手機(jī)充電器注射模設(shè)計(jì)

1 目錄 1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 1 1.1 確定型腔數(shù)量及排列方式 1 1.1.1 塑件成型工藝性分析 1 1.1.2 塑料材料的成型特性 2 1.1.3 脫模斜度 4 1.1.4 型腔數(shù)目及排列方式 4 1.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 4 2 注射機(jī)型號(hào)的確定 6 2.1 注射量的計(jì)算 6 2.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖摸力計(jì)算 6 2.3 選擇注塑機(jī) 6 2.4 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 6 3 分型面位置的確定 8 4 澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì) 10 4.1 主流道設(shè)計(jì) 10 4.1.1 主流道尺寸 10 4.1.2 主流道襯套的形式 10 4.1.3 主流 道襯套的固定 11 4.2 分流道設(shè)計(jì) 11 4.2.1 分流道的布置形式 11 4.2.2 分流道長度 11 4.2.3 分流道的形狀、截面尺寸以及凝料體積 11 4.3 澆口的設(shè)計(jì) 13 4.4 冷料穴的設(shè)計(jì) 14 4.5 排氣槽的設(shè)計(jì) 14 5 模架的確定 16 6 成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17 6.1 成型零件鋼材選用 17 6.2 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 6.3 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 6.4 成型零件工作尺寸的計(jì)算 18 2 6.5 模具強(qiáng)度的校核 24 6.5.1 整體式矩形型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 24 6.5.2 整體式矩形型腔底板厚度計(jì)算 24 7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 27 7.1 合模導(dǎo)向零件機(jī)構(gòu)的作用 27 7.2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 28 7.2.1 導(dǎo)柱 28 7.2.2 導(dǎo)套 28 8 脫模機(jī)構(gòu)、復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 30 8.1 推出機(jī)構(gòu)的組成 30 8.2 本模具的推出機(jī)構(gòu) 31 8.3 脫模阻力的計(jì)算 31 8.4 復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 9 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 33 9.1 機(jī)構(gòu)分類及機(jī)構(gòu)選擇 33 9.2 抽拔距與抽拔力及機(jī)構(gòu)組成 33 9.2.1 抽拔距 34 9.2.2 抽拔力 35 9.2.3 斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)組成 35 9.3 斜導(dǎo)柱的長度和最小開模行程的計(jì)算 36 9.4 斜導(dǎo)柱的受力分析 37 10 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 39 10.1 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 39 10.2 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與布置 40 11 塑件質(zhì)量的分析 42 12 注射模具選材 44 13 模具的 試模與修模 46 14 模具工作過程及工藝性與經(jīng)濟(jì)性分析 48 14.1 模具工作過程 48 14.2 工藝性與經(jīng)濟(jì)性分析 48 3 1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 1.1 確定型腔數(shù)量及排列方式 1.1.1 塑件成型工藝性分析 該塑件是一手機(jī)旅行充電器夾板，如右圖所示，塑件壁厚屬薄壁塑件，生產(chǎn)批 量很大，材料為聚碳酸酯（ PC， 20% 30%短玻纖增強(qiáng)），在本設(shè)計(jì)中選用的收縮率為 0.3。成型工藝很好，可以注射成型。該產(chǎn)品主要用于手機(jī)旅行充電器上，要求表面光滑、無明顯的澆口痕跡，故采用潛伏式澆口。利用斜桿滑塊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)側(cè)抽芯。如圖 1-1、圖 1-2、圖 1-3 所示： 圖 1-1 圖 1-2 4 圖 1-3 1.1.2 塑料材料的成型特性 1） 無定形塑料，熱穩(wěn)定性好，成形溫度范圍寬，超 過 330 C才呈現(xiàn)嚴(yán)重分裂，分解時(shí)產(chǎn)生無毒，無腐蝕性氣體。 2） 吸濕性極小 ,但水敏性強(qiáng) ,含水量不得超過 0.2%,加工前必須干燥處理 ,否則會(huì)出現(xiàn)銀絲 ,氣泡及強(qiáng)度顯著下降現(xiàn)象。 3) 流動(dòng)性差 ,溢邊值為 0.06mm左右 ,流動(dòng)性對(duì)溫度變化敏感 ,冷卻速度快。 4) 成形收縮率小 ,如成形條件適當(dāng) ,塑件尺寸可控制在一定公差范圍內(nèi) ,塑件精度高。 5) 可能發(fā)生應(yīng)力開裂 ,易產(chǎn)生應(yīng)力集中 (即內(nèi)應(yīng)力 ),應(yīng)控制成形條件 ,塑件宜退火處理消除內(nèi)應(yīng)力。 6) 熔融溫度高 ,粘度高 ,對(duì)大于 200g的塑件應(yīng)用螺桿式注射機(jī)成形 ,并噴嘴應(yīng)加熱 ,噴嘴宜用敞開式延伸噴嘴。 7) 塑件壁不宜取厚 ,應(yīng)均勻 ,避免有尖角 ,缺口及金屬鑲件造成應(yīng)力集中 ,脫模斜度宜取 2 ,若有金屬鑲件應(yīng)預(yù)熱 ,預(yù)熱溫度一般為 110 130 C。 8) 粘度高 ,但對(duì)剪切作用敏感 ,澆注系統(tǒng)宜設(shè)冷料穴。進(jìn)料口附近有殘余應(yīng)力，必要時(shí)可采用調(diào)節(jié)式進(jìn)料口，模具宜加熱，模溫一般取 70 120 C為宜，應(yīng)注意頂出均勻，模具應(yīng)用耐磨鋼，并淬火。 9）筒溫度對(duì)控制塑件質(zhì)量是一個(gè)重要因素，料溫低時(shí)會(huì)造成缺料，表面無光澤，溫度高時(shí)易溢料，出現(xiàn)銀絲暗條，塑件變色有泡。注射壓力宜高不宜低。 10）模溫對(duì)塑件 質(zhì)量影響很大，薄壁塑件宜取 80 120 C，模溫低則收縮率，伸長率。抗沖壓 5 強(qiáng)度大，抗彎，抗壓，抗張強(qiáng)度低，模溫超過 120 C 塑件冷卻慢，易變形粘模，脫模困難，成形周期長。 表 1-1 聚碳酸酯力學(xué)性能 材料性能 純 PC 短玻纖 PC 屈服強(qiáng)度 /MPa 72 84 抗拉強(qiáng)度 /MPa 60 84 斷裂伸長率 /% 75%泊松比 0.38 75%泊松比 0.38 彎曲強(qiáng)度 /MPa 113 134 彎曲彈性模量 /GPa 1.54 3.12 抗壓強(qiáng)度 / MPa 77 110 抗剪強(qiáng)度 / MPa 40 53 簡支梁沖擊強(qiáng)度 (無缺口 )/(kJ/m) 不斷 57.8 簡支梁沖擊強(qiáng)度 (缺口 )/(kJ/m) 55.8 90 10.7 布氏硬度 HBS 11.4 13.5 表 1- PC 的物理，熱性能 塑料性能 純 PC 短玻纖 PC 密度 /(g/ ) 1.2 1.2 1.35 比體積 /( /g) 0.83 0.74 0.75 吸水性 /%(24 小時(shí) ) 長時(shí)間 23 50 RH0.15 23浸水中 0.35 23 50 RH009 0.15 23浸水中 0.2 0.4 透明度或透光度 計(jì)算收縮率 0.5 0.7 0.05 0.5 熔點(diǎn) (粘流溫度 )/ 225 250 235 345 熱變形溫度 / 45N/ 180N/ 132 141 132 138 146 149 140 145 線膨脹系數(shù) /(10- / ) 6 3.2 4.8 6 續(xù)表 1-2 比熱容 /J/( K) 1220 840 熱導(dǎo)率 /W/(m K) 0.192 0.218 燃燒性 /( /min) 自熄 自熄 表 1-3 PC 塑料成形條件 材料 PC(聚碳酸酯，短玻纖化 ) 密度（ g/） 1.2 1.34 預(yù)熱 溫度（） 110 120 時(shí)間（ h） 1 2 料筒 溫度 （） 后段 210 240 中段 230 280 前段 240 285 噴嘴溫度（） 240 250 模具溫度（） 90 110 注射壓力（ MPa） 80 130 螺桿轉(zhuǎn)速（ r/min） 28 適用注射機(jī)類型 螺桿式較 好 1.1.3 脫模斜度 由于制品冷卻后產(chǎn)生收縮時(shí)會(huì)緊緊包在凹模上，或由于黏附作用而緊貼在型腔內(nèi)。為了便于脫模，防止制品表面在脫模時(shí)劃傷、擦毛等，在制品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其表面在合理的脫模斜度。 PC 的脫模斜度取 0.3，本零件高度比較小，可以不采用脫模斜度。 1.1.4 型腔數(shù)目及排列方式 型腔數(shù)量確定之后，便進(jìn)行型腔的排列。型腔的排列涉及模具尺寸、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)的平衡、抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、鑲件及型芯的設(shè)計(jì)以及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以上這些問題又與分型面及澆注口的位置選擇有關(guān)，所以在具體設(shè)計(jì)過程中， 要進(jìn)行必要的調(diào)整，以達(dá)到比較完善的設(shè)計(jì)。 該塑件精度要求一般，精度等級(jí)為 4，生產(chǎn)批量比較大，可以采用一模多腔的形式。