【正文】 本文所選 注塑機(jī)的 依據(jù)是根據(jù)注塑機(jī)。 （ 3） 按合模裝置的特征分類，分液壓式 、液壓機(jī)械式和機(jī)械式。 （ 1） 按外形特征分類，分立式注塑機(jī)、臥式注塑機(jī)、直角式注塑機(jī)和多工位注塑機(jī)。近年來(lái)，注塑機(jī)的發(fā)展很快，種類日益增多，分類方式也較多，至今還沒(méi)有一套完全統(tǒng)一的分類方法。 隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，注塑成型工藝和注塑機(jī)也不斷的改進(jìn)。 初選注塑機(jī) 任何注塑模具如果沒(méi)有注塑機(jī)就會(huì)失去應(yīng)有的作用，所以注塑機(jī)和注塑模具在注塑成型中是一個(gè)不可分離的整體。（如果不安裝密封圈，步驟 6就不執(zhí)行） （ 7） 固定定模座板 。 （ 6） 拆卸流道板，在噴嘴上放置金屬密封圈 ，該高度應(yīng)該高于噴嘴平面約 。 （ 4） 用螺栓將墊板固定在定模板上（或附加板上）。 （ 3） 在不安放金屬密封圈的情況下，試裝流道板，校核止轉(zhuǎn)銷是否有必需的間隙。 （ 2） 磨削支撐墊的高度，公差為177。 （ 1） 將注射點(diǎn)的噴嘴安裝在定模板中，校核所有噴嘴的裝配平面高度，公差為177。 基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 30 圖 25 熱流道 安裝分解圖 在模具生產(chǎn)廠家，為了保證熱流道系統(tǒng)無(wú)塑料熔體的泄漏，各部件之間的裝配精度 和 安裝次序都要有很高的要求。 由于設(shè)計(jì)的注射點(diǎn)噴嘴的流道直徑為 8mm,根據(jù)上式，算得上游流道的直徑為 10mm。 為了充模的平衡性， 流道 的 直徑 根據(jù)自然平衡 的方法來(lái)計(jì)算。 圖 24 （ a） 流道板上常見(jiàn)的流道直徑為φ 6－φ 10mm。 用流變學(xué)平衡設(shè)計(jì)流道，其計(jì)算結(jié)果要在一定的工藝條件下得到 [14][15]。 （ 2） 根據(jù)流徑長(zhǎng)度的不同，以各注射點(diǎn)有相同壓力降為基礎(chǔ)，對(duì)流道截面積進(jìn)行補(bǔ)償，也就是流變學(xué)平衡。這種平衡是基于對(duì)各注射點(diǎn)流徑的排布，對(duì)所有的型腔的流道、澆口的長(zhǎng)度都是相等的。 為了熔體能平衡地輸送到注射點(diǎn)的噴嘴上，流道板上的流道就應(yīng)該有合理的幾何參數(shù)，流道的長(zhǎng) 度和直徑首先在滿足注射點(diǎn)的數(shù)目和排布的情況下，輸送熔體的流動(dòng)速率也要合理。 流道板上的這兩種定位銷保證了流道板與其他部件的定位精度，保證了流道板與噴嘴的流道的對(duì)準(zhǔn) ，同時(shí)防止流道板產(chǎn)成過(guò)大的熱應(yīng)力和熱變形。 在模具中央軸線上，流道板與定模板（或 附加 板）之間配有中心定位銷 ，中心定位銷與流道板是緊密配合的。 流道板是由電加熱器加熱的高溫器件，四周是 低溫模板。 所以常用的是板式結(jié)構(gòu)，而且是外加熱的。流道板 常見(jiàn)有 管式和板式結(jié)構(gòu)。 根據(jù)這三類頂針 各自 的性質(zhì)， 本次設(shè)計(jì) 選用 不 帶澆口的 加熱 魚雷頂針式噴嘴，型號(hào)為 KBS13，噴嘴的外直徑為φ 25mm,噴嘴 的 流道 直徑 D為φ 8mm，澆口直徑 d為φ 1mm，噴嘴長(zhǎng)度 L＝ 104mm 圖 23 頂針式噴嘴 流道板 熱流道的流道板是整個(gè)熱流道系統(tǒng)的中心部件，它的作用是 將主流道噴嘴傳輸來(lái)的塑料熔體經(jīng)流道 平衡的輸送 到各 個(gè) 注射點(diǎn)的噴嘴 里面 。 頂針式噴嘴 也有不同的種類，大體 可分為三類：加熱魚雷頂針 、 魚雷頂針 、 管道頂針 [13]。 從 注射點(diǎn)的數(shù)目 分類， 分單噴嘴和多點(diǎn)噴嘴。 從功能分類，分主流道噴嘴和注射點(diǎn)噴嘴。 噴嘴是熱流道系統(tǒng)中的復(fù)雜部件，其種類繁多。 另外一種就是注射點(diǎn)的噴嘴，許多場(chǎng)合，這種購(gòu)置的噴嘴沒(méi)有澆口套零件，由模具制造者將澆口制造在定模上。另外一類的主流道噴嘴下游有多個(gè)噴嘴注射型腔，這是多噴嘴的熱流道系統(tǒng)。 主流道噴嘴，也稱中央噴嘴，有關(guān)零件組成部件也被稱為主流道杯。它將熔體輸送到模具的型腔中。 熱流道系統(tǒng) 的塑料熔料輸送過(guò)程可描述為：注射機(jī)料筒射來(lái)的熔體經(jīng)過(guò)主流道分送到流道板中的分流道，最后經(jīng)過(guò)噴嘴將熔體射進(jìn)模具的型腔內(nèi)，熔體進(jìn)入型腔需經(jīng)澆口的調(diào)節(jié) [12]。 