【文章內容簡介】 少澆注系統的凝料量。 澆注系統設計應有利于良好的排氣。澆注系統能夠順利地引導塑料熔體充滿型腔的各個角落，使型腔及澆注系統中的氣體有序地排出，以保證填充過程中不產生紊流或渦流，也不會因氣體積存而引起 凹陷、氣泡、燒焦等成型缺陷。因此，設計澆注系統時，應注意與模具的排氣方式相適應，使塑件獲得良好的成型質量。 防止型芯變形和嵌件位移。澆注系統的設計應盡量避免塑料熔體直沖細小型芯和嵌件，以防止熔體沖擊力使細小型芯變形或使嵌件位移。 便于修整澆口以保證塑件外觀質量。 澆注系統應結合型腔布置綜合考慮澆注系統的分布形式與型腔的排布密切相關，應在設計時盡可能保證在同一時間內塑料熔體充滿各型腔，并且使型腔及澆注系統在分型面上的投影面積總重心與注射機鎖模機構的鎖模力作用中心相重合，這對于縮模的可靠性及縮模機構 受力的均勻性都是不利的。 盡量減少因開設澆注系統而造成的塑料凝料用量。 澆注系統的模具工作表面應達到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中澆口應有 IT8 以上的精度要求。 設計澆注系統時應考慮儲存冷料的措施。 流道及澆口設計 主流道設計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導入分流道或型腔中。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順利拔出，主流道三維模型如圖 31所示。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間。由于主流道要與高溫塑 料熔體及注射機噴嘴反復接觸， 山東輕工業(yè)學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 11 所以在注射中主流道部分常設計成可拆卸更換的澆口套 [17]。由于本設計采用一模一腔，因此不需要設計分流道。 圖 31 主流道三維模型 澆口設計 澆口也稱進料口，是連接分流道與型腔的通道。除直接澆口外，它是澆注系統中截面積最小的部分，它使塑料熔體的流速產生加速度，以得于迅速充滿型腔，同時還起封閉型腔防止熔體倒流的作用，并在成型后使?jié)部谀吓c塑件易于分離。澆口的位置、形狀及尺寸對塑件的性能和質量的影響很大 [18]。澆口的主要作用如下：熔體充模后，首先 在澆口處凝固，當注射機螺桿抽回時可防止熔體向流道回流；熔體在流經狹窄的澆口時會產生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模。易于切除澆口尾料；對于多型腔模具，澆口能用來平衡進料。 澆口的位置選擇原則：盡量縮短流動距離，流道彎折少，流動毗合適；盡可能開設在塑件的厚壁外；盡量減少或避免熔接痕、增加熔合強度及避免熔接痕位于塑件的載荷集中處；應盡量有相于型腔中氣體的排除；考慮熔體取向作用的影響與適時利用；產生噴射和蠕動；注意澆口的去除及其痕跡對塑件外觀質量的影響；應有得于熔體在腔內的流動；應避免沖擊使型芯或嵌件移位或變形 [19]。 澆口的形式很多，常見的有側澆口、點澆口、潛伏澆口等 [20]，側澆口常設在多型腔模具上。其優(yōu)點是進口可隨意選擇進料位置，澆口的深度及寬度在試模后根據需要可加深或加寬。其缺點是在塑件一端側壁處進料，流程中心澆口長一倍左右，料流末端面易產生深接痕，深型腔底部易生氣孔，影響塑件質量。潛伏澆口的進料口設在塑件內側時，脫模時，推桿將流道與塑件分別推出的同時，推桿切斷進料口，可實行注射機的全自動操作，但是，隧道斜也的加工較困難。為了將斜的點澆口推出，必須是柔韌性好塑料，并且要嚴格掌握塑件在模內的冷卻時 山東輕工業(yè)學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 12 間，在流道末 凝固前及時推出潛伏澆口。而點澆口的進料口設在弄腔底部，排氣順暢，成型好，點澆口拉斷后，僅在塑件上留下很小痕跡，不影響塑件的外觀質量。 [21] 由于相機外殼要求 表面不允許有澆口痕跡和飛邊，因此選用點澆口，如圖 32所示。 澆口位置選取在相機外殼外表面頂面中心位置，以保證型腔內塑料的流動最佳，以保證型腔內塑料的流動狀況最佳，并獲得恰當的充模效果和最大的制品強度。