1 手機外殼注塑模設(shè)計 機械設(shè)計制造及自動化 王駿超 指導(dǎo)老師：陳立鋒 肖思文 摘 要 : 本次設(shè)計的制品為 ABS 手機外殼注射模設(shè)計，利用 Pro/E 來完成制品模三唯模型，利用 CAD 來完成其裝配圖和零件圖。模具采用了側(cè)抽芯，使側(cè)向的筋和肋能更好的脫模。模具結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、操作方便、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、冷卻效果好、勞動強度低、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)的塑件精度高、生產(chǎn)成本低。本文從型腔數(shù)量和布局的確定、注射機選擇、流道的設(shè)計、模板及其標準件的選用、冷卻系統(tǒng)、成型部件的設(shè)計等給出了詳細的設(shè)計過程。 關(guān)鍵字 : 塑料 注射模 Pro/E CAD Mechanical design and manufacturing automation: Wang Jun Chao Instructor : Chen Li Feng Xiao Si Wen, To pick : The current design of products for mobile phone casings ABS injection mould design, the use of products Pro/E to complete three-state model, the use of CAD to complete its assembly, and parts maps. Adjacent pumping core components used to scan the tendons and getting better drawing of patterns. Advanced cohesive, working, reliable, easy to operate, smooth operation, good cooling effect, low labour intensity, production efficiency, the integrated production of high accuracy, low cost of production. The number and layout from Xingqiang identification, injection machine selection, flow Road design, the choice of standards and templates, cooling systems, shaped components of the design gives detailed design process. Internet : plastic injection mould Pro/E CAD 目 錄 前 言 1 塑件成型工藝性分析 1 1.1 軟件簡介 7 1.2 塑件（某手機外殼）分析 7 1.3 零件結(jié)構(gòu)特征、塑料的性能、技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)工藝性的分析 8 1.3.1 尺寸及精度 8 1.3.2 壁厚 8 1.3.4 脫模斜度 9 1.3.5 圓角 9 1.3.6 粗糙度 9 1.3.7 塑料性能的分析 9 2 模具的設(shè)計 11 2.1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 11 2.2 確定型腔數(shù)量及排列形式 11 2.3 分型面的確定： 12 2.4 注射機型號的確定 12 2 2.4.1 注射機的選擇 12 2.4.2 注射成型工藝的參數(shù) 12 2.4.3 注塑機的校核 13 2.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計 14 2.5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 14 2.5.2 澆注系統(tǒng)的組成 15 2.5.3 澆注系統(tǒng)的作用 15 2.5.4 澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計 15 2.5.5 澆口的設(shè)計 17 2.5.6 澆注系統(tǒng)的平衡 18 2.5.7 澆注系統(tǒng)凝料體積計算 18 2.5.8 注塑時間的計算 19 2.5.8 排氣系統(tǒng)設(shè)計 19 2.6 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算 20 2.6.1 成型零件鋼材的選用 20 2.6.2 成型零件 工作尺寸計算 21 2.6.3 成型零件強度、剛度的校核 23 2.7 模架的確定和標準件的選用 24 2.8 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 25 2.8.1 合模導(dǎo)向零件機構(gòu)的作用 25 2.8.2 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 25 2.9 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 26 2.9.1 推出機構(gòu)的組成 26 2.9.2 推出機構(gòu)的分類 26 2.9.3 推出機構(gòu)的設(shè)計原則 26 2.9.4 脫模力的計算 27 2.9.5 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 28 2.10 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 29 2.10.1 側(cè)向抽芯機構(gòu)的分類及特點 29 2.10.2 本模具的側(cè)抽芯設(shè)計 29 2.10.3 斜滑塊側(cè)抽芯機構(gòu) 30 2.11 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 31 2.11.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則 31 2.11.2 冷卻系統(tǒng)的簡單計算 32 3 模具的試模與 修模 34 3.1 制品的粘著 34 3.2 成型缺陷 34 3.3 注射填充不足 34 3.4 注射工藝不足 35 4 次品分析 36 3 5 模流分析 37 參考文獻 47 4 5 6 7 1 塑件成型工藝性分析 1.1 軟件簡介 本設(shè)計中主要為模具的設(shè)計與計算，為后面完成裝配圖作好資料準備。裝配圖用 AutoCAD來完成其三個視圖的顯示。零件為 某 手機可換機殼的后蓋，整體由不規(guī)則曲面構(gòu)成，殼內(nèi)有多處定位和固定結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)小型復(fù)雜零件，不能用一般的拉伸剪切就能達到要求。而零件圖的繪制在 AutoCAD中也較難畫出。 計算機輔助設(shè)計（ Computer Aided Design，簡寫為 CAD） ，是指利用計算機的計算功能和高效的圖形處理能力，對產(chǎn)品進行輔助設(shè)計分析、修改和優(yōu)化。它終合計算機知識和工程設(shè)計知識的成果，并隨計算機軟硬件的不斷提高而逐漸完善。 AutoCAD的最大特點是讓設(shè)計者更為輕松，設(shè)計者或繪圖者幾乎可不必離開屏幕就能連續(xù)地完成工作。 AutoCAD適合于工程制造、建筑設(shè)計、裝潢設(shè)計等各行業(yè)技術(shù)人員作為設(shè)計依據(jù)，完成圖紙上的工作。 AutoCAD是美國 Autodesk公司開發(fā)的一種通用 CAD軟件。 1982年首次推出了 AutoCAD R1.0版本，經(jīng)過十余次的版本更新， AutoCAD已從一 個簡單的繪圖軟件發(fā)展成為包括三維建模在內(nèi)的功能十分強大的 CAD系統(tǒng)，是世界上最流行的 CAD軟件，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機械、電子、建筑、化工、汽車、造船、輕工及航空航天等領(lǐng)域 Pre/Engineer是美國 PTC參數(shù)技術(shù)公司推出，是國際上最先進也是最成熟使用參數(shù)化特征造型技術(shù)的大型 CAD/CAM/CAEA集成軟件。這是我們零件模型設(shè)計與加工過程中的主要工具。下面是一些簡單的介紹： Pre/Engineer包括三維實體造型，裝配模擬，加工仿真 NC自動編程，板金設(shè)計，電路布線，裝配管路設(shè)計等專有模塊， ID反求工程， CE并行工程等先進的設(shè)計方法和模式。其主要特點是參數(shù)化的牲造型；統(tǒng)一的能使各模塊集成起來的數(shù)據(jù)庫；設(shè)計修改的關(guān)聯(lián)性，即一處修改，別的模塊中的相應(yīng)圖形和數(shù)據(jù)也會自動更新。它的性能優(yōu)良，功能強大，是一套可以應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計，機械設(shè)計，功能仿真，制造和管理等眾多領(lǐng)域的工程自動化軟件包。 Pre/Engineer自動化自 1988年問世以來， 10多年來已成為全世界最普及的 3DCAD/CAM系統(tǒng)的標準軟件， Pre/Engineer在今日儼然已成為 3DCAD/CAM系統(tǒng)的標準軟件，廣泛應(yīng)用于電子，機械，模具，工業(yè)設(shè)計，汽車，自行 車，航天，家電，玩具等各行各業(yè)。 Pre/Engineer是一套由設(shè)計至生產(chǎn)的機械自動化軟件，是新一代產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化，基于特征的實體造型系統(tǒng)，并且具有單一的數(shù)據(jù)庫功能。 1.2 塑件（某手機外殼）分析 塑件的相關(guān)技術(shù)參數(shù)見零件圖紙 塑件所采用的塑料名稱 ABS 塑件的生產(chǎn)批量 中等批量 塑件的體積和重量 見表 1-1 表 1-1 塑件主要參數(shù) 材料密度 （ density） 體積 （ volume） 質(zhì)量 （ mass） 05.1 1.05 g/cm3 31033.3 mm3 50.3 g 8 1.3 零件結(jié)構(gòu)特征、塑料的性能、技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)工藝性的分析 塑料制品形狀如圖 1-1 圖 1-1 1.3.1 尺寸及精度 塑件尺寸的大小取決于塑料的流動性。在注射成型過程中，流動性差的塑料及薄壁塑件等的尺寸不能設(shè)計的過大。大而薄的塑件在塑料尚未充滿型腔時已經(jīng)固化，或勉強能充滿但料的前鋒已不能很好的熔合而形成冷接縫影響塑件的外觀和結(jié)構(gòu)強度。 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程 度，即所獲塑件尺寸的準確度。