698 電器外殼注射模設(shè)計【全套17張CAD圖+文獻翻譯+說明書】

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This paper discuss the designing of the injection mold for a electric shell.this design main introduced the basic principe of design on the injection mold ,specially proposed the basic principle of have a better performance to forming ,determined the type face ,such as the pouring system and exhaust systems and so on ,calaulate the size of the molding components .There are one holes at product circular wall ,so that ,It must be use side core pulling bodies to achieve . though this design ,I have the deeper understanding of the structure and working principle of the injecting mold .in the meantime ,I master the use of graphics software noting the some of the details .at the process of designing cultivate a work patience. KEY WORDS : Plastic Molds ； Plastic Injection Mould； side pumped core. 目 錄 摘要 1 ABSTRACT 2 目錄 3 1 塑料成型工藝性分析 5 1.1 塑件的分析 5 1.2 材料的成型工藝性能 5 1.3 PE的注射工藝過程及工藝參數(shù) 6 1.4 PE（聚乙烯）成型的條件 7 2 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機 8 2.1 分型面的選擇 8 2.2 注射機的選擇與校核 9 2.2.1 注射機的選擇 9 2.2.2 注射機的校核 10 2.2.3 型腔數(shù)目的確定與排列形式 11 3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 14 3.1 主流道設(shè)計 14 3.2 冷料穴的設(shè)計 16 3.3 分流道設(shè)計 16 3.4 澆口設(shè)計 18 4 排氣系統(tǒng)設(shè)計 20 5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 5.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 5.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 5.3 成型零件工作尺寸計算 22 6 成型零件的制造工藝 29 6.1 定模型芯的制造工藝 29 7 模具加工工藝流程 30 8 導向機構(gòu)的設(shè)計 32 9 脫模機構(gòu)的設(shè)計 33 10 模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)設(shè)計 34 10.1 模溫對塑件質(zhì)量的影響 34 10.2 模溫對生產(chǎn)效率的影響 34 10.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 35 10.4 冷卻系統(tǒng)的計算 36 11 模體設(shè)計 38 參考文獻 39 致謝 40 1 塑料成型工藝性分析 1.1 塑件的分析 ⑴塑件的尺寸較小，精度等級一般，性能要求一般，為大批量生產(chǎn)，采用一模四腔來提高生產(chǎn)率，制品不進行二次加工。 ⑵澆口采用潛伏澆口，適用于一模四腔，大大提高生產(chǎn)率，澆口截面為圓形。 ⑶為了方便加工和熱處理，型腔與型芯部分采用鑲拼結(jié)構(gòu)。 圖一 電器外殼 1.2 材料的成型工藝性能 塑件材料采用PE，PE的主要工藝性能有： 聚乙烯屬于結(jié)晶型，流動性很好的熱塑性塑料。 性能特點：化學穩(wěn)定性好，耐寒性差，光、氧作用下易降解，機械性能比聚乙烯好。 成型特點： ⑴結(jié)晶性料，吸濕性小，可能發(fā)生熔體破裂，長期與熱金屬接觸易發(fā)生分解； ⑵冷卻速度慢，模具宜設(shè)澆冷料井與并有冷卻系統(tǒng)； ⑶成形收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、熔接痕； ⑷加熱時間不要太長，佛則會發(fā)生分解，燒傷 ⑸塑件要壁厚均勻，避免缺口、尖角，以防應(yīng)力集中； 使用溫度：10℃～120℃ 模具成型注意事項：因有“鉸鏈”特性，注意澆口位置設(shè)計；防縮孔，變形；收縮率為1.5～3.0% 主要用途：板、片、透光薄膜、繩、絕緣零件、日用品等。 1.3 PE的注射工藝過程及工藝參數(shù) ⑴本塑件由PE（聚乙烯）注塑而成，因其壁厚t=3mm 屬于厚壁零件；通過Pro/E對零件處理，由軟件取得體積為: V=1059mm3 本設(shè)計采用PE，查附表C得： = 0.90g/cm3` 塑件質(zhì)量為：M=v= 0.941×1059×10 = 10G 塑件精度等級為：IT8 ⑵該塑件尺寸較小，一般精度等級，為降低費用，采用一模多腔，并不對制品進行后加工處理。 