本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文題目塑料裝飾蓋注射模具設(shè)計(jì)English Title:The Injection Mold Design For Plastic Decorative Cover 學(xué) 院 ：機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級 ：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué) 生 姓 名 ：指 導(dǎo) 教 師 ：年 月畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要塑料裝飾蓋注射模具設(shè)計(jì)摘 要：塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。本設(shè)計(jì)介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則；詳細(xì)介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，并對模具強(qiáng)度要求做了說明；通過本設(shè)計(jì)，可以對注塑模具有一個(gè)初步的認(rèn)識，注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問題，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理.關(guān)鍵詞:塑料模具;分型面;標(biāo)準(zhǔn)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要The Injection Mold Design For Plastic Decorative Cover Abstract: Plastics industry is one of the world's fastest growing industrial sectors, while the injection mold is one of the fast-growing species, therefore, study to understand the production process of plastic injection mold plastic products and improve product quality has a great significance.This design introduces the basic principles of injection molding, in particular the structure and working principle of a single sub-surface injection mold, injection molding products made of basic design principles; Details of the cold runner injection mold casting system, temperature control system and top the design process of the system, and mold intensity request instructions;Through this design, injection mold can have a preliminary understanding, noting that some of the design details of the issues, the mold structure and working principle.Keywords: plastic mold; parting surface; standard目 錄第一章 前言 .1第二章 注塑件的設(shè)計(jì) .22.1 功能設(shè)計(jì) 22.2 材料 22.3 結(jié)構(gòu)分析 32.4 塑件工藝性分析 6第三章 注塑成型的準(zhǔn)備 .83.1 注塑成型工藝簡介 83.2 注塑成型工藝條件 93.3 注塑機(jī)的選擇 .103.4 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核和最終選擇 .123.5 模具開模行程校核 .133.6 注塑機(jī)的參數(shù)校核 .14第四章 模具設(shè)計(jì) .154.1 塑料配方說明 154.2 分型面的確定 154.3 型腔數(shù)目的確定 .164.4 模具材料的選擇 .164.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) .174.6 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 .184.7 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu) .204.8 頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì) .204.9 成型零件工作尺寸的計(jì)算 .234.10 排氣設(shè)計(jì) .234.11 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) .24第五章 三維效果展示 .285.1 UG 軟件介紹 285.2 三維零件的設(shè)計(jì) 305.3 三維虛擬裝配 35結(jié)論 .37參考文獻(xiàn) .38致謝 .39淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁 共 45 頁 第一章 前言近年來，塑料制品在醫(yī)藥、工業(yè)、建筑、電器、交通運(yùn)輸、包裝等行業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用，是材料工業(yè)中發(fā)展較快的領(lǐng)域之一。塑料的廣泛應(yīng)用得益于它自身的特點(diǎn)與性能，首先塑料的密度小、質(zhì)量輕，這使得塑件在與其他金屬制品相同體積的情況下，塑件的重量要比金屬制品的重量輕很多。第二是塑料的比強(qiáng)度高，能夠很大范圍滿足設(shè)計(jì)需求。當(dāng)然塑件還有絕緣性好、化學(xué)穩(wěn)定性高、減振及耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)，這使得塑件在電器設(shè)備、生活用品、電子儀表等行業(yè)得到空前的發(fā)展。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的塑料工業(yè)得到了極大的進(jìn)步，在塑料原料、輔料的生產(chǎn)、塑件的開發(fā)設(shè)計(jì)、塑料的生產(chǎn)設(shè)備等方面已步入世界先進(jìn)行列。但是我們不能否認(rèn)的是我國目前的塑料工業(yè)是以塑料加工為主，生產(chǎn)的產(chǎn)品大部分是附加值較低的低端產(chǎn)品，與外國先進(jìn)國家相比我們的產(chǎn)品缺乏原創(chuàng)性，技術(shù)含量和工藝性等更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能相及，所以我們國內(nèi)的塑料企業(yè)應(yīng)該放眼世界，加大對技術(shù)開發(fā)、工藝設(shè)計(jì)等的投資，只有掌握核心先進(jìn)技術(shù)，才能改變我們的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，獲得長足的發(fā)展。未來塑料的發(fā)展必然是朝著低碳節(jié)能、無污染的綠色發(fā)展道路前進(jìn)，這也是我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要前提。塑件的大量應(yīng)用也促進(jìn)了注塑模具設(shè)計(jì)與制造的發(fā)展。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我選擇的分類是注塑成形模具，注塑模具是模具行業(yè)非?？