影響塑件的精度的因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨損程度，其次是塑料收縮率的波動以及成型是工藝條件的變化、塑件成型后的時效變化和模具的結(jié)構(gòu)等。因此，塑件的尺寸精度一般不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低級精度。根據(jù)我國目前塑件的成型水平，塑件的尺寸公差可依據(jù) SJ1372-78塑料制件公差數(shù)值標準確定。該標準將塑件分成 8個等級，每種塑料可選其中三個等級，即高精度、一般精度、低級精度。 1、 2級精度要求較高，一般 不采用。此外，對塑件圖上無公差要求的自由尺寸，建議采用標準中 的 8級精度。對孔類尺寸數(shù)值冠以（ +）；對于軸類尺寸數(shù)值冠以（ -）；對于中心距尺寸幾其他位置尺寸可取表中數(shù)值之半冠以（）號。 在本設(shè)計中根據(jù) 中國模具設(shè)計大典 可查得： 手機后蓋選用的精度等級為一般精度選用 4級。 1.3.2 壁厚 塑料制件規(guī)定它的最小壁厚值，它隨塑件大小不同而異。塑件過厚不但造成原料浪費，而且對熱塑性塑料增加了冷卻時間，降低了生產(chǎn)率，另外也影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，如產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。 9 熱塑性塑料易于成型薄壁塑件，最小壁厚達到 0.25mm，但一般不宜小于 0.6 0.9mm，常取 24mm。在 本設(shè)計中，壁厚取 1mm 左右。同時同一塑件的壁厚應(yīng)盡可能一致，否則因冷卻或固化的速度不同產(chǎn)生附加內(nèi)應(yīng)力，使塑件產(chǎn)生翹曲、縮孔、裂紋甚至開裂等的缺陷。 1.3.4 脫模斜度 為了便于脫模，防止脫模是拉傷塑件在設(shè)計時必須使塑件塑料封頭內(nèi)外表面沿脫模方向留有足夠的脫模斜度。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料收縮率。一般取 30 130 , 取斜度的方向一般內(nèi)孔以小端為準，符合圖樣要求斜度由擴大方向取得；外形以大端為準，符合圖樣要求，斜度由縮小方向取得，而且脫模斜度不包括在塑料制品公差范圍內(nèi)，脫模斜度見表： 表 1-2 常用塑料的脫模斜度 塑料名稱 脫模斜度 型腔 型芯 聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、氯化聚醚 25 45 20 45 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜 35 40 30 40 聚苯乙烯、有機玻璃、 ABS、聚甲醛 35 1 30 30 40 熱固性塑料 25 40 20 40 1.3.5 圓角 在塑料制品設(shè)計中，制品的轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡可能采用圓弧過渡。因為帶有尖角的塑件，往往會在尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊振動時會發(fā)生破裂，甚至在脫模過程由于成型內(nèi)應(yīng)力而開裂 ，特別是塑件的內(nèi)角處，理想的內(nèi)圓角半徑應(yīng)為壁厚的 1/3 以上。這樣避免應(yīng)力集中，提高塑料制品的強度，改善制品成型時的塑料流動情況及脫模。此外，有了圓角，模具在淬火或使用時不致因應(yīng)力集中而開裂。但是，采用圓角會使凹模型腔加工復(fù)雜化，使鉗工勞動量增大。通常內(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，一般圓角半徑不應(yīng)小于 0.5mm。 1.3.6 粗糙度 塑件的外觀要求越高，表面粗糙度應(yīng)越低。這除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤云紋等疵點來保證外，主要取決于模具型腔表面粗糙度。一般模具粗糙度要比塑 件的要求低 12級。塑料制件表面粗糙度一般為 0.80.2m之間。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷加大，所以應(yīng)隨時給以拋光復(fù)原。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明塑件則根據(jù)使用情況決定他們的表面粗糙度。 1.3.7 塑料性能的分析 塑料的選用及相應(yīng)特征的說明： 選擇的塑料的要求價格合適，具有較好的加工性能、機械性能 。，該塑料制品選用的是 ABS塑料，ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯三種單體的三元共聚物， ABS具有較高的強度、硬度、耐熱性及耐化學(xué)腐蝕性；具有彈性和較高的沖擊強度；它具有 優(yōu)良的介電性能及成型加工性能等綜合的優(yōu)良性能，且價格便宜，原料易得。 ABS的主要技術(shù)指針見表 2-3 10 表 1-3 ABS各項性能參數(shù)表 密度（ g/3cm） 1 05 抗拉屈服強度（ mpa） 50 比容（3/g） 0 92 拉伸彈性模量（ mpa） 3101.8 吸水率 24h（ %） 0 3 2 無缺口 261 收縮率（ %） 130-160 缺口 11 熔點（C） 130160 彎曲強度（ mpa） 80 C 0.45mpa 90108 強 度（ hb） 9.7 1.80mpa 83103 體積電阻率（2m） 3109.6 11 2 模具的設(shè)計 2.1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 36H7/n626H7/f7 圖 2-1 2.2 確定型腔數(shù)量及排列形式 根據(jù)任務(wù)書的設(shè)計要求，該模具采用一模 兩 腔。 多型腔模具排列形式設(shè)計的要點： 1） 盡可能采用平衡式排列，確保制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定； 2） 型腔布置與澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象； 3） 盡量使型腔排列 得緊湊，以便減小模具的外形尺寸 排列形式如圖 2-2 圖 2-2 定模座 板 推桿固定板 推 板 動模座板 墊 塊 動模板 12 2.3 分型面的確定： 分型面的選取不僅關(guān)系到塑件的正常和脫模，而且涉及模具結(jié)構(gòu)與制造成本。一般來說，分型面的設(shè)計原則： 1）分型面位置應(yīng)設(shè)在塑件截面尺寸最大的部位，便于脫模和加工型腔； 2）有利于保證塑件尺寸精度； 3）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量，塑料熔體容易在分型面上產(chǎn)生飛邊，從而影響塑件的外觀質(zhì)量，因此在光滑平整表面或圓弧曲面上應(yīng)盡量避免選擇分型面。 4）考慮滿足塑件的使用要求，注塑件在成型過程中，有一些難免的工藝缺陷，如脫模斜度、推桿及澆口痕跡等，選擇分型面時，；應(yīng)從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能。 5）考慮注塑機的技術(shù)規(guī)格，使模板間距大小合適； 6）考慮鎖模力，盡量減小塑件在分型面的投影面積； 7）盡可能將塑件留在動模一側(cè)，易于設(shè)置和制造簡便易行的脫模機構(gòu)； 8）考慮側(cè)向抽拔距 9）盡量方便澆注系統(tǒng)的布置； 10）有利于排氣； 11）便于模具零件加工。 2.4 注射機型號的確定 2.4.1 注射機的選擇 完整的注射成型工藝過程，按其先后順序應(yīng)包 括：成型前的準備、注射過程、塑件的后處理等。 1、 成型前的準備 為使注射成型過程能順利進行，并保證塑料制件的質(zhì)量，在成型前應(yīng)做一些必要的準備工作，包括： a.原料的檢驗和預(yù)處理，在成型前應(yīng)對原料進行外觀（如色澤、顆粒大小、均勻度）及工藝性能（如流動性、熱穩(wěn)定性、收縮性、水分含量等）的檢驗 ；b.料筒的清洗； c.嵌件的預(yù)熱； d.脫模劑的選用。 2、 注射過程 完整的注射過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模幾個步驟。其流動的情況又可分為充型、保壓、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個階段。 3、 塑件的后處理 塑 件在成型過程中，由于塑化不均勻或由于塑料在型腔中的結(jié)晶、定向以及冷卻不均勻而造成塑件各部分收縮不一致，或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致在使用過程中變形或開裂。因此常需要進行適當?shù)暮筇幚硪韵嬖诘膬?nèi)應(yīng)力，改善塑件的性能和提高尺寸穩(wěn)定性。其主要方法是退火和調(diào)濕處理。 2.4.2 注射成型工藝的參數(shù) 注射成型工藝的核心問題，就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把他注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達到所要求的質(zhì)量。在塑料成型過程中，工藝條件的選在和控制是保證成型順利進 行和塑件質(zhì)量的關(guān)鍵因素。主要工藝條件是影響塑化流動和冷卻的溫度、壓力、和相應(yīng)的各個作用時間。 溫度：注射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。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動；而后一種溫度主要是影響塑料的流動和冷卻。 壓力：注射模注射過程中需要控制的壓力包括塑化壓力、注射壓力和型腔壓力三種，它們直接影響塑料的塑化和塑件質(zhì)量。 13 1、 塑化壓力 塑化壓力又稱為背壓，是指采用螺桿式注射成型時，螺桿頭部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所受到的阻力。 2、 注射壓力 注射機的注射壓力是指在注射成型時，柱塞或 螺桿頭部單位面積對塑料熔體所施加的壓力。在注射機上常用表壓指示注射壓力的大小，其大小取決于塑料品種、注射機類型、模具的澆注系統(tǒng)狀況、模具溫度、塑料復(fù)雜程度和壁厚以及流程的大小等諸因素，很難具體確定，一般要經(jīng)試模后才能確定。其常用的注射壓力范圍一般在 70 150MPa 之間。其作用是克服塑料熔體一定的充型速率以及對熔體進行壓實等。 時間：完成一次注射成型過程所需的時間稱為成型 (或生產(chǎn) )周期，它包括以下各部分 ： 注射時間 、保壓時間 、冷卻時間 、其他時間 (含開模、脫模、噴涂脫模劑、放嵌件等 ) 即： T=t 注 +t 保壓 +t 冷卻 +t 其他 ， 本設(shè)計成型周期取 20s, 成型周期直接影響到勞動生產(chǎn)率和注射機使用率，因此生產(chǎn)中，在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量縮短成型周期中各階段的有關(guān)時間。在整個成型周期中，以注射時間和冷卻時間最重要，對塑件的質(zhì)量均有決定性影響。