注塑模具畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、 摘 要 模具是汽車、電子、電器、航空、儀表、輕工、塑料、日用品等工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。所以發(fā)展模具工業(yè)對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)有著重要意義，其中注塑模具對(duì)于人們?nèi)粘Ｉ钪械挠闷酚绊懜鼮閺V泛。對(duì)于塑料制品的使用者來(lái)說(shuō)，在滿足其應(yīng)有功能的同時(shí)，又希望能夠時(shí)尚美觀。這時(shí)候就要運(yùn)用工業(yè)設(shè)計(jì)的思路，將思維發(fā)散，設(shè)計(jì)出既美觀又滿足其功能性的塑料制品。這里以塑料筆筒為例，進(jìn)行造型和注塑模具的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì)，注塑模具 Abstract The mould is an important technical equipment of automobile, e

2、lectronic, electrical, aerospace, instruments, light industry, plastics, daily necessities such as industrial production, the mold industry is the fundamental industry of national economy. So the development of die and mould industry has important significance for the national economy, the effect of

3、 injection mould for people in daily life supplies more widely. For plastic products users, to meet the due function at the same time, also hope to be able to fashion and beauty. And this is the time to use industrial design ideas, the divergent thinking, design is beautiful and meet their functiona

4、l plastic products. Here to plastic container as an example, the modeling and design of injection mold. Key words: Industrial design, injection mold 1前言 1.1模具設(shè)計(jì)制造技術(shù)的性質(zhì)和特點(diǎn) 模具的設(shè)計(jì)和制造方法形式很多，有高端的技術(shù)含量，完整的生產(chǎn)工藝，所涉及的生產(chǎn)條件多，廣泛的應(yīng)用等幾個(gè)方面。另外，模具設(shè)計(jì)制造能力對(duì)生產(chǎn)者的職業(yè)素養(yǎng)和業(yè)務(wù)能力要求也很高。模具設(shè)計(jì)

5、制造技術(shù)主要有這樣兩個(gè)方面的主要特點(diǎn)：一，模具產(chǎn)品是單件生產(chǎn)的，也就是模具是根據(jù)成品與成品的結(jié)構(gòu)要求設(shè)計(jì)和制造的專用成型設(shè)備；二，模具設(shè)計(jì)制造的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)制造凸模、凹模和其他成型零件的獨(dú)立工藝流程，和模具設(shè)計(jì)制造工藝過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)與材料節(jié)約技術(shù)。如今，中國(guó)的塑料業(yè)在加工生產(chǎn)以及研究領(lǐng)域都取得了很好的成就。塑料相關(guān)產(chǎn)業(yè)的加工生產(chǎn)已經(jīng)作為一種支柱產(chǎn)業(yè)在輕工業(yè)中占據(jù)重要的地位。近年來(lái)，其增長(zhǎng)速度可觀，基本以10% 的比例增長(zhǎng)，完成了大幅度的經(jīng)濟(jì)效益的創(chuàng)收。其中一些達(dá)到規(guī)模的塑料加工生產(chǎn)的相關(guān)企業(yè)達(dá)到了年產(chǎn)值在輕工業(yè)中排行第三的不俗地位。在產(chǎn)品銷售上達(dá)到97% 左右的銷售率，在輕工業(yè)中遠(yuǎn)高于其他產(chǎn)業(yè)。

6、這些都元→例外地顯示出塑料加工生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭十分強(qiáng)勁。 1.2 模具在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的影響 現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中60%-90%的加工產(chǎn)品是由模具來(lái)生產(chǎn)的，模具可以說(shuō)是現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的基石。模具品質(zhì)的優(yōu)劣對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有著直接的影響，進(jìn)而影響這人民的日常生活。研發(fā)模具技術(shù)，提升模具設(shè)計(jì)水平，有著特別重要的意義，它可以促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的繁榮。因此，德國(guó)稱模具為 “金屬加工中的帝王”，視模具工業(yè)為 “關(guān)鍵工業(yè)”；美國(guó)稱模具為 “美國(guó)工業(yè)的基石”，視模具工業(yè)為 “不可估量的工業(yè)”；日本稱模具為 “促進(jìn)社會(huì)富裕的原動(dòng)力”，視模具工業(yè)為 “整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”。模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不可缺少的基礎(chǔ)

7、工業(yè)。只有提升模具技術(shù)模具工業(yè)才能發(fā)展，模具技術(shù)還受到多學(xué)科的交叉影響。由于模具是一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，模具設(shè)計(jì)制造水平的高低已是評(píng)價(jià)一個(gè)國(guó)家制造水平的主要指標(biāo)。近年來(lái)，中國(guó)塑料模發(fā)展速度非?？欤壳?，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占比重約30%， 塑料產(chǎn)品已成為日常用品的必需品。模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)， 模具工業(yè)的發(fā)展水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平及產(chǎn)品開發(fā)能力 。改革開放３０ 多年來(lái)， 我國(guó)已成為各類模具的使用大國(guó)。 1.3塑料制品 塑料制品生產(chǎn)中高達(dá)80% 是注塑成型加工的，在人們平常的生活和生產(chǎn)活動(dòng)中會(huì)普遍運(yùn)用塑料制品，家用電器、食品包裝、裝飾藝術(shù)、汽車表面零件、大型設(shè)備相

8、關(guān)件，都會(huì)見(jiàn)到塑料制品，其在國(guó)民生活中具有重大意義。塑料注射模具的設(shè)計(jì)精度和應(yīng)用壽命對(duì)塑料制品的質(zhì)量和有關(guān)生產(chǎn)者的經(jīng)濟(jì)收益有直接影響。制造熱塑性塑料制品的模具一般是塑料注射模具，而且是在和它們相配套的塑料注射機(jī)上進(jìn)行成型塑料產(chǎn)品。所用注射機(jī)類型可分為以下幾類，有臥式、立式或角式，塑料模具經(jīng)注射機(jī)注射，在幾種注射機(jī)中臥式塑料注射機(jī)在塑料制品生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛。 在塑料制品生產(chǎn)中，注射成型是最常用的方法之一。雖然注射成型得到了較為廣泛的應(yīng)用，但是在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足、塑料件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、注射成型工藝影響因素多等原因造成塑料件不合格。成型時(shí)的各種缺陷造成塑料件的不合格．常見(jiàn)的塑料

9、件缺陷有：充填不足、飛邊、縮孔、氣泡、熔接痕等。造成注塑件這些缺陷的原因非常復(fù)雜，有時(shí)很多原因相互影響，要準(zhǔn)確確定缺陷產(chǎn)生的原因有一定的困難。但總體可分為由于注塑成型設(shè)備、注塑成型工藝及注塑模設(shè)計(jì)三個(gè)方面選擇和設(shè)計(jì)不當(dāng)而引起的缺陷。 1.4 CAD\CAE技術(shù)下的模具設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)是經(jīng)過(guò)概念設(shè)計(jì)——分析——樣品生產(chǎn)——分析——設(shè)計(jì)——分析——生產(chǎn)，才最后得出某些復(fù)雜的模具形狀。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CAD/CAE技術(shù)逐漸代替了傳統(tǒng)技術(shù)上的模具設(shè)計(jì)理念，使得模具在未進(jìn)行真實(shí)的制造(甚至樣品制造)時(shí)就已經(jīng)由計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行了準(zhǔn)確的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品分析和制造過(guò)程模擬仿真。CAE技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制

