【導讀】首先分析塑件工藝結(jié)構，了解塑件的技術要求，測量塑件尺寸，繪制塑件圖，選用ABS材料，設計出一套雙模穴的塑料模具。同時，詳細敘述了設計過程如何。分析塑件制品的結(jié)構、性能，確定成型方案。成型部分，導向機構、澆注系統(tǒng)、

　　

【正文】 式中 p 塑件對型芯產(chǎn)生的單位正壓力，一般 p=8～ 12MPa A塑件抱緊型芯的側(cè)面積， 2mm 。 脫模機構的選擇 常用的推出機構包括推桿推出機構、推件板推出機構、推管推出機構、活動鑲塊及凹模推出機構等。 本模具選擇了推桿脫模機構， 推桿脫模機構是最簡單、最常用的一種形式，具有制造簡單、更換方 便、推出效果好等特點。推桿直接與塑件接觸，開模后將塑件推出 其設計原則如下： （ 1） 推桿應設在推出阻力的最大處； （ 2） 推桿直徑不宜過細； （ 3） 推桿應設在塑件的內(nèi)表面上，推桿的端面一般比型腔的平面高出 ～，以免在塑件留下凸臺； （ 4） 推桿與模具的配合間隙可以起排氣作用，間隙值應小于塑料的溢出間隙值； （ 5） 在保證塑件的質(zhì)量和順利推出的情況下，推桿數(shù)量不宜過多，推桿應布置均勻，使塑件受力平衡，推桿的布置應避開冷卻水道和側(cè)抽芯。 推桿數(shù)量設計的一般原則 : 推桿的數(shù)量往往取決于經(jīng)驗。一般強狂下，推 桿數(shù)量越多，推出效果就越好，但不必要的推桿會提高模具的制作成本。因此在保證制品能可靠推出的情況下，應盡可能減少推桿的數(shù)量。但對于經(jīng)驗不足的工程師，建議在不影響外觀及交口布置的情況下，推件寧多勿少。因為如果在試模時發(fā)現(xiàn)制品頂白或變形，再增加推桿會非常麻煩。但寧多勿少并非濫用，而是當在 X 根和 X+1 根之間猶豫不決時，就用 X+1 根。 1）推桿尺寸計算： 本設計采用的推桿推出，在求出脫模力的前提下可以對推桿做出初步的直徑預算并進行強度校核。 圓形推桿的直徑由歐拉公式簡化為： d=k( nEFL 脫2 )41 (410) 長春理工大學畢業(yè)設計 23 =( 25100 1888716 10???)41 = （ mm） d— 推桿直徑； n— 推桿的數(shù)量， n 取 8； L— 推桿長度（估取 L=130）； E— 推桿材料的彈性模量，取 E=10 5 （ MPa ）； k— 安全系數(shù)，取 k=； F脫 — 總的脫模力， F脫 =32020（ N） 實際推桿尺寸直徑為 4mm，可見是符合要求的。 但為了安全起見，再對其進行強度校核，強度校核公式為： d≥][4 壓脫??n F (411) ＝ （ mm） 滿足強 度要求。 [ 壓? ]— 推桿材料的許用壓應力 , [ 壓? ]=150（ MPa） ； 2）推桿的固定形式：推桿的固定形式有多種，但最常用的是推桿在固定板中的形式，此外還有螺釘緊固等形式 ； 3）推出機構的導向：當推桿較細或推桿數(shù)量較多時，為了防止因塑件反阻力不均勻而導致推桿固定板扭曲或傾斜折斷推桿或發(fā)生運動卡滯現(xiàn)象，需要在推出機構中設置導向零件，一般稱為推板導柱 ； 4）推出機構的復位：脫模機構完成塑件的頂出后，為進行下一個循環(huán)必須回 復到初始位置，目前常用的復位形式主要有復位桿復位和彈簧復位。本設計采用彈簧復位機構，彈簧復位機構是一種最簡單的復位方式。推出時彈簧被壓縮，而合模時彈簧的回力就將推出機構復位 ； 5）推桿與模體的配合：推桿和模體的配合性質(zhì)一般為 H8/f7 或 H7/f7，配合間隙值以熔料不溢料為標準。配合長度一般為直徑的 ～ 2 倍，至少大于15mm，推桿與推桿固定板的孔之間留有足夠的間隙，推桿相對于固定板是浮動的，如圖 47 所示。 長春理工大學畢業(yè)設計 24 圖 47 推桿與模體配合 成型零件工作尺寸的計 算 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。 成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進行計算；前一種方法簡便，但不適合精密塑件的模具設計，后一種復雜，但能較好的保證尺寸精度。 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中凹模的磨損會使包容尺寸逐漸變大。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地，以及裝配的需要，在設計模具時，包容尺寸盡 量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。 ABS 的平均收縮率 %%2 a x ????? Sm i lSS （ 412） 凹模徑向尺寸的計算 ： Lm 1 =[(1+Scp )Ls 1 － ?43 ] z?? (413) 長春理工大學畢業(yè)設計 25 =[(1+)－43] ? = ? （ mm） 式中 Lm 1 凹模 徑向尺寸 ； LS 1 塑件外形公稱尺寸； ? 