表1 PE的性能指標 性能指標 參數(shù) 密 度（㎝） 比體積 吸水率 收縮率S 熔 點t（C） 熱變形溫度t（C） 抗拉屈服強度（） 抗彎強度（） 沖擊韌度 硬 度HB 體積電阻系數(shù)（） > 擊穿強度 模具溫度t（C） 1.4 PE（聚乙烯）成型的條件 注射機類型： 螺桿式 預熱和干燥： 溫度 70~80 時間 1~2 料筒溫度 后段 140~160 中段 - 前段 170~200 模具溫度 80~90 注射壓力 60~70 成型時間 注射時間 15~60 高壓時間 0~3 冷卻時間 15~60 總周期 40~130 螺桿轉(zhuǎn)速 - 2 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式和初選注射機 2.1 分型面的選擇 打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面稱之為分型面。分型面設(shè)計是型腔設(shè)計和第一步，它受塑件的形狀、壁厚、外觀、尺寸精度和模具型腔數(shù)目，排氣槽及澆口（和形式）等諸多因素影響。 分型面的選擇原則： ⑴符合塑件脫模。為使塑件能從模內(nèi)取去，分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件斷面尺寸大的部位。 ⑵分型面的數(shù)量和形狀通常只采用一個與注射機開模運動方向相垂直的方向，特殊情況下采用一個以上的分型面或其他形狀的分型面。確定分型面形狀時應(yīng)以模具制造及脫模方便的原則。 ⑶型腔方位的確定在決定型腔在模具內(nèi)的方位時，分型面的選擇應(yīng)盡量防止孔或側(cè)凹，以免采用較復雜的模具結(jié)構(gòu)。 ⑷確保塑件質(zhì)量分型面應(yīng)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放到分型面的同一側(cè)，以確保塑件的同軸度；要考慮脫模斜度造成塑件大、小端的尺寸差異要求等。 ⑸有利于塑件的脫模由于模具脫模機構(gòu)通常只設(shè)在動模一側(cè)，故選擇分型面時應(yīng)盡可能使開模后塑件留在動模一側(cè)。這對于自動化生產(chǎn)使用的模具尤其顯得重要。 ⑹考慮側(cè)向軸拔距一般機械式抽芯機構(gòu)的側(cè)向拔距都較小，因此選擇分型面時應(yīng)將抽芯或分型距離長的方向置于動、定模的開合模方向上，而將短抽拔距做為側(cè)向分型或抽芯。并注意將側(cè)抽芯放在動模邊，避免定模抽芯。 ⑺鎖緊模具的要求側(cè)向合模鎖緊力較小，故對于投影面積較大的大型塑件，應(yīng)將投影面積大的方向放在動、定模的合模方向上，而將投影面積小的方向作為側(cè)向分型面 ⑻有利于排氣當分型面作為主要排氣渠道時，應(yīng)將分型面設(shè)在塑料熔體的末端，以利于排氣。 ⑼模具零件易于加工選擇分型面時，應(yīng)使模具分割成便于加工的零件，以減小機械加工的困難。 2.2 注射機的選擇與校核 2.2.1 注射機的選擇 注射機額定注射量每次注射量不超過最大注射量的80%，即 式中 n — 型腔數(shù) —澆注系統(tǒng)重量（g） —塑件重量（g） —注射機額定注射量（g） 澆注系統(tǒng)體積，根據(jù)澆注系統(tǒng)初步設(shè)計方案進行計算： 則 取4 = 從計算結(jié)果，并根據(jù)塑件注射機技術(shù)規(guī)格，查《塑件制品成型及模具設(shè)計》教材附錄E，選用 XS-ZY—125型注射機 主要技術(shù)參數(shù)如下： 表2 XS-ZY—125型注射機的主要技術(shù)參數(shù) 型 號 單 位 XS-ZY—125 標稱注射量： 125 螺桿（柱塞）直徑 30 注射壓力: 150 注射行程: 160 注射方式: 螺桿式 合模力: N 最大成型面積: 360 模板最大行程: 300 模具最大厚度: 300 模具最小厚度: 200 注射時間 s 1.8 拉桿空間: 260360 合模方式: 液壓-機械 推出形式: 兩側(cè)推出（230） 電動機功率: 11 定位圈尺寸: 機器外形尺寸: 3.340.751.55 2.2.2 注射機的校核 ⑴注射壓力的校核 由附錄D，常用熱塑性塑料注射成型的工藝參數(shù)查得PE的注射壓力為：P額 =70～120 MPa；由附錄E，部分國產(chǎn)注射成型機的型號及技術(shù)參數(shù)查得XS-ZY-125 的注射壓力為：P=150 MPa； 因為P P，則滿足條件。 ⑵鎖模力的校核 鎖模力是指注射機的鎖模機構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力。當高壓的塑料熔體充填模型腔時，會沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力。為此，注射機的額定鎖模力必須大于該脹型力，即： FF=A·P 式中， F——注射機的額定鎖模力（N） P——模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（MPa），一般為注射壓力的0.3～0.65倍,通常為20～40 MPa A——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（mm） 該塑件是不規(guī)則結(jié)構(gòu)，通過Pro/E對零件處理，由軟件取得A為: S=1096 mm 本設(shè)計取P=20 MPa 即： F=A·P=1096×20=2112. N F=90×10> F,則滿足條件。 2.2.3 型腔數(shù)目的確定與排列形式 ⑴型腔數(shù)目的確定 為了使模具與注塑機的生產(chǎn)能力相匹配,提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性,并保證塑件精度,模具設(shè)計時應(yīng)確定型腔數(shù)目.