【導(dǎo)讀】述塑料注射模具的設(shè)計(jì)過(guò)程。通過(guò)Moldflow軟件對(duì)其進(jìn)行模流分析，再結(jié)合其。由于成型零件工作時(shí)直接和塑料接觸，在一定的溫度下承受熔體的。較好的耐磨性、較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要從塑料。尺寸，對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。§型腔數(shù)目及布局..

　　

【正文】 的翹曲、延長(zhǎng)成型時(shí)間。如果存在過(guò)高或過(guò)冷點(diǎn)，應(yīng)調(diào)整冷卻水的排布。通過(guò)溫度制品的分析結(jié)果可以看出產(chǎn)品的內(nèi)表 面溫度都比較均勻，但是內(nèi)外表面的溫差過(guò)大，就會(huì)引起產(chǎn)品的翹曲。所以要對(duì)冷卻水管進(jìn)行調(diào)整，采用直通循環(huán)式的冷卻水路。改進(jìn)的冷卻水路如圖 47所示。 圖 47 改進(jìn)后冷卻水管的分布圖 （ 2） 溫度模具的分析結(jié)果如圖 48 所示。 鹽城紡工業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 （ a） 模具型腔溫度模具的分析結(jié)果 （ b） 模具型芯溫度模具的分析結(jié)果 圖 48 溫度模具的分析結(jié)果 模具的溫度和產(chǎn)品的溫度是相應(yīng)的，雖然型芯、型腔的溫度都很均與，但型芯、型腔的溫差過(guò)大，會(huì)使產(chǎn)品發(fā)生翹曲，所以要調(diào)整冷卻水管的布局。改進(jìn)后的冷卻水管布局如圖 47所示。 167。 牙簽瓶 蓋的翹曲分析 翹曲變形是指注塑制品的形狀偏離了模具型腔的形狀，它是塑料制品常見(jiàn)的鹽城紡工業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 缺陷之一。有時(shí)翹曲變形是不可避免的，只要在不影響使用性能和制品的外觀，適當(dāng)?shù)穆N曲變形是允許存在的。 本次模流分析的翹曲分析主要是分析產(chǎn)品的總的翹曲變形量。在 Moldflow中將未變形體設(shè)置為透明態(tài)、總翹曲變形量的比例因子放大到五倍，設(shè)置的對(duì)話框如圖 49所示。 （ a） (b) 圖 49 總翹曲變形量的屬性對(duì)話框 設(shè)置好對(duì)話框得到如圖 410 總翹曲變形量的分析結(jié)果。 圖 410 總翹曲的變形量的分析結(jié)果 塑件的翹曲變形大多數(shù)情 況下是無(wú)法避免的，只要在產(chǎn)品的使用性能和外觀的接受范圍內(nèi)，都可以講微量的翹曲忽略掉，或設(shè)計(jì)模具時(shí)進(jìn)行適當(dāng)修改，可以減小塑件翹曲變形。 由于牙簽瓶蓋只是餐桌上的用品，對(duì)其尺寸精度并無(wú)太高要求，關(guān)鍵是其外鹽城紡工業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 觀質(zhì)量比較重要。 通過(guò)總翹曲變形量的分析結(jié)果可以看出產(chǎn)品的最大翹曲變形量為 ,最小變形量?jī)H為 ,所以通過(guò)此分析結(jié)果可以看出總的變形量并不影響產(chǎn)品的外觀要求。所以此結(jié)果符合塑件的注射成型工藝。 167。 牙簽瓶蓋模流分析總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)運(yùn)用 對(duì)牙簽瓶蓋的填充、冷卻 、翹曲三方面進(jìn)行了模擬分析。在本次模流分析中還有許多分析日志上的參數(shù)沒(méi)有用到，如保壓時(shí)間等，這些參數(shù)在以后的設(shè)計(jì)中還會(huì)用到。所以此處沒(méi)有作詳細(xì)說(shuō)明。 通過(guò)這次模流分析了解了 的基本分析流程，并且對(duì)影響塑件的主要分析參數(shù)進(jìn)行了具體分析。通過(guò)分析后知道，在本次人工選擇最佳進(jìn)膠位置后，對(duì)其進(jìn)行填充時(shí)間、壓力、氣穴、熔接痕、溫度制品、溫度模具、以及總的翹曲變形量分析。通過(guò)分析結(jié)果可以看出除了冷卻水道要進(jìn)行改進(jìn)外，其它的參數(shù)均在塑件的注射成型工藝所規(guī)定的參數(shù)范圍內(nèi)。所以在以后的設(shè)計(jì)中遇到相關(guān)參數(shù)均 以模流分析得到的參數(shù)作為設(shè)計(jì)參考。 鹽城紡工業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 167。 澆注系統(tǒng)的基本組成 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞直接影響到塑件的質(zhì)量及成型效率，澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)的噴嘴開(kāi)始到型腔為止熔體流動(dòng)的通道。