第七章注射模設(shè)計(jì)7.1注射成型原理及工藝過(guò)程

7.2注射成型模具各部分組成及設(shè)計(jì)

7.3設(shè)計(jì)實(shí)例

習(xí)題

7.1注射成型原理及工藝過(guò)程

7.1.1注射成型原理及工藝過(guò)程

1.注射成型原理注射成型又稱注塑成型,是熱塑性塑料成型的主要方法。注射成型原理如圖6-1所示,將粒狀或粉狀的塑料加入到注射機(jī)的料斗1,注射機(jī)柱塞移動(dòng)或螺桿４旋轉(zhuǎn)將塑料加入料筒,在注射機(jī)料筒內(nèi)塑料受加熱圈５作用呈熔融狀態(tài),然后在注射液壓缸３作用下,塑料在一定壓力下經(jīng)噴嘴６注入閉合的模具７,經(jīng)保壓、冷卻定型后,動(dòng)模和定模分離,將塑件從模具中取出,完成一個(gè)注射周期。模具閉合,進(jìn)行下一次循環(huán)。

2.注射成型工藝過(guò)程

注射成型工藝過(guò)程包括成型前準(zhǔn)備、注射過(guò)程及塑件的后處理等。

(1)成型前的準(zhǔn)備工作:包括對(duì)原料外觀的檢驗(yàn)、工藝性能的測(cè)定、預(yù)熱和干燥、注射機(jī)料筒的清洗、嵌件的預(yù)熱及脫模劑的選用等。有時(shí)還需對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱。

(2)注射過(guò)程:一般包括加料、塑化、充模、保壓、倒流、冷卻和脫模等步驟。①加料:將粒狀或粉狀塑料加入到注射機(jī)的料斗中。②塑化:對(duì)料筒中塑料進(jìn)行加熱,使其由固體顆粒轉(zhuǎn)變成熔融狀態(tài)并具有良好的可塑性,這一過(guò)程稱為塑化。

③充模:塑化好的熔體在注射壓力作用下,被柱塞或螺桿推擠至料筒前端,經(jīng)過(guò)噴嘴、模具澆注系統(tǒng)進(jìn)入并充滿型腔,這一階段稱為充模(圖6-1(a))。④保壓:在模具中熔體冷卻收縮時(shí),柱塞或螺桿迫使料筒中的熔料不斷補(bǔ)充到模具中,從而成型出形狀完整、質(zhì)地致密的塑件,這—階段稱為保壓(圖6-1(b))。⑤倒流:保壓結(jié)束后,型腔壓力降低,柱塞或螺桿后退,為下次注射準(zhǔn)備原料。此時(shí)料筒前沿塑料所受壓力稱為塑化壓力。由于型腔中的熔料壓力比澆口前方的高,因此如果澆口尚未凍結(jié),型腔中的熔料就會(huì)通過(guò)澆口流向澆注系統(tǒng),這一過(guò)程稱為倒流。倒流使塑件產(chǎn)生收縮、變形及質(zhì)地疏松等缺陷。如果保壓結(jié)束時(shí)澆口已經(jīng)凍結(jié),那就不會(huì)存在倒流現(xiàn)象。

⑥冷卻:塑件在模內(nèi)的冷卻過(guò)程是指從澆口處的塑料熔體完全凍結(jié)時(shí)起到塑件將從模腔內(nèi)推出為止的全部過(guò)程。實(shí)際上冷卻過(guò)程從塑料注入型腔起就開(kāi)始了,它包括從充模完成、保壓開(kāi)始到脫模前的這一段時(shí)間。⑦脫模:塑件冷卻到一定的溫度即可開(kāi)模,在推出機(jī)構(gòu)的作用下將塑件推出模外(圖6－1(c))。

(3)塑件后處理:包括退火和調(diào)濕處理。退火處理是指將塑件在定溫的加熱液體介質(zhì)(如熱水、熱的礦物油、甘油、乙二醇和液體石蠟等)或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時(shí)間,然后緩慢冷卻。其目的是減少塑件內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,在生產(chǎn)厚壁或帶有金屬嵌件的塑件時(shí)尤為重要。調(diào)濕處理是指將剛脫模的塑件放在熱水中,隔絕空氣,防止塑件的氧化,加快吸濕平衡速度。其目的是使塑件的顏色、性能以及尺寸穩(wěn)定,主要用于吸濕性很強(qiáng)又容易氧化的聚酰胺類塑件。

3.注射成型的特點(diǎn)及應(yīng)用

注射成型是熱塑性塑料成型的一種主要方法。它能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑件。注射成型的成型周期短,生產(chǎn)率高,易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。到目前為止,除氟塑料以外,幾乎所有的熱塑性塑料都可以用注射成型的方法成型,一些流動(dòng)性好的熱固性塑料也可用注射方法成型。注射成型的缺點(diǎn)是所用的注射設(shè)備價(jià)格較高,注射模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,生產(chǎn)成本高,不適合于單件小批量塑件的生產(chǎn)。

7.1.2注射模具的分類及組成

1.注射模具的分類注射模具的種類有很多,生產(chǎn)中常按其結(jié)構(gòu)特征分為:單分型面注射模具、雙分型面注射模具、側(cè)向分型與抽芯注射模具等;按模具可分開(kāi)模面數(shù)目可以分為:兩板式、三板式、四板三開(kāi)式、五板四開(kāi)式等。此外,根據(jù)模具型腔的數(shù)量可分為單型腔注射模具和多型腔注射模具等。

2.注射模具的組成

注射模具的種類很多,其結(jié)構(gòu)和復(fù)雜程度各不相同,但其基本結(jié)構(gòu)都由定模和動(dòng)模兩部分組成。其中定模安裝在注射機(jī)的固定模板上,動(dòng)模安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上,由注射機(jī)的合模系統(tǒng)帶動(dòng)動(dòng)模運(yùn)動(dòng),完成動(dòng)、定模的開(kāi)合及塑件的推出。按模具上各個(gè)部分的功能和作用來(lái)分,注射模具一般由以下幾個(gè)部分組成,如圖7-1所示。

1)成型部分成型零部件是指組成模具型腔直接形成塑件的零件。凸模(型芯)形成塑件的內(nèi)表面形狀,凹模(型腔)形成塑件的外表面形狀。合模后凸模和凹模便構(gòu)成了模具的模腔。圖7-1所示的模具中,模腔是由動(dòng)模板1、定模板2、凸模7等組成的。

2)澆注系統(tǒng)熔融塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具型腔所流經(jīng)的通道稱為澆注系統(tǒng),澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口及冷料穴等組成,它直接影響到塑件能否成型及塑件質(zhì)量的好壞。

3)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)保證動(dòng)、定模合模時(shí)正確對(duì)合和推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。為了確保動(dòng)、定模之間的正確導(dǎo)向與定位,需要在動(dòng)、定模部分采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套(圖7－1的8、9)或在動(dòng)、定模部分設(shè)置互相吻合的內(nèi)外錐面導(dǎo)向。推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向通常由推板導(dǎo)柱和推板導(dǎo)套(圖7-1的16、17)所組成。

圖7-1注射模的結(jié)構(gòu)

4)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)塑件側(cè)向如有凹凸形狀、孔或凸臺(tái),就需要有側(cè)向的凸?；虺尚蛪K來(lái)成型。在塑件被推出之前,必須先拔出側(cè)向凸模(側(cè)向型芯)或側(cè)向成型塊,然后才能順利脫模。帶動(dòng)側(cè)向凸?；騻?cè)向成型塊移動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu),如圖7－2所示。

圖7-2斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯注射模

5)推出機(jī)構(gòu)推出機(jī)構(gòu)是指模具分型后將塑件從模具中推出的裝置。一般情況下,推出機(jī)構(gòu)由推桿、復(fù)位桿、推桿固定板、推板、主流道拉料桿、推板導(dǎo)柱和推板導(dǎo)套等所組成。圖7-1中的推出機(jī)構(gòu)由推板13、推桿固定板14、拉料桿15、推板導(dǎo)柱16、推板導(dǎo)套17、推桿18和復(fù)位桿19等組成。

6)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)為了滿足注射工藝對(duì)模具的溫度要求,必須對(duì)模具的溫度進(jìn)行控制,所以模具常常設(shè)有冷卻或加熱的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)一般在模具上開(kāi)設(shè)冷卻水道(圖7-1中3),加熱系統(tǒng)則在模具內(nèi)部或四周安裝加熱元件。

7)支承零部件用來(lái)安裝或支承前述的各部分機(jī)構(gòu)的零部件均稱為支承零部件。它們與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)構(gòu)成注射模具的基本骨架。此外,為了將型腔中的空氣及注射成型過(guò)程中塑料本身?yè)]發(fā)出來(lái)的氣體排出模外,常常需要開(kāi)設(shè)排氣系統(tǒng)。其常用的方法是在分型面上開(kāi)設(shè)排氣槽。小型模具由于排氣量小,通?？芍苯永猛茥U或活動(dòng)型芯與模具之間的配合間隙和分型面直接排氣。