如前所述， 熱流道模具可分為 單型腔熱流道模具、多型腔熱分流道模具 (外加熱 )、閥式澆口熱流道模、內(nèi)加熱的熱分流道模具 等四種 。由于快速自動(dòng)化注塑成型工藝的發(fā)展，熱流道注塑模具正逐步推廣使用，且應(yīng)用的廠家越來(lái)越廣泛，積累起來(lái)的技術(shù)成果也與日俱增。 這是傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，對(duì)于本次 畢業(yè) 設(shè)計(jì)， 采用的是熱流道型注塑模具設(shè)計(jì)，所以澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與熱流道 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 結(jié)合在一起，流道和澆口的直徑大小，主流道與分流道的布置 等內(nèi)容將在熱流道系統(tǒng)中提及，所以這部分將 省略。 澆口的位置對(duì)制件的質(zhì)量 有直接的影響，位置選擇不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生變形、熔接痕、凹陷等等。 基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 26 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包含了主流道的設(shè)計(jì)、冷料井的設(shè)計(jì)、分流道的設(shè)計(jì)、澆口的設(shè)計(jì)等。 由于澆注系統(tǒng)在模 具設(shè)計(jì)中的重要地位，所以 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循如下原則： （ 1） 型腔布置和澆口開(kāi)設(shè) 的部位應(yīng) 對(duì)稱，防止溢料現(xiàn)象 的產(chǎn)生 ； （ 2） 型腔和澆口的排列要 合理，盡量 地 縮小 模具 的 外形尺寸； （ 3） 流程 應(yīng)盡可能短，斷面尺寸適當(dāng)（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費(fèi)大），且應(yīng) 盡量減小彎折， 降低 壓力損失 ，縮短填充時(shí)間 ； （ 4） 對(duì)多型腔應(yīng)盡可能使塑料熔體在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各個(gè)型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置； （ 5） 在 滿足 充滿 型腔的前提下，澆注系統(tǒng) 的 容積 應(yīng) 盡量小，以減少塑料的耗量； （ 6） 澆口位置要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不應(yīng)影響塑件的外觀。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，占有非常重要的地位，它的設(shè)計(jì)合理與否對(duì)注塑的成型周期和制件質(zhì)量（幾何特征、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響。 基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 25 圖 22 模架 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 塑料制件在注塑成型時(shí)，塑料在注射機(jī)噴嘴中熔融，經(jīng)過(guò)主流道、分流道，最后通過(guò)澆口進(jìn)入模具的型腔中，經(jīng)過(guò)冷卻固化后可得到所需的制件。 利用 ，輸入上面所設(shè)定的參數(shù)，調(diào)入模架，并把模仁放置于模架中。因此選擇尺寸型號(hào)為 7501200的模架。模架的尺寸型號(hào)根據(jù)型芯型腔 的長(zhǎng)寬來(lái)確定 的。具體選哪種模架形式主要根據(jù)個(gè)人的愛(ài)好及所具有的加工設(shè)備而定。 大水口模架共有四種型式 ，分別是 A型、 B型、 C型和 D型 ；小水口共有 八種型式，分別是DA型 、 DB型 、 DC型 、 DD型 、 EA型 、 EB型 、 EC型和 ED型 ，其中以 D字母開(kāi)頭的四種型號(hào)適用于自動(dòng) 切 斷澆口模具的模架 [3]。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)模架，按澆口 的形式 分，模架分為大水口模架和小水口模架兩大類（香港地區(qū)將澆口稱為水口）。 