但是考慮到塑件有一抽芯，在脫模是需要側(cè)抽芯 因此我們?cè)O(shè)計(jì)的模具為多型腔的模具。選擇合適的澆口位置十分重要，對(duì)此，我充分考慮力各種各式對(duì)澆口位置，最后選擇了以起翹部分為澆口位置，這樣對(duì)模具對(duì) 脫模，型腔的布置都十分有利，結(jié)合考慮模具成型零件和抽芯結(jié)構(gòu)以及出模方式的設(shè)計(jì)，模具的型腔排列方式如下圖所示： 7 圖 1-4 1.2 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 由于塑件外觀質(zhì)量 要求一般，尺寸精度要求一般，且裝配精度要求一般，因此我們?cè)O(shè)計(jì)的模具采用多型腔單分型面。根據(jù)本塑件手機(jī)旅行充電器夾板的結(jié)構(gòu)，模具將會(huì)采用單分模面、單分型面，也可以采用多分型面、單分模面的結(jié)構(gòu)，模具設(shè)計(jì)中，要力求簡單，盡量減少加工過程，達(dá)到最高效益。相對(duì)來說采用單分模面、單分型面結(jié)構(gòu)為最佳選擇。第章將詳細(xì)講到如何為本塑件選擇分型面。 8 2 注射機(jī)型號(hào)的確定 2.1 注射量的計(jì)算 通過計(jì)算或 pro/E 建模分析，塑件質(zhì)量 m1為 8.92g，塑件體積 V1為 7.43cm3,流道凝料的質(zhì)量 m2還是個(gè) 未知數(shù)，可按塑件質(zhì)量的 0.6 倍來估算。從上述分析中確定為一模四腔，所以注射量為：m=1.6nm1=1.6 4 8.92=57.08g。 2.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖摸力計(jì)算 流道凝料（包括澆口）在分型面的 A2，在模具設(shè)計(jì)前還是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，大致是每個(gè)塑件在分型面上投影面積 A1的 0.2倍 0.5 倍，因此可用 0.35nA1來進(jìn)行估算，所以 A=nA1+A2=1.35nA1=16451.1mm2 式中 A1為塑件投影面積，根 據(jù)計(jì)算： A1=3046.5mm2 F=AP=16451.1 30=493.53KN 式中 型腔壓力 P取 30MPa 2.3 選擇注塑機(jī) 根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計(jì)算值，可選用 SZ-100/630 臥式注塑（上海第一塑料機(jī)械廠）如下表表示： 表 2-1 注塑機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 理論注射容量 /cm3 75 鎖模力 /mm 630 螺桿直徑 /mm 30 拉桿內(nèi)間距 /mm 370 320 注射壓力 Mpa 204 移模行程 /mm 270 注射速率 (g/s) 60 最大模厚 /mm 300 9 塑化能力 (g/s) 7.3 最小模厚 /mm 150 螺桿轉(zhuǎn)速 (R/min) 14 200 定位孔直徑 /mm 125 噴嘴球半徑 SR15 噴嘴孔直徑 /mm 4 鎖模方式 雙曲肘 2.4 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 1）由注塑機(jī)料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù) n N ( kMt/3600-m2)/m1=(0.8 7.3 3600 30)/3600-5.252/8.92=19 4 合格 式中 k 注射機(jī)最大注射量的利用系 數(shù) ,一般取 0.8； M 注射機(jī)的額定塑化量 (7.3g/s)； t 成型周期 ,取 30s。 其他安裝尺寸的校核要待模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后才可以進(jìn)行。 2）開模行程的校核 開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機(jī)的最大開模行程。對(duì)于液壓 -機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)注塑機(jī)，其最大開模行程由注塑機(jī)雙曲肘機(jī)構(gòu)的最大行程決定，與模具厚度無關(guān)。 單分型面注射模，其開模行程按下式校核 21 HHS (5 10) 式中 S 注塑機(jī)的最大開模行程 (移動(dòng)模板臺(tái)面行程 )， H1 塑件脫出距離， H2 包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度， 已知 H1=13.6 ； H2=56 所以 H1+H2+(5 10)=13.6+56+(5 10) 79.6 又由于 SZ-60/450 臥式注塑機(jī)的移模行程為 270 79.6 270 所以開模行程也符合要求 3) 注射量校核 最大注射量： Vmax V 75 0.75 56.25錯(cuò)誤 !未指定書簽。 3 最小注射量： Vmin V 125 0.25 18.75 3 實(shí)際注射量： VS m/ =47.56 3 最小注射量 實(shí)際注射量 最大注射量 合格 10 3 分型面位置的確定 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。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)選在塑件外形最大輪廓處。 2) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模一邊。 3) 保證塑件的精度要求。 4) 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。 5) 便于模具加工制造。 6) 對(duì)成型面積的影響。 7) 對(duì)排氣效果的影響。 8) 對(duì)側(cè)向抽芯的影響。 對(duì)工件的仔細(xì)觀察，可以發(fā)現(xiàn)，本塑件采用一個(gè)分型面最好，工件的其他地方最好采用鑲件方式進(jìn)行設(shè)計(jì)型芯，型腔設(shè)計(jì)，如下圖所示： A-A為分型面，此分型面包括 BC 曲面， CD曲面及 AD平面，采用此方式有利于脫模，在 B點(diǎn)處，可以做以臺(tái)階平面與平面 AD共面，也可以不做，本設(shè)計(jì)中采用了做臺(tái)階平面以便可以放置潛伏式澆口，如果不做也行，但澆口只能用點(diǎn)澆口，對(duì)本塑件不適用。 分型面就以上確定的曲面 AA，圖 5 中可以顯示 AA 面下的屬于型腔， AA 面上的屬于型芯，對(duì)照?qǐng)D6可以確定為了保證脫模后塑件留在動(dòng)模上，也即型腔上，除去 F兩孔，及 G突臺(tái)下面的盲孔屬于型芯外，其他在 AA面下的部分都屬于型腔，也即動(dòng)模。因?yàn)樗芗砻嬗形淖郑潭鹊?，且低?DA 平面0.2mm，如果一次成型，加工困難，所以采用一鑲件可以減小加工難度，這樣，型芯為局部鑲嵌式。 塑件留在動(dòng)模（此為型腔），通過脫 模機(jī)構(gòu)即可以把塑件脫出。 11 圖 3-1 圖 3-2 在考慮分型面的時(shí)候，必須考慮到包括產(chǎn)生飛邊，排氣，塑件表面質(zhì)量等的影響，根據(jù)以上分析，所設(shè)計(jì)的分型面能很好的排氣，能保證塑件表面質(zhì)量，但可能會(huì)產(chǎn)生飛邊，從整體上看選擇 ABCDA面作為分型面最好。 12 4 澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì) 4.1 主流道設(shè)計(jì) 4.1.1 主流道尺寸 主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動(dòng)通道。根據(jù)所選注塑機(jī)，則主流道小端尺寸為： d=注射機(jī)噴嘴尺寸 +（ 0.5 1） =4+0.5=4.5mm 主流道球面半徑： SR=噴嘴球面半徑 +（ 1 2） =15+2=17mm 4.1.2 主流道襯套的形式 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，本設(shè)計(jì)雖然是小型模具，但是為了便于加工和縮短主流道長度，襯套和定位圈還是設(shè)計(jì)成分體式，主流道長度取 40，約等于定模板的厚度（見模架的確定和裝配圖）。因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式（稱澆口套），襯套如圖 7所式，材料采用 T10A剛，熱處理淬火后 表面硬度為 53 57HRC。 13 +0,012+0,001 圖 4-1 主流道凝料體積為： Q 主 = /4 dn2 L= /4 (4.5+6.41)/22 40=932.1262mm3=0.93cm3 4.1.3主流道剪切速率校核 由經(jīng)驗(yàn)公式 3.3q/ Rn3 =0.948 103=948s-1 5 103s-1 式中 q=q 主 + q 分 + q 塑件 =0.93+0.67 2+7.43 2=18.3cm3 Rn=(4.5+6.41)/4=2.7275mm 主流道剪切速 率尺寸偏小，主要塑噴嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致。 4.1.4 主流道襯套的固定 因?yàn)椴捎每梢圆鹦兜闹髁鞯酪r套，所以用定位圈固定在定模板上， 下為定位圈 圖 4-2 14 4.2 分流道設(shè)計(jì) 在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳 遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動(dòng)過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。 4.2.1 分流道的布置形式 分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑件熔體盡快地經(jīng)分流道均衡的分配到各個(gè)型腔，因此，采用平衡式分流道，本塑件比較特殊，因此采用平衡式時(shí)如圖 4所示： 4.2.2 分流道長度 如圖 4所示： 第一級(jí)分流道 L1=40mm 第二級(jí)分流道 L2=12mm 4.2.3 分流道的形狀、截面尺寸以及凝料體積 （ 1） 形狀及截面尺寸 為了便于加工及凝料脫模，本設(shè)計(jì)的分流道設(shè)置在分型面 上，截面形狀采用加工工藝性比較好的梯形截面，梯形截面對(duì)塑料熔體及流動(dòng)阻力均不大， 對(duì)于壁厚小于 3 （此塑模壁厚為 2mm），質(zhì)量在 200g 以下的塑件可用公式 來確定截面尺寸： B=0.265 m 4 L =0.2654 292.8 4 45 =2.9mm 根據(jù)模具設(shè)計(jì)大典取 B=4mm H=2/3B=2/3*4=2.67 取 H=3mm 式中 B梯形大底邊的寬 度（ mm） m塑件的重量（ g） L分流道的長度（ mm） H梯形的高度（ mm） 梯形的側(cè)面斜角 a 常取 50 150，在應(yīng)用式時(shí)應(yīng)注意它的適用范圍，即塑件厚度在 2.2mm 以下，重量小于 200g，且計(jì)算結(jié)果在 2.2 7.5mm 范圍內(nèi)才合理。