泡沫滅火器噴嘴注射模具設(shè)計(jì)【注塑模具設(shè)計(jì)】【一模兩腔】【說(shuō)明書(shū)+CAD+PROE+UG】
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
（ 2015 屆）
設(shè)計(jì)（論文）題目 泡沫滅火器噴嘴注射模具設(shè)計(jì)
作 者 XX
分 院 xx學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí) XXXX
指導(dǎo)教師（職稱） XXXX
論文完成時(shí)間 2015年 03月 23日
泡沫滅火器噴嘴注射模具設(shè)計(jì)
摘要：本次主要設(shè)計(jì)是對(duì)泡沫滅火器噴嘴注射模的設(shè)計(jì), 重點(diǎn)對(duì)塑件的成型原理、原料選用和注射技術(shù)進(jìn)行分析。通過(guò)根據(jù)形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定所需的模塑成型方案，制品的后加工、分型面的選擇、型腔的數(shù)目和排列、成型零件的結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)等。該塑件有內(nèi)螺紋，需兩次分型。故設(shè)計(jì)中主要解決了分型面的選擇，型腔數(shù)目的確定，脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).采用了二次脫模機(jī)構(gòu)來(lái)脫模，保證塑件能順利的成型出模。
關(guān)鍵詞：脫模機(jī)構(gòu)；注射模；低密度聚乙烯
The Design of Injection Mold
PA1010tract：The main design graduate of injection mold design. Focus on the analysis of the principle of molding plastic parts, materials selection and injection technique. Adopted under the shape, size, accuracy and surface quality requirements of the analysis results, the program required molding, products after processing, the choice of parting, the number and arrangement of the cavity, forming part of the structure, pouring system . The plastic parts within a thread,need twice disport model.Therefore,the design of the project profile for the plastic parts of sub-surface choices,determining the number of cavity,the demoulded mechanism design.Using twice demoulding agencies,Guarantee a smooth plastic parts from the moldel.
Key words：Plastics injection Mold;Structural design ;
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目 錄
1 引言…………………………………………………………………………………………1
1.1概述………………………………………………………………………………………1
1.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀……………………………………………………………………………1
1.3國(guó)外研究現(xiàn)狀………………………………………………………………………2
2 塑件的分析…………………………………………………………………………3
2.1塑件成型工藝分析…………………………………………………………………3
2.2 壁厚分析…………………………………………………………………………………3
2.3 圓角分析 ………………………………………………………………………………3
3塑件材料的選擇及材料特性……………………………………………………………4
3.1材料的選擇………………………………………………………………………………4
3.2 材料簡(jiǎn)介…………………………………………………………………………………4
3.3基本特性…………………………………………………………………………………4
3.4 物理性質(zhì)…………………………………………………………………………………4
3.5 成型特性…………………………………………………………………………………5
4塑件的形狀尺寸的計(jì)算…………………………………………………………………6
5注射機(jī)的選擇及型號(hào)和規(guī)格…………………………………………………………6
5.1 估算塑件的體積和質(zhì)量…………………………………………………………6
5.2 選擇注射機(jī)………………………………………………………………………6
6 型腔數(shù)目的確定及排布……………………………………………………………8
6.1型腔數(shù)目……………………………………………………………………………8
6.2型腔的排布…………………………………………………………………………8
7分型面的選擇……………………………………………………………………9
8 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………10
8.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………10
8.2導(dǎo)套的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………10
8.3分流道設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………10
8.4澆口的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………11
8.5冷料穴的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………12
8.6排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………12
9 塑料工藝尺寸的計(jì)算…………………………………………………………………13
9.1 凹模的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………13
9.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………13
9.3 凹模徑向尺寸計(jì)算…………………………………………………………………13
9.4 凸模徑向尺寸計(jì)算…………………………………………………………………14
10 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………16
10.1導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用……………………………………………………………16
10.2開(kāi)模過(guò)程設(shè)計(jì)……………………………………………………………………16
10.3導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)………………………………………………………………17
10.4導(dǎo)柱與導(dǎo)套的布置………………………………………………………………18
11 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………19
11.1脫模機(jī)構(gòu)的組成…………………………………………………………………19
11.2設(shè)計(jì)原則…………………………………………………………………………19
12溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………20
12.1模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………20
