第 1 頁(yè) 共 14 頁(yè)塑料注射模擬和設(shè)計(jì)模制過(guò)程摘要本文介紹了一種產(chǎn)品的注射模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)。它被劃分為三個(gè)部分：設(shè)計(jì)、仿真和分析。塑料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)有兩種不同形式，但具有相同的功能。產(chǎn)品使用簡(jiǎn)單，并延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用時(shí)間。計(jì)算機(jī)輔助形式（CAD）和計(jì)算機(jī)軟件Pro/Engineer 是用于安排在三維（ 3D）設(shè)計(jì)模具產(chǎn)品中。二是在室溫模具中設(shè)計(jì)成不同的產(chǎn)品 INSE 可以交換，以產(chǎn)生兩種不同的產(chǎn)品。機(jī)械制造計(jì)算機(jī)輔助（CAD ）和計(jì)算機(jī)軟件 Pro/E 用來(lái)生成一些數(shù)控加工的代碼。使用塑料流體分析進(jìn)行的軟件（Moldflow—零件說(shuō)明第四版）從中分析位置注射劑，材料溫度和注射壓力可以確定。還可以發(fā)現(xiàn)分析產(chǎn)品預(yù)期缺陷，如焊接線和被困空氣。關(guān)鍵詞：可變插入模具，注射壓力，氣泡，噴射位置，模具設(shè)計(jì)說(shuō)明如今，在注塑加工刀具的模具及工藝是一個(gè)世界上增長(zhǎng)最快的產(chǎn)業(yè)?，F(xiàn)在的塑料從家庭用品到太空旅行，從運(yùn)輸包裝，醫(yī)學(xué)玩具，到橋梁建筑運(yùn)幾乎所有的應(yīng)用程序都使用。一般來(lái)說(shuō)，注塑是形成所需形狀的一個(gè)過(guò)程，由熔化的塑料材料并使塑料在壓力下進(jìn)入模腔。期望的塑料形狀是通過(guò)冷卻熱塑性或通過(guò)熱固性化學(xué)反應(yīng)完成的。模具設(shè)計(jì)與制造是一個(gè)昂貴和高科技的過(guò)程。因?yàn)樗褂昧艘钥茖W(xué)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）軟件來(lái)分析和模擬塑料配件，電腦輔助設(shè)計(jì)（CAD）軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜的塑料制品和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD）做程序設(shè)計(jì)制造。計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致更多計(jì)算機(jī)成本比例提高，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制銑床（CNC）或鎖存器來(lái)運(yùn)行。因此，這種優(yōu)勢(shì)和昂貴的技術(shù)將提流程和高效率的一致性。因此，對(duì)于這個(gè)快速增長(zhǎng)的行業(yè)新技術(shù)是至關(guān)重要的，目的是以確保技術(shù)達(dá)到完美。因此，電腦輔助工程（CAE）助理麥克羅公司一直供應(yīng)和計(jì)算注塑成型的塑料材料內(nèi)的流動(dòng)。理論塑料填充模具注塑成型過(guò)程可以被分解成三個(gè)階段：1 填充階段2 加壓階段3 補(bǔ)償階段填充階段第 2 頁(yè) 共 14 頁(yè)涉及塑料部件的注塑成型工藝時(shí)要明確的是重要的元素如何在塑料模具中填充。在模具注射填充階段，熔融塑料被注入到空腔中，直到剛填充空腔。當(dāng)塑料流入空腔后塑料接觸模具壁迅速冷卻，這將創(chuàng)建一個(gè)塑料模具和熔融塑料的冷凍層。屏 1 顯示了材料的擴(kuò)散是從后向前推著走，流到前方的邊緣進(jìn)入接觸的模具并且凍結(jié)，一旦冷凍，冷凍層中的分子沒(méi)有更高的去向，去向也不會(huì)改變。屏 1 模具內(nèi)熔融塑料的流動(dòng)紅色的箭頭顯示熔融塑料的流動(dòng)方向，深藍(lán)色層顯示針對(duì)模具壁上冷凍的塑料層。綠色箭頭指示的方向是熱量從聚合物熔體流進(jìn)模具壁。當(dāng)冷凍層達(dá)到一定厚度達(dá)到平衡時(shí)，通過(guò)空腔流動(dòng)冷凍層獲得更多的熔融塑料熱量，并到達(dá)模具后失去熱量。這通常發(fā)生在早期的注塑成型過(guò)程中的后幾十分之一秒。加壓階段加壓階段后會(huì)發(fā)生完全填充到空腔區(qū)的填充階段。在這個(gè)階段，所有的流動(dòng)路徑將被熔融的塑料填充。在空腔中的填充區(qū)域的邊緣和角部分可能不包含塑料，為了完全填充幾何形狀，在加壓階段額外的塑料被壓入模腔內(nèi)。屏 2 顯示填充階段（左側(cè)圖像）結(jié)束和加壓階段（右側(cè)圖像）結(jié)束之間的差異。注意填充階段結(jié)束時(shí)留下的未填充角落（藍(lán)色圓圈內(nèi)） 。黃色錐表示聚合物注入位置，紅色表示的是塑料。第 3 頁(yè) 共 14 頁(yè)屏 2 填充階段和加壓階段的區(qū)別補(bǔ)償階段塑形材料形成熔融材料的固體，具有高體積收縮，平均它會(huì)收縮 25%。因此加壓階段后，更多的材料被注入到空腔中以補(bǔ)償冷卻后的塑形收縮。這就是補(bǔ)償階段（Moldflow 軟件幫助文件）模具基本建立模具設(shè)計(jì)和制造是注射成型系統(tǒng)中認(rèn)為最重要的過(guò)程。這是因?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)和模具制造的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。基本上模具的功能是雙重的。第一是灌輸所需形狀的聚合物，第二就是冷卻模具中包含一個(gè)或多個(gè)空腔注射模具零件，包括兩個(gè)基本部分：·注射塑料定半膜的一側(cè)·半關(guān)閉或頂側(cè)移動(dòng)，這兩個(gè)模具被稱為分型面。該模具將決定最終產(chǎn)品的性能，如大小、形狀、尺寸和表面精加工。通常稱為通過(guò)中心進(jìn)料通道澆注到模腔的填充是熔化的塑形材料。模具將與注塑機(jī)料筒噴嘴相吻合。表 1 是模具組件和匯總表。模具設(shè)計(jì)開(kāi)始一個(gè)新的模具設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者應(yīng)該掌握一些重要的點(diǎn)。即在產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)材料的使用，材料的正確收縮，腔和模架的選擇，進(jìn)一步避免一些錯(cuò)誤。在最后的裝配中，犯的錯(cuò)誤可能造成不合適的模具，使塑料產(chǎn)品不被承認(rèn)并且被客戶拒絕。圖一顯示了模具設(shè)計(jì)圖表。第 4 頁(yè) 共 14 頁(yè)圖 2 程序圖部分顧問(wèn)模擬 Moldflow 軟件。屏 5 顯示黃色的圓錐形狀表明本文分析的位置與澆口位置放置在頂部的新型固體模型。 在注射和傳遞成型中認(rèn)為澆口是模制件的一部分，它允許熔融樹(shù)脂流入流道或從澆口進(jìn)入型腔。澆口和澆道的尺寸形狀可能是相同的，但是一般來(lái)說(shuō)是非常小的。這里存在一個(gè)最佳的澆口尺寸，對(duì)于適合的填充率它應(yīng)該足夠大，對(duì)于密封防止回流或過(guò)度包裝它又足夠小。產(chǎn)品模擬結(jié)果在啟動(dòng)仿真過(guò)程中，部分信息進(jìn)行設(shè)置，如材料供應(yīng)商和材料等級(jí)。這些通常已經(jīng)在 Moldflow 數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)置，用戶僅僅選擇材料規(guī)格的特點(diǎn)，表 2 表示用于此分析的要素：第 5 頁(yè) 共 14 頁(yè)屏 5 澆口位置的實(shí)體模型澆注過(guò)程特點(diǎn)成型工藝規(guī)范零件名稱 TNG 剪輯版材料等級(jí) ABS 650模具溫度 50 ℃熔體溫度 235 ℃最大注射壓力 60 Mpa填充時(shí)間填充時(shí)間是填充空腔內(nèi)部所需要的時(shí)間，它也顯示塑形材料如何流入填充模具。從我們知道缺料（其中沒(méi)有填充模型）的部分將顯示。從這個(gè)結(jié)果中也可以了解焊接線和氣泡的形成，屏 6 顯示模具材料填充。屏 6 100%材料填充的塑料件中填充質(zhì)量在塑料腔內(nèi)，填充質(zhì)量結(jié)果顯示了該區(qū)域的概率，這個(gè)結(jié)果來(lái)自于壓力和溫度。