注射時間中的保壓時間就是對型腔內(nèi)塑料的壓實時間，在整個注射時間內(nèi)所占 比例較大，一般為 20-25s。冷卻時間主要決定于塑件的厚度、塑料的熱性能和結(jié)晶性能以及模具溫度等。冷卻時間的長短應(yīng)以脫模時塑件不引起變形為原則。冷卻時間一般在 30-120s 之間。冷卻時間過長，不僅延長生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)效率，對復(fù)雜塑件還將造成脫模困難。成型周期中的其他時間則與生產(chǎn)過程是否連續(xù)化和自動化以及兩化的程度等有關(guān)。具體的參數(shù)見表 2-1，最終確定注射機型號為XS-ZY-60,具體參數(shù)如 表 ： 2-1 表 2-1 住注射機主要參數(shù) 2.4.3 注塑機的校核 2.4.3.1 注射量校核 注射機的表稱注射量： V 機 =60cm3 塑件體積： Vs =23.33=6.66 cm3 ,而澆注系統(tǒng)流道凝料的體積： V 凝 =2.33cm3 則實際需要的 注射量： V 實 = Vs + V 凝 =6.66+2.33=8.99 cm3 所以，注射量符合 2.4.3.2 注射壓力校核 因為 HDPE 的注射壓力是 70 150MPa，而 XS-ZY-60 注塑機的壓力為 180Mpa，顯然注塑機的注射壓力滿足要求。 2.4.3.3 鎖模力校核 塑料對模板的壓力為： P=0.3P1=0.3100=30MPa 理論注射容積 注射壓力 注射時間 注射速率 螺桿轉(zhuǎn)速 60 3 180 MPa 2s 70g/s 0 200r/min 鎖模力 拉桿內(nèi)間距 開模行程 最大模具厚度 最小模具厚度 400KN 2003 00mm 500mm 250mm 150mm 噴嘴孔直徑 定位孔直徑 噴嘴球半徑 4mm 125mm SR18mm 14 F 脹 =(nA 塑件 +A 澆 )P=（ 22989+2092） 30=242 KN F 額 =400KN 242KN=F 脹 鎖模力足夠 2.4.3.4 開模行程與推出機構(gòu)的校核（具有 側(cè)向抽芯）： S 側(cè) =87.75+5.25=93 mm 91.86 mm =82.5+4.06+5.25=H1+H2+（ 5 10） mm 所以只要校核側(cè)向抽芯需要的開模距離 S 側(cè) 與注射機的最大開模行程 Smax 相對比即可，本設(shè)計注塑機的最大開模行程 Smax=500mmm93mm=S 側(cè) 2.4.3.5 安裝部分相關(guān)尺寸的校核： 噴嘴尺寸： 主流道始端的球面半徑 SR 主流道 =13mm注射機噴嘴球面半徑 SR0=10mm, 主流道小端直徑 d= 4注射機噴嘴直徑 d0= 3 定位圈與注射機固定板的關(guān)系： 注射機所要求的定位圈尺寸為 80mm 模具總厚度與注射機模板閉合厚度的關(guān)系： 模具總厚度 Hm=230mm,注射機允許的最大模具厚度 Hmax=250mm,最小厚度 Hmin=150mm 即 Hmin Hm Hmax滿足要求。 2.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計 2.5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 澆注系統(tǒng)設(shè)計是否合理不僅對塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，而且還與塑件所用塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關(guān)，因此澆注系統(tǒng)設(shè)計是模具設(shè)計的重要 環(huán)節(jié)。對澆注系統(tǒng)進行總體設(shè)計時一般遵循以下原則： 1）重點考慮型腔布局，包括以下三點： 盡可能采用平衡布置，以便設(shè)置平衡式分流道 型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象 盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸 2）熱量及壓力損失要小，為此澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡量短，截面尺寸應(yīng)盡可能大，彎折盡量少，表面粗糙度要低； 3）均衡進料，盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置； 4）塑料耗量要少，在滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小 ，以減少塑料的耗量； 5）消除冷料，澆注系統(tǒng)應(yīng)能收集溫度較低的 “冷料 ”，防止其進入型腔，影響塑件質(zhì)量； 6）排氣良好，澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)塑料熔體充滿型腔各個角落，使型腔的氣體能順利排出； 7）防止塑件出現(xiàn)缺陷，避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應(yīng)力、翹曲變形或尺寸偏差過大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象； 15 8）塑件外觀質(zhì)量，根據(jù)塑件大小、形狀及技術(shù)要求，做到去除修整澆口方便，澆口痕跡無損塑件的美觀和使用； 9）生產(chǎn)效率，盡可能使塑件不進行或少進行后加工，成型周期短，效率高； 本設(shè)計的塑件屬于日常用品，生產(chǎn)批量中等采用普通澆注系統(tǒng)更符合經(jīng)濟要求。 2.5.2 澆注系統(tǒng)的組成 普通流道澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 2.5.3 澆注系統(tǒng)的作用 將來自注射機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)的輸送到型腔，同時使型腔內(nèi)的氣體能及時順利排出。 在塑料熔體填充及凝固的過程中，將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個部位，以獲得形狀完整、內(nèi)外質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件。 2.5.4 澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計 （ 1） 主流道設(shè)計 主流道通常位于模具的入口處，其作用是將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道 或型腔。其形狀為圓錐形，便于塑料熔體的流動及流道凝料的拔出。熱塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要與高溫塑料及噴嘴反復(fù)接觸，所以主流道常設(shè)計成可拆卸的主流道襯套， 以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。 主流道設(shè)計要點： 1）主流道圓錐角 =2 6，對流動性差的塑料可取 3 6，內(nèi)壁粗糙度為 Ra =0.63 m ； 2）主流道大端成圓角，半徑 r=1 3mm,以減小料流轉(zhuǎn)向過度時的阻力； 3）在模具結(jié)構(gòu)允許，主流道應(yīng)盡可能短，一般小于 60mm,過長則會 影響熔體的順利充型； 4）主流道襯套與定模座板采用 H7/m6 過渡配合，與定位圈的配合采用 H9/f9 間隙配合； 5）主流道襯套一般選用 T8、 T10 制造，熱處理強度為 52 56HRC。 主流道的具體尺寸見表 2-2 表 2-2 主流道具體尺寸 符號 名稱 尺寸 取值 d 主流道小端 注射機噴嘴直徑（ 0.5 1） 5 SR 主流道球面半徑 噴嘴球面半徑（ 1 2） 13 h 球面配合高度 3 主流道錐角 2 6 2 L 主流道長度 盡量小于或等于 60 60 D 主流道大端直徑 D +2Ltg(/2) 6.1 r 主流道大端倒圓角 D/8 1 本設(shè)計的主流道襯套的結(jié)構(gòu)形式 如圖 2-3 16 圖 2-3 （ 2） 冷料穴的設(shè)計 主流道一般為于主流道對面的動模板上。其作用就是存放料流前鋒的 “冷料 ”，防止 “冷料 ”進入型腔而形成冷接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。 冷料穴的形式有： 1）與推桿匹配 的冷料穴 2）與拉料桿匹配的冷料穴 3）無拉料桿的冷料穴 本設(shè)計的塑件為 ABS，該塑料具有良好的韌性，采用 “與推桿匹配的冷料穴 ”中的倒錐形將主流道凝料拉出，當其被推出時，塑件和流道凝料能自動墜落 ，具體見圖 2-4 （ 3） 分流道設(shè)計 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)向的作用。多型腔模具一般需設(shè)置分流道，單型腔大型 圖 2-4 塑件在使用多個點澆口時也要設(shè)置分流道。 分流道設(shè)計要點 1）分流道要求熔體的流動阻力盡可 能的小。在保證足夠的注塑壓力使塑料熔體順利充滿型腔的前提下，分流道的截面積與長度盡量取小值，尤其對于小型 更為重要； 2）分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過渡，與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過渡，利于塑料熔體的流動及填充； 3）各型腔要保持均衡進料； 4）表面粗糙度要求以 Ra0.8 為佳； 5）分流道較長時，在分流道的末端應(yīng)開設(shè)冷料井； 分流道的截面形狀設(shè)計 分流道的截面形狀選取，從減少流道內(nèi)的壓力損失考慮，要求流道的截面積大；從熱傳導(dǎo)角度考慮，為減少熱損失，要求流道的比表面積（截面積與外周長之比）最小；在生 產(chǎn)實踐中還應(yīng)考慮分流道的加工難度。 分流道形狀及效率見表 2-3 17 表 2-3 常用的分流道截面的形狀及其效率 效率 0.25D 0.25D 0.217D 0.153D 0.195D d= D/4 0.166D D/4 0.100D D/6 0.071D 各種分流道當中，圓形、正方形的效率最高（即比表面積最小），所以本設(shè)計采用 圓 形截面的分流道。 分流道的分布： 由于分流道的長度與分布跟型腔的數(shù)量及其排布有密切關(guān)系，并且分流道的直徑要稍大于主流道大端直徑， 其分布如圖： 2-5 圖 2-5 分流 道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 1.60m 左右就可以，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速度和剪切熱。 2.5.5 澆口的設(shè)計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。 澆口截面積 通常為分流道截面積的 7% 9%，澆口截面積形狀為矩形和圓形兩種，澆口長度為0.5mm 2.0mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取下限值，然后在試模時逐步修正。 澆口的設(shè)計，通常要求考慮下面的原則： 1.盡量縮短流動距離。 2.澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處。 3.必須盡量減少熔接痕。 4.應(yīng)有利于型腔中氣體排出。 5.考慮分子定向影響。 6.避免產(chǎn)生噴射和蠕動。 7.澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 8.注意對外觀質(zhì)量的影響。 綜合八點原則，同時結(jié)合所測繪塑件的實物所留下的澆口印，本設(shè)計采用側(cè)澆口。 18 側(cè)澆口又稱邊 緣澆口，一般開在分型面上，從塑件的外側(cè)進料。側(cè)澆口是典型的矩形截面澆口，能方便地調(diào)整充模時的剪切速率和封閉時間，故也稱標準澆口。它截面形狀簡單，加工方便；澆口位置選擇靈活，去除澆口方便，痕跡小。但塑件容易形成熔接紋、縮孔、凹陷等缺陷，注射壓力損失較大，對殼體件排氣不良。 澆口結(jié)構(gòu)尺寸 見表 2-4。 表 2-4 澆口結(jié)構(gòu)尺寸 塑件壁厚 /mm 側(cè)澆口尺寸 /mm 澆口長度 /mm 深度 h 寬度 w 0.8 0 0.5 0 1.0 1.0 0.8 2.4 0.5 1.5 0.8 2.4 2.4 3.2 1.5 2.2 2.4 3.3 3.2 6.4 2.2 2.4 3.3 6.4 注：源自參考文獻 注塑成型及模具實用技術(shù) 李海梅，申長雨主編 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2002 綜上得本設(shè)計的側(cè)澆口尺寸為：深度 h=1mm， 寬度 w=2.5mm， 長度 l=1mm。 2.5.6 澆注系統(tǒng)的平衡 對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設(shè)計應(yīng)盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)將從主流道到各個型腔的分流道設(shè)計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平 衡式）的形式，否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。 本設(shè)計采用平衡式流道布置，從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸對應(yīng)相同，各個澆口也相同，顯然澆注系統(tǒng)是平衡的。 2.5.7 澆注系統(tǒng)凝料體積計算 1） 主流道 凝料 體積 2 2 3113 . 2 4 1 8 6 . 3 2 . 2 5 1 2 6 . 3 1 3 7 7 . 7 233V m m 主 2）分流道凝料體積 31 6 . 4 8 5 . 5 4 5 . 8 3 2 2 1 2 7 4 3 0 . 6 72V m m 分 3） 澆口凝料體積 由于澆口部分體積很小，可取為 0 4） 冷料穴體積 2 2 3114 . 5 5 5 2 . 0 3 3 . 7 5 4 2 . 8 7 4 9 6 . 4 333V m m 冷 5） 澆注系統(tǒng)凝料體積 331 3 7 7 . 7 2 7 4 3 0 . 6 7 4 9 6 . 4 3 9 3 0 4 . 8 2 9 . 3V V V V V m m c m 總 分主 冷 澆 口 澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算（按分流道取其中一個方向計算） 19 1） 流過澆口的體積 33 1 2 . 2 5V V c m塑 2） 流過分流道的體積 32 2 2 4 . 5V V c m 塑 3） 流過主流道的體積 31 4 2 4 . 5V V c m 塑 2.5.8 注塑時間的計算 1）確定適當?shù)募羟兴俾?主流道 211 5 1 0 s 315 10 s 分流道 212 5 1 0 s 側(cè)澆口 313 5 1 0 s 415 10 s 2）確定體積流率 q(澆注系統(tǒng)各段的 q 值是不相同的 ) 主流道的體積流率1q 3 3 3 311 0 . 2 5 1 0 1 2 . 2 6 5 /44Sq R c m s 澆口體積流率3q 2 2 4 330 . 3 0 . 1 1 1 0 5/66Whq c m s 3）注射時間的計算 模具充模時間 st 11 2 . 2 5 4 9 . 34 . 7 51 2 . 2 6 5sVtsq 總 式中 1q-主流道體積流率 3 /cm s st-注射時間 s SV-模具成型時所需塑料熔體的體積 3cm 單個型腔充模時間3t 3 11 2 . 2 5 0 . 9 9 81 2 . 2 6 5SVtsq 注射時間 根據(jù)經(jīng)驗公式求得注射時間 t 33 2 3 4 . 7 5 3 2 0 . 9 9 8 3 2 . 2 4 8st t t s 根據(jù)注塑機的有關(guān)參數(shù)，可知 t 注射機最短注射時間 2s， 所選時間合理。 2.5.8 排氣系統(tǒng)設(shè)計 排氣槽的作用是將型腔和型芯中周圍空間內(nèi)的氣體及熔料所產(chǎn)生的氣體排到模具之外。該注射模屬于小型模具，在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果，無需另外開排氣槽。 20 2.6 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算 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。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的內(nèi)表面， 成型桿用以形成制品的局部細節(jié)。成形零件作為高壓容器，其內(nèi)部尺寸、強度、剛度，材料和熱處理以及加工工藝性，是影響模具質(zhì)量和壽命的重要因素。如果型腔和底板厚度過小，可能因強度不夠而產(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)計時應(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)、澆口、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計算成型零件的工作尺寸，從機加工工藝角度決定型腔各零件的結(jié)構(gòu)和其他細節(jié)尺寸，以及機加工工藝要求等。此外由于塑件熔體有很 高的壓力，因此，應(yīng)通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗來確定型腔壁厚和底板厚度。 2.6.1 成型零件鋼材的選用 對于模具鋼的選用，必需要符合以下幾點要求： 1）機械加工性能良好。要選用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的鋼種。 2）拋光性能優(yōu)良。注射模成型零件工作表面，多需要拋光達到鏡面， Ra0.05m。要求鋼材硬度在 HRC35 40 為宜。過硬表面會使拋光困難。鋼材的顯微組織應(yīng)均勻致密，極少雜質(zhì)，無疵斑和針點。 3）耐磨性和抗疲勞性能好。注射模型腔不僅受 高壓塑料熔體沖刷，而且還受冷熱溫度交變應(yīng)力作用。一般的高碳合金鋼可經(jīng)熱處理獲得高硬度，但韌性差易形成表面裂紋，不以采用。所選鋼種應(yīng)使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，能長期保持型腔的尺寸精度，達到所計劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限。 4）具有耐腐蝕性。對有些塑料品種，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必須考慮選用有耐腐蝕性能的鋼種。 我國鋼鐵冶金行業(yè)標準 YB/T0941997 推薦的塑料模具鋼的用途 見表 2-5 表 2-5 塑料鋼主要性能 鋼號 特性和用途 SM45 價格低廉、機械加工性能好，用于日用雜品、玩具等塑料制品的模具 SM50 硬度比 SM45 高，用于性能要求一般的塑料模具 SM55 淬透性好、強度比 SM50 好，用于較大型的、性能要求一般的塑料模具 SM1CrNi3 塑性好，用于需冷擠壓反印法壓出型腔的塑料模具制作 SM45 鋼屬碳素塑料模具鋼，其化學(xué)成分與高強中碳優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼 45 鋼相近，但鋼的潔凈度更高，碳含量的波動范圍更窄，力學(xué)性能更穩(wěn)定。 SM45 鋼經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理后，具有一定的硬度、強度和耐磨性，而且價格便宜，切削加工性能好，適宜制造形狀簡單的小型塑料模具或精度要求不高、使用壽命不需很長的模具等。綜上所述，再根 據(jù)本塑件 手機外殼 ，為日常用品，其生產(chǎn)批量中等，本設(shè)計的成型零件的材料取 SM45 鋼。 21 2.6.2 成型零件工作尺寸計算 制品尺寸能否達到圖紙尺寸的要求，與型腔、型芯的工作尺寸的計算有很大關(guān)系。成型零件工件尺寸的計算內(nèi)容包括：型腔和型芯的徑向尺寸（含矩形的長和寬）、高度尺寸及中心距尺寸等。成型零件工作尺寸的計算方法很多，現(xiàn)以塑料的平均收縮率為基準計算。 （ 1） 型腔內(nèi)徑尺寸計算 z)43-DQ(DD M （ mm） 式中，MD 型腔內(nèi)徑尺寸（ mm） D制品的最大尺寸 （ mm） Q塑料的平均收縮率（ %）， ABS的平均收縮率為 0.5% 制品公差 43 系數(shù)，可隨制品精度變化，一般取 0.50.8之間 z 模具的制造公差 ， 一般取z=614 按矩形計算，手機后蓋長度、寬度上的最大尺寸分別為 1D=102mm 2D=45mm 根據(jù)塑件的要求?。?=0.44mm 2=0.28mm，則 M1D=（ 82 82 0.005-430.44）35.0=82.7435.0mm M2D=(42+420.005-430.28) 25.0=42.4225.0mm （ 2） 型芯徑向尺寸計算 模具型芯徑向尺寸是由制品的內(nèi)徑尺寸所決定的，與型腔徑向尺寸的計算原理一樣，分長、寬兩部分計算： z)43-DQ(Dd M (mm) 式中，Md型芯外徑尺寸 (mm) 1D制品內(nèi)徑最小尺寸 (mm) 其余符號含義同型腔計算公式。 按矩形計算，手機后蓋長度、寬度的最小尺寸分別為 1D=81mm 2D=40mm 由上可知，1 =0.44mm 2=0.28mm，則 1MD=（ 81 81 0.005-430.44）0.35-=81.730.35-mm 22 2MD=（ 40+400.005-430.28）0.25-=40.390.25-mm （ 3）型腔深度尺寸計算 模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所決定，設(shè)制品名義高度尺寸為最大尺寸，公差 負偏差。型腔深度名義尺寸為最小尺寸，其公差為正偏差 +z。由于型腔底部或型芯端面的磨損很小，可以略去磨損量c，在計算中取3/t，加上制造偏差有： （ mm） 式中MH型腔的深度尺寸（ mm） 1制品高度最大尺寸（ mm） 由零件圖上可知，1H =5mm，可得， =0.14mm，因此 MH=（ 5+50.005-2/30.14）0.30=4.930.30mm （ 4） 型芯高度尺寸計算 模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定，設(shè)制品高度名義尺寸為最大尺寸公差為正偏差+ ，型芯高度設(shè)計為最大尺寸，其公差為負偏差 -z。