12.2模具冷卻時(shí)間的確定………………………………………………………………20
12.3冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則…………………………………………………………………20
12.4冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………21
12.5冷卻系統(tǒng)的計(jì)算…………………………………………………………………21
13 模具工作過(guò)程……………………………………………………………………………21
14 設(shè)計(jì)總結(jié)…………………………………………………………………………………22
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………22
致謝…………………………………………………………………………………………23
泡沫滅火器噴嘴的塑料模具設(shè)計(jì)
1 引言
1.1 概述
注射成型也稱為注射或注塑，是熱塑性塑料的一種重要成型方法。到現(xiàn)在為止，有超過(guò)1/3的塑料原材料，是通過(guò)注射成型工業(yè)加工的，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以采用此成型方法。它的特點(diǎn)是生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高的、易自動(dòng)化，因此廣泛應(yīng)用于塑料制品的生產(chǎn)?，F(xiàn)在塑料成型生產(chǎn)中，塑料制件的質(zhì)量與塑料成型模具、塑料成型設(shè)備和塑料成型工藝密切相關(guān)。在這三要素中，塑料成型模具的質(zhì)量最為關(guān)鍵，他的功能是雙重的：賦予塑料熔體以期望的形狀、性能、質(zhì)量；冷卻并推出成型的塑件。模具是決定最終產(chǎn)品的性能、規(guī)格、形狀以及尺寸精度的載體，塑料成型模具是使塑料成型生產(chǎn)過(guò)程順利進(jìn)行、保證塑料成型質(zhì)量不可缺少的工藝裝備，是體現(xiàn)塑料成型設(shè)備高效率、高性能和合理先進(jìn)塑料成型工藝的具體實(shí)施者，也是新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的決定環(huán)節(jié)。由此可見(jiàn)，周而復(fù)始地獲得符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求及質(zhì)量穩(wěn)定的塑料制件，塑料成型模具的優(yōu)劣是關(guān)鍵，它最能反映出整個(gè)塑料成型生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)含量以及經(jīng)濟(jì)效益。因此，注射成型的模具設(shè)計(jì)制造成為當(dāng)今社會(huì)模具發(fā)展的熱點(diǎn),己發(fā)展成為熱塑性塑料最主要的成型加工方法。
1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
20世紀(jì)80年代開(kāi)始，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái)，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來(lái)，每年都以15％的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α４送?，許多科研機(jī)構(gòu)和大專院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后，我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó)，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國(guó)。
中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。
盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離。
（1）注重開(kāi)發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具（2）加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用（3）推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)（4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期。
1.3 國(guó)外研究現(xiàn)狀
在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，據(jù)1991年統(tǒng)計(jì)，日本生產(chǎn)塑料模和生產(chǎn)沖壓模的企業(yè)各占40；韓國(guó)模具專業(yè)廠中，生產(chǎn)塑料模的占43.9，生產(chǎn)沖壓模的占44.8%;新加坡全國(guó)有460家模具企業(yè)，60%生產(chǎn)塑料模，35%生產(chǎn)沖模和夾具。
當(dāng)今世界注射模具的基本格局是以日、美及歐洲各工業(yè)化國(guó)家作為世界模具技術(shù)的領(lǐng)頭羊，占據(jù)了世界注射模具市場(chǎng)的半壁江山，他們擁有現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法和先進(jìn)的模具制造設(shè)備，特別是近幾年來(lái)這些國(guó)家把CAD/CAM/CAE系統(tǒng)作為模具工業(yè)發(fā)展的臂翼，其發(fā)展的趨勢(shì)如日中天 [6] 。在注塑模具設(shè)計(jì)工業(yè)中，國(guó)外先進(jìn)國(guó)家（日本、德國(guó)、美國(guó)等）從20世紀(jì)80年代中期已廣泛使用計(jì)算機(jī)對(duì)塑料模進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)（CAD），輔助制造（CAM），并對(duì)模具設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行定量計(jì)算機(jī)和數(shù)值分析（CAE），已由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)逐步過(guò)渡到計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，對(duì)模具澆注系統(tǒng)和型腔的熔料流動(dòng)行為以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的熱量分布都采用了微機(jī)輔助設(shè)計(jì)[9]。
目前，塑料成型技術(shù)正朝向精密化、微型化和超大型化方向發(fā)展。精密注射成型可將成型制件的尺寸公差控制在10~1微米之內(nèi)，其制件主要用于電子、儀器儀表等工業(yè)。英、美、德等國(guó)及我國(guó)一些高等院校和科研院所開(kāi)發(fā)的模具軟件，具有新一代模具CAD/CAM軟件的智能化、集成化、模具可制造性評(píng)價(jià)等特點(diǎn)。新一代模具軟件應(yīng)建立在從模具設(shè)計(jì)實(shí)踐中歸納總結(jié)出的大量知識(shí)上。這些知識(shí)經(jīng)過(guò)了系統(tǒng)化和科學(xué)化的整理，以特定的形式存儲(chǔ)在工程知識(shí)庫(kù)中并能方便地被模具所調(diào)用。在智能化軟件的支持下，模具CAD不再是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算方法的模仿，而是在先進(jìn)設(shè)計(jì)理論的指導(dǎo)下，充分運(yùn)用本領(lǐng)域?qū)＜业呢S富知識(shí)和成功經(jīng)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)結(jié)果必然具有合理性和先進(jìn)性。