填充質(zhì)量用三種顏色顯示，綠色，黃色，紅色并且半透明。用綠色表示第 6 頁(yè) 共 14 頁(yè)完全填充，黃色表示可能填充困難或是有質(zhì)量問(wèn)題，紅褐色表示填充困難或是有質(zhì)量問(wèn)題，并且半透明的將不能填充（缺料） 。如果模腔不能填充，無(wú)論設(shè)計(jì)澆口位置，塑料的選擇或是加工條件都必須做一些改變。然而，為了確保高質(zhì)量的完成零件，塑料必須完全填充模腔。屏7 顯示用這種分析填充質(zhì)量。屏 7 填充質(zhì)量注射壓力模型的每個(gè)位置上的顏色表示在該模型上的壓力，兩種顏色顯示高壓（紅色）和低壓（藍(lán)色） ，注射壓力可以連同壓降顯示結(jié)果。例如，事實(shí)上同一個(gè)區(qū)域可能注射壓力過(guò)高，即使零件的一個(gè)區(qū)域已經(jīng)有了一個(gè)可以接受的壓降，高的注射可以造成過(guò)度填充。為了減少這種情況的發(fā)生的機(jī)會(huì)，按照下列步驟操作：1 增大最大噴射壓力2 改變聚合物注射位置3 改變零件的尺寸4 選擇不同的材料屏 8 顯示從 0Mpa 到 47.02Mpa 注射壓力的結(jié)果。第 7 頁(yè) 共 14 頁(yè)屏 8 注射壓力壓降屏 9 顯示壓降結(jié)果。在填充位置，壓力將從注射位置到填充部分的端部下降。高壓降區(qū)域（紅色）通過(guò)低壓降區(qū)域（藍(lán)色， ）使用一系列顏色去表示壓降結(jié)果。壓降是決定填充結(jié)果質(zhì)量的一個(gè)因素之一。屏 9 壓降氣泡屏 10 顯示氣泡結(jié)果分析，藍(lán)色的小氣泡顯示的是零件上的氣泡。所在的區(qū)域氣泡結(jié)果顯示，在會(huì)聚的地方熔體停止至少 2 個(gè)流量的位置，或者在最后填充點(diǎn)氣泡被困住。為了阻止會(huì)聚流位置包圍和氣泡陷阱的發(fā)生，通過(guò)以下平衡流量路徑：1 使用流量引導(dǎo)/導(dǎo)流板2 改變零件壁厚3 改變注射聚合物位置第 8 頁(yè) 共 14 頁(yè)屏 10 氣泡模具開(kāi)發(fā)在對(duì)所有的產(chǎn)品 Moldflow 模擬之后，模具設(shè)計(jì)優(yōu)先作用于模擬結(jié)果，僅一個(gè)模具底座被用來(lái)生產(chǎn) 2 個(gè)不同塑料零件，這是因?yàn)閹缀?70%的塑料產(chǎn)品外形是相似的，所以在這種情況下使用可改變的鑲塊，核心嵌件將作為永恒嵌件，更改滑塊和模腔插入件用 TNG 剪輯版本和 TNG 粘貼版本，屏 11 顯示用 TNG剪輯版本和粘貼版本的模腔和核心鑲塊。屏 11 模腔,核心和鑲塊模架尺寸對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，三版類型系統(tǒng)模架勢(shì)用于精確控制，模架的尺寸是 FCI 類的 250mm*250mm，A 版尺寸是 100mm，B 版尺寸是 70mm，墊塊尺寸是第 9 頁(yè) 共 14 頁(yè)100mm 和脫料塊（簡(jiǎn)稱 LKM（龍記五金）模具基礎(chǔ)手冊(cè)） 。脫料版的作用是移出塑料零件橫澆道。同時(shí)就認(rèn)為塑料零件是一個(gè)好的產(chǎn)品不需要潤(rùn)色。對(duì)于這個(gè)模架，每次只有一個(gè)模腔澆注，熔融材料的塑料將流經(jīng)澆道的空腔。冷卻之后，塑料零件將變硬粘住鑲塊，同時(shí)通過(guò)使用肩式噴射器噴出。三版模具在這個(gè)項(xiàng)目中使用三版模具是因?yàn)閷?duì)于熔融塑料，澆注口小并且三版模具的澆注系統(tǒng)在第二分離平面平行于主分離面。當(dāng)模具是開(kāi)放時(shí)，第二個(gè)分離面允許澆口和澆道噴射。在三版模具中，澆道將從模腔噴射分離，塑料件注射后不需要經(jīng)過(guò)任何潤(rùn)色過(guò)程（羅 1986）.滑塊核心當(dāng)設(shè)計(jì)底座塑料件時(shí)，例如側(cè)控，側(cè)凸臺(tái)時(shí)使用核心滑塊。核心滑塊是因定連接板 B（指板 14）和板 A 上的兩個(gè)角銷。當(dāng)模具打開(kāi)時(shí)，角銷將從模具位置中水平移除核心滑塊。在模具打開(kāi)用時(shí)，核心滑塊運(yùn)動(dòng)數(shù)量將取決于角和滑塊移動(dòng)到角銷的距離。核心滑塊足夠移動(dòng)是為了推桿完全取出塑料件。冷卻系統(tǒng)（水力槽）水力槽是從核心滑塊噴射，控制模具表面溫度和冷卻熔融塑料成為僵化狀態(tài)。對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，水力槽的設(shè)計(jì)鉆孔沿著模腔芯塊和滑塊的長(zhǎng)度。冷卻系統(tǒng)是模具的垂直方向。屏 12 顯示了模具內(nèi)水力槽的流動(dòng)。屏 12 模具中心水力槽流動(dòng)第 10 頁(yè) 共 14 頁(yè)澆注系統(tǒng)澆口是連接澆注系統(tǒng)和模壓部分，加上附加材料必須克服正常的熱收縮部分，它必須允許足夠的材料流入模具填充件。在這個(gè)項(xiàng)目中，當(dāng)模具打開(kāi)部分將被自動(dòng)從澆道移除并且不需要接觸塑料產(chǎn)品時(shí)，使用傾斜銷澆口。屏 13 顯示精確定位澆口系統(tǒng)。屏 13 精確定位澆口系統(tǒng)完成模具裝配屏 14 顯示完成模具裝配為 TNG 剪輯版本，屏 16 和 15 顯示出的橫截面，用于模具關(guān)閉組件和打開(kāi)的裝配位置。CAD/CAM 的模具設(shè)計(jì)在塑料工業(yè)，CAD/CAM 已經(jīng)出現(xiàn)，現(xiàn)在顯示的是本世紀(jì)最重要的進(jìn)步技術(shù)之一。在較短時(shí)間內(nèi)并且在模具設(shè)計(jì)師的創(chuàng)造力，使 CAD/CAM 將用在更好的設(shè)計(jì)中，而不是在做塑料零件重復(fù)的模具設(shè)計(jì)。第 11 頁(yè) 共 14 頁(yè)屏 14 完整的模具模型屏 15 橫截面模具封閉組CAD/CAM 的優(yōu)點(diǎn)在設(shè)計(jì)方面模具 CAD/CAM 的優(yōu)勢(shì)a)CAD/CAM 技術(shù)通常用于數(shù)控（NC）加工技術(shù)制造的模具，也能夠在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上創(chuàng)建三維產(chǎn)品模型并自動(dòng)生成。第 12 頁(yè) 共 14 頁(yè)b)CAD/CAM 可以幫助設(shè)計(jì)師加快塑料零件和模具設(shè)計(jì)過(guò)程，并縮短很長(zhǎng)時(shí)間。屏 16 橫截面模具封閉組c)CAD/CAM 模具制造中對(duì)于那些熟練的模具制造商，提高更多的挑戰(zhàn)和工作滿意度，模具制造將提高工作生活質(zhì)量。d)方便用戶重新定義零件尺寸，這意味著它可以提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少錯(cuò)誤質(zhì)量。CAD/CAM 模具設(shè)計(jì)方法應(yīng)用在這個(gè)項(xiàng)目中，這個(gè)類型的 CAD/CAM 使用 Pro/E2000 軟件。Pro/Moldesign 是 Pro/E 模具制造環(huán)境的一個(gè)擴(kuò)展。包括各個(gè)方面生產(chǎn)模具的設(shè)計(jì)。比如模架、熱流道系統(tǒng)創(chuàng)建、水線、錐釘孔、收縮孔和數(shù)以百計(jì)的其它功能。模具創(chuàng)建 Pro/NC 設(shè)計(jì)和 Pro/MFG 生產(chǎn)擴(kuò)展到 CNC 生產(chǎn)領(lǐng)域。Pro/E 覆蓋3—5 軸銑削。2 和 4 軸電火花線切割、車削、激光、火焰等，具備一個(gè)寬幅的能力。在創(chuàng)建詳圖和生成數(shù)控加工刀路的實(shí)際模具過(guò)程中，所有模具設(shè)計(jì)之后。Pro/NC 和 Pro/MFG 制造生產(chǎn)將再次發(fā)揮重要作用。數(shù)控刀路是來(lái)源于產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)庫(kù)。3D 模型產(chǎn)品路線完成將直接從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取模具設(shè)計(jì)制造。例如，從數(shù)據(jù)庫(kù)模具的核心插入想做一些制造業(yè)。一些重要特性在 CAD/CAM 開(kāi)始之前必須考慮，像Ⅱ圖進(jìn)給率、主軸轉(zhuǎn)速、步長(zhǎng)深度、銑削材料、注塞速度、坐第 13 頁(yè) 共 14 頁(yè)標(biāo)系和力銑刀種類。