常用方法有四種: 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(shè)型腔數(shù)目為n,制品總件數(shù)為N,每一個型腔所需的模具費用為C1,與型腔無關(guān)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) 注射成型費用為: Xs=N (元) 總成型加工費用為: X= Xm+ Xs, 即; X= N + nC1+ C0 為使總的成型加工費用最小, 即令=0, 則有N( )(-)+ C1=0 , 所以n= （2-1） ②根據(jù)注塑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(shè)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p (MPa),單個制品在分型面上的投影面積為A(mm2)，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為A (mm),則: (n A+ A) pF 即: n （2-2） ③根據(jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目 設(shè)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),則型腔的數(shù)目為: n （2-3） 若將質(zhì)量(除以密度的)用體積表示,(2-3)式也可以用。 ④根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目 根據(jù)經(jīng)驗,在模具中每加工一個型腔,制品尺寸精度要降低4%。設(shè)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，單型腔模具注塑生產(chǎn)時可能產(chǎn)生的尺寸誤差為 , (聚甲醛為,尼龍為66,聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS等非結(jié)晶型塑料為)則有塑件尺寸精度的表達式為: L +（N-1）L4% 簡化后可得型腔數(shù)目為: n -24 對于高精度制品,由于多型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻一致,故通常推薦型腔數(shù)目不超過4個. 從塑件的生產(chǎn)效率和成本考慮，而且在生產(chǎn)批量較大時，精度要求一般，暫時設(shè)型腔數(shù)目為4，這樣好平衡式排列，以保證各型腔平衡進料，因此采用一模四腔的模具來加工。 本設(shè)計采用根據(jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目的方法來確定。 Ｇ– 注射機的最大注射量（g） 單個制品的質(zhì)量（g） 澆注系統(tǒng)的質(zhì)量（g） 由于本塑件精度一般，故設(shè)計型腔數(shù)目為4個 ⑵多型腔的排列 多型腔在模板上排列形式通常有圓形、H形、直線形及復合形。在設(shè)計時應(yīng)注意以下幾點： 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)力應(yīng)求對稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生鎰料現(xiàn)象。 ③盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸。 根據(jù)以上幾點，型腔排列形式如圖所示： 圖2 型腔數(shù)量的排列布置 3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴起到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，或是在此通道內(nèi)冷凝的固體塑料。澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩類。普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。本設(shè)計采用普通澆注系統(tǒng)。 澆注系統(tǒng)設(shè)計原則：澆注系統(tǒng)設(shè)計是指注射模設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，它對注射成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響，設(shè)計時必須遵循以下原則： ⑴結(jié)合型腔布局考慮，應(yīng)考慮以下三點： ①盡可能采用平衡式布置，以便設(shè)置平衡式分流道。 ②型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱，防止模具承受偏載產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 ③型腔排列要盡可能緊湊，以減少模具外形尺寸。 ⑵熱量及壓力損失要小，為此澆注系統(tǒng)流程要盡量短，斷面尺寸盡可能大，盡量減少彎折，表面粗糙度要底。 ⑶確保均衡進料，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，即分道盡可能采用平衡式布置。 ⑷塑料耗量要少，在滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量要小，以減少塑料的耗量。 ⑸消除冷料：澆注系統(tǒng)應(yīng)能捕集溫度較低的“冷料”，防止其進入型腔，影響塑件的質(zhì)量。 ⑹排氣良好：澆注系統(tǒng)應(yīng)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。 ⑺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。 ⑻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。 ⑼生產(chǎn)效率：盡可能使塑件不進行或少進行后加工，成形周期短，效率高。 ⑽塑料熔體流體特性：大多數(shù)熱塑性塑料熔體的假塑性行為，以充分利用。 3.1 主流道設(shè)計 ⑴主流道是連接注射機噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，帶有一定的錐度。其形狀為圓錐形，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的拔出。主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間，還可以影響塑件內(nèi)在質(zhì)量。熱塑性塑料的主流道一般由澆口套構(gòu)成。 ⑵主澆道設(shè)計 根據(jù)塑件本身比較小，成型材料PE動性好，所以主流道要設(shè)計得比較小些，且在保證塑件成型良好得前提下，主流道的長度盡量短，否則將會使主流道凝料增多，塑件消耗量大，且增加壓力損失，使塑料降溫過多而影響成型。所以，設(shè)計主流道的截面為圓形，取主流道的長度L=65.00mm。 根據(jù)以上，查表《塑料模具設(shè)計與制作教程》表4-2-1主流道截面直徑的推薦值 取D2=3m，D3=6.45mm。根據(jù)《塑料模具設(shè)計與制作教程》第182頁取主流道半徑圓錐角 主澆道的形狀一般為圓錐形，其小端直徑應(yīng)大于注塑機出口直徑 0.5~1mm左右，其圓錐角一般要求大于3O,其大端的一側(cè)一般設(shè)置主流道鎖口。 主流道主要參數(shù)如下： 主流道圓錐角 a=2 內(nèi)壁粗糙度 主流道大端半徑 主流道長度 L =65 主流道襯套材料 如圖所示： 圖三 主流道澆口套的結(jié)構(gòu)形式 3.2 冷料穴的設(shè)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峰的“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的直徑，長度約為主流道大端的直徑。冷料穴的形式有以下三種： ⑴與推桿匹配的冷料穴這種冷料穴的底部有一根推桿，而推桿安裝在推板上，與其它推桿或推管連用。 ⑵與拉料桿匹配的冷料穴這類冷料穴的底部有一根拉料桿，拉料桿安裝于型芯固定板上，不隨推出機構(gòu)一起運動。 ⑶無拉料桿的冷料穴是在主流道對面的動模板上開一錐形凹坑，再在凹坑的錐形壁上鉆一深度不大的小孔。脫模時靠小孔作用將主流道凝料拉出，當塑件被推出時，冷料穴頭部先沿著小孔軸線移動，然后被全部拔出。 綜上所述，本設(shè)計采用與拉料桿匹配的冷料穴，其形狀如下圖： 圖四 冷料穴的結(jié)構(gòu)形式 3.3 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，起分流各轉(zhuǎn)向的作用。多型腔模具必定設(shè)置分流道，單型腔大型塑件在使用多個澆口時也要設(shè)置分流道。 ⑴分流道的截面形狀 通常分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、U形和六角形等。為了減小流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，希望流道的截面積大，表面積小。因此可用流道截面積與其周長的比值來表示流道的效率。 根據(jù)以上原則采用半圓形分流道。 ⑵分流道的尺寸 因為各種塑料的流動性有差異，分流道截面尺寸要根據(jù)塑件的成形體積、塑件壁厚、塑件形狀、所用塑料的工藝性能、注射速率和分流道長度等到因素來確定。對于壁厚小于3mm，質(zhì)量在200g以下的塑件，可通過以下經(jīng)驗公式確定分流道的直徑： D=0.2654· 式中，m—流經(jīng)分流道的塑料量（g） L—分流長度（mm） D—分流道直徑（mm） 對于黏度大的塑料，可按上式算得的D值再乘以1.2-1.25的系數(shù)。 ⑶分流道布置 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與非平衡式兩種。 ①平衡式布置 平衡式布置要求從主流道至各個型腔的分流道，其長度、形狀及斷面非平衡布置都必須對應(yīng)相等，達到各個型腔同時均衡進料，以保證各型腔成型出的塑件在強度、性能及質(zhì)量上的一致性。 常用形式：H型排列和圓形排列。 ②非平衡布置 非平衡式澆注系統(tǒng)分兩種情況，一種是各個型腔的尺寸和形狀相同，只是諸型腔距主流道的距離不同；另一種是各型腔大小與主流道長度均不相同，為了使各個型腔同時均勻進料，必須將各個型腔的澆口做成不同的截面。 ⑷分流道的設(shè)計要點 ①分流道對熔體的阻力要小，在首先保證足夠的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要取小值，尤其對于小型塑件更為重要。分流道轉(zhuǎn)折處要以圓弧過渡。 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稱相等，各支分流道長度也要一致，并要取短。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逆件時，各分流道的截面積和長度要與塑件相對應(yīng)。 ③表面粗糙度要求達到Ra0.8為佳。 ④分流道較長時，要在分流道的末端開設(shè)冷料井。 ⑤分流道的位置可單獨開設(shè)在定模板或動模板上，也可同時開設(shè)在動、定模板上，合模后形成分流道的截面形狀，這主要取決于模具結(jié)構(gòu)、塑料特性和塑件脫出方法。通常分流道多開設(shè)在模具一邊，以有利于開模時將流道凝料脫出。 ⑥分流道與澆口的連接外要加工成斜面，并用圓弧過渡，有利于塑料熔體的流動和填充。 綜上所述，本設(shè)計采用平衡式布置，通常四個型腔以下的H形和圓形排列能達到最佳的熱平衡和塑料和流動平衡。 