為了便于加工，主副分流道都采用一樣截面都流道，依據(jù)上述可以確定主副分流道截面尺寸，如下圖所示： 15 圖 4-3 (2)凝料體積 分流道長度： L=40+12 2+=64mm 分流道截面積： A=(4+3)/2 3=10.5mm2 凝料體積為： q 分 =64 10.5=672mm3=0.67cm3 (3)分流道剪切速率校核 采用經(jīng)驗(yàn)公式 Rq /3.3 3=2.87 10-3s-1 在 5 102 5 103之間，剪切速率校核合理 式中 q=v/t=2 v1/1=2 7.43=14.86cm3 Rn=3cF22 =0.1773 t - 注射時(shí)間 取 1s A - 梯形面積（ 0.105cm2） C - 梯形周長（ 1.3cm） (4) 分流道的表面粗糙度 分流道的表面粗糙度 Ra并不要求很低，一般取 0.8 m 1.6 m即可，在此取 1.6 m， 這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。 如圖 10所示。 4.3 澆口的設(shè)計(jì) 澆口亦稱進(jìn)料口，是 連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大。 澆口的理想尺寸很難用理論公式計(jì)算，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限，然后加以修正。 一般澆口的截面積為分流道截面積的 3%9%，截面形狀為矩形或圓形，澆口長度為 0.52mm， 16 表面粗糙度不低于 0.4 m 。 澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。我們將采用限制性澆口。限制性澆口一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速 產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動(dòng)狀態(tài)，迅速面均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進(jìn)入型腔時(shí)的流動(dòng)特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時(shí)充滿，可控制填充時(shí)間、冷卻時(shí)間及塑件表面質(zhì)量，同時(shí)還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。 模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定 要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項(xiàng)原則： 1) 盡量縮短流動(dòng)距離。 2) 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處。 3) 必須盡量減少熔接痕。 4) 應(yīng)有利于型腔中氣體排出。 5) 考慮分子定向影響。 6) 避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。 7) 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 8) 注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響。 澆口的主要作用有兩個(gè)：一是塑料熔體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。在本次設(shè)計(jì)中為了滿足塑件的要求不在表面留下痕跡，不影響塑件的外觀，采用潛伏式澆口，尺寸為： 1， 30 ， 15 ， 0.5，具體的表示形式見圖 10： 17 圖 4-4 冷料穴一般位于主流道對(duì)面的動(dòng)模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成冷接縫。本設(shè)計(jì)中對(duì)于冷料穴的選 擇是按照設(shè)計(jì)的目的來選擇的。由于此設(shè)計(jì)的目的是要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫模。所以選擇如下圖的冷料穴（與推桿相匹配的冷料穴）。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。該設(shè)計(jì)采用 的是球形頭冷料穴，它很容易將主流道凝料拉離定模，當(dāng)其被推出時(shí)又很容易脫落。示意圖如下： 圖 4-5 4.5 排氣槽的設(shè)計(jì) 在注塑成型過程中，模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中有的氣體外，還有塑件受熱或凝固產(chǎn)生的低 18 分子揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，則可能因充填時(shí)氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑料熔接面不良而引起缺陷，因而須進(jìn)行排氣設(shè)置。 1）排溢設(shè)計(jì) ： 排溢是指排出充模熔料中的前鋒冷料和模具內(nèi)的氣體等。 2）引氣設(shè)計(jì)： 對(duì)于一些大型腔殼形塑件，注射成型后，整個(gè)型腔由塑料填滿，型腔內(nèi)氣體被排出，此時(shí)塑件的包容面與型芯的被包容面基本上構(gòu)成真空，當(dāng)塑件脫模時(shí)，由于受到大氣壓的作用，造成脫模困難，如采用強(qiáng)行脫模，勢(shì)必使塑件發(fā)生變形或損壞，因此必須加引氣裝置。 3）排氣系統(tǒng)有以下幾種方式： 利用排氣槽；利用型芯、鑲件、推桿等配合間隙；有時(shí)為了防止制品在頂出時(shí)造成真空而變形，必須設(shè)置進(jìn)氣裝置。 4）該套模具的排氣方式有 a.利用塑件推桿的配合間隙； b.在分型面開排氣槽； 綜合以上所述，結(jié)合到本模具，本模具采用分 型面間隙排氣，不用專門設(shè)計(jì)排氣槽。 19 5 模架的確定 以上內(nèi)容確定之后，便根據(jù)所定內(nèi)容設(shè)計(jì)模架。根據(jù)塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可以確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式，規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)。在確定了標(biāo)準(zhǔn)模架尺寸以后就可以用 pro/E、 AutoCAD 等繪圖軟件把模架調(diào)出來。 標(biāo)準(zhǔn)件包括通用標(biāo)準(zhǔn)件及模具專用標(biāo)準(zhǔn)件兩大類。通用標(biāo)準(zhǔn)件如緊固件等。模具專用標(biāo)準(zhǔn)件如定位圈、澆口套、推桿、推管、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件，順序分型機(jī)構(gòu)及精密定位用標(biāo)準(zhǔn)組件等。 在設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)盡可能地選用標(biāo)準(zhǔn)模架 和標(biāo)準(zhǔn)件，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)件有很大一部分已經(jīng)商品化，隨時(shí)可在市場上買到，這對(duì)縮短制造周期，降低制造成本時(shí)極其有利的，提高公司在市場中的競爭力。 設(shè)計(jì)模具時(shí)，開始就要選定模架。當(dāng)然選用模架時(shí)要考慮到塑件的成型、流道的分布形式以及頂出機(jī)構(gòu)的形式，有抽芯的還要考慮滑塊的大小等等因素。 考慮到設(shè)計(jì)要求我選擇了 400 L(1)模架中的 A1型號(hào)，其中 L 350，由于本設(shè)計(jì)要求抽芯機(jī)構(gòu)，采用了斜導(dǎo)柱分型的方式，根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要對(duì)墊塊做了一定的修改，各部分的設(shè)計(jì)和尺寸如各零件圖所示： 1）定模座板（ 400 350，厚 25mm） 通過 4個(gè) 16的內(nèi)六角螺釘與定模板連接； 2）定模板（ 400 350，厚 35mm） 用以固定型芯，通過 4個(gè) 6的內(nèi)六角螺釘與上模仁連接。 3）動(dòng)模板（ 400 350，厚 35mm） 用以固定型腔，通過 4個(gè) 6的內(nèi)六角螺釘與下模仁連接。 4）動(dòng)模座板（ 250 250，厚 25mm） 其注射機(jī)頂桿孔為 40mm； 其上的推板導(dǎo)柱孔與導(dǎo)柱采用 H7/f7配合。 5) .墊塊（ 63 350mm，厚 90mm） 1.主要作用：在動(dòng)模座板與動(dòng)模墊板之間形成推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求。 2.結(jié)構(gòu)型式：可以是平行墊塊、也可以是拐角墊塊。（該模具采用平行墊塊） 3.墊塊一般用中碳鋼制造，也可用 Q235A制造，或用 HT200，球墨鑄鐵等。 4 .墊塊的高度計(jì)算： h 墊塊 =h 限釘 +h 頂墊 +h 頂固 +s 頂 + = 0+31+20+35+4 =90（ mm） 式中 頂出行程的富裕量，一般為 3 6mm，以免頂出板頂?shù)絼?dòng)模墊板 20 6 成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時(shí)與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。設(shè)計(jì)成型 零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。 