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機械工程系模具專業(yè)2006屆 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 設計課題 橫排地漏封水筒注塑模 模具 專業(yè) 姓名 指導老師 畢業(yè)設計 計 算 內(nèi) 容 說明 目 錄 引言……………………………………………………………………1 設計指導書……………………………………………………………2 設計說明書……………………………………………………………4 一、塑件的分析…………………………………………………4 二、分型面的設計………………………………………………8 三、型腔數(shù)目確定………………………………………………9 四、注射機的初步選定…………………………………………11 五、澆注系統(tǒng)設計………………………………………………12 六、成型零件設計………………………………………………17 七、導向機構設計………………………………………………21 八、脫模機構設計………………………………………………23 九、模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)的設計設計………………………………26 十、模體的設計…………………………………………………31 十一、注射模與注射機的關系…………………………………32 十二、參考資料…………………………………………………36 設計小結………………………………………………………………37 引 言 本說明書為我機械系2006屆模具專業(yè)畢業(yè)生畢業(yè)設計說明書，意在對我專業(yè)的學生在大學期間所學專業(yè)知識的綜合考察、評估。要在有限的時間內(nèi)單獨完成設計。也是在走上工作崗位前的一次考察。 本設計說明書是本人完全根據(jù)《塑料模具技術手冊》的要求形式及相關的工藝編寫的。說明書的內(nèi)容包括：畢業(yè)設計要求，設計課題，設計過程，設計體會及參考文獻等。 編寫說明書時，力求符合設計步驟，詳細說明了塑料注射模具設計的方法，以及各種參數(shù)的具體計算方法，如塑件的成型工藝，型腔及型芯的計算，塑料脫模機構的設計，調(diào)溫系統(tǒng)的設計等。 在編寫設計說明書前，得到張蓉老師的悉心指導；在編寫過程中，又得到同學的熱情幫助和指點，在此謹以致意。 由于本人水平實在有限，編寫過程中錯誤難免會有的，且漏洞百出，敬請老師批評指正，以免在以后的工作中減少類似的錯誤，在此先謝謝了！ 設計指導書 1.設計前應明確的事項 （1）明確制品的幾何形狀及使用要求。對于形狀復雜的制品，有時除看懂其圖樣外，還需參考產(chǎn)品模型或樣品，考慮塑料的種類及制品的成型收縮率、透明度、尺寸公差、表面粗糙度、允許變形范圍等范圍，即充分了解制品的使用要求，因為這不僅是模具設計的主要依據(jù)，而且還是減少模具設計者與產(chǎn)品設計者已意見分歧的手段。 （2）估算制品的體積和重量及確定成型總體方案。計算制品重量的目的在于選擇設備和確定成型總體方案。成型總體方案包括確定模具的機構形式，型腔數(shù)目，制品成型的自動化程度，采用流道的形式（冷流道或熱流道），制品的側向型孔是同時成型還是后序加工，側凹的脫模方式等。 （3）明確注射成型機的型號和規(guī)則。只有確定采用什么型號和規(guī)則的注射成型機，在模具設計時才能對模具上與注射機有關的結構和尺寸的數(shù)據(jù)進行校核。 （4）檢查制品的工藝性。對制品進行成型前的工藝性檢查，以確認制品的各個細小部分是否均符合注射成型的工藝性條件。 2.基本程序 模具及其操作必須滿足各種要求，其模具設計的最佳方法是綜合考慮，系統(tǒng)制定設計方案，模具設計流程圖表示了各條件間的相互關系，以及必須滿足主功能的邊界條件和附加條件的關系。 3.注射模設計審核要點 (1)基本結構審核 1)模具的結構和基本參數(shù)是否與注射機規(guī)格匹配。 2)模具是否具有合模道向機構，機構設計是否合理。 3)分型面選擇是否合理，有無產(chǎn)生飛邊的可能，制品能否滯留在設有推出脫模機構的動模（或定模）一側。 4)模腔的布置與澆注系統(tǒng)設計是否合理。澆口是否與塑料原料相適應，澆口位置是否恰當，澆口與流道的幾何形狀及尺寸是否合適，流動比數(shù)值是否合理。 5)成型零部件結構設計是否合理。 6)推出脫模機構與側向分型或抽芯機構是否合理、安全和可靠。它們之間或它們與其它模具零部件之間有無干涉或碰撞的可能，脫模板（推板）是否會與凸模咬合。 7)是否需要排氣結構，如果需要，其設置情況是否合理。 8)是否需要溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如果需要，其熱源和冷卻方式是否合理。溫控元件隨是否足夠，精度等級如何，壽命長短如何，加熱和冷卻介質(zhì)的循環(huán)回路是否合理。 9)支承零部件結構設計是否合理。 10)外形尺寸能否保證安裝，緊固方式選擇是否合理可靠，安裝用的螺栓孔是否與注射動、定模固定板上的螺孔位置一致，壓板槽附近的固定板上是否有緊固用的螺孔。 (2)設計圖樣審核要點 1)裝配圖。零部件的裝配關系是否明確，配合代號標注得是否恰當合理，零件標注是否齊全，與明細表中的序號是否對應，有關的必要說明是否具有明確的標記，整個模具的標準化程度如何。 2)零件圖。零件號、名稱、加工數(shù)量是否有確切的標注，尺寸公差和形位公差標注是否合理齊合。成型零件容易磨損是部位是否預留了修磨量。哪些零件具有超高精度要求，這種要求是否合理。各個零件的材料選擇是否恰當，熱處理要求和表面粗糙度要求是否合理。 3)制圖方法。 