澆注系統(tǒng)在模具中的作用是：將塑料熔體平穩(wěn)地送到每個(gè)型腔，并將注射壓力有效地傳送到型腔各個(gè)部位，以獲得形狀玩完整、質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件。澆注系統(tǒng)分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類(lèi)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用普通澆注系統(tǒng)。普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口、和冷料穴四部分組成。普通澆注系統(tǒng)的組成如圖 51所示。 1主流道襯套 2主流道 3冷料穴 4分流道 圖 51 普通澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)對(duì)塑件制品的影響以及設(shè)計(jì)原則 (1)結(jié)合型腔的排位，應(yīng)注意一下三點(diǎn)。 ，以便熔融塑料能平衡的充填各型腔； ； ，減小模具的外形尺寸。 (2)熱量損失和壓力損失要小。 ； 。 在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)采用較大尺寸的流道系統(tǒng)，有助于降低流動(dòng)阻力。但流道系統(tǒng)上的 壓力較小的情況下，優(yōu)先采用較小的尺寸，一方面可減小流道系統(tǒng)的用料，另一方面縮短冷卻時(shí)間。 鹽城紡工業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 ，表面粗糙度要低。 (3)澆注系統(tǒng)應(yīng)能捕集溫度較低的凝料，防止其進(jìn)入型腔，影響塑件的質(zhì)量。 (4)澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)熔融塑料充滿型腔各個(gè)角落，使型腔內(nèi)氣體能順利排出。 (5)防止制品出現(xiàn)避免充填不足、縮痕、飛邊、熔接痕位置不理想、殘余應(yīng)力、翹曲變形、收縮不均等缺陷。 (6)澆口的設(shè)置力求獲得最好的制品外觀質(zhì)量，澆口的位置應(yīng)避免在制品外觀形成烘印、蛇紋、縮孔等缺陷。 (7)澆口應(yīng)設(shè)置在叫穩(wěn)定性較好的位 置，且方便去處，確保澆口位置不影響外觀，且不與周?chē)慵l(fā)生干涉。 (8)考慮在注塑時(shí)是否能自動(dòng)操作。 (9)考慮制品的后續(xù)工序，如在加工、裝配、及管理上的需求，須將多個(gè)制品通過(guò)流道連成一體。 167。 主流道的設(shè)計(jì)及澆口套的選擇 主流道是從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開(kāi)始到分流道或型腔為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。主流道是設(shè)計(jì)在主流道襯套上的，即澆口套。 167。 主流道的形式 主流道常見(jiàn)的形式有三種：垂直式主流道、傾斜式主流道、弧形主流道。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用的是垂直式主流道，垂直式主流道的形式如圖 52所示。 鹽城紡工業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 52 垂直式主流道 167。 主流道的尺寸計(jì)算 根據(jù)圖 53的主流道設(shè)計(jì)參數(shù)圖來(lái)計(jì)算主流道尺寸。 圖 53 主流道設(shè)計(jì)參數(shù)圖 主流道的尺寸要求： Dd=~1mm Rr α =1~3176。 在第四章模流分析中，已對(duì)主流道進(jìn)行了設(shè)置，通過(guò)充填的分析結(jié)果看，模流分析時(shí)設(shè)置的主流道符合產(chǎn)品的注射成型工藝性，也符合主流道參數(shù)的設(shè)計(jì)原則。 對(duì)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主流道的小端直徑 d 取 , 主流道的球面半徑 SR取19mm。 鹽城紡工業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 167。 澆口套的選擇 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了縮短模具的制造周期，往往選用標(biāo)準(zhǔn)的澆口套 。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，運(yùn)用了 對(duì)牙簽瓶蓋進(jìn)行了充填分析，通過(guò)分析知道，當(dāng)主流道的小端直徑 d 取 ，長(zhǎng)度取 時(shí)，充填條件很好，符合產(chǎn)品的注射成型工藝性，也符合主流道參數(shù)的設(shè)計(jì)原則。所以澆口套的選擇就以模流分析的為依據(jù)，依次選擇的澆口套如圖 54所示。 