【正文】 基礎(chǔ)工業(yè)。 塑模也是成型塑料制品的主要工具，它 的結(jié)構(gòu)和加工精度對(duì)塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率 等有直接的關(guān)系。近年來(lái)國(guó)外對(duì)塑模的熱澆道、溫度控制系統(tǒng)、應(yīng)用數(shù)控機(jī)床加工及減少熱處理變形等方面都作了許多探索，并取得了一定的成果。在塑料加工工業(yè)中，普遍使用有以下幾種塑模： （ 1）壓縮成型的塑料模具，它是將塑料原料直接加入敞開的塑模型腔內(nèi)，當(dāng)塑模閉合后，在加壓和加熱的作用下，塑料成為 流動(dòng)狀態(tài)并充滿型腔，然后通過(guò)化學(xué)或物理變化使塑料硬化定型。成型及加料前先閉模，然后將塑料放入加料室內(nèi)預(yù)熱加壓成粘流狀態(tài)時(shí)，再使塑料通過(guò)塑模的澆注系統(tǒng)，以高速擠入塑模型腔中去，繼續(xù)加熱加壓，直到完成塑料的固化而成型。它主要用于熱塑性塑料，個(gè)別也有用于熱固性塑料的塑件成型。 此外，還有發(fā)泡成型塑模，真空成型塑模、吹塑成型塑模、玻璃纖維增強(qiáng)塑料成型塑模等等，但這些塑模的設(shè)計(jì)是建立在以上所述常用的集中塑模設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，且比較簡(jiǎn)單。 近年來(lái)我國(guó)塑料工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展速度很快，塑料的應(yīng)用正普及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的各個(gè)部門。當(dāng)前在我國(guó)塑料戰(zhàn)線上出現(xiàn)了許多新的塑膜結(jié)構(gòu)和新的塑模的加工方法，為我國(guó)塑 料模具的設(shè)計(jì)與制造走向現(xiàn)代化提供了有利條件。 塑料成型模具發(fā)展趨勢(shì) 近年來(lái)，塑料成型加工機(jī)械和成型模具增長(zhǎng)十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、長(zhǎng)壽命的模具在整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比重越來(lái)越大。這些理論為塑料模 具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助工程奠定了基礎(chǔ)。高效自動(dòng)化的模具與高速自動(dòng)化的成型設(shè)備相配合對(duì)提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本起了很大作用 。大型模具設(shè)計(jì)要求作詳細(xì)準(zhǔn)確的理論計(jì)算，由于模 具自重大，物料流程長(zhǎng)，型腔易變形，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上需作更為周密的考慮。 (4) 革新模具制造工藝 塑料模具制造中最困難的部分是型腔，特別是異形復(fù)雜型腔的加工，若采用各種坐標(biāo)機(jī)床、仿形機(jī)床、光控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床等來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械加工方法，這樣不僅縮短制模周期、提高模具精度，而且還降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。 CAE 軟件中流動(dòng)軟件可以模擬熔體在模內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程，冷卻分析軟件可模擬熔體的凝固過(guò)程和在模內(nèi)的溫度變化，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，如制品缺陷、翹曲、變形、內(nèi)應(yīng)力等，使計(jì)算結(jié)果優(yōu)化。模具標(biāo)準(zhǔn)化為塑料模具設(shè)計(jì)和制 造都帶來(lái)極大的方便，由于標(biāo)準(zhǔn)件可以直接購(gòu)買，因此模具設(shè)計(jì)制造者只需精心設(shè)計(jì)和加工型腔，這樣使塑料模具設(shè)計(jì)和制造周期大為縮短，成本降低，質(zhì)量得到保證。 設(shè)計(jì)任務(wù)及步驟 注射成型模具是塑料成型模具的一種，注射過(guò)程是指塑料先加在注射機(jī)的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔融，在注射機(jī)的螺桿或活塞推動(dòng)下，經(jīng)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔，塑料在模具型腔內(nèi)硬化定型。注射成型在塑料制件成型中占有很大比重，世界塑料成型模具產(chǎn)量中約半數(shù)以上是注塑模具。主要內(nèi)容包括： （ 1） 獨(dú)立擬定塑件的成型工藝，正確選用成型設(shè)備。根據(jù)塑件圖的技術(shù)要求，提出模具結(jié)構(gòu)方案，并使之結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量可靠，操作方便。 （ 4） 所設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)制造工藝性良好，造價(jià)便宜。 （ 6）設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)能高效、優(yōu)質(zhì) 、安全可靠地生產(chǎn)，且模具使用壽命長(zhǎng)。該塑件要求表面平整光亮，無(wú)縮凹，無(wú) 頂出 ，無(wú)白化。 （ 2） 成型工藝分析： 精度等級(jí)：采用一般精度 5級(jí)。 的性能分析 ： 1）使用性能： ABS 具有剛性好，沖擊強(qiáng)度高、耐熱、耐低溫、耐化學(xué)藥品性、機(jī)械強(qiáng)度和電器性能優(yōu)良，易于加工，加工尺寸穩(wěn)定性和表面光澤好，容易涂裝，著色。 2）成型性能： ，必須充分干燥，對(duì)表面要求光澤的塑件應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)熱干燥。 、高模溫 （對(duì)耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更適宜取高）但必須注意料溫對(duì)物性影響較大，料溫過(guò)高易分解（分解溫度≥ 250℃，比聚苯乙烯易分解），對(duì)要求精度較高的塑件，模溫宜取（ 5060）℃，對(duì)于光澤及耐熱型料模溫，宜取 (6080)℃。 ，進(jìn)料口處易發(fā)生熔接痕，應(yīng)合理選擇進(jìn)料口位置及其形式。 在模具設(shè)計(jì)階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后 選擇模具的結(jié)構(gòu)。 分型面的選擇原則： 1） 有利于保證塑件的外觀質(zhì)量。 3） 盡可能使塑件留在動(dòng)模一 側(cè)。 5） 盡可能滿足塑件的使用要求。 7） 長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開模方向。 9） 有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。如圖 所示 圖 （ 2）分型面方向與開模方向平行。 如圖 所示 圖 由于本模具是一模兩腔，要使用四組滑塊和斜導(dǎo)柱，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)， 是塑件美觀， 采用方案（ 1）。 型腔排列方式采用單列直排。 注射機(jī)型號(hào)的確定 注射量的計(jì)算 （ 1）塑件質(zhì)量、體積計(jì)算： 根據(jù)塑件建模，并對(duì)模型進(jìn)行分析得，塑件體積 V1=179。 (3)該模具一次注射所需塑料 ABS 體積 V0=2V1+V2=+= cm179。 主要技術(shù)參數(shù)見表 表 SZ60/450 的注塑機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 螺桿直徑 /mm 30 拉桿內(nèi)間距 /mm 280x250 理論容量 /cm3 78 最大模具厚度 /mm 300 注射質(zhì)量 /g 80 最小模具厚度 /mm 100 注射速率 /(g/s) 60 推出行程 /mm 60 塑化能力 /(g/s) 頂出桿根數(shù) 1 額定注射壓 /MPa 170 定位孔直徑 /mm 55 螺桿轉(zhuǎn) /(r/min) 14~200 頂出中心孔直徑 /mm 45 鎖模力 /kN 450 噴嘴 球半徑 SR/mm 13 開模行程 /mm 220 孔直徑 /mm 3 型腔數(shù)量以及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 1） 由注塑機(jī)料筒塑化速率校核型腔數(shù)量 n≤ (KMt/3600m2)/m1 上式右邊 等于 33≥ 2，符合要求。 2）按注射機(jī)最大注射量校核型腔數(shù)量 n≤ (KmNm2)/m1 上式右邊等于 15≥ 2，符合要求。 式中 F—— 注射機(jī)額定鎖模力（ N），該注射機(jī)為 450KN； A1—— 2 個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（ mm178。； A2—— 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積（ mm178。； p 型 —— 塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力（ MPa） ,一般是注射壓力的 30%~65%，該處取型腔平均壓力為 35 MPa。設(shè)計(jì)中要求 pe≥ k′ p0 ==130 MPa，而 pe=170MPa，注射壓力校核合格。 鎖模力是指注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力。因此，注射機(jī)的鎖模力必須大于該模的脹型力，即 F≥ k0Ap 型 ==,而 F=450KN，鎖模力校核合格。 1）噴嘴尺寸 主流道的小端直徑 D大于注射機(jī) 噴嘴 d，通常為 D=d+(~1), 對(duì)于該模具 d=3mm，取 D=,符合要求。 2）定位圈尺寸 注射機(jī)定位孔尺寸為 Φ 55 mm，定位圈尺寸取 Φ 55 mm,兩者之間呈較輕松的間隙配合，符合要求。 開模行程校核： H≥ H1+H2+（ 5~10mm） 式中 H—— 注射機(jī)動(dòng)模板的開模行程（ mm），取 220mm, H1—— 塑件推出行程（ mm） ,取 25mm； H2—— 包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度（ mm） ， 58mm, 其值為 H≥ 25+58+(5~10)=88mm~93mm，符合要求。 