7.1.3典型注射模具結(jié)構(gòu)

1.單分型面注射模單分型面注射模又稱二板式注射模,這種模具只有動(dòng)模板和定模板之間一個(gè)分型面,其典型結(jié)構(gòu)如圖7-1所示,其工作原理及過(guò)程如下:合模時(shí),在導(dǎo)柱8和導(dǎo)套9的引導(dǎo)下動(dòng)模與定模正確對(duì)合,并在注射機(jī)提供的鎖模力作用下,動(dòng)定模緊密貼合;注射時(shí),塑料熔體由模具澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔,經(jīng)過(guò)保壓(補(bǔ)縮)和冷卻(定型)等過(guò)程后開(kāi)模;開(kāi)模時(shí),由注射機(jī)開(kāi)合模系統(tǒng)帶動(dòng)動(dòng)模后退,分型面被打開(kāi),塑件包緊在凸模7上并隨動(dòng)模一起后退,同時(shí)澆注系統(tǒng)在拉料桿15的作用下,離開(kāi)主流道;當(dāng)動(dòng)模移動(dòng)一定距離后注射機(jī)頂桿21推動(dòng)推板13,推桿18和拉料桿15分別將塑件和澆注系統(tǒng)凝料從凸模7和冷料穴中推出,從而完成塑件與動(dòng)模的分離,即塑件被推出,至此完成一次注射過(guò)程。合模時(shí),推出機(jī)構(gòu)由復(fù)位桿19復(fù)位,準(zhǔn)備下一次注射。

2.雙分型面注射模在單分型面模具的動(dòng)定模之間增加一個(gè)可以相對(duì)移動(dòng)的中間板,就形成了有兩個(gè)可以分開(kāi)的模面,即雙分型面注射模,也稱三板式注射?；蛉宥_(kāi)式注射模。如圖7-3所示,其中件12即為中間板,它常用于點(diǎn)澆口形式澆注系統(tǒng)的注射模,增加的一個(gè)分型面是為了取出澆注系統(tǒng)的凝料。

圖7-3雙分型面注射模

其工作原理和過(guò)程如下:合模及注射過(guò)程同單分型面模具一樣。開(kāi)模時(shí),動(dòng)模后移,由于彈簧7的作用,迫使中間板與動(dòng)模一起后移,即A-A分型面先分型,主流道凝料隨之拉出;當(dāng)限位銷6后移分型距s后與定距拉板8接觸時(shí),中間板12停止移動(dòng),動(dòng)模繼續(xù)后移,B－B分型面分型,由于塑料包緊在型芯９上,澆注系統(tǒng)凝料就在澆口處與塑件分離,然后在A－A分型面自然脫落或人工取出;動(dòng)模繼續(xù)后移,當(dāng)動(dòng)模移動(dòng)一定距離后,注射機(jī)的頂桿推動(dòng)推板16時(shí),推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作,塑件由推件板4從型芯9上推出,塑件由B-B分型面取出。

雙分型面注射模在定模部分必須設(shè)置定距分型裝置。圖7-3所示的結(jié)構(gòu)為彈簧分型拉板定距式,此外還有多種形式,其工作原理和過(guò)程均基本相同,所不同的是定距方式和實(shí)現(xiàn)A－A先分型的措施不一樣。雙分型面注射模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本較高,適用于點(diǎn)澆口形式澆注系統(tǒng)的注射模。

3.斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯注射模

斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯注射模是一種常用的機(jī)動(dòng)側(cè)向抽芯注射模,如圖7-2所示。其工作過(guò)程和原理如下:開(kāi)模時(shí),在A-A分型面分型的同時(shí),由于斜導(dǎo)柱10的限制作用,滑塊11隨動(dòng)模后退時(shí),會(huì)在動(dòng)模板4的導(dǎo)滑槽內(nèi)向外側(cè)移動(dòng),即實(shí)現(xiàn)側(cè)抽芯,直至側(cè)型芯與塑件完全脫開(kāi),抽芯動(dòng)作完成時(shí),滑塊11則由定位裝置限制在擋塊5上,塑件則包緊在型芯12上隨動(dòng)模后移;當(dāng)動(dòng)模移動(dòng)一定距離后,注射機(jī)的頂桿推動(dòng)推板21時(shí),推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作,塑件則會(huì)被推出;合模時(shí),斜導(dǎo)柱使滑塊向內(nèi)移動(dòng),合模結(jié)束,側(cè)型芯則完全復(fù)位,最后鎖緊楔9將其鎖緊。

斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯注射模根據(jù)斜導(dǎo)柱與滑塊的組合形式不同可以有以下四種形式:斜導(dǎo)柱安裝在定模,滑塊設(shè)置在動(dòng)模;斜導(dǎo)柱安裝在動(dòng)模,滑塊設(shè)置在定模;斜導(dǎo)柱與滑塊同安裝在動(dòng)模;斜導(dǎo)柱與滑塊同安裝在定模。斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯注射模的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊,抽芯動(dòng)作安全可靠,加工制造方便,因而廣泛使用在需側(cè)向抽芯的注射模中。

7.2注射成型模具各部分組成及設(shè)計(jì)

7.2.1分型面

1.分型面的形狀模具上用以取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面稱為分型面。分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素,并且直接影響著塑料熔體的流動(dòng)、充填性能及塑件的脫模。注射模有單個(gè)分型面和多個(gè)分型面之分。分型面的形狀有:平直分型面、傾斜分型面、階梯分型面、曲面分型面及瓣合分型面等,如圖7-4所示。其中平直分型面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工方便,經(jīng)常采用。

圖7-4分型面的形式(a)平直分型面；(b)傾斜分型面；(c)階梯分型面；(d)曲面分型面;(e)瓣合分型面

2.分型面的選擇

分型面的選擇是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題,影響分型面的因素比較多。選擇分型面一般應(yīng)遵循以下原則。

(1)分型面選擇應(yīng)保證塑件能順利取出。分型面應(yīng)設(shè)置在塑件外形最大輪廓處,否則塑件無(wú)法取出。

(2)分型面選擇應(yīng)方便塑件順利脫模。一般推出機(jī)構(gòu)設(shè)置在動(dòng)模一側(cè),所以分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件留在動(dòng)模。如圖7-5所示的塑件,若按圖7-5(a)分型,塑件收縮后包在定模型芯上,分型后塑件留在定模內(nèi),這樣應(yīng)該在定模側(cè)設(shè)置推出機(jī)構(gòu),從而增加了模具的復(fù)雜程度;若按圖7-5(b)分型,塑件則留在動(dòng)模一側(cè)。一般說(shuō)來(lái),當(dāng)塑件有小孔或有嵌件時(shí),為了保證塑件留在動(dòng)模,型腔應(yīng)設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。

圖7-5分型面對(duì)脫模的影響

(3)分型面選擇應(yīng)保證塑件的精度要求。圖7-6(a)所示為一雙聯(lián)齒輪,若按圖7-6(a)所示設(shè)置分型面,兩部分齒輪分別在動(dòng)定模內(nèi)成型,則受合模精度影響會(huì)導(dǎo)致齒輪的同軸度誤差增加;若按7-6(b)所示分型則能有效提高其同軸度。

圖7-6分型面對(duì)塑件精度的影響

(4)分型面選擇應(yīng)考慮塑件外觀質(zhì)量。如圖7-7所示的塑件,若按7-7(a)分型,分型面產(chǎn)生的飛邊不易清除,且影響塑件的外觀質(zhì)量;若按圖7-7(b)分型,則所產(chǎn)生的飛邊易清除且不影響塑件的外觀。

圖7-7分型面對(duì)外觀質(zhì)量的影響

(5)分型面選擇應(yīng)考慮排氣效果。分型面應(yīng)盡量設(shè)置在塑料熔體充滿的末端處,這樣分型面就可以有效排除型腔內(nèi)積聚的空氣。圖7-8(a)所示的結(jié)構(gòu),排氣效果較差;圖7-8(b)所示的結(jié)構(gòu),排氣效果較好。

除此之外,分型面選擇時(shí),還要考慮模具零件制造的難易程度、鎖模力的方向和鎖模的可靠性,側(cè)向抽芯的方便與否?？傊?影響分型面的因素很多,設(shè)計(jì)時(shí)在保證塑件質(zhì)量的前提下,應(yīng)使模具的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單越好。

圖7-8分型面對(duì)排氣效果的影響

7.2.2成型零件設(shè)計(jì)

1.成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1)凹模的結(jié)構(gòu)凹模有整體式和組合式兩類。整體式凹模如圖7-9所示,這種凹模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成型處塑件的質(zhì)量較好,模具強(qiáng)度好,不易變形。但其加工工藝性差,熱處理不方便,內(nèi)尖角處易開(kāi)裂,所以只適用于形狀簡(jiǎn)單的塑件成型。

圖7-9整體式凹模

(1)整體嵌入式凹模。對(duì)于多型腔模具,一般情況都是將每個(gè)型腔單獨(dú)加工,然后壓入模板中,凹模與模板采用小間隙配合或過(guò)渡配合,如圖7-10所示。圖7-10(a)、(b)、(c)是反裝式,其中圖7-10(b)、(c)的型腔有方向性,用圓柱銷或平鍵進(jìn)行止轉(zhuǎn)定位;圖7-10(e)是正裝式,可省去支承板。

