【正文】 形狀結(jié)構(gòu) 1） 主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角常取 ?? 4~2 ，流動(dòng)差的塑料可取 ?? 6~3 ，流道壁表面粗糙度取 ?R ，且加工時(shí)應(yīng)沿流道軸拋光。 3） 主流道末端呈圓角過渡，圓角半徑 r= mm3~1 。 5） 主流道常開設(shè)在可拆卸的主流道襯套上；不同主流道襯套的結(jié)構(gòu)與裝配形式如圖 10所示，其材料常用 T8A 或 T10A,熱處理淬火硬度 HRC55~50 。定位環(huán)的作用是保證主流道中心與注塑機(jī)噴嘴中心一致，實(shí)現(xiàn)快速裝模、調(diào)模，避免注塑機(jī)噴嘴受損及熔料注射時(shí)產(chǎn)生溢料、漏料等現(xiàn)象。 結(jié)合以上原則，確定主流道相關(guān)尺寸 R2 =14mm（注塑機(jī)噴嘴圓弧半徑 12mm），d2 =（注塑機(jī)噴嘴直徑 4mm），圓角半徑 r=1mm，球面凹坑深度取 3mm，其余尺寸查手冊(cè) ,結(jié)構(gòu)如圖 11 所示： 圖 11 澆口套 圖 12 定位圈與主流道襯套的配合 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道。因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動(dòng)過程中壓力損失盡可能小，能將塑 料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。 在流道設(shè)計(jì)中要減少在流道內(nèi)的壓力損失，則希望流道的截面積大；要減少傳熱損失，有希望流道的表面積小，因此可用流道的截面積與周長(zhǎng)的比值來表示流道的效率，該比值大則流道的效率塑料模具設(shè)計(jì)論文 11 高。若采用 U 形截面，則 H1 =,斜度 ? =5? ～ 10? ；若采用梯形截面，則 B=，H=，側(cè)面斜度 ? =5? ～ 10? 。為了加工方便，采用矩形截面，由于矩形截面的尺寸無固定公式，又因?yàn)榫匦闻c梯形的 形狀類似，所以在此套用梯形截面尺寸的計(jì)算公式，計(jì)算后取矩形截面的長(zhǎng)為 6mm，寬為 4mm。通常分流道內(nèi)表面粗糙度常取 Ra m? ，當(dāng)分流道截面尺寸較大時(shí)可采用 Ra m? 。 圖 14 分流道與澆口的連接處 塑料模具設(shè)計(jì)論文 12 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大，本次設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口。側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為矩形（扁槽），改變澆口的寬度與厚度可以調(diào)節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結(jié)時(shí) 間。 圖 15 側(cè)澆口形式 圖 15 中，圖 a 為分流道、澆口與塑件在分型面同一側(cè)的形式；圖 b 為分流道和澆口與塑件在分型面兩側(cè)的形式，澆口搭接在塑件上；圖 c 為分流道和澆口與塑件在分型面兩側(cè)的形式，澆口搭接在分流道上。設(shè)計(jì)時(shí)選擇側(cè)向進(jìn)料還是端面進(jìn)料，要根據(jù)塑件的使用要求而定。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，由于塑件結(jié)構(gòu)特殊，考慮到塑件的成型工藝，采用如圖 b）所塑料模具設(shè)計(jì)論文 13 示的澆口形式，即分流道和澆口與塑件在分型面兩側(cè)的形式，澆口搭接在塑件上。 t=? ?~ ? =? ?~ 2= ~ mm，取 。 l 一般取值為 2～ 3mm，取 3mm。 