本套模具的成型零件主要包括型芯，型腔，四個(gè)鑲塊，四個(gè)抽芯。以下對(duì)各成型零件進(jìn)行分析計(jì)算。 6.1 成型零件鋼材選用 對(duì)于模具鋼的選用，必需要符合以下幾點(diǎn)要求： 1 機(jī)械加工性能良好。要選用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的鋼種。 2 拋光性能優(yōu)良。注射模成型零 件工作表面，多需要拋光達(dá)到鏡面， Ra 0.05 m。要求鋼材硬度在 HRC35 40為宜。過硬表面會(huì)使拋光困難。鋼材的顯微組織應(yīng)均勻致密，極少雜質(zhì)，無疵斑和針點(diǎn)。 3耐磨性和抗疲勞性能好。注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷，而且還受冷熱溫度交變應(yīng)力作用。一般的高碳合金鋼可經(jīng)熱處理獲得高硬度，但韌性差易形成表面裂紋，不以采用。所選鋼種應(yīng)使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，能長期保持型腔的尺寸精度，達(dá)到所計(jì)劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限。 4具有耐腐蝕性。對(duì)有些塑料品種，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必須考慮選用有耐腐蝕性能的鋼 種。 根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)屬于中等復(fù)雜的，成形壓力較大，表面質(zhì)量一般決定模具表面質(zhì)量一般這一事實(shí)，再依照上述標(biāo)準(zhǔn)，故在設(shè)計(jì)成型零件 (凹模 )中選用了 40Cr。 40Cr 的供貨硬度不高，易于切削加工。而后再通過滲碳、淬火、回火等熱處理，鋼材硬化，具有 HRC46.5 51.5，耐磨性好且處理過程變形小。由于材質(zhì)純凈，可作鏡面拋光，還有較好的電加工及抗銹蝕性能。 6.2 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 型腔是直接和高溫高壓的塑件相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到制件質(zhì)量，要求它有足夠的強(qiáng)度 、 剛度 、 硬度 、 耐磨性，以承受塑件的擠壓力和料流的摩擦力，有足 夠的精度和適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙龋ㄒ话鉘a0.4m 以下），保證塑件制品表面的光潔美觀和容易脫模。該設(shè)計(jì)采用整體式鑲嵌式凹模，具體的形式見圖 6-1： 21 圖 6-1 6.3 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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組合式兩種內(nèi)型。本零件表面十分復(fù)雜，尤其是板上刻度及上面文字，在此采用組合式中的鑲件組合式凸模；因?yàn)閷?duì)于形狀復(fù)雜的凸模，為了加工方便，可采用此結(jié)構(gòu)，但應(yīng)注意型芯不要靠的太近。 設(shè)計(jì)鑲嵌式和組合式凸模時(shí)，應(yīng) 盡可能滿足下列要求： （ 1）將型腔的內(nèi)型加工變?yōu)殍偧徒M合件的外形加工； （ 2）拼縫應(yīng)避開型腔的轉(zhuǎn)角或圓弧部分的外形加工； （ 3）鑲件的數(shù)量力求減少，以減小對(duì)塑件外觀和尺寸精度的影響； （ 4）易損壞部分應(yīng)設(shè)計(jì)獨(dú)立的鑲件，便于更換； 該凸模圖如圖 6-2： 圖 6-2 6.4 成型零件工作尺寸的計(jì)算 所謂工作尺寸是指成形零件上直接用以成形塑件部位的尺寸，主要有凹模和型芯的徑向尺寸（包括矩形和異形的長 度和寬度尺寸）、凹模的深度和型芯的高度尺寸，中心距尺寸等。工作尺寸計(jì)算受塑件尺寸精度的制約。影響塑件精度的因素甚多，且十分復(fù)雜，因此塑件尺寸難以達(dá)到高精度。 為計(jì)算簡便起見，規(guī)定凡是孔類尺寸均以其最大尺寸作為公稱尺寸，即公差為正；凡是軸類尺寸均以其最大尺寸作為公稱尺寸，即公差為負(fù)。 22 1.型芯，型腔工作尺寸計(jì)算 模腔工作尺寸包括凹模和型芯的徑向尺寸，凹模深度及型芯高度尺寸、中心距次尺寸的計(jì)算。計(jì)算如下： （ 1） 平均收縮率計(jì)算型腔尺寸 聚碳酸酯的收縮率一般為 0.05% 0.5%,因?yàn)槭嵌滩＠w化 PC,從而得出 聚碳酸酯的平均收縮率為2%。計(jì)算徑向尺寸。 由塑料模具技術(shù)手冊(cè)得出聚碳酸酯的一般精度等級(jí)為 4 級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的寬度尺寸為 54.4 ，所以查表得 =0.32 1）按照平均收縮率計(jì)算凹模徑向尺寸公式 ZscpM LSL 431 式中 LM 凹模的徑向尺寸， Scp 塑料的平均收縮率， % Ls 塑件徑向公稱尺寸， 塑件公差值， z 凹模制造公差， 已知 Ls=54.4 Scp=0.02 =0.32 所以 z= /5=0.064 LM=54.4 (1+0.02)-3/4 0.32+0.064 =55.248+0.064 塑件的長度尺寸是 81.47mm 時(shí)，查表得 =0.44， z 凹模制造公差， 取 /5（下面的計(jì)算都安此計(jì)算）。依據(jù)上面的公式得出： ZscpM LSL 431=81.47 (1+0.02)-3/4 0.44+0.088 =82.7694+0.088 以下為其他型腔工作徑向尺寸的計(jì)算： ZscpM LSL 431 z /5 0.26 ZscpM LSL 431 z 0.0414 37.4 (1+0.02)-3/4 0.26+0.0414 37.953+0.0414 23 ZscpM LSL 431 z /5 0.20 ZscpM LSL 431 z 0.04 16.7 (1+0.02)-3/4 0.20+0.04 16.88+0.04 2） 凹模深度尺寸 由塑料模具技術(shù)手冊(cè)得出聚碳酸酯的一般精度等級(jí)為 4 級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。 又由于塑件的深度尺寸 Hs=13.63 ，所以查表得 =0.18 按照平均收縮率計(jì)算凹模深度尺寸公式 zscpM HSH 321 式中 HM 凹模的深度尺寸， Scp 塑料的平均收縮率， % Hs 塑件高度公稱尺寸， 塑件公差值， z 凹模深度制造公差， 已知 Hs=13.63 Scp=0.02 =0.18 所以 z= /5=0.036 HM=(1+0.02) 13.63 2/3 0.18+0.036 =13.7826+0.036 而另外一個(gè)高度尺寸為 4mm，查表得 =0.14 ，因?yàn)椋?Scp=0.02 =0.14 所以 z= /5=0.028 HM=(1+0.02) 4-2/3 0.14+0.028 =3.987+0.028 以下為其他型腔深度尺寸計(jì)算 zscpM HSH 321 z /5 0.14 zscpM HSH 321 z 0.14/5 0.028 =(1+0.02) 5.86-2/3 0.14+0.028 =5.8832+0.028 24 zscpM HSH 321 z /5 0.16 zscpM HSH 321 z 0.16/5 0.032 =(1+0.02) 7-2/3 0.16+0.032 =7.034+0.032 zscpM HSH 321 z /5 0.14 zscpM HSH 321 z 0.14/5 0.028 =(1+0.02) 5-2/3 0.14+0.028 =5.006+0.028 （ 2） 按平均收縮率計(jì)算型芯尺寸 1）徑向尺寸 由塑料模具技術(shù)手冊(cè)得出聚碳酸酯的一般精度等級(jí)為 4 級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。 又由于塑件的內(nèi)徑尺寸 型芯長為 81.47mm 按照平均收縮率計(jì)算型芯徑向尺寸公式 zscpM LSL 431 式中 LM 組合型芯的徑向尺寸， Scp 塑料的平均收縮率， % Ls 塑件徑向公稱尺寸， 塑件公差值， z 組合型芯制造公差， 已知 Ls=81.47 Scp=0.02 =0.44 所以 z= /5=0.088 zscpM LSL 431 =(1+0.02) 81.47+3/40.44-0.088 =83.4294-0.088 型芯的徑向尺寸是 54.4 時(shí)，查表得 =0.32， z 凹模制造公差（ mm） , 取 /5=0.064。依據(jù)上面的公式得出： zscpM LSL 431 =(1+0.02) 54.4+3/4 0.32-0.064 =55.728-0.064 25 以下為其他型芯（包括鑲件）徑向尺寸： zscpM LSL 431 z /5 0.26 zscpM LSL 431 z 0.26/5 0.0414 （ 1+0.02） 37.4+0.75 0.26-0.0414 38.343-0.0414 zscpM LSL 431 z /5 0.20 zscpM LSL 431 z 0.20/5 0.04 （ 1+0.02） 16.74+0.75 0.20-0.04 17.2248-0.04 zscpM LSL 431 z /5 0.22 zscpM LSL 431 z 0.22/5 0.044 （ 1+0.02） 20+0.75 0.22-0.044 20.565-0.044 zscpM LSL 431 z /5 0.12 zscpM LSL 431 z 0.12/5 0.024 （ 1+0.02） 1.34+0.75 0.12-0.024 1.4568-0.024 zscpM LSL 431 z /5 0.20 zscpM LSL 431 z 0.20/5 0.04 （ 1+0.02） 17.15+0.75 0.20-0.024 17.634-0.04 26 zscpM LSL 431 z /5 0.28 zscpM LSL 431 z 0.28/5 0.0416 （ 1+0.02） 43.08+0.75 0.28-0.0416 44.1516-0.0416 zscpM LSL 431 z /5 0.26 zscpM LSL 431 z 0.26/5 0.0412 （ 1+0.02） 32.5+0.75 0.26-0.0412 33.345-0.0412 2）型芯高度尺寸 由塑料模具技術(shù)手冊(cè)得出聚碳酸酯的一般精度等級(jí)為 4 級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。 