啟動(dòng) CAD/CAM,，要能確定工件尺寸，然后設(shè)置工件的坐標(biāo)系統(tǒng)。工件坐標(biāo)設(shè)置必須與 CNC 機(jī)床中的坐標(biāo)相同。錯(cuò)誤的設(shè)置會(huì)造成機(jī)器和工件崩潰。在選擇制造過(guò)程后，決定使用什么樣的制造工藝，例如分析體積、侵吞、鉆孔和傳統(tǒng)的表面，Pro/NC 使用了 CAM（智能計(jì)算機(jī)輔助制造）軟件將加工代碼轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)代碼。像 G 碼和 M 碼的加工代碼將被存儲(chǔ)在 CNC 中，然后制造運(yùn)行。屏 17 顯示了實(shí)際制造運(yùn)行之前的實(shí)體模型模擬。屏 18 中紅色線是工具運(yùn)行對(duì)點(diǎn)的位置。屏 17 實(shí)體模型模擬 屏 18 線框仿真模擬Pro/MFG 將創(chuàng)建必要數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)器的一個(gè) Pro/Moldesign 部分。它通過(guò)提供工具來(lái)制造，工程師遵循邏輯順序步驟進(jìn)行，從設(shè)計(jì)模型到 ASCII CL數(shù)據(jù)文件，可以為數(shù)控機(jī)床進(jìn)行后處理。在圖 3CAD/CAM 說(shuō)明可以基本概括了 Pro/MFG 過(guò)程（Pro/MFG.R18）討論和結(jié)果概括設(shè)計(jì)的塑料部分是基于汽車司機(jī)的需要。當(dāng)駕駛者到達(dá)收費(fèi)站時(shí)，為了駕駛員容易拿到它，塑料部件支架盒放置在 Touch N 卡中或 plus 單程票中。在這個(gè)項(xiàng)目中，塑料部件被設(shè)計(jì)成兩種不同類型的產(chǎn)品。設(shè)計(jì)在一個(gè)多變的插入模具基礎(chǔ)上，只用一個(gè)模具基礎(chǔ)將降低制造業(yè)的成本和時(shí)間。Pro/Moldesign，Pro/MFG 和來(lái)自于 Pro/ENGINER Pro/NC 是用來(lái)設(shè)計(jì)模具和制造行業(yè)，精確度和公差是重要的問(wèn)題，所以在模具設(shè)計(jì)中使用 CAD/CAM 將提高工件質(zhì)量并且在生產(chǎn)中減少出錯(cuò)次數(shù)。從分析模擬仿真提供了足夠的信息結(jié)果如填充時(shí)間、注射壓力和壓力降。用戶可以避免在實(shí)際注塑中的塑料缺陷如縮痕，停頓,，氣泡和超緊密堆積作用。分析還將幫助模具設(shè)計(jì)師以最小的修改來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)完美的模具，這也減少模具設(shè)置時(shí)間。這個(gè)分析和仿真將幫助減少時(shí)間和成本。 第 14 頁(yè) 共 14 頁(yè)圖 3 總結(jié) Pro/MFG 過(guò)程- 1 -參 考 文 獻(xiàn)[1] 伍先明,張蓉.塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]. 長(zhǎng)沙: 國(guó)防工業(yè)出版社,2011.[2] 葉久新,王群.塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2011.[3] 王勻,許楨英.王榮茂.Pro/Wildire5.0 模具設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京: 國(guó)防工業(yè)出版社,2012.[4] 姜厚文.模具設(shè)計(jì)師[M].北京 :中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2008.[5] 余世浩,黃尚宇.模具 CAD 基礎(chǔ)[M]. 武漢: 武漢理工大學(xué)出版社,2008.[6] 劉京華.模具識(shí)圖與制圖[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2007.[7] 李必文.機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)[M]. 長(zhǎng)沙: 中南大學(xué)出版社,2011.[8] 李斌,李曦.數(shù)控技術(shù)[M].武漢 :華中科技大學(xué),2010.[9] 史鐵梁.模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2006i目 錄第一 章 緒 論 - 1 -1.1 前言 .- 1 -1.2 模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 - 1 -1.2.1 國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀 .- 1 -1.2.2 國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨向 .- 2 -第二章 塑料成型工藝性分析 - 1 -2.1 塑件結(jié)構(gòu)分析 - 1 -2.1.1 外形尺寸分析 - 1 -2.1.2 精度等級(jí) - 1 -2.1.3 壁厚 - 1 -2.1.4 脫模斜度 - 1 -2.2 工程塑料的性能分析 - 2 -2.2 .1 PA6 的性能分析 - 2 -2.2.2 PA6 成型性能 - 2 -2.2.3 PA6 的主要性能指標(biāo) - 2 -2.3 PA6 注射成型過(guò)程及工藝參數(shù) - 3 -2.3.1 注射成型的原理 - 3 -2.3.2 熱塑性注射成型工藝過(guò)程 - 3 -第三章 擬定分型面及注射機(jī) - 5 -3.1 塑件分型面位置的分析和確定 - 5 -3.2 確定行腔數(shù)量及布局形式 - 5 -3.3 注塑機(jī)型號(hào)的確定 - 6 -3.3.1 注射量的計(jì)算 - 6 -3.3.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的估算 - 7 -3.3.3 選擇注射機(jī) .- 7 -3.3.4 注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核 - 8 -第四章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 10 -4.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則： - 10 -4.2 澆注系統(tǒng)的組成 - 10 -4.3 主流道設(shè)計(jì) - 10 -4.3.1 主流道尺寸 - 10 -4.3.2 主流道的凝料體積 - 10 -4.3.3 主流道當(dāng)量半徑 - 11 -4.3.4 主流道澆口套形式 - 11 -4.4 分流道設(shè)計(jì) - 11 -4.4.1 分流道的布置形式 - 12 -ii4.4.2 分流道的長(zhǎng)度 - 12 -4.4.3 分流道當(dāng)量直徑 - 12 -4.4.4 分流道的截面設(shè)計(jì) - 12 -4.4.5 分流道凝料體積 - 13 -4.4.6 校核剪切速率 - 14 -4.4.7 分流道的表面粗糙度和脫模斜度 - 14 -4.5 澆口設(shè)計(jì) - 14 -4.5.1 側(cè)澆口尺寸的確定 - 14 -4.5.2 側(cè)澆口剪切速率的校核 - 15 -4.6 冷料穴設(shè)計(jì) - 15 -第五章 成型零件的設(shè)計(jì) - 16 -5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 16 -5.1.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 16 -5.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算 - 17 -5.2.1 凹模工作尺寸的計(jì)算 - 17 -5.2.2 凸模工作尺寸的計(jì)算 - 18 -5.2.3 型芯徑向尺寸及孔間距的計(jì)算 - 19 -5.2.4 凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算 - 19 -5.2.5 動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算 - 20 -第六章 模架設(shè)計(jì) - 22 -6.1 模架型號(hào)的確定 - 22 -6.2 模架尺寸的確定 - 22 -6.3 模架各尺寸的校核 - 23 -第七章 注射模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) - 24 -7.1 注射模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 - 24 -7.2 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) - 24 -7.3 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) - 25 -7.4 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的數(shù)量和布置形式 - 25 -第八章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 27 -8.