【正文】 關(guān)數(shù)據(jù)表明，目前僅汽車行業(yè)就需要各種塑料制品36萬噸；電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過1000萬臺；彩電的年產(chǎn)量已超過3000萬臺。一臺電冰箱約需模具350副，價值約4000萬元；一臺全自動洗衣機(jī)約需模具200副，價值3000萬元；一臺空調(diào)器僅塑料模具就有20副，價值150萬元；單臺彩電大約共需模具約140副，價值約700萬元，僅彩電模具每年就有約28億元的市場。業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，大型、精密、設(shè)計合理（主要針對薄壁制品）的注塑模具將得到市場的歡迎。每一種型號的汽車都需要幾千副模具，價值上億元，而我國大型精密模具的制造能力不足。有專家預(yù)測，在未來的模具市場中，塑料模具在模具總量中的比例將步提高，其發(fā)展速度將高于其他模具。工程塑料比金屬材料輕，易成型加工，成型能耗少，可以代替某些金屬做結(jié)構(gòu)材料使用。雖然我國塑料模具在數(shù)量、質(zhì)量、技術(shù)等方面有了很大進(jìn)步，但與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、復(fù)雜、長壽命的高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。 2 塑料材料及選用 塑料的本色和牌號一般的塑料合成以后，從合成塔出來，都是面粉狀的粉末，不能用來直接生產(chǎn)產(chǎn)品，這就是人們常說的從樹汁中提取出脂的成份是一樣的，也稱為樹脂，也叫粉料，這是一種純凈的塑料，它流動性差，熱穩(wěn)定性低，易老化分解，不耐環(huán)境老化；因此，人們?yōu)榱烁纳埔陨先毕?，在樹脂粉中加入熱穩(wěn)定劑，抗老化劑，抗紫外光劑，加入增塑劑增加它的流動性，生產(chǎn)出適應(yīng)各種加工工藝的，有特殊性能的，不同牌號的塑料品種。一種牌號的塑料，適應(yīng)一種工藝，或注塑，或擠出，或壓延，或吸塑等。（4） 不導(dǎo)電，是優(yōu)良的絕緣材料；不導(dǎo)熱，是優(yōu)良的隔熱材料，也能隔音。如POM（1） 表面硬度低，容易刮傷（2） 蠕變性大，不能承受重載荷（3） 彈性模量小（4） 不耐高溫（1） 聚烯烴塑料,如：LDPE（高壓聚乙烯）、HDPE（低壓聚乙烯）、LLDPE（低壓低密度聚乙烯）、PP（聚丙烯）、EEA（聚乙烯丙烯酸乙脂共聚物）、EVA（聚乙烯醋酸乙烯脂共聚物）、PB1（聚丁烯1）、TPX（聚4甲基戊烯1）；（2） 聚苯乙烯類塑料(它也是聚烯烴塑料,因種類多,重要,單列)，如：PS（聚苯乙烯）、HIPS（高抗沖聚苯乙烯）、ABS（苯乙烯丙烯腈丁二烯共聚物）、AAS（苯乙烯丙烯腈丙烯酸脂共聚物）、ACS（苯乙烯丙烯腈氯化聚乙烯共聚物）、MBS（苯乙烯丙烯腈甲基丙烯酸脂共聚物）、AS（苯乙烯丙烯腈共聚物）； （3） 乙烯基塑料，如：PVC（聚氯乙烯）（4） 丙烯酸塑料，如：PMMA（苯乙烯聚甲基丙烯酸甲脂）（5） 尼龍(聚酰胺)，如：透明尼龍，MC尼龍，PA（66 6 610 ），等（6） 聚苯醚酯，如：POM（聚甲醛）、PPO（聚苯醚）、NORYL（改性聚苯醚）、PPS（聚苯硫醚）、PSF（聚砜）、PC（聚碳酸脂）、PET（聚對苯二甲酸乙二醇脂）、PBT（聚對苯二甲酸丁二醇脂）、聚芳酯、聚芳砜；（7） 纖維素塑料；（8） 聚如：TPU胺酯， 這種分類方法，可以幫助理解塑料的性能，因?yàn)橥环N分子結(jié)構(gòu)的材料有很多共性。 塑料的選用簡稱：PVC；學(xué)名：聚氯乙烯；英文名：polyvinyl chloride；單體：氯乙烯；本色：純凈的聚氯乙烯，只是一種白色的粉未，也就是說它只是一種高分子樹脂，不能用于直接加工產(chǎn)品；由于合成工藝路線的不同，這種樹脂粉一般分為兩類：一種是疏松型樹脂，另一種是緊密型樹脂。 外觀：因PVC膠料所含的組份不同，它的外觀差異很大。大部分的PVC有輕微毒性，但不致于一接觸就能種毒；也有食品級的PVC膠顆粒。優(yōu)點(diǎn)：酸堿，不耐有機(jī)容劑，電絕緣性優(yōu)良；有耐火自息性能，這對家電材料相當(dāng)重要，也比較耐磨，能消聲減振；硬質(zhì)的PVC：表面硬度，拉伸強(qiáng)度，剛性等機(jī)械強(qiáng)度都高于PE，接近于ABS，可以做工程材料。