塑料支架注塑模設(shè)計(jì)

塑料支架注塑模設(shè)計(jì),塑料,支架,注塑,設(shè)計(jì) 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說明書 課程名稱： 課題名稱： 塑料支架注塑模具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 成績評定： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 II 目錄 1 概論 1 1.1 設(shè)計(jì)的目的及意義 1 1.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1 1.2.1國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 1 1.2.2國外模具發(fā)展情況 2 2 塑件的工藝分析 4 2.1 塑件的原始材料分析 4 2.2 POM的注塑工藝參數(shù) 5 2.3 明確塑件生產(chǎn)批量 6 2.4 估算塑件的體積和重量 6 2.5計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 7 3 確定模具結(jié)構(gòu)方案 11 3.1 注射模具分型面的選擇 11 3.1.1 分型面的基本形式 11 3.1.2 分型面選擇的基本原則 11 3.1.3 分型面的選擇 11 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 12 3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì) 12 3.2.3 分流道的設(shè)計(jì) 13 3.2.4 澆口的設(shè)計(jì) 15 3.2.5 冷料穴和鉤料脫模裝置 17 3.3 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 17 4 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 11 4.1型芯和型腔工作尺寸的計(jì)算 11 4.1.1型腔徑向尺寸的計(jì)算 11 4.1.2型腔深度的計(jì)算 11 4.2 側(cè)壁厚度與底板厚度的計(jì)算 11 4.2.1 側(cè)壁厚度 11 4.2.2 推板厚度 11 5 選擇模架 12 5.1 初選注射機(jī) 12 5.1.1 澆注系統(tǒng)重量 12 5.1.2 注射壓力 13 5.2 選標(biāo)準(zhǔn)模架 13 6 校核注射機(jī) 15 6.1 注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核 15 6.2 開模行程的校核 15 6.3 模具在注射機(jī)上的安裝 15 7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16 7.1推件力的計(jì)算 16 7.2 推桿的設(shè)計(jì) 16 7.2.1推桿的強(qiáng)度計(jì)算 16 7.2.2 推桿壓力校核 17 7.3 推板強(qiáng)度計(jì)算 17 8 連接件的選用 19 8.1 銷釘?shù)倪x用 19 8.2 螺釘?shù)倪x擇 19 9 模具的裝配 20 9.1 模的裝配 20 9.2 動模的裝配 20 參考文獻(xiàn) 21 III 1 概論 1.1 設(shè)計(jì)的目的及意義 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是為了讓我們更清楚地去了解模具設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)的過程，為我們即將走上工作崗位的畢業(yè)生打基礎(chǔ)，最后，讓我們在可以自己設(shè)計(jì)出模具，可以基本通過理論達(dá)到生產(chǎn)要求。 注射模具的設(shè)計(jì)過程要求我們學(xué)生綜合知識和實(shí)踐能力較強(qiáng)，它既是我們大學(xué)四年所學(xué)的機(jī)械制圖、工程材料、公差配合與技術(shù)測量、塑料成型工藝與設(shè)備等技術(shù)基礎(chǔ)課、專業(yè)課的綜合應(yīng)用，又需要我們學(xué)生了解大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 ? 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，會使我們在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉：①塑料制品的設(shè)計(jì)及成型工藝的選擇；②一般塑料制品成型模具的設(shè)計(jì)能力；③塑料制品的質(zhì)量分析及工藝改進(jìn)、塑料模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力；④了解模具設(shè)計(jì)的常用商業(yè)軟件以及同實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合。 1.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1.2.1國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產(chǎn)品更新速度加快，對模具的要求越來越高，盡管改革 開放以來，模具工業(yè)有了較大發(fā)展，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，目前滿足率只能達(dá)到70%左右。