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的分類 - 27 -8.2 塑件抽芯機(jī)構(gòu)的確定 - 27 -8.3 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的有關(guān)參數(shù)計(jì)算 - 27 -8.3.1 斜導(dǎo)柱抽芯距 抽S- 27 -8.3.2 斜導(dǎo)柱傾斜角 ?- 27 -8.3.3 斜導(dǎo)柱抽拔力 - 28 -8.3.4 斜導(dǎo)柱彎曲力 - 28 -8.3.5 斜導(dǎo)柱的截面尺寸確定 - 29 -8.3.6 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度及開(kāi)模行程 - 29 -iii第九章 脫模推出機(jī)構(gòu) - 32 -9.1 推桿推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) - 32 -9.2 復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) - 33 -9.3 脫模力的計(jì)算 - 33 -第十章 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 35 -11.1 加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 36 -11.2 冷卻統(tǒng)設(shè)計(jì) - 36 -11.2.1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 - 36 -11.2.2 冷卻介質(zhì) - 36 -11.2.3 冷卻系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算 - 36 -11.2.4 冷卻回路的布置 - 38 -第十二章 塑料模具的選材 - 39 -12.1 注射模具選材要求 - 39 -12.2 模具結(jié)構(gòu)零件材料及熱處理 - 39 -第十三章 關(guān)鍵零件的數(shù)控編程 - 41 -13.1 數(shù)控技術(shù)在模具中的作用 - 41 -13.2 典型零件的加工工藝 - 41 -13.3 關(guān)鍵零件的數(shù)控編程 - 42 -第十四章 結(jié)論 - 44 -參 考 文 獻(xiàn) - 45 -- 1 -第一章 緒 論1.1 前言目前模具是汽車，電子，電器，航空航天，儀器儀表，輕工，塑料，日用品和其他重要的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。沒(méi)有模具，就沒(méi)有高質(zhì)量的產(chǎn)品。模具加工的零件，生產(chǎn)效率高，質(zhì)量好，節(jié)約材料和低成本等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝開(kāi)發(fā)。因此，模具技術(shù)，尤其是制造精密，復(fù)雜，大型模具技術(shù)已成了衡量一個(gè)國(guó)家的機(jī)械制造水平的重要指標(biāo)之一。據(jù)國(guó)際協(xié)會(huì)的報(bào)告表明，在這個(gè)階段，75％的工業(yè)零件粗加工，精加工的 50％都是由一次成型的。目前，美國(guó)，日本，德國(guó)和其他工業(yè)化國(guó)家超過(guò)機(jī)床產(chǎn)值的模具產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值，臺(tái)灣，中國(guó)模具行業(yè)年均增長(zhǎng)率超過(guò) 35％的快速發(fā)展，中國(guó)大陸模具業(yè)近年年，獲得了快速發(fā)展，特別是塑料模具，模具設(shè)計(jì)和制造水平都有了很大的進(jìn)步。1.2 模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向1.2.1 國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀近年來(lái)，模具增長(zhǎng)是非常迅速的，高效率，自動(dòng)化，大型，微型，精密，高壽命的模具，在模具生產(chǎn)比例越來(lái)越大。從模具設(shè)計(jì)與制造的角度來(lái)看，模具的發(fā)展趨勢(shì)，可以分為以下幾個(gè)方面：(1)深化理論研究在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的原則，越來(lái)越多的研究，模具設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)逐步理論方面的技術(shù)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到了很大的改善。效率高，廣泛使用的各種高效率，自動(dòng)化的模具結(jié)構(gòu)。高速自動(dòng)成型機(jī)械與先進(jìn)的模具，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低成本起到了重要作用。(2)高精度由于應(yīng)用程序的擴(kuò)展，所以存在各種各樣的大型，精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，高強(qiáng)度，高硬度，高耐磨性，易加工的各種發(fā)展，熱處理變形小，熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的成型材料。(3)模具制造過(guò)程中的創(chuàng)新在模具制造過(guò)程中，為了縮短模具制造周期，減少了工作量鉗工，模具加工技術(shù)做出了很大的改進(jìn)，尤其是形型腔的加工，使用了各種先進(jìn)的機(jī)床，這不僅大大增加加工的比例，而且還提高了加工精度。(4)標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化工作，不僅極大地提高模具生產(chǎn)效率，同時(shí)也提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本。- 2 -1.2.2 國(guó)內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨向在信息社會(huì)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向更大，更復(fù)雜，更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方面發(fā)展，不斷提高產(chǎn)品技術(shù)含量，模具生產(chǎn)朝著專業(yè)化，信息技術(shù)，數(shù)字化，無(wú)圖，精細(xì)化，自動(dòng)化的發(fā)展，模具行業(yè)走向集成技術(shù)，精良的設(shè)備，產(chǎn)品品牌化，管理信息化，經(jīng)營(yíng)國(guó)際化方向。對(duì)于我國(guó)的模具行業(yè)，模具行業(yè)由現(xiàn)狀進(jìn)一步提高的結(jié)構(gòu)性調(diào)整和創(chuàng)新，搶占中國(guó)的模具的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，較低的價(jià)格，大大提高了模具的開(kāi)發(fā)效率，增加大型，復(fù)雜，復(fù)雜和長(zhǎng)期的生活具有較高的技術(shù)內(nèi)容高檔模具的比例，未來(lái)我國(guó)的模具技術(shù)的研究重點(diǎn)和主要的發(fā)展方向應(yīng)該是：（1）高速，高精密，復(fù)雜，長(zhǎng)壽命模具加工技術(shù)的研究和應(yīng)用。