圖7-10整體嵌入式凹模及固定

(2)局部鑲拼式凹模。對(duì)于形狀復(fù)雜或易損壞的凹模,將難以加工或易損壞的部分設(shè)計(jì)成鑲件形式,嵌入型腔主體上,以方便加工和更換,常用結(jié)構(gòu)如圖7-11所示。嵌入部分與凹模也采用過(guò)渡配合H7/m6。

圖7-11局部鑲拼式凹模

(3)四壁拼合式凹模。對(duì)于大型的復(fù)雜凹模,可以采用將凹模四壁單獨(dú)加工后鑲?cè)肽Ｌ字?然后再和底板組合的方式,如圖7-12所示。

圖7-12四壁拼合式凹模

2)型芯的結(jié)構(gòu)型芯是成型塑件內(nèi)表面的凸?fàn)盍慵?有整體式和組合式兩類。

(1)整體式型芯。如圖7-13所示，將型芯與模板制成一體,其結(jié)構(gòu)牢固,但工藝性較差,同時(shí)模具材料耗費(fèi)多,這類型芯主要用于形狀簡(jiǎn)單的單型腔模具中。

圖7-13整體式型芯

(2)組合式型芯。如圖7-14所示是將型芯單獨(dú)加工后鑲?cè)肽０逯薪M成,這樣可以節(jié)約貴重模具材料,便于加工,尺寸精度容易保證。當(dāng)凸模結(jié)構(gòu)復(fù)雜或加工困難時(shí),將型芯分成容易加工的幾個(gè)部分,然后鑲拼起來(lái)裝配入模板中,其相互之間的配合也采用H7/m6。圖7-14(a)所示的型芯,如采用整體式結(jié)構(gòu),必然造成加工困難,改用兩個(gè)小型芯的鑲拼結(jié)構(gòu),分別單獨(dú)加工,則可使加工工藝大大簡(jiǎn)化;但當(dāng)兩個(gè)小型芯位置十分接近時(shí),由于型芯孔之間的壁很薄,熱處理時(shí)容易開(kāi)裂,而如用圖7-14(b)所示,僅鑲嵌一個(gè)小型芯,則可克服上述缺點(diǎn);圖7-14(c)所示的結(jié)構(gòu),其中有兩處長(zhǎng)方形凹槽,如采用整體式結(jié)構(gòu),則加工相當(dāng)困難,改用三塊鑲塊分別加工后用鉚釘鉚合,就比較方便加工。

圖7-14整體嵌入式型芯

(3)小型芯。小型芯的固定方法如圖7-15所示。最為簡(jiǎn)單的固定方式是壓入式,如圖7-15(a)所示;圖7-15(b)的形式是從正面鑲?cè)肽０搴笤诜疵驺T接;圖7-15(c)為最常用的臺(tái)階式固定形式;若固定的模板太厚,可采用圖7-15(d)的形式,在下面用一圓柱墊塊;圖7-15(e)采用螺釘壓緊。圖7-15(c)、(d)、(e)型芯與固定板的配合可采用H7/m6。

圖7-15小型芯的固定方法

2.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型芯直接構(gòu)成塑件的尺寸。由于影響塑件尺寸的因素很多,特別是塑料收縮率的影響,所以其計(jì)算過(guò)程比較復(fù)雜。

1)影響成型零件尺寸的因素

(1)成型收縮。塑件成型后的收縮率波動(dòng)范圍較大,且與多種因素有關(guān)。在計(jì)算工作尺寸時(shí),通常按平均收縮率計(jì)算:

(7-1)式中:S為塑件的平均收縮率；Smax為塑件的最大收縮率；Smin為塑件的最小收縮率。

(2)模具成型零件的制造公差。它直接影響塑件的尺寸公差,成型零件的精度高,則塑件的精度也高。模具設(shè)計(jì)時(shí),成型零件的制造公差δz可選為塑件公差Δ的1/3～1/4,或選IT7~IT8級(jí)精度,表面粗糙度為Ra0.05~0.8μm。

(3)模具成型零件的磨損。模具使用過(guò)程中由于塑料熔體、塑件對(duì)模具的作用,成型過(guò)程中可能產(chǎn)生的腐蝕氣體的銹蝕以及模具維護(hù)時(shí)重新打磨拋光等,均有可能使成型零件發(fā)生磨損。在計(jì)算成型零件工作尺寸時(shí),磨損量δc應(yīng)根據(jù)塑件的產(chǎn)量、塑件品種、模具材料等因素來(lái)確定。一般說(shuō)來(lái),對(duì)中、小型塑件,最大磨損量δc可取塑件公差Δ的1/6,對(duì)于大型塑件則取塑件公差Δ的1/6以下。此外,模具安裝、配合的誤差,塑件的脫模斜度等都會(huì)影響塑件的尺寸精度。

2)成型零件工作尺寸的計(jì)算成型零件的工作尺寸是根據(jù)塑件成型收縮率、成型塑件的制造公差和模具成型零件磨損量等來(lái)確定的。常用的方法是平均收縮率法,如圖7－16和表7-1所示。

圖7-16成型零件工作尺寸和塑件尺寸的關(guān)系

表7-1成型尺寸計(jì)算公式按平均收縮率法計(jì)算模具工作尺寸有一定誤差,這是因?yàn)樵谏鲜龉街械摩膠及x系數(shù)取值憑經(jīng)驗(yàn)確定,為保證塑件實(shí)際尺寸在規(guī)定的公差范圍內(nèi),尤其是對(duì)于尺寸較大且收縮率波動(dòng)范圍較大的塑件,需要對(duì)成型尺寸進(jìn)行校核。其校核的條件是塑件成型尺寸公差應(yīng)小于塑件尺寸公差。型腔或型芯的徑向尺寸:（Smax－Smin）Ls（或ls）+δz+δc<Δ

（δc=Δ/6）型腔深度或型芯高度尺寸:（Smax－Smin）Hs（或hs）+δz<Δ

塑件的中心距尺寸:（Smax－Smin）Cs<Δ

3.型腔和底板的計(jì)算

1)型腔和底板的計(jì)算依據(jù)在塑料模塑過(guò)程中,型腔所承受的力是十分復(fù)雜的。在塑料熔體的壓力作用下,型腔將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力及變形。如果型腔壁厚和底板厚度不夠,當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)型腔材料的許用應(yīng)力時(shí),型腔即發(fā)生強(qiáng)度破壞。與此同時(shí),剛度不足則發(fā)生過(guò)大的彈性變形,從而產(chǎn)生溢料和影響塑料制品尺寸及成型精度,也可能導(dǎo)致脫模困難等,可見(jiàn)模具對(duì)強(qiáng)度和剛度都有要求。實(shí)踐證明,模具對(duì)強(qiáng)度及剛度的要求也并非要同時(shí)兼顧。對(duì)大尺寸型腔,剛度不足是主要矛盾,應(yīng)按剛度條件計(jì)算;對(duì)小尺寸型腔,強(qiáng)度不夠是主要矛盾,應(yīng)按強(qiáng)度條件計(jì)算。

2)型腔和底板的強(qiáng)度及剛度計(jì)算

(1)計(jì)算法。常用圓形和矩形型腔壁厚及底板厚度的計(jì)算公式,見(jiàn)表7-2。系數(shù)c與c′分別由表7-3及表7-4查取。

表7-2型腔壁厚和底板厚度計(jì)算公式

表7-3

系數(shù)c

表7-4

系數(shù)c′

(2)查表法。型腔壁厚的計(jì)算比較復(fù)雜且煩瑣,為了簡(jiǎn)化模具設(shè)計(jì),表7-5列出矩形型腔壁厚的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),供設(shè)計(jì)時(shí)參考。

表7-5矩形型腔壁厚尺寸

7.2.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機(jī)噴嘴到型腔之間的一段進(jìn)料通道,其設(shè)計(jì)的好壞直接影響到塑件的質(zhì)量及成型效率。澆注系統(tǒng)的作用是:將塑料熔體均勻地送到每個(gè)型腔,并將注射壓力有效地傳送到型腔的各個(gè)部位,以獲得形狀完整、質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件。常見(jiàn)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,如圖7-17所示。

圖7-17常見(jiàn)的注射模具澆注系統(tǒng)

