【正文】 ； 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與尺寸計(jì)算 型芯是用來(lái)成型塑件的內(nèi)表面，本產(chǎn)品采用組合試型芯，上型芯連接方式為凸肩與 A 板連接，下型芯連接方式為螺釘連接。 由參考文獻(xiàn) [2] 中的公式 77 得型腔的徑向基本尺寸為： 3[]04[ 130 130 ]0 .2250zS S c pL L L Sm??? ? ? ??? ? ? ? ??? （ ） 3[] 04[ 80 80 05 5 38 ]00zS S c pL L L Sm??? ? ? ??? ? ? ??? 其中 Lm—— 型腔的基本尺寸（ mm）； cpS —— 塑料的平均收縮率，由 可知 cpS =； SL —— 塑件外形基本尺寸 (mm)； z? —— 模具制造公差，這里取 z? =13? ； ? —— 塑件尺寸公差值。對(duì)于有側(cè)凹的圓形塑件（如骨架類塑件和帶有嵌件的塑件），為了塑件順利地從凹模里取出來(lái)，凹模常用相同的兩塊或多塊拼成，所以本產(chǎn)品采用組合式凹模。配合H7/f7，具體見(jiàn)總裝配圖。將四壁加工，熱處理、研磨拋光后壓入模模具設(shè)計(jì)與制造 畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 套。所以采用組合式。 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 凹模是成型塑件外表面的零部件，其結(jié)構(gòu)類型有整體式和組合式。模具制造精度取 ? =13 ? 。本設(shè)計(jì)中采用平均值法計(jì)算，其中：塑件的尺寸精度取 IT4 級(jí)精度。其中最重要的是凹模和凸模尺寸的設(shè)計(jì)。 本塑件是小型塑件，結(jié)合塑件特點(diǎn)，可以采用分型面排氣方式足以排氣，因而不采用排氣槽排氣。 因此，及時(shí)有序的將氣體排出是十分必要的。 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 排氣系統(tǒng)的作用是在注射過(guò)程中，將型腔中的氣體有序而順利 的排出，以免塑料件產(chǎn)生氣泡，疏松等缺陷。 Q澆 = Q分 =25 3/cms vnqR R?? （ ） [2] 式中 vq ——體積流量（ 3/cms ）； 3nR ——澆注系統(tǒng)斷面當(dāng)量半徑（ cm ） 。由于采用一模 兩腔，模具設(shè)計(jì)與制造 畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 同時(shí)又采用側(cè)澆口，側(cè)澆口一 開(kāi) 設(shè)側(cè)面并且表面要求不高的面上 剪切速率的校核 生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)注射模主流道和分流道的剪切速率R=5102 ~5103S 1? 、澆口的剪切速率 R=104 ~105 S 1? 時(shí) ，所成型的塑件質(zhì)量最好。 但是，這只是給出一個(gè)澆口范圍，并沒(méi)有確定澆口數(shù)量和具體的澆口位置。 一方面應(yīng) 通過(guò)分析，本模具的澆口 設(shè)計(jì)為側(cè)澆口，與點(diǎn)澆口的優(yōu)勢(shì)為這里可以用兩板模，而點(diǎn)澆口要用三板模 ，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu) 。 （ 5）澆口的位置應(yīng)考慮定位作用和對(duì)塑件性能的影響。 （ 3）澆口位置應(yīng)使流程最短，料流變向少，防止 型芯變形。 澆口的設(shè)計(jì)需要遵循以下 基本設(shè)計(jì)原則： （ 1）澆口的尺寸及位置選擇應(yīng)避免熔體破裂而產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。澆口設(shè)計(jì)該保證提供一個(gè)快速、均勻、平衡、單一方向流動(dòng)的充填模式，另一方面應(yīng)該避免射流、滯流、凹陷等現(xiàn)象的發(fā)生。澆口設(shè)計(jì)主要包括澆口的數(shù)目 、位置形狀和尺寸的設(shè)計(jì)。澆口 的類型很多，一般常見(jiàn)的有側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、扇形澆口、薄膜澆口等多種，根據(jù)其特性不同使用在不同場(chǎng)合 。 下面用經(jīng)驗(yàn)公式做更精確確定。 常用的分流道截面有圓 形 、梯形、 U 形和六角形等，如下圖 44 所示： 常用流道截面形狀 查參考資料 [2] 中表 61 可知， 聚 苯已 烯 塑料的分流道斷面直徑模具設(shè)計(jì)與制造 畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 的推薦值為 ～ ， 要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長(zhǎng)的比值來(lái)表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以 一般是制成 圓 形流道。 模具設(shè)計(jì)與制造 畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 圖 澆注系統(tǒng)截面圖 分流道設(shè)計(jì) 分流道為主流道和澆口之間的流動(dòng)通道。本模具在主流道設(shè)有冷料穴。在開(kāi)模時(shí)，冷料穴又起到將主流道的凝料從澆口套中拉出的作用。冷料穴的位置一般都設(shè)計(jì)在主流道或分流道的末端， 亦即塑料最先到達(dá)的部位。