澆口的尺寸可以查閱實用模具設計簡明手冊， l取 ,l0取 , γ =60。 圖 32 澆口的尺寸 第四章 成型零部件設計 分型面的設計 分開模具取出塑件的面稱為分型面 。注射模有一個分型面或多個分型面，分型面的位置，一般垂直于開模方向。分型面的形狀有平面和曲面等，但也有將分型面作傾斜的平面或彎折面，或曲面，這樣的分型面雖加工難，但型腔制造和 制品脫模較易。有合模對中錐面的分型面，分型面自然也是曲面。 本設計只有一分型面，分型面如圖 41所示。 山東輕工業(yè)學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 13 圖 41 分型面 分型面設計原則 選擇分型面時，應考慮的基本原則： 分型面應選在塑件外形最大輪廓處 當已經初步確定塑件的分型方向后分型面應選在塑件外形最大輪廓處，即通過該方向塑件的截面積最大，否則塑件無法從形腔中脫出。 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模 從制件的頂出考慮分型面要盡可能地使制件留在動模邊，當制件的壁相當厚但內孔較小時，則對型芯的包緊力很少常不能確切判斷制件中留在型芯上還是在凹模內。這時可將型芯和凹模的主要部分都設在動模邊，利用頂管脫模，當制件的孔內有管件（無螺紋連接）的金屬嵌中時，則不會對型芯產生包緊力。 保證制件的精度和外觀要求 與分型面垂直 方向的高度尺寸，若精度要求較高，或同軸度要求較高的外形或內孔，為保證其精度，應盡可能設置在同一半模具腔內。因分型面不可避免地要在制件中留下溢料痕跡或接合縫的痕跡，故分型面最好不選在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉角處。 分型面應使模具分割成便于加工的部件，以減少機械加工的困難。 不妨礙制品脫模和抽芯。 在安排制件在型腔中的方位時，要盡量避免與開模運動相垂直方向的避側凹或側孔。 有利于澆注系統的合理處置。 盡可能與料流的末端重合，以利于排氣。 山東輕工業(yè)學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 14 在實際設計中，不可能全部滿足上述原則，一般應抓住主 要矛盾，在此前提下確定合理的分型面。 凹模和凸模設計 凹模和凸模 凸模如圖 42 所示，凹模如圖 43所示。 圖 42 凸模 圖 43 凹模 凹模和凸模結構設計 構成塑料模具模腔的零件統稱成型零部件。成型零件工作時，直接與塑料熔體接觸，承受熔體料流的高壓沖刷、脫模摩擦等。因此，成型零件不僅要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，而且還要有合理的結構，較高強度、剛度及較好的耐磨性 [22]。 成型零部件決定了幾何形狀和尺寸，通常包括：凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。 凹模結構分為整體式凹模、整體嵌入式、組合式等結構，整體式凹模結構模具強度好、牢固、不易變形，不會使塑件產生拼接線痕跡。加工工藝性差，加工困難，熱處理不方便，整體式凸模還有消耗模具鋼多、浪費材料等缺點。所以整體式凹、凸模結構常用于形狀簡單的單個型腔中、小型模具或工藝試驗模具。但隨著數控加工技術和電加工技術的發(fā)展，整體式凹模越來越多。整體嵌入式凹模，單個型腔和型芯采用單獨加工（機械加工、冷擠壓、電加工等方法）的加工 [23]。采用 H7/m6 過渡配合壓入模板中。這種結構加工效率高，裝拆方便，容易保證形 山東輕工業(yè)學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 15 狀和尺寸精度。組合式凹模簡化了復雜凹機加工工藝，有利于模具成型零件的熱處理和模具的修復，有利于采用鑲拼間隙來排氣，可節(jié)省貴重模具材料。 型芯分為整體式型芯、整體嵌入式型芯、鑲拼組合式型芯、小型芯等結構。小型模具中的型芯常與模板做成一體，整體嵌入式型芯適用于小型塑件的多腔模具及大中型模具中。最常用的嵌入裝配方法是臺肩墊板式，其他裝配方法還有通孔螺釘聯接式，沉孔螺釘聯接式，對于非回轉型芯，應采用平鍵或賀柱銷等進行防轉定位。