【導(dǎo)讀】注射模在機(jī)械、電子、航天航空、生物等領(lǐng)域及日用品的生產(chǎn)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，變形大、溢邊毛刺大、表面質(zhì)量差、模具型腔沖蝕和腐蝕嚴(yán)重、模具排氣不暢和型腔易損等。設(shè)計(jì)內(nèi)容分為以下三個(gè)方面：注射可行性分析、模具總體設(shè)計(jì)和模具零部件設(shè)計(jì)。整個(gè)設(shè)計(jì)過程主要借助PRO/ENGINEER、MoldFlow等軟件完成。對(duì)其進(jìn)行初步分析和計(jì)算；擬定型腔布局并選擇合適的注射機(jī)；用MoldFlow軟件對(duì)塑件進(jìn)行了最佳澆口位置分析和注射模流分析及模擬；用PRO/E注塑模設(shè)計(jì)專家進(jìn)行模架和模具各零部件的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的最大特點(diǎn)是運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，在3D實(shí)體模型環(huán)境下完成整個(gè)模具設(shè)計(jì)過程。檢測(cè)、干涉檢測(cè)等工作，以設(shè)計(jì)出最為合理的模具結(jié)構(gòu)。此外，設(shè)計(jì)中大部分分析計(jì)算都依靠設(shè)。計(jì)周期大為縮短，較好的保證了該模具的設(shè)計(jì)水平。CAD/CAE/CAM技術(shù)對(duì)該復(fù)雜、精密塑件的設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 【圖 9－ 4】拉桿 拉桿和長(zhǎng)度由各模板厚度及開模行程決定，拉桿長(zhǎng)度： mmL拉 桿 =68 拉桿直徑： mmD拉 桿 =18 拉板 在開模進(jìn) 行到一定距離時(shí)，要使分流道推板與中間板分型，澆注系統(tǒng)順利脫模，必須在中間板和定模板上設(shè)置推板，具體結(jié)構(gòu)如下： 【圖 9－ 5】拉板 其中拉板槽的長(zhǎng)度只要能保證塑料能從動(dòng)模推出即可，由塑件尺寸確定 L=32mm。 第十章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 脫模裝置 在注射成型 的每一循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中脫出，脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)或頂出機(jī)。 脫模機(jī)構(gòu)由頂桿、頂桿固定板、頂出板、回程桿、拉料桿、回程彈簧組成，其中，勾料桿的作用是使?jié)沧⑾到y(tǒng)自動(dòng)脫離塑 件，并從模具中順利脫落，頂桿用來(lái)頂制品，頂出固定板，用來(lái)固定頂桿，回程桿，利用回程彈簧起復(fù)位導(dǎo)向作用。 脫模機(jī)構(gòu)可按動(dòng)力來(lái)源分類也可按模具結(jié)構(gòu)分類 : a、按動(dòng)力來(lái)源分類。分為手動(dòng)脫模、機(jī)動(dòng)脫模、液壓脫模、氣動(dòng)脫模，本設(shè)計(jì)采用液壓脫模。即在注射機(jī)上設(shè)有專用的頂出油缸，并開模到一定距離后，活塞的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)脫模。 b、按模具結(jié)構(gòu)分類。分為簡(jiǎn)單脫模機(jī)構(gòu)、雙脫模機(jī)構(gòu)、順序脫模機(jī)構(gòu)、二級(jí)脫模機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)脫模機(jī)構(gòu)等。 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原則 a、塑件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作，致 使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 b、防止塑件變形或損壞，正確分析塑件對(duì)模腔的粘附力的大小及其所在部位，有針對(duì)性地選擇合適的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。 由于塑料收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位，作用面積也應(yīng)盡課能大一些，以防塑件變形或損壞。 c、力求良好的塑件外觀，在選擇頂出位置時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位。