圖 54 澆口套 澆口套材料采用 T8A，熱處理后表面硬度 50HRC~55HRC。其余各項(xiàng)技術(shù)要要求已在圖 54 中標(biāo)出，所以澆口套的選擇已經(jīng)完成。 167。 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是指主流道末端和澆口之間的一段進(jìn)料通道，分流道的作 用是分流和轉(zhuǎn)向。分流道設(shè)計(jì)時(shí)要求塑料熔體在流動(dòng)時(shí)熱量和壓力損失小，流道凝料少，各型腔能均衡進(jìn)料。為了便于分流道的加工和凝料脫模，分流道大都設(shè)置在分型面上。 167。 分流道的截面形狀及尺寸 常用的分流道截面形狀為圓形、 U形和梯形等。常用的分流道截面形狀及尺寸如圖 55所示。 鹽城紡工業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 (a) (b) (c) （ a）圓形 （ b） U 形 （ c） 梯形 圖 55 常用分流道的截面形式及尺寸 由流道的理論分析可知，圓形截面的流道總是比其他幾種形狀 截面的流道更可取。因?yàn)樵诮孛娣e相同的情況下，其比面積最小、壓力降、溫度降相對(duì)小一些。因此圓形截面積的分流道是較理想的形狀。為了使流道出模時(shí)輕便順利。將圓形截面更改成圖 56 所示的截面結(jié)構(gòu)。在加工分流道的時(shí)候只需將加工深度在原基礎(chǔ)上減少 ~1mm，如圖 56所示。圓形截面的分流道的直徑推薦值在 ~,本次設(shè)計(jì)取分流道的直徑為 8mm。 圖 56 改進(jìn)后的分流道截面 167。 分流道的長(zhǎng)度 根據(jù)型腔在分型面上的布置情況，分流道可分為一次分流道、二次分流道、三次分流道。分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，且 折彎少，以便減小壓力損失，節(jié)約塑料原料和降低能量消耗。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，第四章已通過(guò) 創(chuàng)建了分流道，并對(duì)塑件制品鹽城紡工業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 進(jìn)行了充填分析，通過(guò)分析的結(jié)果可以看出，當(dāng)分流道的圓形截面采用直徑 8mm，分流道長(zhǎng)度采用 時(shí)，充填效果很好，并未出現(xiàn)充填不足等缺陷。所以最終分流道的直徑取 8mm,分流道的長(zhǎng)度取 。 167。 分流道的表面粗超度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動(dòng)狀態(tài)比較理想，因此分流道的表面粗糙度 Ra 一般為 ，這樣，可以增加對(duì)外層塑料熔體的流 動(dòng)阻力，容易形成固定表皮層，有利于流道保溫。因此本次設(shè)計(jì)中分流道的表面粗糙度 Ra取 um。 167。 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是連接分流道與型腔的熔體通道，又稱(chēng)進(jìn)料口。一般情況下是澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部位。澆口是澆注系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分，澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到塑件的質(zhì)量。澆口的作用是提高容易流速，防止容易倒流，便于塑件分離。 澆口的種類(lèi)很多，按澆口截面尺寸大小等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，澆口可分為限制性澆口和非限制性澆口兩大類(lèi)；按澆口位置可分為中心澆口和邊緣澆口；按澆口形狀可分為扇形、盤(pán)形、輪輻式、薄片式 、點(diǎn)澆口、潛伏式、護(hù)耳式等。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已在第四章模流分析中闡述了澆口位置的選擇，所以本章不再贅述。 由于側(cè)澆口流程短、截面小、去除容易，模具的結(jié)構(gòu)緊湊，加工維修方便，能方便地調(diào)整充模時(shí)剪切速率和澆口的凍結(jié)時(shí)間，使?jié)部诰S修和凝料去除方便，適用于各種形狀的塑件。通過(guò)查詢(xún)常用塑料所適應(yīng)的澆口形式得知，聚丙烯（ PP）適用于側(cè)澆口，由于含 20%的玻纖增強(qiáng) PP 和純 PP的性能很相似，所以玻纖增強(qiáng)的 PP 也采用側(cè)澆口。 本次設(shè)計(jì)中采用側(cè)澆口的進(jìn)膠方式，牙簽瓶蓋的側(cè)澆口形式如圖 57 所示。 鹽城紡工業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 圖 57 牙簽瓶蓋的側(cè)澆口形 式 澆口的形式確定好后，開(kāi)始確定澆口的尺寸。