形狀復雜的型 芯通常分開做成主型芯與型芯鑲拼件，裝配時再進行鑲拼組合。 本設計采用的是整體嵌入式凹模和整體嵌入式型芯。 第五章 注塑機的選擇 注射成型機（簡稱注射機或注塑機）是將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設備。注射成型是通過注塑機和模具來實現的。 注塑機通常由注射系統、合模系統、液壓傳達動系統、電氣控制系統、潤滑系統、加熱及冷卻系統、安全監(jiān)測系統等組成。 注塑機是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(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)。 注塑機操作項目：注塑機操作項目包括控制鍵盤操作、電器控制系統操作和液壓系統操作三個方面。分別進行注射過程動作、加料動作、注射壓力、注射速度、頂出型式的選擇，料筒各段溫度的監(jiān)控，注射壓力和背壓壓力的調節(jié)等。 一般螺桿式注塑機的成型工藝過程是：首先將粒狀或粉狀塑料加入機筒內，并通過螺桿的旋轉和機筒外壁加熱使塑料成為熔融狀態(tài)，然后機器進行合模和注射座前移，使噴嘴貼緊模 具的澆口道，接著向注射缸通人壓力油，使螺桿向前推進，從而以很高的壓力和較快的速度將熔料注入溫度較低的閉合模具內，經過一定時間和壓力保持（又稱保壓）、冷卻，使其固化成型，便可開模取出制品（保壓的目的是防止模腔中熔料的反流、向模腔內補充物料，以及保證制品具有一定的密度和尺寸公差）。注射成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是實現和保證成型制品質量的前提，而為滿足成型的要求，注射必須保證有足夠的壓力和速度。同時，由于注射壓力很高，相應地在模腔中產生很高的壓力（模腔內的平均壓力一般在 20~45MPa 之間），因此必須 有足夠大的合模力。由此可見，注射裝置和合模裝置是注塑機的關鍵部件。 除了模具的結構、類型和一些基本參數和尺寸外，模具的型腔數、需用的注 山東輕工業(yè)學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 16 射量、塑件在分型面上的投影面積、成型時需要的合模力、注射壓力、模具的厚度、安裝固定尺寸以及開模行程等都與注射機的有關性能參數密節(jié)相關，如果兩者不相匹配，則模具無法使用，為此，必須對兩者之間有關數據進行較核，并通過較核來設計模具與選擇注射機型號。 塑件體積計算 按照前面提供的方法查詢塑件的質量屬性，得體積為 cm3，考慮到主流道的體積，用修正公式估算為 V1=kV== cm3. 注射機型號的選擇 根據塑件的體積初步選定為 J54S200/400 螺桿式注射機 合模方式： 液壓 — 機械 標稱注射量 cm3: 200400 螺桿直徑 mm: 55 注射壓力 105Pa: 1090 注射行程 mm: 160 螺桿轉速 r/min: 16,28,48 注射方式 : 螺桿式 合模力 KN： 2540 最大成型面積 cm2 ： 645 模板最大行程 mm: 260 模具最大厚度 mm: 406 模具最小厚度 mm: 165 注射機參數校核 注射量的校核 注射機一個注射周期內所需注射量的塑料熔體的總量必須在注射機額定注射量的 80%以內。 [24] 在一個注射成形周期內，需注射入模具內的塑料熔體的容量或質量，應為制件和澆注系統兩部份容量或質量之和，即 V = nVz + Vj 或 M = nmz + mj 式中 V（ m） —— 一個成形周期內所需射入的塑料容積或質量 (cm179。或 g）； n —— 型腔數目 山東輕工業(yè)學院 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 17 Vz（ mz） —— 單個塑件的容量或質量 (cm179。或 g）。 Vj（ mj） —— 澆注系統凝料和飛邊所需塑料的容量或質量 (cm179?；?g）。 故應使 nVz + Vj ≤ 或 nmz + mj ≤ 式中 Vg（ mg） —— 注射機額定注射量 (cm179。或 g）。 根據容積計算 nVz + Vj =≤ 可見注射機的注射量符合要求