塑料套管注射模設(shè)計(jì)【90度支架的注塑模】

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塑料套管注射模設(shè)計(jì)摘 要根據(jù)塑料塑料套管的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，選擇塑件制件尺寸。本模具采用一模二腔，側(cè)澆口進(jìn)料，注射機(jī)采用海天 80XB 型號，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD 和 UG 繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說明書，系統(tǒng)地運(yùn)用簡要的文字，簡明的示意圖和和計(jì)算等分析塑件，從而作出合理的注射模具設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：塑料套管；一模二腔；側(cè)澆口進(jìn)料，注射機(jī)，注射模具IABStractAccording to the requirements of plastic plastic sleeve, the use of plastic parts is understood, the technical requirements of the process and size accuracy of the plastic parts are analyzed, and the size of the plastic parts is selected. This mold adopts the first mock exam two cavity, side gate, injection machine adopts the Haitian 80XB model, set cooling system, CAD and UG drawing two-dimensional assembly and parts drawing, choose the reasonable processing method of mould. Attach the manual, systematically use the simple text, concise schematic diagram and calculation to analyze the plastic parts, so as to make a reasonable injection mold design.Keywords: plastic casing; the first mock exam two cavity; side gate, injection machine, injection moldII目 錄第 1 章 緒論 ...............................................................................................................11.1 塑料簡介 ............................................................................................................................11.2 注塑成型及注塑模 ............................................................................................................1第 2 章 塑料材料分析 ...............................................................................................42. 1 塑料材料的基本特性 .......................................................................................................42.2 塑件材料成型性能 ............................................................................................................42. 3 塑件材料主要用途 ...........................................................................................................5第 3 章 塑件的工藝分析 ...........................................................................................63.1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................................................................63.2 塑件尺寸及精度 ................................................................................................................83.3 塑件表面粗糙度 ................................................................................................................83.4 塑件的體積和質(zhì)量 ............................................................................................................8第 4 章 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定 .........................................104.1 注射成型工藝過程分析 [5].............................................................................................104.2 澆口種類的確定 ..............................................................................................................124.3 型腔數(shù)目的確定 ..............................................................................................................124.4 注射機(jī)的選擇和校核 ......................................................................................................12海天 80XB 注塑機(jī)參數(shù) .................................................................................................134.4.1 注射量的校核 ........................................................................................................134.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 ...................................................144.4.3 模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 .......................................................15第 5 章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .....................................................................................175.1 分型面的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................175.2 型腔的布局 ......................................................................................................................185.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ..............................................................................................................195.3.1 澆注系統(tǒng)組成 .......................................................................................................195.3.2 確定澆注系統(tǒng)的原則 ...........................................................................................205.3.3 主流道的設(shè)計(jì) .......................................................................................................205.3.4 分流道的設(shè)計(jì) .......................................................................................................225.3.5 澆口的設(shè)計(jì) ...........................................................................................................235.3.6 冷料穴的設(shè)計(jì) .......................................................................................................245.4 注射模成型零部件的設(shè)計(jì)[7] .........................................................................................255.4.1 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...........................................................................................255.4.2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算 ...............................................................................275.5 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇與設(shè)計(jì) ......................................................................................325.5.1 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型 ................................................................................................325.5.2 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定 ...........................................................................341. 抽芯距 S....................................................................................................................342.