如超精密沖壓模具制造技術(shù)的研究和應(yīng)用，精密塑料和壓鑄模具制造技術(shù)；（2）開(kāi)發(fā)高品質(zhì)的模具和材料的正確選擇，先進(jìn)的表面處理和處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用;（3）快速原型和快速模具（RP/ RT）技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用；（4）CAD，CAM，CAE 和其軟件廣泛應(yīng)用于連續(xù)先進(jìn)的 CAD / CAE / CAM 技術(shù)的進(jìn)一步整合，集成，智能，從而提高現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)，信息技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化。- 1 -第二章 塑料成型工藝性分析2.1 塑件結(jié)構(gòu)分析2.1.1 外形尺寸分析該塑件為支座實(shí)體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、形狀不大、壁厚均勻，圓角有過(guò)渡，并且沒(méi)有特別的傾斜。這些因素都有利于注射成形；因?yàn)樗芗椎姆较虿灰恢粒沂窍嗷ゴ怪钡目?，故需要?cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，初步確定采用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)，需要二次分型便可以完成。此塑料件通常與其他零件配合使用，故其內(nèi)孔最好不要留下飛邊，避免引起配合上的不便。同時(shí)在其表面上也不要有明顯的澆注缺陷，防止影響其正常的工作。塑件圖如圖 2.1 所示 。(a) (b)圖 2.1 支座三維圖及二維圖2.1.2 精度等級(jí)由零件圖可知，未標(biāo)注公差尺寸，采用 MT3、A 類公差等級(jí)。2.1.3 壁厚由零件圖分析可知該零件壁厚為 6 。m2.1.4 脫模斜度- 2 -由于塑件在冷卻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生收縮，就會(huì)緊抱在凸模上或粘附在型腔內(nèi)，為了方便脫模，防止因脫模時(shí)出現(xiàn)因力過(guò)大而拉壞塑件或使其表面出現(xiàn)頂傷、劃傷等。另外與脫模方向平行的塑件內(nèi)，外表面都應(yīng)具有合理的脫模斜度。由參考文獻(xiàn)[1]查得 PA6的脫模斜度推薦值為：制件外表面 制件內(nèi)表面35′～1.35° 30′～1°由于塑件簡(jiǎn)單，且塑料 PA6 流動(dòng)性好，為使注射充型流暢，選脫模斜度為 1°2.2 工程塑料的性能分析2.2 .1 PA6 的性能分析尼龍 簡(jiǎn)稱 PA ，是一種白色或淡黃色結(jié)晶顆粒，熔點(diǎn) ，其中原子多數(shù)的6 C025熔點(diǎn)低，密度 左右，是一種熱塑性塑料。3cm/g04.1尼龍具有優(yōu)良的機(jī)械性能，結(jié)晶度越高，其抗拉強(qiáng)度、硬度、耐磨性及潤(rùn)滑性越好；尼龍的軟化溫度范圍較窄，具有比較明顯的熔點(diǎn)，大部分的尼龍具有阻燃性，尼龍的熱分解溫度在 左右，其使用溫度在 之間，長(zhǎng)期使用溫度為C03 C001~4；若長(zhǎng)期在 以上與氧接觸，就會(huì)發(fā)生熱降解，改善需要加入穩(wěn)定劑即可；C081而且尼龍擁有較好的電氣性能.尼龍可以耐大多數(shù)鹽類，但強(qiáng)酸和氧化劑能夠侵蝕尼龍；不溶于普通有機(jī)溶劑和油脂；沖擊強(qiáng)度較高(高過(guò) ABS POM 但比 PC 低 ) ；熱變形溫度低；尼龍吸水性大，~尺寸穩(wěn)定性差。2.2.2 PA6 成型性能(1）收縮率范圍大，且各向異性明顯，容易產(chǎn)生縮孔、凹陷和變形等缺陷，成型條件要穩(wěn)定。 （收縮率為：0.5-2.2 %）(2）吸濕性較大，成型前須干燥。熱穩(wěn)定性差，易分解，干燥過(guò)程中要避免高溫氧化，采用真空干燥。(3）熔點(diǎn)較高，熔融溫度范圍窄，熱穩(wěn)定性差，不能時(shí)間停留在高溫料筒內(nèi)，以防止堵塞噴嘴。(4）熔體粘度低，流動(dòng)性好，溢邊值為 0.02 ，成型中易出現(xiàn)溢料和流涎現(xiàn)象，m成型條件應(yīng)穩(wěn)定。2.2.3 PA6 的主要性能指標(biāo)- 3 -由參考文獻(xiàn)查得，PA6 的性能指標(biāo)見(jiàn)表 2.1。表 2.1 POM 的主要性能指標(biāo)注塑機(jī)各項(xiàng)目 單位 參數(shù)密度比體積吸水率收縮率熔點(diǎn)熱變形溫度抗拉屈服強(qiáng)度拉伸彈性模量抗彎強(qiáng)度沖擊韌度硬度體積電阻系數(shù)g/cm3cm3/ g%C0MPakJ/m2HBcm??1.10 1.15~0.87 0.911.6 3.0 0.6 1.4210 225~202(無(wú)缺口)/25(缺口)702.6×101496.9不斷（無(wú)缺口）/11.8(缺口）11.611.62.3 PA6 注射成型過(guò)程及工藝參數(shù)2.3.1 注射成型的原理將塑料顆粒定量加入到注塑機(jī)的料筒內(nèi)，通過(guò)料筒的傳熱，以及螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的剪切摩擦作用使塑料逐漸融化成流動(dòng)狀態(tài)，然后在柱塞或螺桿的推擠作用下使熔融塑料以高壓和較快的速度通過(guò)噴嘴注入到溫度較低的閉合模具的型腔中，由于模具的冷卻作用，使膜腔內(nèi)的熔融塑料逐漸凝固并定型，最后開(kāi)模取出塑件。2.3.2 熱塑性注射成型工藝過(guò)程 注射成型過(guò)程:1）注射前的準(zhǔn)備.對(duì) PA6 色澤，粒度和均勻度等要進(jìn)行檢驗(yàn)，又 PA6 吸水性較大，成型前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥。2）注射過(guò)程。塑件在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱，塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過(guò)程可分為沖模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。3）塑處理件后處理。塑件處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為 60 75 ，處理時(shí)~C0間為 16 20 .~s4)具體流程圖如圖 2.2 所示。2.3.3 注射工藝參數(shù)- 4 -1）注射機(jī)類型：螺桿式。2）螺桿轉(zhuǎn)數(shù)（ ）:20 50。min/r~3）噴嘴形式：直通式。4) 噴嘴溫度：200 210。5 料筒溫度/ ：前段 220 240 ；C0C0中段 230 250 ；~后段 200 210 。06） 模具溫度 / ：80 120 。C07） 注射壓力/： 90 130。MPa~8) 保壓力/ ：30 50。9） 注射時(shí)間/ ：2 5。s10）保壓時(shí)間/ ：15 40。11）冷卻時(shí)間/ :20 40。~12) 成型周期/ ：40 90。s注射裝備準(zhǔn)備裝料 注射裝 注射裝置準(zhǔn)備注射 圖 2.2 注射流程圖預(yù)烘干 裝入料斗 預(yù)塑化清理嵌件預(yù)熱清理模具涂脫模劑 放入嵌件 合模 注射 保壓冷卻脫模塑件送下道工序- 5 -第三章 擬定分型面及注射機(jī) 3.1 塑件分型面位置的分析和確定分型面是指分開(kāi)模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸面。一副模具根據(jù)需要可能有一個(gè)或兩個(gè)以上的分型面，分型面可以是垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜。模具設(shè)計(jì)中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)分型面選擇原則和塑件的成型要求來(lái)選擇分型面。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：（1）分型面應(yīng)符合脫模的基本要求，能使塑件從模具內(nèi)取出來(lái)，分型面要設(shè)在塑件脫模方向最大的投影邊緣部位。（2）要避免形成側(cè)孔、側(cè)凹，若需要滑塊成型，力求滑塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。（3）確保塑件符合外觀質(zhì)量要求。