根據(jù)前面所設(shè)計(jì)凸模的高度為 13.68mm 按照 平均收縮率計(jì)算組合型芯高度尺寸公式 0321zscpMHSH 式中 HM 組合型芯高度尺寸， Scp 塑料的平均收縮率， % Hs 塑件孔深度公稱尺寸， 塑件公差值， z 組合型芯高度制造公差， 已知 Hs=12.20 Scp=0.02 =0.18 所以 z= /3=0.06 0321zscpMHSH =(1+0.02) 13.68+2/3 0.18-0.06 =14.0736-0.06 以下為其他型芯高度尺寸 0321zscpMHSH z= /3 0.16 27 0321zscpMHSH z= /3 0.053 （ 1+0.02） 8.14+2/3 0.16-0.053 8.4088-0.053 0321zscpMHSH z= /3 0.16 0321zscpMHSH z= /3 0.053 （ 1+0.02） 6+2/3 0.16-0.053 6.126-0.053 0321zscpMHSH z= /3 0.14 0321zscpMHSH z= /3 0.047 （ 1+0.02） 5.5+2/3 0.14-0.047 5.713-0.047 6.5 模具強(qiáng)度的校核 在注塑的過程中，模具的型腔將受到高壓的作用，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的剛度和強(qiáng)度。強(qiáng)度不足將導(dǎo)致 塑性變形，甚至開裂。剛度不足將導(dǎo)致彈性變形，導(dǎo)致型腔向外膨脹，產(chǎn)生溢料間隙。由于流道分布為平衡式，且型芯中有鑲塊，故采用整體式矩形型腔。 6.5.1 整體式矩形型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 LP 圖 6-3 整體式矩形型腔 1利用剛度公式計(jì)算 28 31314 EC a paE pCaS （ mm） 式中 S 矩形型腔的側(cè)壁厚度， mm； a 型腔側(cè)壁受壓高度， 20 mm； p 型腔壓力， 30MPa； E 模具材料的彈性模量，碳鋼為 2.1 105MPa； 剛度條件允許變形量， 0.05mm； L 型腔長邊長度 220 mm； C 常數(shù)，由 /之值決定，可查工具書，也可用以下公式計(jì)算： 96/2 /3 44 aLaLC 查得為 0.930 3563131405.0101.2103020930.020 EC a paEpCaS 35.5 2利用強(qiáng)度公式計(jì)算 212)1( WPLS 6502122m a x S WPL 式中 S 矩形型腔的側(cè)壁厚度， mm； 短邊 /長邊之比值，即 b/L=8/11 0.73； W 系數(shù)，查表得： 0.176 模具材料的許用應(yīng)力，碳鋼為 200MPa。 mmS 2.356502)176.073.01(30220 21 根據(jù)大型模具按剛度條件設(shè)計(jì)，按強(qiáng)度校核；小型模具按強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)，剛度條件校核原則，本模具為小型模具，所以采用 35.2mm這個(gè)尺寸。 6.5.2 整體式型腔底板厚度計(jì)算 29 圖 6-4 1利用剛度公式計(jì)算 314| EPbCh 式中 h 型腔底板厚度， mm； P 型腔壓力， 30MPa； b 矩形板受力短邊長度， 160mm； L 矩形板受力長邊長度， 220 mm； E 模具材料的彈性模量， 2.1 105MPa； 剛度條件允許變形量， 0.05mm。 C| 由 L/b之值決定的常數(shù)，查表得： 0.0209 mmE PbCh 3495.3305.0101.2 160300209.03154314| 2利用強(qiáng)度公式計(jì)算 212 )1(2 Pbh 21612 222m ax hPb 式中 h 型腔底板厚度， mm； P 型腔內(nèi)壓力， 30MPa； 短邊 /長 邊之比值，即 b/L=8/11 0.73； 模具材料的許用應(yīng)力，碳鋼為 200MPa。 mmPbh 3.7)73.01(2162 30160)1(2212212 根據(jù)大型模具按剛度條件設(shè)計(jì)，按強(qiáng)度校核；小型模具按強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)，剛度條件校核原則，本模具為小型模具，所以采用 7.3mm這個(gè)尺寸。 30 7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7.1 合模導(dǎo)向零件機(jī)構(gòu)的作用 1.定位作用 模具閉合后，保證動(dòng)定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸正確；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整 。 2.導(dǎo)向作用 合模時(shí)，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動(dòng)定模或上下模準(zhǔn)確閉合，避免型芯先進(jìn)入型腔造成成型零件損壞。 3.承受一定的側(cè)向壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)壓力很大是，不能單靠導(dǎo)柱來承擔(dān)，需增設(shè)錐面定位機(jī)構(gòu)。 4.保持機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 對(duì)于大、中型模具的脫模機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活平穩(wěn)的作用。 5.承載作用 當(dāng)采用推件板脫?；螂p分型面模具時(shí)，導(dǎo)柱有承受推件板和型腔板的作用。 7.2 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 7.2.1 導(dǎo)柱 （ 1）導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 1.該模具采用帶頭導(dǎo)柱，且不加油槽。 2.導(dǎo)柱的長度必須比凸模端面高度高出 6 8mm。 3.為使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的端部常做成圓錐形或球形的先導(dǎo)部分。 4.導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定，應(yīng)保證具有足夠的抗彎強(qiáng)度（該導(dǎo)柱直徑由標(biāo)準(zhǔn)模架知為30。 5.導(dǎo)柱的安裝形式，導(dǎo)柱固定部分與模板按 H7/m6 配合。導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按 H7/f7或 H8/f7的間隙配合。 6.導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為 Ra0.4 m。 7.導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼 T8A、 T10A經(jīng)淬火處理，硬度為 55HRC以上或 45#鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火，硬度 55HRC以上。 （ 2）導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式 導(dǎo)柱是與安裝在另一半模上的導(dǎo)套相配合，用以確定動(dòng)、定模的相對(duì)位置保證模具運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向精度的圓柱形零件。 導(dǎo)柱的基本機(jī)構(gòu)形式有兩種形式。一種是帶有軸向定位臺(tái)階，固定段與導(dǎo)向段具有同一公稱尺寸、不同公差帶的導(dǎo)柱，稱為帶頭導(dǎo)柱。另一種是軸向定位臺(tái)階，固定段尺寸大于導(dǎo)向段導(dǎo)柱的導(dǎo)柱，稱 31 為帶肩帶油槽導(dǎo)柱。該夾板模具導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)如圖 7-1 所示： 圖 7-1 采用帶頭導(dǎo)柱，其結(jié)構(gòu)較為簡單，導(dǎo)柱與導(dǎo)套相配合，導(dǎo)套固定孔直徑與導(dǎo)柱固定孔直徑相等，兩孔可同時(shí)加工，確保同軸度的要求。 （ 2）導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 1）長度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)比凸模端面的高度高出 812mm，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯進(jìn)入型腔。 2）形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺(tái)狀或半球形，以使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)向孔。 3）材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面， 堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用 20鋼經(jīng)滲碳淬火處理或 T8、 T10鋼經(jīng)淬火處理，硬度為 5055HRC。導(dǎo)柱固定部分表面 Ra 為 0.8 m，導(dǎo)向部分表面粗糙度 Ra 為 0.8-0.4 m。 4）數(shù)量及布置 導(dǎo)柱應(yīng)合理均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度（導(dǎo)柱中心到模具邊緣距離通常為導(dǎo)柱直徑的 1-1.5倍），為確保合模時(shí)時(shí)只按一個(gè)方向合模，導(dǎo)柱的布置可采用等直徑導(dǎo)柱不對(duì)稱布置或不等直徑導(dǎo)柱 對(duì)稱布置，本設(shè)計(jì)中采用不對(duì)稱分布，如圖 7-2所示： 圖 7-2 導(dǎo)柱分布圖 5）配合精度 導(dǎo)柱固定端與模板之間一般采用 H7/m6 或 H7/k6的過渡配合 ；導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分通常采用 H7/f7或 H8/f7的間隙配合。 7.2.2 導(dǎo)套 32 導(dǎo)套是與安裝在另一半模上的導(dǎo)柱相配合，用以確定動(dòng)、定模的相對(duì)位置，保證模具運(yùn)動(dòng)蹈鄉(xiāng)精度的圓套形零件。 （ 1）導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 1.結(jié)構(gòu)形式：采用帶頭導(dǎo)套（型）， 導(dǎo)套的固定孔與導(dǎo)柱的固定孔可以同時(shí)鉆，再分別擴(kuò)孔 。 2.導(dǎo)套的端面應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣。 3.導(dǎo)套孔的滑動(dòng)部分按 H8/f7或 H7/f7的間隙配合，表面粗糙度為 Ra0.4 m。導(dǎo)套外徑按 H7/m6或 H7/k6配合鑲?cè)肽０濉?4.導(dǎo)套材料可用淬火鋼或銅（青銅合金）等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱的硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?（ 2）導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式 導(dǎo)套常用的結(jié)構(gòu)形式有兩種，一種是不帶軸向定位臺(tái)階的導(dǎo)套，稱為直導(dǎo)套。另一種是帶軸向定位臺(tái)階的導(dǎo)套，稱為帶頭導(dǎo)套。直導(dǎo)套多用于較薄的模板 ，比較厚的模板應(yīng)采用帶頭導(dǎo)套。 由于本設(shè)計(jì)中導(dǎo)套經(jīng)過的定模板較厚，采用的是帶頭導(dǎo)套。 此模具導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)如圖 7-3所示： 圖 7-3 （ 2）導(dǎo)套結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 1） 形狀 為使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，在導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)柱孔最好做成通孔，以利于排出孔內(nèi)空氣及殘?jiān)鼜U料。 2） 材料 導(dǎo)套用與導(dǎo)柱相同的材料或銅合金等耐磨材料制造，其硬度一般應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，以減輕磨損，防止導(dǎo)柱或?qū)桌?。?dǎo)套固定部分和導(dǎo)滑部分的表面粗糙度一般為 Ra0.8 m。 3） 固定形式及配合精度 該封頭模具采用 H7/r6配合鑲?cè)肽０?，并在臺(tái)肩處裝上緊定螺釘來固定。 33 8 脫模機(jī)構(gòu)、復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 塑件在從模具上取下以前，還有一個(gè)從模具的成型零件上脫出的過程，使塑件從成型零件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿或液壓缸來完成的。 8.1 推出機(jī)構(gòu)的組成 1.推出機(jī)構(gòu)的組成 推出機(jī)構(gòu)主要由推出零件、推出零件固定板和推板、推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向與復(fù)位部件等組成。推出機(jī)構(gòu)中，凡直接與塑件相接觸、并將塑件推出型腔的 零件稱為推出零件。常用的推出零件有推桿、推管、推件板、成型推桿等。 2.推出機(jī)構(gòu)的分類 推出機(jī)構(gòu)可按其推出動(dòng)作的動(dòng)力來源分為手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)、機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)、液壓和氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)。手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)是模具開模后，由人工操縱的推出機(jī)構(gòu)塑件，一般多用于塑件滯留在定模一側(cè)的情況；機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)利用注射機(jī)開模動(dòng)作驅(qū)動(dòng)模具上的推出機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑件的自動(dòng)脫模；液壓和氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)是依靠設(shè)置在注射機(jī)上的專用液壓和氣動(dòng)裝置，將塑件推出或從模具中吹出。推出機(jī)構(gòu)還可以根據(jù)推出零件的類別分類，可分為推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)、成型推 桿（塊）推出機(jī)構(gòu)、多無綜合推出機(jī)構(gòu)等。另外，也可根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)牲來分類。 3.推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡調(diào)協(xié)在動(dòng)模一側(cè)。 由于推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是通過裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動(dòng)的，所以一般情況下，推出機(jī)構(gòu)設(shè)在動(dòng)模一側(cè)。正因如此，在分型面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量注意，開模后使塑件能留在動(dòng)模一側(cè)。 1） 保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)分析塑件對(duì)模具的包緊力和粘附力的大小，合理的選擇推出方式及推出位置，從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。 2） 機(jī)構(gòu)簡單動(dòng)作可靠 推出 機(jī)構(gòu)應(yīng)使推出動(dòng)作可靠、靈活，制造方便，機(jī)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件順利地脫模。 3） 良好的塑件外觀 推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)置在塑件內(nèi)部，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。 4）合模時(shí)的正確復(fù)位 設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)，還必須考慮合模時(shí)機(jī)構(gòu)的正確復(fù)位，并保證不與其他模具零件相干涉。 34 4、制品推出的基本方式 1）推桿推出：推桿推出時(shí)一種基本的也是一種常用的制品推出方式。常用的推桿形式有圓形、矩形、“ D”形。 2）推件板推出：對(duì)于輪廓封閉且周長較長的制品，采用推件板推出結(jié)構(gòu) 。推件板推出部分的形狀根據(jù)制品形狀而定。 3）氣壓推出：對(duì)于大型深型腔制品，經(jīng)常采用或輔助采用氣壓推出方式。 8.2 本模具的推出機(jī)構(gòu) 1.采用普通推桿，每個(gè)塑件由 9個(gè)推桿，共為 36個(gè)； 2.推桿應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方； 3.推桿應(yīng)均勻布置； 4.推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度、剛度較大處； 5.推桿直徑與模板上的推桿孔采用 H8/f7或 H8/f8的間隙配合； 6.通常推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型腔底面平齊，或高出型腔底面 0.05 0.10mm； 7.推桿與推桿固定板，通常采用單邊 0.5mm的間隙（由于該套模具各 塑件的 5個(gè)推桿分布比較緊湊，故采用單邊 0.25mm的間隙），這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因由于各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象； 8.推桿的材料常用 T8、 T10碳素工具鋼，熱處理要求硬度 HRC 50，工作端配合部 分的表面粗糙度為 Ra 0.8。 8.3 脫模阻力的計(jì)算 塑件壁厚與其內(nèi)孔直徑之比大于 1/20，為厚壁殼體形塑件，且塑件斷面為圓環(huán)形，故所需脫模力的計(jì)算公式如下：（分別 計(jì)算定、動(dòng)模上型芯的脫模阻力） BKK fLRQ 10)1( )t a n(c o s2 12 式中 E 拉伸模量， PC為 6.5 成型平均收縮率，為 2% t 塑件的平均厚度，約為 2.6mm L 塑件包容型芯的長度，分別為 6mm、 5.5mm 泊松比， 0.38 脫模斜度，為 2 f 塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)，為 0.3 R 型芯大小端的 平均直徑，分別為 R1=2.5/2=1.25mm R2=4.2/2=2.1mm 35 B 塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積（ cm2），當(dāng)塑件底部有通孔時(shí)， 10B項(xiàng)應(yīng)視為零 K1 由 f和 決定的無因次數(shù)，可由下式計(jì)算： c o ss in11 fK 1 K2 由 （ =R/t）和 決定的無因次數(shù)，可由下式計(jì)算 c o s2c o s2222 K 分別為 6.34、 5.94 代入得 Q=768.36N 0.768.36kN 根據(jù)本模具的設(shè)計(jì)，本模具的動(dòng)力機(jī)構(gòu)完全可以克服脫模力，本脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完全符合標(biāo)準(zhǔn)，具體圖參看裝配圖。 