構簡單、壁厚均勻、成型方便。在設計塑件時，還應該考慮其模具總體結構，使模具型腔易于制造，模具抽芯和推出機構簡單。塑件形狀有利于模具分型、排氣、補縮和冷卻。此外，在塑件成型以后盡量不再進行機加工。 本次設計的零件三維圖見圖 2－ 1和 2－ 2 所示。 圖 2－ 1 制件圖 圖 2－ 2 制件圖 MP3 上殼的成型工藝性分析 （ 1） MP3 上殼的原材料分析 MP3 上殼的原材料采用的是丙烯腈－丁二烯－苯乙烯 的 共聚物，即 ABS，該材料屬通用性熱塑性材料。 從使用性能上看，該 塑料 綜合性能良好，沖擊韌性、機械強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學性能強，絕緣性能良好。 從成型性能上看，該塑料為非結晶性材料，其成型性能好，流動性好，成型收縮率較?。ㄍǔ?％ ～ ％ ）；比熱容小，在料筒中塑化效率高；在模具 中凝固較快，成型周期短。該材料對溫度較敏感，宜采用高料溫、高模溫、較高注射壓力注射；模具澆注系統(tǒng)對料流阻力較小，應注意選擇 澆口的位置和形式。 從用途上看，該 塑料 適用于制作一般機械零件，減摩耐磨零件、傳動零件和電訊結構零件。 （ 2） MP3 上殼的結構分析 該塑件屬于淺殼薄壁塑料制品，整體為矩形，四個側(cè)邊和頂面的邊緣都進行了圓角處理。制件有一個較大的圓形通孔為按鍵圓盤安裝孔；一個形狀不規(guī)則的通孔為顯示屏安裝5 孔， 16個直徑為 的圓形通孔為喇叭的聲音釋放孔，較短側(cè)面上的那個小孔為耳機插孔。制件的底面邊緣有一截面形狀不規(guī)則的掃描實體，截面的斜邊與制件的高度方向上的夾角是 3176。，大的通孔處壁厚為 2mm，高度 3mm，制件其余處壁厚為 。制件的總高度，長度 90mm，寬度 69mm。 （ 3） MP3 上殼的尺寸精度分析 由于 MP3 上殼不是很精密的塑件，故采用中等的精度即可，查閱資料 可知，對于塑料品種采用 ABS 的塑件中級精度的公差等級為 4 級 [5]。 （ 4） MP3 上殼的產(chǎn)品質(zhì)量的分析 MP3 上殼的表面要求沒有缺陷、毛刺，內(nèi)部不得有導電的雜質(zhì)。 6 3 注射機的選擇 該零件是適合注射成型的。在成型 此類注射總量要求小而外觀呈 扁平狀 的 塑件時，往往由于塑件的投影面積大，所需的鎖模力和模具尺寸大，而不得不使用大型注射機，結果造成注射能力和能耗方 面的浪費。為了充分利用注射機的注射量，提高生產(chǎn)能力，可使用疊層式模具 ， 這種模具 有 兩層甚至多層型腔， 可以有效的解決注射量浪費的問題且充分利用模具空間和成倍的提高生產(chǎn)率， 有效利用了注射機的注射能力。本設計中采用疊層注射模，有兩層型腔，每層 4個型腔，共八個型腔。因為制件是中批量生產(chǎn)，原料 采用 熱塑性材料 — ABS，采用冷流道 澆注 系統(tǒng) ，凝料可以回收利用以降低成本 。 注射機類型的選擇 ABS 塑料適合采用 現(xiàn)在比較常見的 螺桿式注射機進行注射成型。 注射機的基本參數(shù) 注塑機的主要參數(shù)有公稱注射量、注射壓力、注 射速度、塑化能力、鎖模力、合模裝置的基本尺寸、開合模速度、空循環(huán)時間等 。 這些參數(shù)是設計 ， 制造 ， 購買和使用注塑機的主要依據(jù) ： (1)公稱注塑量 指在對空注射的情況下 ， 注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時 ， 注射裝置所能達到的最大注射量 ， 反映了注塑機的加工能力 。 (2)注射壓力 為了克服熔料流經(jīng)噴嘴 ， 澆道和型腔時的流動阻力 ， 螺桿 (或柱塞 )對熔料必須施加足夠的壓力 ,我們將這種壓力稱為注射壓力 。 (3)注射速率 為了使熔料及時充滿型腔 ， 除了必須有足夠的注射壓力外 ， 熔料還必須有一定的流動速率 ， 描述這一參數(shù)的為注射速率或注 射時間或注射速度 。 這里從實際注射量在額定注射量的 20%～ 80%之間考慮，初選額定注射量在 2500 3cm以上的臥式注射機 SZ2500/500 注射機。 注塑機的選擇 由公稱注射量選擇注射機 借助于 Pro/E 分析計算，該塑件的體積為 V＝ ㎝ 3 查《 實用模具設計簡明手冊 》一書表 12－ 3可知 ABS 塑料的密度為 ～ g/㎝ 3 取ρ＝ ㎝ 3 則由此可計算得 MP3上殼的質(zhì)量為 m=ρ V＝ ＝ 流道凝料是未知數(shù)， 根據(jù)經(jīng)驗 暫時按 制件凝料 ?V 來計算。成型單個塑件的體積 cmV ? ，成型八個塑件加澆注系統(tǒng)凝料的總體積 cmV ? 。 7 其次， 根據(jù) ABS塑料的注射工藝參數(shù)，如用普通注射模，選用 XSZY250 型注射機就夠用了，但本設計采用的是疊層模具，疊層模 具的厚度比普通模具的厚度要增加很多，所以本設計選用 XSZY500型注射機。 該注射機的技術參數(shù)如下： 結構形式：臥式 注射方式：螺桿式 螺桿直徑： 65mm 最大注射量： 500g 注射壓力： 104MPa 鎖模力： 3500KN 模具最大厚度： 450mm 模具最小厚度： 300mm 最大開模行程： 500mm 噴嘴球半徑： 18mm 噴嘴孔徑：φ 5mm 8 4 模具設計 確定模具基本結構 該零件成型時必須采用側(cè)向外抽芯機構，可能適合的模具結構有兩種： （ 1） 單分型面注射模 型腔在定模上；主流道設在定模一側(cè) ，分流道也設在定模板上，開模后塑件連同流道內(nèi)的凝料一起留在動模一側(cè)，動模上設有頂出機構，用于頂出塑件和流道內(nèi)的凝料?？赡艿臐部谛问接校褐苯訚部凇?cè)澆口、扇形澆口、重疊式澆口和潛伏式澆口等。該類模具采用的側(cè)向抽芯機構，一般是斜導柱機構（斜導柱在定模、滑塊在動模）、斜滑塊抽芯機構等。 （ 2） 雙分型面注射模 它從不同的分型面分別取出流道內(nèi)的凝料和塑件，又稱三板式注射模具。與單分型面注射模相比，三板式注射模具增加了一個可移動的中間板（又名澆口板）。中間板適用于采用點澆口進料的單型腔和多型腔模具。在開模時由于定距 拉桿的限制，中間板作定距離的分開，以便取出這兩塊板之間流道內(nèi)的凝料，而利用推板或推桿將型芯上的塑件脫出。 由于本設計中采用了疊層式的模具結構，若采用雙分型面的設計，將會大大增加模具的復雜程度，提高成本 。綜上， 每層模具結構分別按照單分型面結構設計 。 分型面的選擇 分型面選擇的原則重要有以下幾點 [6]： （ 1） 分型面的選擇應便于塑件脫模并簡化模具結構，因此，應盡可能使塑件留在動模一側(cè)； （ 2） 分型面的選擇應考慮塑件的技術要求當塑件表面有同軸度、平行度等要求時，應盡可能將其置于同一半模內(nèi)，否則，將會由 于合模誤差影響塑件精度； （ 3） 分型面應盡量選擇在不影響塑件外觀的位置，并使其產(chǎn)生的飛邊易于清理和修整； （ 4） 分型面的選擇應有利于排氣，為此應盡量使分型面與充模時型腔料流末端重合，以利于排氣； （ 5） 分型面的選擇應便于模具零件的加工； （ 6） 分型面的選擇應考慮注射機的技術參數(shù) 注塑成型時所需要的鎖模力是與塑件在合模方向的投影面積成正比，所以選擇分型面時，應盡量選擇塑件在垂直合模方向上投影面積較小的表面，以減少鎖模力。 