1.主流道設(shè)計(jì)主流道是指注射機(jī)噴嘴與型腔(單型腔模)或與分流道連接的這一段進(jìn)料通道,它與注射機(jī)噴嘴在同一軸心線上。在臥式或立式注射機(jī)用模具中,主流道垂直于分型面。主流道的結(jié)構(gòu)形式及與注射機(jī)噴嘴的連接如圖7-18所示。主流道需設(shè)計(jì)成錐角為α=2°～6°的圓錐形,表面粗糙度Ra≤0.８μm,以便于澆注系統(tǒng)凝料從其中順利拔出。由于主流道要與高溫塑料和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞,所以主流道部分常設(shè)計(jì)在可拆卸的主流道襯套(俗稱澆口套)內(nèi),襯套一般選用碳素工具鋼,如T８A、T10A等,熱處理要求53~57HRC,襯套與定模板的配合可采用H7/m6或H9/m9。為使塑料熔體完全進(jìn)入主流道而不溢出,主流道與注射機(jī)噴嘴的對(duì)接處應(yīng)設(shè)計(jì)成半球形凹坑(圖7-18(a));同時(shí)為便于凝料的取出,其半徑R=r+(1～2)mm,其小端直徑D=d+(0.5～1)mm,如圖7-18(c)所示,否則凝料難以取出,如圖7-18(d)所示。圖7-18主流道形狀及其與注射機(jī)噴嘴的關(guān)系

為使模具與注射機(jī)對(duì)中,模具上應(yīng)設(shè)有定位圈,注射機(jī)固定模板定位孔與模具定位圈取較松動(dòng)的間隙配合或小間隙。小型模具可將主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式,高度h=8～10mm,大多數(shù)情況下,主流道襯套和定位圈分開(kāi)設(shè)計(jì),然后配合固定在模板上。

2.冷料穴

在主流道末端一般應(yīng)設(shè)置冷料穴。冷料穴的作用是為了防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)和型腔,影響塑件性能。冷料穴底部應(yīng)設(shè)置拉料桿,以便開(kāi)模時(shí)將主流道凝料從主流道襯套中拉出。如果分流道較長(zhǎng),為防止冷料進(jìn)入型腔,通常在分流道末端也設(shè)置冷料穴。

常見(jiàn)的冷料穴結(jié)構(gòu)如圖7-19所示。圖7-19(a)是“Z”字型拉料桿的冷料穴,應(yīng)用較普遍,但當(dāng)塑件被推出后無(wú)法作側(cè)向移動(dòng)時(shí)不能采用;圖7-19(b)、(c)是圖7-19(a)的兩種變異形式。圖7-19(a)、(b)、(c)三種形式的冷料穴,其拉料桿或推桿是固定在推桿固定板上的。圖7－19(d)是帶球形頭拉料桿的冷料穴,它一般用于推件板脫模的注射模中;圖7-19(e)、(f)是圖7－19(d)的兩種變異形式。圖7-19(d)、(e)、(f)三種形式的冷料穴,其拉料桿固定在動(dòng)模板上。

圖7-19常見(jiàn)的拉料桿和冷料穴

3.分流道

1)分流道的截面形狀分流道截面形狀有圓形、梯形、U形,半圓形及矩形等,如圖7-20所示。圓形和正方形流道截面的比表面積(流道表面積與體積之比)最小,流道的效率最高,但加工困難且正方形截面流道不易脫模,所以在實(shí)際生產(chǎn)中常用梯形、U形及半圓形截面。

圖7-20分流道的截面形狀

梯形截面的分流道的截面尺寸

H=(2/3)B,α=5°~10°,B=4~12mmU形截面的分流道的截面尺寸

H=1.25R1,

R1=0.5B,

α=5°~10°

2)分流道的布置形式分流道的布置有平衡式和非平衡式兩種。平衡式布置指主流道到各型腔的通道的長(zhǎng)度、截面形狀、尺寸都對(duì)應(yīng)相同,如圖7－21所示。這種布置形式的優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)均衡送料和同時(shí)充滿各型腔,使各型腔的塑件力學(xué)性能基本一致,但是這種形式分流道比較長(zhǎng)。

圖7-21分流道的平衡布置示意圖

非平衡式布置是指分流道到各型腔澆口的長(zhǎng)度不相等的布置形式,如圖7-22所示。這種布置形式在型腔較多時(shí),可縮短流道的總長(zhǎng)度,但為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)型腔同時(shí)充滿的要求,必須將澆口開(kāi)成不同的尺寸。有時(shí)往往需要多次修改,才能達(dá)到目的。所以,要求特別高的塑件不宜采用非平衡式布置。

圖7-22分流道的非平衡布置示意圖

4.澆口的設(shè)計(jì)澆口是指連接分流道和型腔的進(jìn)料通道,它是澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小且長(zhǎng)度最短的部分。澆口的作用表現(xiàn)為:塑料熔體通過(guò)澆口時(shí)剪切速率增高,粘度降低,有利于充型;同時(shí)熔體的內(nèi)摩擦加劇,使料流的溫度升高、粘度降低,從而提高了塑料的流動(dòng)性,有利于充型;另外在注射過(guò)程中,塑料充型后在澆口處及時(shí)凝固,防止熔體的倒流;成型后也便于塑件與整個(gè)澆注系統(tǒng)的分離。但是澆口的尺寸過(guò)小會(huì)使壓力損失增大,冷凝加快,補(bǔ)縮困難。澆口的設(shè)計(jì)是十分重要的,實(shí)際使用時(shí),澆口的尺寸常常需要通過(guò)試模,按成型情況酌情修正。

1)澆口的形式澆口的形式很多,尺寸也各不相同,常見(jiàn)的澆口形式、特點(diǎn)及尺寸見(jiàn)表7-6。

表7-6

澆口的形式及特點(diǎn)

表7-6

澆口的形式及特點(diǎn)

表7-6

澆口的形式及特點(diǎn)

2)澆口的設(shè)計(jì)澆口設(shè)計(jì)很重要的一方面是位置的設(shè)計(jì),澆口位置選擇不當(dāng)會(huì)使塑件產(chǎn)生變形、熔接痕、凹陷、裂紋等缺陷。一般說(shuō)來(lái),澆口位置選擇要遵循以下原則:

(1)澆口位置的設(shè)置應(yīng)使塑料熔體填充型腔的流程最短、料流變向最少。如圖7-23(a)所示的澆口位置,塑料流動(dòng)距離長(zhǎng),曲折較多,能量、壓力損失大,因而充型條件差,改用圖7-23(b)、(c)所示的澆口形式與位置,就能很好地彌補(bǔ)上述缺陷。

圖7-23澆口位置對(duì)填充的影響

對(duì)于大型塑件,一般要進(jìn)行流動(dòng)比校核。流動(dòng)比是指熔體在模具中各段流動(dòng)長(zhǎng)度與其對(duì)應(yīng)部位厚度比值之和,流動(dòng)比按式(7-2)計(jì)算。

(7-2)式中:Li為各段流道的流程長(zhǎng)度(mm);ti為各段流道的厚度或直徑(mm)。若流動(dòng)比超過(guò)允許值時(shí)會(huì)出現(xiàn)充型不足,這時(shí)應(yīng)調(diào)整澆口位置或增加澆口數(shù)量。表7－7

是幾種常用塑料的極限流動(dòng)比,供設(shè)計(jì)模具時(shí)參考。

表7-7

常用塑料的極限流動(dòng)比

(2)澆口位置的設(shè)置應(yīng)有利于排氣和補(bǔ)縮。圖7-24(a)采用側(cè)澆口,在成型時(shí)頂部會(huì)形成封閉氣囊(圖中A處),在塑件頂部常留下明顯的熔接痕;圖7-24(b)同樣采用側(cè)澆口,但頂部增厚或側(cè)壁減小,料流末端在澆口對(duì)面分型面處,排氣效果優(yōu)于前者;圖7-24(c)采用點(diǎn)澆口,分型面處最后充滿。另外若塑件壁厚相差較大,應(yīng)將澆口設(shè)在厚壁處,有利于補(bǔ)縮,可避免縮孔、凹痕產(chǎn)生。

圖7-24澆口應(yīng)有利排氣

(3)澆口位置的選擇要避免塑件變形。如圖7-25(a)所示大平面形塑料件,只用一個(gè)中心澆口,塑件會(huì)因內(nèi)應(yīng)力較大而翹曲變形;而圖7-25(b)采用多個(gè)點(diǎn)澆口,就可以克服翹曲變形缺陷。

圖7-25澆口要避免塑件變形

(4)澆口位置的設(shè)置應(yīng)減少或避免產(chǎn)生熔接痕、提高熔接痕的強(qiáng)度。熔接痕是充型時(shí)前端較冷的料流在型腔中的對(duì)接部位,它的存在會(huì)降低塑件的強(qiáng)度。澆口數(shù)量少,產(chǎn)生的熔接痕就少,但料流的流程過(guò)長(zhǎng),難以充滿,熔接處料溫低,熔接痕處強(qiáng)度低,易開(kāi)裂。為提高熔接痕處強(qiáng)度,也可在熔接痕處增設(shè)溢流槽,使冷料進(jìn)入溢流槽,如圖7-26所示。另外熔接痕的方向也應(yīng)注意,如圖7-27(a)所示的塑件,熔接痕與小孔位于一條直線,塑件強(qiáng)度較差;改用圖7-27(b)所示的形式布置,則可提高塑件的強(qiáng)度。