在采用推桿脫模時(shí)尤其要注意這個(gè)問題。 d、結(jié)構(gòu)合理可靠，脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)工作可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，制造方便，更換容易且具有足夠的剛度和強(qiáng)度 。 由塑件結(jié)構(gòu)考慮，本設(shè)計(jì)采用的頂出機(jī)構(gòu)是頂桿頂出機(jī)構(gòu)。 頂桿的機(jī)構(gòu)特點(diǎn) 頂桿加工簡(jiǎn)單，更換方便，脫模效果好，頂桿設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)： a、頂出位置頂桿的頂出位置應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方，頂桿不宜設(shè)在塑作最薄的處，以免塑件變形或損壞，當(dāng)結(jié)構(gòu)需要頂在薄壁處時(shí)，可增加頂出面積，來(lái)改善塑件受力狀況。此時(shí)，一般采用頂出盤頂出，此設(shè)計(jì)的頂桿放置在產(chǎn)品的中央。 b、頂桿直徑不宜過細(xì)，應(yīng)有足夠的剛度承受頂出力，當(dāng)結(jié)構(gòu)限制頂出面積較小時(shí)，為了避免細(xì)長(zhǎng)桿變形，可設(shè)計(jì)成階梯形頂桿。 c、配位置頂桿端面應(yīng)和型腔在同一平面或 比型腔的平面高出 ～ 1mm，否則，會(huì)影響塑件使用。 d、數(shù)量不保證塑件質(zhì)量，能夠順利脫模的情況下，頂桿的數(shù)量不宜過多。當(dāng)塑件不許可有頂出痕跡，可用頂出耳的形式脫模后將頂出耳剪掉。 脫模機(jī)構(gòu)有關(guān)計(jì)算 塑件在成型時(shí)，由于尺寸上的收縮，所以對(duì)模具的凸出部分有抱緊力。脫模機(jī)構(gòu)的負(fù)荷就時(shí)這種抱緊力在脫模方向上形成的阻力。脫模力的計(jì)算一般包括兩部分：塑件從模具上脫出時(shí)的摩擦阻力和使封閉殼體脫模時(shí)須克服的真空吸力，即： cbQ Q Q?? 其中： Q—— 總脫模力； Qc—— 摩擦阻力； Qb—— 真空吸力，一般為 A（ MPa）。 初始脫模力的計(jì)算可由《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》公式 5－ 19，本設(shè)計(jì)塑件可近似看做厚壁矩形件，故計(jì)算公式如下 : 2 ( ) 10(1 ) (1 )a b E S L fQBm k f? ? ? ?? ? ?? ? ? (N) 其中： Q—— 脫模力 （ N）； t—— 塑件平均壁厚 （ cm）； E—— 塑件彈性模量 （ N/cm2）； S—— 塑件平均成型收縮率 （ mm/mm）； L—— 包容凸模的長(zhǎng)度 （ cm）； f—— 塑料與剛的摩擦系數(shù)； m—— 塑件的泊松比； a、 b—— 矩形的長(zhǎng)、寬（ cm）。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得到每個(gè)型腔的脫模力為： 52 4 10 05 5 2 10( 1 3 ) ( 1 5 )412 ( )QN? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ?? 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 推桿布置 考慮塑件結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)采用推桿推出機(jī)構(gòu)，在每個(gè)塑件上布置直徑大小不等的 13 根推桿，具體結(jié)構(gòu)如圖所示： 【圖 10－ 1】推桿布置 推桿結(jié)構(gòu)及固定 從上圖可知，該模具推桿截面尺寸 較小，為加強(qiáng)其剛度，除三根Φ 3 推桿外，其它推桿均做成階梯型，并且為方便固定，都為帶臺(tái)肩整體式結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)如圖 10－ 2 所示，推桿的長(zhǎng)度由推桿固定板、墊腳、支撐板及動(dòng)模尺寸決定，其中除有一根Φ 3 推桿推出位置位于塑件曲面上外，其它均在平面上，且大小相同的推桿長(zhǎng)度也一致，其長(zhǎng)度尺寸確定在 PRO/ENGINEER 設(shè)計(jì)軟件中自動(dòng)計(jì)算獲得。 推桿強(qiáng)度交核 由《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》公式 5－ 93，圓形推桿直徑： 122 4364 ldQnE?????????????? 