制圖方法是否正確，是否合乎有關規(guī)范標準（包括工廠企業(yè)的規(guī)范標準）。圖面表達的幾何圖形與技術內(nèi)容是否容易理解。 (3)模具設計質(zhì)量審核要點 1)設計模具時，是否正確地考慮了塑料原材料的工藝特性、成型性能，以及注射機類型可對成型質(zhì)量產(chǎn)生的影響。對成型過程中可能產(chǎn)生的缺陷是否在模具設計時采取了相應的預防措施。 2)是否考慮了制品對模具導向精度的要求，導向結果設計得是否合理。 3)成型零部件的工作尺寸計算是否合理，能否保證制品的精度，其本身是否具有足夠的強度和剛度。 4)支撐部件能否保證模具具有足夠的整體強度和剛度。 5)設計模具時是否考慮了試模和修模要求。 (4)裝拆及搬運條件審核要點有無便于裝拆時用的橇槽、裝拆孔和牽引螺釘，對其是否作出了標記。有無供搬運用的吊環(huán)或起重螺栓孔，對其是否也作出了標記。 設計說明書 一.塑件分析 橫排地漏封水筒的塑件圖 塑件的材料為聚乙烯（英文為polyethykene，編寫代號為PE）,為熱塑性材料分子式為（CH2- CH2）n，采用注射成型。 1.1聚乙烯的使用性能和用途 耐腐蝕性、電絕緣性（尤其高頻絕緣性）優(yōu)良，可以氧化、輻照改性，可用玻璃增強。高密度聚乙烯熔點、剛性、硬度、和強度較高，吸水性小，有突出的電氣性能和良好的耐輻射性。低密度聚乙烯柔軟性、伸長率、沖擊強度和透明性好。超高分子量聚乙烯沖擊強度高，耐疲勞，耐磨，用冷壓燒結而成型。 HDPE適于制作耐腐蝕零件和絕緣零件； LDPE適于制作薄膜等； 超高分子量聚乙烯適于制作減摩、耐摩及傳動零件。 1.2聚乙烯的加工特性 1.結晶料吸濕性小。 2.流動性極好，溢邊值0.02mm左右，流動性對壓力變化敏感。 3.可能發(fā)生熔融破裂，與有機溶劑接觸發(fā)生開裂。 4.加熱時間過長則發(fā)生分解、燒焦。 5.冷卻速度滿，因此必須充分冷卻，宜設冷料穴，模具應有冷卻系統(tǒng)。 6.收縮率范圍大，收縮值大，取向明顯，易變形、翹曲，結晶度及模具冷 卻條件對收縮影響大，應控制模溫，保持冷卻均勻、穩(wěn)定。 7.宜高壓低溫注射，料溫均勻，填充速度應快，保壓充分。 8.不宜用直接進料口，易增大內(nèi)應力，或產(chǎn)生收縮不勻，取向不明顯，變 形增大，應注意選擇進料口位置與數(shù)量，防止產(chǎn)生縮孔，翹曲變形。 9.質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側凹槽時可強行脫模。 表1 聚乙烯的物理、熱性能 塑料性能 單位 聚乙烯 高密度 底密度 1 2 3 4 5 6 物 理 性 能 1 密度 g/cm 0.941～0.965 0.091～0.0925 2 比體積 cm/g 1.03～1.06 1.08～7.10 3 吸水率 24h 長時期 % 〈0.01 〈0.01 4 折射率 %(或nD) 1.54 1.51 5 透光率或透明度 % 不透明 半透明 6 摩擦系數(shù) 0.023 7 玻璃化溫度 ℃ -120至-125 -120至-125 8 熔點 ℃ 105～137 105～125 9 熔融指數(shù) （MFI） g/10min 100℃負荷 21N 噴嘴φ2.09 0.37 0.3～17.6 10 維卡針入度 ℃ 121～127 11 馬丁耐熱 ℃ — — 12 熱變形溫度 ℃(45N/cm) (18045N/cm) 60～82 48 38～49 13 線膨脹系數(shù) 10/℃ 11～13 16～18 14 計算收縮率 % 1.5～3.0 1.5～5.0 15 比熱容 J/(kg.k) 2310 2310 16 熱導率 W/（ m.k） 0.490 0.335 17 燃燒性 cm/min 很慢 很慢 表 2 聚乙烯的化學性能 塑料性能 聚乙烯 高密度 低密度 1 2 3 5 6 化 學 性能 1 日光及氣候影響 在大氣中會紫外線破壞，若加入2.0%～2.5%碳黑，及穩(wěn)定劑，能改善抗大氣、老化性能 2 耐酸性及對鹽溶液的穩(wěn)定性 不耐酸性能 3 耐堿性 耐堿類化合物 4 耐油性 對動植物油、礦物油溶脹，隨溫度提高 5 耐有機溶劑性 脂肪烴、芳香烴、酮類、醇類、酯類增塑劑等有機溶劑會加速聚乙烯應力肝裂 表3 聚乙烯的成形條件 塑料名稱 縮寫 注射成型機 類型 密度（g/cm） 計算收 縮率 噴嘴溫度（℃） 聚乙烯 （低壓） PE 柱射式 0.94～0.96 1.5-3.6 — 成形 注射時間 時間 高壓時間 （s） 冷卻時間 總周期 料筒 后段 溫度 中段 （℃ 前段 后 方法 處溫度（℃） 理 時間（s） 預 溫度 熱（℃） 時間 （s） 模具 溫度 （℃） 注射 壓力 （MPa） 螺桿 轉速 （r/ min） 15～60 0～3 15～60 40～130 140～160 — 170～200 — 70～80 1-2 60～70 60-700 — 適用注射機類型螺桿、注射均可 說明高壓聚乙烯成形條件除模溫35～55℃外，其它均與低壓聚乙烯相似。 根據(jù)零件圖可計算出塑件的體積、質(zhì)量、及制品的正面投影面積： 解 ：塑件的體積：V1 = 26π x 15 - 24π x 15 = 4710 V2 = π/3 x 18 (26+26 x 44 + 44) -π/3 x 18 (24+24 x 42 + 42) = 7686.72 V3 = 51x π x 2 - 42xπ x 2 = 5256.36 V4 = 51x π x 2 - 49 xπ x 2 = 1256 V總 = v1 + v2 + v3 + v4 ≈ 19(cm) 取聚乙烯密度為0.96g/cm ，得 m塑 ≈ 19（g） 塑件的正投影面積： S1 = 52 x 15 = 780 S2 = (52 + 88) x 18/2 = 1260 S3 = 102 x 4 = 408 S總 = s1 + s2 + s3 = 2448mm 二：分型面的設計 2.1分型面的形式 注射模具有的有一個分型面，也有所個分型面，分 型面的形狀應盡可能簡單，以便于模具的制造和塑件的脫模。