根據(jù)以上原則， MP3 上殼的分型面的形狀及位置如圖 4－ 1所示。 9 圖 4－ 1 分型面的形狀及位置 模具型腔布置方案的確定 確定模具型腔布置方案之前應先確定澆口的位置 用 Pro/E 中的 Plastic Advisor 工具模擬計算澆口的位置可得圖 4－ 2。 圖 4－ 2 澆口位置分析圖 從圖片我們可以看出澆口開在制件長邊的側(cè)面的中間處比較恰當。 所以 ， 型腔 和澆口 的布置方案如圖 4－ 3 所示。 圖 4－ 3 型腔布置圖 10 澆注系統(tǒng)的設計 主流道的設計 （ 1）上主流的設計 因為注射時主流道要與高溫塑料熔體注射機頭反復接觸，所以只有在小批量的生產(chǎn)中， 注射模的主流道在定模板上加工，因為本制件是中批量生產(chǎn)，所以注射模的主流道部分設計成可拆卸、可更換的主流道襯套 ，以方便在損壞的時候可以直接替換，降低成本 。由于 模具結構的特殊性，主流道襯套采用非標準件。其具體結構和相關尺寸如圖 4－ 4 所示。 圖 4－ 4 主流道襯套 （ 2）下主流道及沉孔的設計 下主流道和沉孔的設計如圖 4－ 5 所示，沉孔在垂直于紙面的方向上的尺寸是 10mm。沉孔的有兩個作用，一是方便主流道脫模，二是縮短分流道長度。 由 圖可見，主流道的上端直徑是 3mm，下端直徑 8mm。 圖 4－ 5 下主流道和沉孔 11 分流道的設計 由于是多型腔模具，所以必須設計分流道。分流道是主流道與澆口之間的通道。在設計分流道時主要考慮的是盡量減少熔體流動時的壓力損失和溫度降低，同時盡量減少分流道的容積。常用的截面形狀有圓形、梯形、 U形、半圓形和矩形等。在分流道的設計中既要有大的截面積以減少熔體流動的壓力損失；同時又要 求 流道的表面積小，以減少熔體的傳熱損失。因此，常用流道的截面積與周長之比來表示流道的效率。該比值越大，表示流道的效率越高。查得圓形和正方形流道的效率最高。但正方形截面的流道不利于冷凝料的推出，圓形的需開設在 分型面兩側(cè)，且對應兩部分必須相吻合，加工較困難。最常用的是梯形和 U形截面，因加工方便，且熱量的損失和流動阻力不大，在實際生產(chǎn)中的到了廣泛的應用 [7]。 綜合起來看，分流道的截面宜采用 U形，分流道的表面的粗糙度 Ra 的值取 m，其具體的截面形狀尺寸如圖 4－ 6 所示。 圖 4－ 6 分流道 澆口的設計 澆口是連接流道 — 型腔的一段細短通道，是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，起著調(diào)節(jié)控制料流速度、補償時間及防止倒流等作用，對于多型腔模具，澆口還能用來平衡進料。 澆口的形狀、尺寸和進料位置對塑件的質(zhì)量影響很大，塑 件上的一些質(zhì)量問題，如缺料、縮孔、白斑、熔接痕、翹曲等現(xiàn)象，常常是由于澆口的設計不合理而造成的。因此正確設計澆口，對保證塑件的質(zhì)量是一個重要的環(huán)節(jié)。 澆口的類型主要有直接澆口、側(cè)澆口、護耳澆口、輪輻澆口、爪形澆口、點澆口、潛伏澆口等。其中直接澆口適用于體積較大的深腔殼體塑件及高粘度塑料；側(cè)澆口適用于中小型塑件的多型腔模具，其直接優(yōu)點是截面形狀簡單、易于加工、便于試模后修正，缺點是在制件的外表面留有澆口痕跡；爪形澆口適用于內(nèi)孔小且同軸度要求較高的細長管狀塑件；點澆口常用于