【導讀】塑料是一種可塑性的合成高分子材料，具有重量輕且堅固，耐化學腐蝕，電器、家電和通訊產(chǎn)品制造中。高壓下注入到模具內經(jīng)冷卻固化獲得產(chǎn)品的方法。注塑的優(yōu)點是生產(chǎn)速度快，效。率高，操作可自動化，能成型形狀復雜的零件，特別適合大量生產(chǎn)。特點，為大批量生產(chǎn)產(chǎn)品。本次設計在針對產(chǎn)品進行工藝性分析后，確定模具分。型面、型腔數(shù)目、澆口形式、位置大小；其中最重要的是確定型芯和型腔的結構，以及它們的定位和緊固方式。此外還進行了脫模機構的設計，合模導向機構的設。計，冷卻系統(tǒng)的設計等。最后繪制完整的模具裝配總圖和主要的模具零件圖及編。制成型零部件的制造加工工藝過程卡片。能保證產(chǎn)品質量,對此類注塑產(chǎn)品的模具設計有參考價值。

　　

【正文】 （ 4） 結構可靠 工作可靠、運動靈活、制造方便、配換容易。有足夠的剛度、強度和耐磨性。 塑件推出 形式 本套模具的設計采用 推管脫模機構，優(yōu)點為推管以環(huán)形周邊接觸塑件，故推塑件力量均勻，塑件不易變形，不會留下明顯的推出痕跡 。 驅動方式為機動脫模，靠注射機的開模動作脫出塑件， 開模時塑件先隨動模一起移動，到一定位置時 ，通過注射機推動推板及頂桿固定板，推管將塑件推出。推管抽芯用于形成塑件的圓柱腔。 塑件的推出機構 （ 1） 采用 推管結構，每個塑件由一根 推管推出，共用 2 根 。 （ 2） 推管應設在脫模阻力大的地方。 （ 3） 推管應均勻布置。 （ 4） 推管應設在塑件強度、剛度較大的地方。 （ 5） 推管直徑與模板上 的推管孔采用 H7/f7 配合。 （ 6） 推管與推桿固定板，通常采用單邊 的間隙，這樣可以降低加工要求，又能在多推管的情況下，不因各板上的推管孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。 （ 7）推管采用 T10A 碳素工具鋼，熱處理要求硬度在 3842HRC 之間。 第八章 排氣系統(tǒng)設計 型腔內氣體的來源，除了型腔內原有的空氣外，還有因塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。塑料熔體向注塑模型腔填充過程中，必須要考慮把這些 氣體順序排出，否則，不僅會引起物料注射壓力過大，使塑件產(chǎn)生氣泡，組織疏松，熔接不良。因此在模具設計時，要充分考慮排氣問題。 排氣的方式有開設排氣槽排氣和利用模具零件配合間隙排氣。該套模具屬于小型模具，排氣量很小，并且設置了推管，可利用模具分型面或零件間配合間隙自然地排氣 ，所以不另設排氣槽。 第九章 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 注射模具的溫度是指模具型腔的表面溫度，對于大型塑件是指模具型腔表面多點溫度的平均值。 在注射成型過程中，模具溫度直接影響到塑件的尺寸精度、表觀及內在質量，并且對生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性 的作用，因此必須采用溫度調節(jié)系統(tǒng)對模具的溫度進行控制。 溫度調節(jié)系統(tǒng) 塑料品種和成型工藝不同則對于模具的溫度要求也不同。模具溫度調節(jié)系統(tǒng)包括冷卻和加熱兩個方面。對于大多數(shù)流動性好、要求較低模溫 (一般低于 80℃ )的塑料，只需設置模具的冷卻系統(tǒng)即可，因為通過調節(jié)水的流量就可達到調節(jié)模具溫度的目的。為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內。因為成型周期主要取決于冷卻時間，用低溫水冷卻模具，可以提高成型效率。不過需要注意的是，用低溫水冷卻，大氣中的水分可能在型腔表面凝聚，即會影響制品質量。 （ 1） 變形 模具溫度穩(wěn)定，冷卻速度均衡，可減小塑件的變形。對壁厚不一致和形狀復雜的塑件，經(jīng)常會出現(xiàn)因收縮不均勻而產(chǎn)生翹曲變形的情況。