美國(guó)塑料(原料)的產(chǎn)量多年來(lái)一直雄居各國(guó)之首。早在80年代前期，美國(guó)塑料產(chǎn)量就已達(dá)2000萬(wàn)噸之多，1986年增至23l0萬(wàn)噸，占全球總產(chǎn)量8100噸的28.5％，此后美國(guó)塑料產(chǎn)量繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)之勢(shì)，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分別增加到2710萬(wàn)噸、2810萬(wàn)噸、3010萬(wàn)噸、3410萬(wàn)噸、4000萬(wàn)噸和4360萬(wàn)噸，占世界總產(chǎn)量的比例從1996年起提高到30％以上。2001年美國(guó)塑料產(chǎn)量為4170萬(wàn)噸，其中以聚乙烯為最多，達(dá)1500多萬(wàn)噸。其次分別是氯乙烯650萬(wàn)噸、聚丙烯720萬(wàn)噸、聚苯乙烯對(duì)酞酸脂320萬(wàn)噸、聚苯乙烯280萬(wàn)噸。國(guó)內(nèi)塑料消費(fèi)量(產(chǎn)量+進(jìn)口量-出口量)，美國(guó)也是全球最多的[10-11]。
德國(guó)是世界最大的塑料(原料)生產(chǎn)國(guó)之一，上世紀(jì)90年代初的1991年、1992年和1993年，德國(guó)塑料產(chǎn)量都為990多萬(wàn)噸，1994年增達(dá)超過(guò)1000萬(wàn)噸的1110萬(wàn)噸．1998年達(dá)近1300萬(wàn)噸，1999年為近1400萬(wàn)噸，2000年增至1550萬(wàn)噸，超過(guò)日本為世界第2大塑料生產(chǎn)國(guó)，2001年上升為1580萬(wàn)噸，2002年已過(guò)1600萬(wàn)噸。德國(guó)2001年的國(guó)內(nèi)塑料消費(fèi)量為1280萬(wàn)噸，其中聚乙烯265萬(wàn)噸，聚丙烯155萬(wàn)噸，氯乙烯152萬(wàn)噸。德國(guó)人均塑料消費(fèi)量2001年為160公斤，在世界上僅少于比利時(shí)的172公斤，高于美國(guó)的155公斤，排在世界第2位。
日本在很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)都是僅次于美國(guó)的世界第2大塑料生產(chǎn)國(guó)。一直到1997年，日本塑料產(chǎn)量曾經(jīng)連續(xù)多年增長(zhǎng)，年產(chǎn)量在70年代中期就已達(dá)500多萬(wàn)噸，1987年突破1000萬(wàn)噸，1991年達(dá)約1300萬(wàn)噸。 2001年和2002年日本塑料產(chǎn)量再度下降至1400萬(wàn)噸以下的1364萬(wàn)噸和1361萬(wàn)噸。2002年日本塑料(原料)產(chǎn)量減為1361萬(wàn)噸。而中國(guó)則增為1366萬(wàn)噸，日本又退居第4位[14-17]。塑料產(chǎn)量位居世界前10名的國(guó)家和地區(qū)還有法國(guó)660萬(wàn)噸、比利時(shí)600萬(wàn)噸、中國(guó)臺(tái)灣598萬(wàn)噸、加拿大432萬(wàn)噸和意大利385萬(wàn)噸(均為2001年產(chǎn)量)。
2 塑件的分析
2.1塑件的成型分析
此次的塑件是泡沫滅火器噴嘴，整個(gè)塑件呈現(xiàn)半開(kāi)狀的圓筒形，該構(gòu)件的表面的形狀和整體的結(jié)構(gòu)較其他塑件較為簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)對(duì)大量的飲料泡沫滅火器噴嘴的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，整個(gè)泡沫滅火器噴嘴的外部輪廓高達(dá)15mm,外徑28mm,壁厚1mm，作為對(duì)表面粗糙度要求不太高的塑件，而且較為實(shí)用性零件對(duì)其尺寸公差沒(méi)有太嚴(yán)格的要求。且本身塑件壁厚較小、均勻，可以用大批量的注塑模具加以生產(chǎn)
圖2-1 塑件圖
2.2壁厚分析
各種塑件，不論是結(jié)構(gòu)件還是板壁，根據(jù)使用要求具有一定的厚度，以保證其力學(xué)強(qiáng)度。塑件的壁厚對(duì)塑件質(zhì)量的影響很大，如果壁厚過(guò)大，會(huì)浪費(fèi)原料，而且使冷卻時(shí)間增加，更重要的還會(huì)使塑件產(chǎn)生氣泡、縮孔、翹曲變形等缺陷，一般地說(shuō)，在滿足力學(xué)性能的前提下厚度不宜過(guò)厚，不僅可以節(jié)約原材料，降低生產(chǎn)成本，而且使塑件在模具內(nèi)冷卻或固化時(shí)間縮短，提高生產(chǎn)率。因此，該塑件的壁厚均為1mm，在其最小壁厚范圍內(nèi)，塑件符合注塑的模具成型的厚度要求。
2.3圓角分析
帶有圓角的塑件，在成型時(shí)往往會(huì)在該處產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，在受力或沖擊下會(huì)發(fā)生開(kāi)裂，所以，為了避免應(yīng)力集中，提高塑件的局部強(qiáng)度，減小應(yīng)力集中，改善熔體的流動(dòng)性能且便于脫模，在塑件各內(nèi)外表面的過(guò)渡連接處，應(yīng)采用過(guò)渡圓弧。采用圓弧過(guò)度可增加塑件的美觀程度和增加塑件的強(qiáng)度，根據(jù)應(yīng)力集中系數(shù)和圓角半徑的關(guān)系可得，理想的內(nèi)圓角半徑應(yīng)為壁厚的1/3以上，通常塑件內(nèi)壁圓角半徑應(yīng)是壁厚的一半，而外壁圓角半徑可為壁厚的1.5倍。這次設(shè)計(jì)要求該塑件的2內(nèi)外圓弧半徑結(jié)合實(shí)際情況來(lái)設(shè)計(jì)，根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)力狀況以及條件設(shè)備，此塑件的內(nèi)外過(guò)渡圓弧是小半徑為0.5mm，適合注塑制品的結(jié)構(gòu)和工藝要求。
3 塑件材料的選擇及材料特性
3.1材料的選擇：
綜合性能較好，沖擊韌度、力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性、電氣性能良好；易于成形和機(jī)械加工，與有機(jī)玻璃的熔接性良好，可作雙色成形塑件，且表面可鍍鉻。適于制作一般機(jī)械零件、減摩耐磨零件、傳動(dòng)零件和電信結(jié)構(gòu)零件。
3.2材料簡(jiǎn)介：
PA1010（尼龍1010）定義：尼龍1010是一種沒(méi)有側(cè)鏈、高密度、高結(jié)晶性的線型聚合物。按其分子鏈中化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，可分為均尼龍1010和共尼龍1010兩種。兩者的重要區(qū)別是：均尼龍1010密度、結(jié)晶度、熔點(diǎn)都高，但熱穩(wěn)定性差，加工溫度范圍窄（約10℃），對(duì)酸堿穩(wěn)定性略低；而共尼龍1010密度、結(jié)晶度、熔點(diǎn)、強(qiáng)度都較低，但熱穩(wěn)定性好，不易分解，加工溫度范圍寬（約50℃），對(duì)酸堿穩(wěn)定性較好。是具有優(yōu)異的綜合性能的工程塑料。有良好的物理、機(jī)械和化學(xué)性能，尤其是有優(yōu)異的耐摩擦性能。俗稱賽鋼或奪鋼，為第三大通用塑料。 適于制作減磨耐磨零件，傳動(dòng)零件，以及化工，儀表等零件。
合成樹(shù)脂中的一種，又名尼龍1010、PA1010塑料、賽鋼料等；是一種白色或黑色塑料顆粒，具有高硬度、高鋼性、高耐磨的特性。主要用于齒輪，軸承，汽車零部件、機(jī)床、儀表內(nèi)件等起骨架作用的產(chǎn)品。
3.3基本特性：
（1）PA1010加工前可不用干燥,最好在加工過(guò)程中進(jìn)行預(yù)熱(80℃左右),對(duì)產(chǎn)品尺寸的穩(wěn)定性有好處.
（2） PA1010的加工溫度很窄(0～215℃),在炮筒內(nèi)停留時(shí)間稍長(zhǎng)或溫度超過(guò)220℃時(shí)就會(huì)分解,產(chǎn)生刺激性強(qiáng)的甲醛氣體.
（3） PA1010料注塑時(shí)保壓壓力要較大(與注射壓力相近),以減少壓力降.螺桿轉(zhuǎn)速不能過(guò)高,殘量要少;
（4） PA1010產(chǎn)品收縮率較大,易產(chǎn)生縮水或變形.PA1010比熱大,模溫高(80～100℃),產(chǎn)品脫模時(shí)很燙,需防止?fàn)C傷手指.
（5） PA1010宜在“中壓、中速、低料溫、較高模溫”的條件下成型加工,精密制品成型時(shí)需用控制模溫
(6)具高機(jī)械強(qiáng)度和剛性
(7)最高的疲勞強(qiáng)度
(8)環(huán)境抵抗性、耐有機(jī)溶劑性佳
(9)耐反覆沖擊性強(qiáng),良好的電氣性質(zhì),復(fù)原性良好,具自已潤(rùn)滑性、耐磨性良好,尺寸安定性優(yōu).