圖 16 分流道和澆口的三維圖 冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴也稱冷料井，其作用是捕集熔體前鋒“冷料”，防止相對(duì)過冷料堵塞澆 口或進(jìn)入模腔后而影響塑件質(zhì)量；當(dāng)開模時(shí)利用冷料穴的結(jié)構(gòu)，將主流道凝料拉出。本次設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)中只有主流道冷料穴。由于本次模具中冷料穴要設(shè)置螺紋拉料桿，因此冷料穴的空間比普通的冷料穴要大的多，其空間尺寸主要根據(jù)螺紋拉料桿的螺紋部分來設(shè)置，具體結(jié)構(gòu)由螺紋拉料桿確定。如果不能可靠地將上述氣體排出模腔，將導(dǎo)致以下后果： 塑料模具設(shè)計(jì)論文 14 或殘留于制品內(nèi)部形成氣泡，或積存于熔料與模腔表壁之間導(dǎo)致制品表面內(nèi)凹；增加熔體充型阻力，導(dǎo)致模腔填充不全、保壓不充分、注射壓力增大，熔體充模速率降低；熔接質(zhì)量差，制品上明顯的熔接痕甚至熔接縫（裂紋 ） ,塑件力學(xué)性能下降；塑件表層受壓氣體易導(dǎo)致塑件表面出現(xiàn)銀紋、云霧、分層剝落等，表面質(zhì)量差；模腔內(nèi)被壓縮的氣體將伴隨溫度升高，可能使氣穴或氣泡周圍的塑料發(fā)生局部降解變色或燒焦。 在注射成型過程中，本設(shè)計(jì)中模具的排氣方式：用模具零部件的配合間隙及分型面自然排氣。 本設(shè)計(jì)中塑件的尺寸并不大，利用螺紋型芯與軸套的配合（ H8/f8） 間隙、軸套與型腔的配合（ H8/f8） 間隙排氣。如圖 17 所示： 圖 17 模具的排氣方式 成型零部件的設(shè)計(jì) 模 具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模型腔、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能，所以選 用 20Cr， 并滲碳淬火，硬度大于 55HRC。 成型零部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 成型零部件決定了塑件的幾何形狀和尺寸，通常包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。本次設(shè)計(jì)中采用組合式結(jié)構(gòu)，組合式凹模結(jié)構(gòu)是指型腔是由兩個(gè)以上的零部件組合而成的。綜合考 慮后，采用整體嵌入式凹模結(jié)構(gòu)。小型塑件在采用多型腔模具成型時(shí)，各單個(gè)型腔采用機(jī)械加工、冷擠壓、電加工等方法加工制成，然后壓入模板中。其基本形式如圖 19 所示： 圖 18 常見的成型零件的固定方式 本次設(shè)計(jì)中，凹模型腔的形式屬于圖 18 中左下角圖的情況，所以采用左下角圖所示的凹模結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)如圖 19 所示。 圖 20 凸模三維圖 ③螺紋成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 螺紋直接成型的方法有： （ 1）采用螺紋成型零件（型芯或螺紋型環(huán)）在成型之后將塑件旋下，該方法在模具結(jié)構(gòu)上需配有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。 （ 2）采用瓣合模成型，生產(chǎn)效率高，但常帶有飛邊。 （ 3）對(duì)于要求不高且用軟塑料成型的螺紋，可通過強(qiáng)制脫模來成型。 本次設(shè)計(jì)中的塑件內(nèi)有內(nèi)螺紋，因此采用第一種方案，采用螺紋型芯，成型之后將塑件旋下， 如圖 21 所示： 圖 21 螺紋型芯的三維圖 成型零部件工作尺寸的計(jì)算 所謂成型零件的工作尺寸是指成型零件上直接構(gòu)成型腔腔體部位的尺寸，其直接對(duì)應(yīng)塑件的形狀與尺寸。 