【正文】 kW 外形尺寸（長寬高）： 5300mm 940mm 1815mm 第四章 型腔布置 注射模具每一次注射循環(huán)所能成型的塑件數(shù)量是由模具的型腔數(shù)目決定的。 在給定了零件實(shí)物的情況下，零件的設(shè)計已經(jīng)完成，所選用的材料也已經(jīng)確定，就要考慮采用單型腔模具還是多型腔模 具。它可以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。所以，在這里采用多型腔設(shè)計。一般來說，一模多腔時需要確定最經(jīng)濟(jì)的型腔數(shù)目 nw。技術(shù)參數(shù)包括鎖模力、最小和最大注射量、塑化能力、模板尺寸、制品尺寸精度和流變參數(shù)等。影響型腔數(shù)目的最重要因素有以下四個： 注射機(jī)的鎖模力 設(shè)注射機(jī)的鎖模力為 F（ N），型腔內(nèi)熔體的平均壓力為 pc（ MPa），每個制品在分型面上的投影面積為 A（ mm2）流道和澆口在分型面上的投影面積為 B（ mm2），則最大的型腔數(shù)目為： A BpFn c ?? /1 流道和澆口在分型面上的投影面積為 B，在模具設(shè)計前是未知值，根據(jù)對多型腔的統(tǒng)計分析，大約 B 為 (～ )A，通常可取 B=。低黏度物料時取小值，高黏度物料時取大值。同樣流道和澆口的總體積是未知量。當(dāng)物料黏度高、制品體積小、型腔數(shù)目多，又要作平衡布置時，澆系統(tǒng)的體積甚至還要大。對于高精度制品，通常取 n3=4，此處，該零件外殼并非高精度產(chǎn)品，所以在此制品精度不作為主要的參考依據(jù)。 4n 可供參考，當(dāng)型腔數(shù)目接近 13 n4 時，表明可以取得很好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。 通過以上四點(diǎn)分析可得知，在所選定的注射機(jī)下，取型腔數(shù)目為 3，即一模三腔，可以得到比較好的效果，于是確定型腔的數(shù)目為 3。 型腔布置和澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 型腔的圓形排列所占的模板尺寸大，雖有利于澆注系統(tǒng)的平衡，但加工困難。 在此，按照上述原則將該零件的型腔設(shè)計成平衡式圓形排列，并且陣列均勻布置。澆注系統(tǒng)分為普通流道的澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)具 有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對制品的質(zhì)量影響很大。本設(shè)計中采用普通流道的澆注系統(tǒng)。 普通流道的澆注系統(tǒng)從總體來看，有如下作用： 將來自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)地輸送到型腔，同時使型腔內(nèi)的氣體能及時順利排出。 二、普通流道澆注系統(tǒng)設(shè)計 澆注系統(tǒng)設(shè)計是否合理不僅對塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，而且還與塑件所用的塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關(guān)，因此，澆注系統(tǒng)設(shè)計是模具設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。 采用盡量短的流程，以減少熱量與壓力損失 澆注系統(tǒng)作為充填型腔的流動通道，要求流經(jīng)其內(nèi)的塑料熔體熱量損失及壓力損失減小到最低程度，以保持較理想的流動狀態(tài)及有效地傳遞最終壓力。 澆注系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)有利于良好的排氣 澆注系統(tǒng)能夠順利地引導(dǎo)塑料熔體充滿型腔的各個角落，使型腔及澆注系統(tǒng)中的氣體有序地排出，以保證填充過程中不產(chǎn)生紊流或渦流，也不會因氣體積存而 15 引起凹陷、氣泡、燒焦等成型缺陷。 防止型芯變形和嵌件位 移 澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)盡量避免塑料熔體直沖細(xì)小型芯和嵌件，以防止熔體沖擊力使細(xì)小型芯變形或使嵌件位移。 澆注系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合型腔布置綜合考慮 澆注系統(tǒng)的分布形式與型腔的排布密切相關(guān)，應(yīng)在設(shè)計時盡可能保證在同一時間內(nèi)塑料熔體充滿各型腔，并且使型腔及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積總重心與注射機(jī)鎖模機(jī)構(gòu)的鎖模力作用中心相重合，這對于縮模的可靠性及縮模機(jī)構(gòu)受力的均勻性都是不利的。 澆注系統(tǒng)的模具工作表面應(yīng)達(dá)到所需的硬度、精 度和表面粗糙度，其中澆口應(yīng)有 IT8 以上的精度要求。 第二節(jié) 流道及澆口設(shè)計 一、流道設(shè)計 主流道設(shè)計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。 主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和充模時間?！?3186。過小的錐角會使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大。 主流道內(nèi)壁的表面粗糙度取 以下，拋光時沿軸向進(jìn)行。