傄慕M成部分，其特點(diǎn)是可以一模多腔，可以大大提高工業(yè)效率，而且塑料模具可以成形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表面質(zhì)量要求高的塑件，這使得塑料成形模具在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。注塑成型一般包括四個(gè)工藝步驟：首先是填充，填充的時(shí)間計(jì)算是從模具閉合后開始注射到型腔的 95%被填滿為止，一般來說，時(shí)間越短越好。接著是保壓，因?yàn)樗芰先垠w冷卻固化時(shí)會產(chǎn)生收縮，為了填補(bǔ)因塑料收縮產(chǎn)生的縮小，注射機(jī)要對熔體施加壓力，第三個(gè)步驟是冷卻，冷卻系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)是非常重要的，塑料原料只有冷卻固化才能防止因?yàn)橥饬Χ冃?，冷卻時(shí)間一般占注塑周期的 70%到 85%，所以好的冷卻系統(tǒng)能夠縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低成本。最后是脫模，脫模是注塑成型的最后一個(gè)步驟，脫模的主要兩種機(jī)構(gòu)：頂桿頂出機(jī)構(gòu)、推板推出機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該根據(jù)塑件的實(shí)際結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇適合的脫模機(jī)構(gòu)， 以保證塑件的質(zhì)量。淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁 共 45 頁第二章 注塑件的設(shè)計(jì)2.1 功能設(shè)計(jì)功能設(shè)計(jì)是要求塑件應(yīng)具有滿足使用目的功能,并達(dá)到一定的技術(shù)指標(biāo).該塑件是日用品,承受外力的幾率不大,如沖擊載荷,振動,摩擦等情況比較少;塑件的工作溫度是室溫,這使得在材料選擇時(shí)對熱變形溫度,脆化溫度,分解溫度的要求降低;作為一種日用品,生產(chǎn)批量應(yīng)該是大批大量生產(chǎn),這樣,就必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命,在材料的選擇時(shí)要綜合各種因素;此外,塑料都會老化,作為一種光學(xué)用品,還要考慮到材料的光氧化等問題 .2.2 材料通常,選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求,以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù).對于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來說,要考慮的主要是材料的力學(xué)性能,如屈服應(yīng)力,彈性模量,彎曲強(qiáng)度,表面硬度等. ABS該材料為 ABS，選擇材料：ABS Acrylonitrile-butadiene-styrene 丙烯腈/ 丁二烯/苯乙烯共聚物塑料分析：(１) 、基本特性:ＡＢＳ是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特性，使ＡＢＳ具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯腈使ＡＢＳ有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ＡＢＳ堅(jiān)韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS 無毒、無味，呈微黃色，成型的塑料件有較好的光澤。密度為1.02~1.05/cm。ABS 有極好的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機(jī)鹽、堿、酸類對 ABS 幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS 塑料表面受冰醋酸、植物油等化學(xué)藥品的侵蝕會引起應(yīng)力開裂。ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。經(jīng)過色可配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70 度左右，熱變形溫度約為 93度左右。耐氣侯性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。根據(jù) ABS 中三種組分之間的比例不同，其性能也略有差異，從而適應(yīng)各種不同的應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用不同可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等。（2） 、主要用途 ABS 在機(jī)械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池、冷藏庫和冰霜襯里等。汽車工業(yè)上用ABS 制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)管、加熱器等，還有用 ABS 夾層板制小轎車車身。ABS 還可用來制作水表殼、紡織器材、電器零部件、文教體育用品、玩具、電子琴淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁 共 45 頁及收錄機(jī)殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。（3）成型特點(diǎn):ABS 在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大；ABS 易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在 50~60 度，要求塑件光澤和耐熱時(shí)，應(yīng)控制在60~80 度。ABS 的注塑工藝參數(shù)1、注塑機(jī)類型：螺桿式 7、保壓力 50~70MPa2、噴嘴形式 直通式 8、注射時(shí)間 3~5s3、螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）30~60 9、保壓時(shí)間 15~30s4、噴嘴溫度 180~190 C?10、模具溫度50~705、成型溫度 C?料筒：前 200~210中 210~230后 180~20011、冷卻時(shí)間15~30s6、注射壓力 70~90 MPa12、成型周期40~70s塑件精度要求,塑件工作要求不高，故選普通精度：４級2.3 結(jié)構(gòu)分析 淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁 共 45 頁淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁 共 45 頁圖 2-1 原始零件圖塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對成型工藝方法的適應(yīng)性.在塑料生產(chǎn)過程中,一方面成型會對塑件的結(jié)構(gòu),形狀,尺寸精度等諸方面提出要求,以便降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度,保證生產(chǎn)出價(jià)廉物美的產(chǎn)品;另一方面 ,模具設(shè)計(jì)者通過對給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析,弄清塑件生產(chǎn)的難點(diǎn),為模具設(shè)計(jì)和制造提供依據(jù).2.3.1 壁厚 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.