圖7-26澆口數(shù)量對(duì)熔接痕數(shù)量的影響

圖7-27熔接痕的方位

7.2.4合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

1.導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)常見(jiàn)的導(dǎo)柱與導(dǎo)套的固定配合形式如圖7-28所示。圖7-28(a)中無(wú)導(dǎo)套,圖7-28(b)、(c)、(d)、(e)為導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合。其中7-28(d)、(e)的結(jié)構(gòu)導(dǎo)柱的固定端與導(dǎo)套的外徑一致,加工方便、導(dǎo)向精度高。

圖7-28導(dǎo)柱導(dǎo)套的固定及配合

導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意:導(dǎo)柱頭部應(yīng)有導(dǎo)向部分,使導(dǎo)柱能順利進(jìn)入導(dǎo)向孔;導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分長(zhǎng)度必須高出凸模端面10～12mm,以免凸模先進(jìn)入型腔與其相碰而損壞模具;導(dǎo)柱應(yīng)具有一定的抗彎強(qiáng)度,導(dǎo)柱導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性,一般選用20鋼經(jīng)滲碳熱處理,其硬度不低于50～55HRC,或用碳素工具鋼(T8A、T10A)經(jīng)淬火處理;導(dǎo)柱、導(dǎo)套與固定板之間,一般采用H7/m6或H7/k6配合,表面粗糙度Ra≤0.8μm;導(dǎo)向部分常采用H7/f7或H8/f8配合,表面粗糙度Ra＝0.8~0.4μm。

2.錐面定位機(jī)構(gòu)

當(dāng)成型大型深腔、薄壁塑件,尤其是非軸對(duì)稱的塑件時(shí),注射過(guò)程會(huì)產(chǎn)生較大的側(cè)向力,如果這種側(cè)向壓力完全由導(dǎo)柱承擔(dān),會(huì)造成導(dǎo)柱折斷或局部過(guò)度磨損,這時(shí)除了設(shè)置導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)外,一般應(yīng)增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)。錐面定位機(jī)構(gòu)有兩種形式,如圖7-29所示。一種是在錐面之間鑲上經(jīng)淬火的零件,如圖7-29中淬火鑲塊Ａ;另一種是兩錐面直接配合,此時(shí),兩錐面均淬火熱處理,以增加耐磨性。

圖7-29圓形型腔錐面對(duì)合機(jī)構(gòu)

通常設(shè)計(jì)模具時(shí)可以根據(jù)塑件形狀尺寸、一模成型個(gè)數(shù)、澆注系統(tǒng)的設(shè)置,基本上確定模板周界,再通過(guò)注射成型機(jī)的選定,考慮選用的模架能否與注射成型機(jī)相適應(yīng)。也可以先選定注射成型機(jī),然后根據(jù)模具的型腔配置,在注射成型機(jī)適宜的范圍內(nèi),選擇符合要求的標(biāo)準(zhǔn)模架。標(biāo)準(zhǔn)模架的選用可參考附錄及相關(guān)資料。

7.2.5推出機(jī)構(gòu)

1.脫模力的計(jì)算注射成型后,塑件在模具內(nèi)冷卻定型,由于體積的收縮,對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力。塑件要從型芯上脫出,就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力。對(duì)于不帶通孔的殼體類塑件,脫模時(shí)還必須克服大氣壓力。一般而論,塑件在開(kāi)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可用下式計(jì)算:

F=pA(μcosα-sinα)2.推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí),應(yīng)注意以下原則:(1)推出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)。(2)保證推出時(shí)塑件不變形或損壞。(3)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠。(4)良好的塑件外觀。(5)合模時(shí)正確復(fù)位。

3.常用的推出機(jī)構(gòu)

1)簡(jiǎn)單推出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單推出機(jī)構(gòu)包括推桿推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、活動(dòng)鑲塊及凹模推出機(jī)構(gòu)等。推管推出機(jī)構(gòu)主要用于推出中心帶孔的圓形制品或圓形凸臺(tái)塑件;聯(lián)合推出機(jī)構(gòu)采用以推件板為主,推桿及推管為輔的推出方式,保證塑件變形最小,適用于型芯內(nèi)部阻力大、僅用推件板或推桿易使塑件變形或損壞的場(chǎng)合。下面介紹最常用的兩種推出機(jī)構(gòu)。

(1)推桿推出機(jī)構(gòu)。推桿推出機(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單、最常用的一種推出機(jī)構(gòu),如圖7-30所示。其工作過(guò)程是:開(kāi)模后,當(dāng)注射機(jī)頂桿推動(dòng)推板5,推桿1、拉料桿６分別將塑件、凝料頂離動(dòng)模表面而脫模;合模時(shí),推出機(jī)構(gòu)由于復(fù)位桿7的作用回復(fù)到推出之前的初始位置。

圖7-30推桿推出機(jī)構(gòu)

圖7-31推桿的形式

圖7-32推桿的固定形式

推桿的材料常用T8、T10碳素工具鋼,熱處理要求硬度≥50HRC,工作端配合的表面粗糙度Ra≤0.8μm,與推桿孔呈H8/f8配合。推桿固定端與推桿固定板、推桿與支承板通常采用單邊0.5mm的間隙,這樣既可降低加工要求,又能在多推桿的情況下,不會(huì)因推桿孔加工時(shí)產(chǎn)生的偏差而發(fā)生卡死現(xiàn)象。

有時(shí)推出機(jī)構(gòu)中的推桿較細(xì)、較多或推出力不均勻,推出后推桿可能發(fā)生偏斜,造成推桿彎曲或折斷,此時(shí),應(yīng)考慮設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向裝置。常見(jiàn)的推出機(jī)構(gòu)導(dǎo)向裝置如圖7－33所示。圖7-33(a)、(b)中的導(dǎo)柱能起支承的作用,以減小在注射成型時(shí)動(dòng)模板、支承板的變形;圖7-33(c)的結(jié)構(gòu)只起導(dǎo)向作用。模具小、頂桿少、塑件產(chǎn)量又不多時(shí),可只用導(dǎo)柱不用導(dǎo)套;反之模具還需裝導(dǎo)套,以延長(zhǎng)零件的使用壽命及增強(qiáng)模具的可靠性。

圖7-33推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向裝置

(2)推件板推出機(jī)構(gòu)。推件板推出機(jī)構(gòu)是在型芯的根部安裝了一塊與之相配的推件板,在塑件的整個(gè)周邊端面上進(jìn)行推出,其工作過(guò)程與推桿推出機(jī)構(gòu)類似。這種推出機(jī)構(gòu)作用面積大,推出力大而均勻,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),并且在塑件上無(wú)推出痕跡,所以推件板推出機(jī)構(gòu)適用于薄壁容器、殼形塑件及外表面不允許留有推出痕跡的塑件。常用的推件板推出機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖7-34所示。為了減少推件板與型芯的摩擦,可采用圖7-35所示的結(jié)構(gòu),推件板與型芯間留有0.2～0.25mm的間隙,并用錐面配合,以防止推件板因偏心而溢料。對(duì)于大型的深腔塑件或用軟塑料成型的塑件,推件板推出時(shí),塑件與型芯間容易形成真空,在模具上可設(shè)置進(jìn)氣裝置,如圖7-36所示。

圖7-34常見(jiàn)的推件板推出機(jī)構(gòu)

圖7-35推件板與凸模錐面的配合形式

圖7-36推件板推出機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣裝置

2)塑件二次推出機(jī)構(gòu)當(dāng)塑件形狀特殊或因生產(chǎn)自動(dòng)化需要,在一次脫模動(dòng)作后,塑件仍難于從型腔中取出或不能自動(dòng)脫落時(shí),必須增加一次脫模動(dòng)作,才能使塑件脫模,這類脫模機(jī)構(gòu)稱為二次推出機(jī)構(gòu)。圖7-37所示二次推出機(jī)構(gòu)中,推桿1、凹模型腔4實(shí)現(xiàn)一次脫模,使塑件與主型芯分離;階梯推桿2獨(dú)立運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)二次脫模,使塑件與凹模型腔4分離,實(shí)現(xiàn)二次脫模。

圖7-37二次脫模過(guò)程

圖7-38二次脫模過(guò)程

3)順序推出機(jī)構(gòu)通常開(kāi)模時(shí)盡可能使塑件留在模具動(dòng)模一側(cè),但有時(shí)因塑件形狀特殊而不一定留于動(dòng)模,或因某種特殊需要要求模具在分型時(shí)必須先使定模分型,然后再使動(dòng)、定模分型,這兩種情況均需考慮在定模上設(shè)置推出機(jī)構(gòu),稱之順序推出機(jī)構(gòu)。圖7-39(a)所示是拉鉤順序脫模的形式。開(kāi)模時(shí),A-A分型面首先分型,開(kāi)模一定距離,拉鉤1在壓板3作用下擺動(dòng)而脫鉤,中間板2受定距螺釘4限制而停止運(yùn)動(dòng),于是從B-B面分型脫模。

圖7-39順序與雙向推出機(jī)構(gòu)