（4）確保塑件留在動(dòng)模一側(cè)，利于推出推桿痕跡不顯露于外觀面。（5）分型面不影響塑件外觀，即分型面應(yīng)盡量不破壞塑件外表面的質(zhì)量。（6）合理設(shè)置澆注系統(tǒng)，特別是澆口的位置。（7）有利于模具加工。從零件圖上分析，該零件的分型面應(yīng)選在支座截面積最大且利于開(kāi)模取出塑件的平面上，初步擬定了方案如下圖3.1所示。圖 3.1 分型面 3.2 確定行腔數(shù)量及布局形式- 6 -本塑件在注射時(shí)采用一模四件結(jié)構(gòu)，即模具需要四個(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定如下圖3.2：圖 3.3 型腔分布3.3 注塑機(jī)型號(hào)的確定3.3.1 注射量的計(jì)算通過(guò) PROE 三維軟件建模分析計(jì)算得（三維如圖 3.4 所示）塑件體積： 368.10cmV?塑塑件質(zhì)量： （3.1）g75.1??塑?式中， 由參考文獻(xiàn)取 。3/cg- 7 -圖 3.4 塑件三維分析圖3.3.2 澆注系統(tǒng)凝料體積的估算澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不能確定數(shù)值的，但可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，按塑件體積的 倍來(lái)估算。由于本次采用一模四腔且流道較長(zhǎng)故取 來(lái)估算，所以一次注1~2.0 6.0入模具型腔塑料熔體的總體積（即澆注系統(tǒng)的凝料和 4 個(gè)塑件體積之和）為（3.2）36.18.046.1cmV?????）（塑總3.3.3 選擇注射機(jī)根據(jù)第二步計(jì)算得出一次注入模具型腔的塑料總質(zhì)量 又為了保證340.68cmV?總正常的注射成型，模具每次需要的實(shí)際注射量應(yīng)該小于或等于注射機(jī)的公稱注射量的80％，即公總 V8.0?（3.3）所以 。354/cm?總根據(jù)以上的計(jì)算，初步選定公稱注射量為 ，注射機(jī)型號(hào)為 XS-ZY-125 臥式注射3120cm- 8 -機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 3.1。表 3.1 注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)注塑機(jī)各項(xiàng)目 單位 參數(shù)螺桿直徑螺桿轉(zhuǎn)速理論注射容積塑化能力注射速率額定注射壓力鎖模力拉桿內(nèi)間距最大模具厚度最小模具厚度開(kāi)模行程定位孔直徑噴嘴球半徑 SR噴嘴口直徑鎖模形式min/r3csg/MPakNmm3014～200757.360224630370×320300150270125154123.3.4 注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核1.注射壓力的校核。有參考文獻(xiàn)查的 PA6 所需注射壓力為 ，這里取 ,該注射MPa10~9MPa10?機(jī)的公稱注射壓力 ,注射壓力安全系數(shù) ,這里取 ，則MPa150?公 .25~4k? 3.,所以，注射機(jī)注射壓力合格。公Pk??3.0'2. 鎖模力的校核。1） 塑件在分型面上的投影面積21043mA?塑（3.4）2） 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 ，即澆道凝料（包括澆口）在分型面上的澆A投影數(shù)值，一般 ，是 倍。這里取 。澆A塑 5.0~2塑澆 2.0?- 9 -3） 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總的投影面積，有（3.5）2576012.42.1( mAAn ??????塑澆塑總 ）4） 模具型腔內(nèi)的脹型力KNPF4.30576?？偯浭街校?是模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的 ，大致范圍為模 %0~2。這里取 。由前面可知該注射機(jī)的公稱鎖模力 ，MaP40~2a3 KNF10?鎖鎖模力安全系數(shù)為 ，在這里選取 ，則有2.1~2?k.12?k， KNFF048.760.2?鎖脹脹 ?（3.6）所以注射機(jī)的鎖模力滿足要求。- 10 -第四章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則：澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動(dòng)通道。它的作用是使塑料熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密，輪廓清晰的塑件。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則如下：（1)盡量同時(shí)充滿每個(gè)型腔中；（2 盡量減少壓力和熱量的損失；（3 盡量節(jié)省的塑料原料；（4 盡量使型腔排氣順利；（5) 盡量使?jié)沧⒌滥吓c塑料分離或者切除容易；(6) 不要讓冷料能進(jìn)入型腔；(7) 澆口痕跡要對(duì)塑料外觀影響不大。4.2 澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)一般是由以下四部分組成：主流道、分流道、澆口、冷料穴。4.3 主流道設(shè)計(jì)主流道是連接注射機(jī)噴嘴和分流道的一段通道，一般和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上，橫截面是圓形，并帶有一定的錐度。4.3.1 主流道尺寸1.主流道的長(zhǎng)度：中小型模具 L 應(yīng)盡量小于 ,本次設(shè)計(jì)中取 進(jìn)行設(shè)計(jì)。m10m902.主流道小端直徑： =注射機(jī)噴嘴尺寸+ = = 。d~5.)5.4(?.3.主流道大端直徑： ，式中 。L8tan2????0??4.主流道球面半徑： =注射機(jī)噴嘴嘴頭半徑+ = = 。SRm)21()(m14- 11 -5.球面的配合高度： = 。hm34.3.2 主流道的凝料體積（4.1）LRrV）（主 ??23?71.53.cm4.3.3 主流道當(dāng)量半徑 （4.2）?nR245.?1.34.3.4 主流道澆口套形式因?yàn)橹髁鞯酪r套是標(biāo)準(zhǔn)件，所以可以選用標(biāo)準(zhǔn)件。主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，容易損壞，對(duì)材料要求較高，因次模具主流道部分可設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式即可，就可以有效的選擇優(yōu)質(zhì)鋼材，并能單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。由于該塑件采用的材料是 PA6，它屬于玻璃纖維增強(qiáng)的塑料，所以襯套材料可以用H13，熱處理后硬度為（60 62)HRC。澆口套形式如圖 4.1 所示。~圖 4.1 澆口套形式- 12 -4.4 分流道設(shè)計(jì)分流道是主流道和澆口之間的通道，通常要設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。模具是多型腔時(shí)必須設(shè)置分流道，單型腔大塑件在使用多個(gè)點(diǎn)澆口時(shí)也必須設(shè)置分流道。4.4.1 分流道的布置形式由于本設(shè)計(jì)采用一模四腔，所以必須設(shè)置分流道。同是為了能夠滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地經(jīng)分流道均衡的分配到各個(gè)型腔，因此，本設(shè)計(jì)采用平衡式分流道，如圖 4.2 所示。圖 4.2 分流道分布形式4.4.2 分流道的長(zhǎng)度根據(jù)四個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道長(zhǎng)度適中，取單邊分流道長(zhǎng)度 取 45 。分Lm4.4.3 分流道當(dāng)量直徑因?yàn)榱鬟^(guò)一級(jí)分流道塑料的質(zhì)量=1.10×10.688×4=47.028 200 （4.3）塑Vm??g又該塑件壁厚 5mm,查參考文獻(xiàn)可得 =6.8，再根據(jù)單分型面分流道長(zhǎng)度 45 ,D? m- 13 -查參考文獻(xiàn)可得修正系數(shù) fL=1.02,則分流道直徑修正后為6.8×1.02=6.936≈7 （4.4）??fDm4.4.4 分流道的截面設(shè)計(jì)1. 