一般地說,在滿足力學(xué)性能的前提下厚度不宜過厚,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 淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁 共 45 頁生產(chǎn)率;其次可避免因過厚產(chǎn)生的凹陷,縮孔,夾心等質(zhì)量上的缺陷 .以下是 PS 的壁厚推薦值:最小壁厚 0.75mm小型件壁厚 1.25mm中型件壁厚 1.6 mm大型件壁厚 3.2~5.4mm2.3.2 脫模斜度 由于塑件成型時(shí)冷卻過程中產(chǎn)生收縮,使其緊箍在凸?；蛐托旧?為了便于脫模,防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損,與脫模方向平行的塑件內(nèi),外表面都應(yīng)具有合理的斜度.以下是 PS 的脫模斜度推薦值 :制件外表面35′~1.35° 制件內(nèi)表面 30′~1°塑件內(nèi)表面在造型時(shí)就有弧度,如果要有脫模斜度就是在凹槽和鎖位處,這不僅對脫模有好處，而且可以更好的鎖緊。2.3.3 圓角塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時(shí)才采用尖角結(jié)構(gòu)。尖角容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊載荷時(shí)會發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時(shí)也有利于融料在模具型腔內(nèi)的流動和塑件的脫模。圓角的取值與應(yīng)力集中的關(guān)系遵循 R/T 函數(shù)關(guān)系，當(dāng) R/T=0.6 以后應(yīng)力集中變的緩和，該塑件大部分的圓角取R1，較大值取到 R3。加強(qiáng)肋的圓角半徑值關(guān)系如表 2-3 所示。表 2-3 肋的圓角半徑值關(guān)系表肋的高度/mm 6.5 6.5~13 13~19 ＞19圓角半徑 /mm 0.8~1.5 1.5~3.0 2.5~5.0 3~6.5塑件上其它的特征還有如孔等，各個(gè)特征都有其設(shè)計(jì)原則和特殊功能，因?yàn)樵撍芗]有涉及，所以就不一一介紹2.4 塑件工藝性分析2.4.1 使用性能、制件技術(shù)要求和生產(chǎn)要求該塑件為支承塊狀，可用于防塵。根據(jù)要求，采用小批量生產(chǎn)，采用注塑成型。2.4.2 了解塑件材料及性能根據(jù)要求，材料采用 PS（聚苯乙烯）塑料，PS 質(zhì)硬而脆，制品易帶靜電，表面易吸塵埃。收縮率為 5‰；溢邊值為 0.04mm物理性能電絕緣性尤其高頻絕緣性優(yōu)良,無色透明,透光率僅次于有機(jī)玻璃.著色性,耐水性,化學(xué)穩(wěn)定性良好,強(qiáng)度一般.但質(zhì)脆,易產(chǎn)生應(yīng)力脆裂.不耐苯\ 汽油等溶劑,適合制作絕緣透明件.裝飾件以及化學(xué)儀器等零件淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 共 45 頁成型性能①無定形料,吸濕小,不須充分干燥,不易分解.但熱膨脹系數(shù)大,易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,流動性能好.可采用螺桿或柱塞式注射機(jī)成型.②宜用高料溫,高模溫,低注射壓力延長注射時(shí)間有利于降低內(nèi)應(yīng)力,防止縮孔變形③可用各種形式澆口,澆口與塑件圓弧連接,以免去處澆口時(shí)損壞塑件,脫模斜度大,頂出均勻,塑件壁厚均勻,最好不帶鑲件,有鑲件要預(yù)熱.2.4.3 塑件尺寸精度分析查表（3—9） ［1］ 精度等級均不高。其余的尺寸無特殊要求，其尺寸公差均按 SJ6 級精度查取2.4.4 塑件表面質(zhì)量分析①必須避免在塑件的分型面處出現(xiàn)毛邊；②注意通孔處不出現(xiàn)銳邊；2.4.5 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析①根據(jù)塑件的尺寸要求，塑件有較好成型性能；②塑件本身有一定斜度，利于脫模；③從塑件結(jié)構(gòu)看，設(shè)置一個(gè)分型面?；春９W(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁 共 45 頁第三章 注塑成型的準(zhǔn)備3.1 注塑成型工藝簡介注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機(jī)筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時(shí)間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個(gè)階段的工作。圖 3-1 注塑成型壓力—時(shí)間曲線(1)物料準(zhǔn)備；成型前應(yīng)對物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質(zhì)等進(jìn)行檢驗(yàn)，并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標(biāo)。對于吸濕性強(qiáng)的塑料，應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以避免收縮應(yīng)力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。(2)注塑過程；塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達(dá)到流動狀態(tài)后，進(jìn)入模腔內(nèi)的流動可分為注射，保壓，倒流和冷卻四個(gè)階段，注塑過程可以用如圖所示 3.1 所示。圖中 T0 代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時(shí)刻；當(dāng)模腔充滿熔體（T=T1 ）時(shí)，熔體壓力迅速上升，達(dá)到最大值 P0。從時(shí)間 T1 到 T2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補(bǔ)因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結(jié)，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時(shí)間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結(jié)束（時(shí)間從 T2 到 T3） ，由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。倒流一直進(jìn)行到澆口處熔體凝結(jié)時(shí)為止。其中，塑料凝結(jié)時(shí)的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁 共 45 頁(3)制件后處理；由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復(fù)雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起時(shí)效變形外，還會使制件的力學(xué)性能，光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時(shí)會開裂。故有的塑件需要進(jìn)行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力，此外，退火還可以對制件進(jìn)行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的 10~20 度至熱變形溫度以下 10~20 度之間；調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強(qiáng)、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點(diǎn)為 121℃，加熱溫度為 100～121℃，保溫時(shí)間與制件厚度有關(guān)，通常取2～9 小時(shí)。