因為模板厚度為85mm，主流道的長度稍長，所以在模板上挖出深凹坑，讓噴嘴伸入到模具內(nèi)。 冷料穴與拉料桿設(shè)計 冷料穴位于主流道正對面的動模板上，或者處于分流道末端。它的作用是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品質(zhì)量。 這里冷料穴設(shè)計成兼有拉料作用的冷料 穴，在圓管形的冷料穴試底部裝有一根Z 形頭的拉料桿，稱為鉤拉料桿，這種兼有拉料作用的冷料穴是最常用的一種。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段，因此要求所設(shè)計的分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔，并且流動過程中壓力損失 18 盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。常用的分流道截面形狀一般有圓形、梯形、 U 形、半圓形及矩形等。這是因為梯形分流道容易加工，且塑料熔體的熱量散失及流動阻力均不大，這里采用梯形截面的分流道。 對于 ABS 制品的削皮器，由其重量（ 37g）和壁厚（ 6mm）由經(jīng)驗曲線查得分流道的直徑尺寸為 D=6mm(《中國模具設(shè)計大典》第 2 卷 P328)，其它尺寸見下圖： 二、澆口設(shè)計 澆口也稱進(jìn)料口，是連 接分流道與型腔的通道。澆口的位置、形狀及尺寸對塑件的性能和質(zhì)量的影響很大。 熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時會產(chǎn)生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模。 19 對于多型腔模具，澆口能用來平衡進(jìn)料。非限制性澆口起著引料、進(jìn)料作用；限制性澆口一方面通過截面積突然變化使分流道輸送來的塑料熔體的流 速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動狀態(tài)，迅速而均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進(jìn)入型腔時的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質(zhì)量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑料分離的作用。側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體于型腔的側(cè)面充模，其截面多為矩形狹縫（也有用半圓形的注入口），調(diào)整其截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時的剪切速率及澆口封閉時間。 側(cè)澆口的設(shè)計結(jié)果如下圖 (示意圖 )： 20 在上述尺寸中，以澆口深度 h 最為重要。澆口寬度 W 的大小對熔體的體積流量有直接影響。 第六章 模架的確定及標(biāo)準(zhǔn)件的選用 以上內(nèi)容確定之后，便根據(jù)所定內(nèi)容設(shè)計模架。 標(biāo)準(zhǔn)件包括通用標(biāo)準(zhǔn)件及模具專用標(biāo)準(zhǔn)件兩大類。模具專用標(biāo)準(zhǔn)件如定位圈、澆口套、推桿、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件等。 21 模架尺寸確定之后，對模具有關(guān)零件進(jìn)行必要的強(qiáng)度或剛度校核，看所選模架是否可以，尤其對大型模具，這一點(diǎn)尤為重要 。當(dāng)然選用模架時要考慮到塑件的成型、流道的分布形式以及頂出機(jī)構(gòu)的形式等因素。分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有密切關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的流動充填特性及塑件的脫模，因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計中的一個關(guān)鍵。 分型面的形式 注射模具有的只有一個分型面，有的有兩個多個分型面。分型面的形狀可以是平面、階梯面 或曲面。 分型面的選擇 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。選擇分型面時一般應(yīng)考慮以下幾項基本原則： 1） 分型面應(yīng)選在塑件外形尺寸的最大輪廓處 這里通過該方向上塑件的截面積最大，否則塑件無法從型腔中脫出。 3）保證塑件的精度要求 與分型面垂直方向的高度尺寸，若精度要求較高，或同軸度要求較高的外形或內(nèi)孔，為保證其精度，應(yīng)盡可能設(shè)置在同一半模具型腔內(nèi)。 4）滿足塑件的外觀質(zhì)量要求 選擇分型面時應(yīng) 避免對塑件的外觀質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響，同時考慮分型面處所產(chǎn)生的飛邊是否容易修整清除，當(dāng)然，在可能的情況下，應(yīng)避免分型面外產(chǎn)生飛邊。 6）對成型面積的影響 注射機(jī)一般都規(guī)定其相應(yīng)模具所允許使用的最大成型面積及額定鎖模力，注射成型過程中，當(dāng)塑件（包括澆注系統(tǒng)）在合模分型面上的投影面積超過允許的最大成型面積時，將會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，這時注射成型所需的合模力也會超過額定鎖模力，因此，為了可靠地鎖模以避免漲模溢料現(xiàn)象的發(fā)生，選 擇分型面時應(yīng)盡量減少塑件（型腔）在合模分型面的投影面積。 