分流道的截面形狀分流道的截面通常有形狀有圓形、梯形、六角形和 U 字型等等，一般分流道設(shè)在分型面上。通常為了減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積足夠大；又從熱傳導(dǎo)方面考慮，要減少熱量的損失，就要求流道的表面比（截面積與外周之比）最小。因而采用流道的截面積與周長(zhǎng)之比值來(lái)表示流道的效率。各種截面的效率分別為：圓形0.25 ，六角形 0.217 ，梯形 0.195 ，正方形 0.25 ， 字型 0.153 ， 為截DDDD面大端的寬度。由以上可以看出圓形橫截面的效率最高，不過(guò)加工成本較高，并且圓形的分流道必須在兩側(cè)模板都要進(jìn)行加工，合模時(shí)模具兩側(cè)的半圓也不易對(duì)齊。綜上從效率和經(jīng)濟(jì)的考慮，本次設(shè)計(jì)采用梯形截面，其加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失、流動(dòng)阻力均不是很大。2. 分流道界面尺寸設(shè)梯形的下底寬度為 ,底圓面角的半徑 =1 ，有參考文獻(xiàn)【2】可知梯形的高xRm=3.5 則該梯形的截面為hm（4.5）????5.38tan.28tan5.300??????xhxA分又 （4.6）42份分 D?綜上可得 ≈4 ，則梯形的上底約為 5 ,如圖 4.3 所示。xm- 14 -圖 4.3 分流道界面4.4.5 分流道凝料體積1.分流道長(zhǎng)度 。 （4.7）mL1852)405.7(????2.分流道截面 。 （4.8）27.3A分3.凝料體積 。 （4.9）339.9Vc?分分分4.4.6 校核剪切速率1.確定注射時(shí)間：查表的 。st2?2.計(jì)算分流道體積流量： 。 scmtq /3205.16.84792V???塑分分（4.10）3.由參考文獻(xiàn)可知剪切速率1233. 0648.75.1402.R?????sqr分 分?（4.11）該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率 之間，13205~1??s所以分流道內(nèi)的剪切速率合格。4.4.7 分流道的表面粗糙度和脫模斜度- 15 -分流道的表面粗糙度要求不高，取 即可，此處取 。另mRa?5.2~.1mRa?6.1外，其脫模斜度一般在 之間，這里取脫模斜度為 。01~5084.5 澆口設(shè)計(jì)澆口是分流道與型腔連接之間的一段小部分通道，它的作用是使從分流道流過(guò)來(lái)的塑料熔體以較快的速度進(jìn)入并充滿型腔，并充滿型腔，澆口部分的熔體可以迅速凝固而封閉澆口，以防止型腔內(nèi)的熔體回流。同時(shí)澆口的形狀、數(shù)量、位置及尺寸大小對(duì)塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響很大。因此，合理澆口位置的選擇是提高塑件品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)。本塑件表面質(zhì)量要求較高，又采用一模四腔設(shè)計(jì)，為便于充模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間，因此采用側(cè)澆口。而且側(cè)澆口橫截面形狀簡(jiǎn)單，容易進(jìn)行加工，效率高，并可以隨時(shí)調(diào)整澆口的尺寸。4.5.1 側(cè)澆口尺寸的確定1.計(jì)算側(cè)澆口的深度，由參考文獻(xiàn) 1 可知側(cè)澆口深度 計(jì)算公式為h（4.12）mnth8.46.0??式中， 是塑件壁厚，這里 ； 是塑料成型系數(shù)，對(duì)于 PA6,其成型系數(shù)為ttn。8.0?n2.計(jì)算側(cè)澆口的寬度，由參考文獻(xiàn) 1 可知側(cè)澆口深度 計(jì)算公式為h（4.13）mAnB296.308542.????式中 為塑料成型系數(shù)，對(duì)于 PA6,其成型系數(shù)為 ； 為凹模的表面積（約為塑8.0nA件的外表面積） 。3. 計(jì)算側(cè)澆口的長(zhǎng)度，由參考文獻(xiàn) 1 可知側(cè)澆口的長(zhǎng)度 。mL75.0?澆4.5.2 側(cè)澆口剪切速率的校核1. 確定注射時(shí)間，由參考文獻(xiàn) 1 可知 。st2?2. 計(jì)算澆口體積流量：（4.14）125.3208.47tV???scmq塑澆- 16 -3. 計(jì)算澆口的剪切速率：對(duì)于矩形澆口可得： 14R3.0?????sq??澆又 ??? 14.3523R.??澆q4.6 冷料穴設(shè)計(jì)冷料穴也叫做冷料井，冷料穴通常設(shè)在主流道和分流道的末端，它的作用就是存放兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料與料流前鋒的“冷料” ，以防止型腔而形成各種缺陷。按冷料穴所處的位置不同，冷料穴可分為主流道冷料穴和分流道冷料穴。本次設(shè)計(jì)中主流道 冷料穴采用鉤形（Z 形）拉料桿。第五章 成型零件的設(shè)計(jì)5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模用于成型塑件的外表面，又稱為陰模、型腔。按其結(jié)構(gòu)的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式四種?？傮w上來(lái)說(shuō)，整體式強(qiáng)度、剛度好，但不適于復(fù)雜的型腔。鑲嵌式采用組合的模具結(jié)構(gòu)，是復(fù)雜型腔加工相對(duì)容易，可避免采用同一材料，可利用拼接間隙排氣，但剛度較差易于在塑件表面留下鑲嵌塊的拼接痕跡，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。根據(jù)對(duì)支座的分析，該塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又是中小型模具，所以采用整體嵌入式凹模，如下圖 5.1 所示。- 17 -圖 5.1 整體嵌入式凹模5.1.2 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸模用于成型塑件的內(nèi)表面，又稱型芯、陽(yáng)模。凸模按結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼組合式兩類。由于凸模的加工相對(duì)凹模容易，所以大多數(shù)的凸模是整體式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一體，大、中型模具采用鑲拼組合式。根據(jù)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)中采用整體式，如下圖 5.2 所示。 圖 5.2 凸模型腔5.2 成型零件工作尺寸的計(jì)算從零件圖中可知該塑件除了 的孔注有公差外，其余尺寸均為基本尺寸，橫向?qū)??于 A 類尺寸，徑向?qū)儆?B 類尺寸，都按 MT3 級(jí)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)參考文獻(xiàn) 2 表 4-15 的平均尺寸法計(jì)算成型零件尺寸。 - 18 -5.2.1 凹模工作尺寸的計(jì)算凹模徑向尺寸：，相應(yīng)的塑件制造公差 ；mls 032.116.0??? m32.01??，相應(yīng)的塑件制造公差 ；s 48.02 48.????????053.053.53.11 610.????? ??xlSlscpM（5.1）；m07.46???????????1.01.01.022 542486.2.0.1 ?????xlSlscpM（5.2）；054.6??凹模深度尺寸：,相應(yīng)的塑件制造公差 ；）mHs 064.32.3?? m64.03??（5.3）????????106.106.0311 255.032.1.2 ???????zxSscpM?。 26.05式中， ——塑件的平均收縮率，有參考文獻(xiàn) 1 可知 PA6 的收縮率為 ，cp %4.1~60所以 ；01.24???S——塑件的修正系數(shù)；x——塑件上相應(yīng)的公差；?——塑件上相應(yīng)尺寸制造公（下同）?塑件凹模嵌件及型芯的成型尺寸的標(biāo)注如圖 5.3 所示。- 19 -(a) (b)圖 5.3 凹模嵌件及型芯的成型尺寸5.2.2 凸模工作尺寸的計(jì)算凸模徑向尺寸：，相應(yīng)的塑件制造公差 ；mls 032.116.30??? m32.01??，相應(yīng)的塑件制造公差 ；s 5.0284 56.（5.4）????????053.03.11 946.1.30.????? ?zxlSlscpM?m047.63??