造成產(chǎn)需矛盾突出的原因，一是專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度低，除少量標(biāo)準(zhǔn)件外購?fù)?，大部分工作量均需模具廠去完成。加工企業(yè)管理的體制上的約束，造成模具制造周期長，不能適應(yīng)市場要求。二是設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)落后，如模具CAD/CAM技術(shù)采用不普遍，加工設(shè)備數(shù)控化率低等，亦造成模具生產(chǎn)效率不高、周期長?？傊峭狭藱C(jī)電、輕工等行業(yè)發(fā)展的后腿。因此我們必須意識到，對模具設(shè)計(jì)的研究的目的和意義在于能夠更好的認(rèn)識模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位的重要性。因?yàn)槔媚＞叱尚土慵姆椒?，?shí)質(zhì)上是一種少切削、無切削、多工序重合的生產(chǎn)方法，采用模具成型的工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以提高生產(chǎn)效率，保證零件質(zhì)量，節(jié)約材料，降低生產(chǎn)成本，從而取得很高的經(jīng)濟(jì)效益。利用模具生產(chǎn)零件的方法已經(jīng)成為工業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段，它對保證制品質(zhì)量，縮短試用周期，進(jìn)而爭先占領(lǐng)市場，以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開發(fā)都具有決定性的意義。因此德國把模具稱為“金屬加工中的帝王”，把模具工業(yè)視為“關(guān)鍵工業(yè)”，美國把模具稱為“美國工業(yè)的基石”，把模具工業(yè)視為“不可估量其力量的工業(yè)”，日本把模具說成是“促進(jìn)社會富裕繁榮的動力”，把模具視為“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”。 要使國民經(jīng)濟(jì)各個部門獲得高速發(fā)展，加速實(shí)現(xiàn)社會主義四個現(xiàn)代化，就必須盡快將模具工業(yè)搞上去，使模具生產(chǎn)形成一個獨(dú)立的工業(yè)部門，從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵作用。 1.2.2國外模具發(fā)展情況 國外發(fā)達(dá)國家的模具廠大體分為獨(dú)立的模具廠和隸屬于一些大的集團(tuán)公司的模具廠，一般規(guī)模都不大，但專業(yè)化程度高，生產(chǎn)效率極高。 國外模具企業(yè)一般不超過100人，多數(shù)在50人以下。在人員結(jié)構(gòu)上，設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、營銷人員超過30%，管理人員在5%以下。我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國才達(dá)到45％。國內(nèi)模具企業(yè)中一些私營、合資企業(yè)人員結(jié)構(gòu)和國外差不多。 國外模具企業(yè)對人員素質(zhì)要求較高，技術(shù)人員一專多能，一般能獨(dú)立完成從工藝到工裝的設(shè)計(jì)；操作人員具備多種操作技能；營銷人員對模具的了解和掌握很深。國內(nèi)模具企業(yè)分工較細(xì)，缺乏綜合素質(zhì)較高的人員。 國外模具企業(yè)CAD/CAE/CAM的技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛,逆向工程、快速原型制造鑄造模具的使用也比較多。國內(nèi)模具企業(yè)中一些骨干廠家在這方面和國外差距已經(jīng) 不大，有些已經(jīng)達(dá)到國外水平。但一些中小型模具企業(yè)與國外的差距還是很大的。不過在模具材料方面，隨著國外技術(shù)的引進(jìn)和中國研發(fā)能力的提高，差距在逐漸縮小。 國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。在模具的價格和制造周期上，國外模具價格一般是國內(nèi)模具的5-10倍，制造周期是2-3倍。在這兩方面應(yīng)該說國內(nèi)模具企業(yè)還是具有一定競爭優(yōu)勢的。 7 2 塑件的工藝分析 2.1 塑件的原始材料分析 選擇材料：POM聚甲醛塑料是繼尼龍之后發(fā)展的又一優(yōu)良樹脂品種，具有優(yōu)良的綜合性能。 聚甲醛有著良好的耐溶劑、耐油類、耐弱酸、弱堿等性能。聚甲醛有著很高的硬度和鋼性，具有高度抗蠕變和應(yīng)力松弛能力，優(yōu)良的耐磨性，自潤滑性，耐疲勞性 聚甲醛是一種沒有側(cè)鏈、高密度、高結(jié)晶性的線型聚合物，具有優(yōu)異的綜合性能。聚甲醛的拉伸強(qiáng)度可達(dá)70MPa，可在104℃下長期使用，脆化溫度為-40℃，吸水性較小。但聚甲醛的熱穩(wěn)定性較差，耐候性較差，長期在大氣中曝曬會老化。 聚甲醛的力學(xué)性能相當(dāng)好，它具有較高的強(qiáng)度的彈性模量，摩擦系數(shù)小，耐磨性能好。聚甲醛還具有高度抗蠕變和應(yīng)力松弛的能力。 聚甲醛尺寸穩(wěn)定性好，吸水率很小，所以吸水率對其力學(xué)性能的影響可以不予考慮。