塑件的公差值； 塑件尺寸公差根據(jù) 《塑料模具技術手冊》中表 240， GB/T14486—— 1993模塑件尺寸公差表取 MT2—— B級，由尺寸段決定值的大小 ； z? 制造公差， z? =3? ； Scp 塑件的平均收縮率， Scp =。 L2m =[(1+Scp )Ls 2 － ?43 ] z?? =[(1+) 60－ 43 ] ? =60 ? （ mm） 式中 L 2m 凹模的徑向尺寸 ； Ls 2 塑件外形公稱尺寸。 排氣設計 在塑料熔體填充注射模腔過程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而形成的水蒸汽，塑料局部分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，塑料助劑揮發(fā)（或化學反應）所產(chǎn)生的氣體以及熱固性塑料交聯(lián)硬化釋放的氣體等；這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排出模腔，將在制件上形成氣孔，接縫，表面輪廓不清，不能完全充滿型腔，同時，還會因為氣體被壓縮而 產(chǎn)生的高溫灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕，色澤不佳等缺陷。 模具的排氣可以利用排氣槽排氣，分型面排氣，利用型芯，推桿，鑲件等的間隙排氣。 排氣設計原則 通常，選擇排氣槽的開設位置時，應遵循以下原則 1）排氣口不能正對操作者，以防熔料噴出而發(fā)生工傷事故； 2）最好開設在分型面上，如果產(chǎn)生飛邊易隨塑件脫出； 3）最好設在凹模上，以便于模具加工和清模方便； 4）開設在塑料熔體最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的終端； 長春理工大學畢業(yè)設計 26 5）開設在靠近嵌件和制件壁最薄處，因為這樣的部位最容易形成熔接痕； 6）若型腔最后充滿部位 不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或活動的型心時，可在型腔相應部位鑲嵌燒結(jié)的多孔金屬塊，以供排氣； 7）高速注射薄壁型制件時，排氣槽設在澆口附近，可使氣體連續(xù)排出 。 排氣方法的選擇 利用配合間隙排氣（在分型面之間，推出機構與模板之間及活動型芯與模板之間的配合間隙，可進行排氣）。間隙值不要太大，一般為 ～ ，利用配合間隙排氣，一般應用于中小型簡單注射模。 本設計利用配合間隙排 氣，不必再開設專門的排氣槽。 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 為了使模溫能控制在一個合理的范圍內(nèi)，必須設計模具溫度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。對于粘流溫度或熔點較低的塑料，一般需用常溫或冷水對模具冷卻；而對于高粘流溫度或高熔點的塑料，可用溫水控制模溫。流程長、壁厚較大的塑件，或者粘流溫度或熔點雖不高，但成型面積很大時，為了保證塑料熔體在充模過程中不至溫降太大而影響充型，可對模具采取適當?shù)募訜岽胧τ诖笮湍＞?，為保證生產(chǎn)之前用較短時間達到工藝所要求的模溫，可設置加熱裝置對模具進行預熱。對于小型薄壁塑件，且成型工藝要求模溫不太高時， 可以不設置冷卻裝置而依靠自然冷卻。 模具溫度的調(diào)節(jié)是指對模具進行冷卻或加熱，必要時兩者兼有，從而達到控制模溫的目的。對模具進行冷卻還是加熱，與塑料品種、塑件的形狀與尺寸、生產(chǎn)效率及成型工藝對模溫的要求有關。對于粘度低、流動性好的塑料，因為成型工藝要求模溫都不太高，所以常用常溫水對模具進行冷卻，有時為了進一步縮短在模內(nèi)的冷卻時間，亦可用冷水控制模溫。 ABS 推薦的成型溫度為 200～ 270℃，模具溫度為 40～ 80℃ 。 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 1）采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率； 2）模溫 均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減少塑件的變形 ； 3）對塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質(zhì)量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài) 。 溫度對塑件質(zhì)量的影響有相互矛盾的地方，設計時要根據(jù)材料特性和使用要求偏重于主要要求。 