3.2 注塑成型工藝條件(1)溫度；注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象” ；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。PS 料與溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 3-1 所示。表 3-1 溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)料筒溫度 /℃ 噴嘴溫度/℃ 模具溫度/℃ 熱變形溫度 /℃后段 中段 前段 1.82MPA 0.45MPA150~210 170~230 190~250 240~250 5~75 65~96 ——(2)壓力；注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動的阻力，提供充模速度及對熔料進(jìn)行壓實(shí)等。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。對于像 PS 流動性好的料，保壓力應(yīng)該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時(shí)所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實(shí)程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時(shí)的剪切作用增強(qiáng)，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，背壓的使用范圍約為3.4~27.5MPA。(3)時(shí)間；完成一次注塑成型過程所需要的時(shí)間稱為成型周期。包括注射時(shí)間，保壓時(shí)間，冷卻時(shí)間，其他時(shí)間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等） ，在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時(shí)間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時(shí)淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁 共 45 頁間和冷卻時(shí)間，在實(shí)際生產(chǎn)中注射時(shí)間一般為 3~5 秒，保壓時(shí)間一般為 20~120 秒，冷卻時(shí)間一般為 30~120 秒（這三個(gè)時(shí)間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時(shí)間越長） 。確定成型周期的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值如表 3-2 所示。表 3-2 成型周期與壁厚關(guān)系制件壁厚 /mm 成型周期 / s 制件壁厚 / mm 成型周期 / s0.5 10 2.5 351.0 15 3.0 451.5 22 3.5 652.0 28 4.0 85經(jīng)過上面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因?yàn)楦鱾€(gè)推薦值有差別，而且有的與實(shí)際注塑成型時(shí)的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表 3-3 所示。表 3-3 制品成型工藝參數(shù)初步確定特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容注塑機(jī)類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 48噴嘴形式 直通式 模具溫度 50噴嘴溫度(℃) 230 后段溫度(℃) 150~210中段溫度(℃) 170~230 前段溫度(℃) 190~250注射壓力 MPa 90 保壓力 MPa 80注射時(shí)間 s 1.5 保壓時(shí)間 s 5冷卻時(shí)間 s 20 其他時(shí)間 s 3成型周期 s 30 成型收縮(%) 0.6干燥溫度(℃) 60~80 干燥時(shí)間(℃) 1~3后處理溫度 70℃，保溫時(shí)間 2 小時(shí)。3.3 注塑機(jī)的選擇3.3.1 注塑機(jī)簡介1956 年制造出世界上第一臺往復(fù)螺桿式注塑機(jī),這是注塑成型工藝技術(shù)的一大突破,目前注塑機(jī)加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的 30%;注塑機(jī)的產(chǎn)量占整個(gè)塑料機(jī)械產(chǎn)量的 50%.成為塑料成型設(shè)備制造業(yè)中增長最快,產(chǎn)量最多的機(jī)種之一.注塑機(jī)的分類方式很多,目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類方法.常用的說法有:① 按設(shè)備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機(jī)；② 按加工能力分類:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機(jī)?；春９W(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁 共 45 頁此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類,但日常生活中用的較少。3.3.2 注塑機(jī)基本參數(shù)注塑機(jī)的主要參數(shù)有公稱注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝置的基本尺寸,開合模速度,空循環(huán)時(shí)間等.這些參數(shù)是設(shè)計(jì),制造,購買和使用注塑機(jī)的主要依據(jù).① 公稱注塑量；指在對空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時(shí),注射裝置所能達(dá)到的最大注射量,反映了注塑機(jī)的加工能力.② 注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴 ,澆道和型腔時(shí)的流動阻力,螺桿(或柱塞)對熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力.③ 注射速率；為了使熔料及時(shí)充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還必須有一定的流動速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度.常用的注射速率如表 3-4 所示。表 3-4 注射量與注射時(shí)間的關(guān)系注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 100003注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000注射時(shí)間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5④ 塑化能力；單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個(gè)成型周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長,則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反之則會加長成型周期.⑤ 鎖模力；注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開.⑥ 合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開距,動模板的行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所使用的模具尺寸范圍.⑦ 開合模速度；為使模具閉合時(shí)平穩(wěn),以及開模,推出制件時(shí)不使塑料制件損壞,要求模板在整個(gè)行程中的速度要合理,即合模時(shí)從快到慢,開模時(shí)由慢到快在到停.