聚甲醛有較好的介電性能，在很寬的頻率和溫度范圍內(nèi)，它的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值變化很小。 聚甲醛的耐熱性較差，在成型溫度下易降解放出皿醛，一般在造粒時加入穩(wěn)定劑。若不受力，聚甲醛可在140℃下短期使用，其長期使用溫度為85℃。 聚甲醛耐氣候性較差，經(jīng)大氣老化后，一般性能均有所下降。但它的化學(xué)穩(wěn)定性非常優(yōu)越，特別是對有機(jī)溶劑，其尺寸變化和力學(xué)性能的降低都很少。但對強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化劑如硝酸、硫酸等耐蝕性很差。 聚甲醛的拉伸強(qiáng)度達(dá)70MPa，吸水性小，尺寸穩(wěn)定，有光澤，這些性能都比尼龍好，聚甲醛為高度結(jié)晶的樹脂，在熱塑性樹脂中是最堅(jiān)韌的。具抗熱強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，耐疲勞性強(qiáng)度均高，耐磨性和電性能優(yōu)良。 POM具有很低的摩擦系數(shù)和很好的幾何穩(wěn)定性，特別適合于制作齒輪和軸承。由于它還具有耐高溫特性，因此還用于管道器件（管道閥門、泵殼體），草坪設(shè)備等。 2.2 POM的注塑工藝參數(shù) POM物性表： 密度 g /cm3 1. 39 吸水率 % 1. 2 連續(xù)使用溫度 ℃ —50--110 屈服抗拉強(qiáng)度 MPa 63 屈服拉應(yīng)變 % 10 極限抗拉強(qiáng)度 MPa 　　 極限拉應(yīng)變 % 31 抗沖擊韌度 Kj/㎡ 　　 缺口沖擊韌度 Kj/㎡ 6 洛氏硬度 MPa 135 邵氏硬度 MPa 85 抗彎強(qiáng)度 MPa 　　 彈性模量 MPa 2600 軟化溫度 ℃ 150 熱變形溫度HDT ℃ 155 熱線膨脹系數(shù) 　　 1. 1 熱導(dǎo)率 W/(m×K) 031 摩擦系數(shù) 　　 1. 35 1、注塑機(jī)類型： 螺桿式 7、保壓力 50~70MP 2、噴嘴形式 直通式 8、注射時間 3~5s 3、螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 30~60 9、保壓時間 15~30s 4、噴嘴溫度 180~190C 10、模具溫度 50~70 5、成型溫度 C 料筒： 前200~210 中210~230 后180~200 11、冷卻時間 15~30s 6、注射壓力 70~90 MP 12、成型周期 40~70s 2.3 明確塑件生產(chǎn)批量 該塑件要求大批量生產(chǎn)。 2.4 估算塑件的體積和重量 V總=3.14×192×17=19270.18 mm3 V1 =3.14×9.52×6=1700.31 mm3 V2 =3.14×(192-112)×6=4521.6 mm3 V3 =3.14×(192-9.5)2×8=6801.25 mm3 V4 =3.14×82×11=2210.56 mm3 所以塑件的體積為V=19270.18-1700.31-4521.6-6801.25-2210.56=4036.46mm3=4.04 cm3 塑件重量為Gs =ρ·V=1.06×4.04=4.2824 g 式中ρ為塑料密度(密度ρ=1.04~1.07g/cm3) 2.5計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注塑機(jī)及確定模具型腔數(shù)。 計(jì)算塑件的體積：V=46.87cm 計(jì)算塑件的質(zhì)量：根據(jù)設(shè)計(jì)手冊可查得POM的密度為ρ=1.06kg/dm 塑件質(zhì)量：M=Vρ＝50g(通過3D軟件測量得到) 采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和工廠現(xiàn)有設(shè)備等情況，初步選用注塑機(jī)XS—ZY—125型。 3 確定模具結(jié)構(gòu)方案 3.1 注射模具分型面的選擇 3.1.1 分型面的基本形式 分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。 3.1.2 分型面選擇的基本原則 選擇分型面的基本原則：（1）保持塑料外觀整潔；（2）分型面應(yīng)有利于排氣；（3）應(yīng)考慮開模是塑料留在動模一側(cè)；（4）應(yīng)容易保證塑件的精度要求；（5）分型面應(yīng)力求簡單適用并易于加工；（6）考慮側(cè)向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)；（7）分型面應(yīng)與注射機(jī)的參數(shù)相適應(yīng)；（8）考慮脫模斜度的影響[11]。 3.1.3 分型面的選擇 根據(jù)對工件模型的觀察和分型面選擇的基本原則?，F(xiàn)選擇A-A′為分型面。如圖3.1。 圖3.1 分型面 3.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)是將熔融的塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具型腔所經(jīng)的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料。在設(shè)計(jì)注射模具的澆注系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾項(xiàng)原則[12]。 （1）根據(jù)所確定的塑件型腔數(shù)設(shè)計(jì)合理的澆注系統(tǒng)布局。 （2）根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸多因素，并結(jié)合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置。 （3）應(yīng)盡量的縮短物料的流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提升注射效率。 （4）應(yīng)根據(jù)所選用塑件的成型性能，特別是它的流動性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長度，并使其圓滑過渡以利于物流的流動。 3.2.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì) 主流道是熔融塑料由注射機(jī)噴嘴先經(jīng)過的部位，它與注射機(jī)噴嘴在同一軸心線上。由于主流道與熔融注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸、碰撞，一般澆口不直接開設(shè)在定模上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或迫合形式在定模板上[13]。 （1）主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道。主流道的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 （2）主流道尺寸 在臥式或立式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角 為2o～6o。小端直徑d比注射機(jī)噴嘴直徑大0.5mm～1 mm。由于小端的前面是球面，其深度為3mm～5 mm，注射機(jī)噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1mm～2mm。流道的表面粗糙度值Ra為0.08 。 （3）主流道澆口套 主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等材料制造，熱處理淬火硬度53HRC—57HRC。 澆口套的材料應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)鋼T8A，并應(yīng)進(jìn)行淬火處理，為了防止注射機(jī)噴嘴不被碰撞而損壞，澆口套的硬度應(yīng)低于注射機(jī)噴嘴的硬度。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o左右的圓錐孔。澆口套于注射機(jī)的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機(jī)噴嘴是球面，半徑是固定的，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機(jī)噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用α為3o～6o度左右的圓錐孔，對流動性較差的塑料也可取得稍大一些，但過于大則容易引起注射速度緩慢，并容易形成渦流。 澆口套與塑料注射區(qū)直接接觸時，其出料端端面直徑應(yīng)盡量選得小些。澆口套于注射機(jī)的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注射機(jī)噴嘴是球面，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機(jī)噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內(nèi)孔直徑，球面與主流道孔應(yīng)以清角連接，不應(yīng)有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模[14]。 定位環(huán)是模體與注射機(jī)的定位裝置，它保證澆口套與注射機(jī)的噴嘴對中定位，定位環(huán)的外徑應(yīng)與注射機(jī)的定位孔間隙配合。澆口套端面應(yīng)與定模相配合部分的平面高度一致。 注射機(jī)XS-Z-30的噴嘴球半徑為12 mm，噴嘴孔徑為2 mm。所以要使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機(jī)噴嘴的端凸球面接觸良好，凹球面半徑取13 mm，圓錐孔的小端直徑則應(yīng)大于噴嘴口內(nèi)徑，取3 mm，如圖3.2。 圖3.2 澆口套 3.2.3 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是將熔融塑料從主流道截面及其方向的變化，平穩(wěn)進(jìn)入單腔中的進(jìn)料澆口或主流道進(jìn)入多腔的澆口的通道，它是主流道與澆口的中間連接部分，起分流和轉(zhuǎn)換方向的作用，通常分流道設(shè)置在分型面的成型區(qū)域內(nèi)。 在注射過程中，熔融的塑料在流經(jīng)分流道時，應(yīng)是它的壓力損失以及熱量損失最小，而以分流道中產(chǎn)生的凝料最少為原則，分流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)總體歸納如下： 分流道的形狀要考慮分流道的截面積與其周邊長度的比最大為好，這樣可以減少熔料的散熱面積和摩擦阻力，減少壓力損失。 在可能情況下，分流道的長度應(yīng)盡量的短，以減少壓力損失，避免模體過大影響成本，在多型腔模具中和型腔的分流道長度盡量相等，以達(dá)到注射大時壓力傳遞的平衡，保證塑料盡可能同時均勻的充滿各個型腔。在有些情況下分流道長度不能相等時，則應(yīng)在澆口處作必要的補(bǔ)救措施，如果分流道較長時，應(yīng)在其末端設(shè)置冷料穴，放置冷料和空氣進(jìn)入模腔[15]。 