根據(jù)有關(guān)的經(jīng)驗公式： Mh=（1H+1Q+ 32）z（ mm） 式中 型芯高度尺寸 （ mm） 1H制品深度最小尺寸 （ mm） 由零件圖中可得，1H=4mm，查表 1-15得， =0.12mm MH=（ 4 4 0.005+ 12.032）0.25-=6.140.25-mm （ 5） 型腔壁厚與底板厚度計算 注射成型模型腔壁厚的確定應(yīng)滿足模具剛度好、強度大和結(jié)構(gòu)輕巧、操作簡便等要求。在塑料注射充型過程中，塑料模具型腔受到熔體的高壓作用，故應(yīng)有足夠的強度、剛度。否則可能會因為剛度不足而產(chǎn)生塑料制件變形損壞，也可能會彎曲變形而導(dǎo)致溢料和飛邊，降低塑 料制件的尺寸精度，并影響塑料制口的脫模。從剛度計算上一般要考慮下面幾個因素： （ 1）使型腔不發(fā)生溢料， ABS不溢料的最大間隙為 0.05mm。 （ 2）保證制品的順利脫模，為此同時要求型腔允許的彈性變形量小于制品冷卻固化收縮量。 （ 3）保證制品達到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求較高精度，這就要求模具型腔有很好的剛度。 按整體式的凹模計算側(cè)壁厚度： 31 11yEcphhb（ mm） z ) ( 3 2 Q h h H 1 1 M 23 式中 ， b凹模側(cè)壁理論厚度（ mm） h凹模型腔的深度 （ mm） p凹模型腔內(nèi)熔體壓力（ Mpa） 1y凹模長邊側(cè)壁的允許彈性變形量（ mm），一般塑件1y=0.005mm c=1.08 1=0.8 E=2.1105Mpa b=315 0. 0050. 8102. 1 301. 085 5=2.89mm 取壁厚大于 10mm就能能滿足要求。 底板厚度計算 ， 根據(jù)公式 31221Eyplc（ mm） 由ll21=2.3， 1c=2.810-2，2y=0.005，則 318.0.005102.1403010254-2=5.89mm 取實際底板厚度大于 10mm就能滿足要求。 2.6.3 成型零件強度、剛度的校核 本設(shè)計屬中小型、鑲拼式塑料模具，所以型腔壁厚按強度條件計算，按剛度條件校核。根據(jù)模具材料應(yīng)用手冊得本設(shè)計所使用的模具材料為 SM50，其相關(guān)參數(shù)如 表 2-6 表 2-6 SM50 主要參數(shù) 材料名稱 b /MPa s /MPa （ %） ka/Jcm-2 SM50 630 315 14 35 對側(cè)壁的厚度校核 首先按強度條件對塑件的壁厚進行計算 63365 0 1 0 2 4 . 6 5 1 05 0 . 6 2 9 . 7 32 2 8 0 1 0 2 0 8 . 3 3 1 0Pht l m mH 強 24 按剛度條件對塑見的壁厚進行校核 46 3 34 33935 0 1 0 2 4 . 6 5 1 0 5 0 . 6 2 1 0 4 . 83 2 3 2 2 0 0 1 0 8 0 1 0 0 . 1 4P h lt m mEH 剛 各參數(shù)介紹如下： l 塑件的長度，本次計算按塑件為長方體進行計算，取 l =50.62 P 模腔的壓力，一般取 30 50MPa，本次取大值 P =30MPa h 塑件的高度，取 h =24.65 模具材料的許用應(yīng)力 375 2 0 8 . 3 31 . 8ss M P an E 材料的彈性模量，取 E =200109Pa 成型零件的許用變形量 2.7 模架的確定和標準件的選用 成型零件確定之后，便根據(jù)所定內(nèi)容設(shè)計模架。在學(xué)校作設(shè)計時，模架部分要自行設(shè)計；在生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)計中，盡可能選用標準模架，確定出標準模架的形式，規(guī)格及標準代號。 標準件包括通用標準件及模具專用標準件兩大類。通用標準件如緊固件等。模具專用標準件如定位圈、澆口套、推桿、推管、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件，順序分型機構(gòu)及精密定位用標準組件等。 在設(shè)計模具時，應(yīng)盡可能地選用標準模架和標準件，因為標準件有很大 一部分已經(jīng)商品化，隨時可在市場上買到，這對縮短制造周期，降低制造成本時極其有利的，提高公司在市場中的競爭力。 設(shè)計模具時，開始就要選定模架。當然選用模架時要考慮到塑件的成型、流道的分布形式以及頂出機構(gòu)的形式，有抽芯的還要考慮滑塊的大小等等因素。而且，模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應(yīng)光潔，加涂防銹油。兩模板之間應(yīng)有分模間隙，即在裝配、調(diào)試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。 本設(shè)計充分利用 Pro/E 的外掛模塊 EMX4.0 直接調(diào)入模架部分，可以很便捷的選用標準模架 ，盡量達到生產(chǎn)中的水平，提高生產(chǎn)率，使我們的畢業(yè)設(shè)計更接近實際生產(chǎn)中的技術(shù)水平。 本設(shè)計要求采用一出 二 的型腔設(shè)置，根據(jù)成型零件的尺寸，以及側(cè)抽芯的尺寸最終確定本設(shè)計選用的模架為 futbaba_2P 的 SBType 模架，其尺寸為 400400，模架的安裝高度 320mm。 模具的具體形式如圖 2-6 25 圖 2-6 2.8 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 2.8.1 合模導(dǎo)向零件機構(gòu)的作用 1）定位作用 模具閉合后，保證動定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸正 確；導(dǎo)向機構(gòu)在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。 2）導(dǎo)向作用 合模時，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。 3）承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)壓力很大，不能單靠導(dǎo)柱來承擔，需增設(shè)錐面定位機構(gòu)。 4）保持機構(gòu)運動平穩(wěn) 對于大、中型模具的脫模機構(gòu)，導(dǎo)向機構(gòu)有使機構(gòu)運動靈活平穩(wěn)的作用。 5）承載作用 當采用脫模板脫?；螂p分 型面模具時，導(dǎo)柱有承受脫模板和型腔板的作用。 2.8.2 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 設(shè)計導(dǎo)柱、導(dǎo)套時還應(yīng)注意： 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，以保證模具的強度； 2） 導(dǎo)柱的長度應(yīng)比型芯端面的高度高出 6 8mm,以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞； 3） 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的強度和耐磨度，常采用 20#低碳鋼經(jīng)滲碳 0.5 0.8，淬火 48 55HRC，也可采用 T8A 碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理； 4） 為了使導(dǎo)柱能順利地進入導(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)在動模一側(cè)可以保護型芯不受損傷，而設(shè)在定模一側(cè)則便于順利脫模取出塑件，因此 ， 根據(jù)需要而決定裝配方式； 26 6） 一般導(dǎo)柱滑動部分的配合形式按 H8/f8，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按 H7/k6,導(dǎo)套的外徑的配合按 H7/k6； 綜上所述，本設(shè)計采用 Pro/E的 EMX4.0 中自動導(dǎo)入標準模架，選用的導(dǎo)柱、導(dǎo)套也相應(yīng)采用標準值，具體數(shù)據(jù)如下： 導(dǎo)柱的設(shè)計 見表 2-7 表 2-7 導(dǎo)柱設(shè)計 導(dǎo)柱 類型 總長度 / 直徑 / SPN 180 35 導(dǎo)套的設(shè)計 見表 2-8 表 2-8 導(dǎo)套設(shè)計 導(dǎo)套 類型 總長度 / 直徑 / GBA 42 36 2.9 脫模推出機構(gòu)的設(shè)計 塑件在從模具上取下以前，還有一個從模具的成型零件上脫出的過程，使塑件從成型零件上脫出的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)。推出機構(gòu)的動作是通過裝在注射機合模機構(gòu)上的頂桿或液壓缸來完成的。 2.9.1 推出機構(gòu)的組成 推出機構(gòu)主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位部件等組成。推出機構(gòu)中，凡直接與塑件相接觸、并將塑件推出型腔的零件稱為推出零件。常用的推出零件有推桿、推管、推件板、成型 推桿等。 2.9.2 推出機構(gòu)的分類 推出機構(gòu)可按其推出動作的動力來源分為手動推出機構(gòu)、機動推出機構(gòu)、液壓和氣動推出機構(gòu)。手動推出機構(gòu)是模具開模后，由人工操縱的推出機構(gòu)塑件，一般多用于塑件滯留在定模一側(cè)的情況；機動推出機構(gòu)利用注射機開模動作驅(qū)動模具上的推出機構(gòu)，實現(xiàn)塑件的自動脫模；液壓和氣動推出機構(gòu)是依靠設(shè)置在注射機上的專用液壓和氣動裝置，將塑件推出或從模具中吹出。推出機構(gòu)還可以根據(jù)推出零件的類別分類，可分為推桿推出機構(gòu)、推管推出機構(gòu)、推件板推出機構(gòu)、成型推桿（塊）推出機構(gòu)、多無綜合推出機構(gòu)等。另外，也 可根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來分類。 2.9.3 推出機構(gòu)的設(shè)計原則 1） 推出機構(gòu)應(yīng)晝調(diào)協(xié)在動模一側(cè) 由于推出機構(gòu)的動作是通過裝在注射機合模機構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動的，所以一般情況下，推出機構(gòu)設(shè)在動模一側(cè)。正因如此，在分型面設(shè)計時應(yīng)盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側(cè)。 2） 保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設(shè)計時應(yīng)仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置，從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。 