【正文】 塑料熔體的充型特性、成型質(zhì)量及素件的性能會產(chǎn)生不同的影響。而各種塑料因其性能的差異對于不同的澆口形式也會有不同的適應(yīng)性，因此根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計》書中表55查得，材料ABS適應(yīng)于任何澆口。但由于塑件壁厚較薄、表面積大，注射量也大而且外表面的光澤度要求很高，而且考慮到澆口的位置不是位于塑件的中心，這就決定了它位置的復(fù)雜程度。綜合這些因素考慮可以用直接澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、平縫澆口等。直接澆口是把熔體直接由主流道進入型腔，因而有流動阻力小，料流速度快，填充時間短及補縮時間長等特點。但注射壓力直接作用在塑件上，容易在進料處產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力而導(dǎo)致塑件翹曲變形，澆口痕跡明顯。側(cè)澆口又稱為邊緣澆口，一般開設(shè)在分型面上，并且這類澆口可以根據(jù)調(diào)整其截面的厚度和寬度來調(diào)整充模是的剪切速率及澆口封閉時間，還有這類澆口加工容易，修整方便，可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進料位置。其缺點是澆口有痕跡存在。扇形澆口是面向型腔沿進料方向截面寬度逐漸變大，截面厚度逐漸變小，而且在與型腔的結(jié)合處形成一長約1～3mm的臺階，塑料熔體在寬度方向上的流動得到更均勻的分配，但是設(shè)置該澆口時很難控制澆口的截面積，因為沒有設(shè)計分流道，澆口是與主流道直接相連，因此熔體的流量對接難以連續(xù)。另外，由于澆口的中心部分與澆口邊緣部分的通道長度不同，因而熔體在其中的壓力降與填充速度也不一致。平縫澆口的截面很大，厚度很小，與特別開設(shè)的平行流道相連。塑料熔體經(jīng)平行流道擴散而得到均勻分配，從而以較低的線速度經(jīng)澆口平穩(wěn)流入型腔。但是成型后澆口去除加工量較大，提高了產(chǎn)品成本。其他澆口形式，由于本塑件的澆口位置比較特殊，因此都不是最佳的選擇。根據(jù)對以上幾種澆口的分析和綜合對比，我認(rèn)為潛伏澆口對本塑件最為合適。具體尺寸如下： 澆口形式及尺寸關(guān)于澆口位置的選擇，我使用moldflow軟件對塑件進行分析。通過劃分網(wǎng)格并調(diào)節(jié)一系列參數(shù)之后，可見藍(lán)色區(qū)域作為澆口位置最佳。然而限于潛伏式澆口的設(shè)計以及主流道，分流道理論計算的結(jié)果，決定將澆口位置選在靠后的綠色區(qū)域。 moldflow塑件外表面分析結(jié)果 moldflow塑件內(nèi)表面分析結(jié)果 冷料穴的設(shè)計冷料井又稱冷料穴，是在塑料注射成型模具中用來儲存注射間隔期間產(chǎn)生的冷料頭，防止冷料進入型腔而影響塑件質(zhì)量，并使熔料能順利地充滿型腔的一個結(jié)構(gòu)。冷料井通常設(shè)置在主流道末端，當(dāng)分流道長度較長時，在末端也應(yīng)開設(shè)冷料井。 冷料穴的作用是貯存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭以及熔體流動的前鋒冷料，以防止熔體冷料進入型腔。 一般來說，從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)約10~25的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，只有到了最深時才會到達正常的塑料熔體溫度。而位于這一區(qū)域的塑料的流動性能及成型性能都不佳，這樣如果這里的熔體進入型腔，將會產(chǎn)生次品。因此我們在主流道對面的動模板上開設(shè)冷料穴，其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同。冷料穴有幾種形式，我們通常選用Z字形拉料桿形式的冷料穴，它開模后通常用手工取出冷料。冷料穴除了容納冷料的作用外，同時還具有在開模時將主流道中的冷凝料鉤住，使其保留在動模的一側(cè)，便于脫模的功能。 