在滿足注射成型工藝的前提下，分流道的截面積應(yīng)盡量的小，但分流道的截面積過小會降低注射速度，使填充時間延長，同時可能出現(xiàn)缺料、焦燒、皺紋、縮孔等塑件缺陷，而分流道過大則增大冷卻時間應(yīng)比型腔中塑件的冷卻時間要短，才不影響注射時的效率。因此在設(shè)計(jì)時應(yīng)采用較小的截面積，以便于在試模是為不要的修正留有余地。 分流道和型腔的分布是排列緊湊，距離合理，應(yīng)采用軸對稱或中心對稱，使其平衡，盡量縮小成型區(qū)域的總面積。最好使型腔和分流道在分型面上的總投影面積的幾何中心和鎖緊力的中心相重合。 在分流道上的轉(zhuǎn)向次數(shù)盡量少，在轉(zhuǎn)向處應(yīng)圓滑過渡，不能有尖角，這些都是為了減小壓力損失，有利于物料的流動。 當(dāng)分流道設(shè)在定模一側(cè)或分流道延伸較長時，應(yīng)在澆口附近或分流道的交叉處設(shè)置鉤料桿，以便于在開模時在鉤料桿的作用下首先從定模中拉出分流道的凝料，并與塑料一起頂出。 分流道的內(nèi)表面不必要求很光，一般表面粗糙度取1.6μm即可，這樣可以在分流道的摩擦阻力下使料流外層的流動小些，使其分流道的冷卻皮層固定，有利于熔融塑料的保溫。 在總體分布中，應(yīng)綜合考慮冷卻系統(tǒng)的方式和布局，并留出冷卻水路的空間。 端蓋注射模要求一模兩腔，在布局上選擇平衡式分流道。平衡式分流道的特點(diǎn)是：從主流道到各個型腔的分流道，其長度、截面尺寸及其形狀完全相同，以保證各個型腔同時均勻進(jìn)料，同時注射完畢。分流道的截面形狀選擇半圓形截面，它的效率比圓形稍差，但加工起來比圓形截面要簡單。 3.2.4 澆口的設(shè)計(jì) （1）澆口的概念 澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到塑件能否被完好、高質(zhì)量地注射成形。 （2）澆口的作用 澆口可分成限制性澆口和非限制性澆口兩類。非限制性澆口是整個澆注系統(tǒng)中截面尺寸最大的部位，它主要是對中大型筒類、殼類塑件型腔起引料和進(jìn)料后的施壓作用。限制性澆口是整個澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部位，其作用如下： 澆口通過截面積突然變化，使塑料熔體通過撓口的流速有突變性增加，提高塑料熔體的剪切速率，降低黏度，使其成為理想的流動狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。對于多型腔模具，調(diào)節(jié)澆口的尺寸，還可以使非平衡布置的型腔達(dá)到同時進(jìn)料的目的。澆口還起著較早固化、防止型腔中熔體倒流的作用。澆口通常是澆注系統(tǒng)最小截面部分，這有利于在塑件的后加丁中塑件與澆口凝料的分離[16]。 （3）注射模澆口的類型 單分型面注射模的澆口可以采用直接澆口、中心澆口、側(cè)澆口、環(huán)形澆口、輪輻式澆口和爪形澆口。 （a）直接澆口 直接澆口叉稱為主流道型澆口，它屬于非限制性澆口。這種形式的澆口只適于單型腔模具。 特點(diǎn)是：流動阻力小，流動路程短及補(bǔ)縮時間長等；有利于消除深型腔處氣體不易排出的缺點(diǎn)；塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積最小，模具結(jié)構(gòu)緊湊，注射機(jī)受力均勻；塑件翹曲變形、澆口截面大，去除澆口困難，去除后會留有較大的澆口痕跡，影響塑件的美觀。 （b）中心澆口 當(dāng)筒類或殼類塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔時，內(nèi)澆口開設(shè)在該孔處，同時在中心處設(shè)置分流錐，該澆口稱為中心澆口，是直接澆口的一種特殊形式。它具有直接澆口的優(yōu)點(diǎn)，而克服了直接澆口易產(chǎn)生的縮孔、變形等缺陷。 （c）側(cè)澆口 側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為(扁槽)，是限制性澆口。側(cè)澆口廣泛使用在多型腔單分型面注射模上。 特點(diǎn)是由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時去除澆口容易，不留明顯痕跡。 側(cè)澆口的兩種變異形式為扇形澆口和平縫澆口。 扇形澆口是一種沿澆口方向?qū)挾戎饾u增加、厚度逐漸減少的呈扇形的側(cè)澆口， 平縫澆口又稱薄片澆口，澆口寬度很大，厚度很小。主要用來成形面積較小、尺寸較大的扁平塑件，可減小平板塑件的翹曲變形，但澆口的去除比扇形澆口更困難，澆口在塑件上痕跡也更明顯。 （d）環(huán)形澆口 對型腔填充采用圓環(huán)形進(jìn)料形式的澆口稱環(huán)形澆口。環(huán)形澆口的特點(diǎn)是進(jìn)料均勻。圓周上各處流速大致相等，熔體流動狀態(tài)好．型腔中的空氣容易排出，熔接痕可基本避免，但澆注系統(tǒng)耗料較多，澆口去除較難。 （e）輪輻式澆口 輪輻式澆口是在環(huán)形澆口基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。這種形式的澆口耗料比環(huán)形澆口少得多。這類澆口在生產(chǎn)中比環(huán)形澆口應(yīng)用廣泛。多用于底部有大孔的圓筒形或殼形塑件。輪輻澆口的缺點(diǎn)是增加了熔接痕，會影響塑件的強(qiáng)度。 （f）爪形澆口 爪形澆口加工較困難，通常用電火花成形。型芯可用做分流錐，從而避免了塑件彎曲變形或同軸度差等成形缺陷。爪形澆口的缺點(diǎn)與輪輻式澆口類似，主要適用于成形內(nèi)孔較小且同軸度要求較高的細(xì)長管狀塑件。 