3.4物理性質(zhì)
一般性能
尼龍1010是一種表面光滑、有光澤的硬而致密的材料，淡黃或白色，薄壁部分呈半透明。燃燒特性為容易燃燒，離火后繼續(xù)燃燒，火焰上端呈黃色，下端呈藍(lán)色，發(fā)生熔融滴落，有強(qiáng)烈的刺激性甲醛味、魚(yú)腥臭。尼龍1010為白色粉末，一般不透明，著色性好， 比重1.41-1.43克/立方厘米，成型收縮率1.2-3.0%，成型溫度170-200℃ ，干燥條件80-90℃ 2小時(shí)。PA1010的長(zhǎng)期耐熱性能不高，但短期可達(dá)到160℃，其中均聚PA1010短期耐熱比共聚PA1010高10℃以上，但長(zhǎng)期耐熱共聚PA1010反而比均聚PA1010高10℃左右?？稍?40℃～100℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。PA1010極易分解，分解溫度為240度。分解時(shí)有刺激性和腐蝕性氣體發(fā)生，故模具鋼材宜選用耐腐蝕性的材料制作。
（1）PA1010是結(jié)晶型塑料,密度為1.42g/cm3,它的鋼性很好,俗稱“賽鋼”.
?。?）它具有耐疲勞、耐蠕變、耐磨、耐熱、耐沖擊等優(yōu)良的性能,且摩擦系數(shù)小,自潤(rùn)滑性好.
（3）PA1010不易吸濕,吸水率為0.22～0.25%,在潮濕的環(huán)境中尺寸穩(wěn)定性好,其收縮率為2.1%(較大),注塑時(shí)尺寸較難控制,熱變形溫度為172℃,尼龍1010有均尼龍1010兩種,性能不同(均尼龍1010耐溫性好一點(diǎn)).
力學(xué)性能
PA1010強(qiáng)度、剛度高，彈性好，減磨耐磨性好。其力學(xué)性能優(yōu)異，比強(qiáng)度可達(dá)50.5MPa，比剛度可達(dá)2650MPa，與金屬十分接近。PA1010的力學(xué)性能隨溫度變化小，共聚PA1010比均聚PA1010的變化稍大一點(diǎn)。PA1010的沖擊強(qiáng)度較高，但常規(guī)沖擊不及ABS和PC；PA1010對(duì)缺口敏感，有缺口可使沖擊強(qiáng)度下降90%之多。PA1010的疲勞強(qiáng)度十分突出，10交變載荷作用后，疲勞強(qiáng)度可達(dá)35MPa，而PA和PC僅為28MPa。PA1010的蠕變性與PA相似，在20℃、21MPa、3000h時(shí)僅為2.3%，而且受溫度的影響很小。PA1010的摩擦因數(shù)小，耐磨性好（PA1010>PA66>PA6>ABS>HPVC>PS>PC），極限PV值很大，自潤(rùn)滑性好。PA1010制品對(duì)磨時(shí)，高載荷作用時(shí)易產(chǎn)生類似尖叫的噪聲。
電學(xué)性能
PA1010的電絕緣性較好，幾乎不受溫度和濕度的影響；介電常數(shù)和介電損耗在很寬的溫度、濕度和頻率范圍內(nèi)變化很?。荒碗娀⌒詷O好，并可在高溫下保持。PA1010的介電強(qiáng)度與厚度有關(guān)，厚度0.127mm時(shí)為82.7kV/mm，厚度為1.88mm時(shí)為23.6kV/mm。
環(huán)境性能
PA1010不耐強(qiáng)堿和氧化劑，對(duì)烯酸及弱酸有一定的穩(wěn)定性。PA1010的耐溶劑性良好，可耐烴類、醇類、醛類、醚類、汽油、潤(rùn)滑油及弱堿等，并可在高溫下保持相當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)穩(wěn)定性。吸水性小，尺寸穩(wěn)定性好。
PA1010的耐候性不好，長(zhǎng)期在紫外線作用下，力學(xué)性能下降，表面發(fā)生粉化和龜裂。
成形性
結(jié)晶料,熔融范圍窄，熔融和凝固快，料溫稍低于熔融溫度即發(fā)生結(jié)晶。流動(dòng)性中等。吸濕小，可不經(jīng)干燥處理。
3.5成型特性：
成型前應(yīng)對(duì)物料的外觀色澤、顆粒情況，有無(wú)雜質(zhì)的進(jìn)行檢驗(yàn)，并測(cè)試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)。低密度聚乙烯屬于結(jié)晶形塑料,吸濕性小, 熔體粘度小，成型前可不預(yù)熱，成型時(shí)不易分解，流動(dòng)性極好, 溢邊值為0.02mm左右,流動(dòng)性對(duì)壓力變化敏感，加熱時(shí)間長(zhǎng)則易發(fā)生分解。收縮率較大，方向性明顯，易發(fā)生變形、翹曲，結(jié)晶度及模具冷卻條件對(duì)收縮率有較大影響，應(yīng)控制模溫。冷卻速度快,必須得到充分冷卻,設(shè)計(jì)模具時(shí)要設(shè)冷料穴和冷卻系統(tǒng)宜用高壓注射，料溫要均勻，填充速度應(yīng)快，保壓要均勻。不宜采用直接澆口注射，否則會(huì)增加內(nèi)應(yīng)力，使收縮不均勻和方向性明顯。應(yīng)注意選擇澆口位置。質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹可強(qiáng)行脫模。
性能指標(biāo)
均聚PA1010
共聚PA1010
25%GFPA1010
相對(duì)密度
吸水率，%
成型收縮率，%
拉伸強(qiáng)度，MPa
斷裂伸長(zhǎng)率，%
拉伸模量，MPa
彎曲強(qiáng)度，MPa
彎曲模量，MPa
壓縮強(qiáng)度，MPa
剪切強(qiáng)度，MPa
缺口沖擊強(qiáng)度，（J/m）
洛氏硬度
摩擦因數(shù)
疲勞極限，MPa
熱變形溫度（1.82MPa），℃
長(zhǎng)期使用溫度，℃
線膨脹系數(shù)，(×10K)
熱導(dǎo)率[W/(m·K)]
體積電阻率，Ω·cm
介電常數(shù)（10Hz）
介電損耗角正切值（10Hz）
介電強(qiáng)度（kV/mm）
耐電弧，s
1.43 2.5
1.5～3
70
40
90
3160
2880
127
67
76
M94
—
35
110
80
7.5
0.23
10
3.8
0.005
20
220
1.41
2.1
1.5～3.5
62
60
98
2830
2600
110
54
65
M80
0.15
31
124
100
8.5
0.23
10
2.7
0.007
20
240
1.61
—
—
130
—
182
8300
7600
—
—
86
—
—
—
163
—
2.6
—
3.8×10
—
—
—
—
4 塑件的形狀尺寸的計(jì)算
泡沫滅火器噴嘴的工作環(huán)境對(duì)精度有較高要求，按PA1010的性能可選擇塑件的精度等級(jí)為6級(jí)精度（查閱《塑料成型工藝》）。
外徑: 28mm 壁厚: 1mm
內(nèi)徑: 16mm 壁厚: 1mm
突起： 9mm
查得PA1010(低密度聚乙烯)密度約為: ,代入公式.