3） 機構(gòu)簡單動作可靠 推出機構(gòu)應(yīng)使推出動作可 靠、靈活，制造方便，機構(gòu)本身要有足夠的強度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利地脫模。 4） 良好的塑件外觀 推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)置在塑件內(nèi)部，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。 27 5） 合模時的正確復(fù)位 設(shè)計推出機構(gòu)時，還必須考慮合模時機構(gòu)的正確復(fù)位，并保證不與其他模具零件相干涉。 綜上所述，本套模具的推出機構(gòu)形式采用推桿推出，推桿的位置參考原塑件留下的推桿位置，根據(jù)以上原則，本設(shè)計的推桿位置如圖 2-7 所示： 推桿的數(shù)量為每個型腔 4 根，總共 8 根。推桿的直徑為 4 ，其與推桿孔之間采用 H8/f8 間隙配合，推桿與推桿固定板采用單邊 0.5 的間隙，這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象。推桿的材料采用 T8 碳素工具鋼，熱處理要求硬度54HRC 58HRC，工作端配合部分懂得表面粗糙度為 Ra=0.8 m 。 圖 2-7 推桿形式見圖 2-8 圖 2-8 2.9.4 脫模力的計算 脫模力是從動模一側(cè)的主型芯上脫出塑件所需施加的外力，需克服塑件對型芯包緊力、真空吸力、粘附力和脫模機構(gòu)本身的運動阻力。本設(shè)計主要計算由型芯包緊力形成的脫模阻力。 當開始脫模時，模具所受的阻力最大，推桿剛度及強度應(yīng)按此時計算，亦即無視脫模斜度（ a=0） 由于制品是薄壁矩形件 Q=8t E S l f/(1-m)(1+f) （ kN） 式中， Q脫模最大阻力（ kN） t塑件的平均壁厚 （ cm） E塑料的彈性模量 （ N/2） S塑料毛坯成型收縮率 （ mm/mm） l包容凸模長度 （ cm） f塑料與鋼之間的摩擦系數(shù) m泊松比 ， 一般取 0.380.49 查表得 ， S=0.005， E=1.8105N/cm2 已知 ， t 0.12cm， l=4.5cm， f=0.28 Q=80.121.81050.0054.00.28/(1-0.43)(1+0.28) =1.32kN 660 . 5 1 0 1 0 1 2 4 0 . 8 3 7 1 0 7 4 4 5 . 0 2F f F f P A N 正阻 F阻 -摩擦阻力（ N） f -摩擦系數(shù)，一般取 0.15 1.0，本設(shè)計取 0.5 F正 -因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的正壓力（ N） 28 P -塑件對型芯產(chǎn)生的單位正壓力，一般取 8 12MPa,本設(shè)計取 10MPa A -塑件包緊型芯的側(cè)面積（ 2） 2.9.5 合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 為了保證注射模準確合模和開模，在注射模中必須設(shè)置導(dǎo)向機構(gòu)，其作用有： 1、定位作用 模具閉合后，保證動定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸正確；導(dǎo)向機構(gòu)在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。 2、導(dǎo)向作用 合模時，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。 3、承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充 型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。 如果 側(cè)壓力很大，不能單靠導(dǎo)柱來承擔， 則 需增設(shè)錐面定位機構(gòu)。 4、保持機構(gòu)運動平穩(wěn) 對于大、中型模具的脫模機構(gòu)，導(dǎo)向機構(gòu)有使機構(gòu)運動靈活平穩(wěn)的作用。 5、承載作用 當采用脫模板脫?；螂p分型面模具時，導(dǎo)柱有承受脫模板和型腔板的作用。 導(dǎo)向機構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種。 在設(shè)計設(shè)計導(dǎo)柱、導(dǎo)套時應(yīng)注意： 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 具的強度； 2、導(dǎo)柱的長度應(yīng)比型芯端面的高度高出 6 8mm,以免型芯進入凹模時與凹模相碰而損壞； 3、導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的強度和耐磨度，常采用 20#低碳鋼經(jīng)滲碳 0.5 0.8 ，淬火 48 55HRC，也可采用 T8A 碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理。 4、為了使導(dǎo)柱能順利地進入導(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)在動模一側(cè)可以保護型芯不受損傷，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、一般導(dǎo)柱滑動部分的配合形式按 H8/f8，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按 H7/k6,導(dǎo)套的外徑的配合按 H7/k6； 7、除了動、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外，一般還在動模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證推出機構(gòu)的正常運動 8、導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定。當采用標準模架時，因模架本身帶有導(dǎo)向裝置，一般情況下，設(shè)計人員只要按模架規(guī)格選用即可。 29 2.10 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)的設(shè)計 完成側(cè)向型芯的抽出和復(fù)位的機構(gòu)叫做側(cè)向抽芯機構(gòu)，當塑件上具有與開模方向不一致的孔或側(cè)壁有凸凹形狀時，除極少數(shù)情況可以強制脫模外，一般都必須將成 型側(cè)孔或側(cè)凹的零件做成可活動的結(jié)構(gòu)，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個塑件從模具中脫出。這種模具脫出塑件的運動有兩種情況：一是開模時優(yōu)先完成側(cè)向分型和抽芯，然后推出塑件；二是側(cè)向抽芯分型與塑件的推出同步進行。 2.10.1 側(cè)向抽芯機構(gòu)的分類及特點 側(cè)向抽芯機構(gòu)按其動力來源可分為手動、機動、氣動或液壓三大類。 手動側(cè)抽芯：該種模具結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率低、勞動強度大、抽拔力有一定限制，故只在特殊場合下應(yīng)用，如試制新產(chǎn)品或小批量生產(chǎn)等。 機動側(cè)抽芯：開模時，依靠注射機的開模動力，通過側(cè)向抽芯機構(gòu)改變運動方 向，將活動零件抽出。機動側(cè)抽芯操作方便、生產(chǎn)效率高、便于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 機動側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)形式主要有：斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯、斜彎銷側(cè)抽芯、斜滑塊側(cè)抽芯、齒輪齒條側(cè)抽芯以及彈簧側(cè)抽芯等。 液壓或氣動側(cè)抽芯：在模具上配置專門的油缸或汽缸，通過活塞的往復(fù)運動來進行側(cè)向抽芯。這類機構(gòu)的特點是抽拔力大、抽芯距離長、動作靈活且不受開模過程限制，常在大型注射模中使用。 2.10.2 本模具的側(cè)抽芯設(shè)計 根據(jù)塑件的特點、分型面的選擇，本塑料模具屬中小型模具，采用機動側(cè)抽芯比較適合，而且本塑件需要有兩個方向的側(cè)抽芯，分 別為斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯、斜滑塊側(cè)抽芯，下面將分別介紹： （ 1） 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機構(gòu)是最常用的一種側(cè)抽芯機構(gòu)，它具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、安全可靠等特點。其工作過程是：開模時斜導(dǎo)柱作用于滑塊，迫使滑塊（帶側(cè)型芯）在動模板的導(dǎo)滑槽內(nèi)向上移動，完成側(cè)抽芯動作，塑件由推桿推出型腔。 側(cè)導(dǎo)柱如圖： 2-9 圖 2-9 斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)的幾種常見形式 1） 斜導(dǎo)柱在定模，滑塊在動模 ； 2） 斜導(dǎo)柱在 動模，滑塊在定模 ； 3） 斜導(dǎo)柱和滑塊同在定模 ； 4） 斜導(dǎo)柱和滑塊同在動模 本設(shè)計采用 “斜導(dǎo)柱在定模，滑塊在動模 ”的斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯形式 ， 該側(cè)抽芯機構(gòu)的具體工作過程為： 開模時，動、定模沿分型面分開，滑塊與型芯一起帶塑件脫離定模，同時滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下， 30 沿導(dǎo)滑板向外運動抽出型芯。 合模時，在機床合模裝置的推動下，滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下，完成合模，并靠楔緊塊壓緊。 （ 2） 斜導(dǎo)柱抽拔力與抽芯距的計算 抽拔力： 660 . 5 1 0 1 0 1 3 5 4 . 9 1 3 1 0 6 7 7 4 . 5 6F f F f P A N 正阻 式中， F阻-摩擦阻力（ N） f -摩擦系數(shù)，一般取 0.15 1.0，本設(shè)計取 0.5 F正 -因塑件收縮對型芯產(chǎn)生的正壓力（ N） P -塑件對型芯產(chǎn)生的單位正壓力，一般取 8 12MPa,本設(shè)計取 10MPa A -塑件包緊型芯的側(cè)面積（ 2） 抽芯距： 塑件的側(cè)抽芯距離大于 42.89 ，所以本設(shè)計 采用 45 的抽芯距。 