影響塑件精度的因素主要有 成型零件制造公差、成型收縮率、型腔和成型零件的磨損等， 鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復(fù)雜，塑件本身精度也難以達(dá)到高精度，為了計(jì)算方便，規(guī)定： 塑料模具設(shè)計(jì)論文 17 1） 塑件上的軸類尺寸以其最大值為公稱尺寸，公差為單向負(fù)偏差；塑件上孔類尺寸以其最小尺寸為公稱尺寸，公差為 單向正偏差。 3） 塑件及模具成型零件上中心距類尺寸，其公差為雙向?qū)ΨQ分布。其中 A 類尺寸有 SR SR 8? 、 ? ? 5 ? 1 ? 1? 1 ? 2 SR（ 4+1）、 SR（ 5+1）、 ? 5 ? 50、 1 2 1 2螺紋大徑為 ? 1中徑 ? 、小徑 ? ， B 類尺寸有 1 10（ A 類尺寸是指塑件上不受成型零件移動(dòng)的影響的尺寸， B 類尺寸是指塑件上受成型零件移動(dòng)的影響的尺寸）。 B 類尺寸 ： 6? 、 9? 、 1? 、 11? 、 4? 、 10? 將塑件上尺寸分類如下： 孔類尺寸 ： SR4 ? 、 SR5? 、 9? 、 8? ? 、 ? 4? 、 1? 、 8? 、6? 、 ? 54? 、 4? （其中橫向尺寸有： SR4 ? 、 SR5? 、8? ? 、 ? 4? 、 ? 54? ，其余為縱向尺寸） 軸類尺寸 ： ? 12? 、 ? 14? 、 ? 18? 、 ? 22? 、 SR（ 4+1） ? 、SR（ 5+1） ? 、 ? 58? 、 11? 、 10? 、 ? 50? （其中橫向尺寸有： ? 12? 、 ? 14? 、 ? 18? 、 ? 22? 、 SR（ 4+1）? 、 SR（ 5+1） ? 、 ? 58? 、 ? 50? ，其余為縱向尺寸） 中心距尺寸 ： 17? 、 25? 、 2? 、 12? 、 20? 、 28? 螺紋尺寸 ：大徑 ? 14? 、中徑 ? ? 、小徑 ? ? 對(duì)以上各尺寸按“入體原則”標(biāo)注，處理后的數(shù)據(jù)如下： 孔類尺寸 ： ? 、 ? 、 ? 、 ? ? 、 ? ? 、 ? 、 ? 、 ? 、 ? ? 、 ? 軸 類尺寸 ： ? ? 、 ? ? 、 ? ? 、 ? ? 、 ? 、? 、 ? ? 、 ? 、 ? 、 ? ? 中心距尺寸 ： 17? 、 25? 、 2? 、 12? 、 20? 、 28? 螺紋尺寸 ：大徑 ? ? 、中徑 ? ? 、小徑 ? ? ① 對(duì)于橫向尺寸 Lm = ? ? z0cp 431 ???????? ??? SLS ② 對(duì)于縱向尺寸 Hm = ? ? z0scp 321 ???????? ??? HS ①對(duì)于橫向尺寸 Lm = ? ? 0cp 431ZSLS ???????? ??? ②對(duì)于縱向尺寸 塑料模具設(shè)計(jì)論文 19 Hm = ? ? 0scpz321???????? ??? HS Cm = ? ?? ? 21 zscp ??? CS 式中 Lm 、 Cm 、 Hm —— 成型零件工作尺寸 (mm)； Scp —— 塑料平均收縮率 (%)， ABS 的平均收縮率為 %； Ls 、 Cs 、 Hs —— 塑件基本尺寸（ mm）； ? —— 塑件公差值（ mm）； z? —— 成型零件制造公差（ mm），其值取 3/~6/ ?? 。 大徑： d 大m = ? ?? ?0scp md1 ????? 中大S 中徑： d 中m = ? ?? ?0scp md1 ????? 中中S 小徑： d 小m = ? ?? ?0scp md1 ????? 中小S 螺距： Lm = ? ?? ? 2cp1 ms ??? LS 式中 d 大m 、 d 中m 、 d 小m —— 螺紋型芯的大徑、中 徑、和小徑的基本尺寸（ mm）； d 大m 、 d 中m 、 d 小m —— 塑料上螺孔的大徑、中徑、和小徑的基本尺寸（ mm）； Scp —— 塑料的平均收縮率（ %）； 中? —— 塑料內(nèi)螺紋中徑公差（ mm），可按金屬螺紋公差標(biāo)準(zhǔn)之最低精度取值； m? —— 螺紋型芯或型環(huán)中徑制造公差（ mm），一般取塑料螺紋中徑公差（ 4/1~5/1 ） 中? ； Lm —— 螺紋型芯或型環(huán)的螺距（ mm）； Ls —— 塑件上螺紋的螺距（ mm），對(duì)型芯而言是指內(nèi)螺紋螺距，對(duì)型環(huán)是指螺紋螺距。 