設(shè)計(jì)要求：冷料穴底部成曲折的鉤形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模時(shí)將主流道凝料從主流道襯套中拉出并滯留在動(dòng)模一側(cè)的作用。 （ 5）主流道大端直徑 D= 半錐角 a 為 12oo: ，取 2a??，取 D=10mm。通常主流道長(zhǎng)度由模板厚度而定，一般取 L≤ 60mm。 主流道襯套的具體結(jié)構(gòu)如圖 所示： d5R 128h 主流道襯套圖示 模具設(shè)計(jì)與制造 畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 （ 3）為了減少料流轉(zhuǎn)向過(guò)渡時(shí)的阻力，主流道與分流道結(jié) 合處采用圓角過(guò)度，其圓角半徑 r=1～ r=2mm。材料選擇 T10A，熱處理后硬度為 5357 HRC，稱套長(zhǎng)度與定模板配合部分的厚度一致。 由于主流道與塑料熔體及噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，因此常將主流道制成可拆卸的主流道襯套，便于鋼材的加工和熱處理。 凹坑深 h 取 35mm。所以主流道： 球面半徑：。 （ 2）為防止主流道與噴嘴處溢料，主流道與噴嘴接觸處緊密對(duì)接，主流道對(duì)接處制成球形凹坑，其球面半徑 1 (1 ~ 2)R R mm?? ；模具設(shè)計(jì)與制造 畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 主流道的進(jìn)口直徑應(yīng)根據(jù)注射機(jī)的噴嘴孔直徑確定，一般1 ( ~ 1)D D mm?? 。合適。以便凝料從流道內(nèi)取出。第二個(gè)是注射機(jī)噴嘴幾何參數(shù)與主澆道尺寸的關(guān)系。為防止?jié)部谔妆蛔⑺軝C(jī)噴嘴撞傷，應(yīng)采取淬火處理使其具有一定硬度。它與注射機(jī)的噴嘴在同一軸線上。 （ 9）大多數(shù)熱塑性塑料熔體的假塑性行為，應(yīng)予以充分考慮。 （ 7）流動(dòng)距離比和流動(dòng)面積比的校核。 （ 5）便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量。 模具設(shè)計(jì)與制造 畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 （ 3）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)有利于良好的排氣。對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵守如下基本原則： （ 1）了解塑料的成型性能和塑料熔體的流動(dòng)特性。其次，應(yīng)從經(jīng)濟(jì)上考慮，盡量減少由于流道產(chǎn)生的廢料比例。 澆注系統(tǒng)是由主流道、分流道、澆口、冷料穴等組成。它的作用是將熔體平穩(wěn)地引入模具型腔，并在填 充和固化定型過(guò)程中，將型腔內(nèi)氣體順利排出，且將壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得組織致密，外形清晰，表面光潔和尺寸穩(wěn)定的塑件。 （ 5）分型面的選擇應(yīng)考慮注射機(jī)的技術(shù)規(guī)格。 （ 3） 分型面的選擇應(yīng)有利于排氣。這樣便于利用注射機(jī)鎖模機(jī)構(gòu)中的頂出裝置帶動(dòng)塑件脫模機(jī)構(gòu)工作。 模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、澆注系統(tǒng)形式、推出方式、排氣方式及制造工藝等多種因素，全面考慮，合理選擇。常見(jiàn)的取出塑件的主分型面與開(kāi)模方向垂直，分型面大多是平 面，也有傾斜面、曲面或臺(tái)階面。由于本模具所要達(dá)到的生產(chǎn)批量為 大批量 ，為中批量生產(chǎn)，結(jié)合本塑件結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜 ，因此綜合考慮 本模具采用一模一腔比較合理。 因?yàn)樽⑸錂C(jī)最大開(kāi)模行程為 320mm，所以開(kāi)模行程符合要求。由下面 可知該套模具長(zhǎng)寬為 330 250（ mm），拉桿間距為 448 370（ mm），可見(jiàn)拉桿間距符合要求。本模具屬小型模具，采用的是壓板固定方式。當(dāng)用螺釘直接固定的時(shí)候模具固定板與注射機(jī)模板上的螺孔要完全吻合；而用壓板固定的時(shí)候，只要在模具固定板需要安放壓板的外側(cè)附近有螺孔就能固緊，因此壓板方式有較大的靈活性。 由 查 所 確 定 的 模 架 可 知 該 套 模 具 的 閉 合 厚 度3 5 8 5 4 0 8 0 2 5 2 6 5mH m m? ? ? ? ? ?，符合要求。 模具設(shè)計(jì)與制造 畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 最大、最小模具厚度 在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使模具的總厚度位于注射機(jī)可安裝模具的最大模厚與最小模厚之間。定位圈用內(nèi)六角螺釘固定在定模座上。 如下圖 所示： rdDR 噴嘴與澆口套關(guān)系圖 定位圈尺寸 為了保證模具主澆道中心線與注射機(jī)噴嘴中心線相重合 ,注射機(jī)固定模板上設(shè)有定位孔 ,模具的定模板上應(yīng)設(shè)有凸起的定位圈 ,兩者按 H9/F9 間隙配合。 該模具 r=12mm(見(jiàn)表 42),取 R=13mm，符合要求。