⑧ 空循環(huán)時(shí)間；在沒有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等動作的情況下,完成一次循環(huán)所需的時(shí)間.3.3.3 選擇注塑機(jī)① 由公稱注射量選定注射機(jī)由注射量選定注射機(jī).由 UG 建模分析得（材料密度取 ρ=1.054g/cm 3）:總體積 V=4312.070 立方毫米 ；總質(zhì)量 M=20.55g；流道凝料 V’=0.5V(流道凝料的體積 (質(zhì)量)是個(gè)未知數(shù) ,根據(jù)手冊取 0.5V(0.5M)來估算,塑件越大則比例可以取的越小)；淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁 共 45 頁實(shí)際注射量為:V 實(shí) =15.18×1.5=22.77 cm3；實(shí)際注射質(zhì)量為 M 實(shí) =1.5M=20.55×1.5=30.83g；根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于 0.8 倍公稱注射量原則, 即： 0.8V 公 ≧ V 實(shí) (3—1) V 公 = V 實(shí) /0.8=22.77÷0.8=28.46 cm3② 一次成型的塑料重量（塑件與流道凝料之和）應(yīng)在注塑機(jī)理論注射量的 10%-80%之間；既能保證制品質(zhì)量，又可充分發(fā)揮設(shè)備的能力，則選 50%-80%為最佳。③ 塑件的形狀較復(fù)雜，壁厚不均，也無特別高的精度要求，但是塑件的材料為 PS，粘度為中等，一般選用的壓力為 100-140Mpa，查 3.1[2]，PS 的注射壓力在 60-100Mpa，塑件的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，取 P=80Mpa① 塑件的投影面積計(jì)算 A=117X42-20X14-5X3.14X4X4X2=41.32 cm2② 型腔的壓力計(jì)算 P 腔 =2/3×P=53.3Mpa③ 鎖模力的計(jì)算 F=AP 腔 =41.32X53.3=22X104N根據(jù)計(jì)算，查表 4.2 [2] 初選柱塞式注射機(jī) ：XS-Z-60 3.4 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核和最終選擇(1) 模具閉合高度的校核安裝模具的高度應(yīng)滿足： Hmin＜H＜Hmax設(shè)計(jì)模具高度為 H 總=261mm由于 XS-Z-60 型注射機(jī)所允許模具的最小厚度為 Hmin70mm，最大厚度為Hmax200mm,所以，模具閉合高度不能滿足安裝要求。改選 XS-ZY-125 型，最大裝模高度 Hmax=300mm，最小裝模高度 Hmin=200mmH 總=261mm 介于二者之間，滿足模具厚度安裝要求(2) 注塑機(jī)的有關(guān)參數(shù) 表 3-5 XY-ZY-125 型注塑機(jī)的主要參數(shù)淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁 共 45 頁3.5 模具開模行程校核模具開模行程應(yīng)滿足：SmSz其中：Sz 為最大開模行程，查注射機(jī)XS-ZY-125 型 Sz=300mm，Sm 為模具的開模行程；Sm=塑件的高度+澆注系統(tǒng)的高度+頂件的頂出高度+（5-10）mm=15+50+20+7=92mm可見 SmSz ，XS-ZY-125 滿足其開模行程注塑機(jī)型號 XS-ZY-125額定注射量 125cm3螺桿（柱塞）直徑 42mm注射壓力 120Mpa注射行程 115mm注射方式 螺桿式鎖模力 900KN最大成型面積 320cm2最大開合模行程 300mm模具最大厚度 300mm模具最小厚度 200mm噴嘴圓弧半徑 R12mm噴嘴孔直徑 Φ4 mm頂出形式 兩側(cè)設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出動、定模固定板尺寸 428X458mm拉桿空間 260X290mm合模方式 液壓、機(jī)械流量 100、12L/min液壓泵壓力 6.5Mpa電動機(jī)功率 11KW加熱功率 5 KW機(jī)器外形尺寸 3340X750X1550mm淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁 共 45 頁3.6 注塑機(jī)的參數(shù)校核根據(jù)以上計(jì)算，澆注系統(tǒng)的體積為 V 型 =19.5cm3(1)最大注射量的校核計(jì)算校核式：(0.8-0.85)V 公≥V 型其中：V 型 =19.5 cm 3(0.8-0.85) V 公=0.8X125=100 cm 3可見滿足校核式，即所設(shè)計(jì)模具注射量滿足 XS-ZY-125 最大注射量要求。(2)注射機(jī)壓力的校核P 機(jī)≥P 塑 P 機(jī)——注射機(jī)的最大注射壓力，Mpa 或 N/cm3P 塑——成型塑件所需的注射壓力，Mpa 或 N/cm3一般 PS 取 100～140Mpa， XS-ZY-125 注射機(jī)的最大注射壓力 P 機(jī)=150Mpa，可見 XS-ZY-125 注射機(jī)滿足 PS 注射壓力的要求。綜合驗(yàn)證，XS-ZY-125 型注射機(jī)完全能滿足此模具的注射要求支承塊注塑模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁 共 45 頁第四章 模具設(shè)計(jì)4.1 塑料配方說明塑料配方設(shè)計(jì)是塑料制品成型加工中在加工設(shè)備和工藝參數(shù)確定之后所必須進(jìn)行的重要環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)水平的高低直接關(guān)系到塑料制品的最終使用性能的優(yōu)劣,也是應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)對塑料進(jìn)行改性的過程,其技術(shù)含量極高.一個(gè)成功配方的產(chǎn)生是多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與應(yīng)用高新技術(shù)的結(jié)局.塑料是以高分子聚合物為主要成分,加入一定量添加劑而組成的一種混合物,添加劑是由一系列為改變塑料的某些性能而添加的混合物,通常為填充劑,增塑劑,穩(wěn)定劑,潤滑劑,著色劑等.根據(jù) PS 的特性及使用性能要求 ,配方中應(yīng)含有以下添加劑 .填充劑——玻璃微珠；PS 成型后易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,添加玻璃微珠使塑料的流動性好 ,殘余內(nèi)應(yīng)力分布均勻,使光的漫反射率為 80%~88%。增韌劑——SBS,ABS,EPR；PS 的沖擊性能很差,是一種十分脆的材料,增韌改性是必須的。光穩(wěn)定劑——氧化鋅；塑料制品在日光或強(qiáng)熒光下， ，由于吸收紫外光的能量，引發(fā)氧化反應(yīng)，導(dǎo)致聚合物降解，使制品的外觀或內(nèi)在性能變壞，這一過程稱為光氧化或光老化。潤滑劑——硬脂酸及其鹽類；對塑料的表面去潤滑作用,防止塑料在成型加工時(shí)黏模,同時(shí)提高塑料制品表面光潔度。著色劑——粉紅色；在塑料制品中，需要著色的大約占 80%左右，著色的目的有 1：增加制品美感，以吸引消費(fèi)者的購買欲望 2：提高產(chǎn)品的耐候性，主要是通過著色劑防紫外線功能而實(shí)現(xiàn)的?？咕鷦姿徜喯点y離子抗菌劑；考慮到該產(chǎn)品人們可能會作為玩具把玩,因此需要做此設(shè)計(jì).很多塑料制品的表面會滋生致病細(xì)菌，與人接觸后可能導(dǎo)致如感冒，咽炎，流行性腦膜炎，肺結(jié)核等疾病的傳播。塑料抗菌改性是在樹脂中加入抗菌劑，其逸出塑料表面后，可將沾在塑料表面的細(xì)菌殺死或抑制細(xì)菌的繁殖，保持自身的清潔狀態(tài)。4.2 分型面的確定 根據(jù)分型面的選擇原則： （1）便于塑件脫模； （2）在開模時(shí)盡量使塑件留在動模； （3）外觀不遭到損壞；（4）有利于排氣和模具的加工方便。結(jié)合該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),分型面確定在塑件的最大投影面積上. 淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁 共 45 頁4.3 型腔數(shù)目的確定注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模 2 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）注塑成型的生產(chǎn)效益；（4）模具制造難度。根據(jù)小批量生產(chǎn)要求，本模具采用一模 2 腔，塑件型腔位置設(shè)在模具偏中心處。4.4 模具材料的選擇現(xiàn)有的模具模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,所以在模具材料的選擇時(shí)主要是根據(jù)制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和型芯材料.如何合理的選擇模具鋼,是關(guān)系到模具質(zhì)量的前提條件,如果選材不當(dāng)，則所有的精密加工所投入的工時(shí),設(shè)備費(fèi)用將浪費(fèi)。在選擇模具鋼時(shí),首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能,從使用性能考慮:硬度是主要指標(biāo)之一,模具在高應(yīng)力作用下欲保持尺寸不變,必須有足夠的硬度,當(dāng)承受沖擊載荷時(shí)還要考慮折斷,崩刃問題,所以韌性也是一重要指標(biāo),耐磨性是決定模具壽命的重要因素,從PS 特性看,這三項(xiàng)指標(biāo)是必須要滿足的,此外還有紅硬性,抗壓屈服強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度和熱疲勞能力的指標(biāo)。從工藝性能考慮:要熱加工工藝好,加工溫度范圍寬,冷加工性能如切削,銑削,拋光等加工性能好,此外還要考慮淬透性和淬硬性,熱處理變形和氧化脫碳等性能.另外從經(jīng)濟(jì)考慮,要求材料來源廣,價(jià)格低。查手冊選擇模仁的材料是 45#.屬中碳鋼,該鋼機(jī)械加工性能較好,經(jīng)熱處理(淬火及回火)后,具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,拋光性能,較高的強(qiáng)度和耐磨性,適于制造承受高負(fù)荷,高耐磨及在腐蝕介質(zhì)作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等.4.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)，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，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容之一。4.5.1 主流道主流道是連接注塑機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機(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⑺軝C(jī)相配，所以其尺寸與注塑機(jī)有關(guān)，如圖所示：淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁 共 45 頁查表得知 XS-ZY-125 型注射機(jī)的噴嘴孔直徑 d0=Φ4mm、噴嘴球半徑 R0=12mm，故取 模具澆口套主流道小端直徑為:d= d0+0.5=4+0.5=4.5mm模具澆口套主流道球面半徑為:R= R0+（1～2）=6+2=8mm將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，錐度取 4°。由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨(dú)加工和熱處理。4.5.2 分流道 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長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。常用分流道斷面尺寸推薦如表 4-1 所示。表 4-1 流道斷面尺寸推薦值塑料名稱 分流道斷面直徑 mm 塑料名稱 分流道斷面直徑 mmABS，AS 聚乙烯尼龍類聚甲醛丙烯酸抗沖擊丙烯酸醋酸纖維素聚丙烯異質(zhì)同晶體4.8~9.51.6~9.51.6~9.53.5~108~108~12.55~105~108~10聚苯乙烯軟聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯熱塑性聚酯聚苯醚聚砜離子聚合物聚苯硫醚3.5~103.5~106.5~166.5~8.03.5~8.06.5~106.5~102.4~106.5~13分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U 形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。在該模具上取圓形斷面形狀，直徑為 8mm。4.5.3 冷料穴冷料穴設(shè)置在主流道的末端，采用倒錐形的拉料穴拉料4.5.4 澆口澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個(gè)，一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。澆口的類型有很多，有點(diǎn)澆口，側(cè)淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁 共 45 頁澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應(yīng)用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定，該模具采用潛伏式澆口，其有以下特性:①形狀簡單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證；②試模時(shí)如發(fā)現(xiàn)不當(dāng)，容易及時(shí)修改；③能相對獨(dú)立地控制填充速度及封閉時(shí)間；④對于殼體形塑件，流動充填效果較佳。側(cè)澆口深度尺寸 H 的確定H=nt =0.6×3 = 1.8mm n 塑料系數(shù) PS 料取 0.6； t 塑件在澆口位置處的壁厚，該設(shè)計(jì)取殼體中間壁厚 t=3 mm。(經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，H 的取值范圍在 0.5~2.0mm 之間 )4.6 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 通過相關(guān)計(jì)算，根據(jù)表 7-4[1]選擇，①定模由兩塊模板組成，動模由兩塊模板組成；②采用推桿推出制件。③定模座板厚 25mm，支承板厚 32mm，墊塊厚 80mm,動模板厚 25 mm。 注塑模模架國家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，即 GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件》和 GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架 》 。前者適用于模板尺寸為B×L≤560mm×900mm；后者的模板尺寸 B×L 為（630mm×630mm）～（ 1250mm×2000mm） 。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國的部分地區(qū)形成了自己 的標(biāo)準(zhǔn)，該設(shè)計(jì)采用龍記標(biāo)準(zhǔn)模架。選擇模架尺寸 是200mmX200mm。淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁 共 45 頁圖 4-3 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇（1）模仁尺寸的確定因?yàn)椴捎玫氖钦w式凹模和整體式凸模，所以模仁的大小可以任意制定，模仁所承受的力最終是傳遞到凸、凹模上，從節(jié)約材料和見效模具尺寸出發(fā)，模仁的值取的越小越好，但實(shí)際中因?yàn)橐紤]冷卻因素，又因?yàn)榻?jīng)過模仁的冷卻系統(tǒng)比經(jīng)過模仁外部的冷卻系統(tǒng)效率高，所以為了給冷卻系統(tǒng)留有足夠的空間。（3）模具高度尺寸的確定安裝模具的高度應(yīng)滿足： Hmin＜H＜Hmax設(shè)計(jì)模具高度為 H 總=261mm由于 XS-Z-60 型注射機(jī)所允許模具的最小厚度為 Hmin70mm，最大厚度為 Hmax200mm,所以，模具閉合高度不能滿足安裝要求。改選 XS-ZY-125 型，最大裝模高度 Hmax=300mm，最小裝模高度 Hmin=200mmH 總=261mm 介于二者之間，滿足模具厚度安裝要求4.7 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動導(dǎo)向。錐面定位機(jī)構(gòu)用于動、定模之間的精密對中定位。導(dǎo)柱：國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長的導(dǎo)柱應(yīng)開設(shè)油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)有：(1) 合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險(xiǎn)斷面上。通常設(shè)在長邊離中心線的 1/3 處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。(2) 導(dǎo)柱工作部分長度應(yīng)比型芯端面高出 6~8 mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。(3) 導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用 H7/f7，低精度時(shí)可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用 H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取 H7/k6。配合長度通常取配合直徑的 1.5~2 倍，其余部分可以擴(kuò)孔，以減小摩擦，降低加工難度。淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁 共 45 頁(4) 導(dǎo)柱可以設(shè)置在動?；蚨?，設(shè)在動模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。4.8 頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凹?；蛐托旧厦摮?，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu)，也稱頂出機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般遵循以下原則：(1) 塑件滯留于動模邊，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作。(2) 由于塑件收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位。(3) 結(jié)構(gòu)合理可靠，便于制造和維護(hù)。本設(shè)計(jì)使用簡單的推桿脫模機(jī)構(gòu)，因?yàn)樵撍芗姆中兔婧唵?，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，采用推簡單的脫模機(jī)構(gòu)可以簡化模具結(jié)構(gòu)，給制造和維護(hù)帶來方便。在對脫模機(jī)構(gòu)做說明之前，需要對脫模力做個(gè)簡單的計(jì)算。4.8.1 脫模力的計(jì)算由式（9.6—1） [3]知，Qe=Qc+Qb式中 Qc—制品對型芯包緊的脫模阻力（N）；Qb—使封閉殼體脫模需克服的真空吸力（N），Qb=0.1Ab，0.1 的單位為 Mpa，Ab 為型芯的橫截面面積(mm) 2，Ab=38.59×115.28=4448.66mm2，Qb=0.1×4448.66=444.9N對于矩形制品 dk=(l+b)/2=(54+21)/2=37.5dk/t=37.5/2=18.75＜20 屬于薄壁制品。由式（9.6—5）[3]知， Qc=[2（l+b）EεhKf]/(1+u+Kλ)cosβ式中 E—塑料的拉伸彈性模量（Mpa），查表(9.6—1) [3]，取 1.95×103；ε—塑料的平均成形收縮率，查表（9.6—1）[3]，取 0.5%；u—塑料的泊松比，查表 9.6—1，取 0.3；l、b—矩形型芯斷面的兩邊長度（mm）；β—型芯的脫模斜度；h—脫模方向高度（mm）；Kf—脫模斜度修正系數(shù)，計(jì)算式為由式（9.6—6） [3] 知，Kf=(f cosβ-sinβ)/(1+ f cosβsinβ)=（0.45 cos6- sin6）/（1+0.45 cos6 sin6）=0.3f—制品與鋼材表面之間的靜摩檫系數(shù)，查表 9.6—1，取 0.45；淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁 共 45 頁Kλ—薄壁制品的計(jì)算系數(shù)。由式（9.6—7） [3] 知，Kλ= 2λ2/（cosβ+2λcosβ）式中 λ—比例系數(shù)，λ=rcp/t;β—塑件脫模斜度。rcp—型芯的平均半徑（mm），(對于矩形型芯，rcp=(l+b)/∏=(54+21)/ π=23.8 mm);Kλ=2×(23.8/2)2/[cos6+2×（23.8/2）×cos6]=12.6Qc=[2（l+b）EεhKf]/(1+u+Kλ)cosβQc=[2(54+21)×1.95×103×0.5%×15×0.3]/[（1+0.3+12.6）×cos6]=4782N則 Qe=444.9+4782=5226.9N4.8.2 推桿脫模機(jī)構(gòu)推桿脫模機(jī)構(gòu)是最簡單、最常用的一種形式，具有制造簡單、更換方便、推出效果好等特點(diǎn)。推桿直接與塑件接觸，開模后將塑件推出。推桿的截面形狀；可分為圓形，方形或橢圓形等其它形狀，根據(jù)塑件的推出部位而定，最常用的截面形狀為圓形；推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種，前者只是起到將塑件推出的作用，后者不僅如此還能參與局部成型，所以，推桿的使用是非常靈活的。 圖 4-4 推出機(jī)構(gòu)① 推桿尺寸計(jì)算：本設(shè)計(jì)采用的是推桿推出，在求出脫模力的前提下可以對推桿做出初步的直徑預(yù)算并進(jìn)行強(qiáng)度校核。本設(shè)計(jì)采用的是圓形推桿，圓形推桿的直徑由歐拉公式簡化為：d= k (L2Qe/ nE)1/4 （4-7） =1.5X(1292 X5226.9/6X2.0X105)1/4=4.37mm d—推桿直徑；n—推桿的數(shù)量，n 取 6L—推桿長度（參考模架尺寸，估取 L=129mm） ； E—推桿材料的彈性模量，取 E=2.1×105MPak—安全系數(shù)，取 k=1.5； Qe—總的脫模力， Qe=5226.9（N） ；實(shí)際推桿尺寸直徑為 4 mm。但為了安全起見，再對其進(jìn)行強(qiáng)度校核，強(qiáng)度校核公式為：d≥(4Qe/n πσ 壓 )1/2= (4X 5226.9/6X3.14X150)1/2=2.7mm （4-8）滿足強(qiáng)度要求。 σ 壓 —推桿材料的許用壓應(yīng)力, σ 壓 =150Mpa。② 推桿的固定形式：推桿的固定形式有多種，但最常用的是推桿在固定板中的形式，淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁 共 45 頁此外還有螺釘緊固等形式。