其中： d—— 圓形推桿直徑（ cm）； Φ —— 推桿長(zhǎng)度系數(shù)≈ ； l—— 推桿長(zhǎng)度（ cm），這里取平均 12cm； n—— 推桿數(shù)，本設(shè)計(jì)為 13； E—— 推桿材料的彈性模量（ N/cm2），剛的彈性模量為 107； Q—— 總脫模力（ N）。 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得： 122 43764 12 412 ( )13 10d c m????? ? ???? ? ??? 故推桿設(shè)計(jì)合理。 【圖 10－ 2】推桿 拉料機(jī)構(gòu) 本模具采用的是點(diǎn)澆口自動(dòng)脫料板結(jié)構(gòu)形式，故應(yīng)在分流道推板上 設(shè)置澆道拉料桿，也稱拉料釘，其結(jié)構(gòu)如圖所示： 【圖 10－ 3】拉料桿 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版）表 5－ ，取拉料桿直徑為Φ 10，得拉料釘尺寸選擇如下： 151 2 3 20dDdddR??????????? 【圖 10－ 4】拉料釘尺寸 第十一章 冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 冷卻系統(tǒng) 在注射成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型的性能和型工藝要求不同，模具的溫度也要求不同。一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度在 60 度以下。溫度降低是通入循環(huán)冷卻劑，從而將熱量帶走，模具冷卻劑常用水，此外還有壓縮空氣，冷凍水冷卻，而水冷卻最為普通，使水在其中循環(huán)，帶走熱量，維持所需的模溫，水的熱容量大，導(dǎo)熱系數(shù)大，成本低。 冷卻水道的開設(shè)受模具上鑲塊和頂出桿等零件幾何形狀的限制，必須根據(jù)模具的特點(diǎn)，靈活地設(shè)置冷卻裝置，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下： a、實(shí)驗(yàn)表明冷卻水孔的數(shù)量愈多，對(duì)制品的冷卻也就愈均勻。 b、水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，水孔邊距型腔的距離常用 10~15MM。 c、進(jìn)水管直徑的選擇應(yīng)使水流速度不超過冷卻水道的水流速度 .避免產(chǎn)生過大的壓力降 .冷卻水道直徑一般不小于 9mm,常用 912mm,但也必根據(jù)模具的具體大小和產(chǎn)品大小狀況而定 ,本設(shè)計(jì)由于模具較小 ,產(chǎn)品也較小 ,據(jù)綜合考慮 ,水管直徑 8mm. d、進(jìn)出口冷卻水溫差不應(yīng)過大 ,以免造成模具表面冷卻不均 . 冷卻回路的布置 縮短成型周期有各種方法 ,而最有效的是制造冷卻效果良好的模具 ,如果不能實(shí)現(xiàn)均一的快速的冷卻 ,則會(huì)使制品內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而造成制品變形成形或開裂 ,所以我們必須根據(jù)制品的形狀及壁厚設(shè)計(jì) ,制造能實(shí)現(xiàn)均一的且高效的冷卻回路 . 一般在冷卻回路的布置上應(yīng)遵循如下原則 : 1）模具上有數(shù)組冷卻回路時(shí)，冷卻水應(yīng)首先接近主流道的部位； 2）對(duì)于聚乙稀等收縮率較大的成型樹脂，必須沿制品收縮大的方向設(shè)置冷卻回路； 3）水道之間的中心距離一般為水道直徑的 3~5 倍，最小不得小于水道直徑的 倍，水道的外周離模具型腔表面的距離一般為 10~15MM。 本設(shè)計(jì)由于采用整體嵌入式型腔，且型腔外形為矩形，故水道布置在模板上，其具體結(jié)構(gòu)如圖所示： 【圖 11－ 1】冷卻水道 注：冷卻水孔打空后，應(yīng)用堵頭堵住不需要的通道。 冷卻時(shí)間計(jì)算： 由《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》，冷卻時(shí)間依塑件種類、塑件壁厚而異，一般用下式計(jì)算： 2228ln ( )MWc eff E Ws t tTstt? ? ? ?????????? 式中： cT —— 最低冷卻時(shí)間（ s）； s —— 塑件平均壁厚（ mm）； ef? —— 塑件平均熱擴(kuò)撒率（ mm2/s）； Wt —— 模具平均溫度（℃）； Mt —— 熔體平均溫度（℃）； Et —— 塑件脫模時(shí)平均溫度（℃）。