數(shù)據(jù)可得塑件的質(zhì)量為：
體積：
由體積計(jì)算公式可計(jì)算得塑件的近似體積得:
V塑=S*H=2.83 mm3
質(zhì)量:
由質(zhì)量計(jì)算公式可計(jì)算得塑件的質(zhì)量得
W塑 =V塑×r塑=66.7(g)
5 注射機(jī)的選擇及型號(hào)和規(guī)格
塑料成型設(shè)備依據(jù)成型工藝的不同而不同，塑料成型設(shè)備主要有用于注射成型工藝的注射機(jī)，用于壓縮成型工藝和壓注成型工藝的壓力機(jī)，用于擠出成型的擠出機(jī)。本設(shè)計(jì)采用用于注射成型工藝的注射機(jī)作為成型設(shè)備。
注射成型工藝是塑料成型的一種最常用的方法。它將粒狀或粉狀的塑料原料加入到注射機(jī)的料筒中，經(jīng)過(guò)加熱到流動(dòng)狀態(tài)，在注射機(jī)的柱塞或螺桿的推動(dòng)下，以一定的流速，通過(guò)噴嘴和閉合模具的澆注系統(tǒng)而充滿型腔，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間的冷卻定型，打開(kāi)模具，從模內(nèi)取出成型的塑件。
5.1估算塑件的體積和質(zhì)量
估算塑件體積和質(zhì)量
該產(chǎn)品材料是低密度聚乙烯，查有關(guān)數(shù)據(jù)得知其密度g/cm3。
使用UG軟件畫出三維圖建模，并可直接用軟件進(jìn)行分析，查詢到塑件的體積V件=2.83 cm3。
由ρ=0.90～0.94g/cm3可得塑件質(zhì)量m=ρv=2.66g。
5.2選擇注射機(jī)
根據(jù)塑件制品的體積和質(zhì)量，可選定注射機(jī)型號(hào)為XS-Z-30。
注射機(jī)的參數(shù)如下：
額定注射量：30 cm3
注射 壓力：120Mpa
注射 行程：130mm
鎖 模 力：250KN
最大成型面積：90cm2
最大 模厚：180mm
最小 模厚：60mm
噴嘴圓弧半徑：12mm
噴嘴孔徑（mm）：2 mm
柱塞式成型機(jī)中，塑料熔化成黏流態(tài)的熱量主要由筒外部的加熱器提供。在柱塞的平穩(wěn)推動(dòng)下，料流是一種平緩的滯流態(tài)勢(shì)。料筒內(nèi)同一橫截面上不同徑距的質(zhì)點(diǎn)有著梯度變化的流速，結(jié)果靠料筒軸心的流速快，靠近料筒壁的流速慢。料筒同一截面上的溫度分布也有差異，靠近筒壁的料，因流速慢，又直接接受外壁的電熱圈加熱，所以溫度高；而靠近軸心的料，因流動(dòng)快，且又與料筒加熱圈隔了一層熱阻很大的塑料層，所以溫度低?？梢?jiàn)在柱塞式料筒內(nèi)，塑料的塑化程度很不均勻。
注射機(jī)的分類：
按外形可分為：臥式、立式和直角式
按傳動(dòng)方式可分為：機(jī)械式、液壓式和液壓、機(jī)械聯(lián)合式
按用途又可分為：通用型和專用型
所選注射機(jī)的型號(hào)為：XS-Z-30，屬于臥式通用型注射機(jī)。
6 型腔數(shù)目的確定及排布
6.1型腔數(shù)目
注射模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔，在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素：
（1）塑件的尺寸精度；
（2）模具制造成本；
（3）注射成型的生產(chǎn)效益；
（4）模具制造難度。
為了提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性并與注射機(jī)的生產(chǎn)能力相配合，保證塑件較高的精度，
模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有以下《塑料模具設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》：
1、根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目。
根據(jù)總成型加工費(fèi)用最小的原則，僅考慮模具加工費(fèi)和塑件成型加工費(fèi)，并忽略試生產(chǎn)原材料費(fèi)用。
2、根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在模具中每增加一個(gè)型腔，制品尺寸精度要降低4-6%,高模具中的型腔數(shù)目為n,制品的基本尺寸為L(zhǎng)，塑件尺寸公差為,單型腔模具注塑模具生產(chǎn)時(shí)可能性產(chǎn)生的尺寸誤差為(不同的材料，有不同的值，如：尼龍66為0.3% ,尼龍1010為0.2%,聚碳酸酯、聚氯乙烯、PA1010等非結(jié)晶型塑料為0.05%),則有塑件尺寸精度的表達(dá)式為：
L%+ （n-1）L%4%
簡(jiǎn)化后可得型腔數(shù)目為：
n
3、根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目。
當(dāng)成型大型表面積塑件時(shí)，常用這種方法。設(shè)注射機(jī)的額定鎖模力大小為F（N），型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力為Pm,單個(gè)制品在分型面上的投影面積為A1，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為A2，則：
(nA1+A2)PmF即：
n
對(duì)于高精度制品，由于多型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻一致，故通常推薦型腔數(shù)目不超過(guò)4個(gè).