在這套模具中，其分流道與澆口的連接如下圖所示： 圖五 分流道與交口的連接形式 3.4 澆口設(shè)計 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。其主要作用是： a. 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流；b.較容易切除澆口凝料；c.對于多型腔模具，可以用平衡進料；對于多澆口單型腔模具，用以控制熔接縫的位置。 澆口的理想尺寸很難用理論公式計算，通常根據(jù)經(jīng)驗公式確定，取其下限，然后在試模過程中逐步加以修正。一般澆口的截面積為分流道面積的3%-9%，截面形狀常為矩形或圓形，澆口長度為0.5-2mm,表面粗糙度Ra不低于0.4。 本塑件采用側(cè)澆口： 側(cè)澆口它的好處就是加工容易，去除澆口方便，痕跡小。 澆口的位置選擇 澆口的位置與塑件的質(zhì)量有直接影響。在確定澆口位置時，應(yīng)考慮以下幾點： ⑴熔體在型腔內(nèi)流動時，其動能損失最小。要做到這一點必須使 ①流程(包括分支流程)為最短； ②每一股分流都能大致同時到達其最遠端； ③應(yīng)先從壁厚較厚的部位進料； ④考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。 ⑵有效地排出型腔內(nèi)的氣體。 ⑶型腔內(nèi)如有成型孔的型芯時，澆口應(yīng)避免沖擊小型芯，并且應(yīng)考慮到熔體的壓力損失。 ⑷型腔如有金屬嵌件時，澆口應(yīng)遠離嵌件，以免沖擊嵌件。 4 排氣系統(tǒng)設(shè)計 在注射成型過程中，模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子氣體揮發(fā)，這些氣體若不能順利排出，則可能因充填時氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，或使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑料熔接不良而引起缺陷。 注射模的排氣方式，大多數(shù)情況下是利用模具分型面或配合間隙自然排氣，只是在特殊情況下采用開設(shè)排氣槽的排氣方式。 當型腔最后充填部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或可活動的芯時，可在型腔相應(yīng)部位鑲嵌經(jīng)燒結(jié)的金屬塊（多孔性合金塊）以供排氣。 本塑件采用模型分型面與側(cè)向抽芯機構(gòu)自然排氣。 5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 塑料在成型加工過程中，用來充填塑料熔體以成型制品的空間稱為型腔。而構(gòu)成這個型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模、凸模、小型芯、螺紋型芯或型環(huán)等。 5.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模又稱陰模，它是成型塑件外輪廓。 其結(jié)構(gòu)形式分為：整體式凹模和組合式凹模。 本設(shè)計采用整體式凹模，它是由一整塊金屬材料（也稱定模板或凹模板）直接加工而成。其特點是為非穿通式模體，強度好，不易變形。但由于加工困難，故只適用于小型且形狀簡單的塑件成型。 5.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模（即型芯）是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通常可分為整體式和分體式兩種類型。組合式凸模又分為整體裝配式和鑲件組合式。 本設(shè)計采用整體裝配式凸模，它是將凸模單獨加工后與動模板進行裝配而成。它的具體形式如下圖： 圖六 凸模結(jié)構(gòu) 5.3 成型零件工作尺寸計算 成型零件的工作尺寸是指凸模和凹模直接構(gòu)成塑件的尺寸，它通常包括凸模和凹模的徑向尺寸（包括矩形和異形零件的長度和寬）、凸模和凹模的高度尺寸以及位置（中心距）尺寸等。 塑件的公差：塑件的公差規(guī)定按單向極限制，制品外輪廓尺寸公差取負值“-”，制品內(nèi)腔尺寸公差取正值“+”，而制口中心距尺寸公差按對稱分布原則計算，即取“”。 模具制造公差：實踐證明，模具制造公差可取塑件公差的～，即=（～），而且按成型加工過程中的增減趨向取“+”“-”符號，型腔尺寸不斷增大，則取“+，”，型腔尺寸不斷減小則取“-，”，中心距尺寸取“”。 模具的磨損：實踐證明，對于一般中小型塑件，最大磨損量可取塑件公差的，即=，對于大型塑件則可取以下。另外對于型腔底面（或型芯端面），因與脫模方向垂直，故磨損量=0。 塑件的收縮率：成型后的收縮率與多種因素的關(guān)，通常按平均收縮率計算。 S= 模具在分型面上的合模間隙：由于注射壓力和模具分型面平面的影響，會導致動模、定模注射時存在一定的間隙。一般當模具分型面平面度較高、表面粗糙度較低時，塑件產(chǎn)生的飛邊也小。飛邊厚度一般為0.02左右mm。 PE：由S=0.6, S=1.4，則 S===1% =，公差由塑料模具技術(shù)手冊表2-37，SJ1372公差數(shù)值表查。 ⑴型腔的內(nèi)徑計算 塑件外徑與型腔內(nèi)徑的關(guān)系： 　　　　 式中 D － 型腔內(nèi)徑尺寸（mm） － 塑件外徑基本尺寸（mm） S － 塑件平均收縮率 － 塑件公差 － 模具制造公差 一般為（）， 取 查表PE塑料的收縮率1.5%~3.5% 平均收縮率 S=（1.5%+3.0%）/2=2.3% ①型腔徑向尺寸的計算： = = ②型腔高度尺寸的計算： = = ⑵型芯的內(nèi)徑計算： D－型芯內(nèi)徑尺寸（mm） －型芯外徑尺寸（mm） S － 塑件平均收縮率 － 塑件公差 ①型芯徑向尺寸的計算： = ②型芯高度的尺寸計算： = ③兩型心中心間距的計算： = = ⑶型腔壁厚和底厚的計算： 按剛度條件計算壁厚S==≥7.2 按強度條件計算底厚H==≥5.4 ⑷設(shè)計側(cè)向抽心結(jié)構(gòu) 側(cè)抽芯機構(gòu)的選用 根據(jù)設(shè)計塑件的外型選取斜導柱式抽芯機構(gòu) 斜導柱的抽拔角可在10~200之間選取，α=150 斜導柱的結(jié)構(gòu)形式： 中小型模具中常用的一種結(jié)構(gòu)形式其臺間端部相平與模面，其角度與抽拔角一致。 