2.10.3 斜滑塊側(cè)抽芯機構(gòu) （ 1） 斜滑塊的設(shè)計要點 1） 斜滑塊的導(dǎo)向斜角 可比斜導(dǎo)柱的大些，但也不大于 30 ，一般取 10 25 ，斜滑塊的推出長度 l 必須小于導(dǎo)滑總長的 2/3； 2） 斜滑塊與導(dǎo)滑槽應(yīng)有一定的雙面間隙； 3） 為保證斜滑塊的 分型面密合，而且在斜滑塊與動模套的配合面磨損后仍能緊密拼合，成型時不致發(fā)生溢料，斜滑塊底部與模套之間應(yīng)留有 0.2 0.5 的間隙，同時斜滑塊的頂面應(yīng)高出模套 0.20.5 。 本設(shè)計的模具由于已經(jīng)有一個斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機構(gòu)，另一方向的抽芯距離很短，只有 3.48 ，采用斜滑塊更能使模架結(jié)構(gòu)緊湊。 （ 2） 斜滑塊側(cè)抽芯機構(gòu)抽芯距與抽芯力的計算 斜導(dǎo)柱角度 a與開模所需的力、斜導(dǎo)柱所受的彎曲力、實際能得到的抽拔力及開模行程有關(guān)。 a越大時，所需抽拔力應(yīng)增大，因而斜導(dǎo)柱所受的彎曲力也應(yīng)增大，故希望 a角度小些為好。但當脫模距 一定時， a角度越小則使斜導(dǎo)柱工作部分及開模行程加大，降低斜導(dǎo)柱的剛性。所以斜角 a的確定需要適當兼顧脫模距及斜導(dǎo)柱所受的彎曲力。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗證明，斜角 a值一般不得大于 25，通常采用 1520。當脫模距較長而適當增大 a角即可滿足脫模距時，也可略增大 a角，但也需相應(yīng)增加斜導(dǎo)柱直徑和固定部分長度，以便能承受較大的彎曲力。另外，為了滿足滑塊鎖緊楔先開模，斜導(dǎo)柱后抽芯的動作要求，斜滑塊鎖緊角的角度也應(yīng)比斜導(dǎo)柱的角度大 23。本設(shè)計中，取 a=20，楔緊塊的角度為 21C。 F=lhp(fcosa-sina) (N) 式中， l活動側(cè)芯被塑料包緊的斷面周長 (m)； h成型芯部分的深度； p制品對側(cè)芯的壓力，一般取下 a； f塑料對鋼的摩擦系數(shù)，常用 f=0.1 0.2； 31 側(cè)芯的脫模斜度，常取 10 20 10-3 10-3 （ . cos1-sin1） =10.6N 計算斜導(dǎo)柱角度 a跟脫模距的關(guān)系，平行分型面方向抽出，按以下式子計算： 4L =S/sin=ctgH/sin 式中，4L脫模距為 S時斜導(dǎo)柱工作部分長度（ mm） S最大脫模距離（ mm） 斜導(dǎo)柱斜角（ ） H最大脫模距為 S時 所需的開模行程（ mm） 4L=6/sin20=17.5mm H=S ctg =6 ctg20=16.5mm （ 3）活動形式和滑塊的鎖緊 ； 為了防止側(cè)型芯在塑件成型時受力移動，對活動型芯和滑塊應(yīng)鎖緊楔鎖住，開模時又需要使楔塊首先脫開（一般不允許用斜導(dǎo)柱起鎖緊側(cè)型芯的作用）。鎖緊鎖緊的角度一般取=+(23)。 2.11 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 塑料在成型過程中，模具溫度會直接影響到塑料的充模、定向、成型周期和塑 件質(zhì)量。 模具溫度過高，成型收縮大，脫模后塑件變形率大，而且還容易造成溢料和黏模； 模具溫度過低，則熔體流動性差，塑件輪廓不清晰，表面會產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷； 當模具溫度不均勻時，型芯和型腔溫度差過大，塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度。 一般注射模具內(nèi)的塑料熔體溫度為 200 左右，而塑件從模具型腔中取出時其溫度在 60 以下。所以熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進行有效的冷卻，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。對于熔融黏度低、流動性較好的塑料，如 聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚苯乙烯、聚氯乙烯、有機玻璃等，當塑件是小型薄壁時，則模具可利用自然冷卻而不設(shè)冷卻系統(tǒng)。 2.11.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則 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均勻； 3） 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，當塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面的距離應(yīng)處處相等。當塑件壁厚不均勻時，壁厚處應(yīng)強化冷卻、水孔應(yīng)靠近型腔、距離要小，但也不應(yīng)小于10 ； 4） 澆口處加強冷卻。一般在注射成型時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度越低，因 此要加強澆口處的冷卻； 5） 應(yīng)降低進水與出水的溫差。如果進水與出水溫差過大，將使模具的溫度分布不均勻，尤其對流程很長的大型塑件，料溫越流越低，對于矩形模具，通常沿模具寬度方向開設(shè)水孔，使進水與出水溫度差不大于 5 ； 32 6） 合理選擇冷卻水道的形式。對于收縮大的塑件應(yīng)沿收縮方向開設(shè)冷卻水孔 ； 7） 合理確定冷卻水管接頭位置。為不影響操作，進出口水管接頭通常設(shè)在注射機背面的模具同一側(cè)； 8） 冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象，設(shè)計時要通盤考慮； 9） 冷卻水管進出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運過程中造 成損壞。 2.11.2 冷卻系統(tǒng)的簡單計算 通常對于中小型模具以及對塑料制品要求不太嚴格時，一般可忽略空氣對流、輻射以及與注射機接觸傳走的熱量，同時也忽略高溫噴嘴頭向模具的接觸傳給型腔的熱。所謂簡單計算就是以塑料熔體釋放出的熱量 Q1 為總熱量，全部由冷卻介質(zhì)傳走。所以本設(shè)計屬中小型模具，采用簡單計算方法。具體的計算如下： 塑料傳給模具的熱量： Q1=nmC(1T-2) （ kJ/h） 式中 Q 單位時間內(nèi)塑料傳給模具的熱量（ kJ/h） n每 小時的注射次數(shù)，取 n=50 m每次注射的塑料量 （ kg） C塑料的比熱容（ J/kgC）， C=1047 J/kgC 1T熔融塑料進入模腔的溫度（） 2制品脫模溫度（） Q1=500.021047（ 180-60） =1.27105kJ/h 冷卻時所需要的冷卻水量：1M= Q /（3T-4） （ kg） 式中 通過模具的冷卻水質(zhì)量（ kg） 導(dǎo)熱系數(shù)（） （ 3T-4） 進出水溫度差（C），不應(yīng)太大，取 3C 1M=1.27105/10553=39.7kg 根據(jù)冷卻水處于湍流狀態(tài)下的流速 v與水管道直徑 d的關(guān)系，確定模具冷卻水道的水道直徑 d為： d= 21v 13 M104 （ mm） 式中 v管道內(nèi)冷卻水的流速，一般取 0.82.5m/s，取 1.6m/s 水的密度（ kg/3m） d= 217.39 10 001. 6104 3 =3.2mm 取冷卻水道的直徑 d=10mm 冷卻管道總傳熱面積：TRMA 1 式中 R冷卻管道壁與冷卻介質(zhì)間的傳熱系數(shù)（ J/2mC） R=0.20.8d v)4187f( （ J/2mC） 33 f與冷卻介質(zhì)有關(guān)的物理系數(shù)，為 20C、 f=7.22 T模溫與冷卻介質(zhì)之間的平均溫差， T=30C R=0.20.810 1. 6)(1 0006. 4541 87 =8.5105 J/2mC A=301039.73 5 108.5=0.15-3102m 冷卻孔道的孔數(shù)：dLAn 式中 A冷卻裝置總的傳熱面積（2m） d冷卻水道管道直徑（ m） L冷卻管道長度（ m） A=3-3- 102501010 0.15 310=0.019 因此，冷卻水道在動、定模板之中各取一個就可以達到冷卻效果。由于塑件材料為 ABS，其注射成型模具并無加熱要求。 34 3 模具的 試模與修模 試模中所獲得的樣件是對模具整體質(zhì)量的一個全面反映。以檢驗樣件來修正和驗收模具，是塑料模具這種特殊產(chǎn)品的特殊性。 3.1 制品的粘著 首先，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件。常因塑件被粘附于模腔內(nèi)，或型芯上，甚至因流道粘著制品被損壞。這是試模首先應(yīng)當解決的問題。 粘著模腔 制品粘著在模腔上，是指塑件在模具開啟后，與設(shè)計意圖相反，離開型芯一側(cè)，滯留于模腔內(nèi)，致使脫模機構(gòu)失效，制品無法取出的一種反?，F(xiàn)象。其主要原因是： 1） 注射壓力過高，或者注射保壓壓力過高。 2） 注射保壓和注射 高壓時間過長，造成過量充模。 3） 冷卻時間過短，物料未能固化。 4） 模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。 5） 型腔內(nèi)壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過損傷性沖擊，增加了脫模阻力。 粘著模芯 1） 注射壓力和保壓壓力過高或時間過長而造成過量充模，尤其成型芯上有加強筋槽的制品，情況更為明顯 ； 2） 冷卻時間過長，制件在模芯上收縮量過大 ； 4） 模腔溫度過高，使制件在設(shè)定溫度內(nèi)不能充分固化 ； 5） 機筒與噴嘴溫度過高，不利于在設(shè)定時間內(nèi)完成固化 ； 6） 可能存在不利于脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進。 粘著主流道 1） 閉模時間太短，使主流道物料來不及充分收縮。 2） 料道徑向尺寸相對制品壁厚過大，冷卻時間內(nèi)無法完成料道物料的固化。 3） 主流道襯套區(qū)域溫度過高，無冷卻控制，不允許物料充分收縮。 4） 主流道襯套內(nèi)孔尺寸不當，未達到比噴嘴孔大 0.5 1 。 5） 主流道拉料桿不能正常工作。 一旦發(fā)生上述情況，首先要設(shè)法將制品取出模腔（芯），不惜破壞制件，保護模具成型部位不受損傷。仔細查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面要對注射工藝進行合理調(diào)整；另一方面要對模具成型部位進行現(xiàn)場修正，直到認為達到要求，方可進行二次注射。 3.2 成型缺陷 當注射成型得到了近乎完整的制件時，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯綜復(fù)雜的，一般很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來著手修正，逐個排出，逐步改進，方可得到理想的樣件。下面就對度模中常見的成型制品主要缺陷及其改進的措施進行分析。 3.3 注射填充不足 所謂填充不足是指在足夠大的壓力、足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這 35 種現(xiàn)象極為常見。