4、根據(jù)注射機(jī)的額定最大注射量確定型腔數(shù)目。
設(shè)注射機(jī)的最大注射量G（g），單個(gè)制品的質(zhì)量為W1（g），澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為W2（g），則型腔數(shù)目n為：
n n 4.1
6.2型腔的排布：
多型腔有模板上的排列形式通常有圓形、H形、直線型及復(fù)合型等。
在設(shè)計(jì)時(shí)有以下原則：
（1）盡量采用對(duì)稱式排布，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定。
（2）塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)盡量使型腔緊湊排列，而減小模具的外形尺寸。
（3）分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短。
（4）為了避免模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，澆口開(kāi)口部位與型腔布置應(yīng)對(duì)稱。
因?yàn)樵撍芗俅笈可a(chǎn)的小型塑件，但對(duì)產(chǎn)品的精度、表面粗糙度還是有較高的要求，通過(guò)前面算出的單個(gè)產(chǎn)品的體積V和質(zhì)量W, 綜合考慮生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本及產(chǎn)品質(zhì)量等各種因素，以及注射機(jī)的類型選擇確定采用一模四腔對(duì)稱排布。分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料,參見(jiàn)《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》P59表4-3部分塑料常用分流道斷面尺寸推薦范圍，分流道直徑可選1.6~9.5mm【1】
表6-1 分流道斷面直徑選擇
塑料名稱
分流道斷面直徑
塑料名稱
分流道斷面直徑
PA1010，AS
聚乙烯(PE)
尼龍類(PA)
尼龍1010（PA1010）
抗沖擊丙烯酸
4.7～9.5
1.6～9.5
1.6～9.5
3.5～10
8～12.5
聚苯乙烯(PS)
軟聚氯乙烯
硬聚氯乙烯
聚氨酯
聚苯醚
3.5～10
3.5～10
6.5～16
6.5～8.0
6.5～10
根據(jù)塑件的壁厚（0.8<1.0<2.4）和外形因素和機(jī)械加工因素來(lái)確定澆注方式，確定為澆注方式，參見(jiàn)《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》并采用對(duì)稱平衡的排布方式。
如下圖示：
圖6-1 型腔布置圖
7 分型面的選擇
分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個(gè)重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的脫模和模具的制造工藝的有關(guān)，一副模具根據(jù)需要可能有一個(gè)或兩個(gè)以上的分型面,分型面可以是垂直于合模方向,也可以與合模方向平行或傾斜。因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵。
根據(jù)分型面的選擇原則：
（1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
（2）在開(kāi)模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模；
（3）分型面的選擇應(yīng)保證塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量；
（4）有利于排氣和模具的加工方便；
（5）有助于避免側(cè)抽芯或便于側(cè)抽芯。
該塑件為泡沫滅火器噴嘴對(duì)美觀不太要求，無(wú)斑點(diǎn)和熔接痕，表面質(zhì)量要求一般。在選擇分型面時(shí)，根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量以及成型后能順利取出塑件，泡沫滅火器噴嘴屬于薄壁殼小型塑件，塑件冷卻時(shí)會(huì)因?yàn)槭湛s作用而包覆在凸模上，所以，應(yīng)有利于塑件滯留在動(dòng)模一側(cè)，以便于脫模，并不影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度，以及外觀形狀。
綜上所述，泡沫滅火器噴嘴合理的分型面應(yīng)選擇在下部。模具為三板模，上分型面，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，如圖所示：
7-1分型面圖
8 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注射模的澆注系統(tǒng)是指從注流道的開(kāi)始端到型腔之間的熔體流動(dòng)通道。它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳料，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設(shè)計(jì)及加工的復(fù)雜程度。
8.1澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則：
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)保證塑件熔體的流動(dòng)平穩(wěn)、流程應(yīng)盡量短、防止型芯變形、整修應(yīng)方便、防止制品變形和翹曲、應(yīng)與塑件材料品種相適用、冷料穴設(shè)計(jì)合理、盡量減少塑料的消耗。
8.2主流道設(shè)計(jì)：
主流道是連接注射機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時(shí)也改善料流的速度，因?yàn)橐妥⑸錂C(jī)相配，所以其尺寸與注射機(jī)有關(guān)。
本塑件所用的材料為PA1010（低密度聚乙烯），根據(jù)其流動(dòng)性特點(diǎn)，主流道設(shè)計(jì)的主要參數(shù)如下：
主要參數(shù)： 錐角=4°；內(nèi)表面粗糙度Ra=0.08 ；
主流道大端呈圓角，半徑r=3mm,以減小料流轉(zhuǎn)過(guò)渡時(shí)的阻力，小端直徑d = D —(1~2)
襯套與主流道設(shè)計(jì)成整體,材料為T8，熱處理要求淬火為53-57HRC。
8.3分流道設(shè)計(jì)：
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U型等圓形和正方形截面流道的表面積與體積之比最小，塑料熔體的溫度下降小，阻力小，流道的效率最高，但加工困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實(shí)際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形。
在分流道的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失，盡可能避免熔體溫度的降低，同時(shí)還要考慮減小流道的容積。在此，選擇半圓形，取半圓直徑4.5mm.參見(jiàn)《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》。
分流道的布置：
分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置分平衡式與非平衡式兩種，根據(jù)上面所選型腔的布局，分流道采用平衡式的布置如下圖：
圖8-1分流道
8.4澆口的設(shè)計(jì)：
澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的熔體通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。
其主要作用是：
（1）熔體充模后，澆口處首先凝固，可防止其倒流；
（2）熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時(shí)產(chǎn)生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模；
（3）易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。澆口截面積的0.03-0.09，澆口的長(zhǎng)度約為0.5mm-2mm,澆口的具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限值。
當(dāng)塑料熔體通過(guò)澆口時(shí)，剪切速率增高，同時(shí)熔體的內(nèi)摩擦加劇，使料流的溫度升高，粘度降低，提高了流動(dòng)性能，有利于充型。
澆口位置的選擇：
澆口開(kāi)設(shè)的位置對(duì)制品的質(zhì)量影響很大，在確定澆口時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：
澆口應(yīng)開(kāi)在能使型腔各個(gè)角落同時(shí)充滿的位置
澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在制品壁厚較厚的部位，以利于補(bǔ)縮，
澆口的位置應(yīng)選擇在有利于型腔中氣體的排除
澆口的位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位，對(duì)于圓筒類制品，采用點(diǎn)澆口比側(cè)澆口好。
對(duì)于帶細(xì)長(zhǎng)的型芯模具，宜采用中心頂部進(jìn)料方式，以避免型芯因沖擊變形。
澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的部位
根據(jù)以上原則，泡沫滅火器噴嘴屬于圓筒類制品，故而采用點(diǎn)澆口。
基本參數(shù)如下圖所示:
澆注系統(tǒng)圖
圖8-2澆注系統(tǒng)圖
根據(jù)塑件的質(zhì)量和外形尺寸等影響因素，初步取值如下：
由塑件質(zhì)量W塑=2.66g可得 單位mm
D=6mm d=4mm R=15mm h=5mm d1=1mm
H1=4.5mm l=60~70mm L=25mm a=4。 a1=10。 L1=17mm