10、造之前，在應(yīng)用軟件上模擬出成型零件在模具中制造成型的完整過(guò)程，向用戶展示模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝條件狀況是否可行，并向用戶提供模具設(shè)計(jì)工藝的最佳方案，其可靠性已超過(guò)80%，模具設(shè)計(jì)周期和模具生產(chǎn)周期減少了40%，并提升模具品質(zhì)和最終產(chǎn)品的成功率，以此來(lái)大幅度減少生產(chǎn)成本，提示零件的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。因此在模具的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，運(yùn)用先進(jìn)的CAD/CAE方法進(jìn)行模具設(shè)計(jì)能夠節(jié)省時(shí)間和人力物力，并且最重要的是保證了產(chǎn)品加工后的精確度，使試模的次數(shù)減少了，使模具的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)的周期縮短了。 近年來(lái),塑料注射成型CAE 技術(shù)不論是在理論上還是在應(yīng)用上都取得了長(zhǎng)足進(jìn)展,數(shù)學(xué)模型經(jīng)歷了一維、二維、中性層和目前的實(shí)體/

11、 表面模型,數(shù)值模擬的真實(shí)感和準(zhǔn)確度顯著提高,軟件覆蓋面不斷擴(kuò)大,能成功分析以往無(wú)法處理的大型復(fù)雜制品(如電視機(jī)外殼、洗衣機(jī)筒等) 。 2塑件分析 2.1設(shè)計(jì)思路 塑料產(chǎn)品已成為日常用品的必需品，現(xiàn)今是追求個(gè)性化的年代，筆筒是學(xué)生和辦公室人士的常用物品。這類物品，放在辦公桌上一方面作為有實(shí)用性的筆筒，盛放文具；另一方面可以裝飾和美化環(huán)境，所以使用者對(duì)有個(gè)性化特點(diǎn)的產(chǎn)品很感興趣。所以經(jīng)過(guò)對(duì)市面常見(jiàn)筆筒的調(diào)查和參考，結(jié)合工業(yè)設(shè)計(jì)思路和創(chuàng)業(yè)，設(shè)計(jì)出以下三個(gè)個(gè)性化造型的筆筒，并選擇其中一個(gè)進(jìn)行注塑模具的設(shè)計(jì)制造。 2.2造型及創(chuàng)意 （1）T恤衫形筆筒 此筆筒參照日常生活中的衣服T恤衫進(jìn)行設(shè)

12、計(jì)，外形部分類似一件服裝，包括衣袖和腰身部分，內(nèi)部設(shè)計(jì)成中空形，從“T恤”的領(lǐng)口開口，為筆筒的筒口，文具從領(lǐng)口放入筆筒，底部為平底略帶弧形（見(jiàn)圖1-1）。符合初始設(shè)計(jì)思路，既滿足其作為筆筒的功能性，又有一定的藝術(shù)樣式，擺放在桌面上能有一定的美化作用。 圖1-1 （2）書柜形筆筒 這件筆筒參考組合家具中的書柜或者寫字臺(tái)，筆筒部分設(shè)計(jì)成兩個(gè)筒腔，樣式為一高一低的形式。從正面看低的部分為“寫字臺(tái)”的桌面部分，參照?qǐng)D1-2可看到正面還有一個(gè)抽屜的造型。而高的筒腔就是“寫字臺(tái)”的柜子部分，這樣設(shè)計(jì)的好處是一方面比較美觀，另一方面，可以分成一高一低兩個(gè)筆筒腔體，在擺放文具時(shí)，可以將不同文具分開擺

13、放，便于將不同文具區(qū)分和尋找。 圖1-2 （3）卡通鏤空筆筒 這件筆筒的設(shè)計(jì)主要?jiǎng)?chuàng)意是筒身有一個(gè)卡通人物的臉型鏤空（見(jiàn)圖1-3），其主要外形比較簡(jiǎn)單，與市面上普通筆筒一樣，為圓柱形杯子形狀，一端開口中空，里面放文具。這樣的筆筒也比較常見(jiàn)，起造型比較常規(guī)，但功能比較實(shí)用。鏤空造型，一方面節(jié)省塑料，另一方面美化筆筒造型。 圖1-3 2.3制造模具的塑件 綜合考慮設(shè)計(jì)的創(chuàng)意和美觀，以及實(shí)現(xiàn)的可能性，最終選擇第二個(gè)書柜形筆筒進(jìn)行最終的注塑模具設(shè)計(jì)。其具體結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)1-4。 圖1-4 2.4塑料的成型特性及工藝參數(shù) PVC材料名稱是聚氯乙烯，它具有穩(wěn)定；不易被酸、堿腐蝕；對(duì)熱

14、比較耐受等特性，在屈折處會(huì)出現(xiàn)白花現(xiàn)象。常見(jiàn)制品：板材、管材、鞋底、玩具、門窗、電線外皮、文具等。是一中使用一個(gè)氯原子取代聚乙烯中的一個(gè)氫原子的高分子材料。 PVC塑料甚至有時(shí)具有金屬管無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：抗腐蝕能力強(qiáng)，耐久性好；重量輕，安裝運(yùn)輸方便；原料豐富，造價(jià)低等等。所以國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家從四十年代開始，在工業(yè)上嘗試用PVC塑料取代金屬管材，后經(jīng)逐步完善，取得良好效果，而我國(guó)在這方面幾乎還是空白，雖做過(guò)少量嘗試，但由于思想觀念落后和缺乏技術(shù)指導(dǎo)而沒(méi)有進(jìn)展。 硬質(zhì)聚氯乙烯作為耐久性結(jié)構(gòu)材料，其應(yīng)用日益廣泛。為得到高品質(zhì)樹脂專用料的產(chǎn)品，人們至今仍致力于其加工性能、力學(xué)性能以及耐候性能等方面的改性

15、研究。其中形形色色的的彈性體增韌和近年來(lái)研究非常活躍的非彈性體增韌改性尤其引人注目。 聚氯乙烯(PVC) 是一種產(chǎn)量高、應(yīng)用廣、性能優(yōu)良的通用工程塑料。其硬制品如各種管材、板材和型材，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。但PVC 流變性差，硬制品存在抗沖性能差等缺點(diǎn)。 硬質(zhì)聚氯乙烯（PVC）加工的低發(fā)泡板材是近年來(lái)新興的裝潢及包裝材料，具有隔音、減震、阻燃、防腐以及加工性能良好等眾多優(yōu)良性能，是理想的以塑代木產(chǎn)品。在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展、國(guó)內(nèi)需求旺盛特別是房地產(chǎn)和汽車行業(yè)的快速增長(zhǎng)等因素的推動(dòng)下，我國(guó)的聚氯乙烯（PVC）工業(yè)保持著快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。 聚氯乙烯(PVC)是用量?jī)H次于聚乙

16、烯(PE)的塑料材料，且PVC產(chǎn)品的需求量仍在持續(xù)增長(zhǎng)。采用PVC涂層的織物具有價(jià)格低廉，耐水、耐酸且尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。 聚氯乙烯（PVC) 密度：1.35-1.45 收縮率：0.1-0.5 模具溫度：40-50 料筒溫度160-190 注射壓力：80-130 壁厚1.5-5.0 流程L=450 2.5計(jì)算塑件的體積和重量 體積：通過(guò)UG軟件的“質(zhì)量屬性”分析塑件，得到塑件的體積V（g）=120633 mm3=120.633cm3 質(zhì)量：材料PVC的密度取ρ=1.45g/cm3，則單個(gè)塑件的質(zhì)量M=v*ρ=120.633*1.45=175g 3注塑設(shè)備的選擇 注塑

17、機(jī)的主要目的是使塑料成型?；谑且阅笝C(jī)的形式完成不同的注塑要求的模具間的配合使用，從而可以生產(chǎn)出各種不同類型的產(chǎn)品。注塑成型機(jī)簡(jiǎn)稱注塑機(jī)。它主要由注射部件、合模的部件、機(jī)身控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)以及加料裝置等組成。 注塑機(jī)的工作模式一般包括手動(dòng)和自動(dòng)。于動(dòng)模式下，只要將相對(duì)應(yīng)的功能按鈕按下就可以完成與之對(duì)應(yīng)的操作。手動(dòng)模式下完成的是對(duì)模具的調(diào)試以及檢修。而在自動(dòng)模式下操作更加簡(jiǎn)單，按下自動(dòng)按鈕，就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的程序式操作。自動(dòng)模式下完成的主要是制品的生產(chǎn)。 控制系統(tǒng)對(duì)于注塑機(jī)而言是非常重要的，控制系統(tǒng)性能的好壞直接影響注塑機(jī)的性能。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)以及微電子等相關(guān)技術(shù)