澆口位置的選擇原則：盡量縮短流動距離；避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷；澆口應(yīng)開設(shè)在塑件厚壁處；考慮分子定向的影響；減少熔接痕。 （4）澆注系統(tǒng)平衡設(shè)計(jì) （a）澆注系統(tǒng)的平衡概念 為了提高生產(chǎn)效率，降低成本，小型(包括部分中型)塑件往往采取一模多腔的結(jié)構(gòu)豫應(yīng)盡量采用型腔平衡式布置的形式。若根據(jù)某種需要澆注系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成型腔非平衡式布置形式，則需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸，使?jié)部诘牧髁考俺尚喂に嚄l件達(dá)到一致，這就是澆注系的平衡，亦稱澆口的平衡。 （b）澆注系統(tǒng)的平衡計(jì)算方法 澆注平衡計(jì)算的思路是通過計(jì)算多型腔模具各個澆口的BGV(Balanced Gate Value)值來判斷或計(jì)算。澆口平衡時，BGV值應(yīng)符合下列要求：相同塑件的多型腔模具，各澆口計(jì)算出的BGV值必須相等；不同塑件的多型腔模具，各澆口計(jì)算出的BGV值必須與其塑件型腔的充填量成正比。 （5）澆口的選擇 本模具為一模兩腔，選擇側(cè)澆口。側(cè)澆口為扁平形狀，可以大大的縮短冷卻時間，縮短成型周期。易于去除澆注系統(tǒng)的凝料而不影響塑件的外觀。澆口設(shè)置在塑件表面，澆口截面形狀簡單，容易加工，且注射效率高。 3.2.5 冷料穴和鉤料脫模裝置 冷料穴設(shè)置在主流道的末端，即主流道正對面的動模板上。它的作用是用來儲存注射間歇期間，噴嘴前端由散熱造成溫度降低而產(chǎn)生的冷料。在注射時，如果它們進(jìn)入流道，將堵塞流道并減緩料流速度。進(jìn)入型腔，將在塑件上出現(xiàn)冷疤或冷斑。球形拉料裝置由冷料穴、拉料桿組成，拉料桿安裝在型芯固定板上，不與頂出系統(tǒng)聯(lián)動。 3.3 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 根據(jù)塑件生產(chǎn)批量及經(jīng)濟(jì)性，通過注射量及鎖模力計(jì)算，可確定盡可能多的型腔數(shù)，以提高生產(chǎn)率。其型腔在一模中的數(shù)目確定方法 見表三： 序號 確定依據(jù) 確定方法 說明 1 按塑件的經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù) 按總成型加工費(fèi)用最小的原則，并忽略準(zhǔn)備時間和試生產(chǎn)時的原材料費(fèi)用，僅考慮模具費(fèi)和成型加工費(fèi)。其型腔數(shù)量，可用下式計(jì)算： N= 式中 N——每副模具型腔數(shù)； P——計(jì)劃生產(chǎn)總件數(shù)； Y——單位小時模具加工費(fèi)用（元／h）； T——成型周期（min）； c——每個型腔模具加工費(fèi)用（元）； 單型腔模具比多型腔模具制造成本低、周期短，所以批量較少的塑件，不宜采用多型腔特別是形狀復(fù)雜、尺寸較大的、精度要求較高、小批量試生產(chǎn)的塑件應(yīng)選用單型腔模具比較經(jīng)濟(jì)。 2 按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù) 塑件的每次注射量總和不能超過注射機(jī)最大額定注射量的80％，其計(jì)算方法是： N≤ 式中 N——每臺模具允許型腔數(shù)； V——注射機(jī)最大注射量； Vj——澆注系統(tǒng)凝料量； Vs——單個塑件的容積；或質(zhì)量（cm 3或g） 若每次注射量總和大于注射機(jī)額定注射量，則型腔數(shù)應(yīng)減小或采用單型腔； 3 按注射機(jī)額定鎖模力確定型腔數(shù) 按注射機(jī)額定鎖模力確定所需設(shè)型腔數(shù)，可以按下式核算： N≤ 式中 F——注射機(jī)額定鎖模力（KN）； P——塑料對型腔平均壓力（MPa）； A——澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（cm2）； AZ——單個塑件在分型面上的投影面積（cm2）； 所確定的型腔個數(shù)總鎖模力不應(yīng)超過注射機(jī)額定鎖模力，否則合模時，模具難以合嚴(yán)，有溢料產(chǎn)生，應(yīng)減小型腔個數(shù)。 4 按制品精度要求確定型腔數(shù) 型腔數(shù)越多精度越低，從滿足精度要求出發(fā)型腔數(shù)可按下式確定： N≤2500-24 式中 L——塑件基本尺寸（mm）； δ——塑件尺寸公差（mm）； Δ——單腔時，塑件可能達(dá)到尺寸公差（mm），其中聚甲醛為±0.2％、PE、PP、PC、PVC為±0.05％ ； 1.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每增加一個型腔，其尺寸精度可降低4％。 2.一模一腔時，塑料公差聚甲醛為0.2％，尼龍66為0。3％，聚碳酸酯POM，聚乙烯為0.05％。 3.對于高精度塑件，一模不能超過四腔。 表三 此塑件采用第二種方法確定型腔數(shù)目；按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)；根據(jù)公式： N≤ N≤≤5（取整） 最終確定采用一模二腔的結(jié)構(gòu)形式； 22 4 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 4.1型芯和型腔工作尺寸的計(jì)算 查表《塑料模設(shè)計(jì)手冊》表 1-4 塑料ABS收縮率：0.3%~0.8%。 