斜導柱固定部分與模板的配合精度為的過度配合。斜導柱后側(cè)滑快的斜孔中滑動時，有較大的側(cè)向分力，所以相互的運動摩擦里較大，因此，斜導柱與側(cè)滑快斜孔之間配合不能過于緊密，在實際中應(yīng)有0.2~0.5mm的間隙，還有，如果精度高的動配合在開模的瞬間主分型面和側(cè)分型面幾乎是同時分型的，這時由于禊塊還在起鎖緊作用，會引起側(cè)抽芯的運動干擾。 圖七 側(cè)抽芯機構(gòu)結(jié)構(gòu)形式 斜銷的直徑是由他所受到的最大彎曲力決定的，按它所受到的最大彎曲力應(yīng)小于許可彎曲應(yīng)力的原則。有D== 式中D-斜銷的直徑 -無量剛系數(shù) -抽拔阻力 S-抽拔距 -斜銷的許可應(yīng)力 此產(chǎn)品的抽心距S=3+2mm安全距離，初定斜銷角度為 ⑸拔摸阻力的計算 ，由T/D=3/5>1/20屬于厚壁 由3-29查得PE的性能 E=0.89X10MP ε=%=0.25 μ=0.49 f=0.5 Q=2ΩRelε(f-tgφ)/(1+μ+k2)k1+2.5π =+2.5x3.14 =659N D= D=11.2≈12 圓柱形斜導柱總長度的計算 —斜導柱抽拔角 ° h—斜導柱固定板厚度mm —斜導柱與側(cè)滑塊斜孔的配合間隙mm —斜杠工作的直徑mm —抽芯距實際距離加2~4mm L=+++++ L=+++++d =68.34 計算得總長68.34 圖八 斜導柱結(jié)構(gòu)形式 ⑹設(shè)計滑快的尺寸如下圖 圖九 滑塊的的尺寸關(guān)系 ⑺壓塊的尺寸如下圖 圖十 壓塊的尺寸關(guān)系 ⑻設(shè)計鎖緊機構(gòu)尺寸如下圖 圖十一 鎖緊塊的尺寸關(guān)系 6 成型零件的制造工藝 6.1 定模型芯的制造工藝 定模型芯是主要工作零件，這套模具的生產(chǎn)批量為大批量，且塑件成型時有一定的腐蝕性，因此選用的材料要具有良好的耐磨性，因此選用718S鋼材（注：此鋼材的性能特好，是做塑料的專用材料，具有良好的耐磨性，耐腐蝕性）。 同時考慮到此塑件對尺寸精度和表面要求一般，在對材料進行粗加工后，留0.5mm的單邊，淬火、低溫回火后，用電火花機放電到位即可。 其澆道襯套孔要與襯套配合，在粗加工后，留單邊0.2~0.5mm的余量，熱處理后采用慢走絲割出即可。 綜上所述，定模型芯加工工藝如下： ⑴開料：開出長寬高為31531550的毛坯。 ⑵磨基準：按照零件圖基準方位在平面磨床上磨出基準面，同時磨平各面，留0.1~0.3mm單邊余量。 ⑶按照圖樣在銑床上鉆螺紋孔，運水孔。 ⑷在數(shù)控銑床上采用銑刀銑出兩條澆道和銑出分流道，同時按照圖樣要求銑出四個型腔的形狀，留單邊余量0.2~0.5mm。 ⑸送熱處理車間進行熱處理：淬火使其表面硬度達到56~60HRC。 ⑹按照圖樣要求加工型芯表面，保證型芯的平行度，垂直度，要求型芯磨光后六面見光。 ⑺電火花放電： ①工件準備：模塊材料為718S鋼，銑、磨按圖紙要求加工成型，熱處理56~60HRC后，六面見光，保證平行度及垂直度。 ②電極制作：電極材料為紫銅，最好選用銅鎢合金。 ③校正、裝夾、安裝合格。 ⑻用慢走絲割出澆口襯套孔，鑲嵌孔。 ⑼對成型面進行研磨達到圖樣表面粗糙度的技術(shù)要求。 7 模具加工工藝流程 根據(jù)零件結(jié)構(gòu)和制造工藝，模架的基本組成零件有兩種：導柱、導套等回轉(zhuǎn)零件；模板等平板零件。 導柱、導套的加工主要是內(nèi)、外圓柱面的加工，平板內(nèi)零件的制造過程主要進行平面加工和孔隙加工，它們在模具中起定位的導向作用，保證凹凸模在工作時具有正確的相對位置，除了要保證導柱，導套配合表面尺寸形狀精度外，還應(yīng)該保證導柱、導套各自配合面之間的同軸度要求。 導柱、導套一般采用低碳鋼進行滲碳、淬火處理，也可選用碳素工具鋼T10淬火處理，淬火處理硬度58－62HRC。 根據(jù)分析，導柱、導套加工工藝過程如下： 備料——粗車、半精車內(nèi)外圓柱表面——熱處理——研磨導柱中心孔——粗磨、精磨配合表面——研磨導柱、導套重要配合表面。 ⑴凸模加工工藝過程如下： 下料——鍛造——退火——粗加工——精磨基面準面——劃線——工作型面半精加工——淬火、回火——磨削——修研。 ⑵凹模加工工藝過程如下： 下料——鍛造——退火——粗加工——精磨基面準面——劃線——型孔半精加工——型孔精加工——淬火、回火——精磨（研磨） ⑶模架的裝配： 導柱、導套與模板之間一般采用過盈配合，裝配時可采用手動壓力機將導柱壓入動模板的導柱孔，復位機構(gòu)的裝配復位桿與固定板一般采用過渡配合。模架的裝配比較簡單，主要是用螺釘將裝有導套的定模板連接起來。 ⑷模具表面強化處理工藝特點及應(yīng)用： 滲碳處理：滲碳處理是向模具零件表面滲入氮原子的過程。 模具滲氮前應(yīng)加工到尺寸精度和表面粗糙度，最好是經(jīng)過試模確認完全合格后再進行滲氮處理根據(jù)模具的技術(shù)要求分別采用以下兩種工藝路線： 精密模具：備料——鍛造——退火或回火——調(diào)質(zhì)——半加工——裝配——試模——滲氮——研磨拋光——裝配 一般模具：備料——粗加工——調(diào)質(zhì)——精加工——滲氮——研磨——裝配 ⑸總裝的技術(shù)要求 ①裝配后的模具安裝表面的平行誤差不大于0.05； ②模具閉合后分型面應(yīng)均密合； ③導柱、導套滑動靈活，推件時推桿和卸料板動作一致； ④合模后動模部分和定模部分的型芯必須緊密接觸 ⑹試模 模具在裝配完成之后，在交付生產(chǎn)時試模，其目的是檢查模具在設(shè)計制造上是否存在缺陷，若有，則排除，對模具成型工藝條件進行試驗以有利于模具成型工藝的確定和提高。 