【正文】 塑料凳模具設(shè)計 23 這里 A=3900mm2 ，我們?nèi)?p0 =100MPa， k=，那么 T 推 =A?k?p0=3900??100=117KN?900KN 可見，鎖模力符合要求。 開模行程校核 模具開模后為了便于取出塑件，要求有足夠的開模距離，而注射機(jī)的開模行程是有限的，因此必須進(jìn)行注射機(jī)的開模行程校核。對于不同型式的鎖模機(jī)構(gòu)的注射機(jī)，其最大開模行程與模具厚度有關(guān)，有的與模具厚度無關(guān)。該模具中選擇的注射機(jī)其最大行程與模具厚度無關(guān)，且模具為單分型面注射模。所以注射機(jī)開模行程應(yīng)大于模具開模時取出塑件所需的開模距離，即滿足下式： ??max ≥ ?? = ??1 +??2 + ??3+ (5~10) （ ） 式中 —— 注射機(jī)最大開模行程， mm； —— 塑料脫模所需要的頂出距離， mm； —— 塑件厚度（包括澆注系統(tǒng)凝料）， mm； 那么，由塑件的結(jié)構(gòu)可知 =250mm，由塑件和澆注系統(tǒng)凝料結(jié)構(gòu)可知 =59mm。 則 =500≥ ??1+ ??2 +??3 +(5~10) =250+60+30 =340mm 所以滿足設(shè)計要求。 最大、最小模具厚度校核 在模具設(shè)計時應(yīng)使模具的總厚度位于注射機(jī)可安裝模具的最大模厚與最小模厚之間。同時應(yīng)校核模具的外形尺寸，使得模具可從注射機(jī)的拉桿之間裝入。 根據(jù)注射機(jī)與注射模具運動之間的關(guān)系可知，模具厚度與注射機(jī)模板閉合厚度應(yīng)滿足一下關(guān)系（ 本設(shè)計所選用的注射機(jī)的最大模厚為 450mm,最小模厚為 300mm） ???????? ≤ ???? ≤ ???????? （ ） 式中 ????— 模具閉合后總高度， 360mm； maxS1H2H1H 2HmaxS安徽建筑工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 24 ????????— 注射機(jī)允許的最大模具厚度， 450mm； ????????— 注射機(jī)允許的模具最小厚度， 300mm 安裝部分的校核 為了使注塑模能夠順利地安裝在注射機(jī)上并生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，在設(shè)計模具時必須校核注射機(jī)上與模具安裝有關(guān)的尺寸，因為不同型號和規(guī)格的注射機(jī)，其安裝模具部分的形狀和尺寸各不相同。一般情況下設(shè)計模具時應(yīng)校核的部分包括噴嘴尺寸、定位孔尺寸、最大模厚、最小模厚、模板上的螺孔尺寸等。 1． 噴嘴尺寸 注射機(jī)噴嘴頭部的球面半徑 R1應(yīng)與模具的主流道始端的球面半徑 R2吻合，以避免高壓塑料熔體從縫隙處溢出。一般 R2 應(yīng)比 R1大 1～ 2mm， 主流道小端直徑 D取比注射機(jī)噴嘴直徑 d大 ～ 1 mm， 否則主流道內(nèi)的塑料凝料將無法脫出。本注射 機(jī)噴嘴頭部的球面半徑為 18mm,噴嘴直徑 d=6 mm,而模具的主流道始端的球面半徑為 19mm， 主流道小端直徑 D=， 所以噴嘴尺寸是合理的 。 2. 定位孔尺寸 本模具選用的澆口套與定位環(huán)是 分開的 。為了使主流道的中心線與注射機(jī)噴嘴的中心線相重合，模具定模板上凸出的定位環(huán)應(yīng)與注射機(jī)固定模板上的定位孔呈松動的間隙配合。定位環(huán)直徑 D為與注射機(jī)定位孔配合直徑，應(yīng)按選用注射機(jī)的定位孔直徑確定， 定位環(huán)與注射機(jī)定模固定板定位孔相配合，配合精度為 H11/b11， 以便于裝模。定位環(huán)用內(nèi)六角螺釘固定在定模座上。 本注射機(jī)的模板定位孔徑為φ 120 + ， 模具定模板上凸出的定位環(huán)直徑為 ，因此，它們是間隙配合，符合要求。 主流道中心對稱由壓板和定模板的配合，因而噴嘴和澆口套的配合可以得到保證。 3. 螺孔尺寸 注射模具的動模和定模的固定板上的螺孔尺寸應(yīng)分別與注射機(jī)動模板和定模板上的螺孔尺寸相適應(yīng)。模具在注射機(jī)上的安裝方法有用螺栓固定和用壓板固定兩種。當(dāng)用螺栓直接固定的時候模具固定板與注射機(jī)模板上的螺孔要完全吻合；而用壓板固塑料凳模具設(shè)計 25 定的時候，只要在模具固定板需要安放壓板的外側(cè)附近有螺孔就能固緊，因此壓板方式有較大的靈活性。對于重量較大的大型模具，采用螺栓直接固定較為安全。本模具屬小型模具，但考慮到安裝的靈活性，采用的是壓板固定方式，故在動、定模的固定板上無需設(shè)計螺孔。 第五章 注塑模具設(shè)計 塑件收縮率的計算 塑料的收縮率是指塑料制件在成型溫度下尺寸與從模具中取出冷卻至室溫后尺寸之差的百分比。它反映的是塑料制件從模具中取出冷卻后尺寸縮減的程度。影響塑料收縮率的因素有：塑料品種、成型條件、模具結(jié)構(gòu)等。不同的高分子材料的收縮率各不相同。