缺點(diǎn)：硬質(zhì)的PVC，會低溫變脆；軟質(zhì)的PVC，會低溫變硬。用途：用于擠出包裝薄膜，農(nóng)業(yè)薄膜，管道，門窗，板材；用于注塑低檔日用品及外殼，非承載荷構(gòu)件，電線，電纜，插頭，減振墊；用于擠出吹塑容器，中空制品，瓶子。注塑時，一般使用溫度為140℃～160℃；有時也可以達(dá)到190℃，但時間不能超過20分鐘，否則會大量分解。收縮率為4‰；。其特點(diǎn)是注射總成的中心線與合?？偝傻闹行木€同心或一致，并平行于安裝地面。（2）立式注塑機(jī)：其特點(diǎn)是合模裝置與注射裝置的軸線呈一線排列而且與地面垂直。缺點(diǎn)是頂出制品不易自動脫落，常需人工或其它方法取出，不易實(shí)現(xiàn)全自動化操作和大型制品注射；機(jī)身高，加料、維修不便。根據(jù)注射總成中心線與安裝基面的相對位置有臥立式、立臥式、平臥式之分：①臥立式，注射總成線與基面平行，而合?？偝芍行木€與基面垂直；②立臥式，注射總成中心線與基面垂直，而合?？偝芍行木€與基面平行。由于塑料的導(dǎo)熱性很差，如果塑料層太厚，則它的外層熔融塑化時，內(nèi)層尚未塑化，若要使塑料的內(nèi)層也熔融塑化，塑料的外層就會因受熱時間過長而分解。螺桿除作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動外，還可作往復(fù)運(yùn)動。當(dāng)靠近噴嘴處的塑料熔體達(dá)到一次注射量時，螺桿停止轉(zhuǎn)動，并在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動下向前推動，將熔體注入模具形腔中去。再根據(jù)給定塑料件的大小，初步設(shè)計一模多腔的注射模所需的注射量要大于150cm，且模具形狀不大，所以適合選用臥式注射機(jī)。根據(jù)技術(shù)規(guī)格的不同，此類注射機(jī)分有多種型號。4 模具設(shè)計為了提高模具的成形效率，把模具設(shè)計成有多個型腔的結(jié)構(gòu)，使得一次注射成形多個相同的塑料皮帶輪。而且，此塑件成形模具必須帶有側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，型腔越多，模具所需的零部件就越多，不僅會沒有與之匹配的模架而且提高模具的制造難度及加工成本。經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為每增加一個型腔，制品尺寸精度降低4%，因此型腔數(shù)也不宜過大。圖1 圖2由于XSZY250注射機(jī)為臥式注射機(jī)，模具也應(yīng)該設(shè)計成臥式的，因此模具在水平方向上實(shí)現(xiàn)合開模動作。而且在開模后，上下兩個側(cè)型芯所需的限位形式也會有所不同，從而增加模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。側(cè)向型芯位置確定后，為了使斜導(dǎo)柱的安裝位置不與分流道的開設(shè)位置發(fā)生干涉，最好將兩個型腔上下設(shè)置，即一個型腔設(shè)置在整個模具的上半部分，另一個型腔設(shè)置在下半部分，形成一上一下的位置結(jié)構(gòu)（圖3）。澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)的設(shè)計對注射成型效率和制件質(zhì)量有直接影響，是獲得優(yōu)質(zhì)塑料制品的關(guān)鍵。主流道是指從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處起到分流道為止的一段料流通道，負(fù)責(zé)將塑料熔體從噴嘴引入模具。此次設(shè)計的模具在臥式注射機(jī)上使用，主流道應(yīng)垂直于分型面。錐角α約為2176。由于HPVC為流動性能較差的材料，錐角α應(yīng)取大值，以降低熔體在流道中流動阻力，因此取α=3176?！?，取Ra=。主流道進(jìn)口直徑d=d0+(～1) (mm) 圖4式中 d0為注射機(jī)噴嘴直徑，d0=3mm，因此，d=3+= （mm）。