分型面的形狀設計如圖2-1所示 圖2-1 分型面的形狀 2.2分型面的選擇原則 選擇分型面即是決定行腔空間在模內(nèi)應占有的位置。 選擇分型面時應遵循如下原則： 1.符合塑件脫模 為使塑件從模具沒取出，分型面位置應設在素件斷面尺 寸最大的部位。這是一條最根本的原則。 2.分型面的數(shù)目及形狀 通常只采用一個與注射機開模運動方向相垂直 的分型面，特殊情況下才采用一個以上的分型面或其它形狀的分型面。確定分 型面形狀時應以模具制造及脫模方便為原則。如具有彎曲形狀的牙刷柄，其模 具的分型面應以塑件的彎曲中心面選作分型面為好。 3.型腔方位的確定 在確定行腔（塑件）在模具內(nèi)的方位時，分型面的選 擇應盡量防止形成側孔或側凹，以避免采用較復雜的模具結構。 4.確保塑件質(zhì)量 分型面不要選擇在塑件光滑的外表面，避免影響外觀質(zhì)量，將塑件要求同軸度的部分全部放到分型面的同一側，以確定塑件是同軸度，要考慮減小脫模斜度造成塑件大，小端的尺寸差異要求等。 5.有利于塑件的脫模 由于模具脫模機構通常設在動模一側，故選擇分 型面時應盡可能使開模后塑件留在動模一側。這對于自動化生產(chǎn)所用的模具，尤其顯得重要。 6.考慮側向軸拔距 一般機械式分型抽芯機構的側向抽拔距都較小，因 此選擇分型面時應將抽芯或分型距離長的方向置于動、定模的開合方向上，而 將短抽拔距作為側向分型或抽芯。并注意將側抽芯放在動模邊，避免定模抽芯。 7.鎖緊模具的要求 側向合模鎖緊力較小，故對于投影面積較大的大型塑件，應將投影面積大的方向放在動、定模的合模方向上，而將投影面積較小的方向作為側向分型面。 8.有利于排氣 當分型面作為主要排氣渠道時，應將分型面設計在塑料熔體的流動末端，以利于排氣。 9.模具零件易于加工 選擇分型面時，應使模具分割成便于加工的零件， 以減小機械加工的困難。 三.型腔數(shù)目的確定 為了使模具與注射機的生產(chǎn)能力想匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性，并保證塑件精度，模具設計時應確定型腔數(shù)目。常用的方法有四種： 1）、根據(jù)經(jīng)濟性確定型腔數(shù)目。 根據(jù)總成型加工費用最小的原則，并忽略準備時間和試生產(chǎn)原材料費用，僅考慮模具加工費和塑件成型加工費。 設型腔數(shù)目為n，制品總件數(shù)為N，每個型腔所需的模具費用為C1，與型腔無關的模具費用為C0，每小時注射成型的加工費用為y（元/h），成型周期為t（min），則： 模具費用為 Xm=nC1+C0（元） 注塑成型費用為 Xs=N（yt/60n）（元） 總的成型加工費用為 X=Xm+Xs，即： X=N（yt/60n）+ nC1+C0 為使總的成型加工費用最小，即令dx/dn=0，則有N（yt/60n）（-1/n2）+C1=0， 所以 n= （2）.根據(jù)注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目。 當成型大型平板制件時，常用這種方法。設注射機的額定鎖模力為F（N），型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力為Pm（MPa），單個制品在分型面上的投影面積為A1（mm2），澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A2（mm2），則： （n A1 + A2）Pm≤F n≤F-Pm?A2/Pm?A1 （3）.根據(jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目。 設注射機的最大注射量為G（g），單個制品的質(zhì)量為W1（g），澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為W2（g），則型腔數(shù)目n為： n≤（0.8G- W2）/ W1 （4）.根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目。 根據(jù)經(jīng)驗，在模具中每增加一個型腔，制品尺寸精度要降低4%。設模具中的型腔數(shù)目為n，制品的基本尺寸為L（mm），塑件的尺寸公差為±σ，單型腔模具注塑生產(chǎn)時可能產(chǎn)生的尺寸誤差為±Δ%，則有塑件尺寸精度的表達式為： L?Δ+（N-1）L?Δ?4%≤σ 簡化后可得型腔數(shù)目為： n≤2500σ/Δ?L -24 對于高精度制件，由于多型腔難以使各型腔的成型條件均勻一致，一般型 腔數(shù)不超過4個。 現(xiàn)根據(jù)初步的設計方案，選用（3）來確定型腔數(shù)目： ① 注射機額定注射量mg 每次注射量不超過最大注射量的80%， n=（0.8mg-mj）/mz 式中 n — 型腔數(shù) mj — 澆注系統(tǒng)質(zhì)量（g） mz — 塑件重量（g） mg — 注射機額定注射量（g） 澆注系統(tǒng)體積Vj，根據(jù)澆注系統(tǒng)初步設計方案進行計算。 V1 = 54/3 x (2+ 2 x 6 + 6) xπ ≈ 2808 V2 = 1 x π x 40 = 125.6 V3 =π/3 x 7.4 x 12 = 1115.308 Vj = V1 + V2 + V3 n = (0.8 x 160 - 4)/19 ≈ 6 綜上所述，根據(jù)以上四種方法，在此設計中可以采用一模二腔。 四. 注射機的初步選定 經(jīng)塑件分析和型腔數(shù)目的確定，初步采用的注射機型號為SZ—160/100。 注射機SZ—160/1000的一些技術規(guī)范如下： 項目 SZ—160/100 結構形式 臥 理論注射容量（cm） 160 螺桿直徑（mm） 40 注射壓力（MPa） 150 注射速率（g/s） 105 塑化能力（Kg/h） 45 螺桿轉速（r/min） 0 ～ 200 鎖模力（KN） 1000 拉桿內(nèi)間距（mm） 345 x 345 移模行程（mm） 325 最大模具高度（mm） 300 最小模具高度（mm） 200 鎖模形式 雙曲軸 模具定位孔直徑（mm） Φ125 噴嘴球半徑（mm） SR12 噴嘴口半徑（mm） Φ3 生產(chǎn)廠家 成都塑料機械廠 五.澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)的作用是將熔融狀態(tài)的塑料填充到模具型強內(nèi)，并在填充及凝固 過程中將注射壓力傳送到塑件各部位，而得到要求的各塑件。澆注系統(tǒng)一般由澆口、澆道、進料口、冷料穴四部分組成。 澆注系統(tǒng)是指模具中注射機噴嘴起到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，或在此通道內(nèi)冷凝的固體塑料。澆注系統(tǒng)分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩大類。 普通流道澆注系統(tǒng)包括進料口、冷料穴、澆道和澆口。 5.1澆注系統(tǒng)設計原則 澆注系統(tǒng)設計是注射模設計的一個重要環(huán)節(jié)，它對注射成形周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響，設計時須遵循如下原則： 1.結合型腔布局考慮，應注意以下三點： 1）盡可能采用平衡式布置，以便設置平衡式分流道。 2）型腔布置和澆口開設部位對求對稱，防止模具承受便載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 3）型腔排列要盡可能緊湊，以減小模具外行尺寸。 2.熱量及壓力損失要小 為此澆注系統(tǒng)流程應盡量短，斷尺寸盡可能 大，盡量減少彎折，表面粗糙度要低。 3.確保均衡進料 盡可能使塑料熔體在同一時間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)應能捕集溫度較低的“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)應能順利地引導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。 8.塑件外觀質(zhì)量 根據(jù)塑件大小、形狀及技術要求，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，成行周期短，效率高。 10.塑料熔體流動特性 大多數(shù)熱塑性塑料熔體的假塑性行為，應予以 充分利用. 5.2主流道的設計 5.2.1主流道設計要點： 1.主流道圓錐角a = 2～ 6，對流動性差的塑料可取3～ 6，內(nèi)壁粗糙為Ra0.63um。 2.主流道大端圓角，半徑r =1～3mm，以減少料流轉向過渡時的阻力。 3.在模具結構允許的情況下，主流道應盡可能短，一般小于60mm，過長則 會影響熔體的順利充型。 4.對于小型模具可將主流道澆口套與定位圈設計成整體式，但在大數(shù)情況下是將主流道與定模座采用H 7/m6過渡配合，與定位圈的配合采用H9/f9間隙配合。 5.主流道的澆口套一般選用T8、T10制造，熱處理強度為52 ～ 56HRC。 主流道通常位于模具中心塑料熔體入口處。它將注射機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔。其形狀為圓錐行，便于塑料熔體按序順利地向前流動。開模時主流道凝料又能順利地被拔出。主流道的尺寸直接影響到塑件熔體的流動速度和沖模時間，甚至塑件的內(nèi)在質(zhì)量。熱塑性塑料的主流道，一般由澆口套構成。主流道始端直徑D = d +（0.5 ～ 1）mm，球面凹坑半徑Ri = R1 + （ 0.5 ～ 1）mm，半錐角a = 1～ 2，盡可能縮短長度L（小于6mm為佳）。澆口套形式如圖5—1所示。主流道內(nèi)壁粗糙在Ra0.8以下，拋光應沿軸向方向進行。若沿圓周進行拋光，產(chǎn)生側向凹凸面后。 5.2.2冷料穴的設計 冷料穴一般位于主流道對面的動模板上。其作用就是存放料流前鳳的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而形成冷接縫；此外，在開模時又能將駐留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。冷了穴的形式有以下三種：與推桿匹配的冷料穴、與拉料桿匹配的冷料穴、無拉料桿的冷料穴。 在次設計中我選用與拉料桿匹配的冷料穴為冷料穴如圖5—1 。 5.2.3分流道的設計 分流道是主流道與澆口之間的通道，多型腔模具一定設置分流道。 （1）分流到在截面形狀 常用的分流道截面形狀有圓形、梯形、U字形和六角形等。要減少分流道內(nèi)的壓力損失，則希望流道的截面積大，流道的截面積小，以減少熱損失。因此可用流道的截面積與周長的比值來表示流動的效率。在上述的截面形狀中圓形的流動的效率最高（即表面最?。?。分流道的理想狀態(tài)，應是其中心與澆口中心一致，圓形截面流道可以實現(xiàn)這一點。綜上所術，澆注系統(tǒng)中把分流道截面形狀設計成圓形截面流道。 （2）分流答的截面尺寸 分流道截面尺寸應根據(jù)塑件的成形體積、塑件壁厚、塑件形狀所采用塑料的工藝性能。注射速率以及分流道的長度等因素來確定。對于壁厚小3mm ，質(zhì)量在200g以下的塑件，可用下述經(jīng)驗公式確定分流道的直徑。 D = 0.2654W1/2 L1/4 式中 D——分流道的直徑， W——塑件的質(zhì)量（g）， L——分流道的長度（mm）。 綜上所述，查常用塑料分流道直徑表3-5，取D為2mm。 L = D/0.2654W = 20mm （3）分流道的布置 分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響，分流道的布置形式分平衡式和非平衡式兩種。而根據(jù)需要，設計中采用平衡式布置。 （4）分流道的設計要點： 1）分流道對熔體的阻力要?。粦谑紫缺ＷC足夠注射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，尤其對小于小型塑件更為重要，分流答轉折應從圓弧過渡。 2）各型腔均衡進料，為此當塑件形狀大小相同時，各分流道的截面積和長度都要對應相等，各支分流道長度也應一致，并盡量取短。平衡式布置的分流道能滿足這點。當 一模同時成形幾個不同形狀及大小或不同重量的塑件時，各分流道的截面積及長度應與 塑件相適應，大多通過平衡計算確定。 3）表面粗糙度要求達到Ra0.8為佳。 4）分流道較長時，在分流道的末端應開設冷料穴。 5）分流道位置可單獨開設在定模板或定模板上，也可同時開在動、定模板上，合模后形成分流道截面形狀，這主要取決于模具結構、塑料特性及塑件脫出方法，通常分流道多開設在模具的一邊，以有利于開模時將流道凝料脫出。 6）分流道與澆口的連接處應加工成斜面，并用圓弧過渡，有利于塑料熔體的流動及填充。 5.2.4 分流道與澆口的連接： 分流道有澆口的連接處應加工成斜面，并用圓弧過渡，有利于塑料熔體的流動及填充，圓弧的半徑一般取0.5 ～ 2mm。在此設計中取圓弧半徑為0.5mm。 5.3澆口的設計 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短流道（除直接澆口外），它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件質(zhì)量影響很大。澆口的主要作用是：型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結，防止其倒流；易于切除澆口凝料；對于多型腔模具，用一平衡進料，多澆口單型腔模具，用以控制熔接縫的位置。澆口截面形狀有矩形和圓形兩種。澆口約為0.5 ～ 2mm左右。表面粗糙度Ra不低于0.4um。 5.3.1澆口的位置 澆口的開設的維護子對塑件的質(zhì)量影響很大，在決定澆口的位置時，應遵循以下原則：1.澆口應設置在能使型腔的各個角落同時充滿的位置。 2.澆口應設置在塑件較厚的部位，使熔體的厚斷面流入薄斷面，以利于補料。 3.澆口應設置在有利于排除型腔中的氣體的部位。 4.澆口應設置在能避免塑件表面產(chǎn)生熔合紋的部位。 5.對于帶有細長型芯的模具，澆口位置的設置應使進料沿型芯軸向均勻進行，以免型心被熔體沖擊而變形。 6.澆口的設置應避免引起熔體的斷裂。 7.澆口的設置應不影響塑件的外觀。 8.澆口不要設置在塑件使用中承受彎曲載荷或沖擊載荷的部位。 5.4.1澆口的形式 根據(jù)澆口的特征，澆口可以分為兩大類：非限制性澆口和限制性澆口。 限制性澆口形式常有以下10種：點澆口、潛伏澆口、側澆口、重疊澆口、扇形澆口、平縫式澆口、盤形澆口、圓環(huán)形澆口、輪輻式澆口和爪形澆口、護耳澆口等。 根據(jù)經(jīng)驗及上述澆口形式，此設計中選用側澆口形式進行澆注。 5.4.2側澆口的一些特點： 側澆口又稱邊緣澆口，一般開設在分型面上，從型腔外側面進料，側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澆口封閉時間，因而稱之為標準澆口。側澆口的特點是澆口截面形狀簡單，加工方便；能對澆口尺寸進行精密加工；澆口位置選擇比較靈活，以便于改善充模狀況；不必從注射機上卸模就能進行修正；去除澆口方便，痕跡小。 綜上所述及經(jīng)驗，澆注系統(tǒng)采用平衡式澆注系統(tǒng)。平衡式澆注系統(tǒng)的優(yōu)點：分流道與澆口的長度、形狀、斷面尺寸都對應相等，可以保證在相同的溫度和壓力下，使所有的型腔在同一時刻被同時充滿。 綜上所述，平衡式澆注系統(tǒng)如圖5-1 。 圖5-1 澆注系統(tǒng)的結構組成 1—定位圈 2—主流道 3—襯套 4—型腔 5—澆口 6—冷料井 7—脫模板 8—分流道 9—定模座 六.成型零件設計 成型零件系指構成模具型腔的零件,通常有凹模\型芯\各種成型桿和成型環(huán). 成型零件應具備的性能,由于成行零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸,它必須具有如下一些性能: 1.具有足夠的強度、剛度,以承受塑料熔體的高壓. 2.具有足夠的硬度和耐磨性,一承受料流的摩擦和磨損.通常進行熱處理,使其硬度達HRC40以上. 3.對于成形會產(chǎn)生腐蝕性氣體的塑料(如PVC、POM、PF等),還應選擇耐腐蝕的合金鋼或進行鉻處理。 4.材料的拋光性能好，表面應該光滑美觀，表面粗糙度要求應在Ra0.4以下，成形光學用制品的模具，型腔表面應達到鏡面。 5.切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好。 6.熔焊性能要好以便于處理修理。 7.成形部位須有足夠的尺寸精度，通?？最惲慵葹镠8 ～ H10，軸類零件精度為h7～h10。 6.1凸模結構的設計 凸模的作用是將壓機的壓力傳遞到塑件上，并壓制塑件的內(nèi)表面及端面。凸模由兩部分組成：上端與加料室的配合環(huán)部分配合，防止熔料溢出并有導向作用，有時下端成形部分并設有脫模斜度。凸模結構有整體及組合式等形式。當塑件形狀較簡單、凸模高度不大，便于加工及熱處理變形較小的情況下，則凸模開胃整體結構，反之采用組合式結構。 據(jù)以上所述，其實際需要，設計的凸模結構形式為組合式，如圖。 圖6-1 凸模結構 6.2凹模結構的設計 凹模又稱陰模，它是成型塑件外輪廓的零件。根據(jù)需要有以下幾種結構形式：整體式凹模、組合式凹模。 組合式凹模包括整體嵌入式凹模、拼塊組合式凹模、局部鑲嵌式凹模。 為了達到成形塑件外表面的凹狀零件的要求，綜上所述，凹模結構設計成整體式凹模如圖6-2： 圖6-2 凹模結構 整體嵌入式凹模結構：對于小件一模多腔式模具，一般是將每個型腔單獨加工后壓入定模板中。這種結構的凹模習慣抓哏、尺寸一致性好，更換方便。凹模的外形通常是用帶臺階的圓柱形，由臺階定位，一H 7/m6過渡配合嵌入定模板中，然后用定模座板將其固定。 6.3成型零件工作尺寸部分尺寸計算： 查表2-37 塑件的各尺寸偏差各為由塑件圖6-3知，材料為聚乙烯（PE）的收縮率S為1.5 ～ 3.0，取S = 0.023，磨損系數(shù)x = 0.75，δz = △/3，故型腔、型芯的計算步驟如下。 （一） 型腔的計算： DM1 =［D1（1 + S）- x△］+δz/3 0 =［102（1 + 0.023）- 0.75 x 2.0］+2.0/3 0 = 102.85+0.67 0 DM2 = ［D2（1 + S）- x△］+δz/3 0 =［52（1 + 0.023）- 0.75 x 1.4］+1.4/3 0 = 52.150.047 0 HM1 = ［H1（1 + S）- x△］+δz/3 0 = ［4（1 + 0.023）- 0.75 X 0.56］+0.56/3 0 = 3.67+0.19 0JJ HM2 = ［H2（1 + S）- x△］+δz/3 0 = ［18（1 + 0.023）- 0.75 x 0.3］+0.03/3 0 = 18.19+0.1 0 HM3 = ［H3（1 + S）- x△］+δz/3 0 = ［37（1 + 0.023）- 0.75 x 1］+1/ = 37.10+0.33 0 （二）.型芯的尺寸： dm1 = ［d1（1 + S）+ x△］0 -δz/3 = ［98（1 + 0.023）+ 0.75 x 1.8］ 0 -1.8/3 = 100.60 0 -0.6 dm2 = ［d2（1 + S）+ x△］0 -δz/3 = ［48（1 + 0.023）+ 0.75 x 1.2］ 0 -1.2/3 = 50 0 -0.4 hm1 =［h1（1 + S）+ x△］ 0 -δz/3 =［2（1 + 0.023）+ 0.75 x0.42］ 0 -0.42/3 = 2.36 0 -0.14 hm2 =［h2（1 + S）+ x△］0 -δz/3 =［20（1 + 0.023）+ 0.75 x0.82］ 0 -0.82/3 = 20.08 0 -0.27 hm3 = ［h3（1 + S）+ x△］0 -δz/3 =［35（1 + 0.023）+ 0.75 x1］ 0 -1/3 = 36.56 0 -0.33 七.導向機構設計 注射模的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向機構用于動、定模之間開合模導向和脫模機構的運動反復系。導柱導向通常由導柱與導套（或孔）的間隙配合組成，并呈滑動運動的導向機構，主要零件有導柱和導套。 7.1導向機構的功用 任何一副模具在定、動模之間都設置有導向機構。 其功用是： 1.定位作用 合模時維持動、定模之間的一定方位，合模后保持模腔的正確形狀。 2.導向作用 合模時引導動模按序著呢過去閉合，防止損壞型芯，并承受一定的側向力。 3.承載作用 采用推件板脫?；蛉迨侥＞呓Y構，導柱有承受推件板和定模型腔板的重載荷作用。 4.保持運動平穩(wěn)作用 對于大、中型模具的脫模機構，有保持機構運動靈活平穩(wěn)的作用。 7.2設計導柱和導套時應注意以下幾點： 1、導柱應合理地均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具的強度。 2、導柱的長度應比型芯（凸模）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、導柱和導套應有足夠的耐磨讀和強度，常采用20＃低碳鋼經(jīng)滲碳0.5～0.8mm，淬火48～55HRC，也可采用T8A碳素工具鋼 ，經(jīng)淬火處理。導柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4，固定部分為Ra為0.8，導套內(nèi)外圓柱面表面粗糙度取為Ra為0.8為妥。 4、為了使導柱能順利地進入導套，導柱端部應做成錐形或半球形，導套的前端也應倒角。一般倒腳半徑為1 ～ 2mm。 5、導柱設在動模一側可以保護型芯不受損傷，而設在定模一側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、一般導柱滑動部分的配合形式按H8/f8，導柱和導套固定部分配合按H7/k6，導套外徑的配合按H7/k6。 7、除了動模、定模之間設導柱、導套外，一般還在動模座板與推板之間設置導柱和導套，以保證推出機構的正常運動。 8、導柱的直徑應根據(jù)模具大小而定，可參考標準模架數(shù)據(jù)選取。 7.3導柱的設計 導柱的作用：與安裝在另一半模具上的導套（或孔）相配合，用以保證動模與定模的相對位置，保證模具開合模運動導向精度的圓柱形零件。導柱設計如圖7-1。 圖7-1 導柱結構 圖7-2 導套結構 導套的作用：與安裝在另一半模具上的導柱相配合，用以保證動模與定模的相對位置，保證模具開合模運動導向精度的圓套形零件。導套設計如圖7-2。 7.4導柱與導套的裝配 導柱、導套分別安裝在動模板上，作為模具合模用的導向裝置。因此動、定模板的導柱、導套孔的加工很重要，其相對位置誤差應在0.01mm以內(nèi)。除了用坐標鏜床可以分別在動、定模上鏜孔以外，比較普遍采用的方法是將動、定模板合在一起（用工藝銷釘定位），在立鉆、銑床或鏜床上進行鉆孔。 導柱、導套的裝配很重要，它直接影響模具的后續(xù)加工及模具精度。其裝配要點如下： 1.對導柱、導套進行選配。 2.導柱、導套壓入時，應校正垂直度，隨時注意防止偏斜。導套可以采用導向心棒法進行壓入。導柱壓入時，可借助定模板上的導套作導向。 3.導套壓入時，應嚴格控制導套及導套孔的過盈量，以防止導套孔縮小。 4.導柱壓入時，一定要試一下啟模和合模時是否靈活，以保證達到起模、合模時導套導柱間滑動靈活。 7.5導柱與導套的加工工藝過程 7.5.1導柱的機械加工工藝過程如下： 下料 → 車端面鉆中心孔 → 車外圓 → 檢驗 → 熱處理 → 中心孔研 → 磨外圓 → 研磨 → 檢驗 7.5.2導套的機械加工工藝過程如下： 下料→車外圓及內(nèi)孔→車外圓倒角→檢驗→熱處理→磨內(nèi)外圓→研磨內(nèi)孔→檢驗 八.脫模機構設計 注射成型沒一循環(huán)中，塑件必須準確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機構，也稱頂出機構或脫模裝置。 8.1設計原則及分類 8.1.1設計原則 脫模機構設計一般遵循下述原則： 1.塑件滯留與動模邊，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作，致使模具結構簡單。 2.防止塑件變形或損壞，正確分析塑件對模將的粘附力的大小及其所在部位，有針對性地選擇合適的脫模裝置，使推卸重心與脫模阻力中心相重合。 由于塑料收縮時包緊型芯，因此推出力作用點盡量靠近型芯，同時推出力應施于塑件剛性和強度最大的部位，作用面積也應盡可能大一些，以離塑件變形或損壞。 3.力求良好的塑件外觀，在選擇頂出位置時，應盡量設在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位。在采用推桿脫模時，尤其要注意這個問題。 4.結構合理可靠，脫模機構應工作可靠，運動靈活，制造方便，更換容易，且具有足夠的強度和剛度。 5.合模裝置要正確復位。 8.2脫模機構分類 脫模機構分類有多種方法，但主要以脫模裝置結構特征分類較實用和直觀。 1.簡單脫模機構 又叫簡單頂出機構或一次頂出機構，它包括常見的推桿、推管和推板脫機構。 2.二級脫模機構 一些形狀特殊塑件，如采用一次脫模，易使其變形損壞或不能自動卸下，須對塑件進行第二次推頂?shù)拿撃Ｑb置。 3.雙脫模機構 動模、定模兩邊都設置有簡單脫模機構的裝置。 4.順序脫模機構 對于成形形狀復雜塑件的模具。一般要有多個分型面，須按順序分型才能使塑件順利脫出的機構。 5.螺紋塑件脫模裝置 系指模內(nèi)自動旋轉卸模螺紋型芯或型環(huán)脫離塑件的機構。 從塑件形狀，對以上脫模機構的形式逐一考慮，因而此設計當中選用的脫模機構為簡單脫模機構中的推板脫模機構脫模。 8.3脫模力的計算 殼體形塑件脫模力通常按薄壁與厚壁兩種類型考慮。 薄壁殼體形塑件系指塑件壁厚與其內(nèi)孔直徑之比小于1/20，即t/D≤1/20的塑件。 材料（PE）的壁厚t為2mm，最小內(nèi)孔直徑為48mm，2/48 = 1/24<1/20。 即塑件的脫模力可按公式Q = [2πEεtLcosφ（f-tgφ）/（1 – u）k1] + 10B（N）計算。 式中： Q——脫模力（N）； E——塑料的拉伸模量（Mpa）； ε——塑料成形的平均收縮率（%）； t——塑件的壁厚（mm），t = 2mm； L——被包型芯的長度（mm），L = 37mm； U——塑料的泊松比； φ——脫模斜度（o），φ = 0； f——塑料與鋼材之間的摩擦系數(shù)； B——塑件在與開模方向垂直的平面上投影面積（cm），當塑件底部上有通孔時，10B項視為零； k1——有f和φ決定的無因次數(shù)，可由下式計算，k1= 1 + fsinφcosφ 查表3-29 常用塑料的某些性能，取得E為0.89x10Mpa，ε為2.0%， u為0.47，f為0.23。 計算k1為1，因塑件為圓環(huán)形，底部為通孔，所以10B項可視為零。 即Q = 2πx0.89x10x0.02x2x37x1x（0.23-0）/（1-0.47）x1 = 3590N 8.4推板脫模機構 推出板又稱頂出板，對于薄壁殼體系的塑件以及不允許在塑件表面留有頂出痕跡的塑件很適用。推板脫模的特點是頂出力大并且均勻，運動平穩(wěn)，塑件不宜變形，表面無頂出痕跡，結構簡單那，勿需設置復位裝置。 8.4.1推板脫模機構設計注意事項 1.為減少推出時的運動摩擦力，防止推板偏心而溢料，推板應該與型芯是錐面配合或間隙配合（H7/H6）。推板內(nèi)孔應比型芯成形部分要大0.2 ～ 0.25mm。 2.推板與型芯的配合間隙以塑料不溢料為準。當推板脫出無通孔的大型深腔殼體類塑件時，要求型芯有一合理的脫模斜度。比如型芯脫模斜度過小應在型芯上增設一個進氣裝置。防止型芯與塑件之間產(chǎn)生真空。 3.