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 1）根據(jù)塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式； 2）希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量； 3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好； 長春理工大學畢業(yè)設計 27 4）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應盡可能做到結(jié)構簡單，加工容易，成本低廉； 從 成型溫度和使用要求看，需要對該模具進行冷卻，以提高生產(chǎn)率。 冷卻系統(tǒng)設計 塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以，我們在模具上需要設置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達理想的溫度要求。 一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為 200℃左右，而塑件從模具型腔中取出時其溫度在 60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對于熔融黏度低、流動性比較好的塑料，如聚丙烯、有機玻璃等等，當塑件是小型薄壁時，如我們的 塑件，則模具可簡單進行冷卻或者可利用自然冷卻不設冷卻系統(tǒng)；當塑件是大型的制品時，則需要對模具進行人工冷卻，以保證制件的充分固化定型。 冷卻時間的確定。注射過程中，塑件的冷卻時間，通常是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開模取出塑件時止的這一段時間。這一時間標準常以制品已充分固化定型而且具有一定的強度和剛度為準，這段冷卻時間一般約占整個注射生產(chǎn)周期的 80%。因為我們所需要的塑件比較薄，固用此公式： ]4ln[2 2 TmTe TmTsst ????? ??? （ 414） = 2 10???㏑ [2305080 50?? ] = （ S） 式中 S塑件平均壁厚， S取 3mm； ? 塑料熱擴散系數(shù) (m2 /s) ? = 107? ； TS 成型溫度 200～ 270℃ T S 取 230； TE 脫模溫度 60～ 100℃ T E 取 80； TM 模具溫度 40～ 80℃ T M 取 50。 冷卻系統(tǒng)設計原則： ①盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； ②冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻； ③盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等； ④澆口處加強冷卻； ⑤應降低進水與出水的溫差； ⑥合理選擇冷卻水道的形式； 長春理工大學畢業(yè)設計 28 ⑦合理確定冷卻水管接頭位置； ⑧冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機構發(fā)生干涉現(xiàn)象； ⑨冷卻水管進出接頭應埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運過程中造成 損壞。 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構形式： 根據(jù)塑料制品形狀及其所需的冷卻效果，冷卻回路可分為直通式、圓周式、多級式、螺旋線式、噴射式、隔板式等，同時還可以互相配合，構成各種冷卻回路。其基本形式有六種，我們這里選用的是簡單流道式。 冷卻回路布置 型腔冷卻回路設計，常采用型腔附近鉆冷卻水孔。采用內(nèi)部鉆孔法溝通，用堵塞或隔板使之形成規(guī)定的冷卻回路，型芯冷卻回路設計在型芯下部開設冷卻回路。 除了考慮塑件內(nèi)外表面的溫度趨于平衡外，還應考慮塑件各側(cè)的溫度一致，即模具冷卻時要盡量保持型腔、型芯各處溫度均勻一致，使塑件各處的冷 卻速度均衡，從而使各處的收縮更趨均勻，有效地防止變形的產(chǎn)生。因此，模具上冷卻水孔的布置至關重要。在管壁至型腔表面距離確定后，應盡可能使冷卻水孔之間的距離小，才能保證型腔壁的溫度均勻一致。同時，由于冷卻介質(zhì)的溫度隨冷卻水道長度的增加而上升，使模具的型腔、型芯沿水道產(chǎn)生溫差。因此，要求每個冷卻回路的水道長度小于 2m。在大型模具中應設置數(shù)條冷卻回路，一條回路的進口位