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： cT =， 由《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 1－ 4，取 cT ＝ 20s。 成型周期計(jì)算 注射成型周期一 般用下式計(jì)算： ()i n c rT T T T T s? ? ? ? 式中： Ti—— 沖模時(shí)間，由 PROE 計(jì)算總注塑質(zhì)量（包括澆注系統(tǒng)）為 ，查《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 5－ 49，取 Ti=； Tn—— 保壓時(shí)間，取 20s； Tc—— 冷卻時(shí)間； Tr—— 其余時(shí)間，包括脫模區(qū)間及開閉模時(shí)間，取 Tr=40s。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： T= 排氣機(jī)構(gòu) 當(dāng)塑料熔體注入型腔時(shí)，如果型腔內(nèi)原有的氣體，蒸汽不能順利地排出，將在制品上形成氣孔、接縫、表面 輪廓不能完全充分滿型腔，同時(shí)還會(huì)因氣體被壓縮而產(chǎn)生焦痕，而且型腔內(nèi)汽體被壓縮產(chǎn)生的反氣壓會(huì)降低充模速度，影響注塑周期和產(chǎn)品質(zhì)量。 排氣機(jī)構(gòu)的設(shè)置，一般有如下幾種方法： a、利用分型面排氣： 在型腔周圍設(shè)置排氣槽，采用這種方法排氣時(shí)，易在模具上的排氣處殘留樹脂分解的物質(zhì)，特別在澆口對(duì)側(cè)的部位，必須及時(shí)將其清除，否則久而久之腐蝕模具的型腔表面。 b、利用推桿排氣： 在推桿上設(shè)置排氣槽，由于推桿是運(yùn)動(dòng)零件可達(dá)到自清效果，清理效果較好。 c、利用鑲件排氣： 對(duì)于制品的筋、槽部位經(jīng)常采用此法。 d、利用燒結(jié)合金排氣： 采用燒結(jié)合排氣時(shí)，由于燒結(jié)合金的熱傳導(dǎo)率低，不能使其過熱，否則易產(chǎn)生分解物而堵塞氣孔。 由以上幾種方法做以比較本設(shè)計(jì)排氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的最佳方案為利用推桿排氣。 第十二章 模具總體結(jié)構(gòu) 到此基本完成了模具所有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其總體結(jié)構(gòu)三維模型如下圖所示： 【圖 12－ 1】模具總體結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖： 1－動(dòng)模座板 2－墊塊 3－支撐板 4－動(dòng)模板 5－帶頭導(dǎo)套 6－固定銷 7－帶頭導(dǎo)套 8－直導(dǎo)套 9－導(dǎo)柱 10－中間板 11－脫澆道板 12－ 定模座板 13－拉料釘 14－型芯鑲塊 15－斜導(dǎo)柱 16－螺釘 17－斜導(dǎo)柱固定板 18－楔緊塊 19－螺釘 20－側(cè)滑塊 21～ 24－滑塊拉出釘 25－螺釘 26－限位擋塊 27－側(cè)型芯 28－側(cè)型芯固定板 29－型腔鑲塊 30， 31－推桿 32－推桿固定板 33－推板 34－限位銷 35－復(fù)位桿 36－彈簧 37－螺釘 【圖 12－ 2】模具總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖－主視圖 38－澆口套 39－定位圈 40－螺釘 41－螺釘 42－定位螺釘 43－拉桿 44－彈簧 45－螺釘 46－定距螺釘 47 拉板 48－推桿 49－推桿 50－螺釘 開模動(dòng)作： 開模時(shí) ,在預(yù)緊彈簧 44 的作用下，模具首先從分型面 I 分型，澆注系統(tǒng)由拉料釘從中間板拉出，留在定模一側(cè)；開模進(jìn)行到拉桿 43 的臺(tái)肩與中間板接觸時(shí)，分型面 II 分型，在斜導(dǎo)柱及滑塊拉出釘?shù)淖饔孟拢瓿蓚?cè)抽芯動(dòng)作，到一定距離后，推板推動(dòng)推桿，將塑件從動(dòng)模中推出；繼續(xù)開模，當(dāng)拉板碰到螺釘 46 時(shí)，拉板 47 通過拉桿 43 及限位螺釘 42 使脫澆道板 11 與定模座板分離，分型面 III分型，澆注系統(tǒng)隨脫澆道板從澆口套中脫出，模具開模完成；合模時(shí)由導(dǎo)柱 9 導(dǎo)向，復(fù)位桿 35 復(fù)位，側(cè)滑塊復(fù)位由楔緊塊 17 楔緊。 【圖 12－ 3】模具總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖－右視圖