4)帶螺紋塑件的推出機(jī)構(gòu)彈性好的軟塑料可采用推件板強(qiáng)制脫螺紋,當(dāng)采用螺紋型芯或螺紋型環(huán)成型塑件的內(nèi)、外螺紋時(shí),小批量生產(chǎn)可采用機(jī)外裝卸螺紋的方法,大批量生產(chǎn)應(yīng)采用模內(nèi)機(jī)動(dòng)脫螺紋機(jī)構(gòu)。機(jī)動(dòng)脫螺紋通常將開(kāi)合模的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),從而使塑件上的螺紋脫出,也可以在注射機(jī)上設(shè)置專用的開(kāi)合模絲杠。圖7-40為錐齒輪脫螺紋結(jié)構(gòu)。開(kāi)模時(shí),齒條導(dǎo)柱9帶動(dòng)齒輪軸10上的齒輪旋轉(zhuǎn),通過(guò)錐齒輪1、2帶動(dòng)圓柱齒輪副3、4和螺紋型芯5、螺紋拉料桿8旋轉(zhuǎn),使螺紋型芯5旋轉(zhuǎn)并移動(dòng),從而脫開(kāi)塑件。

圖7-40錐齒輪脫螺紋結(jié)構(gòu)

圖7-41所示為齒輪齒條脫螺紋結(jié)構(gòu)。開(kāi)模時(shí),齒條導(dǎo)柱2帶動(dòng)螺紋型芯1旋轉(zhuǎn)并沿套筒螺母3做軸向移動(dòng),實(shí)現(xiàn)脫螺紋動(dòng)作。

圖7-41齒輪齒條脫螺紋結(jié)構(gòu)

圖7-42為角式注射機(jī)螺紋旋出機(jī)構(gòu),主動(dòng)齒輪軸2的端部為方軸,插入開(kāi)合模絲杠1的方孔內(nèi),開(kāi)模時(shí),絲杠1帶動(dòng)模具上的主動(dòng)齒輪軸2旋轉(zhuǎn),通過(guò)嚙合的齒輪3脫卸螺紋型芯4。在彈簧作用下,定模型腔部分隨塑件移動(dòng)一定距離(定距螺釘6限定距離)后停止移動(dòng),螺紋型芯4一邊旋轉(zhuǎn),一邊將塑件從模型腔中拉出。

圖7-42角式注射機(jī)螺紋旋出機(jī)構(gòu)

5)點(diǎn)澆口流道的推出機(jī)構(gòu)當(dāng)塑模的澆注系統(tǒng)采用點(diǎn)澆口時(shí),由于澆口與塑件的連接面積較小,在開(kāi)模時(shí)易在澆口處拉斷,而使?jié)部谂c塑件分離,因此澆注系統(tǒng)的凝料必須單獨(dú)從模具中脫出,這時(shí)必須考慮點(diǎn)澆口流道的推出機(jī)構(gòu),其結(jié)構(gòu)形式如圖7-43所示。圖7-43(a)為用定模推板拉斷點(diǎn)澆口的結(jié)構(gòu),開(kāi)模時(shí),由于彈簧頂銷5的作用,A－A分型面先分型,主流道凝料從定模拉出。當(dāng)限位螺釘8與定模推件板6接觸時(shí),澆注系統(tǒng)凝料與塑件在澆口處拉斷。與此同時(shí),B-B分型面分型,澆注系統(tǒng)由定模推件板6從凹模型腔中推出,最后C-C分型面分型,塑件由推管2推出脫模。彈簧頂銷5的作用是將澆口凝料從定模推板孔中推出。圖7-43(b)為利用側(cè)凹拉斷點(diǎn)澆口的結(jié)構(gòu)。開(kāi)模時(shí),由于分流道末端斜孔料限制,使?jié)沧⑾到y(tǒng)在澆口處與塑件斷開(kāi),同時(shí)在動(dòng)模板上設(shè)置了倒錐度拉料桿9,使主流道凝料脫出定模板11,并將分流道凝料拉出斜孔。當(dāng)?shù)谝淮畏中徒Y(jié)束后,拉料桿9從澆注系統(tǒng)的主流道末端退出,從而使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料自動(dòng)墜落。

圖7-43點(diǎn)澆口流道的推出機(jī)構(gòu)(a)定模推板拉斷點(diǎn)澆口的結(jié)構(gòu)圖；(b)側(cè)凹拉斷點(diǎn)澆口的結(jié)構(gòu)圖7.2.6側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.側(cè)向分型與抽芯的分類當(dāng)塑件側(cè)壁帶有孔、凹槽或凸臺(tái)時(shí),模具上成型該處的零件必須設(shè)計(jì)成側(cè)向移動(dòng)的活動(dòng)型芯,在塑件脫模時(shí)應(yīng)該先將其抽出,否則無(wú)法脫模,合模時(shí)又要將其復(fù)位,完成這種活動(dòng)型芯抽出和復(fù)位的機(jī)構(gòu)叫側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。常用側(cè)向分型與抽芯的方法有:

(1)手動(dòng)抽芯。手動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)是指用手工工具抽出活動(dòng)型芯。手工抽芯模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便,但生產(chǎn)率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大,只適用于小型塑件的小批量生產(chǎn)。

(2)液壓或氣動(dòng)抽芯。該機(jī)構(gòu)以壓力油或壓縮空氣作為抽芯動(dòng)力,通過(guò)液壓缸或氣缸活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)抽芯。這種抽芯方式抽拔力大,抽芯距也較長(zhǎng),但需配置專門的液壓或氣動(dòng)系統(tǒng),費(fèi)用較高,多適用于大型塑料模具的抽芯。

(3)機(jī)動(dòng)抽芯。機(jī)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)指在開(kāi)模時(shí)利用注射機(jī)的開(kāi)模力,通過(guò)一定的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將活動(dòng)型芯抽出。機(jī)動(dòng)抽芯抽拔力大、勞動(dòng)強(qiáng)度小、生產(chǎn)效率高、操作方便,容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn),所以在生產(chǎn)中被廣泛采用。

2.抽芯距抽芯距是指?jìng)?cè)型芯從成型位置抽到不妨礙制品取出位置時(shí)側(cè)型芯在抽拔方向所移動(dòng)的距離。抽芯距一般應(yīng)大于側(cè)孔深度h(或凸臺(tái)高度)2～3mm。

3.常用的兩種機(jī)動(dòng)分型與抽芯機(jī)構(gòu)

1)斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)是一種最常用的機(jī)動(dòng)分型與抽芯機(jī)構(gòu),它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,安全可靠的特點(diǎn)。如圖7-44所示,斜導(dǎo)柱3固定在定模座板2上,滑塊8可以在動(dòng)模板7的導(dǎo)滑槽內(nèi)滑動(dòng),側(cè)型芯5用銷釘4固定在滑塊8上。開(kāi)模時(shí),開(kāi)模力通過(guò)斜導(dǎo)柱作用于滑塊上,迫使滑塊在動(dòng)模板槽內(nèi)向左滑動(dòng),直至斜導(dǎo)柱全部脫離滑塊,即完成抽芯動(dòng)作。制品由推出機(jī)構(gòu)中的推管6推離型芯。限位擋塊9、彈簧10及螺釘11組成定位裝置,使滑塊保持抽芯后的最終位置,以確保合模時(shí)斜導(dǎo)柱能準(zhǔn)確地進(jìn)人滑塊的斜孔,使滑塊再次回到成型位置。在成型時(shí),滑塊受到型腔內(nèi)熔體壓力的作用,有產(chǎn)生位移的可能,因此用鎖緊楔１在注射時(shí)鎖緊滑塊,防止側(cè)型芯受到成型壓力的作用時(shí)向外移動(dòng),保證滑塊在成型時(shí)的位置。

圖7-44斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)

(1)斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)。①斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求。斜導(dǎo)柱常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7-45所示,按截面形狀可分為圓形和矩形。圓形截面加工方便,裝配容易,應(yīng)用較廣;矩形截面在相同截面條件下,具有較大的斷面系數(shù),能承受較大的彎矩,雖然加工較難,裝配不便,但在實(shí)際生產(chǎn)中仍有使用。圖7-45(a)為圓形斜導(dǎo)柱;圖7-45(b)為模內(nèi)抽拔的矩形斜導(dǎo)柱;圖7-45(c)為模外抽拔的矩形斜導(dǎo)柱,圖7-45(d)為起延時(shí)作用的矩形斜導(dǎo)柱。

圖7-45斜導(dǎo)柱的形式

斜導(dǎo)柱固定端與模板之間的配合采用H7/m6,與滑塊之間的配合采用0.5～1mm的間隙。斜導(dǎo)柱的材料多為T8A、T10A等碳素工具鋼,也可以采用20鋼滲碳處理,熱處理要求HRC≥55,表面粗糙度Ra≤0.8μm。

②斜導(dǎo)柱傾斜角α。斜導(dǎo)柱傾斜角α(如圖7-46所示)是決定其抽芯工作效果的重要因素。傾斜角的大小關(guān)系到斜導(dǎo)柱所承受彎曲力和實(shí)際達(dá)到的抽拔力,也關(guān)系到斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度、抽芯距和開(kāi)模行程。傾斜角α實(shí)際上就是斜導(dǎo)柱與滑塊之間的壓力角,因此,α應(yīng)小于25°,一般在12°～22°內(nèi)選取。在這種情況下,鎖緊楔α′=α+2°～3°,以防止側(cè)型芯受到成型壓力的作用時(shí)向外移動(dòng),斜導(dǎo)柱變形。圖7-46斜導(dǎo)柱的形式