6. 模架尺寸與注射機(jī)拉桿內(nèi)間距校核 該套模具模架的外形尺寸為 200mm x 200mm而注射機(jī)拉桿內(nèi)間距為 280mm x 250mm 因 280mm＞ 200mm，符合要求。 第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是 指由注射機(jī)噴嘴中噴出的塑料進(jìn)入型腔的流動(dòng)通道。 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理直接影響塑件的外觀、物性、尺寸精度和成形周期。 （ 2） 要能保證塑件的質(zhì)量 (避免常見的充填問(wèn)題 ) 盡量減少停滯現(xiàn)象 ： 停滯現(xiàn)象容易使工件的某些部分過(guò)度保壓，某些部分保壓不足，從而使內(nèi)應(yīng)力增加許多。 盡量避免過(guò)度保壓和保壓不足 ： 當(dāng)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不良或操作條件 不當(dāng)，會(huì)使熔料在型腔中保壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或是承受壓力過(guò)大就是過(guò)度保壓。 盡量減少流向雜亂 ： 流向雜亂會(huì)使工件強(qiáng)度較差，表面的紋路也不美觀。 （ 4） 型腔布局要合理 盡量采用平衡式布局，從而保證在同一時(shí)間內(nèi)塑料熔體充滿各型腔，而且使每個(gè)型腔入口的壓力相等；型腔布置和澆口開設(shè)部位力求沿模具軸線對(duì)稱，避免在模具的單面開設(shè)澆口，以防止模具承受偏載而產(chǎn) 生溢料現(xiàn)象；使型腔及澆注系統(tǒng)在分型面上投影的中心與注射機(jī)鎖模機(jī)構(gòu)的鎖模力作用中心相重合，以使鎖?？煽?、鎖模機(jī)構(gòu)受力均勻 （ 5） 有利于型腔中氣體的排出 澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)塑料熔體充滿型腔的各個(gè)角落，使型腔及澆注系統(tǒng)中的氣體有序排出，保證充填過(guò)程中不產(chǎn)生紊流，避免因氣體積存而引起凹陷、氣泡、燒焦等塑件成型缺陷。 （ 7） 保證塑件外觀質(zhì)量 應(yīng)使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料與塑件容易分離，澆口痕跡易于 清除修整、無(wú)損塑件的美觀和使用，所以澆口應(yīng)開設(shè)在隱蔽的地方 。 該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流道，分流道，澆口，冷料穴。主流道的形狀為圓錐形 （錐角 α =2~4?，取 α =3?） ，以便于熔體的流動(dòng)和開模時(shí)主流道凝料的順利拔出。 小端直徑 d1=d2+(~1)mm =3+（ ~1）， 取 d1=. 否則主流道凝料將無(wú)法脫出。 （ 4）主流道凝料體積 q 主 =π h/12 (D178。)= /12 (178。)=701mm179。= 在 5x10 178。之間，符合要求。/s), qv=q 主 +q 分 +q 塑件 =++ 2=179。它是澆注系統(tǒng)中塑料熔體由主流道流入型腔前，通過(guò)截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)渡段。 形狀 及尺寸 ： 采用 圓形流道 ， 它的比表面積 小， 熱量損失和流動(dòng)阻力小，但流道應(yīng)分別開設(shè)在動(dòng)定模兩個(gè)部分，對(duì)機(jī)械加工精度要求比較高。 直徑尺寸：分 流道的直徑過(guò)大 ， 不僅浪費(fèi)材料 , 而且冷卻時(shí)間增長(zhǎng) , 成型周期也隨之增長(zhǎng) , 造成成本上的浪費(fèi) ；分 流道的直徑過(guò)小 ， 材料的流動(dòng)阻力大 , 易造成充填不足 , 或者必須增加射出壓力才能充填。 （ 1）塑件的幾何形狀、壁厚、尺寸大小及尺寸的穩(wěn)定性，內(nèi)在質(zhì)量及外觀質(zhì)量的要求。 （ 3） 注射機(jī)的壓力、加熱溫度及注射速度。 （ 5） 型腔的布置、澆口的位置及澆口的形式選擇。 （ 2）分流道的固化時(shí)間應(yīng)大于塑件的固化時(shí)間，以利于壓力的傳遞及保壓。 （ 4）分流道長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，其容積小。 （ 6）每節(jié)分流道要比下一節(jié)分流道打 10%~20%。 L=38mm 一般取 ~ 即可。 γ =179。 式中 q—— 分流道的體積流量 (cm179。 Rn—— 分流道截面的當(dāng)量半徑（ cm） Rn= 澆口的設(shè)計(jì) 澆口也稱進(jìn)料口，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)中截面尺 寸最小的部分，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。 澆口的 位置 、 數(shù)量 、 形狀 、 尺寸 等是否適宜直接影響到產(chǎn)品外觀、尺寸精度、物理性能和成型效率。 澆口過(guò)大 ：澆口周圍產(chǎn)生過(guò)剩的殘余應(yīng)力 ,導(dǎo)致產(chǎn)品變形或破裂 ,且