通常主流道進(jìn)口端凹下的球面半徑R比噴嘴球面半徑R0大1～2mm，凹下深度約為3～5mm。在保證制品成形的條件下，主流道的長度應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失及廢料，但由于主流道的長度由與定模座板的厚度及澆口套的安裝位置有關(guān)，必須結(jié)合澆口套的設(shè)計一同對其進(jìn)行確定，因此主流道長度待定，接下去先設(shè)計澆口套。常用的澆口套有A、B兩類，此模具選用圖5所示的A型澆口套，B型是為了防止?jié)部谔自谌垠w反壓力作用下退出定模設(shè)計的，這里不再贅述。澆口套的材料選用45鋼，要求熱處理后硬度達(dá)到43～48HRC。澆口套與定位圈之間的配合采用H9/f9各尺寸見圖5。對于單型腔模，可不設(shè)置分流道，而此次設(shè)計的模具設(shè)有兩個型腔，有必要開設(shè)分流道，且開設(shè)在定模座板與中間板之間，并在中間板上進(jìn)行加工。根據(jù)此塑料零件、材料及加工難易程度，確定分流道截面為半圓形截面，其尺寸依據(jù)推薦值及主流道直徑大小定為如圖6所示尺寸。這樣可增大對外層塑料熔體的流動阻力，減小流速，并與中心熔體之間具有一定的速度差，以保證熔體流動時具有合適的切變速率和剪切熱。根據(jù)型腔的大小，兩個型腔的距離定為105mm，圖7所示，總長為45mm。澆口截面狹窄，可使經(jīng)過分流道之后壓力和溫度都已有所下降的塑料熔體，產(chǎn)生加速度和較大的剪切熱，保證熔體充模時具有較快的流動速度和較好的流動性。而且，澆口內(nèi)冷卻固化的塑料熔體（廢料）強(qiáng)度很低，非常容易斷裂，故使制品與廢料分離，并便于制品脫模。特別是調(diào)整其截面尺寸時，截面高度的變化對澆口的容積及澆口凍結(jié)時間影響很大；另外，截面積的變化對塑料熔體內(nèi)的 圖7切變速率影響很大，而切變速率又與熔體表面黏度有關(guān)，所以改變澆口截面尺寸或截面積的大小，可以控制澆口凍結(jié)時間，以及熔體充模時的流動性能。圖8冷料穴是用來收集料流前鋒的冷料，常設(shè)在主流道或分流道末端。構(gòu)成型腔的所有零部件統(tǒng)稱為成形零部件。另外，與其它結(jié)構(gòu)件不同，成形零部件采用的是更為優(yōu)質(zhì)的材料，出于材料費(fèi)用考慮，也應(yīng)設(shè)計成嵌入式的。而聚氯乙烯又跟別的塑料不同，熱分解后會產(chǎn)生帶有腐蝕性的氯化氫氣體，因此成形零部件必須要選用耐腐蝕材料，可選用3Cr2W8進(jìn)行調(diào)質(zhì)滲氮處理。而且，由塑料零件圖給出，零件上由模具型腔成形的部位，其最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值；有型芯成形的部位，其最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值。由《塑料成型工藝及模具簡明手冊》中給出的公式。（2）型腔深度尺寸計算 式中為型腔深度基本尺寸，且為最小尺寸，其公差為，取為Δ/3，為塑料制品高度基本尺寸，且為最大尺寸，其公差為Δ。（4）型芯高度尺寸式中為型芯高度基本尺寸，且為最大尺寸，其公差為，取為Δ/3，為塑料制品深度基本尺寸，且為最小尺寸，其公差為Δ。 因?yàn)榇怂芗袀?cè)凹部分，所以成形結(jié)構(gòu)中必須帶有側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。機(jī)動式側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)利用注射機(jī)的開模運(yùn)動，并對其方向進(jìn)行變換后，可將模具側(cè)向分型或把側(cè)型芯從制品中抽出。抽芯距是指側(cè)型芯從成形位置抽到不妨礙制品取出位置時，側(cè)型芯在抽拔方向所移動的距離。如圖9所示，采用二等分滑塊合模，其抽芯距必須保證瓣合模塊完全退到骨架臺肩之外才能將制品脫模， 圖9即必須抽出S1的距離再加上2～3mm，制品才能脫出，故抽芯距為 式中 S為最小抽芯距，單位為mm；R為骨架最大半徑，單位為mm；r為骨架最小半徑，單位為mm。影響抽芯力的因素很多，它與側(cè)型芯成形部分的表面積大小及其幾何形狀、壁厚、塑料的收縮率、剛性、對成形零件的摩擦系數(shù)、制品同一側(cè)面同時抽芯的數(shù)量、成形工藝主要參數(shù)（注射壓力、保壓時間、冷卻時間）及脫模斜度等因素有關(guān)。