③斜導(dǎo)柱直徑d。斜導(dǎo)柱受力分析見(jiàn)圖7-47,根據(jù)材料力學(xué)理論可推導(dǎo)出斜導(dǎo)柱直徑d的計(jì)算公式為(7-4)式中:d為斜導(dǎo)柱直徑(mm);F為抽出側(cè)型芯的抽拔力(N);Lw為斜導(dǎo)柱的彎曲力臂(見(jiàn)圖7-47(a))(mm);［σw］為斜導(dǎo)柱許用彎曲應(yīng)力,可查有關(guān)手冊(cè),對(duì)于碳素鋼可取為140×106Pa;α為斜導(dǎo)柱傾斜角。④斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度的計(jì)算。斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度根據(jù)抽芯距s、斜導(dǎo)柱直徑d、固定軸肩直徑D、傾斜角α以及安裝導(dǎo)柱的模板厚度h來(lái)確定,如圖7-47(b)所示。(7-5)式中:d2為斜導(dǎo)柱固定部分的大端直徑(mm);h為斜導(dǎo)柱固定板厚度(mm);s為抽芯距(mm);d為斜導(dǎo)柱直徑(mm);α為斜導(dǎo)柱傾斜角。圖7-47斜導(dǎo)柱受力分析及長(zhǎng)度的確定(2)滑塊設(shè)計(jì)。①滑塊的形式?；瑝K分整體式和組合式兩種。組合式是將型芯安裝在滑塊上,這樣可以節(jié)省鋼材,且加工方便,因而應(yīng)用廣泛。型芯與滑塊的連接形式如圖7-48所示,圖7-48(a)、(b)、(d)為較小型芯的固定形式;圖7-48(c)為燕尾槽固定形式,用于較大型芯;型芯為薄片時(shí),可用圖7-48(e)所示的通槽固定形式;對(duì)于多個(gè)型芯,可用圖7-48(f)所示的固定板固定形式?；瑝K材料一般采用45鋼或T8、T10,熱處理硬度HRC40

以上。

圖7-48型芯與滑塊的連接形式

②滑塊的導(dǎo)滑形式?；瑝K的導(dǎo)滑形式如圖7-49所示。圖7-49(a)、(e)為整體式;圖7-49(b)、(c)、(d)、(f)為組合式,加工方便。

圖7-49滑塊的導(dǎo)滑形式

導(dǎo)滑槽常用45鋼,調(diào)質(zhì)熱處理后硬度為28～32HRC。蓋板的材料用T8A、T10A或45鋼,熱處理硬度HRC50以上。滑塊與導(dǎo)滑槽的配合為H8/f8,配合部分表面粗糙度Ra≤0.8μm;滑塊長(zhǎng)度l應(yīng)大于滑塊寬度的1.5倍,抽芯完畢,留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長(zhǎng)度不小于2/3l。

(3)滑塊定位裝置設(shè)計(jì)。滑塊定位裝置用于保證開(kāi)模后滑塊停留在剛脫離斜導(dǎo)柱的位置上,合模時(shí)使斜導(dǎo)柱能準(zhǔn)確地進(jìn)入滑塊的孔內(nèi),順利合模?；瑝K定位裝置的結(jié)構(gòu)如圖7－50所示。圖7-50(a)為滑塊利用自重?？吭谙尬粨鯄K上,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適用于向下方抽芯的模具;圖7-50(b)為靠彈簧力使滑塊停留在擋塊上,適用于各種抽芯的定位,定位比較可靠,經(jīng)常采用;圖7-50(c)、(d)為彈簧止動(dòng)銷和彈簧鋼球定位的形式,結(jié)構(gòu)比較緊湊,適于水平抽芯。

圖7-50滑塊的定位形式

(4)鎖緊楔設(shè)計(jì)。鎖緊楔的作用就是鎖緊滑塊,常用的鎖緊楔形式如圖7-51所示。圖7-51(a)為整體式,結(jié)構(gòu)牢固可靠,剛性好,但耗材多,加工不便,磨損后調(diào)整困難;圖7－51(b)形式適用于鎖緊力不大的場(chǎng)合,制造調(diào)整都較方便;圖7-51(c)利用T形槽固定鎖緊楔,銷釘定位,能承受較大的側(cè)向壓力,但磨損后不易調(diào)整,適用于較小模具;圖7-51(d)為鎖緊楔整體嵌入模板的形式,剛性較好,修配方便,適用于較大尺寸的模具;圖7-51(e)、(f)對(duì)鎖緊楔進(jìn)行了加強(qiáng),適用于鎖緊力大的場(chǎng)合。

圖7-51鎖緊楔的形式

2)斜滑塊側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)當(dāng)塑件的側(cè)凹較淺、抽拔力較大,而抽芯距不太大時(shí),可采用斜滑塊側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。斜滑塊側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是利用推出機(jī)構(gòu)的推力驅(qū)動(dòng)斜滑塊的斜向運(yùn)動(dòng),在塑件被推出的同時(shí)完成側(cè)向抽芯動(dòng)作。斜滑塊側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)一般可分為外側(cè)分型抽芯和內(nèi)側(cè)抽芯兩種。

(1)斜滑塊外側(cè)分型抽芯機(jī)構(gòu)。圖7-52為斜滑塊外側(cè)分型抽芯機(jī)構(gòu)。脫模時(shí),斜滑塊1受頂桿2的推動(dòng)向上右運(yùn)動(dòng),同時(shí)向兩側(cè)分開(kāi),分開(kāi)動(dòng)作是通過(guò)斜滑塊上的凸耳在錐模套5上的導(dǎo)滑槽中運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,止動(dòng)釘7用于防止滑塊從模套中脫出。

圖7-52斜滑塊外側(cè)分型抽芯機(jī)構(gòu)

(2)斜滑塊內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。圖7-53為斜滑塊內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。開(kāi)模時(shí)推出板5推動(dòng)斜滑塊3,使其沿著動(dòng)模板上的斜孔或?qū)Щ圻\(yùn)動(dòng),同時(shí)完成內(nèi)側(cè)抽芯與推出塑件的動(dòng)作。

圖7-53斜滑塊內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)

7.2.7模具調(diào)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

(1)冷卻水孔應(yīng)盡量多、孔徑應(yīng)盡量大。

(2)冷卻水道至型腔表面的距離應(yīng)盡量相等,一般冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)大于10mm,常用12～15mm。

(３)澆口處加強(qiáng)冷卻。澆口附近的溫度最高,離澆口距離越遠(yuǎn)溫度越低,因此澆口附近應(yīng)加強(qiáng)冷卻,在它的附近設(shè)冷卻水的入口,如圖7-54所示。

圖7-54冷卻水道入口的選擇

(4)降低入水與出水的溫差。冷卻水道較長(zhǎng)時(shí),入水與出水的溫差就較大,會(huì)使模具的溫度分布不均勻,為了避免此現(xiàn)象,可以通過(guò)改變冷卻水道的排列方式來(lái)克服這個(gè)缺陷。

(5)注意干涉和密封等問(wèn)題,避免將冷卻管道開(kāi)設(shè)在塑料的熔接痕部位。冷卻管道應(yīng)避開(kāi)模具內(nèi)推桿孔、螺紋孔及型芯孔等其它孔道。水管接頭處必須密封,防止漏水。另外,冷卻管道不應(yīng)穿過(guò)鑲塊,以免在接縫處漏水,若必須通過(guò)鑲塊時(shí),則應(yīng)加鑲套管密封。

(6)冷卻水道的大小要易于加工和清理,一般孔徑為8～10mm。

2.常見(jiàn)冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

(1)直流式和直流循環(huán)式：如圖7-55所示,這種冷卻形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工方便,但模具冷卻不均勻。適用于成型面積較大、型腔較淺塑料制品。

圖7-55直流式和直流循環(huán)式冷卻裝置

(2)循環(huán)式:如圖7-56所示,圖(a)為間歇循環(huán)式,冷卻效果較好,但出入口數(shù)量較多,加工費(fèi)用高;圖(b)、(c)為連續(xù)循環(huán)式,冷卻槽加工成螺旋狀,且只有一個(gè)入口和出口,其冷卻效果比圖(a)稍差。這些形式均適用型芯和型腔的冷卻。

圖7-56循環(huán)式冷卻裝置

(3)噴流式:如圖7-57所示,以水管代替型芯鑲件,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本較低,冷卻效果較好。這種形式既可用于小型芯的冷卻也可用于大型芯的冷卻。