8 導向機構(gòu)的設(shè)計 為了保證注射模準確合模與開模，在注射模中必須設(shè)置導向機構(gòu)。導向機構(gòu)的作用是導向、定位以及承受一定的側(cè)向壓力。 本設(shè)計采用導柱導向機構(gòu) 設(shè)計導柱和導套時應(yīng)注意以下幾點： ⑴導柱應(yīng)合理地均勻布置在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強度。 ⑵導柱的長度應(yīng)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。 ⑶導柱和導套應(yīng)有足夠的耐磨度和強度，常采用低碳鋼經(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。 ⑷為了使導柱能順利地進入導套，導柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導套 前端要倒角。 ⑸導柱設(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。 ⑹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。 ⑺除了動模、定模之間設(shè)導柱、導套外，一般還在動模座板與推板之間設(shè)置導柱和導套，以保證推出機構(gòu)的正常運動。 ⑻導柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定，可參考標準模架數(shù)據(jù)選取。 本設(shè)計選擇的導柱直徑是32mm。 9 脫模機構(gòu)的設(shè)計 在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件的機構(gòu)稱為脫出機構(gòu)（或稱推出機構(gòu)、頂出機構(gòu)）。 設(shè)計脫模機構(gòu)時，應(yīng)遵循以下原則： 1 結(jié)構(gòu)可靠：機械的運動準確、可靠、靈活，并有足夠的剛度和強度。 2 保證塑件不變形、不損壞。 3 保證塑件外觀良好。 盡量使塑件留在動模一邊，以便借助于開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作。 根據(jù)以上原則，在模具上設(shè)計頂桿的大小與位置，頂桿就是脫模推出機構(gòu)，即將塑件從型芯上頂出。頂桿見零件圖，頂出時受力均衡，直徑都為。 頂出行程計算： 式中 —所需頂出行程 —型芯成型高度 e —頂出行程富裕量（mm） =24+5~10=34（mm） 所需開模行程計算 式中 —開模行程（mm） —塑件及澆注系統(tǒng)在開模方向上的總投影高度（mm） —動定模型芯突出分型面的高度總和（mm） e —取件及取出澆注系統(tǒng)凝料的開模行程富裕量（mm） 10 模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)設(shè)計 塑料注射模溫調(diào)節(jié)能力，不僅影響到塑件質(zhì)量，而且也決定著生產(chǎn)效率。實際上模溫設(shè)計恰當與否，直接關(guān)系到生產(chǎn)成本與經(jīng)濟效益。 10.1 模溫對塑件質(zhì)量的影響 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(yīng)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。 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。 2 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。 3 尺寸穩(wěn)定性 對于結(jié)晶性塑料，使用高模溫有利于結(jié)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。 4 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(yīng)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(yīng)力開裂大大的降低。 5 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。 10.2 模溫對生產(chǎn)效率的影響 ⑴就注射成形過程講，可把模具看成為熱交換器。塑料熔體凝固時釋放出的熱量中約有5％以輻射、對流的方式散發(fā)到大氣中，其余95％由模具的冷卻介質(zhì)（一般是水）帶走。因此模具的生產(chǎn)效率主要取決于冷卻介質(zhì)的熱交換效果。據(jù)統(tǒng)計，模具的冷卻時間約占整個注射成形周期的2/3至4/5，因此縮短注射成形周期內(nèi)的冷卻時間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。故在設(shè)計過程中冷卻時間應(yīng)適當控制。 ⑵冷卻時間的確定： 在注射過程中，塑件的冷卻時間，通常是指塑料熔體從充滿欣腔起的可以開模取出塑件時止的這一段時間。這一段時間標準常以制品已充分固化定型而且具有一定強度和剛度為準。這段冷卻時間一般占整個注射生產(chǎn)周期的80％。由以下式可計算： t=s2/π2.a ln［4/π . （Ts-Tm）/（TE-TM）］ a — 塑件熱擴散系數(shù)（m2/s），查表3 s — 制品壁厚（mm） t= 0.92/π2x9.6x10 -4 /360 x ［4/π x （230-50）/（80-50）］ =1.8 S 表3 ABS與尼龍的熱擴散系數(shù)比較 塑件名稱 熱擴散系數(shù)a（m2.h -1 ） ABS 9.6x10 尼龍 3.9x10 表4 常用塑料的性能比較 塑料名稱 TS（℃） TM（℃） TE（℃） PS 200～500 40～60 60～100 AS 200～260 40～60 60～100 ABS 200～260 40～60 60～100 PE 150～250 50～70 70～110 10.