澆注系統(tǒng) 排氣系統(tǒng) 當(dāng)塑料溶體填充型腔時，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)因各種原因沒有將產(chǎn)生的氣體排除干凈，一方面將會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填充缺料的成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導(dǎo)致素件局部碳化或燒焦，同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度。因此必須考慮排氣問題，注射模成型時排氣通常用如下四種方式進行：（1） 利用配合間隙排氣（2） 在分型面上開設(shè)排氣槽排氣（3） 利用排氣塞排氣（4） 強制性排氣考慮到本塑件的頂桿數(shù)目比較多，因此可以利用此配合間隙排氣，不專門設(shè)計排溢系統(tǒng)，如在調(diào)試中認(rèn)為必須開設(shè)排溢系統(tǒng)，到時也可以開設(shè)。6. 成型零部件的設(shè)計與計算模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件即成型零件設(shè)計，包括凹模、型芯、鑲塊、凸模和成型桿等。在設(shè)計成型零件時，應(yīng)根據(jù)塑料特性和塑件結(jié)構(gòu)及使用要求，來確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式及排氣部位等，然后根據(jù)成型零件加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵零件進行強度和剛度的校核。 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模對成型零件外表面的起決定性作用，按其結(jié)構(gòu)，包括整體式和組合式。整體式由整塊材料加工而成，其特點是牢固，使用中不易發(fā)生變形且不會使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。但加工困難，熱處理也不方便。組合式一般是由幾個零件組合而成的，其特點是可以簡化復(fù)雜凹模的加工工藝，減少了熱處理變形且拼合處有間隙利于排氣，便于模具維修，節(jié)省了貴重的模具鋼。根據(jù)本塑件的特點，由于型腔上有一凸凹，為了便于加工，凹模結(jié)構(gòu)可采用局部鑲嵌式凹模。為了保證型腔尺寸精度和裝配的牢固，減少塑件上的鑲拼痕跡，鑲塊的尺寸、形狀位置公差的要求較高，組合結(jié)構(gòu)要牢靠，所以鑲件與凹模之間采用過盈配合。 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計主型芯的設(shè)計按結(jié)構(gòu)分包括整體式和組合式兩種。因為塑件的型芯較復(fù)雜，因此采用鑲拼組合式結(jié)構(gòu)便于加工，再鑲?cè)胄〉男托尽?凸模 凹模 成型零件相關(guān)計算 成型零件工作尺寸是成型零件上直接用來構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯之間的位置尺寸等。在模具設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定模具成型零件的工作尺寸及精度等級。影響塑件精度的因素相當(dāng)復(fù)雜，這些影響因素應(yīng)作為確定成型零件工作尺寸的依據(jù)。影響尺寸精度的主要因素如下：1）成型收縮率的波動。塑料本身的特性和成型工藝條件對塑件成型收縮率以及收縮率的波動影響很大，如塑料結(jié)晶，流動性，彈性模量，料溫，以及模具溫度，注射壓力，保壓壓力，塑化背壓，成型周期等。均對收縮率產(chǎn)生不同程度的影響。2)模具結(jié)構(gòu)及其制造精度，在設(shè)計模具時，不但要考慮模具的分型面，及澆道的分布，澆口的位置，排氣，模具的冷卻或加熱等。3)在注射成型時，模腔內(nèi)要承受較高的壓力，若模具的剛性不足，會使模具產(chǎn)生變形從而降低塑件尺寸精度。此外型腔的結(jié)構(gòu)對剛度有較大影響，以整體模最好，框架模次之，鑲件模最差。但加工精度卻是框架模最高，鑲件模次之，整體模最差。為此，兩者要協(xié)同考慮。4)模具的動，定模定位一般用導(dǎo)柱和導(dǎo)套，但由于配合間隙存在，因此模腔可能發(fā)生偏移，使塑件尺寸精度下降，為此，可采用一些定位元件來消除間隙，以提高模具的定位精度。5)模具磨損，模具在使用過程中受到不同程度的磨損，主要是指型腔和運動部件，如導(dǎo)柱和導(dǎo)套的磨損，行位與頂針的磨損。當(dāng)塑料中含有硬質(zhì)填料，玻纖時，模腔的磨損尤為突出，這是模腔應(yīng)選用耐磨性較好的材料，或在其表面進行硬化處理。. 塑件收縮率的影響 塑件成型后的收縮率與塑料的品種，塑件的形狀、尺寸、壁厚和模具結(jié)構(gòu)，成型的工藝條件等因素有關(guān)。收縮率的偏差和波動，都會引起塑件尺寸誤差，其尺寸變化值為： 式（） 式中 ——塑料收縮率波動所引起的塑件尺寸誤差； ——塑料的最大收縮率； ——塑料的最小收縮率； ——塑件的基本尺寸。 ——塑料的平均收縮率按照一般的要求，塑料收縮率波動所引起的誤差應(yīng)小于塑件公差的。根據(jù)以上公式計算得： 式（） 按照一般的要求,塑料收縮率波動所引起的誤差應(yīng)小于塑件公差的。有《模具設(shè)計與制造簡明手冊》中表217可知塑件的8級公差值為5。所以5/3=。所以滿足要求。模具成型零件的制造誤差也是影響塑件尺寸精度的重要因素之一。成型零件加工精度愈低，成型塑件的尺寸精度也愈低。實踐表明，成型零件的制造公差越占塑件總公差的1/3～1/5，因此在確定成型零件工作尺寸公差值時可取塑件公差的1/3～1/5，設(shè)制造公差為，所以： 式（） 模具成型零件的磨損 模具在使用過程中，因為塑料的熔體流動的沖刷、脫模時與塑件的摩擦、成型過程中可能產(chǎn)生腐蝕性氣體的銹蝕、以及由于上述原因造成成型零件表面粗糙度提高而重新打磨拋光等，均會造成了成型零件尺寸的變化，為簡化計算起見，凡有脫模方向垂直的成型零件表面，不考慮磨損；而與脫模方向平行的成型零件表面，考慮磨損。計算成型零件工作尺寸時，磨損量應(yīng)根據(jù)塑件的產(chǎn)量、塑料的品種、模具的材料等因素來確定，設(shè)最大磨損量為，由于本塑件是較大型塑件，所以取： 式（） 模具安裝配合的誤差 模具成型零件裝配誤差是已經(jīng)在成型過程中成型零件配合間隙的變化，都會引起塑件的尺寸的變化。 綜上所述，塑件在成型過程產(chǎn)生的最大尺寸誤差應(yīng)該是上述各種誤差的總和。即： 式（）式中 ——塑件的成型誤差； ——模具成型零件制造誤差； ——模具成型零件在使用中的最大磨損量； ——塑料收縮率波動引起的塑件尺寸誤差； ——模具成型零件因配合間隙變化而引起塑件尺寸的誤差； ——因安裝固定成型零件而引起的塑件尺寸誤差；由此可見，影響的因素多，累積的誤差較大，因此我們在設(shè)計時應(yīng)使累積誤差不超過塑件規(guī)定的公差值，即： 式（）式中 ——為塑件公差。 因為考慮到影響因素多，因此我們一般按照平均收縮率、平均磨損量及模具平均制造公差為基準(zhǔn)的計算方法。即： 式（）式中 ——塑料的平均收縮率（其他的同上）。由材料的性質(zhì)可知：～。故 式（）在下面的計算中塑料收縮率是平均收縮率，且規(guī)定：塑件外形最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值，與之相對應(yīng)的模具型腔最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值。塑件內(nèi)形最小值為基本尺寸，偏差為正值，與之相對應(yīng)的模具型芯最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值；中心距偏差為雙向?qū)ΨQ分布的。 模架的選取型腔的大小與布置、凸凹模結(jié)構(gòu)形式、推出機構(gòu)、合模導(dǎo)向機構(gòu)等方面是選取模架需綜合考慮的。盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件，選取標(biāo)準(zhǔn)模架。在此次設(shè)計中，模具采用了一模二腔，采用潛伏澆口。另外，采用推桿推出。經(jīng)初選用ug模架庫中模架型號為FUTABA_S的2527，其中A板為60㎜，B板為40㎜，C板為100㎜。BL為250270。 模架的選取7 脫模機構(gòu)的設(shè)計 注塑成型每一循環(huán)中，塑件必須從模具中凹、凸模脫出，完成脫出塑件的裝置成稱為脫模機構(gòu)，也稱頂出機構(gòu)。