圖7-57噴流式冷卻裝置

3.冷卻系統(tǒng)計(jì)算塑料注射模冷卻時(shí)所需要的冷卻水量(體積)可按下式計(jì)算:(7-6)式中:V為所需冷卻水的體積(m3/min);m為包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的每次注入模具的塑料質(zhì)量(kg);n為每小時(shí)注射的次數(shù);ρ為冷卻水在使用狀態(tài)下的密度(kg／m3);cp為冷卻水的比熱容(J／kg·℃);t1為冷卻水出口溫度(℃);t2為冷卻水入口溫度(℃);Δh為從熔融狀態(tài)的塑料進(jìn)入型腔時(shí)的溫度到塑料冷卻脫模溫度為止,塑料所放出的熱量(J／kg),Δh值見(jiàn)表7-8。

表7-8常用塑料柱凝固時(shí)所放出的熱量Δh表7-9冷卻流道的穩(wěn)定湍流速度、流量、流道直徑

4.加熱裝置的設(shè)計(jì)

模具的加熱方式有很多,如熱水、熱油、蒸汽和電加熱等等。目前普遍采用的是電加熱溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng),如果加熱介質(zhì)采用各種流體,那么其設(shè)計(jì)方法類似于冷卻水道的設(shè)計(jì)。這里就不再贅述,下面是電加熱的主要方式:

(1)電熱絲直接加熱。將選擇好的電熱絲放入絕緣瓷管中裝入模板的加熱孔中。通電后就可對(duì)模具進(jìn)行加熱。這種加熱方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉,但電熱絲與空氣接觸后易氧化,壽命較短,同時(shí)也不太安全。

(2)電熱圈加熱。將電熱絲繞制在云母片上,再裝夾在特制的金屬外殼中,電熱絲與金屬外殼之間用云母片絕緣,如圖7-58所示,將它圍在模具外側(cè)對(duì)模具進(jìn)行加熱。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、更換方便,但缺點(diǎn)是耗電量大,這種加熱裝置更適合于壓縮模和壓注模。

圖7-58電熱圈的形式

(3)電熱棒加熱。電熱棒是一種標(biāo)準(zhǔn)的加熱元件,它是由具有一定功率的電阻絲和帶有耐熱絕緣材料的金屬密封管組成,使用時(shí)只要將其插入模板上的加熱孔內(nèi)通電即可,如圖7-59所示。電加熱棒加熱的特點(diǎn)是使用和安裝都很方便。

圖7-59電熱棒及其安裝

7.3設(shè)計(jì)實(shí)例

7.3.1設(shè)計(jì)題目塑料制品如圖7-60,大批量生產(chǎn),試進(jìn)行塑件的成型工藝和模具設(shè)計(jì),并選擇模具的主要加工方法與工藝。

圖7-60線圈架零件圖

7.3.2設(shè)計(jì)步驟

1.成型工藝規(guī)程的編制

1)塑件的工藝性分析

(1)塑件的原材料分析。塑件的材料采用增強(qiáng)聚丙烯(本色),屬熱塑性塑料。從使用性能上看,該塑料具有剛度好、耐水、耐熱性強(qiáng)的特點(diǎn),其介電性能與溫度和頻率無(wú)關(guān),是理想的絕緣材料;從成型性能上看,該塑料吸水性小,熔料的流動(dòng)性較好,成型容易,但收縮率大。另外,該塑料成型時(shí)易產(chǎn)生縮孔、凹痕、變形等缺陷,成型溫度低時(shí),方向性明顯,凝固速度較快,易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。因此,在成型時(shí)應(yīng)注意控制成型溫度,澆注系統(tǒng)應(yīng)較緩慢散熱,冷卻速度不宜過(guò)快。

(2)塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度表面質(zhì)量分析。①結(jié)構(gòu)分析。從零件圖上分析,該零件總體形狀為長(zhǎng)方形,在寬度方向的一側(cè)有兩個(gè)高度為8.5mm,R5mm的凸耳,在兩個(gè)高度為12mm,長(zhǎng)、寬分別為17mm和13.5mm的凸臺(tái)上,一個(gè)帶有凹槽(對(duì)稱分布),另一個(gè)帶有4.1mm×1.2mm的凸臺(tái)對(duì)稱分布。因此,模具設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu),該零件屬于中等復(fù)雜程度。

②尺寸精度分析。該零件重要尺寸如:12.10-0.12mm、 等精度為3級(jí)(Sj1372－78),次重要尺寸如:13.5±0.11、170-0.2mm、10.5±0.1mm、140-0.2mm等的尺寸精度為4～5級(jí)(Sj1372－78)。由以上分析可見(jiàn),該零件的尺寸精度中等偏上,對(duì)應(yīng)的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以保證。從塑件的壁厚上來(lái)看,壁厚最大處為1.3mm,最小處為0.95mm,壁厚差為0.35mm,較均勻,有利于零件的成型。

③表面質(zhì)量分析。該零件的表面除要求沒(méi)有缺陷、毛刺,內(nèi)部不得有導(dǎo)電雜質(zhì)外,沒(méi)有特別的表面質(zhì)量要求,故比較容易實(shí)現(xiàn)。綜上分析可以看出,注射時(shí)在工藝參數(shù)控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證。

2)計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選用注射機(jī)及確定型腔數(shù)。經(jīng)計(jì)算塑件的體積為V＝4087mm3;計(jì)算塑件的質(zhì)量:根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得增強(qiáng)聚丙烯的密度為ρ=1.04kg/cm3,故塑件的質(zhì)量為W=Vρ=4.25g采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu),考慮其外形尺寸、注射時(shí)所需壓力等情況,初步選用注射機(jī)為XS-Z-60型。

3)塑件注射工藝參數(shù)的確定增強(qiáng)聚丙烯的成型工藝參數(shù)可作如下選擇:成型溫度為230～290℃;注射壓力為70～140MPa。上述工藝參數(shù)在試模時(shí)可作適當(dāng)調(diào)整。

2.注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1)分型面選擇該塑件為機(jī)內(nèi)骨架,表面質(zhì)量無(wú)特殊要求,但在繞線的過(guò)程中上端面與工人的手指接觸較多,圖7-61分型面選擇因此上端面最好自然形成圓角。此外,該零件高度為12mm,且垂直于軸線的截面形狀比較簡(jiǎn)單和規(guī)范,若選擇如圖7-61所示水平分型方式既可降低模具的復(fù)雜程度,減少模具加工難度又便于成型后的脫模。故選用如圖7-61所示的分型方式較為合理。

圖7-61分型面選擇

2)確定型腔的排列方式注射時(shí)采用一模兩件,模具需要兩個(gè)型腔。綜合考慮澆注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度等因素?cái)M采取如圖7-62所示的型腔排列方式。這種排列方式的最大優(yōu)點(diǎn)是便于設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu),其缺點(diǎn)是熔料進(jìn)入型腔后到另一端的熔料流程較長(zhǎng),但因該塑件較小,故對(duì)成型沒(méi)有太大影響。

圖7-62型腔排列方式之一

若采用如圖7-63所示的型腔排列方式,料流長(zhǎng)度較短,但側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)置相當(dāng)困難,勢(shì)必增大模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。

圖7-63型腔排列方式之二

3)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(1)主流道設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得XS-Z-60型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸為噴嘴前端孔徑d0＝?4mm;噴嘴前端球面半徑:R0＝12mm。根據(jù)模具主流道與噴嘴R＝R0＋(1～2)mm及d＝d0＋(0.5～1.0)mm,取主流道球面半徑R＝13mm,小端直徑d＝4.5mm。為了便于將凝料從主流道中撥出,將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形,其斜度為1°～3°,經(jīng)換算得主流道大端直徑D＝8.5mm。為了使熔料順利進(jìn)入分流道,可在主流道出料端設(shè)計(jì)半徑r＝5mm的圓弧過(guò)渡。

(2)分流道設(shè)計(jì)。根據(jù)型腔的排列方式可知分流道的長(zhǎng)度較短,為了便于加工,選用截面形狀為半圓形,分流道R＝4mm。

(3)澆口設(shè)計(jì)。根據(jù)塑件的成型要求及型腔的排列方式,選用側(cè)澆口較為理想。設(shè)計(jì)時(shí)考慮選擇從壁厚為1.3mm處進(jìn)料,料由厚處往薄處流,而且模具結(jié)構(gòu)采用鑲拼式型腔、型芯,有利于填充、排氣。故采用截面為矩形的側(cè)澆口,初選尺寸為1mm×0.08mm×0.6mm,試模時(shí)修正。

4)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)塑件側(cè)壁有一對(duì)小凹槽和小凸臺(tái),它們均垂直于脫模方向,阻礙成型后塑件從模具脫出。因此成型小凹槽臺(tái)的零件必須做成活動(dòng)的型芯,即須設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)。本模具采用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)。

(1)確定抽芯距。塑件孔壁H1、凸臺(tái)高度H2相等,均為

H1＝H2＝(14－12.1)／2＝0.95mm另加3～5mm的抽芯安全系數(shù),可取抽芯距S抽＝4.9mm。

(2)確定斜導(dǎo)柱傾角。斜導(dǎo)柱的傾角一般取α＝15°～20°,本例中選取α＝20°。

(3)確定斜導(dǎo)柱的尺寸。斜導(dǎo)柱的直徑按公式(7-4)計(jì)算: