【正文】 教師： II摘要 文章主要介紹塑料膠套注塑模具的設(shè)計(jì)方法。本課題從產(chǎn)品成型工藝性出發(fā)，通過分析模具的四大系統(tǒng)（澆注系統(tǒng)，頂出系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)及成型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)） ，注塑成型機(jī)的選擇與相關(guān)參數(shù)的校核，設(shè)計(jì)出一套一模四穴的注塑模具。塑料模具應(yīng)用尤其廣泛，機(jī)械界、電子界、航空界、儀器儀表界以及日常用品等領(lǐng)域都在應(yīng)用。在 20 世紀(jì) 80 年代中期先進(jìn)國家的 CAD/CAM 技術(shù)已開始進(jìn)入實(shí)用階段，經(jīng)過多年的推廣應(yīng)用，模具設(shè)計(jì)軟件化和模具制造數(shù)控化已在我國模具企業(yè)成為現(xiàn)實(shí)?？梢赃\(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)來設(shè)計(jì)注射模具，可以大概確定了注塑、擠出、中空吹塑等塑料成型工藝過程的計(jì)算機(jī)仿真分析。CAD/CAM/CAE技術(shù)已經(jīng)得到越來越多的運(yùn)用在注塑模的設(shè)計(jì)制造上，尤其是CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛，并獲取了較明顯的碩果。運(yùn)用電子信息工程技術(shù)使塑料模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)水平有更大提升。另外，日漸穩(wěn)定的氣體輔助注塑成型技術(shù)以及熱流道技術(shù)的廣闊運(yùn)用，結(jié)構(gòu)不規(guī)則、精密、大型模具的生產(chǎn)水平有了不小的提升，模具的使用時(shí)間和生產(chǎn)速度也逐漸得到提升。一是我國模具行業(yè)會(huì)繼續(xù)快速迸發(fā)，其次是模具工業(yè)也慢慢向中國進(jìn)展還有國際企業(yè)到國內(nèi)進(jìn)行模具購買的勢(shì)態(tài)同樣很突出。 “十一五”期間，我國模具制造水準(zhǔn)不但在產(chǎn)量和質(zhì)量的雙方面有較明顯的提升，還有行業(yè)組成模塊、制件設(shè)計(jì)生產(chǎn)水準(zhǔn)、企業(yè)制度同樣會(huì)獲得很好的開創(chuàng)成果。盡管模具品種較多，而它走向主要盡可能是滿足市場(chǎng)需求，還有高深的技術(shù)成分，尤其是當(dāng)前國內(nèi)還不能滿足自己的需求，仍是需要從其他國家購買模具。所以，部分重要的模具標(biāo)準(zhǔn)件的開發(fā)也一定要當(dāng)作重點(diǎn)來開發(fā)，其中它們的開發(fā)速度應(yīng)該比模具的開發(fā)速度快，如此，我國的模具標(biāo)準(zhǔn)化水準(zhǔn)才能得到及時(shí)提升，繼而提升模具制造品質(zhì)，減少模具制造時(shí)間，減少模具生產(chǎn)費(fèi)用。據(jù)上文提到的需要含有高技術(shù)、數(shù)目多、具有發(fā)展趨勢(shì)特征、銷售優(yōu)良的原則確定重點(diǎn)開發(fā)項(xiàng)目，不僅選擇的項(xiàng)目應(yīng)該當(dāng)前已經(jīng)具有相應(yīng)的技術(shù)含量，更是有機(jī)會(huì)、有能力發(fā)展起來。完成該任務(wù)對(duì)于設(shè)計(jì)者的產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)能力都會(huì)有很大的提高，所以進(jìn)行本課題的研究是一項(xiàng)很有意義的事情。本二維圖是在 CAD 環(huán)境中設(shè)計(jì)出的。側(cè)面沒有孔，不需要采用側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)成型，該塑件表面粗糙度要求不高，其它尺寸都沒有公差要求 [2]。但是塑件壁厚過薄也會(huì)影響其成型能力和強(qiáng)度以及裝配時(shí)所承受的緊固力等。正確確定產(chǎn)品壁厚大小，使壁厚盡量相同，不然因?yàn)槔鋮s和固化速度差異會(huì)出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力，造成產(chǎn)品的走樣和產(chǎn)生缺陷。 圓角分析塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)有圓角，可以提高它成型時(shí)候的流動(dòng)性。該設(shè)計(jì)的塑件都選用的圓角半徑為 R14mm。