【正文】 、 ? 96177。 。一般模具型腔表面粗糙度值要比塑件的要 求低 1～ 2 級。另外對于透明塑件，特別是光學(xué)元件，要求凹模和型芯兩者有相同的表面粗糙度。 塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析 塑件的幾何形狀及結(jié)構(gòu)設(shè)計 塑料制品的形狀一般是普通使用形狀、藝術(shù)形狀、工程（功能）形狀等三種情況之一或者是它們的結(jié)合。制品設(shè)計方面的燈座注射模設(shè)計 10 某些簡單要求往往會造成模具制造和成型的困難；反之，對制品的結(jié)構(gòu)作有利于模具設(shè)計的優(yōu)化，往往又能大大地簡化模具結(jié)構(gòu)或改善成型工藝。 ⒈ 壁厚 塑件的壁厚對其質(zhì)量有很大的影響，壁厚過小難以滿足使用強度和剛 度的要求，對于大型復(fù)雜件難以充滿型腔；壁厚太大，不但浪費原材料，而且在塑件內(nèi)部容易產(chǎn)生氣泡，外部易產(chǎn)生凹陷等缺陷，同時還會增加冷卻時間。 塑件壁厚一般在 1～ 6mm 范圍內(nèi)，最大可達(dá) ～ 3mm,這都隨塑件類型和用途而定。 ⒉ 脫模斜度 由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮時會緊緊包在凸模上，或由于粘附作用而緊貼在型腔內(nèi)。在塑件設(shè)計時應(yīng)考慮其表面具有合理的脫模斜度，塑件上的脫模斜度大小，與塑件的性質(zhì)、收縮率、摩擦因數(shù)、塑件壁厚和幾何形狀有關(guān)。據(jù)表 2— 10 常用塑件的脫模斜度 [1]查得聚碳酸酯的凹模脫模斜度為 35′～ 40′，型芯的脫模斜度為 30′～ 50′。 ⒊ 圓角 塑件設(shè)置圓角不但使其成型時熔體流動性能好，成型順利進(jìn)行，而且能減少應(yīng)力集中。據(jù)圖 2— 5 圓角半徑 R和厚度 T與應(yīng)力的關(guān)系 [1]:當(dāng) R/T，應(yīng)力容易集中；當(dāng) R/T時，則應(yīng)力集中不明顯。易知R/T 為 和 ，顯然塑件底部兩個圓角不 會產(chǎn)生應(yīng)力集中。這些孔絕大多數(shù)與塑件同時成型。 ⑴ 孔的極限尺寸 原則上，塑件上的孔均能用一定的型芯成型。因此對塑件孔的最小直徑和孔的最大深度加以限制。 ⑵ 孔間距 注射成型時塑件熔體遇到成型孔的小型芯時會被分成兩部分，在料流的背面容易產(chǎn)生熔接痕，使塑件孔的強度降低?？组g距、孔邊距與孔徑。據(jù)表 2— 16 塑件孔間距、孔邊距與孔徑關(guān)系 [1]分析各孔的數(shù)據(jù)，得出此塑件的孔都能與塑件同時成型，且能保證塑件有足夠的強度。本設(shè)計零件的孔為通孔和螺釘固定孔。 ⒌ 塑件的內(nèi)凸臺設(shè)計 對本設(shè)計的塑件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)該塑件在直徑 ? 121的外圓筒的圓周上均勻分布有四個高 h=，寬 b=11mm 的內(nèi)凸臺，因此在模具設(shè)計中需要設(shè) 計側(cè)向抽芯機構(gòu)，機構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計將在后面的模具設(shè)計章節(jié)詳細(xì)表述。除個別熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可用此方法成型。近年來，注射成型已成功地用來成型某些熱固性塑料制品。 燈座注射模設(shè)計 12 注射成型工藝過程 注射成型工藝過程包括注射前的準(zhǔn)備、注射過程和制品的后處理三個主要階段。 ⑴ 原料的預(yù)處理 對 PC 的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢測，因 PC 的吸濕性較強，但若有些微量水分存在則制品產(chǎn)生其他色澤或氣泡，故必須密封干燥，同時成型時也須預(yù)備干燥；干燥處理的溫度 t=110～ 120℃ ,干燥處理的時間 h24h。 ⑶ 脫模劑的選用 為了便于脫模，生產(chǎn)中常使用脫模劑。硬脂酸鋅除尼龍塑料外，其余均可使用。 ⒊ 制品的后處理 塑件在成型過程中，由于塑化不均勻或由于塑料在型腔中的結(jié)晶、定向以及冷卻不均勻而造成塑件各部分收縮不一致，或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免 地存在一些內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致在使用過程中變形或開裂，因此應(yīng)該設(shè)法消除掉。據(jù)表 32 常見塑料注射成型時的注意事項 [1]得 PC 須在 130～ 135℃的烘箱中或自來水中退火處理 1h，然后緩慢冷卻。 ⒈ 溫度 在注射成型中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度。料筒的溫度分布一般遵循前高后低的原則，即從料斗一側(cè)（后側(cè)）起至噴嘴（前端）止，是逐步升高的。模具溫度對塑料熔體的流動性、塑件的內(nèi)在性能和外觀質(zhì)量影響很大，模具必須保持一定溫度。塑化壓力所代表的是塑料塑化過程中所承受的壓力；注射壓力是指柱塞或螺桿頂部對塑料熔體所施加的壓力；保壓壓力是指型腔充滿后，注射壓力對模內(nèi)熔體的壓實；型腔壓力是注射壓力在經(jīng)過注射機噴嘴、模具的流道、澆口等的壓力損失后，作用在型腔單位面積上的壓力。 (見表 23) 表 23 PC 成型壓力系數(shù) 壓力 /MPa 注射 70～ 130 保壓 40～ 50 注射速率主要影響熔體在型腔內(nèi)的流動行為。制品個部分塑料熔體的熔接處的溶接強度也得以增加。 完成一次注射成型工藝過程所需的時間稱為成型（或生產(chǎn)）周期。它包括以下幾部分：注射時間 （充型時間和保壓時間）、合模冷卻時間、其他時間（開模、脫模、涂脫模劑和合模時間）。注射時間和冷卻時間的多少對塑件制品的質(zhì)量有決定性影響。 min1 25～ 40 噴嘴結(jié)構(gòu) 直通式 注射機類型 螺桿式 螺桿結(jié)構(gòu)形式 通用型 燈座注射模設(shè)計 15 第三章 注射成型工藝及注塑機的選擇 概述 注射成型的原理是將顆粒狀或粉狀塑料從注射機的料斗送進(jìn)加熱的料筒中，經(jīng)過加熱熔融塑化成為粘流態(tài)熔體，在注射機柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過噴嘴注入模具型腔，經(jīng)過一定時間的保壓、冷卻定型后可保持模具型腔所賦予的形狀，然后開模分型獲得成型塑件。目前注射機的種類很多，但普遍采用的是柱塞式注射機和螺桿式注 射機。 型腔數(shù)量及排列方式選擇 本設(shè)計的零件等座屬中小型塑件，為回轉(zhuǎn)體，形狀規(guī)則，精度要求為一般，且為批量生產(chǎn)，但塑件的外筒內(nèi)壁有凸臺，需要進(jìn)行側(cè)抽芯，考慮到經(jīng)濟效益和生產(chǎn)效益，并結(jié)合模具的結(jié)構(gòu)，防止模具結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，初步擬定采用一模一腔，零件尺寸如圖 31 所示： 圖 31 燈座注射模設(shè)計 16 注射機選型 注射量計算 通過 Pro/E 建模，如圖 23 所示，通過“分析” — “模型” — “質(zhì)量屬性”得 塑件體積 v=179。從上述分析中確定為一模一腔，所以注射量為： m==179。 = v=m/p=247。 = 選擇注塑機 注射模是安裝在注射機上的，因此在設(shè)計注射模具時應(yīng)該對注射機的有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行必要的了解，以便設(shè)計出符合要求的模具，同時選定合適的注射機型號。 根據(jù)第二步計算得出一次注入模具型腔的塑料總量 v 總 =，并結(jié)合式（ 418）[1]則有： v 總 /=。 表 32 注射機主要技術(shù)參數(shù) 注射壓力 /MPa 104MPa 注射行程 /mm 200 螺桿轉(zhuǎn)速 /r/min 20~80r/min 注射時間 /s 合模力 /N 35105 最大成型面積 /cm178。 以實際注射量初選某一公稱注射量的注射機型號：為了保證正常的注射成型，模具每次需要的實際注射量應(yīng)該小于或等于某注射機的公稱注射量的 80%，由 知本設(shè)計中所選注射機的原則和方式剛好與此吻合。 塑件成型時所需要的壓力一般由塑料流動性、塑件結(jié)構(gòu)和壁厚以及澆注系統(tǒng)類型等因素決 定，其值一般為 70~150MPa，通常要求為： P 公 ＞ P0 查表 41 部分塑料所需的注射壓力 P0 [1]可知， PC 所需注射壓力為 100~120MPa，這里取p0=100MPa，該注射機的公稱注射壓力 p 公 =104MPa，注射壓力安全系數(shù) k1=~，這里取 k1=，則： k1p0=179。但考慮到本設(shè)計中的燈座在日常使用中其功能和性能要求不高，僅起到固定作用。 鎖模力的校核 鎖 模力是指注射機的鎖模機構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力，當(dāng)高壓的塑料熔體充填型腔時，沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力。 ① 塑件在分型面上的投影面積 A 塑 ， 則 A 塑 =π（ 170247。 A 澆 是每個塑件在分型面上的投影面積 A 塑 的 ~ 倍。這里取 A 澆 = 塑 。 塑 =1179。 = 燈座注射模設(shè)計 19 ④ 模具型腔內(nèi)的脹型力 F 脹 ，則 F 脹 =A 總 p 模 式中， p 模 是型腔的平均計算壓力值。對于粘度較大的精度較高的塑件制品應(yīng)取較大值。所以 F 脹 =A 總 p 模 =179。 =＜ F 鎖 所以，注射機鎖模力合格。 燈座注射模設(shè)計 20 第四章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計在模具設(shè)計的整個設(shè)計流程中是最為關(guān)鍵的一步，也是最 重要的一個環(huán)節(jié)，其直接影響到設(shè)計的合理性和設(shè)計產(chǎn)品的可執(zhí)行性，因此需要特別重視。 分型面位置和形式的確定 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類型及排氣條件、澆口形式等有關(guān)。在模具設(shè)計階段，首先就要確定分型面的位置和澆口的形式，然后才能確定模具的結(jié)構(gòu)。因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計中的一個關(guān)鍵因素。