8）對側(cè)向抽芯的影響 當(dāng)塑件需要側(cè)向抽芯時，為保證側(cè)向型芯的放置及抽芯機(jī)構(gòu)的動作順利，在選定分型面時，應(yīng)以淺的側(cè)向凹孔或短的側(cè)向凸臺作為抽芯方向，將較深的凹孔或較高的凸臺放置在合模方向，并盡量把側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)放置在動模一側(cè)。但根據(jù)以上原則，選擇分型面，其結(jié)構(gòu)簡圖如下： 由削皮器外形的特點(diǎn)可以看出： 24 優(yōu)先選水平面分型面分型， 零件結(jié)構(gòu)簡單、最大橫截面位于制件中間、分型面唯一，可以順利地脫模，故可以適用。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除干凈，一方面將會在塑件上形成氣泡，另一方面氣體受壓力，體積縮小而產(chǎn)生高溫會導(dǎo)致塑件局部碳化或（褐色斑紋），同時積存的氣體還會產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)計型腔時必須考慮排氣問題。 注射模成型時的排氣方式通常以如下四種方式進(jìn)行： 1）利用配合間隙排氣 2）在分型面上開設(shè)排氣槽排氣 3）利用排氣塞排氣 4）強(qiáng)制性排氣 通常在中小型模具中，可利用推桿、活動型芯以及雙支點(diǎn)的固定型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，其間隙為 ～ 。排氣間隙可認(rèn)為取 。成型零件是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常包括了凸模、凹模、成型桿等。在冷卻固化中形成了塑件的形體、尺寸和表面。成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力，它的強(qiáng)度和剛度必須在許可范圍內(nèi)。 一、成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 構(gòu)成型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，它主要包括凹模，凸模、型芯、鑲塊各種成型桿，各種成型環(huán)由于型腔直接與高溫高壓的塑料相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量，因此要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨力以承受塑料的擠壓力和料流的摩擦力和足夠的精度和表面粗糙度，以保證塑料制品表面光高美觀，容易脫模，一般來說成型零件都應(yīng)進(jìn)行熱處理，使其具有 HRC40 以上的硬度，如成型產(chǎn)生腐蝕性氣體的塑料如聚氯已烯等。 凹模 凹模是用來成型塑件的外表面的主要零件 。 1）整體式凹模 整體式凹模由整塊材料加工而成。缺點(diǎn)是加工困難，需用電火花機(jī)床和立式銑床加工，熱處理也不方便，僅適合于形狀簡單的中小型制品。通常將多個整體凹模嵌入到凹模固定板中。整體嵌入式凹模裝在凹模固定板中，需要用銷釘式螺釘定位帶臺階的嵌入式凹模能有效地防止脫 出固定板，但需要墊板壓固，凹模和固定板之間采用過渡配合甚至過盈配合，以便使凹模固定牢靠。它的強(qiáng)度和剛度較差。 4）鑲嵌式凹模 設(shè)計中采用整體式凹模，主要原因是型腔是不規(guī)則形狀，但是又類似扇形，若采用其它方式，固定時有一定的困難。 凸模 凸模和型芯均是成型塑件內(nèi)表面的零件。 主型芯按結(jié)構(gòu)分可分為整體式和組合式兩種。其具體的形式參見圖紙。 2）拋光性能優(yōu)良。 27 4）具有耐腐蝕性能。常用 9CrWMn、 Cr12MoV 和 3Cr2W8V 等鋼種。 在此凸模選用預(yù)硬鋼 P20，即 3Cr2Mo 來作為成型零件。模具制造中不必?zé)崽幚怼? 凹模采用鏡面鋼 PMS(10Ni3CuAlVS)，它的供貨硬度為 30HRC，易于切削加工。C，以 5~10h 時效處理，鋼材彌散析出復(fù)合合金化合物，使鋼材具有 40~45HRC 的硬度，耐磨性好且變形小。任何塑料制件都有一定的幾何形狀和尺寸精度的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，則精度要求高。影響塑件 尺寸精度的因素相當(dāng)復(fù)雜，這些影響因素應(yīng)作為確定成型零件工作尺寸的依據(jù)。 2)成型零件的制造誤差 實(shí)踐表明，成型零件的制造公差約占塑件總公差的 1/3~1/4，因此在確定成型零件工作尺寸公差時可取塑件公差的 1/3~1/4，或取 IT7~IT8級作為模具制造公差。 3)模具成型零件的磨損 4)模 具安裝配合的誤差 在一般情況下，收縮率的波動、模具制造公差和成型零件的磨損是影響塑件尺寸精度的主要原因。 以下計算中，塑料的收縮率均為平均收縮率。 1)型腔徑向尺寸 zM xLssL ?0])1[( ???? = 0])[( ????? = ? = ?? 其中： ML 型腔的徑向尺寸 sL 塑件的外形尺寸（ 40 ? ） 29 s 塑件的平均收縮率（ % maxS =%； minS =%） x系數(shù) δ z取Δ /3 2)型腔深度尺寸 zSM xHsH ?????? 0])1[( = 0])[( ????? = ? = ?? 式中： MH 型腔深度尺寸； SH 塑件深度尺寸（ ? ）； 3)型芯的徑向尺寸 在型芯高度尺寸計算中，由于型芯的端面磨損很小，所以可不考慮磨損量，由此可以推出： 0])1[( zsM xlsl ?????? = 0])[( ????? = 0 ? = ?? 式中： Ml 型芯徑向尺寸； Sl 塑件徑向尺寸（ ? ）； 4）型芯的的高度尺寸 0])1[( zsm xhsh ?????? 30 = 0])[( ????? = 0 ? = ?? 式中： mh 型芯的高度尺寸； sh 塑