考慮取出制品時(shí)的難易，制品設(shè)計(jì)時(shí)一定要注意跟開模方向一致，設(shè)計(jì)滿足脫模強(qiáng)度。本塑件脫模斜度為：1176。 通常凸模的脫模斜度大于凹模的，脫模斜度隨著凸模的高度和凹模的深度增大而減小。 材料的選擇PC 聚碳酸酯化學(xué)和物理特性 PC 是一種非晶體工程材料，具有特別好的抗沖擊強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、光澤度、抑制細(xì)菌特性、阻燃特性以及抗污染性。密度一般在 ^3, PC 有很好的機(jī)械特性，但流動(dòng)特性較差，因此這種材料的注塑過程較困難。如果塑件要求有較高的抗沖擊性，那么就使用低流動(dòng)率的 PC 材料；反之，可以使用高流動(dòng)率的 PC 材料，這樣可以優(yōu)化注塑過程。建議干燥條件為 100C到 200C，3~4 小時(shí)。熔化溫度：260~340C。 注射壓力：盡可能地使用高注射壓力。典型用途 電氣和商業(yè)設(shè)備（計(jì)算機(jī)元件、連接器等） ，器具（食品加工機(jī)、電冰箱抽屜等） ，交通運(yùn)輸行業(yè)（車輛的前后燈、儀表板等） 。C料筒溫度：前段　240～280176。C；后段　240～270176。C 注射壓力： 80～130MPa保壓力?。?0～50MPa 注射時(shí)間：0～5S保壓時(shí)間：20～80S 冷卻時(shí)間： 20～50S成型時(shí)間：50～130S 　 塑件的計(jì)算計(jì)算塑件重量是為了選用注射機(jī)及確定模具型腔數(shù)。 成型溫度：230～250℃。（通過軟件計(jì)算）計(jì)算塑件重量：W=Vρ＝ 179。=故塑件的重量為：63 分型面與型腔布局 分型面的設(shè)計(jì)開模時(shí)能拿出制件跟流道系統(tǒng)凝料的可分開的接觸面叫做分型面。選擇分型面的方向盡可能跟注塑機(jī)開模方向成九十度角，非一般情形時(shí)選用跟注塑機(jī)開模方向平行。(2) 要符合制件的表面質(zhì)量規(guī)定。(4) 應(yīng)盡量確保制件的精度規(guī)定。(6) 應(yīng)有利于排氣。因?yàn)樵撝破返耐庑尾灰?guī)則，確定分型面的時(shí)候，要符合上述的幾點(diǎn)。7圖 31 分型面 型腔的布局要確保模具和注射機(jī)的生產(chǎn)能力相符合，增加制造效益，以及確保制品的精度，設(shè)計(jì)模具的時(shí)候必須定好型腔個(gè)數(shù)。生產(chǎn)數(shù)量不大時(shí)用一個(gè)型腔模具；生產(chǎn)數(shù)量較大時(shí)則選用兩個(gè)及以上型腔模具。原因是兩個(gè)及以上型腔模具的不同型腔的成型環(huán)境跟熔體流到每個(gè)型腔的速度不一樣，導(dǎo)致制品精度要求較好時(shí)，通常選用一個(gè)型腔的模具。該制品外形輪廓不規(guī)則，如果型腔數(shù)太多，將增加模具制造難度，提高模具費(fèi)用，所以選擇四個(gè)型腔的模具 [6]。所以模具設(shè)計(jì)時(shí)要清楚模具跟注塑機(jī)之間的關(guān)聯(lián)，明確注塑機(jī)的技術(shù)要求。按注塑機(jī)外形可分為：立式注塑機(jī)、臥式注塑機(jī)和角式注塑機(jī)三種，使用較普遍的是臥式注塑機(jī)。作業(yè)時(shí)模具安裝在動(dòng)模座板和定模座板上，通過閉模系統(tǒng)閉模然后鎖死模具，注塑系統(tǒng)把原料運(yùn)送到料筒中加熱至塑化，然后把熔融的塑料射到模具型腔中。臥式注射機(jī)重心低，操作簡(jiǎn)易，且制品推出便可以自東東下落，便于到達(dá)無需人工作業(yè)。3cm立式注射機(jī)：注塑系統(tǒng)跟閉模裝置的中心線跟地面成九十度的注射機(jī)。角式注射機(jī)：注塑系統(tǒng)跟閉模裝置的中心線成九十度布置的注塑機(jī)。根據(jù)全方位考慮以及考慮制品材質(zhì) ABS 的特性最終決定采用臥式注射機(jī)。澆注系統(tǒng)凝料體積地預(yù)算，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)公式按制品體積的 1/5~1 倍來計(jì)算。正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要 [8]。圖 41 澆注系統(tǒng)1主流道， 2分澆道 1， 3分澆道 2， 4分澆道 3，5澆口，6型腔， 7冷料穴 確定澆注系統(tǒng)的原則注塑機(jī)噴嘴到模具型腔澆口的這一段塑料流動(dòng)的通道叫做流道系統(tǒng)或澆注系統(tǒng)。流道系統(tǒng)通常分成普通澆注系統(tǒng)跟熱澆道澆注系統(tǒng)。