8.5冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴是將主流道或分流道延長(zhǎng)所形成的井穴。冷料穴一般設(shè)在主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上或處于分流道末端。其作用是存放料流前鋒的冷料，以防止冷料進(jìn)入型腔而形成接縫；另外，開(kāi)模時(shí)又能將主流道的凝料拉出。冷料穴的直徑宜大于大端直徑。冷料穴的形式有三種：一是與推桿匹配的冷料穴；二是與拉料桿匹配的冷料穴；三是無(wú)拉料桿的冷料桿。
本塑件采用無(wú)拉料桿的冷料穴。
8.6 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
排氣槽的設(shè)計(jì)：
塑料熔體在充模的型腔過(guò)程中同時(shí)要排出型腔及流道原有的空氣，另外，塑料熔體會(huì)產(chǎn)生微量的分解氣體，所以長(zhǎng)在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽進(jìn)行排氣。否則，被壓縮的空氣產(chǎn)生高溫，會(huì)引起塑件局部碳化燒焦或塑件產(chǎn)生泡沫，或使塑件熔接不良引起強(qiáng)度下降，甚至充模不滿。
當(dāng)塑料熔體充填型腔時(shí)，必需順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利地排出，塑件會(huì)由于充填不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺點(diǎn)；甚至因氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑料焦化。
排氣方式：排氣槽一般通常開(kāi)設(shè)在分型面上凹模一邊，位置位于塑料熔體流動(dòng)的末端。一般情況下，排氣槽尺寸以氣體能夠順利排出而不產(chǎn)生溢料為原則。排氣槽寬度可取1.5～6 mm，深度可取0.025～0.1 mm，長(zhǎng)度可取0.8～1.5 mm。
但對(duì)于此模具，無(wú)需設(shè)計(jì)專門的排氣槽來(lái)排氣，可通過(guò)分型面及活動(dòng)型芯與模板之間配合間隙來(lái)排氣，足夠能使氣體順利排出。
在本設(shè)計(jì)中，可利用頂桿間隙和定模型芯間隙排氣，不再開(kāi)設(shè)排氣系統(tǒng)。
9 塑料工藝尺寸的計(jì)算
注射模具的成型零件是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型桿等。模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的計(jì)算，塑料模具型腔在成型過(guò)程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過(guò)小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。
設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結(jié)構(gòu)、進(jìn)澆點(diǎn)、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計(jì)算成型零件的工作尺寸。
9.1凹模的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
凹模又稱陰模，是成型塑件外輪廓的零件。凹模有整體結(jié)構(gòu)式和組合式。
（1）整體式凹模：由整塊金屬材料直接加工而成，這種形式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢固可靠，不易變形，成型的塑件質(zhì)量較好。但當(dāng)塑件形狀復(fù)雜時(shí)，采用一般機(jī)械加工方法制造型腔比較困難。因此它適用于形狀簡(jiǎn)單的塑件。
（2）組合式凹模：對(duì)于形狀復(fù)雜的塑件或難于機(jī)械加工的整體式凹模，為了節(jié)省貴金屬，便于型腔加工，減少熱處理，通常采用組合式凹模。
本塑件的外形簡(jiǎn)單，采用整體式凹模。其適用于形狀簡(jiǎn)單且凸模高度較小的塑件，整體式凹模為非穿通式模體，強(qiáng)度好，不易變形。
9.2凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
凸模，即型芯，是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？煞譃檎w式和組合式。
組合式凸模：當(dāng)塑件的內(nèi)形比較復(fù)雜而不便于機(jī)械加工時(shí)，或形狀雖不復(fù)雜，但為了節(jié)省貴金屬，減少加工量，通常采用組合式凸模。固定板和凸?？煞謩e采用不同的材料制造和熱處理，然后再連接成一體，這種結(jié)構(gòu)形式適用于大型凸模。
由泡沫滅火器噴嘴的特殊結(jié)構(gòu)，有兩層，內(nèi)有螺絲，采用鑲件組合式凸模。
塑件為PA1010制品，屬于大批量生產(chǎn)的小型塑件，預(yù)定的收縮率取1.5%至 3.5％。平均收縮率為2.5%,此產(chǎn)品采用6級(jí)精度，屬于一般精度制品。凸凹模各處工作尺寸的制造公差，因一般機(jī)械加工的型腔和型芯的制造公差可達(dá)到IT７～I(xiàn)T８級(jí)。
10 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
為了保證注射模準(zhǔn)確合模和開(kāi)模，在注射模中必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是導(dǎo)向，定位以及承愛(ài)一定的側(cè)向壓力。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定們兩種，根據(jù)本塑件的實(shí)際情況，采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
10.1導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：
定位件用：
模具閉合后，保證動(dòng)定模或上下模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸精確，在模具的裝配過(guò)程中也起定位作用，便于裝配和調(diào)整。
導(dǎo)向作用：
合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。承受一定的側(cè)向壓力。
10.2導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)原則：
（1）導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度。
（2）導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面的高度高出6-8mm，以免型芯進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰而損壞。
（3）導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨度和強(qiáng)度。
（4）為了使導(dǎo)柱能順利的進(jìn)入導(dǎo)套、導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角.
（5）導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)型芯不愛(ài)損傷，而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此可根據(jù)需要而決定裝配方式。
(6)般導(dǎo)柱滑動(dòng)部分的配合形式按H8/f8，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按H7/k6，導(dǎo)套外徑的配合按H6/k6;
(7)除了動(dòng)模、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外、，一般還在動(dòng)模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證推出機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)動(dòng)。
(8)導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定，可參考標(biāo)準(zhǔn)框架數(shù)據(jù)選取。
10.3導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)：
雙分型的注射模，為了中間板在工作過(guò)程中的支承和導(dǎo)向，所以在定模一側(cè)一定要設(shè)置導(dǎo)柱。
如下圖所示：
圖10-1 模具結(jié)構(gòu)圖
導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)：
（1）該模具采用帶頭導(dǎo)柱，且不加油槽；
（2）導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須比凸模端面高度高出6～8mm；
（3）為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的端部常做成圓錐形或球形的先導(dǎo)部分；
（4）導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來(lái)確定，應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度（該導(dǎo)柱直徑由標(biāo)準(zhǔn)模架
知為?20；
（5）導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按H7/m6配合。導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H7/f7或H8/f7的
間隙配合；
（6）導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4μm；
（7）導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H8/h8間隙配合，固定部分按H7/m6過(guò)渡配合
導(dǎo)柱的尺寸如下圖：
圖10-2 導(dǎo)柱圖
導(dǎo)柱與導(dǎo)套選用間隙配合.