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 ⑴盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡。 ⑵冷卻水孔的數(shù)量約多，孔徑約大，則對塑件的冷卻效果約均勻。根據(jù)經(jīng)驗，一般冷卻水孔中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻水孔直徑的1～2倍（常位12～15mm），冷卻水孔中心距約為水孔直徑的3～5倍，水孔直徑約為8～12mm。 4 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10mm。 5 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。即冷卻水從澆口附近流入。 6 因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，使進水與出水溫差不大于5℃。 7 合理選擇冷卻水道的形式。對于收縮大的塑件（入聚乙烯）應(yīng)沿收縮 方向開設(shè)冷卻水孔。對于不同形狀的塑件，冷卻水管的排列形式也有所不同，根據(jù)不同的形式合理選擇。 8 合理確定冷卻水管的接頭的位置。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的同一側(cè)。 9 冷卻系統(tǒng)的水道應(yīng)盡量避免與模具上其它機構(gòu)（如推桿孔、小型芯孔 等）發(fā)生干涉現(xiàn)象，設(shè)計時要通盤考慮。 10 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 最好在進口和出口處分別打出標志，如“IN”（進口）和“OUT”（出口）等。 模具工作零件部分中，下模板零件比較多，不好設(shè)置冷卻管道，上模板 只有凸模，澆口也在凸模中，因此冷卻管道就可設(shè)在上模板中； 10.4 冷卻系統(tǒng)的計算 模具為中小型，可用下面的方法簡單計算，如下： ⑴計算單位時間內(nèi)從型腔中散發(fā)出的總熱量（Q總=Q1）： ①計算每次需要的注射量（Kg或cm3） G=G件+G澆 =14.8x10 -3 +0.72x1.05 =0.77Kg ②確定生產(chǎn)周期（s） t=t注 + t冷 + t脫 =50s（式中數(shù)值查表得） ③求使用的塑料單位熱流量Qs（Kj/Kg） 查表得ABS單位熱流量 310～400 Kj/Kg ④求每小時需要注射的次數(shù) N=3600/50 =72次 ⑤求每小時的注射量（Kg/h） W=N.G =72x0.77 =55.44 Kg/h ⑥求從型腔內(nèi)發(fā)出的總熱量（Kj/h） Q總=Q1=N.G.Qs=W.Qs=55.44 x 350=19404 Kj/h ⑵求冷水的體積流量（m3/min） V=q.v=Q/60 / ρ1.C1（T出 – T進） 式中，ρ為密度 103Kg/m3，C1為水的比熱熔 C1=4.187J/（Kg.℃），T出為水管出口設(shè)定溫度，T進為水管進口設(shè)定溫度，Q為凹模帶走的熱量（Kj/h）取ΔT=T進-T出=5℃ q.v=1/3 x 19404/60 / 10x4.187x5℃ =5x10 -3 m3/min ⑶求冷卻水管的直徑d（mm） 查表 得 d=8mm ⑷求冷卻水的平均流速（m/s）； 查表 得 Vmin=1.66m/s ⑸計算凹模上應(yīng)設(shè)冷卻管的總長度（m），由于傳熱面積A=πdL。所以： L=A/πd =0.298m=298mm ⑹求凹模所需冷卻管根數(shù) N=L/B=298/160≈2 以上為模具冷卻系統(tǒng)計算過程，由于模具下模板結(jié)構(gòu)復雜，不好設(shè)置冷卻管道因，此冷卻管道只設(shè)在上模板中。 由于制品平均壁厚為5mm，根據(jù)溫控設(shè)計原則及經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定水孔直徑為6mm，其循環(huán)回路如下： 管道，因此冷卻管道只設(shè)在上模板中。 由于制品平均壁厚為5mm，根據(jù)溫控設(shè)計原則及經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定水孔直徑為6mm，其循環(huán)回路如下： 管道，因此冷卻管道只設(shè)在上模板中。 由于制品平均壁厚為5mm，根據(jù)溫控設(shè)計原則及經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定水孔直徑為6mm，其循環(huán)回路如下： 圖十二 冷流道循環(huán)回路結(jié)構(gòu)形式 11 模體設(shè)計 模體也稱模架，是注射機的骨架和基本，模具的每一部分但寄生其中，通過他把模具的每一部分有機的聯(lián)系在一起。模架一般由定模座（或叫定模底板）、定模固定板（或叫定模板）、動模固定板（或叫型芯固定板）、支撐板（或叫動模墊板）、墊塊（或叫墊腳、模腳）、動模座板（或叫動模底板）、推板（或叫推出底板）、推桿固定板、導柱、導套、復位桿等組成。另外，根據(jù)需要，還有特殊結(jié)構(gòu)的模架，如點澆口模架、帶脫模板的模架。 ⑴固定板與支撐板 固定板有動模固定板（或型芯固定板）與定模固定板以及推桿固定板，其作用是用來固定型芯（或凸模）、凹模、導柱、導套、推桿等，因此要有一定發(fā)厚度及強度。一般用45號鋼制成，最好經(jīng)調(diào)質(zhì)235HB。 支撐板是墊在動模固定板下面的平板，其作用是防止型芯（凸模）、導柱、導套脫落，并承受一定的彎曲應(yīng)力，因此應(yīng)具有較