對(duì)于澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則有：(1) 認(rèn)識(shí)塑料的特性 注塑成型時(shí)注塑機(jī)料筒中的塑料已變?yōu)檎沉鳡顟B(tài)，所以認(rèn)識(shí)用來成型塑料熔融狀態(tài)的流動(dòng)性能、溫度和剪切速率跟粘度有著及其重要的關(guān)系。(2) 要盡可能的減小或防止產(chǎn)生熔接痕 在澆口位置的選擇時(shí)，還要注意盡可能防止熔接痕的產(chǎn)生。(3) 使凹模中的氣體順利排出 流道系統(tǒng)必須可以使熔融狀態(tài)的塑料布滿凹模的每個(gè)11角落，以至于可以把流道系統(tǒng)和凹模中已存在氣體排到模外。(4) 避免凸模的走樣以及鑲件的錯(cuò)位 流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須盡可能地防止熔融態(tài)的塑料直接沖擊較小的凸模或鑲件，才能避免塑料的沖擊力導(dǎo)致小的凸模走樣以及鑲件的錯(cuò)位。保持較理想地流動(dòng)狀態(tài)，讓制品可以完好成型。 主流道的設(shè)計(jì)把熔融狀的塑料到達(dá)凹模時(shí)的第一段通道稱作主流道，其外形輪廓跟大小對(duì)塑料的流動(dòng)快慢以及填充速度有重要的關(guān)系。~5176。主流道內(nèi)表面粗糙度通常是 上下。21(2) 要減小熔料地流動(dòng)阻力，主流道尾端跟分流道連接的地方要用圓角過渡，半徑為r=1～4mm。臥式注射機(jī)使用的模具中，主流道通常與分型面呈九十度，主流道的外形輪廓跟大小如圖 42 所示。 ??1246Rm??H＝ ㎜ 95㎜ ㎜Ltan?LdD13 分流道的設(shè)計(jì)接連主流道跟澆口的進(jìn)料通道叫作分流道。還可以把塑料熔體均勻的布滿到每一個(gè)型腔，故選用平衡式分流道如圖 42 所示。太大直徑的分流道冷卻速度不快，而且還增加模塑時(shí)間。澆口的選用以及位置的確定是否適合，對(duì)制品是否可以完整和高質(zhì)量的注塑成型有著重要的影響 [9]。限制性澆口是流道系統(tǒng)里截面尺寸最小的地方，通過截面積地改變，讓分流道中的塑料熔體速度加大，增加剪切速率，減小粘度，讓它變成最好的流動(dòng)狀態(tài)，可以快速均勻地布滿凹模。澆口種類很多，各式形狀澆口的尺寸跟特點(diǎn)及使用環(huán)境差異。本次設(shè)計(jì)選用的是側(cè)澆口。側(cè)澆口是常見的方形截面澆口，它能便捷地調(diào)整填充時(shí)的剪切速率跟封閉時(shí)間。經(jīng)常應(yīng)用在兩板式多型腔模具以及斷面尺寸較小的制品，還具有對(duì)每種塑料的成型適應(yīng)性都很好的特點(diǎn)。要做到這一點(diǎn)必須使：1)流程(包括分支流程)為最短；2)每一股分流都能大致同時(shí)到達(dá)其最遠(yuǎn)端；3)應(yīng)先從壁厚較厚的部位進(jìn)料；4)考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。14根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則，此設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口。因?yàn)樾托?、型腔件直接跟高溫，高壓的熔體接觸，而且在脫模時(shí)還重復(fù)跟塑料產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。注塑模具的組成部件比較復(fù)雜，普通的注射模也有較多零件構(gòu)成。然而，因?yàn)樗芰现萍妮喞?、大小和精度都不一樣，制件的需求?shù)量跟塑料種類也各異。注塑模鋼材的性能要求如下：(1) 機(jī)械加工性能良好；(2) 拋光性能優(yōu)良；(3) 不易被磨損以及抗疲勞性能優(yōu)良；(4) 型芯部分強(qiáng)度高；(5) 具有耐腐蝕性能；(6) 有一定的熱硬性。 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模（型腔）的設(shè)計(jì)凹模的種類主要有以下兩種：(1) 整體式凹模直接在模架板上制造凹模。然而一般模架的模板材料是常用的中碳鋼，但是它的使用壽命不長，如果選用好的材料模板加工整體型腔，那么制造成本就會(huì)很高。16(2) 組合式凹模結(jié)構(gòu)通常由兩個(gè)以上的零件構(gòu)成的凹模叫作組合式凹模。1) 整體嵌入式凹模把比制件外形較大較好的材料加工成型腔，然后把這個(gè)型腔鑲到模板中固定。同時(shí)確保了型腔的使用壽命，還能做到合理利用高價(jià)的鋼材。2) 局部鑲?cè)胧桨寄．?dāng)外形輪廓不規(guī)則跟某些局部較容易磨損的型腔，把不方便制造或是容易磨損的部分設(shè)計(jì)成嵌入形式，安裝到凹模主體上。3) 四壁拼合式凹模如果是大型輪廓不規(guī)則的型腔，選用把型腔四周制造后嵌到模具里，然