8.4 復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 有脫模機(jī)構(gòu)就必須有復(fù)位機(jī)構(gòu)，復(fù)位機(jī)構(gòu)得作用主要是脫模后回到合模狀態(tài)以進(jìn)行下一次注射，本模具中有側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，因此必須考慮復(fù)位時(shí)，推桿與滑塊的干涉問題，所以采用彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)，彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)是一種先行復(fù)位機(jī)構(gòu)，這樣可以有效避免干 涉問題，其示意圖如圖 8-1所示。 導(dǎo)桿 彈簧 圖 8-1 彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)示意圖 36 9 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 凡是能夠獲得側(cè)向抽芯或側(cè)向分型以及復(fù)位動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，統(tǒng)稱為側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，從廣義上講，他是實(shí)現(xiàn)塑件脫模的裝置。這類模具脫出塑件的運(yùn)動(dòng)有兩種情況：一種是開模時(shí)首先完成側(cè)向分型或抽芯，然后推出塑件；第二種是側(cè)向抽芯或分型于塑件推出同步進(jìn)行。 9.1 機(jī)構(gòu)分類及機(jī)構(gòu)選擇 側(cè)向分型機(jī)構(gòu)類型很多，通常按動(dòng)力來源分三種類型，其中以機(jī)動(dòng)側(cè)向分型機(jī)構(gòu) 最為常用。 1. 手動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu) 設(shè)有此類分型抽芯機(jī)構(gòu)的模具結(jié)構(gòu)比較簡單，且生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，抽拔力有限，故在特殊場合才采用。 2. 機(jī)動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu) 一般指借助注射機(jī)的開模力或頂出力于合模力進(jìn)行模具側(cè)向分型、抽芯及復(fù)位動(dòng)作機(jī)構(gòu)。這類機(jī)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性好，效率高，動(dòng)作可靠，適用性強(qiáng)。其主要形式有：彈簧分型抽芯、斜銷分型抽芯、彎銷分型抽芯、斜滑塊分型抽芯、齒輪齒條分型抽芯等。其中以斜銷分型抽芯用的最廣泛。 3. 液壓（氣壓）側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu) 系指以壓力油（或壓縮空氣）作為動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)模具進(jìn)行側(cè)向 分型、抽芯及復(fù)位的機(jī)構(gòu)。這類機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)是抽拔距離長，抽拔力大，動(dòng)作靈活，不受開模過程限制，常在大型注射模中使用。如注射機(jī)本身帶有備用液壓缸，尤為適用。 根據(jù)本模具實(shí)際情況，選擇機(jī)動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)中的斜銷分型抽芯機(jī)構(gòu)為最優(yōu)選擇。形式如圖所示： 9.2 抽拔距與抽拔力及機(jī)構(gòu)組成 9.2.1 抽拔距 將側(cè)向型芯或拼合凹模（滑塊）從成形位置抽拔或分開至不妨礙脫模位置的距離稱為抽拔距。一般抽拔距取側(cè)孔深度加 2 3mm，這里取 2mm，如圖 9-1所示為本塑件的抽撥距： 圖 9-1 側(cè)型芯抽拔距 37 本塑件孔深為 17mm，且為通孔。由于相對(duì)塑件本身來說比例比較大，所以在設(shè)計(jì)抽芯機(jī)構(gòu)的時(shí)候還得設(shè)計(jì)一個(gè)定位機(jī)構(gòu)，超出孔面 2mm為最佳設(shè)計(jì)。 抽芯距的計(jì)算公式如下： 321 SS 式中 S 抽芯距， mm； S1 取出塑件最小尺寸， 19mm； 21219 S 9.2.2 抽拔力 抽出側(cè)向型芯或分離側(cè)向凹模所需的力稱為抽拔力，抽拔力的計(jì)算與脫模力計(jì)算相同，抽拔力的計(jì)算公式如下： BKK fLRQ 10)1( )t a n(c o s2 12 式中 E 拉伸模量， PC為 6.5 成型平均收縮率，為 2% t 塑件的平均厚度，約為 2.6mm L 芯的直徑，為 1mm 泊松比， 0.38 脫模斜度，為 2 f 塑料與鋼材之間的摩擦因數(shù)，為 0.3 R 芯的平均直徑，為 1mm B 塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積（ cm2），當(dāng)塑件底部有通孔時(shí)， 10B項(xiàng)應(yīng)視為零 K1 由 f和 決定的無因次數(shù)，可由下式計(jì)算： c o ss in11 fK 1 K2 由 （ =R/t）和 決定的無因次數(shù)，可由下式計(jì)算 c o s2c o s2222 K 分別為 5.62 代 入得 Q=534.23N 0.534.23kN 9.2.3 斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)組成 38 1斜導(dǎo)柱 斜導(dǎo)柱的斜角一般為 15 20，最大不得超過 25，本設(shè)計(jì)采用 20，斜導(dǎo)柱的尺寸如圖 8.2 所示，在本設(shè)計(jì)中，由于抽芯比較小，經(jīng)過校核直徑為 9mm,完全符合其強(qiáng)度，剛度的要求，但在模具中則考慮其他尺寸的裝配，材料多采用優(yōu)質(zhì)鋼材 T8A、 T10以及 20 號(hào)鋼滲碳處理，淬火硬度HRC55 以上 。 表面粗糙度要求 Ra1.6。具體形式如下： 圖 9-2 （ 2） 滑塊 滑塊是可動(dòng)零件，滑塊與側(cè)型芯既可以做出整體式，也可以做出組合式，滑塊長度（運(yùn)動(dòng)方向）應(yīng)為寬度的 1.5倍，高度須為寬度的 2/3，以防運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生偏斜。本設(shè)計(jì)的是整體式滑塊，如圖所示，對(duì)于成形部分采用組合式，材料采用 T8A 鋼，成形部位采用局部熱處理達(dá)到要求硬度。為了把芯加上去，本設(shè)計(jì)中在滑塊的內(nèi)側(cè)鉆兩個(gè)螺孔。在說明書上不表示出來，具體可以參考零件圖。 圖 9-3 3導(dǎo)滑槽 導(dǎo)滑槽是維系滑塊運(yùn)動(dòng)方向的 支撐零件，因此要求滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無上下竄動(dòng)和卡緊現(xiàn)象。對(duì)導(dǎo)滑槽與滑塊的配合要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不宜過分松動(dòng)，亦不宜過緊，因此本設(shè)計(jì)采 39 用 T 型導(dǎo)滑槽，其結(jié)構(gòu)如圖 25 所示。導(dǎo)滑部分的表面應(yīng)有足夠硬度，但在本設(shè)計(jì)中，滑塊成形了塑件的外形為了減少制造成本，所以導(dǎo)滑槽的導(dǎo)滑部分表面硬度應(yīng)稍低滑塊的硬度。導(dǎo)滑槽塊通過螺釘固定在動(dòng)模上。AAA-AA 圖 9-4 4楔緊塊 當(dāng)塑料熔體注射入型腔，它以很高的壓力作用于型芯和瓣合模，迫使滑塊外移。作用力等于塑料壓 力和沿滑動(dòng)方向塑料作用在型芯或模塊上投影面積的乘積。由于斜導(dǎo)柱的剛度較差，故常采用楔緊塊面來承受這一側(cè)向推力，同時(shí)斜導(dǎo)柱的精度不能保證滑塊準(zhǔn)確定位，而精度較高的楔緊面在合模時(shí)能確保滑塊位置的精確性，其斜度一般比斜導(dǎo)柱大 2 3本設(shè)計(jì)采用大 2，本設(shè)計(jì)在楔緊塊的一側(cè)加一塊防滑板，以減小對(duì)其的摩擦，其示意圖如圖 26 所示。 圖 9-5 9.3 斜導(dǎo)柱的長度和最小開模行程的計(jì)算 1斜導(dǎo)柱的長度計(jì)算 當(dāng)滑塊抽出的方向與開模方向垂直時(shí)，斜導(dǎo) 柱的長度計(jì)算公式如下： 40 1510s inc o s2 ShtgdDL 式中 L 斜導(dǎo)柱的總長度， mm； D 大端的直徑， mm； S 抽拔距， mm； d 導(dǎo)滑段的直徑， mm； h 固定模板厚度， mm； 斜導(dǎo)柱的傾斜度， 20。 92151020s i n 1920c o s 35202 912 tgL 2最小開模行程計(jì)算 最小開模行程是指抽出側(cè)滑塊所必需的開模運(yùn)動(dòng)距離 H，其公式如下： ctgSH 式中 H 最小開模行程， mm； S 抽拔距， mm； 斜導(dǎo)柱斜度， 20。 mmctgH 522019 9.4 斜導(dǎo)柱的受力分析 斜導(dǎo)柱受力分析圖如圖 9-6 所示： NFfFQFp 圖 9-6 斜導(dǎo)柱受力分析圖 41 1斜導(dǎo)柱承受的彎曲力的計(jì)算公式如下： c o ss in2c o s 1 2 ffFN Q 式中 N 斜導(dǎo)柱承受的彎曲力， N； Fp 脫模力， N Ff 斜導(dǎo)柱和滑塊的滑動(dòng)摩擦力， N FQ 總抽拔力， N； f 斜導(dǎo)柱與滑塊的摩擦因數(shù)， 0.15； 斜導(dǎo)柱的斜度， 30。 NN 1.67330c o s15.030s i n15.0230c o s 123.534 2 由于有兩根斜導(dǎo)柱，所以每一根受的力為 336.55N。 2斜導(dǎo)柱強(qiáng)度校核 其公式如下： 311.0 dLNWM 式中 斜導(dǎo)柱的強(qiáng)度， MPa； L1 力臂長度， m； d 斜導(dǎo)柱直徑， m。 MP a6.161009.01.0 035.055.336 3 而鋼材的許用應(yīng)力為 200MPa，所以選取的斜導(dǎo)柱直徑符合要求。 42 10 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 無論何種塑料進(jìn)行注射成型，均有一個(gè)比較適宜的模具溫度范圍，在此溫度范圍內(nèi)，塑料熔體的流動(dòng)性好，容易充滿型腔，塑件脫模后收縮和翹曲變形小，形狀與尺寸穩(wěn)定，力學(xué)性能以及表面質(zhì)量也比較高。