它們一般應(yīng)滿足下列關(guān)系 : (1 ~ 2)R r mm?? 模具設(shè)計(jì)與制造 畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 (0. 5 ~ 1)D d mm?? 如果 R r ,將會(huì)出現(xiàn)死角 ,而積存塑料 ,使主流道內(nèi)的塑料凝料將無(wú)法脫出。一般情況下設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)校核的部分包括噴嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模板上的螺孔尺寸等 ,這里先對(duì)噴嘴尺寸進(jìn)行校核，其他的校核需要在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行完以后進(jìn)行校核。在確定制品成型所需的注射壓力時(shí)可利用類比法或參考各種塑料的注射成型工藝參數(shù)等， 聚丙烯 的成型注射壓力在 至150MPa 的范圍內(nèi)，考慮本塑件平均厚度為 3mm，所以注射壓力可P 取為 100Mpa,可見(jiàn)螺桿注射壓力滿足要求。為此注射機(jī)的最大注射壓力應(yīng)大于或等于塑件成型時(shí)所模具設(shè)計(jì)與制造 畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 需要的注射壓力，即 PmaxP 式中 Pmax 為注射機(jī)的最大注射 壓力，該注射機(jī)的 Pmax 為130MPa。 鎖模力的校核 ? ?1zF p nA A F? ? ? 式中： zF —— 熔融塑料在分型面上的漲開(kāi)力（ N）； n —— 型腔數(shù)目，為 2； A—— 塑件在分型面上的投影面積，為 ； A1—— 澆注系統(tǒng)在分型面的投影面積，為 ； p—— 型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力，為 40Mpa； 其中 aF Akp? ， A —— 塑 件 和 澆 注 系 統(tǒng) 在 分 型 面 上 的 投 影 面 積 ， 為； k —— 壓力損失系數(shù)，隨塑料品種注射機(jī)類型噴嘴阻力流道阻力的不同而變化，可在 ～ 的范圍內(nèi)選??； ap —— 注射壓力，即料桶內(nèi)柱塞或螺桿施于熔體上的壓力，為150Mpa； 算得 zF =， F=，滿足 zFF? 。 最大注射量的校核 jn VnVV ?? j gnV V V?? 模具設(shè)計(jì)與制造 畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 32 2 0 . 8 5 2 0 . 8 5 0 . 8 7 2 . 9 80 . 8 0 . 8njg n V VV c m? ? ? ?? ? ? 由于 gV =250cm3,故滿足使用要求。 按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量 gjnVVn V ?? （ ）[2] 其中 gV ———— 注射機(jī)最大注射量， 3cm ； jV ———— 澆注系統(tǒng)凝料量， 3cm ； nV ———— 單個(gè)塑件的容積， 3cm ； 通過(guò)上面 可知算單個(gè)塑件的質(zhì)量為 ；澆道凝料的質(zhì)量為 。 30MPa = mm230106 Pa =.（ KN） 式中 F鎖 注射機(jī)的 公稱 鎖模力（ N） ； A分 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和 ； P型 為 型腔 內(nèi)熔體 壓力， 查參考文獻(xiàn) [2] 表模具設(shè)計(jì)與制造 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 51， 取 P型 =30MPa ； 結(jié)合上面兩項(xiàng)的計(jì) 算， 查參考文獻(xiàn) [5] 中的表 42， 初步確定注塑機(jī)為 XSZY250 型注射機(jī)。流道凝料（包括澆口）在分型面上的上的投影面積 A2， A2 = mm2 ； A分 = A1+ A2=+= mm2 查參考文獻(xiàn) [5] ? F脹 =A分 由此可得注射機(jī)所需體積最小為： /80%=。 （ 2）兩個(gè)塑件和澆注系 統(tǒng)凝料 由于本模具采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)，取澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為塑件質(zhì)量的 80％，則： V 總 =，總質(zhì)量 m 總 =。注射成型時(shí)注射模具安裝在注射機(jī)的動(dòng)模板和定模板上，由鎖模裝置和模并鎖緊，塑料在料筒內(nèi)加熱呈熔融狀態(tài)，由注射裝置將塑料熔體注入型腔內(nèi)，塑料制品固化冷卻后由鎖模裝置開(kāi)模，并由推出裝置將制模具設(shè)計(jì)與制造 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 件推出。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，除了應(yīng)掌握注射成型工藝過(guò)程外，還應(yīng)對(duì)所選用的注射機(jī)有關(guān)技術(shù)參數(shù)有全面了解，才能生 產(chǎn)出合格的塑料制件。 表 32 成型周期與壁厚關(guān)系 模具設(shè)計(jì)與制造 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s 10 35 15 45 22 65 28