其一，選塑件小端底平面作為分型面，如圖 41 所示；選擇這種方案，側(cè)面抽芯機構(gòu)設(shè)在定模部分，模具結(jié)構(gòu)需 用瓣合式，這樣在塑件表面會有熔接痕，同時增加了模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。所以選塑件大端底平面作為分型面較為合適。其作用是使塑料熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中， 具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能， 以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。注射成型的基本要燈座注射模設(shè)計 22 求是在合適的溫度和壓力下使足量的塑料熔體盡快充滿型腔，影響順利充模的關(guān)鍵之一就是澆注系統(tǒng)的設(shè)計。澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩類。 主流道的設(shè)計 主流道通常位于 模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。 其頂部設(shè)計成半球形凹坑，以便與噴嘴銜接，為避免高溫塑料熔體溢出，凹坑球半徑比噴嘴球頭半徑大 1mm~2mm，如果凹坑半徑小于噴嘴球頭半徑則主流道凝料無法一次脫出。 圖 42 噴嘴與澆口套尺寸關(guān)系 主流道尺寸 ① 主流道小端直徑： d=注射機噴嘴直徑 d0＋ （ ~1） =＋（ ~1），取 d=8mm ② 主流道球面半徑： SR=注射機噴嘴球半徑 SR0＋（ 1~2） =18+（ 1~2），取 SR=20mm ③ 球面配合高度： h=3~5mm，取 h=4mm ④ 主流道長度： 盡量小于 60mm，由標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu)，初取 L0=50mm ⑤ 主流道大端直徑： D=d+2Ltanα≈11mm（半錐角 α為 1176。這里取 176。 50179。 4)/3 == ⒊ 主流道當(dāng)量半徑 Rn=(+4)/2mm= ⒋ 澆口套的形式及其固定方式 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求嚴(yán) 格，因而在模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便于有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進(jìn)行加工和熱處理，常采用 碳素工具 鋼 （ T8A 或 T10A） 或合金鋼等 ，熱處理表面硬度為 52~56HRC。如 圖 44 所示。冷料穴一般設(shè)在主流道和分流道的末端，其作用就是存放兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料和料流前鋒的“冷料”，防止“冷料” 進(jìn)入型腔而形成各種缺陷。本設(shè)計僅設(shè)計主流道冷料穴，采用球形拉料桿。多型燈座注射模設(shè)計 24 腔模具必須設(shè)置分流道，單型腔大型塑件在使用多個點澆口時也要設(shè)置分流道。 分流道的橫截面形狀：通常分流道的橫截面形狀有圓形、矩形、梯形、 U 形和正六邊形 等。如圖 45 所示。豎直方向的長度尺寸暫定為 50mm。據(jù)公式（ 416） [1]: D= m 4L =179。 485 燈座注射模設(shè)計 25 = 對于流動性能差的塑料，比如： HPVC、 PC、 PMMA 等，分流道較長時，直徑可達(dá) ? 10～ ? 13mm。所以取分流道的直徑 D 分 =13mm ⒋ 分流道截面形狀 分流道的截面形狀：通常分流道的橫截面形狀有圓形、矩形、梯形、 U 形和正六邊形等。正方形流道凝料脫模困難且流道效率低。因此本模具設(shè)計采用梯形橫截面。 13= B==179。 H/2 再根據(jù)該面積與當(dāng)量直徑為 13mm 的圓面積相等，可得 A 分 =（ x+15）179。 2=? D 分 2/4=179。 4 即得： x≈ 12mm。 ② 分流道截面積： A 分 =（ 15+12）179。 2mm2=135mm2 ③ 凝料體積： V 分 =L 分 A 分 =170179。 ② 計算分流道體積流量： q 分 =（ V 分 + V 塑 ） /=（ 23+）247。 179。 (179。 102s1 該分流道的剪切接近澆口主流道與分流道的最佳剪切速率 5179。 103s1,所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。 ~10176。 本設(shè)計中的產(chǎn)品因其質(zhì)量和體積相對較大，考慮到產(chǎn)品的成型條件和脫模，此成型模具采用雙分型面，因此分流道采用平衡式的單排列式，以利于塑件充型。本設(shè)計中的分流道分一級分流道和二級分流道，一級分流道橫截面為梯形，二級分流道為豎直方向，考慮到加工的難易程度，因此二級分流道和澆口的連接采用圓形分流道和圓形澆口。 澆口的設(shè)計 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，其作用是使從分流道流過來的塑料熔體以較快的速度進(jìn)入并充滿型腔，型腔充滿后，澆口