為了使模溫能控制在一個(gè)合 理的范圍內(nèi)，必須設(shè)計(jì)模具溫度達(dá)到調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是對(duì)模具進(jìn)行冷卻調(diào)節(jié)，從而達(dá)到控制模溫的目的。對(duì)模具的冷卻與塑料品種，塑件的形狀與尺寸、生產(chǎn)效率及成型工藝對(duì)模具的要求有關(guān)。 10.1 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 塑料傳給模具的熱量與自然對(duì)流到空氣中的模具溫度、輻射到空氣中的模具熱量及模具傳給注塑機(jī)的熱量的差值即為用冷卻水?dāng)U散的熱量。 忽略模具因空氣對(duì)流、熱輻射以及與注塑機(jī)散發(fā)的熱量，不考慮模具金屬熱阻，可對(duì)模具冷卻系統(tǒng)進(jìn)行初步和簡略的計(jì)算。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此注射模用于成形 PC 制品，用常溫（ 20C）水作為模具 冷卻介質(zhì)，其出口溫度為 27C，并且冷卻水在通道內(nèi)呈湍流狀態(tài)，模具寬度為 350mm需要設(shè)計(jì)冷卻水孔直徑 d及開設(shè)的冷卻水孔數(shù)。 查手冊(cè) 模具的溫度為 80 110C，則平均溫度為 95C。成型周期為 30s 查手冊(cè) PC 成型時(shí)放出的熱量 i=2.9 102 kJ/kg 這里取 2.9 105J/Kg。 1.單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量 G（ Kg/h） 成形周期約為 T 30s n=120 m=45.05 60 1.05 10-3=2.838 kg G=n V =120 47.56 1.2 10-3 =6.8 kg 取 G=7 Kg Q=Gi=7 2.9 105=20.3 105 2.求冷卻水的體積流量 V 由下式得 )(60 21 ttC iGV =)2027(4 1 7 81060103.2035 =0.00175m3/min V 冷卻水的體積流量（ m3/min） G 單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量（ Kg/h） i 塑料成型時(shí)在模內(nèi)釋放的熱焓量 （ J/Kg） C 冷卻水的比熱容（ J/Kg K） 冷卻水的密度 （ Kg/m3） t1 冷卻水的出口溫度 （ C） t2 冷卻水的進(jìn)口溫度（ C） 43 3.求冷卻水孔直徑 根據(jù)體積流量 ,有表查找和冷卻水道要易于加工清理，一般水道的孔徑為 8mm左右 ,由于本模具 A 板與模仁比較薄，選冷卻水孔直徑 d=6mm 4.求冷卻水在水孔內(nèi)的流速 = smdV /34.0120006.014.3 00175.044 22 根據(jù)手冊(cè)，計(jì)算出來的流速偏小，可以適量取大，取 0.5m/s 比較合適。 5.冷卻水孔總傳熱面積 A由下式計(jì)算： A=G i /3600 （ T -T ） =5.8 105/3600 1.3 103（ 27-22） = 0.0245m2 式中： A 冷卻水孔的總傳熱 面積 m2 G 單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（ kg/h） i 塑料成型時(shí)在模內(nèi)釋放的熱焓量（ J/kg） T 模具熱度（） T 冷卻水的平均溫度（） 冷卻孔壁與冷卻水間的傳熱系數(shù) 為 1.3 103 6.求模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻管道的孔數(shù) dLAn 0.0245/3.14 0.006 0.35 3.7 4 10.2 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與布置 1.冷卻通道設(shè)計(jì)的基本原則 （ 1）冷卻通道離凹模 既不能太遠(yuǎn)有不能太近，以免影響冷卻效果和模具的強(qiáng)度。通常其邊距為10-20mm。 （ 2）冷卻通道的不應(yīng)通過鑲塊和鑲塊接縫處，以防止漏水。 （ 3）冷卻通道內(nèi)不應(yīng)有存水和產(chǎn)生回流的部位，應(yīng)暢通無阻。冷卻通道直徑一般為 8mm左右。進(jìn)水管直徑的選擇，應(yīng)使進(jìn)水處的流速不超過冷卻通道中的水流速度，要避免過大的壓力降。 （ 4）水管的接頭部位，要設(shè)置在不影響操作的方向，通常朝向注射機(jī)的背面。 （ 5）水管與水嘴的連接處必須密封，防止漏水。 （ 6）進(jìn)出口冷卻水溫差不宜過大，避免造成模具表面冷卻不均勻。 （ 7）冷卻水道至型腔表面 距離應(yīng)盡量相等。 2.冷卻裝置的結(jié)構(gòu) 塑料制件的形狀是多種多樣的，對(duì)于不同形狀的塑件，冷卻水道的位置與形狀是不一樣的。封頭塑件屬于中等深度的塑件，當(dāng)考慮到塑件較小，壁厚不大，分型面為一平面，且定模上有鑲塊，采用 44 只在定模板一側(cè)等距離鉆孔的形式。其分布如圖 10-1 所示： ? 25 H 7/ m 6?5H7/f7? 4 H7/f7? 3 H7/f7? 30 H 7 /k6? 30 H 7/ f7? 42 H 7 /n 6B - B BBAACC CCBBBBBB 圖 10-1冷卻水管布置 45 11 塑件質(zhì)量的分析 1.合格的塑件應(yīng)滿足的要求 （ 1）尺寸、粗糙度符合圖紙要求； （ 2）形狀完整無缺，表面光澤平滑，不得產(chǎn)生不允許的各種成形缺陷及 弊?。?（ 3）推桿殘留凹痕不得過深，一般不的超過 0.5mm，不存在推出不良和脫模不良等弊?。?（ 4）飛邊不得超過規(guī)定要求 （ 5）保證塑件質(zhì)量穩(wěn)定 2.模具性能 （ 1）各工作系統(tǒng)堅(jiān)固可靠，活動(dòng)部分靈活平穩(wěn)，動(dòng)作互相協(xié)調(diào)，定位起止正確，保證穩(wěn)定正常工作，滿足成型要求和塑件質(zhì)量及生產(chǎn)效率； （ 2）脫模良好，塑件留落方向符合設(shè)計(jì)要求 （ 3）嵌件安裝方便，可靠，正確； （ 4）對(duì)成型條件及操作要不苛刻，便于掌握投產(chǎn)； （ 5）各主要受力零件有足夠強(qiáng)度及剛性； （ 6）模具安裝平穩(wěn)性好，調(diào)整方便，工作安全； （ 7）加料、取 料把及塑件方便安全； （ 8）消耗塑料少； （ 9）配件及附件的使用性能良好 3.次品分析 表 11-1 次廢品原因分析 名稱 原因分析 填充不足：主要由于供料不足、融料填充流動(dòng)不良，充氣過多及排氣不良等原因?qū)е绿畛湫颓徊粷M，塑件外型殘缺不完整。 1.裝料不足，裝料不勻或不易成型部位裝料少； 成型壓力小或預(yù)熱過度、不足或不勻； 2.塑料流動(dòng)性太差； 3.塑料內(nèi)含水分及揮發(fā)物多。 ； 氣泡：融料內(nèi)充氣過多或排氣不良，導(dǎo)致塑件內(nèi)殘留氣體，并呈筆記較小或成串的空穴。 1. 塑料含水分及揮發(fā)物多，預(yù)熱不良； 2. 料溫高，加熱時(shí)間長，塑料降解分解； 3. 注射速度快。； 表面波紋：融料沿模具表面不是平滑流動(dòng)填充型腔，而是成半固化波動(dòng)狀態(tài)沿型腔表面流動(dòng)或融料有滯流現(xiàn)象。 1. 塑料流動(dòng)性差； 2. 料溫、模溫、噴嘴溫度低； 3. 供料不足。 46 續(xù)表 11-1 名稱 原因分析 翹曲，變形：脫模不良，冷卻不足，素件強(qiáng)度不足模具變形等原因使塑件形狀畸變，翹曲不平或型孔偏，壁厚不均勻等現(xiàn)象。 1. 模溫高，模具應(yīng)冷卻； 2. 塑料塑化不勻， 供料不足或過量； 3. 成型溫度范圍小，冷卻時(shí)間短，脫模時(shí) 塑件受力不勻或脫模后冷卻不當(dāng) 黑點(diǎn)、黑條：塑料分解或料中可燃性揮發(fā)物，空氣等作高溫高壓下分解燃燒，在塑件表面呈現(xiàn)黑點(diǎn)，黑條紋 1. 塑料分解； 2. 料筒、噴嘴及模具具有死角滯料分解。 脫模不良：由于填充作用過強(qiáng)，模具脫模性能不良等原因，使塑件脫模困難或脫模后塑件變形、破裂 成型時(shí)間太短噴嘴與澆口套間有加料。粘附澆口套。 有雜質(zhì)、異物； 塑料頂分解變質(zhì)； 預(yù)熱時(shí)混入異物。 表面不光澤：模具粗糙度不良，融料和模具不密合，料溫及模溫不當(dāng)使塑件不光亮， 呈乳白色或發(fā)烏 塑料含水分，揮發(fā)物過多； 塑料流動(dòng)性差； 料溫及模溫過高或過低。 47 12 注射模具選材 1、塑料模具成型零件（型腔、型芯）的選材 表 11-2 零件名稱 材料牌號(hào) 熱處理方法 硬度 說明 型腔 型芯 45 調(diào)質(zhì) 216 260HB 用于形狀簡單、要求不高的型腔、型芯 淬火 43 48HRC T8A、 T10A 淬火 54 58HRC 形狀簡單的小型腔、型芯 CrWMn 40Cr 4Cr5MoSiV 淬火 54 58HRC 用于形狀復(fù)雜、要求熱處理變形小的型腔、型芯或鑲件 20CrMnMo 滲碳 淬火 20CrMnTi 2、模板零件的選材 表 11-3 3、澆注系統(tǒng)零件的選材 主流道襯套 T8A、 T10A 淬火 53 57HRC 4、導(dǎo)向零件的選材 零件名稱 材料牌號(hào) 熱處理方法 硬度 墊板（支承板） 45 淬火 43 48HRC 動(dòng)、定模板 動(dòng)、定模座板 45 調(diào)質(zhì) 230 270HB 固定板 45 調(diào)質(zhì) 230 270HB Q235A 墊塊 45、 Q235A 推件板 T8A、 T10A 淬火 54 58HRC 45 調(diào)質(zhì) 230 270HB 48 表 11-4 零件名稱 材料牌號(hào) 熱處理方法 硬度 導(dǎo)柱 T8A、 T10A 淬火 50 55HRC 20 滲碳、淬火 56 60HRC 導(dǎo)套 T8A、 T10A 淬 火 50 55HRC 推板導(dǎo)柱 推板導(dǎo)套 T8A、 T10A 淬火 50 55HRC 5、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的選材 斜滑塊 40Cr 淬火 54 58HRC 6、推出機(jī)構(gòu)零件的選材 表 11-5 零件名稱 材料牌號(hào) 熱處理方法 硬度 推桿 T8A、 T10A 淬火 54 58HRC 推板 45 淬火 43 48HRC 推塊、復(fù)位桿 45 淬火 43 48HRC 推桿固定板 45、 Q235A 7、其它零件 1 定位圈 45 鋼 2 各 銷 35 鋼 熱處理后硬度 28 38HRC 3 各螺釘 45 鋼 淬火 硬度 43 48HRC 4