故須采用合適的冷卻系統(tǒng)，使模具凹模與型芯的各個部位的溫度基本保持一致，以便型腔內的塑料熔體能同時凝固。 （ 2） 尺寸精度 保持模溫恒定，能減少制件成型收縮率的波動，提高塑件尺寸精度的穩(wěn)定性。在可能的情況下采用較低的模溫有助于減小塑件的成型收縮率。例如，對于結晶形塑料，因為模溫較低，制件的結晶度低，可以降低收縮率。但結晶度低又不利于制件尺寸的穩(wěn)定性，引起力 學性能變化，從尺寸的穩(wěn)定性出發(fā)，又需要適當提高模具溫度，使塑件結晶均勻。 （ 3） 力學性能 結晶形塑料，結晶度越高，塑件的應力開裂傾向越大，故從減小應力開裂的角度出發(fā)，降低模溫是有利的。但對于聚碳酸酯一類高黏度無定形塑料，其應力開裂傾向與塑件中的內應力的大小有關，提高模溫有利于減小制件中的內應力，也就減小了其應力開裂傾向。 （ 4） 表面質量 提高模溫能改善制件表面質量，過低的模溫會使制件輪廓不清晰并產(chǎn)生明顯的熔接痕，導致制件表面粗糙度提高。 上述幾點要求有互相矛盾的地方，在選用時應根 據(jù)使用情況偏重于滿足塑件的主要要求。因此，必須合理控制模具溫度，才能確保塑件的質量。 模溫過低：塑料流動性差，塑件輪廓不清晰，表面無光澤 模溫過高：易造成溢料粘模，塑件脫模困難，變形大；熱固性塑料則過熟 模溫不均：型芯型腔溫差過大，塑件收縮不均、內應力增大、塑件變形、尺寸不穩(wěn)定 。 在設計溫度調節(jié)系統(tǒng)時希望能滿足下面要求： (1) 根據(jù)塑料的品種，確定溫度調節(jié)系統(tǒng)是采用加熱方式還是冷卻方式。 表 常見熱塑性塑料建議模溫 (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 件質量。 (3) 采用低的模溫，快速、大流量通水冷卻一般效果比較好。 (4) 溫度調節(jié)系統(tǒng)要盡量做到結構簡單、加工容易、成本低廉。 加熱系統(tǒng) 及冷卻系統(tǒng) 的設計 由于該套模具的模溫要求在 80℃ 以下，又是小型模具，所以無需設置加熱裝置。 2． 冷卻系統(tǒng) 的設計 一般注射到模具內的塑料溫度為 200℃ 左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在 60℃ 以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。 對于粘性低、流動性好的塑 料，因為成型工藝要求模溫都不太高，所以采用常溫水對模具進行冷卻。 ABS 的成型溫度和模具溫度分別為 200~270℃ 和40~80℃ ，用常溫水對模具進行冷卻。 因為水的熱容量大，傳熱系數(shù)大，成本低，可在模具型腔周圍或內部開設冷卻水道。 冷卻系統(tǒng)的設計原則： （ 1）冷卻水孔應盡量多、孔徑應盡量大。 型腔表面的溫度與冷卻水口的數(shù)量、孔徑大小有直接的關系。 不均勻的冷卻會使制品表面光澤不一，出模后產(chǎn)生熱變形。由于模具上各種孔 (頂桿孔、型芯孔、鑲塊接縫等 )的限制，只能在滿足結構設計的情況下開設冷卻水通道。 （ 2）冷卻水道至型 腔表面的距離應盡量相等。 當塑件壁厚均勻時，冷卻水道至型腔表面的距離最好相等，但當塑件壁厚不均勻時，厚的地方冷卻水道至型腔表面的距離應近一些。一般冷卻水孔的孔徑至型腔表面的距離應大于 10mm,常用12~15mm。 （ 3）澆口處加強冷卻。一般熔融塑料填充型腔時，澆口附近的溫度最高，距澆口距離越遠溫度越低。因此澆口附近應加強冷卻，可在它的附近設冷卻水的入口，而在溫度較低的遠處只需通過經(jīng)熱交換后的溫水即可。 （ 4）降低入水與出水的溫差 。如果冷卻水道較長，則入水與出水的溫差就較大，這樣會使模具的溫度分布不均勻，為了避 免這個現(xiàn)象，可以通過改變冷卻水道的排列方式來克服這個缺陷。 （ 5） 冷卻水道要避免接近熔接痕部位，以免熔接不牢，影響塑件的強度。 （ 6） 冷卻水道的大小要易于加工和清理。一般孔徑為 810mm。 冷卻系統(tǒng)的計算 如果忽略模具因空氣對流、熱輻射以及與注射機接觸所散發(fā)的熱量，不考慮模具金屬材料的熱阻，可對模具冷卻系統(tǒng)進行簡略的計算。 （ 1） 塑件在固化時每小時釋放的熱量 Q 查表得 ABS 單位質量放出的熱量 Q1= 10178。kJ/kg~4 10178。kJ/kg， 取 Q1= 4 10178。kJ/kg 故 Q=WQ1= 4 10178。=84 kJ/min 式中 W—— 單位時間內注入模具中的塑料質量（ kg/min） ,該模具每分鐘注射 2次，所以 W=2 = kg/min （ 2） 冷卻水的體積流量 qv qv=WQ1/ρ c1(θ 1θ 2)=84 /[10179。 ﹙ 2520﹚ ] =4 103m179。/min 式中 ρ —— 冷卻水的密度，為 1 10179。kg/m179。 c1—— 冷卻水的比熱容，為 (kg. ℃ ) θ 1—— 冷卻水入口溫度，取 25℃ θ 2—— 冷卻水出口溫度，取 20℃ （ 3） 冷卻管道直徑 d 為使冷卻水處于流狀態(tài)，取 d=8mm。 （ 4） 冷卻水在管道內的流速 v v=4qv/π d178。=4 4 103/π 60 ()178。=（ 5） 冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù) h 取 f=（水溫為 25℃ ）。 h=（ ρ v） 104 kJ/(m178。.h .℃ ) （ 6） 冷卻管道總傳熱面積 A A=60WQ1/hΔθ =60 84/ 104 ()= 103 m178。 式中 Δθ —— 模具溫度與冷卻水溫 度之間的平均溫差（ ℃ ），模具溫度取 60℃ 。 （ 7） 模具上應開設的冷卻管道的孔數(shù) n n=A/π dL= 103/π =≈ 1 孔 從計算結果看，因塑件小，單位時間注射量小，所需冷卻水道也比較小，但一條冷卻水道對模具來說是不可取的（冷卻不均勻）。 本設計采用 最簡單的外接直流循環(huán)式冷卻回路，其方法是在型腔附近鉆冷卻水孔，用水管接頭和塑料管將模內管道連接成單路或多路并行循環(huán)。這種回路結構簡單、制造方便，但外連接太多，容易碰壞， 實用 用于較淺的矩形型腔 。 第十章 典型零 件的制造工藝 塑件的精度高低、表面質量好壞，全取決于成型零件的制造工藝，因此編制出一個科學合理制造工藝，是保證成型零件質量，進而保證產(chǎn)品質量的關鍵。成型零件主要有兩類：型腔類和型芯類。簡單的型腔和型芯以機械切削加工為主，再加拋光工序；復雜的型腔和型芯一機械切削進行粗加工，精加工以電加工為主，復雜的小型異形型芯以電加工為主。機械切削加工基本上是數(shù)控化加工。 現(xiàn)對本設計有代表性的幾個零件編制制造工藝過程如下： 型 芯 ： 序號 工序名稱 加工工藝過稱及要求 設備 1 下料 鋸 45鋼 調質板材，按 133X53X60 配料 鋸床 2 銑削 銑削成六方體，尺寸為 銑床 3 磨削 磨削六個平面，至尺寸為 磨床 4 鉆孔 加工螺紋孔 Φ ， 深 16mm； 加工 頂管孔 及拉料桿孔， Φ 。 鉆床 5 鉗工 攻 M8 螺紋，鉸頂管孔，拉料桿孔至尺寸 Φ 6。 6 線切割 用專用夾具裝夾，切割 4 個寬 8mm 的槽。 線切割機床 7 數(shù)控 將型芯固定板以上尺寸加工至要求；加工分澆道、澆口至尺寸；加工圓角至尺寸。 數(shù)控 機床 8 電火花 將澆口處清角。 電火花成型機床 9 鉗工 對型芯進行研配，拋光，用紅丹油進行著色時的接觸情況來進行研合整修。 10 檢驗 按圖紙檢驗各尺寸及形位公差是否符合要求 。 型腔 序號 工序名稱 加工工藝過程及要求 設備 1 下料 鋸 45鋼調質板材，按 203X153X48 配料 鋸床 2 銑削 銑削成六方體，尺寸為 銑床 3 磨削 磨削六個平面，至尺寸為 2021X50X45 磨床 4 鉆孔 加工螺紋孔 Φ ，深 39mm； 加工串水孔 Φ 8，擴孔至 Φ ，深 15mm. 鉆床 5 數(shù)控 將導套孔， 澆口套孔，及腔內形狀按圖紙加工至尺寸，型腔成型部位留 余量 數(shù)控機床 6 電加工 將型腔成型部位加工至尺寸。 電火花成型機床 7 鉗工 對串水口，螺紋孔進行攻絲； 對型腔成型部分及澆道進行拋光； 對型芯進行研配，用紅丹油進行著色時的接觸情況來進行研合整修。 10 檢驗 按圖紙檢驗各尺寸及形位公差是否符合要求。