③ 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向：當(dāng)推桿較細(xì)或推桿數(shù)量較多時(shí)，為了防止因塑件反阻力不均勻而導(dǎo)致推桿固定板扭曲或傾斜折斷推桿或發(fā)生運(yùn)動卡滯現(xiàn)象，需要在推出機(jī)構(gòu)中設(shè)置導(dǎo)向零件，一般稱為推板導(dǎo)柱。⑤ 推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位：脫模機(jī)構(gòu)完成塑件的頂出后，為進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)必須回復(fù)到初始位置，目前常用的復(fù)位形式主要有復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)，彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)是一種最簡單的復(fù)位方式。推出時(shí)彈簧被壓縮，而合模時(shí)彈簧的回力就將推出機(jī)構(gòu)復(fù)位。⑥ 推桿與模體的配合：推桿和模體的配合性質(zhì)一般為 H8/f7 或 H7/f7，配合間隙值以熔料不溢料為標(biāo)準(zhǔn)。4.9 成型零件工作尺寸的計(jì)算成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。成型零件工作尺寸計(jì)算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進(jìn)行計(jì)算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進(jìn)行計(jì)算；前一種方法簡便，但不適合精密塑件的模具設(shè)計(jì)，后一種復(fù)雜，但能較好的保證尺寸精度。本設(shè)計(jì)采用平均值法。表 4-2 成型零件的尺寸計(jì)算已知條件：平均收縮率 Scp=0.005；模具的制造公差取 δz=Δ/4尺寸分類 塑件尺寸 計(jì)算公式 成型零件尺寸型腔深度 100-0.38 (Hm)+δz0=[(1+S)Hs-1/2Δ]0+δz 10.050+0.09570±0.44 69.350-0.2216±0.2 16.120-0.05 型芯尺寸34±0.26(Lm)0-δz=[(1-S)Lmin+1/2Δ]0-δz33.900-0.065淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁 共 45 頁32±0.2 31.130-0.054.10 排氣設(shè)計(jì)在塑料熔體填充注射模腔過程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而形成的水蒸汽，塑料局部分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，塑料助劑揮發(fā)（或化學(xué)反應(yīng)）所產(chǎn)生的氣體以及熱固性塑料交聯(lián)硬化釋放的氣體等；這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排出模腔，將在制件上形成氣孔，接縫，表面輪廓不清，不能完全充滿型腔，同時(shí)，還會因?yàn)闅怏w被壓縮而產(chǎn)生的高溫灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕，色澤不佳等缺陷。模具的排氣可以利用排氣槽排氣，分型面排氣，利用型芯，推桿，鑲件等的間隙排氣。PS 料推薦的排氣槽深度為 0.02。排氣設(shè)計(jì)原則：通常，選擇排氣槽的開設(shè)位置時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：① 排氣口不能正對操作者，以防熔料噴出而發(fā)生工傷事故；② 最好開設(shè)在分型面上，如果產(chǎn)生飛邊易隨塑件脫出；③ 最好設(shè)在凹模上，以便于模具加工和清模方便；④ 開設(shè)在塑料熔體最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的終端；⑤ 開設(shè)在靠近嵌件和制件壁最薄處，因?yàn)檫@樣的部位最容易形成熔接痕；⑥ 若型腔最后充滿部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或活動的型心時(shí)，可在型腔相應(yīng)部位鑲嵌燒結(jié)的多孔金屬塊，以供排氣；⑦ 高速注射薄壁型制件時(shí)，排氣槽設(shè)在澆口附近，可使氣體連續(xù)排出； 若制件具有高深的型腔，那么在脫模時(shí)需要對模具設(shè)置引氣系統(tǒng)，那是因?yàn)橹萍砻媾c型心表面之間在脫模過程中形成真空，難于脫模，制件容易變形或損壞。熱固性塑料制件在型腔內(nèi)的收縮小，特別是不采用鑲拼結(jié)構(gòu)的深型腔，在開模時(shí)空氣無法進(jìn)入型腔與制件之間，使制件附粘在型腔的情況比熱塑性制件更甚，因此，必須引入引氣系統(tǒng)。淮海工學(xué)院二〇一六屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁 共 45 頁4.11 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在注塑成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。流動性差的塑料如 PC，POM等，要求模具溫度高，溫度過低會影響塑料的流動，增大流動剪切力，使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，出現(xiàn)冷流痕，銀絲，注不滿等缺陷。普通的模具通入常溫的水進(jìn)行冷卻，通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度，為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內(nèi)，可以提高成型效率。對于高熔點(diǎn)，流動性差的塑料，流動距離長的制件，為了防止填充不足，有時(shí)也在水管中通入溫水把模具加熱。PS 推薦的成型溫度為170~280℃，模具溫度為 20~70℃ 。4.11.1 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響1）采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率；2）模溫均勻，冷卻時(shí)間短，注射速度快可以減少塑件的變形3）對塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質(zhì)量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)；溫度對塑件質(zhì)量的影響有相互矛盾的地方，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)材料特性和使用要求偏重于主要要求。4.11.2 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求1）根據(jù)塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式；2）希望模溫均一，塑件各部同時(shí)冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量；3）采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好；4）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低廉；從成型溫度和使用要求看，需要對該模具進(jìn)行冷卻，以提高生產(chǎn)率。4.11.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)：①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）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好；3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗(yàn)表明，冷卻水管中心距 B 大約為 2.5~3