f為摩擦系數(shù)，～。因此，取所需最大抽芯力為5kN。其結(jié)構(gòu)緊湊、動作安全可靠，加工制造比較方便。～20176。為縮短斜導(dǎo)柱長度，取α為20176。 圖10斜導(dǎo)柱工作部分長度,抽芯距s對應(yīng)的開模行程，, 如圖11。因此取斜導(dǎo)柱直徑20mm強(qiáng)度足夠。斜導(dǎo)柱的材料用碳素工具鋼T10A，熱處理要求淬火硬度為大于55HRC。因?yàn)閭?cè)型芯用鋼比滑塊用鋼要求高，而且側(cè)型芯尺寸比較大，所以采用組合式滑塊比較合適。（1）楔緊塊設(shè)計在制品注射成型過程中，側(cè)型芯在抽芯方向受到塑料較大的推力作用，這個力通過滑塊傳給斜導(dǎo)柱，而一般斜導(dǎo)柱為細(xì)長干，受力后容易變形，因此必須設(shè)置楔緊塊使滑塊不致產(chǎn)生位移，從而保證制品精度和斜導(dǎo)柱。形式（a），適用于滑塊小，抽芯距不大，鎖緊力小的場合，而此模具雖然抽芯距并不大，但一個滑塊對兩個型腔起作用，因此滑塊不小，鎖緊力也較大，若用此結(jié)構(gòu)，螺釘能承受的鎖緊力非常有限，剛度達(dá)不到要求，所以不宜選用此形式。最后看形式(c)，其結(jié)構(gòu)是能滿足抽芯距不大，滑塊較寬，鎖模力較大的場合，楔緊塊磨損后可更換，因此該模具應(yīng)選用形式(c)。一般楔角β比斜導(dǎo)柱傾角α大，因此楔角β=α+5176。+5176。（2）滑塊定位裝置的設(shè)計為了保證斜導(dǎo)柱伸出端準(zhǔn)確可靠地進(jìn)入滑塊的斜孔，要求滑塊在完成抽芯后停留在剛剛脫離斜導(dǎo)柱的位置，不可發(fā)生任何位移，否則合模時斜導(dǎo)柱不能準(zhǔn)確地插入滑塊斜孔，利用限位板上的螺釘對滑塊進(jìn)行定位。結(jié)構(gòu)零部件是組成模具完成固定、導(dǎo)向、定位及成形時完成動作等的零部件，主要有合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和支承零部件。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是利用導(dǎo)柱與導(dǎo)柱孔之間的配合來保證模具的對合精度。推出脫模機(jī)構(gòu)設(shè)置在動模上，通過注射機(jī)的開模動作啟動而將制品推出。而且用此脫模機(jī)構(gòu)，在完成一次脫模動作，開始下一個注射工作循環(huán)時，與制品接觸的推桿必須回復(fù)到初始位置。側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)已設(shè)計完畢，布置推桿時必須考慮是否與側(cè)向分型機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象。因這種復(fù)位形式往往是滑塊先于推桿復(fù)位，只是側(cè)型芯或推桿損壞，這種情況在模具設(shè)計中稱為“干涉”現(xiàn)象。為保證推板在推進(jìn)過程中不發(fā)生歪斜，就必須在推板上設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，而且推板由復(fù)位桿帶動復(fù)位，其行程終端必須設(shè)有限位機(jī)構(gòu)，如用限位釘進(jìn)行限位，為了防止推板復(fù)位后與動模座板接觸不平穩(wěn)。5 注塑機(jī)校核注射生產(chǎn)中,注射機(jī)每一個成形周期向模內(nèi)注入的熔體體積或質(zhì)量稱為制品的注射量。選擇注射機(jī)時，必須保證制品的注射量小于注射機(jī)允許的最大注射量。XSZY250注射機(jī)標(biāo)定的是額定注射量，即最大注射量，因此按注射量校核。V=nV+ V 因?yàn)槌醪皆O(shè)計為兩腔，所以n=2。HPVC成形所需的壓力為80～130MPa，而XSZY250注射機(jī)的最大注射壓力為130MPa，在HPVC成形所需壓力的范圍之內(nèi)，因此，該注射機(jī)注射壓力足夠。此模具的厚度為282mm，XSZY250注射機(jī)允許的模具最大厚度為350mm，最小厚度為200mm，200282350，因