其主要原因有： 1）熔料流動阻力過大 這主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動。盡量 采用整圓形、梯形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動性能不佳。制品壁厚過薄。 2）型腔排氣不良 這是極易被忽視的現(xiàn)象，但以是一個十分重要的問題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉(zhuǎn)角處、深凹處等，必須合理地安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象。 3）鎖模力不足 因注射時動模稍后退，制品產(chǎn)生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。應(yīng)調(diào)大鎖模力，保證正常制件料量。 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒） 與第一項相反，物料不僅充滿型腔，而且出 現(xiàn)毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺存在，其主要原因有： 1）注射過量 ； 2）鎖模力不足 ； 3）流動性過好 ； 4）模具局部配合不佳 ； 5）模板翹曲變形 ； 6） 制件尺寸不準確 。 3.4 注射工藝不足 初次試模時，經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸與設(shè)計要求尺寸相差較大。這時不要輕易修改型腔，應(yīng)行從注射工藝上找原因。 1）尺寸變大 注射壓力過高，保壓時間過長，此條件下產(chǎn)生了過量充模，收縮率趨向小值，使制件的實際尺寸偏大；模溫較低，事實上使熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小值。這時要繼續(xù)注射，提高模具溫度、降低注 射壓力，縮短保壓時間，制件尺寸可得到改善。 2）尺寸變小 注射壓力偏低、保壓時間不足，制在冷卻后收縮率偏大，使制件尺寸變小；模溫過高，制件從模腔取出時，體積收縮量大，尺寸偏小。此時調(diào)整工藝條件即可。 通過調(diào)整工藝條件，通常只能在極小范圍內(nèi)使尺寸京華，可以改變制件相互配合的松緊程度，但難以改變公稱尺寸。 36 4 次品分析 表 4-1 次廢品原因分析 名稱 原因分析 填充不足：主要由于供料不足、融料填充流動不良，充氣過多及排氣不良等原因?qū)е绿畛湫颓徊粷M，塑件外型殘缺不完整 1.裝料不足，裝料不 勻或不易成型部位裝料少； 2.成型壓力小或預(yù)熱過度、不足或不勻 3.塑料流動性太差 4.塑料內(nèi)含水分及揮發(fā)物多 氣泡：融料內(nèi)充氣過多或排氣不良，導(dǎo)致塑件內(nèi)殘留氣體，并呈筆記較小或成串的空穴 1.塑料含水分及揮發(fā)物多，預(yù)熱不良 2.料溫高，加熱時間長，塑料降解分解 3.注射速度快 表面波紋：融料沿模具表面不是平滑流動填充型腔，而是成半固化波動狀態(tài)沿型腔表面流動或融料有滯流現(xiàn)象 翹曲，變形：脫模不良，冷卻不足，素件強度不足模具變形等原因使塑件形狀畸變，翹曲不平或型孔偏，壁厚不均勻等現(xiàn)象 1.塑料流動性差 2.料溫、模溫、噴嘴溫度低 3.供料不足 1.模溫高，模具應(yīng)冷卻 2.塑料塑化不勻，供料不足或過量 3.成型溫度范圍小，冷卻時間短，脫模時塑件受力不勻或脫模后冷卻不當 37 5 模流分析 SUMMARY Release Level: 6.0 Lingjian_adv Part Nam e: lingjian Part Revision: 1 Material Supplier: A Schulman GMBH Material Grade: 620-31 Max Injection Pressure: 100.00 MPa Mold T emperature: 60.00 deg.C Melt T emperature: 190.00 deg.C Model Suitability: Part model was highly suitable for analysis. Lingjian_adv Moldability: Your part can be easily filled but part quality may be unacceptable. View the Quality plot and use the Dy namic Adviser to get help on how to improve the quality of the part. Confidence: Medium Injection Time: 0.59 sec Injection Pressure: 60.92 MPa Weld Lines: Y es Air T raps: Y es Shot Volume : 3.31 cu.cm Filling Clamp Force: 0.83 tonne Packing Clamp Force Estim ate 20%: ( 12.18 )MPa 0.28 tonne Packing Clamp Force Estim ate 80%: ( 48.7 4 )MPa 1.14 tonne Packing Clamp Force Estim ate 120%: ( 7 3.11 )MPa 1.70 tonne 38 Clam p Force Area: 2.29 sq.cm Cy cle Time: 4.69 sec Warnings: lingjian_adv Cooling Quality: Your part will have large problems cooling and may cause problems with ejection. Temperature Range: -1.24 deg.C to 0.70 deg.C Freeze Time Range: -0.88 sec to 1.60 sec lingjian_adv Sinkability: Less than 1% of y our model was found to be prone to sink marks GLASS MODEL SOLID MODEL 39 PLASTIC FLOW 40 FILL TIME Animation - Fill Time Confidence of Fill 41 INJECTION PRESSURE Pressure Drop 42 Flow Front Temp. Quality Prediction 43 WELD LINES Air Traps 44 Cooling Quality Surface Temp. Variance 45 Freeze Time Variance Sink Marks Estimate 46 Sink Marks Shaded Conclusion IMPORTANT INFORMATION: The analysis results herein are believed to be reliable but are not to be construed as providing a warranty, including any warranty of merchantability or fitness for purpose, or representation for which Moldflow Corporation assumes legal responsibility. Users should undertake sufficient verification and testing to determine the suitability for their own particular purpose of any information presented herein. Nothing herein is to be taken as permission, inducement, or recommendation by Moldflow Corporation to practice any patented invention without a license or in any way infringe upon the intellectual property rights of any other party. 致謝 畢業(yè)設(shè)計快要結(jié)束了，在這段期間，不管是理論知識方面，還是實際方面，都遇到了不少的問題，但一一都被解決了，過程中，最主要的是離不開陳立鋒老師、肖思文老師的耐心指導(dǎo)，不管什么時候遇到難點，都能及時的給予指導(dǎo)，另外，還要感謝那些幫助我的同學(xué)們。 最后，在這里我衷心的祝愿所有的老師們，身體健康，工作順利 ；祝 愿所有的同學(xué)們前程似錦，學(xué)業(yè)有成！ 47 參考文獻 1 梅爾 庫茲（ MYER KUTZ） . 材料選用手冊 M. 化學(xué)工業(yè)出版社， 2005 2方昆凡 . 工程材料手冊 非金屬材料卷 M. 北京出版社 , 2002 3朱龍根 . 簡明機械零件設(shè)計手冊 M. 機械工業(yè)出版社 , 1997 4葉久新 .王群 . 塑料制品成型與模具設(shè)計 M. 湖南科學(xué)技術(shù)出版社 , 2005 5趙昌盛 . 實用模具材料應(yīng)用手冊 M. 機械工業(yè)出版社 , 2005 6許鶴峰 .陳言秋 . 注塑模具設(shè)計要點與圖例 M. 機械工業(yè)出版社 , 1999 7林慧國 .火樹鵬 .馬紹彌 . 模具材料應(yīng)用手冊 M. 機械工業(yè)出版社 , 2004 8周鳳云 . 工程材料及應(yīng)用 M. 華中科技大學(xué)出版社 , 2002 9徐 進 .陳再枝 . 模具材料應(yīng)用手冊 M. 機械工業(yè)出版社 , 2001 10馮炳堯 .韓泰榮 .蔣文森 . 模具設(shè)計與制造簡明手冊 M. 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 , 1998 11劉昌祺 . 塑料模具設(shè)計 M. 機械工業(yè)出版社 , 1998 12塑料模具設(shè)計手冊編寫組 . 塑料模具設(shè)計手冊 第二版 M. 機 械工業(yè)出版社 , 1999 13成大先 . 機械設(shè)計手冊 第四版 第三卷 M. 化學(xué)工業(yè)出版社 , 2002 14 陳萬林 . 實用塑料注射模設(shè)計與制造 M. 機械工業(yè)出版社 , 2002 15卜新建 . 塑料模具設(shè)計 M. 中國輕工業(yè)出版社 , 2005 16 李海梅 .申長雨 . 注塑成型及模具設(shè)計實用技術(shù) M. 化學(xué)工業(yè)出版社 , 2002 17 章 飛 . 型腔模具設(shè)計與制造 M. 化學(xué)工業(yè)出版社 , 2003 18 許發(fā)樾 . 實用模具設(shè)計與制造手冊 M. 機械工 業(yè)出版社 , 2001 19 大連理工大學(xué)工程畫教研室 . 機械制圖 M. 高等教育出版社 , 1993 20 廖念釗 .莫雨松 . 李碩根等 . 互換性與技術(shù)測量 M. 中國計量出版社 , 2000 21 李得群 .唐志玉 .中國模具設(shè)計大典 M. 江西科學(xué)技術(shù)出版社， 2003 22 中國超日模具 J. 模具制造 2005 年第 7 期 23 詹友剛 .