一般情況下分流道和產(chǎn)品之間的距離不得小于 2mm。牙簽瓶蓋的側(cè)澆口尺寸如圖 58所示。 圖 58 牙簽瓶蓋的側(cè)澆口尺寸 通過(guò)查詢(xún)側(cè)澆口推薦尺寸后得知： B=~5mm h=~2mm L=~2mm 所以在推薦值中選擇澆口的尺寸， B取 2mm,h 取 1mm,L 取 2mm,通過(guò)第四章的模流分析可知此數(shù)據(jù)符合牙簽瓶蓋的注射成型工藝。 167。 主流道的凝料穴的設(shè)計(jì) 凝料穴的作用是存儲(chǔ)注射間隔期間噴嘴產(chǎn)生的冷凝料頭和最先注入模具澆注系統(tǒng)的溫度較低的部分熔體，防止這 些冷料進(jìn)入型腔而影響制品的質(zhì)量，并使鹽城紡工業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 熔體順利充滿型腔。 直角式注塑機(jī)用注射模具的冷料穴，通常為主流道的延長(zhǎng)部分。臥式注塑機(jī)用注射模具的凝料穴，一般都是設(shè)在主流道正對(duì)門(mén)的動(dòng)模上或分流道的末端。凝料穴中常設(shè)有拉料結(jié)構(gòu)，以便開(kāi)模時(shí)將主流道凝料拉出，根據(jù)拉料方式的不同，帶拉料桿冷料穴的結(jié)構(gòu)類(lèi)型如圖 59 所示。 （ a） 鉤形頭冷料穴 (b)側(cè)錐形冷料穴 (c)環(huán)槽形冷料穴 1定模 2冷料穴 3動(dòng)模 4拉料桿 圖 59 帶拉料桿的冷料穴 Z 形拉料桿是應(yīng)用最普遍的一種，此次模具設(shè)計(jì)中主流道的冷料穴采用圖 59 中的（ a） 結(jié)構(gòu)，拉料桿采用 Z 形，帶 Z 形拉料桿的凝料穴形式式如圖 510所示。 圖 510 帶 Z形拉料桿的凝料穴 鹽城紡工業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 第六章 注射機(jī)的選擇 167。 注射機(jī)的結(jié)構(gòu) 一臺(tái)通用的注射機(jī)主要包括注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓與電氣控制系統(tǒng)三部分，其他的還包括加熱冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、安全保護(hù)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。 注射系統(tǒng)的作用是使塑料均勻地塑化成熔融狀態(tài)，并以保證足夠的速度和壓力將一定量的熔料注射入模腔內(nèi)。注射系統(tǒng)主要包括料斗、料筒、加熱器、計(jì)量裝置、螺桿及驅(qū)動(dòng)裝置、噴嘴等。 合模系統(tǒng)亦稱(chēng)鎖模裝置，其主要作用是保證成型模具的可靠 閉合，實(shí)現(xiàn)模具的開(kāi)合動(dòng)作以及頂出制品。和模系統(tǒng)主要由前后固定模板、移動(dòng)模板、拉桿、合模油缸、連桿機(jī)構(gòu)、調(diào)模機(jī)構(gòu)以及制品推出機(jī)構(gòu)等組成。 液壓傳動(dòng)和電氣控制系統(tǒng)的作用是保證注射成型機(jī)按工藝過(guò)程預(yù)訂的要求和動(dòng)作程序，準(zhǔn)確、有效地工作。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是注塑機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)則是控制各個(gè)液壓缸完成開(kāi)啟、閉合、注射和推出等動(dòng)作的系統(tǒng)。 167。 注射機(jī)的種類(lèi) 注塑機(jī)的種類(lèi)很多。按機(jī)器外形特征分為臥式、立式、角式和多模注射成型機(jī)四種；按機(jī)器加工能力分類(lèi)分為微型、小型、中型、大型、超大型五類(lèi)；按塑化方式的不同分為螺桿 式和柱塞式兩大類(lèi)；按和模裝置的特征可分為液壓式、液壓機(jī)械式和機(jī)械式三大類(lèi)。 167。 本次注射機(jī)的選擇 注射機(jī)的選擇好壞直接影響塑件的質(zhì)量，所以注射機(jī)的選擇很重要。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要依據(jù)理論計(jì)算值和第四章中的模流分析結(jié)果選擇注射機(jī)。 167。 注射量的確定 依據(jù)最大注射量選擇注射機(jī)，通常保證制品所需注射量小于或等于注射機(jī)允鹽城紡工業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 許的最大注射量的 80%，否則就會(huì)造成制品形狀不完整、內(nèi)部組織疏松或制品強(qiáng)度下降等缺陷；而過(guò)小，注射機(jī)利用率偏低，浪費(fèi)電能，而且塑料長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致塑料分解和變質(zhì)，因此，應(yīng)注意注射機(jī)能 處理的最小注射量，最小注射量通常應(yīng)大于額定注射量的 20%。 (1)計(jì)算塑