在動模座板與頂出板之間應該加設頂出限位釘，使推桿復位后，頂出板與動模座板之間有2-5mm空隙，以保護模具的推板及型腔、型芯。 4.當型芯細長，塑件可為通孔時，則型芯前端應有定模板支承，以防止偏心和位移 九.模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)的設計 塑料注射模溫度調(diào)節(jié)能力的好壞，直接影響到塑件的質(zhì)量，而且也決定著生產(chǎn)效率的高低，塑件在型腔內(nèi)的冷卻力求做到均勻、快速，以減少塑件的內(nèi)應力，使塑件的生產(chǎn)做到優(yōu)質(zhì)高效率。 9.1 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)在模具中的作用是至關重要的，尤其對厚壁塑件和平整度有要求的大型薄壁塑件來講更為重要。 1.溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 質(zhì)量優(yōu)良的塑件應滿足以下六方面的要求，即收縮率小，變形小，尺寸穩(wěn)定，沖擊強度高，耐應力開裂性好和表面粗糙度低。 模溫對以上各點的影響分述如下： 1） 低的模溫可以減少塑料制件的成型收縮率。模溫均勻，冷卻時間短， 注射速度快一，可以減少塑件的變形。其中均勻一致的模溫尤為重要，但是由于塑件形狀復雜，壁厚不一樣，充滿順序先后不同，常出現(xiàn)冷卻不均勻的情況。為了改善這一情況，可將冷卻水先通入模溫最高的地方，在冷得快的地方通溫水，慢是地方通冷水，使模溫均勻，塑件各部位能同時凝固，這不僅提高了制品質(zhì)量，也縮短了成型周期，但由于模具結構復雜，要先達到理想的調(diào)溫往往是困難的。 2）對于結晶型塑料,為了使塑件尺寸穩(wěn)定,應該提高模溫,使結晶在模具內(nèi) 盡可能的達到平衡,否則塑件在存放和使用過程中由于后結晶會早晨尺寸和力學性能的變化(特別是玻璃化溫度低于室溫的聚烯烴類塑件),但模溫過高對制品性能也會產(chǎn)生不好的影響. 3)結晶型塑料的結晶度還影響塑件在溶劑中的耐應力開裂能力,結晶度 越高,該能力越低,故降低模溫是有利的.但是對于聚碳酸酯一類的高粘度非結晶型塑料,耐應力開裂能力和塑件的內(nèi)應力關系很大,堵提高沖模速度,減少補料時間并采用高模溫是有利的. 9.2 模溫對塑件質(zhì)量的影響： 熱塑性塑料熔體注入型腔后,釋放大量 熱量而凝固.不同的塑料品種,需要模腔維持在某一適當溫度.模溫對塑件質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在如下六個方面. 1、改善成形性 每一種塑料都有其濕度的成形模溫，在生產(chǎn)過程中若能 始終維持相適應的模溫則其成形性可得到改善，若模溫過低，會降低塑件熔體流動性，使塑件輪廓不清，甚至充模不滿；模溫過高，會使塑件脫模時和脫模后發(fā)生變形，使其形狀和尺寸精度降低。 2.成形收縮率 利用模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模溫恒定，能有效減少塑料成型收縮的波動，提高塑件的合格率。采用允許的的模溫，有利于減少塑料的成形收縮率，從而提高塑件的尺寸精度。并可縮短成形周期，提高生產(chǎn)率。 3.塑件變形 模具型芯與型腔溫差過大，會使塑件收縮不均勻，導致塑件翹曲變形。尤以壁厚不均和形狀復雜的塑件為甚。需采用合適的冷卻回路，確保模溫均勻，消除塑件翹曲變形。 4.尺寸穩(wěn)定性 對于結晶性塑料，使用高模溫有利于結晶過程的進行，避免在存放和使用過程中，尺寸發(fā)生變形；對于柔性塑料（如聚烯烴等）采用低模溫有利用塑件尺寸穩(wěn)定。 5.力學性能 適當?shù)哪?，可使塑件力學性能大為改善。例如，過低模溫，會使塑件內(nèi)應力增大，或產(chǎn)生明顯的熔接痕。對于粘性大的剛性塑料，使用高模溫，可使其應力開裂大大的降低。 6.外觀質(zhì)量 適當提高模具溫度能有效地改善塑件的外觀質(zhì)量。過低模溫會使塑件輪廓不清，產(chǎn)生明顯的銀絲、云紋等缺陷，表面無光澤或粗糙度增加等。 9.3 冷卻系統(tǒng)的設計 9.3.1冷卻時間的確定 注射模實質(zhì)是一種熱交換器.確定恰當是熱交換(冷卻)時間,是模具設計者的重要任務.為此,首先分析影響冷卻時間的因素. 影響冷卻時間的因素： 1.模具材料 從機械強度出發(fā)，通常選鋼材為模具材料。如果考慮材料的冷卻效果時，則熱導率愈高，從熔融塑料吸收熱量愈迅速，冷卻得愈快。 2.冷卻介質(zhì)溫度及流動狀態(tài) 一般采用常溫水進行冷卻。以冷卻水出、入口溫差小為好，一般控制在5℃以內(nèi)。冷卻水在通道中的流速，以盡老能高為好，其流動狀態(tài)湍流為佳，即雷諾準數(shù)為Re＞10為宜。因為湍流的熱傳遞效率為層流的10～20倍。 3.模塑材料 塑料的熱性能，對冷卻時間具有重大影響。 4.塑件厚度 塑件壁厚越厚，傳熱阻力越大，所需冷卻時間越長。通常冷卻時間與塑件的厚度平方成正比。 5.冷卻回路的布置 成型腔周圍冷卻回路的分布狀態(tài)，即冷卻回路距型腔的距離和通道之間的間隔，對冷卻時間也有影響。 6.模具溫度 系指與塑料接觸的模腔表面溫度。它直接影響到塑料熔體在模腔中的冷卻速度。選擇合適的模溫會縮短成形周期，提高塑件質(zhì)量，減少廢品率。為了滿足塑料對模溫的要求，現(xiàn)代化生產(chǎn)技術多采用模具恒溫器，以閉路循環(huán)冷卻介質(zhì)對模溫進行控制?！? 在注射過程中,塑件的冷卻時間,通常是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開模取出塑件時止的這一段時間.這一時間標準常以制品已充分固化定型熱切具有一定