18、的快速發(fā)展，作為一種工業(yè)控制系統(tǒng)，可編程邏輯控制器以其可靠的性能及便于進(jìn)行程序化的編程等優(yōu)點(diǎn)逐步取代了以往傳統(tǒng)的控制模式。同時(shí)在實(shí)現(xiàn)功能上還能完成數(shù)據(jù)的計(jì)算及傳輸?shù)取? 目前除少數(shù)幾種塑料外，幾乎所有的塑料都可以采用注塑成型的方法來(lái)生產(chǎn)制品，并且在塑料制品生產(chǎn)中高達(dá)80% 是注塑成型加工的。以模溫機(jī)(模具溫度控制機(jī))為代表的模具溫度控制設(shè)備則廣泛應(yīng)用于塑料成型，它的溫度控制的合理性直接關(guān)系到成型塑件的尺寸精度、外觀及內(nèi)在質(zhì)量，以及注塑件的生產(chǎn)效率。 隨著人們生活水平的提高，對(duì)塑料產(chǎn)品的需求量越來(lái)越大，品種越來(lái)越多樣化，特別是對(duì)于軟硬混合混色的塑料產(chǎn)品的需求量增大。塑料產(chǎn)品的核心生產(chǎn)裝置是注塑

19、機(jī)，注塑機(jī)是將熱塑性或熱固性塑料通過(guò)塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設(shè)備。它能夠一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度高或帶有金屬嵌件的質(zhì)地致密的塑料制品，被廣泛應(yīng)用于國(guó)防、機(jī)電、汽車、交通運(yùn)輸、建材、包裝等各個(gè)領(lǐng)域。20 世紀(jì)90年代后，注塑機(jī)的發(fā)展方向已經(jīng)明顯走向節(jié)能、自動(dòng)化以及低噪聲，對(duì)一些材料成型可以達(dá)到高精密度。 注塑機(jī)是利用塑料的熱塑性，經(jīng)加熱融化后，施加高壓使其快速流入模腔，經(jīng)一段時(shí)間的保壓和冷卻，成為各種形狀塑料制品的專用塑料成型機(jī)械。 根據(jù)以上所計(jì)算的結(jié)果，可選擇設(shè)備型號(hào)、規(guī)格、確定型腔數(shù)。注射機(jī)的額定注射量為V（b），每次的注射量不超過(guò)它的80%，即： n=(0.8V

20、（b）-V（j）)/V（g） 式中 n—型腔數(shù)； V(j)—澆注系統(tǒng)的體積； V(g)—塑件體積； 估算澆注系統(tǒng)的體積V(j) =10 cm3（暫定）。 由于該塑件外形較大，且需要比較復(fù)雜的抽芯機(jī)構(gòu)，因此采用一模一腔，即n=1 則 V（b）=(nV（g）+V（j）)/0.8=165 cm3 根據(jù)所計(jì)算的各項(xiàng)參數(shù)，選用G54-S200/400型注塑機(jī)，注塑機(jī)的參數(shù)如下： 標(biāo)稱注射量(cm3) 200 注射行程(mm) 160 注射壓力(Mpa) 109 鎖模力/N 25.4╳105 螺桿直徑(mm) 55 最大成型面積（

21、cm2） 645 模板厚度/mm 最大 406 模板最大行程（mm） 260 最小 165 噴嘴球半徑（mm） 18 動(dòng)、定模固定尺寸（mm*mm） 532*637 噴嘴孔直徑（mm 4 合模方式 液壓—機(jī)械 表1注塑機(jī)主要參數(shù) 4模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 4.1凹凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。凹模也稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)形式。本次注塑成型的零件外形簡(jiǎn)單，屬于中小型零件，而且是一模一件式加工，所以選用整體式凹模。它是在整塊金屬模板上加工而成的，也就是模架中的定模板（A板）。其特點(diǎn)是：牢固、不易變形、不

22、會(huì)使塑件產(chǎn)生熔接痕?？紤]到分型面的選擇，在凹模也就是定模板一側(cè)，采用開窗形式，在階梯型分型面中，這樣的結(jié)構(gòu)可以便于注塑時(shí)型腔的排氣，并且節(jié)省材料。其具體形狀見(jiàn)圖4-1、4-2。 圖4-1 圖4-2 (2)凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，又稱型芯。根據(jù)型芯所成型零件內(nèi)表面大小不同，通常又有型芯和小型芯之分。型芯一般是指成型塑件中較大的主要內(nèi)型的成型零件，又稱主型芯，小型芯一般是指成型塑件上較小孔的成型零件，又稱成型桿。本次注塑成型的零件無(wú)小孔型結(jié)構(gòu)，只有中間兩個(gè)較大腔體。所以本次凸模只涉及到主型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。下圖中4-3為動(dòng)模板和其鑲塊組合時(shí)的結(jié)構(gòu)，4-4為去掉兩個(gè)鑲

23、塊時(shí)的形式。 圖4-3 圖4-4 主型芯有整體式和組合式兩類。其中整體式結(jié)構(gòu)牢固，成型件質(zhì)量較好，但消耗貴重模具鋼較多，不便加工。而且本次加工塑件有兩個(gè)腔體，不適宜用整體式型芯。所以本模具采用組合式型芯，分別單獨(dú)加工單個(gè)型芯，并將其以鑲嵌結(jié)構(gòu)組合。 具體形狀見(jiàn)圖4-5、4-6。 圖4-5 圖4-6 4.2型腔壁厚，底板厚度的確定 （1）型腔壁厚的確定 注塑模成型零件要在很大的注塑壓力下保持不裂開不變形必須有一定的強(qiáng)度.為了成型零件大小既滿足強(qiáng)度要求，又比較經(jīng)濟(jì)，在選定成型零件結(jié)

24、構(gòu)方案和材質(zhì)后要進(jìn)行成型零件壁厚計(jì)算.型腔側(cè)壁、底板、型芯底板和模具支撐板所受應(yīng)力要滿足強(qiáng)度條件，受壓變形量要小于剛度條件.通常進(jìn)行成型零件設(shè)計(jì)時(shí)，按強(qiáng)度條件和剛度條件分別計(jì)算出成型零件四周厚度，選擇大的厚度值作為成型零件的設(shè)計(jì)厚度。型腔壁厚也會(huì)影響注塑模具的生產(chǎn)成本，在大批量生產(chǎn)時(shí)，優(yōu)化型腔壁厚會(huì)節(jié)省生產(chǎn)成本，減少資源浪費(fèi)。 型腔壁厚計(jì)算方法分為計(jì)算法和查表法，計(jì)算比較復(fù)雜且繁瑣，為了簡(jiǎn)化模具設(shè)計(jì)，這里采用查表法，查閱有關(guān)表格采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 矩形型腔內(nèi)壁短邊b=68，在60-70直接，整體式型腔側(cè)壁厚可在35-42之間。由于型腔與定模板為一體式結(jié)構(gòu)，模板的尺寸為模架的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，在選擇模架

25、時(shí)考慮型腔的尺寸，和壁厚大小，可充分照顧壁厚的許可厚度。 （2）型腔底板厚度的確 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)式，型腔內(nèi)底面短邊b與支撐墊塊距離LO之比b=68mm，LO=124mm。所以b≈0.5LO，b＜102mm，底板厚度h=（0.1-0.11）b?？紤]模具結(jié)構(gòu)的整體性，型腔底板選為15mm。同壁厚的確定有一定的相同點(diǎn)，底板厚度同樣根據(jù)型腔的深度及底板需要滿足的厚度來(lái)選擇模架中定模版的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，從而保證型腔底板的厚度要求。 型腔模具設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程， 需要設(shè)計(jì)者認(rèn)真細(xì)致地做好準(zhǔn)備工作， 才能設(shè)計(jì)出優(yōu)良的型腔模具。 4.3模具加熱，冷卻系統(tǒng)的確定 注塑件的表面質(zhì)量關(guān)系到注塑件的后續(xù)加工及

26、產(chǎn)品壽命，為了消除注塑件表面的缺陷與變形，有時(shí)需要加熱模具型腔控制模具溫度。以模溫機(jī)(模具溫度控制機(jī))為代表的模具溫度控制設(shè)備則廣泛應(yīng)用于塑料成型，它的溫度控制的合理性直接關(guān)系到成型塑件的尺寸精度、外觀及內(nèi)在質(zhì)量，以及注塑件的生產(chǎn)效率。 模具溫度控制是高光無(wú)痕注塑成型的關(guān)鍵技術(shù)之一，模溫機(jī)則是實(shí)現(xiàn)溫度控制的關(guān)鍵設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)外模腔加熱的方式有電加熱、電磁感應(yīng)加熱 、紅外線加熱等。實(shí)用的高揣摸具加熱系統(tǒng)有:高溫油傳熱的油溫機(jī)、高溫蒸汽傳熱的蒸汽模溫機(jī)、電阻加熱傳熱的電熱模溫機(jī)。這3 種模溫機(jī)的共同點(diǎn)是加熱部分均位于前模模芯內(nèi)部，熱量是以熱傳導(dǎo)的形式到達(dá)模具模面。電加熱的模具模面熱滯后效應(yīng)較大，

27、不利于控溫，并且昂貴的控制設(shè)備和專利(韓國(guó)技術(shù))使用費(fèi)制約了它的推廣和應(yīng)用;高溫油傳熱的導(dǎo)熱油熱傳導(dǎo)系數(shù)低，加熱效率低，產(chǎn)生的油氣影響高光成型質(zhì)量?，F(xiàn)有的蒸汽傳熱的加熱技術(shù)是目前解決注塑缺陷最有效的方法，不論是從解決注塑缺陷上、縮短成型周期上、注塑制品的穩(wěn)定性上均具有經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性優(yōu)勢(shì)。采用溫度控制機(jī)構(gòu)可解決表面質(zhì)量問(wèn)題，包括縮水、熔接痕、流痕、銀紋、表面浮纖、震紋等缺陷。 注塑模具冷卻系統(tǒng)對(duì)于提高模具的設(shè)計(jì)制造水平和制品的質(zhì)量是非常重要的。塑料制品的外觀、物理性能及尺寸精度的好壞在很大程度上依賴于對(duì)模溫的控制[IJ 注塑模冷卻在注塑成型的生產(chǎn)循環(huán)中是最重要的關(guān)鍵階段，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不僅影

28、響到成型質(zhì)量，也決定著生產(chǎn)效率，關(guān)系到生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)效益。合理地確定冷卻管道的中心距及冷卻管道與型腔壁的距離，盡可能使冷卻孔至型腔表面的距離相等； 強(qiáng)澆口處的冷卻，降低冷卻介質(zhì)出人口處的溫度差；合理考慮冷卻管道的排列形式；合理確定冷卻水管接頭位置；冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮盡量避免其與模具結(jié)構(gòu)。中其他部分的干涉現(xiàn)象山；冷卻通道的進(jìn)口與出口接頭盡量不要高出模具外表平面；冷卻水通道要易于加工和清理。通過(guò)在模具上直接打孔，并通以冷卻水而進(jìn)行冷卻，是最常用的一種冷卻形式.這種單層冷卻回路適用開成形較淺、面積較大的塑件，為了避免外部設(shè)接頭，冷卻管道之間可采用內(nèi)部鉆孔溝通，非進(jìn)出口用螺塞堵住.如若型腔面積大而腔

29、淺，冷卻管道可以采用左右組對(duì)稱回路冷卻，并用堵頭或者隔板使冷卻水沿規(guī)定回路流動(dòng)，而且要考慮型腔表面溫度均勻分布。冷卻系統(tǒng)是注塑模具的重要組成部分，對(duì)大多數(shù)模具，冷卻是通過(guò)冷卻液在冷卻網(wǎng)管中的流動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 注塑成型過(guò)程由合模、塑化、注塑、冷卻保壓、開模等過(guò)程組成，在整個(gè)注塑成型過(guò)程中，冷卻時(shí)間占主導(dǎo)地位，約占80％，而冷卻保壓過(guò)程實(shí)際就是一個(gè)制件與模具之間的熱交換過(guò)程。因而，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就直接影響著模具冷卻效率和型腔表面溫度，直接決定注塑成型周期的長(zhǎng)短，從而對(duì)注塑生產(chǎn)的效率產(chǎn)生重要影響。同時(shí)，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)好壞，還將決定制件翹曲、變形的嚴(yán)重程度，而翹曲、變形是塑件質(zhì)量最重要的一個(gè)衡量指標(biāo)。

30、因此，一個(gè)高效和均勻的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠顯著地減少冷卻時(shí)間，提高成型效率，最終提高生產(chǎn)效率，并可消除塑件翹曲變形、內(nèi)部應(yīng)力及表面質(zhì)量缺陷。但在現(xiàn)在的模具設(shè)計(jì)中，大部分工作都只能憑借經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成。影響注塑模具冷卻系統(tǒng)的因素是多方面的，除了塑料制品的幾何形狀，模具材料與結(jié)構(gòu)，冷卻管道形狀、大小、長(zhǎng)度及布置，冷卻介質(zhì)的溫度與流速，熔體與模具的溫度，制品頂出溫度等外，最重要的還是塑料與模具之間非等溫?zé)醾鲗?dǎo)問(wèn)題。影響注塑模冷卻的因素很多，包括制品的形狀，冷卻介質(zhì)的種類、入口溫度、流速，冷卻管道的幾何參數(shù)及空間布置，模具材料，熔體溫度，工件要求的頂出溫度，模具溫度，制品和模具間的熱循環(huán)交互作用等。這些參數(shù)之間

31、互相聯(lián)系、互相影響、互相制約。模具溫度直接影響著注塑制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，它主要通過(guò)模具的冷卻系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂坪驼{(diào)節(jié)。 本塑件在注射成型時(shí)模溫要求不高，注射成型工藝要求模具溫度在80℃以下，因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)計(jì)算： V=nmΔh60ρCp（t1-t2） 式中 V—所需冷卻水的體積，m3/min； m—包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的每次注入模具的塑料質(zhì)量，m=0.188kg； n—每小時(shí)注射的次數(shù)；(初算5min／套，每小時(shí)注射12次)； ρ—冷卻水在使用狀態(tài)下的密度，1*103kg/m3； Cp--冷

32、卻水的比熱容，4.2*103J/Kg℃； t1--冷卻水出口溫度，30℃； t2--冷卻水入口溫度，20℃； Δh—從熔融狀態(tài)的塑料進(jìn)入型腔時(shí)的溫度到塑料冷卻脫模為止，塑料所放出的熱焓量，查表的PVC的熱焓量為210JKg-1。 計(jì)算得V=0.188*10-6m3/min。 計(jì)算冷卻面積的目的是為了設(shè)計(jì)冷卻回路，求得恰當(dāng)?shù)睦鋮s管道直徑和長(zhǎng)度，以滿足冷卻的要求。由上述計(jì)算可知，因?yàn)槟＞呙糠昼娝璧睦鋮s水體積流量較小，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，冷卻通道直徑最小為8mm，最低流速為1.66m/s,這樣冷卻水的體積流量為0.5*10-2m3/min,而本模具計(jì)算出的需

33、水量為0.188*10-6m3/min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)定的最小流量，故可不設(shè)冷卻系統(tǒng)，依靠空冷的方式冷卻模具即可。 5模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1塑件成型位置及分型面選擇 定模部分和動(dòng)模部分的接觸表面稱為分型面，也就是分開模具取出制品的界面。模具分型面是分割模具體積塊的基準(zhǔn)面,是形成型腔、型芯、滑塊或鑲塊等零件的成型表面，一般都是由多個(gè)曲面特征組合構(gòu)成的。分型面選擇不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生飛邊，也就是從模具分型面的或裝配的間隙中溢出塑料的現(xiàn)象。 注塑模具型腔的設(shè)計(jì)過(guò)程一般包括脫模方向的選擇、分型線的確定和分型面的生成三個(gè)步驟。其中，分型線的確定是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)于一些外形復(fù)雜的產(chǎn)品，模具

34、的分型線往往難以確定。產(chǎn)品的表面一般由平面和曲面所組成，其中曲面又包括二次曲面和自由曲面。一些簡(jiǎn)單的產(chǎn)品往往都由平面所組成，但一些外形和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品其表面既包含平面，也包含曲面.對(duì)于平面來(lái)說(shuō)，一定為可視、不可視、過(guò)渡面中的一種，不存在二義性。但對(duì)于曲面來(lái)說(shuō)，情況就較為復(fù)雜了，既有可能全為可視或不可視，也有可能部分可視、部分不可視同存于一個(gè)曲面。模具分型線的確定是模具型腔設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到模具分型面的生成。 選擇分型面的原則：(1)有利于脫模； (2)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求；(3)有利于成型零件的加工制造； (4)分型面數(shù)目與形狀通常采用平行分型面，即采用一個(gè)

35、與注射機(jī)開模運(yùn)動(dòng)方向垂直的分型面； (5)型腔方位的確定：在決定型腔在模具內(nèi)的方位時(shí)，分型面的選擇應(yīng)盡量防止形成側(cè)孔或側(cè)凹，以避免采用比較復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)； (6)有利于側(cè)向抽芯； (7)考慮側(cè)向抽拔距； (8)應(yīng)將抽芯或分型距離長(zhǎng)的方向置于動(dòng)、定模的開合模方向上，而將短抽拔距作為側(cè)向分型芯或抽芯，并注意將側(cè)抽芯放在動(dòng)模邊，避免定模抽芯； (9)鎖緊模具的要求； (10)有利于排氣； (11)分型面的選擇應(yīng)考慮注射機(jī)的技術(shù)參數(shù) 由于塑件是由兩個(gè)腔體和一個(gè)側(cè)面凸起組成的，兩個(gè)腔體可用型芯來(lái)成型，而凸起部分由于只有一個(gè)，可以把分型面設(shè)置成階梯型，選在凸起部分的邊緣和塑件的型腔開口方向的末

36、端，這樣就省去了側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，雖然分型面選在塑件中間處會(huì)造成塑件表面不夠光滑，但此塑件對(duì)表面粗糙度要求不高，這樣的影響在可接受的范圍。分型線參照?qǐng)D5-1以此線條為基線，向塑件的邊緣延伸，形成一個(gè)兩層式階梯狀分型面。對(duì)比圖5-2型芯的造型，可得知此分型面的具體形狀。 圖5-1 圖5-2 5.2澆口位置和流道的設(shè)置 （1）澆口位置設(shè)置 在注塑模具設(shè)計(jì)中，澆口位置是一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)要素，不合理的澆口位置常常造成熔體充填不均勻，從而引起過(guò)壓、高剪切應(yīng)力、很差的熔接線質(zhì)量和嚴(yán)重的翹曲變形。通過(guò)改善澆口位置，可以盡量避免熔接線產(chǎn)生于制品結(jié)構(gòu)薄弱之處，減少殘余應(yīng)力，提高制品的強(qiáng)度和外觀質(zhì)量

37、。為進(jìn)一步對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少收縮和翹曲變形奠定了基礎(chǔ)。 模具作為聚合物成型的重要工藝裝備，其設(shè)計(jì)與制造水平直接關(guān)系到聚合物制品的質(zhì)量、性能及更新速度。制品質(zhì)量涉及很多因素，而其中注塑口位置對(duì)制品質(zhì)量的影響尤為突出，不合理的澆口位置常常造成熔體充填不均勻，從而引起過(guò)保壓、高剪切應(yīng)力和嚴(yán)重的翹曲變形。注塑模澆口位置優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上是確定合適的澆口位置和工藝參數(shù)以使制品的質(zhì)量最好。由于影響制品質(zhì)量的因素很多，在設(shè)計(jì)時(shí)不可能也沒(méi)有必要將各種因素完全考慮進(jìn)去，通常只考慮注塑成型中各主要工藝參數(shù)的影響。例如，充填階段熔體的流動(dòng)不平衡、制件的溫度分布不均勻和不均勻冷卻、制件密度不均勻、熱縮的各向異

38、性和應(yīng)力分布的不平衡性等會(huì)導(dǎo)致制品翹曲；而過(guò)熱（燒焦） 和高剪切率將導(dǎo)致材料性能降低。 澆口位置的選擇非常重要，直接影響到塑件在注塑過(guò)程中的充填行為、收縮行為、翹曲變形以及塑件的最終尺寸、機(jī)械性能水平和表面質(zhì)量等，例如當(dāng)澆口位置選擇不當(dāng)而產(chǎn)生的熔接痕將降低塑件的強(qiáng)度。澆口也稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道，澆口的位置選擇恰當(dāng)與否直接關(guān)系到塑件能否被完好高質(zhì)量地注射成型.選擇澆口時(shí)，要根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)和成型質(zhì)量要求以及塑料工藝特性等綜合考慮。 澆口位置設(shè)計(jì)是注塑模設(shè)計(jì)中的重要部分，其設(shè)計(jì)的好壞對(duì)制品質(zhì)量有重要的影響。注塑模澆口位置的設(shè)定是塑料注塑成型模具設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，決定了聚合物流

39、動(dòng)方向和流動(dòng)平衡性，通過(guò)澆口位置的優(yōu)化可以顯著提高產(chǎn)品的質(zhì)量。澆口是熔體流進(jìn)型腔的最后通道，對(duì)于制件的質(zhì)量影響很大。 澆口在流道中的斷面積最小，長(zhǎng)度最短，起著控制熔體流速、保壓補(bǔ)縮、使熔體溫度升高、粘度下降、熔體變稀等的作用. 澆口的設(shè)計(jì)主要包括澆口的數(shù)目、位置、形狀和尺寸。 澆口的數(shù)目和位置主要影響澆口的充填模式；而澆口的形狀與尺寸決定了聚合物流動(dòng)方向和平衡。 當(dāng)流動(dòng)不平衡時(shí)容易造成不均勻的收縮和翹曲變形，影響氣泡和熔接痕的位置，并影響內(nèi)應(yīng)力的取向和制件的質(zhì)量；不適當(dāng)?shù)臐部谖恢贸Ｔ斐尚颓粌?nèi)的氣體在注塑成形過(guò)程中無(wú)法逃逸，造成短射、氣穴、燒焦痕跡等注塑缺陷。 為得到最合適的澆口位置和數(shù)量就必須

40、對(duì)塑料件的外形和注塑過(guò)程中的流動(dòng)情況進(jìn)行模擬和分析。 在注塑成型中，撓口的類型很多，常見(jiàn)的有點(diǎn)澆口、側(cè)撓口、直接撓口、潛伏式澆口、圓環(huán)形澆口等。澆口位置主要是根據(jù)制品所選用的材料流動(dòng)性能、幾何形狀和技術(shù)要求，并分析熔體在流道和型腔中的流動(dòng)狀態(tài)、填充、補(bǔ)縮及排氣等因素后確定的。澆口開設(shè)的位置對(duì)塑件成型質(zhì)量、模具結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)品性能等都有很大影響。在注塑成型中，模具結(jié)構(gòu)對(duì)成型質(zhì)量的影響較大，其中澆口設(shè)計(jì)的好壞影響到成型的充填、熔接痕、翹曲等。 澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口及冷料穴等部分組成.其中澆口位置與形式確定是澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的部分,澆口的形狀、尺寸和進(jìn)料位置等對(duì)塑料件成型質(zhì)量影響很大。

41、塑料上的一些質(zhì)量缺陷,如縮孔、短射、白斑、熔接痕、質(zhì)脆和翹曲等往往是由于澆口設(shè)計(jì)不合理而產(chǎn)生的,因此正確設(shè)計(jì)澆口是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。澆口可分為非限制性澆口和限制性澆口。非限制性澆口也稱為直澆口,主要用于單型腔模具.限制性澆口是在型腔與分流道之間設(shè)置的截面突然縮小的進(jìn)料嘴,可使分流道輸送來(lái)的塑料熔體的流速加快,提高熔料注射剪切速率,便于迅速均衡地填充型腔。并且進(jìn)料嘴尺寸小,料口處熔體容易凝結(jié)封閉型腔、防止熔料倒流,易控制保壓補(bǔ)縮時(shí)間。非限制性澆口常用于一模多腔或一腔多澆口的模具中,開設(shè)于分模面上。目前生產(chǎn)中常用的澆口形式有:直澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、扇形澆口、薄片式口、環(huán)形澆口、

42、輪輻澆口、爪形澆口、護(hù)耳澆口等.不同的澆口形式對(duì)注射成型的效果會(huì)有很大影響,澆口形式須根據(jù)塑料制品結(jié)構(gòu)及其外觀要求來(lái)確定。 澆口設(shè)計(jì)包括位置的確定與形式的選用,澆口位置主要是根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形狀、技術(shù)要求,并綜合分析塑料熔體在型腔內(nèi)的流動(dòng)特性、充填、補(bǔ)塑及排氣等因素后確定,至于具體先用哪一種澆口形式,則除了要滿足塑件成型要求外,還須考慮制口的外觀品質(zhì)要求,如不應(yīng)有明顯的澆口痕、表面流紋等。澆品設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下述總體原則:①澆口位置應(yīng)使流程最短、有利于流動(dòng)、排氣、補(bǔ)料;②必須盡量減少或避免熔接痕;③澆口位置應(yīng)考慮分子定向作用對(duì)塑料性能的影響;④在滿足充填效果的情況下,澆口盡量設(shè)在不響塑件外觀的部位;

43、⑤避免產(chǎn)生噴射和應(yīng)力集中。 本模具澆口采用采用直澆口，又稱中心澆口。這種澆口的流動(dòng)阻力小，進(jìn)料速度快，在單型腔模具中常用來(lái)成型大而深的塑件，它對(duì)各種塑料都適用。澆口位置就設(shè)置在筆筒塑件底部，隔板位置的中段。這樣可以增加塑料的流動(dòng)性，使塑件在成型時(shí)，塑料能夠更加充分的到達(dá)塑件的各個(gè)成型部位。這樣流道方面只需要一個(gè)主流道，就不需要分流道和冷料井這樣的裝置。澆口位置詳見(jiàn)圖5-3。 圖5-3 (2)主流道設(shè)計(jì)及主流道襯套結(jié)構(gòu)選擇。 查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)可知注塑機(jī)噴嘴球孔徑 d=Φ4 mm，噴嘴球半徑 R =18mm，則主流道小端尺寸為：主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角α為6O。由于小端前面是球面，其凹下

44、深度為3~5mm。主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1~2mm。進(jìn)口端直徑比噴嘴直徑大1mm，流道的表面粗糙度值Ra為0.08um。澆口套的形式見(jiàn)圖5-5. 圖5-5 主流道澆口套一般采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造，也可以選用如T8、T10類優(yōu)質(zhì)鋼材制造，熱處理后保證足夠的硬度，但是其硬度應(yīng)低于注塑機(jī)噴嘴的硬度，以防止噴嘴被碰壞。這里選用T10A碳素工具鋼鋼，熱處理為50-55HRC。澆口套與定位圈設(shè)計(jì)均用螺釘固定于定模板上，定位圈由于對(duì)其材料要求不是很高所以采用45號(hào)鋼，澆口套與模板間的配合采用H7/m6的過(guò)渡配合。定位圈的形式見(jiàn)圖5-6，澆口套、定位圈及模板的裝配結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5-7。 圖5-6

45、 圖5-7 5.3頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在模具設(shè)計(jì)中，模具脫模方向、分型線和分型面是零件與模具關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵因素，脫模方向的選擇是否合理，將直接影響模具設(shè)計(jì)制造的復(fù)雜程度及零件尺寸的穩(wěn)定性。對(duì)于一個(gè)凸零件，其任何方向都可以作為脫模方向，通常選擇技影面積最大，厚度尺寸最小的方向作為脫模方向，這種情況在實(shí)際生產(chǎn)中比較少見(jiàn)，大多數(shù)情況下零件中存在凹特征，這些凹特征是影響脫模方向的主要因素。 注射成型的每一周期中，必須將塑件從模具型腔中脫出，這種把塑件從型腔中脫出的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)， 也可稱為頂出機(jī)構(gòu)或推出機(jī)構(gòu)。 脫模機(jī)構(gòu)的作用包括脫出、 取出兩個(gè)動(dòng)作。 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則： （1）盡量使塑件留在動(dòng)模

46、上。 （2）使制品在推出過(guò)程中不變形不損壞。 （3）推出動(dòng)作可靠，更換推出零件容易。 （4）使脫模后的制品有良好的外觀。 (1) 脫模力的計(jì)算 一般而論，塑料制件剛開始脫模時(shí)，所需克服的阻力最大，即所需的脫模力最大，脫模力F近似計(jì)算公式為： F=AP（μcosα-sinα） 式中 F—脫模力； μ--塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，為0.1-0.3； A— 塑件包容型芯的面積； P—塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件P去（2.4-3.9）*107Pa；模內(nèi)冷卻的塑件P取(0.8-1.2) *107Pa。 α—型芯的脫模斜度。本塑件脫模斜度為1o

47、計(jì)算結(jié)果：F=1.18*105N (2) 脫模機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本塑件形狀為長(zhǎng)方形筒狀塑件，采用推板推出機(jī)構(gòu)。對(duì)于一些深腔壁薄的容器、罩子、殼體型塑件以及不允許有推桿痕跡的塑件一般都可采用推件板推出機(jī)構(gòu)。推板件推出機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是脫模力大而均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)明顯的推出痕跡，且不必另設(shè)復(fù)位機(jī)構(gòu)，在合模過(guò)程中推件板依靠合模力的作用回到初始位置。其具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5-8、5-9。 圖5-8 圖5-9 5.4排氣方式設(shè)計(jì) (1) 排氣系統(tǒng)的作用及氣體來(lái)源 為了防止塑件出現(xiàn)氣泡，疏松等缺陷，在注射過(guò)程中應(yīng)該將型腔中的氣體排出。模具型腔中的氣體來(lái)源主要有以下幾個(gè)方面:1澆注系統(tǒng)和型腔中原有的氣

48、體；2塑料中的水分在注射溫度下蒸發(fā)的水蒸汽；3塑料熔體受熱分解產(chǎn)生的揮發(fā)氣體；4熔體中某些添加劑的揮發(fā)和化學(xué)反應(yīng)生成的氣體。 （2）排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1保證迅速，有序，通暢，排氣速度應(yīng)該與注射速度相適應(yīng)；2排氣槽設(shè)在塑料流末端；3應(yīng)設(shè)在主分型面凹模一側(cè)，便于加工和修整，飛邊容易脫模和去除；4盡量設(shè)在塑件較厚的部位；5設(shè)在便于清理的位置，以免積存冷料；6排氣方向應(yīng)避開操作區(qū)，以防高溫熔體濺出傷人；7其深度與塑料流動(dòng)性、注射壓力以及溫度有關(guān)。 本模具中，型芯和型腔之間的分型面是塑料流末端，可利用模具零件的配合間隙排氣，間隙按經(jīng)驗(yàn)數(shù)值0.02-0.05范圍選擇，故不開設(shè)排氣槽。 6模具總體

49、尺寸的確定，選擇模架 6.1標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 在模具設(shè)計(jì)中通常是調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)模架繪制和設(shè)計(jì)模架零件，重復(fù)工作量大。改進(jìn)方法是采用標(biāo)準(zhǔn)模架庫(kù)。隨著模架標(biāo)準(zhǔn)化的推廣，很多企業(yè)在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，都使用標(biāo)準(zhǔn)模架，以縮短設(shè)計(jì)和制造周期，降低模具成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 模架是注塑模具設(shè)計(jì)與制造的基礎(chǔ)部件，模架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，模具中大部分回轉(zhuǎn)體類和板類零件的設(shè)計(jì)都依賴于模架參數(shù)的設(shè)計(jì)與選擇。標(biāo)準(zhǔn)模架庫(kù)作為注塑模CAD/CAM 系統(tǒng)的重要組成模塊，是提高注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率的重要條件。 模架已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)以上計(jì)算及分析結(jié)果，結(jié)合型芯、型腔結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸，頂出形式，結(jié)合模架圖冊(cè)，選定模架

50、為FUTABA-SB系列模架（圖6-1、6-2），該模架是一款帶推件板（S板）的模架，可以實(shí)現(xiàn)推件板推出動(dòng)作。模架大小2023是指：模架的長(zhǎng)度為200mm，模架的寬度為230mm，模架的具體尺寸及結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6-3。 圖6-1 圖6-2 圖6-3 6.2模具材料的選用 在汽車、電子、家電等產(chǎn)品中６０％ ～ ８０％ 零部件的生產(chǎn)都依靠模具成型， 而模具質(zhì)量的好壞在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量的好壞和經(jīng)濟(jì)效益的高低。近年來(lái)， 由于各種新材料的層出不窮、模具的工作條件日益苛刻， 模具的精度要求也越來(lái)越高， 使用壽命要求越來(lái)越長(zhǎng)。 模具材料種類繁多， 在設(shè)計(jì)模具時(shí)如果選

51、材不當(dāng)， 可能會(huì)造成模具在使用過(guò)程中早期失效， 從而降低模具壽命、增加模具的制造成本。據(jù)調(diào)查， 在所有的模具失效因素中， 模具材料及熱處理約占７０％以上， 而因?yàn)檫x材和用材不當(dāng)致使模具過(guò)早失效約占失效模具的４５％ 以上。因此， 在模具設(shè)計(jì)時(shí)合理地選擇模具材料是獲得合理的模具壽命和效益的一個(gè)重要措施。 模具的選材應(yīng)根據(jù)模具的生產(chǎn)條件和模具的工作條件的需要， 結(jié)合模具材料的基本性能和相關(guān)因素， 來(lái)選擇適合模具需要、經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上先進(jìn)的模具材料。選材的基本原則如下：1滿足模具的使用性能要求，2滿足工藝性能要求，3滿足經(jīng)濟(jì)性要求。 此外模具選材還有一些的具體考慮因素：1模具的工作條件，2模具的

52、結(jié)構(gòu)因素，3加工產(chǎn)品的批量大小，4被加工對(duì)象的材質(zhì)，5模具的設(shè)計(jì)因素，6模具的制造工藝因素。 模具材料的具體選擇：（１） 成形零部件材料的選用?、?對(duì)于成型透明塑料制品的模具， 其型腔和型芯均需選用高鏡面拋光性能的高檔進(jìn)口鋼材， 如７１８ （P２０ ＋ Ni 類） 、NAK８０ （P２１ 類） 、S１３６ （４２０ 類） 、H１３ 類鋼等。② 對(duì)于制品外觀質(zhì)量要求高， 長(zhǎng)壽命、大批量生產(chǎn)的模具， 型腔需選用高鏡面拋光性能的高檔進(jìn)口鋼材， 如７１８ （P２０ ＋ Ni 類） 、NAK８０ （P２１ 類） 等， 均為預(yù)硬狀態(tài)， 不需再進(jìn)行熱處理； 型芯可選用中低檔進(jìn)口P２０ 或P２０ ＋ Ni

53、類鋼材， 如６１８ 、７３８ 、２７３８ 、６３８ 、３１８ 等， 均為預(yù)硬狀態(tài)； 對(duì)生產(chǎn)批量不大的模具， 也可選用國(guó)產(chǎn)塑料模具鋼或S５０C 、S５５C 等進(jìn)口優(yōu)質(zhì)碳素鋼。③ 對(duì)于制品外觀質(zhì)量要求一般的模具， 小型、精密模具型腔和型芯均選用中檔進(jìn)口P２０ 或P２０ ＋ Ni 類鋼材； 大中型模具所成型塑料對(duì)鋼材無(wú)特殊要求， 型腔可選用中低檔進(jìn)口P２０ 或P２０ ＋ Ni 類鋼材， 型芯可選用低檔進(jìn)口P２０ 類鋼材或進(jìn)口優(yōu)質(zhì)碳素鋼S５０C 、S５５C 等， 也可選用國(guó)產(chǎn)塑料模具鋼。④ 對(duì)于無(wú)外觀質(zhì)量要求的內(nèi)部結(jié)構(gòu)件， 大中型模具型腔可選用低檔的進(jìn)口P２０ 或P２０ ＋ Ni 類鋼材， 也可選用進(jìn)

54、口優(yōu)質(zhì)碳素鋼S５５C 、S５０C 或國(guó)產(chǎn)P２０ 或P２０ ＋ Ni 類塑料模具鋼， 型芯可選用進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)碳素鋼； 產(chǎn)量較高、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的小型模具， 型腔可選用低檔的進(jìn)口P２０ 或P２０ ＋ Ni 類鋼材， 也可選用國(guó)產(chǎn)P２０ 或P２０ ＋ Ni 類塑料模具鋼， 型芯可選用國(guó)產(chǎn)塑料模具鋼； 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、產(chǎn)量不高的小型模具， 型腔型芯均可選用國(guó)產(chǎn)塑料模具鋼或優(yōu)質(zhì)碳素鋼。⑤ 對(duì)于成型含氟、氯等有腐蝕性的塑料和各類添加阻燃劑塑料的模具， 若制品要求較高， 可選用進(jìn)口的耐蝕鋼， 要求一般的可選用國(guó)產(chǎn)的耐蝕鋼。（２） 非成型零部件材料選用?、?模板一般選用進(jìn)口S５０C 或國(guó)產(chǎn)SM４５ ； 導(dǎo)柱、導(dǎo)套、

55、推板導(dǎo)柱、推板導(dǎo)套及復(fù)位桿材料可采用GCr１５ 或SUJ２ 、T８A 、T１０A 。② 模具中的一般結(jié)構(gòu)用件， 如頂出定位圈、立柱、頂出限位塊、限位拉桿、鎖模塊等， 對(duì)硬度和耐磨性無(wú)特別要求， 可選用國(guó)產(chǎn)SM４５ 鋼， 不需再進(jìn)行熱處理。③ 模具中的澆口套、楔緊塊、耐磨塊、滑塊壓板等對(duì)硬度、強(qiáng)度、耐磨性要求較高的零件， 應(yīng)選用碳素工具鋼或優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼， 如T８A 、T１０A 等。該類鋼使用時(shí)均需進(jìn)行淬火處理， 以提高其硬度和耐磨性。 模具材料選擇是否合理會(huì)直接影響到模具產(chǎn)品的成本和質(zhì)量。塑料模具鋼分為碳素塑料模具鋼、滲碳型塑料模具鋼、預(yù)硬型塑料模具鋼、時(shí)效硬化型塑料模具鋼、耐蝕性塑

56、料模具鋼等。 模具鋼是模具制造的基礎(chǔ)，注塑模各零件材料的選擇應(yīng)根據(jù)其工作條件，結(jié)合材料的基本性能和加工性能來(lái)選擇。以下為模具各部分結(jié)構(gòu)選材及材料熱處理： 名稱 材料 熱處理 動(dòng)、定模座板 45 正火 160-200HB 墊板 45 正火 160-200HB 動(dòng)、定模板 45 正火 160-200HB 推板 45 正火 160-200HB 推桿固定板 45 正火 160-200HB 推件板 45 調(diào)質(zhì) 230-270HB 墊塊 45 導(dǎo)套（大） T8A 淬火+回火 52-56HRC 導(dǎo)套（?。? GCr15 淬火+回火

57、 56-62HRC 導(dǎo)柱 GCr15 淬火+回火 56-62HRC 推桿 SKD61 淬火+回火 50-60HRC 鑲塊 SM45 正火 160-200HB 7注塑機(jī)參數(shù)的校核 7.1最大注塑量的校核 在注塑生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)保證注塑模內(nèi)所需熔融塑料量由注塑機(jī)一次提供，故要求注塑機(jī)的實(shí)際最大注射量不小于模內(nèi)所需熔融塑料量。塑機(jī)的實(shí)際最大注塑量一般取公稱注塑量的80%，而模內(nèi)所需熔融塑料量即是模具型腔體積與澆注系統(tǒng)體積之和。于是有： V0≧nVZ+VJ0.8c 式中 V0--注塑機(jī)的公稱注射量，V0=200cm3； VZ--單個(gè)塑件的室溫下體積，VZ=1

58、20cm3； VJ--模具澆注系統(tǒng)凝料的室溫下體積，VJ=1.8cm3； n—模具的型腔數(shù)； c—在塑化溫度和壓力下塑料密度變化的校正系數(shù)，PVC是一種非結(jié)晶型塑料c取0.93。 計(jì)算得：V0≧163.7cm3。所以 G54-S200/400型注塑機(jī)滿足實(shí)際注射量的要求。 7.2注塑壓力的校核 注射壓力的校核是校驗(yàn)注塑機(jī)的最大注射壓力能否滿足塑件成型時(shí)所需的壓力，因此注射機(jī)的最大注射壓力應(yīng)大于塑件成型所需要的注射壓力。塑料制品成型時(shí)所需的注射壓力受澆注系統(tǒng)、型腔內(nèi)阻力、模具溫度等因素影響，當(dāng)塑料制品成型時(shí)壓力太大時(shí)，塑件成型后的飛邊大，脫模困難，

59、塑件表面質(zhì)量差，內(nèi)應(yīng)力大。當(dāng)塑件成型時(shí)壓力太小時(shí)，塑料熔體不能順利充滿型腔，無(wú)法成型。 為滿足現(xiàn)代注塑生產(chǎn)工藝的自動(dòng)化和質(zhì)量方面越來(lái)越高的要求，注塑工藝控制技術(shù)受到人們的重視。研究充模過(guò)程模腔壓力的響應(yīng)可以幫助人們通過(guò)控制可調(diào)參數(shù)來(lái)間接對(duì)注塑成型工藝進(jìn)行控制，這對(duì)于提高注塑制品的性能以及實(shí)現(xiàn)精密注塑成型具有重要意義。 G54-S200/400注射機(jī)的最大注射壓力為109MPa，能夠滿足PVC塑料成型所需要的注射壓力80~130MPa的要求。 7.3鎖模力的校核 鎖模力也稱合模力，是指注射機(jī)的合模裝置對(duì)模具所施加的最大夾緊力。由于高壓塑料熔體充滿型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的推力，這個(gè)力應(yīng)小

60、于注射機(jī)的公稱鎖模力，否則將產(chǎn)生溢料現(xiàn)。因此，注射機(jī)的鎖模力必須大于型腔內(nèi)熔體壓力與塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積，即： F0≧F=KPA 式中： F0--注塑機(jī)的額定鎖模力，F(xiàn)0=25.4╳105N。 F—型腔脹型力，N。 A—塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和，A=5756.63mm2。 P—塑料熔體對(duì)型腔的平均成型壓力（模內(nèi)平均壓力），查表可得，壁厚均勻的日用品，P=24.5MPa。 K—安全系數(shù)，常取1.1-1.2，塑件簡(jiǎn)單去小值，反之取大值。這里選1.2。 計(jì)算得：F=1.69╳10

61、5N。 F0≧F 所以注塑機(jī)的鎖模力能夠滿足要求 7.4模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 設(shè)計(jì)塑料模具時(shí)，不僅要與注塑機(jī)的有關(guān)工藝參數(shù)校核，還應(yīng)對(duì)注射機(jī)有關(guān)安裝尺寸核對(duì)，避免模具安裝不上。校核的內(nèi)容通常包括閉合高度、開模行程、模座安裝尺寸等 (1) 閉合高度的校核 模具閉合高度或模具厚度是指注塑模具的動(dòng)、定模兩部分閉合后沿閉合方向的長(zhǎng)度。每臺(tái)注塑機(jī)都有一個(gè)允許安裝的模具范圍，所設(shè)計(jì)的模具高度必須在這個(gè)允許的范圍之內(nèi)，即滿足： Hmin≤H模≤Hmax 式中： H模--模具閉合厚度，H模=320mm； Hmin—注塑機(jī)允許的最小模具厚度，Hmin

62、=165mm； Hmax--注塑機(jī)允許的最大模具厚度，Hmax=406mm； 因所選注塑機(jī)的參數(shù)中Hmin≤320≤Hmax 所以滿足要求。 （2）開模行程 開模行程也叫做合模行程，指模具開合過(guò)程中動(dòng)模固定板的移動(dòng)距離，注射機(jī)的開模行程也是有限的，開模行程應(yīng)該滿足分開模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型機(jī)的最大開模行程必須大于取出塑件所需的開模距離，否則成型后的制件無(wú)法從動(dòng)模和定模之間取出。G54-S200/400注塑機(jī)是鎖模機(jī)構(gòu)為機(jī)械式和液壓式聯(lián)合作用的注塑機(jī)開模行程不受模具安裝高度影響，開模行程是由連桿機(jī)構(gòu)（或移模缸）的最大行程決定的。分型面為單分型面，開模行程可

63、按下式校核： Smax≧H1+H2+（5-10） 式中 Smax--注塑機(jī)最大開模行程（移動(dòng)模板行程）Smax=260mm； H1--塑件所用的脫模距離，以能順利取出塑件為宜，一般等于型芯高度，H1=93mm； H2--塑件和塑件的澆筑系統(tǒng)凝料總高度，H2=96mm； 計(jì)算得Smax≧199mm，Smax=260mm，所以滿足要求。 （3）模座安裝尺寸 該模具的外形尺寸為200*230，注射機(jī)模板最大安裝尺寸為532*637，故能滿足安裝需求。 參考文獻(xiàn)： [1]胡亞民，馮小明，申榮華.材料成形技術(shù)基礎(chǔ)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社

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