設(shè)計原則：（1）因為塑料收縮使抱緊凸模，所以頂出力應(yīng)盡量靠近凸模；（2）頂出力應(yīng)作用在塑件剛性和強度最大的部位，如加強肋、凸緣、厚壁等出，以防止塑件變形和損壞；（3）為保證良好的塑件外觀，頂出位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位。 推出機構(gòu)的設(shè)計推出機構(gòu)由推桿推出機構(gòu)、推管推出機構(gòu)、推件板推出機構(gòu)、活動鑲塊及凹模推出機構(gòu)、多元綜合推出機構(gòu)等構(gòu)成。由于本塑件的形狀較大，而且深度拉開幅度很大，而推管推出機構(gòu)通常使用于有孔的圓形套類塑件，推件板推出機構(gòu)由于易使塑件產(chǎn)生變形且易產(chǎn)生毛刺。所以確定用推桿推出機構(gòu)。 推桿位置的設(shè)置 對于推桿推出機構(gòu)而言，合理布置推桿的位置是設(shè)計中最重要的工作，它一般從以下幾個方面去考慮： 因為本塑件圍周緊緊包在型芯上面，此處脫模力相對比較大，故在塑件的四周需均勻布置頂桿。由于向型腔凹下去的鑲塊下面也應(yīng)設(shè)置頂桿，由于本塑件的跨度大，故在中間也應(yīng)均勻設(shè)置頂桿，使受力平衡，將塑件均勻地推出。 推桿的直徑推桿應(yīng)具有足夠的剛性，以承受推出力，因此只要條件允許，應(yīng)盡可能使用大直徑，本次設(shè)計選用的推桿直徑為3mm。 推桿的形狀及固定形式推桿一般有四種形式：圓形截面推桿、整體式非圓形截面推桿、圓形截面階梯形推桿、插入式非圓形截面推桿。本次設(shè)計采用圓形截面頂桿，機構(gòu)簡單，而尾部采用臺肩的形式，推桿的直徑與臺肩的直徑約差46mm；推桿直徑d與模板上的推桿孔采用H8/f8的間隙配合。因為推桿工作端面在合模注射時是模腔底面的一部分，如果推桿端面不高于型腔低面，就會在塑件上就會留下一個凸臺，將影響塑件使用，所以，應(yīng)設(shè)置其端面與型腔底面平齊。采取在固定板上開一沉孔用螺紋來固定。，不僅可降低加工要求，而且能在多推桿的情況下，防因推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。推桿材料采用T10碳素工具鋼，熱處理硬度為HRC4565，工作端配合部分表面粗糙度。 推出機構(gòu)的設(shè)計 推出機構(gòu)的導(dǎo)向及復(fù)位 為使推出機構(gòu)在工作過程中，每次合模后，能靈活、平穩(wěn)推出機構(gòu)應(yīng)能回到原來的位置，因此需設(shè)計推出機構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位裝置。推出機構(gòu)由導(dǎo)向零件和復(fù)位零件構(gòu)成。導(dǎo)向零件包括推板導(dǎo)柱與推板導(dǎo)套、復(fù)位零件主要有復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位兩種形式，此次設(shè)計采用復(fù)位桿復(fù)位形式，圓形截面且設(shè)置四根。位置設(shè)置在推桿固定板的四周，使推出機構(gòu)合模時復(fù)位平穩(wěn)，復(fù)位桿端面與所在動模分型面上平齊。推出機構(gòu)推出后，復(fù)位桿高出分型面。在合模時，復(fù)位桿先于動模分型面與定模分型面接觸，在動模向定模逐漸合攏的過程中，推出機構(gòu)被復(fù)位桿頂住，與動模產(chǎn)生相對的移動，直至分型面合攏時，推出機構(gòu)變回到原來的位置。8 合模導(dǎo)向機構(gòu) 導(dǎo)向機構(gòu)是保證動模和定模上下模合模時，正確定位和導(dǎo)向的零件。導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位為主要的合模導(dǎo)向機構(gòu)，這里采用導(dǎo)柱導(dǎo)向定位。合模導(dǎo)向機構(gòu)有定位和導(dǎo)向、承受一定的側(cè)向壓力作用。在充型過程中塑料熔體可能產(chǎn)生單面?zhèn)葔毫?，使?dǎo)柱承受了一定的側(cè)向壓力，可以保證模具正常工作。帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱是可采用導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形