其次塑料的收縮率還與塑件的形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、是否有嵌件等有很大的關(guān)系 本次設(shè)計 PP 的計算收縮率為 1%%，塑件的厚度為 2 mm，由于在實際成型時不僅不同品種的塑料其收縮率不同，而且不同批次的同一種塑料或者同一制件的不同部位的收縮率也經(jīng)常不同， 本次取 收縮率為 2%。 分 型面的確定 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項原則： 1) 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。 2) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。 3) 保證塑件的精度要求。 4) 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 26 5) 便于模具加工制造。 6) 對成型面積的影響。 7) 對排氣效果的影響。 8) 對側(cè)向抽芯的影響。 其中最重要的是第 2)和第 5)、第 8)點。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡是選擇平直分型面工易于加工的分型面。 分型面設(shè)計是確定動、定模的分界線。按圖 所示塑料件的外形要求，分型面選擇在 B處。如果分型面選擇在 A處， A 面會不光滑 ，并且 凳子 表面將有飛邊，影響塑件的外觀質(zhì)量，所以不予取用。而采用在 B處分型的方案，確保開模時塑件留在動模，由推出機(jī)構(gòu)推出，便于取件，塑件的尺寸、外觀質(zhì)量也可以保證。這也是最佳的分型面設(shè)計方案，同時也為澆口設(shè)計提供了方便 圖 51 澆注系統(tǒng)的 設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指 從塑料熔體從注射機(jī)噴嘴處理啊后，到達(dá)型腔之前在模具中所流經(jīng)的通道。其作用是將熔體從噴嘴平穩(wěn)的引入型腔，并在熔體沖模和固化定型過程中，將注射壓力和保壓充分傳遞到型腔的各個部位，以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑料制品。 澆注系統(tǒng)設(shè)計原則：適應(yīng)塑料的工藝性；排氣性良好；流程盡量短；防止型芯變形和嵌件位移；整修盡量方便；防止塑件變形和翹曲；澆注系統(tǒng)在分型面上的投塑料凳模具設(shè)計 27 影盡可能的少 ，容積也盡量少；澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具軸線對稱，澆注系統(tǒng)與型腔的布置應(yīng)盡量減小模具的尺寸。 本次設(shè)計采用一模一腔式，而且形狀為一殼體，沖模過程中無阻礙作用，所以只設(shè)主流道，且為直接澆口 主流道設(shè)計 主流道是指 澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸部位開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道。按主流道的軸線與分型面的關(guān)系 ，澆注系統(tǒng)有直澆注系統(tǒng)和橫澆注系統(tǒng)。在臥式和立式注射機(jī)中，主流道軸線垂直于軸線，屬于直澆注系統(tǒng)；在直角式注塑機(jī)中，主流道軸線平行于分型面，屬橫澆注系統(tǒng)。 直澆注系統(tǒng)主流道幾何形狀如圖 52 圖 52 主流道設(shè)計： ① 為了便于取出主流道凝料， 主流道通常設(shè)計成圓錐形，其錐角α =2176。～ 4176。， 對流動性差的可取到 6176?！?10176。 本產(chǎn)品所用塑料為 PP，流動性 較好 ，內(nèi)壁表面粗糙度一般 Ra m。 ② 主流道一般位于 模具中心線上，且應(yīng)當(dāng)注意和注塑機(jī)噴嘴的對中問題，因?qū)χ胁涣籍a(chǎn)生的誤差容易在噴嘴和主流道進(jìn)口造成漏料或積存冷料，并因此妨礙主流道凝料脫模。為了解決對中誤差并解決凝料脫模問題，主流道安徽建筑工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 28 進(jìn)口端直徑一般都要比注射機(jī)噴嘴直徑大 ～ 1mm。 為防止主流道與噴嘴處溢料，主流道對接處緊密對接，主流道對接處制成半球形凹坑，其半徑21 (1 ~ 2)R R mm?? ，其小端直徑 12 ( ~ 1)d d m m?? 。凹坑深取 3~5h mm? 。在本次設(shè)計中， 211R R mm?? =18+1=19mm， d mm?? =4+=，h=3mm。 ③ 主流道直徑的決定，主要取決于主流道內(nèi)熔體的剪切速率。根據(jù)實驗結(jié)果，主流道剪切速率以 ??? = 5 103??。1為宜。 可按 文獻(xiàn)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》 中公式 (554)計算 ??? = ????????3 () 式中 ???—— 熔體流動時的剪切速率 ( 1s? )，根據(jù)經(jīng)驗 ??? = 5 103??。1； Q—— 熔體的體積流率 ( 3/cms )； Rn—— 流道的稱呼半徑，即除去表面冷凝層后的有效半徑 (cm)。 