由于分類方式的不同，模架的叫法也不同?，F(xiàn)在， 一般的模具 廠家設(shè)計(jì)制造出一套中等復(fù)雜程度的注塑模具， 可以在 20天左右的時(shí)間里 完成。尤其是模架的選購(gòu)，如果 設(shè)計(jì)制造一套 非標(biāo)準(zhǔn) 模架，可能 需要花費(fèi)很多的時(shí)間、資金和人力，但是根據(jù)設(shè)計(jì)的參數(shù)，選擇合適的廠家 、 選購(gòu)合適的模架，則 可降低 模具生產(chǎn)的費(fèi)用，也縮短了設(shè)計(jì)的周期。 在 ，完成制件的分型面、切削分離和復(fù)制實(shí)體并做 子裝配組合 之后，可以將制件的型芯和型腔部分分離，分型后得到的型芯和型腔部分 如 圖 圖 21所示。 組合后，型芯型腔部分的尺寸 (長(zhǎng)寬高 )為 290 100 89mm。 另外，雖然該制件 的 幾何尺寸不大，但內(nèi)部的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜， 在左右兩邊各有 三 個(gè)需要側(cè)抽芯的小槽，在全面考慮之后，選用直線型排列 的形式。 多型腔排列在設(shè)計(jì)上應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （ 1） 盡可能采用平衡式排列，以便澆注系統(tǒng)的平衡性，確保制件質(zhì)量的均一和穩(wěn)定； （ 2） 型腔布置和澆口位置應(yīng)盡量對(duì)稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象； （ 3） 型腔排列應(yīng)緊湊一些，減小模具的外形尺寸； （ 4） 圓形排列加工麻煩，除圓形制品和一些高精度制品外，在一般情況下常用 H型排列和直線型排列，且盡量選用 H型排列， 因?yàn)?該平衡性更 好 [10]。 基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 21 圖 18 制件的型芯型腔部分 . 型腔 排列 采用 多型腔的排列 。 分型前準(zhǔn)備 型芯和型腔 尺寸的選定 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)制件的型芯型腔大小為 880 390mm，高度為 395mm。分型面 的形狀為 階梯型 分型面， 選擇在塑件底面 ， 如圖 16所示。 制件 的開(kāi)模方向是垂直向上，而且設(shè)置了 1176。 按 分型面 的形狀來(lái)分， 有平面 分型面、曲面分型面和階梯型分型面。 圖 7 分型面 的位置 分型面位置與形式 定模與動(dòng)模相接觸的面稱為分型面，它是用于將冷卻凝固的制件從模腔里面取出的接觸面。 澆口的形式為點(diǎn)點(diǎn)澆口。其主要對(duì)象是型芯型腔 部分要如何設(shè)計(jì)才能滿足制件的要求，內(nèi)容主要是成型的澆口、分型面，側(cè)抽芯 機(jī)構(gòu) 的構(gòu)思。 計(jì)算制件的體積和質(zhì)量 根據(jù) 前面 所提的 制件材料 工藝 性能可知 PP的密度為 ～ g/cm3,PP收縮率為~％。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 ， 圓角半徑 一般設(shè)計(jì)為 R≥ (H為 壁厚 的大小 )，所以大部分圓角半徑為 。 （ 6） 圓角 塑料制件的內(nèi)外表面的交接處，一般都應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角，可以避免尖角引起的應(yīng)力集中，改善制件的強(qiáng)度，也減少塑料流動(dòng)的阻力。 PP塑料材料的收縮率為 ~％，所以制件的尺寸精度可以得到保證。 同時(shí)， 加強(qiáng)筋 厚度約等于制件壁厚 ，有利于塑料的充模 。增加了制件 剛性，減少變形。加強(qiáng)筋的方向應(yīng)與模具的開(kāi)模方向一致，便于脫模。的拔模 斜度，得出的設(shè)計(jì)效果符合產(chǎn)品要求 。 ， 但是在實(shí)際制件的設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，如果拔模角度太大，所設(shè)計(jì)的制件會(huì)出現(xiàn)局部壁厚過(guò)薄，影響制件的注塑生產(chǎn)質(zhì)量，所以必須降低拔模斜度 。在不影響尺寸精度的情況下，制件的內(nèi)外表面都應(yīng)該設(shè)計(jì)拔模斜度。 由于制件兩邊各有 兩 個(gè)小槽需要進(jìn)行側(cè)抽芯， 這樣 的開(kāi)模方向 可以大大減少 側(cè) 抽芯機(jī)構(gòu) 的設(shè)計(jì)難度 。 （ 2） 開(kāi)模方向 選擇正確的開(kāi)模方向不但有利于降低模具設(shè)計(jì)的難度，也有利于制件的順利開(kāi)模和頂出，保證制件的質(zhì)量。考慮到 PP塑料的收縮率為 ~％左右，以及在模具設(shè)計(jì)中，需要對(duì)制件進(jìn)行拔模 斜度的設(shè)計(jì)，參考實(shí)體上 大 于平均壁厚的 由于其工作要求，所以按照 之前的幾何尺寸定義。 此外，制件的壁厚原則上要求一致，因?yàn)楸诤癫痪鶆?，在成型時(shí)會(huì)出現(xiàn)收縮不均勻，產(chǎn)成縮孔 ，以致發(fā)生變形或開(kāi)裂。制件的壁厚太大，則塑料在模腔中需要冷卻的時(shí)間較長(zhǎng)，產(chǎn)品的生產(chǎn)周期也會(huì)隨著延長(zhǎng)；制件的壁厚太薄，制件的剛性較差且不耐壓，在脫模過(guò)程中容易發(fā)生變形。里面有較多 的槽位，但對(duì)與其他制件的配合不受影響，所以從以下幾點(diǎn)去分析塑件。因此， 高質(zhì)量的注塑產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)就應(yīng)該充分考慮其結(jié)構(gòu)的工藝性。 表 1 PP 注塑工藝參數(shù) 基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 16 注 射機(jī)類型 螺桿式 保壓力（ MPa） 24～ 120 螺桿轉(zhuǎn)數(shù)（ m/s） 20～ 60 注射時(shí)間（ s） 3～ 5 噴嘴形式 直通式 保壓時(shí)間（ s） 15～ 30 噴嘴溫度（ C? ） 220～ 300 冷卻時(shí)間（ s） 10～ 30 模具溫度（ C? ） 20～ 70 成型周期（ s） 30～ 70 注射壓力（ MPa） 80～ 140 制件 結(jié)構(gòu) 工藝性 分析 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對(duì)成型工藝方法的適應(yīng)性。要求模具分型面、配合面的精 度要高，以免溢料。以抗沖擊性能優(yōu)異的 rTPO 為基礎(chǔ)樹(shù)脂進(jìn)行保險(xiǎn)杠專用料的生產(chǎn)，可在共混改性時(shí)減少價(jià)格昂貴的橡膠等彈性體的用量，也降低了改性料的改性成本。目前，隨著丙烯聚合技術(shù)的發(fā)展，共聚 PP 的產(chǎn)量不斷增加，以共聚 PP 作為基礎(chǔ)樹(shù)脂進(jìn)行改性生產(chǎn)保險(xiǎn)杠專用料已越來(lái)越普遍。所以，在汽車保險(xiǎn)杠中使用的 PP 材料均為改性 PP。 PP 料加工時(shí)不需干燥， PP 的收縮率和結(jié)晶度比 PE 低。 PP熔體能穿越很窄的模具縫隙而出現(xiàn)披鋒。因 PP的粘度隨著剪切速度的提高有明顯的降低，所以提高注射壓力和注射速度會(huì)提高其流動(dòng)性，改善收縮變形和凹陷。 PP 在熔融溫度下有較好的流動(dòng)性，成型性能好， PP在加工上有兩個(gè)特點(diǎn)：其一： PP 熔體的粘度隨剪切速度的提高而有明顯的下降（受溫度影響較?。?；其二：分子取向程度高而呈現(xiàn)較大的收縮率。 PP 是所有合成樹(shù)脂中密度最小的，僅為 ~，是 PVC 密度的 60%左右。 PP 產(chǎn)品質(zhì)輕、韌性好、耐化學(xué)性好。 PP 有良好的耐應(yīng)力開(kāi)裂性，有很高的彎曲疲勞壽命，俗稱 “百折膠 ”。 PP 為結(jié)晶型高聚物，常用塑料中 PP 最輕，密度僅為 （比水小）。 圖 6 熱流道 模具設(shè)計(jì)流程圖 模具設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 制件分析 制件工藝分析 制件是 汽車保險(xiǎn)桿 ，在接到設(shè)計(jì)任務(wù)并開(kāi)始設(shè)計(jì)之前，應(yīng)對(duì)制件的實(shí) 物特征（幾何特征和尺寸特征等）和使用要求進(jìn)行仔細(xì)地分析和研究，并結(jié)合注塑成型的工藝對(duì)成型的難易程基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 15 度進(jìn)行綜合考慮，以在保證制件的質(zhì)量和使用要求的前提下，盡量選用較 簡(jiǎn)單的模具結(jié)構(gòu)，減小模具制造難度和降低加工成本。 基于 并行工程、 UG 軟件 的熱流道型 注塑模 具 設(shè)計(jì)流程 根據(jù) 上述的 傳統(tǒng) 注塑模 具的 設(shè)計(jì)流程， 結(jié)合自己畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)書， 按照指導(dǎo)老師所提出的要求和建議， 以及使用的 UG軟件 ， 自己設(shè)計(jì)出了一套