導(dǎo)套的設(shè)計(jì):
對(duì)導(dǎo)套的要求：
（1）為使導(dǎo)柱比較順利地進(jìn)入導(dǎo)套，在導(dǎo)套的前端應(yīng)倒有圓角R。
（2）對(duì)于大型注射模，當(dāng)開(kāi)模力過(guò)大時(shí)，為了防止導(dǎo)套拔出，應(yīng)在導(dǎo)套上部加裝蓋板。
（3）導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱的硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?
（4）導(dǎo)套配合部分的表面光潔度不能過(guò)低。
（5）導(dǎo)套孔的滑動(dòng)部分按H8/h8間隙配合，導(dǎo)套外徑按H7/m6過(guò)渡配合。
導(dǎo)套設(shè)計(jì)及尺寸如下圖所示:
圖10-3 導(dǎo)套圖
10.4導(dǎo)柱與導(dǎo)套的布置：
定端與模板間用H7/m6或H7/k6的過(guò)渡配合,導(dǎo)向部分通常采用H7/f7或H8/f7的間隙配合。
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的要求，與導(dǎo)柱同動(dòng)作的彈簧應(yīng)布置4個(gè)，并盡可能對(duì)稱布置于A分型面的四周，以保持分型時(shí)彈力均勻，中間板不被卡死。
布局形式如圖所示：
圖10-4 導(dǎo)柱排布圖
11 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在注射成型的每一循環(huán)中，都必須便塑件從模具型腔中型芯上脫出,模具中這種脫出機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)（或推出機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)）。脫模機(jī)構(gòu)的作用包括脫出、取出兩個(gè)動(dòng)作，即首先將塑件和澆注系統(tǒng)凝料等與模具松動(dòng)分離，稱為脫出，然后把其脫出物從模具內(nèi)取出。
11.1脫模機(jī)構(gòu)的組成:
推出機(jī)構(gòu)由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位部件組成。即推件板、推件板緊固螺釘、推板固定板、推桿墊板、頂板導(dǎo)柱、頂板導(dǎo)套以及推板緊固螺釘。
按推出零件的類別分類：
（1）推桿式脫模 （2）推管推出脫模 （3）推件板推出脫模，又稱卸料板或刮板。
（4）利用成型零件推出制品的脫模，適用于螺紋型環(huán)一類的制品，利用模具中某些成型零件推出塑件。 （5）多元聯(lián)合式脫模
按脫模動(dòng)作分類：
（1）一次推出脫模 （2）二次推出脫模 （3）動(dòng)定模雙向推出脫模 （4）帶螺紋塑件的脫模機(jī)構(gòu)可采用強(qiáng)制脫模、活動(dòng)型芯和型環(huán)形式脫螺紋及回轉(zhuǎn)式脫螺紋。
11.2設(shè)計(jì)原則：
(1)推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)在動(dòng)模一側(cè)以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作；
(2)保證塑件不因推出而變形損壞,外形良好；
(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠:機(jī)械的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強(qiáng)度；
用推件板推出機(jī)構(gòu)中，為了減少推件板與型芯的摩擦，在推件板與型芯間留0.20~0.25mm的間隙，并用錐面配合，防止推件因偏心而溢料。
復(fù)位零件：
對(duì)于推件板推出機(jī)構(gòu)而言，由于推桿端面與推件板接觸，可以起到復(fù)位桿的作用。因此，可以不必再另外設(shè)置復(fù)位桿
排氣系統(tǒng)：
當(dāng)塑料熔體填充型腔時(shí),必須順序排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體。如果型腔內(nèi)因各種原因而產(chǎn)生的氣體不被排除干凈,一方面將會(huì)在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋），同時(shí)積存的氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，因此設(shè)計(jì)型腔時(shí)必須考慮排氣問(wèn)題。有時(shí)在注射成型過(guò)程中，為保證型腔充填量的均勻合適及增加塑料熔體匯合處的熔接強(qiáng)度，還需在塑料最后充填到的型腔部位開(kāi)設(shè)溢流槽以容納余料，也可容納一定量的氣體。
通常中小型模具的簡(jiǎn)單型腔，可利用推桿、活動(dòng)型芯以及雙支點(diǎn)的固定型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，其間隙為0.03~0.05mm。
12溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
12.1模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
塑料在成型過(guò)程中，模具溫度會(huì)直接影響塑料的充模、定型、成型周期和塑件質(zhì)量。所以，我們?cè)谀＞呱闲枰O(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以到達(dá)理想的溫度要求。
一般注射模內(nèi)的塑料熔體溫度為200℃左右，而塑件從模具型腔中取出時(shí)其溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對(duì)模具進(jìn)行有效地冷卻，以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模，提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對(duì)于熔融黏度低、流動(dòng)性比較好的塑料，如聚丙烯、有機(jī)玻璃等等，當(dāng)塑件是小型薄壁時(shí)，如我們的塑件，則模具課簡(jiǎn)單地進(jìn)行冷卻或利用自然冷卻不設(shè)定冷卻系統(tǒng)：當(dāng)塑件是大型的制品時(shí)，則需要對(duì)模具進(jìn)行人工冷卻。
12.2模具冷卻時(shí)間的確定
在注射過(guò)程中，塑件的冷卻時(shí)間是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開(kāi)模取出塑件時(shí)為止的這段時(shí)間。這一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)常以制品已充分固化定型而且具有一定的強(qiáng)度和剛度為準(zhǔn)，確定生產(chǎn)周期：
式中t為生產(chǎn)周期（s）,t注為注射時(shí)間，t冷為冷卻時(shí)間，t澆為脫模時(shí)間,由《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》 第237頁(yè)附錄D可查得t注15-60s,t冷15-60s，總周期t為40-140s;
12.3冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
（1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡；
（2）冷卻水孔數(shù)量越多，孔徑越大，則對(duì)塑件的冷卻效果越均勻；
（3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等；
（4）澆口處加強(qiáng)冷卻；
（5）應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差；
（6）合理選擇冷卻水道的形式；
（7）合理確定冷卻水管接頭位置；
（8）冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其
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