平均收縮率： S=（0.3%+0.8%）/2=0.55% 4.1.1型腔徑向尺寸的計(jì)算 Φ50：（Lm）+0δz=[（1+0.0055）×50-0.26×3/4]+00.26/3=50.01+00.087 φ24：（Lm）+0δz=[（1+0.0055）×24-0.22×3/4]+00.22/3=23.96+00.073 φ30：（Lm）+0δz=[（1+0.0055）×30-0.22×3/4]+00.22/3=29.94 +00.073 4.1.2型腔深度的計(jì)算 8 ：（Hm）+0δz=[（1+0.0055）×8-0.16×2/3]+00.16/3=7.94+00.053 30 ：（Hm）+0δz=[（1+0.0055）×6-0.14×2/3]+00.14/3=29.94+00.047 3：（Hm）+0δz=[（1+0.0055）×1.5-0.12×2/3]+00.12/3=2.93+00.04 4.2 側(cè)壁厚度與底板厚度的計(jì)算 4.2.1 側(cè)壁厚度 該型腔為整體式。因此，型腔的強(qiáng)度和剛度按整體式進(jìn)行計(jì)算。由于型腔壁厚計(jì)算比較麻煩，也可以參考經(jīng)驗(yàn)推薦數(shù)據(jù)。查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表6.10 型腔側(cè)壁厚取δ=20 mm 4.2.2 推板厚度 H=0.74 pr4/E[δ]) 1/3 其中查，E=2.1×105Mpa，[δ]可取制品軸向尺寸公差的1/10，取[δ]=0.03 mm，p由表4.1取30Mpa。 H=(0.74×30×0.84 /2.1×105×0.00003) 1/3 =1.13 cm≈ 16mm 5 選擇模架 5.1 初選注射機(jī) 5.1.1 澆注系統(tǒng)重量 單件塑件重量 Ms=4.2824 g 注射機(jī)額定注射量Gb，每次注射量不超過最大注射量的80% 即 n=(0.8Gb－Gj)/Gs 式中n－型腔數(shù) Gj－澆注系統(tǒng)重量(g) Gs－塑件重量(g) Gb－注射機(jī)額定注射量(g) 澆注系統(tǒng)估算結(jié)果： V1=1/3π(42-1.52)×40=575.7mm3 V2=π×42×10=602.88 mm3 2V3=2×π×32×15=847.8mm3 Vj=575.7+602.88+847.8=2026 mm3=2.026 cm3 澆注系統(tǒng)重量Gj=2.026×1.18=2.39 g 設(shè)n=2 則得： Gb=（n Gs+ Gj）/0.8 =（2×4.2824+2.39）/0.8g=14 g 總質(zhì)量： M=14g 滿足注射量：　 V機(jī)≥ V塑件/0.80 式中 V機(jī)——額定注射(cm3) V塑件—塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（ cm3） V機(jī)=V塑件/0.8=10.106/0.8 cm3=12.6325 cm3 或滿足注射量 M機(jī)≥ M塑件/0.8 M機(jī)=M塑件/0.8=14/0.8=17.5g 5.1.2 注射壓力 P注≥ P成型 查《塑料模具設(shè)計(jì)手則》表 1-8 ABS塑料成型時的注射壓力 P 成型=106～281Mpa. 鎖模力： P鎖≥ pF 式中:p—塑料成型時型腔壓力ABS塑料的型腔壓力，取 p=30 Mpa F —澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和分型腔及澆住引流及型腔在分型面上的投影面積 F=(2850×2+210×2+387.22)mm2=1874.36mm2 pF=30×1874.36=56230.8N≈ 56.23KN 根據(jù)以上分析與計(jì)算,根據(jù)塑料注射機(jī)技術(shù)規(guī)格表4.2《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》選用XS－Z－60型注射機(jī)。 注射機(jī)XS－Z－60有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下: 模板最大開合模行程 180mm 模具最大厚度 200mm 模具最小厚度 70mm 噴嘴圓弧半徑 12mm 噴嘴孔直徑 4mm 動、定模板尺寸 330mm×440mm 拉桿空間 300mm 5.2 選標(biāo)準(zhǔn)模架 根據(jù)以上分析計(jì)算型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和格。 查《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表 7-4 選用： A4型(GB/T12556-90) 定模底板厚： 20 mm 定模板厚： A=32 mm 滑塊厚度： 17 mm 推板厚度: 16 mm 動模板厚: B=25 mm 動模墊板厚： 32 mm 墊塊厚度: C=50 mm 下模座厚： 20 mm 模具厚度：H模=A+B+C+20+16+32+20=195mm 模具外形尺寸： 160×200×195mm 6 校核注射機(jī) 6.1 注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核 由于在初選注射機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)模架時是根據(jù)以上四個技術(shù)參數(shù)及計(jì)算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必 進(jìn)行校核，已符合所選注射機(jī)要求。 