（5.5）????053.053.012 72.284.2 ???zxllscpM?23.054?凸模深度尺寸：，相應(yīng)的塑件制造公差 ；mHs04??? ms4.0??（5.6）????????067.67.0311 525.21.2 ??????zxSscpM?019.485?- 20 -5.2.3 型芯徑向尺寸及孔間距的計(jì)算型芯徑向尺寸：自由公差按 MT 查的： ，不需要轉(zhuǎn)換，因此得3?21.03??（5.7）????????035.053.11 1727 ??????? ?zxlSlscpM?m012.3?孔間距尺寸：（5.8）????????046.52.3046.28.301.211 ?????????zsMC?098.653?（5.9）????????22zsMm03.4???塑件凸模和型芯的成型尺寸的標(biāo)注如圖 5.4 所示。5.2.4 凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算該模具型腔采用矩形凹模的框架，而凹模側(cè)壁厚度與型腔壓強(qiáng)及凹模深度有關(guān)，根參考文獻(xiàn)【2】按剛度公式計(jì)算如下。（5.10）mECphS 216.0142.095.17033531 ???????????????????式中 ——型腔壓力( )；MPa——材料彈性模量（ ） ；——凹模深度（ ） ；hm——模架剛度計(jì)算許用變形量 ；p?凹模側(cè)壁采用嵌件，凹模單邊厚度初選 ，不滿足壁厚 的要求，所以要m15m21采用模板和型腔共同來(lái)承受型腔壓力。又該模具采用一模四腔 形直線對(duì)稱結(jié)構(gòu)分布，H根據(jù)估算模板平面尺寸選用 ，它比型腔布置的尺寸大的多，所以完全30?滿足強(qiáng)度和剛度要求。- 21 -(a) (b)圖 5.4 凸模和型芯的成型尺寸5.2.5 動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算動(dòng)模墊板厚度與前面選擇的兩個(gè)墊塊的跨度有關(guān)，根據(jù)型腔的位置布置，模架應(yīng)該在 這個(gè)范圍內(nèi)，有參考文獻(xiàn)【1】可知墊塊之間的跨度為m30?。再根據(jù)型腔布置及型芯退動(dòng)模墊板的壓力，就可mWL184522???以計(jì)算出動(dòng)模墊板的厚度，即 （5.11）mELpAT 4.201.3195.48845.054.031 ??????????????????式中， 是模墊板剛度許用變量即p； （5.12）? mi 0142.)30.354.0(1512 ?????是兩個(gè)墊塊之間的距離，約為 ； 是動(dòng)模墊板的長(zhǎng)度，為 ；L8Lm30- 22 -是 4 個(gè)型芯投影到動(dòng)模墊板的面積。A單件型芯所受壓力面積 21043mA??四個(gè)型芯的總面積 82對(duì)于動(dòng)模墊板按標(biāo)準(zhǔn)厚度取 ，符合要求。m5第六章 模架設(shè)計(jì)模架也稱做模體，是注塑機(jī)的骨架和基體，模具的每一部分都寄生其中，通過(guò)它將模具的各個(gè)部分有機(jī)的聯(lián)在一起。目前我國(guó)市場(chǎng)上銷售的模架一般由定模座板（或叫做定模底板） 、定模固定板（或叫做定模板） 、動(dòng)模定板（或叫做型芯固定板） 、支撐板（或叫做動(dòng)模墊板） 、墊塊（或做叫模腳） 、動(dòng)模座板（或叫做動(dòng)模底板） 、推板（或叫做推出底板） 、推桿固定板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿等等組成。- 23 -現(xiàn)在我國(guó)注射模架標(biāo)準(zhǔn)按其在模具應(yīng)用方式，可分為直澆口和點(diǎn)澆口兩種形式。模具組合形式按結(jié)構(gòu)特征可分為 36 種主要結(jié)構(gòu)，其中直澆口 12 種、點(diǎn)澆口模架 16 種和簡(jiǎn)化點(diǎn)澆口模架 8 種。6.1 模架型號(hào)的確定因?yàn)樵撃＞咭粋?cè)要側(cè)向抽芯，要且先抽芯，再分模，所以要選用雙分型面。又考慮到采用了側(cè)澆口，其推出時(shí)不需要推件板，故初步選擇模架為點(diǎn)澆口無(wú)推件板 DAT型。6.2 模架尺寸的確定1） 和 的尺寸WL由于該套模具采用一模四腔 H 型布局，根據(jù)前面模具型腔布局的中心距和凹模嵌件所占由的平面尺寸為 ，型腔所占平面的尺寸為 ，利用經(jīng)驗(yàn)m210? m19670?公式進(jìn)行計(jì)算即（6.1）87'3???查參考文獻(xiàn)【1】表 7-4 的 W30因此需采用 mL?2）A 板尺寸A 板是定模型腔板，塑件高度為 ，凹模嵌件深度為 ，同時(shí)考慮到定模40m35板上還要開(kāi)設(shè)冷卻水通道，另外還要留出足夠的距離，所以 A 板尺寸為 。603） B 板尺寸B 板是型芯固定板，按模架標(biāo)準(zhǔn)選取 。m454) C 板尺寸C 板尺寸是墊塊尺寸，墊塊=推出行程+ 推板厚度+ 推桿固定板厚度+ （5~10）=(35+20+15+5~10)=75~80 ，這里選 80 。m通過(guò)上述尺寸計(jì)算，模架尺寸已經(jīng)確定，標(biāo)記為：D3030 —50×40×80GB/T1255-2006。其他尺寸按標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注，如圖 6.1 所示。- 24 -圖 6.1 模具的模架 6.3 模架各尺寸的校核1） 模具平面尺寸 (拉桿間距） ，校核合格。m305?m3605?2） 模具高度尺寸 290 ， （模具的最大厚度和最小厚度） ，29校核合格。3） 模具開(kāi)模行程 ，85~0)1~5(430)1~5(21 ????HS m3校核合格。第七章 注射模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 25 -7.1 注射模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用1）導(dǎo)向作用為避免模具裝配時(shí)，因方向錯(cuò)誤而破壞成型零件，并在模具閉合時(shí)，型腔在 工作時(shí)能準(zhǔn)確保持形狀和位置。2) 定位作用在動(dòng)模向定模閉合過(guò)程中，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)應(yīng)首先接觸，引導(dǎo)動(dòng)模和定模沿準(zhǔn)確方向和位置閉合。3）承受一定的側(cè)向壓力4）高壓塑料熔體注入型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生單向側(cè)壓力?；蛴捎谛颓粋?cè)面不對(duì)稱；或由于模具的重心與分型面的幾何中心不一致，會(huì)產(chǎn)生較大的側(cè)壓力，均須由合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來(lái)承擔(dān)。5）對(duì)于雙分型面注射模，導(dǎo)柱還需支撐定模型腔板的重力，也對(duì)此板導(dǎo)向和定位。7.2 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)導(dǎo)柱主要有帶頭直通式導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱兩種，由于本設(shè)計(jì)模具屬于中小型式模具，所以采用帶頭直通式導(dǎo)柱。對(duì)于本設(shè)計(jì)中的帶頭直通式導(dǎo)柱，從模具結(jié)構(gòu)分析此導(dǎo)柱還要符合以下要求：1）長(zhǎng)度：導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)高出凸模端面 ，以免在導(dǎo)柱未導(dǎo)正時(shí)凸模先 進(jìn)入m8~6凹模與其碰撞二損壞。2）形狀：導(dǎo)柱前端部要做成半球形，以便于導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套。3）材料：由于導(dǎo)柱必須具有足夠的抗彎強(qiáng)度，且表面要耐磨，心部要堅(jiān)韌，所以導(dǎo)柱的材料選用碳素工具鋼（T10)，淬火處理，硬度為 。HRC5~0根據(jù)以上按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取直徑 ，長(zhǎng)度為 的導(dǎo)柱，其示意圖如圖 7.1m16m13所示。圖 7.1 導(dǎo)柱7.3 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)