上式中 Q之值為注射機(jī)對該種塑料的額定注射量 Qn的 60%～ 80%除以注射時間t之值，為實際的體積流率，可根據(jù) 文獻(xiàn)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》 中 公式 (555)計算 ： ( ~ ) n t? （ ） t=， 文獻(xiàn)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》 表 538，注射機(jī)的額定注射量 Qn=5003cm ，則 Q = ???? = 3/cms 那么 ???? = √???????3 = （ ） 另一經(jīng)驗式 D = √4?????? () 式中 D— 主流道大端直徑， mm； V— 流經(jīng)主流道的熔體體積（各型腔、各級分流道主流道以及冷料穴的體積），3/cms ； 塑料凳模具設(shè)計 29 K— 因熔體材料的常數(shù)；（ PP 取值 4） D = √4435??4 = 12mm （ ） ④ 為減小料流轉(zhuǎn)向過度時的阻力，主流道大端呈圓角過度，其圓角半徑1~3r mm? ,本次設(shè)計中取 r=1mm。 ⑤ 在保證塑料良好成型的前提下，主流道 L應(yīng)盡量短，否則將增多流道凝料，且增加壓力損失，使塑料降溫過多而影響注射成型。通常主流道長度由模板厚度確定，一般取 60L mm? 。 ⑥ 模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式 (俗稱澆口套 )，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進(jìn)行加工和熱處理。澆口套都是標(biāo)準(zhǔn)件，只需去買就行了。常用澆口套分為有托澆口套和無托澆口套兩種下圖為前者，有托澆口套用于配裝定位圈。由于注射機(jī)的噴嘴半徑為 R18，所以澆口套的為 R19，本次設(shè)計采用圖 53澆口套的形式及固定 中 b 的方式連接 。 圖 53澆口套的形式及固定 主流道襯套的固定 主流道襯套的固定主要是通過定位環(huán)定模來實現(xiàn)的，圖 54 為定位環(huán) 安徽建筑工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 30 圖 54 定位環(huán)定模 澆口的設(shè)計 澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，起著調(diào)節(jié)控制料流速度、補料時間及防止倒流等作用。澆口的形狀、尺寸和進(jìn)料位置對塑件成型質(zhì)量影響很大，塑件上的一些缺陷，如縮孔、缺料、白班、熔接痕、質(zhì)脆、分解和翹曲等往往是由于澆口設(shè)計不合理產(chǎn)生的，因此正確設(shè)計澆口是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。 由于本次設(shè)計未設(shè)計到分流道的設(shè)計，所以選擇直接澆口。直接澆口，又稱主流道型澆口如圖 55。其特點是：熔體通過主流道直接進(jìn)入型腔，流程短，進(jìn)料快，傳遞壓力好，保壓補強(qiáng)作用強(qiáng)，有利于排氣和消除熔接痕，澆注系統(tǒng)耗料少，模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造方便。但去除不便，且有明顯的澆口痕跡，澆口部位熱量集中，型腔封口遲，內(nèi)應(yīng)力大，易產(chǎn)生氣孔和縮孔等缺陷。 采用直接型澆口的模具為單型腔模具，適用于成型深腔的殼體形或箱形制品中，不宜用于成型平薄或容易變形的制品；適用于各種塑料的注射成型。成型薄壁制品時，根部直徑 d不超過塑件壁厚的兩 倍。 塑料凳模具設(shè)計 31 圖 55 直接澆口的形式 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 排氣系統(tǒng)的作用是將型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣和成型過程中固化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體順利的排出模具之外，以保證注射過程的順利進(jìn)行。否則，被壓縮氣體所產(chǎn)生的高溫將引起局部燒焦碳化或產(chǎn)生氣泡，還可能產(chǎn)生熔接痕。 當(dāng)塑料熔體填充型腔時，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)因各種原因產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填料等缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導(dǎo)致塑件局部碳 化或燒焦，同時積存氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度。因此設(shè)計時必須考慮排氣問題。注射模成型時排氣通常以如下幾種方式進(jìn)行： （ 1） 開排氣槽 排氣槽一般開設(shè)在前模分型面熔體流動的末端，寬度為