6.2 開模行程的校核 注射機(jī)最大行程S S2h件+h澆+(5～10) 式中 h件——塑料制品高度(mm)； h澆——澆注系統(tǒng)高度(mm)。 2h件+h澆+(5～10)=2×17+40+10=84 mm 故滿足要求。 6.3 模具在注射機(jī)上的安裝 從標(biāo)準(zhǔn)模架外形尺寸看小于注射機(jī)拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以選注射機(jī)規(guī)格滿足要求。 7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7.1推件力的計(jì)算 Ft=2π×r×E×S×L×f/[(1+m+k)(1+f)] Ft——脫模力（推出力）（N） E——塑料彈性模量（N/cm2，ABS塑料為1.8～2.9×105N/cm2之間，取2.0×105 N/cm2） S塑料的平均成型收縮率（mm/mm） L包容凸模的長度（cm） f塑料與剛的摩擦系數(shù)（ABS塑料取0.2） m塑料的帕松比（取0.3） k=2r2/(t2+2r) （t為塑料平均壁厚） t=塑料平均壁厚(cm) r圓柱半徑(cm) 2Ft=2×2π×1.9×200000×0.0055×1.7×0.3/[（1+0.3+5.87）（1+0.2）] =1393.97（N） 7.2 推桿的設(shè)計(jì) 7.2.1推桿的強(qiáng)度計(jì)算 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊之二》由式5-97得 d=（ ） d——圓形推桿直徑cm ——推桿長度系數(shù)≈0.7 l——推桿長度cm n——推桿數(shù)量 E——推桿材料的彈性模量N/(鋼的彈性模量E=2.1107N/) Q——總脫模力 d=（ ）= 0.193 cm=1.93mm 取6mm。 7.2.2 推桿壓力校核 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊》式5-98 = 取320N/mm2 < 推桿應(yīng)力合格，硬度HRC50～65 7.3 推板強(qiáng)度計(jì)算 推板選用45鋼，允許變形0.3mm。 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊》由式5-103得： H=0.54L( ) H——推板厚度cm L——推桿間距cm Q——總脫模力 B——推板寬度cm E——鋼材的彈性模量N/ (鋼的彈性模量E=N/) y——推板允許最大變形量cm H=0.546.4×( )=3.95 mm <16 mm 所以推板強(qiáng)度合格。 8 連接件的選用 8.1 銷釘?shù)倪x用 由于連接的各種板料比較大所以銷釘選用35號鋼,熱處理硬度28-38HRC銷 GB/T 117 16 x 50 :參考<機(jī)械零件手冊>圓柱銷系列. 8.2 螺釘?shù)倪x擇 (1). 定模緊固螺銓的選用; 定模底板的厚度和定模板的總長為60mm. 所以選用的螺銓型號為: GB/T 5782 M20 X 40 . (2). 動模緊固螺銓的選用： 動模底板,墊塊,動模支撐板和動模板的總長度為185mm. 所以選用螺銓的型號為:GB/T 5782 M X 140. (3).連接滑塊螺釘?shù)倪x用: 根據(jù)所有連接的定位塊和倒滑槽的長度這里選用: GB/T 5782 M12 X 60 9 模具的裝配 9.1 模的裝配 將定模板平放在平臺上，先將型腔放進(jìn)去，再把四根斜倒柱，四個鍥緊塊和八個型腔拼塊敲入指定的位置，把上模板放上去，對準(zhǔn)好倒套孔和澆口套孔，把倒套和澆口套敲進(jìn)去，訂上銷釘，最后將澆口套螺釘，定模螺釘旋上緊固，完成裝配。 9.2 動模的裝配 把動模板倒放在平臺上，先將四個側(cè)滑塊放進(jìn)倒滑槽，把定位塊擰好，裝上彈簧螺釘將滑塊固定好，在型芯放進(jìn)去，再放入型芯拼塊和四個倒柱。放上動模板，對準(zhǔn)好各種孔位后放上推桿定位板后把拉料桿，推件桿放到其位置，再將墊塊對準(zhǔn)各種孔位放上去，再將下模板放上把螺釘旋上即可，然后把動模翻過來，把定模倒套對準(zhǔn)倒柱放進(jìn)去。整套模具裝配完成。最后檢驗(yàn)，試模。 參考文獻(xiàn) 1.屈華昌主編.《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社1996. 2.李澄.吳天生.聞百橋主編.《機(jī)械制圖》.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社1996. 3.李云程主編 《模具制造工藝學(xué)》 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 2001. 4.周開勤主編 《機(jī)械零件手冊》 北京：高等教育出版社 2001. 5.范有發(fā)主編 《沖壓與塑料成型設(shè)備》 北京：機(jī)械工業(yè)出版2001. 6.許德珠主編 《機(jī)械工程材料》 北京：高等教育出版社1991. 7.孫玲主編，塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2008 8. 史鐵梁.模具設(shè)計(jì)指導(dǎo).[M],北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003. 9. Jalve. Electrode sposicion de metales[E].2000. 10. Pearce. R.Sheet Matal Forming[M]. 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