應(yīng)使 max? ???? ，則 s=Rr? ?? ?????????????????????? 11p2rprp1r????EE 所以： s=Rr? 29 13029302955?????????= ②按強(qiáng)度條件計(jì)算壁厚為： s ? ?? ? ???????? ????? 1p2rr ? ?R ， ?? 取 355MPa s=Rr? 29 ???????? ??? 13023 5 5 3 5 5 = 塑料模具設(shè)計(jì)論文 23 為了方便型腔工作零件加工時(shí)裝夾以及減小變形，取 s=10mm。 ①按剛度條件計(jì)算，型腔底板厚為： h? ? ?3 ?E 所以 h? 354 ?? ??= ②按強(qiáng)度條件計(jì)算，型腔底板厚為： h? ? ?? 所以 h?355 2?? = 因此凹模型腔的底厚只要大于或等于 即可，為了縮短模具的制造周期，其厚度采用標(biāo)準(zhǔn)值，取 20mm。在注射成型過程中，塑料的壓力會(huì)使嵌件發(fā)生位移或變形，所以在嵌件設(shè)計(jì)時(shí)，無論桿形或環(huán)形嵌件，其高度不宜超過其定位部分直徑的兩倍。 圖 24 嵌件在模具中的位置 圖 25 嵌件的固定方式 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 脫模方案的 確定 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中塑件帶有螺紋結(jié)構(gòu)，因此應(yīng)設(shè)計(jì)脫螺紋的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)塑件的脫模。在這里選用螺紋塑件的旋轉(zhuǎn)脫模，其條件是：有能保證塑件與螺紋型芯或型環(huán)之間可保持相對(duì)的螺旋運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。此次設(shè)計(jì)中模具螺紋塑件的旋轉(zhuǎn)脫模：開模過程中，借助開模運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過齒輪軸、錐齒輪、圓柱齒輪，最終帶動(dòng)螺紋型芯和螺紋拉料桿旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)螺紋型芯從塑件中脫出 及拉出澆注系統(tǒng)系統(tǒng)凝料，完成塑件與澆注系統(tǒng)凝料的同步脫模。脫模機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)如圖 26 所示，在開模過程中，借助開模運(yùn)動(dòng)，由齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過齒輪軸、錐齒輪傳動(dòng)、圓柱齒輪傳動(dòng)，最終帶動(dòng)螺紋型芯和螺紋拉料桿旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)螺紋型芯從塑件中脫出及拉出澆注系統(tǒng)系統(tǒng)凝料，完成塑件與澆注系統(tǒng)凝料的同步脫模，脫模機(jī)構(gòu)中螺紋拉料桿的螺紋與螺紋型芯上的螺紋旋向應(yīng)相反，塑件上的螺紋旋向?yàn)橛倚?，這拉料桿上為左旋，螺距成比例（與拉料桿和螺紋型芯的轉(zhuǎn)速 比成反比）。對(duì)于不通孔殼形塑件脫模時(shí)，還須克服大氣壓力。此阻力在開模的瞬間最大，所以，計(jì)算的脫模力為初始脫模力。 ①對(duì)于薄壁螺紋塑件的旋轉(zhuǎn)脫模，其所需最小扭矩 ( N mm)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式如下：