液壓油缸側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .....................................................................................345.6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ..............................................................................................................36III5.6.1 脫模機(jī)構(gòu)的選擇 ...................................................................................................365.6.2 推桿推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................................................365.7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) ......................................................................................................385.7.1 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 ...............................................................................385.7.2 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計(jì)規(guī)則 ...........................................................................................39所以取 4 根冷卻水管 .................................................................................................425.8 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..................................................................................................................425.9 模架及標(biāo)準(zhǔn)件的選用 ......................................................................................................425.9.1 模架的選用 ...........................................................................................................42第 6 章 模具材料的選用 .........................................................................................456.1 成型零件材料選用 ..........................................................................................................456.2 注射模用鋼種 ..................................................................................................................45總結(jié) .............................................................................................................................46模具總裝圖 .................................................................................................................47致謝 .............................................................................................................................48參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................49第 0 頁 共 49 頁第 1 章 緒論模具制造是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)，振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80% 的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。1.1 塑料簡介塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動(dòng)性。可以被模塑成型為一定的幾何形狀和尺寸，并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強(qiáng)度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學(xué)穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時(shí)燒蝕等特殊性能 [1]。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無機(jī)材料發(fā)展成為各個(gè)部門不可缺少的一種化學(xué)材料，在國民經(jīng)濟(jì)中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。1.2 注塑成型及注塑模將塑料成型為制品的生產(chǎn)方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度較高、易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的 30%左右。但注第 1 頁 共 49 頁射成型的設(shè)備價(jià)格及模具制造費(fèi)用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產(chǎn)。要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機(jī)的一些基本知識，注射機(jī)是注射成型的主要設(shè)備，依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進(jìn)行注射。注射機(jī)為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機(jī)架系統(tǒng)等組成。注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段保壓冷卻定型時(shí)間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模，它是實(shí)現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動(dòng)模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機(jī)的固定板上，動(dòng)模部分安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上，在注射成型過程中它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。注射成型時(shí)動(dòng)模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成 。]2[注射模、塑料原材料和注射機(jī)通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達(dá)到所要求的質(zhì)量。注射機(jī)和模具結(jié)構(gòu)確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。第 2 頁 共 49 頁注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時(shí)間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因?yàn)橛绊懗尚蜅l件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動(dòng)及環(huán)境溫度等。塑料模具的設(shè)計(jì)不但要采用 CAD 技術(shù)，而且還要采用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢。注塑成型分兩個(gè)階段，即開發(fā)/設(shè)計(jì)階段（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購買材料、試模和成型）。傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺設(shè)計(jì)模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計(jì)，這勢必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。目前國際市場上主要流行的，運(yùn)用范圍最廣的注射模流動(dòng)模擬分析軟件有澳大利亞的 MOLDFLOW、美國的 CFLOW、華中科技大學(xué)的 H-FLOW 等。其中 MOLDFLOW 軟件包括三個(gè)部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （產(chǎn)品優(yōu)化顧問，簡稱 MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，簡稱 MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型過程控制專家，簡稱 MPX）。采用 CAE 技術(shù)，可以完全代替試模，CAE 技術(shù)提供了從制品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計(jì)算機(jī)上對整個(gè)注射成型過程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)修改制件和模具設(shè)計(jì)，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報(bào)廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義 。]3[第 3 頁 共 49 頁第 2 章 塑料材料分析2. 1 塑料材料的基本特性ABS 是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三種單體共聚而成的。這三種組分的各自特性，使 ABS 具有良好的綜合理學(xué)性能。丙烯腈使 ABS 有良好的耐腐蝕性、耐熱性及表面硬度，丁二烯使 ABS 堅(jiān)韌，苯乙烯使 ABS 有良好的加工性和染色性能。ABS 價(jià)格便宜原料易得，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用范圍最廣的工程塑料之一。是一種良好的熱塑性塑料。ABS 無毒，無氣味，呈微黃色，成型的塑料有較好的光澤，、不透明，密度為 1.02--1.05g/cm3。既有較好的抗沖擊強(qiáng)度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機(jī)鹽、堿、酸類對 ABS 幾乎沒有影響， ABS 不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會(huì)軟化溶脹，在酮，醛，酯，氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液。ABS 表面受冰醋酸，植物油等化學(xué)藥品的侵蝕時(shí)會(huì)引起應(yīng)力開裂， ABS 有一定的硬度，他的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸穩(wěn)定性較好，易于成型加工，經(jīng)過調(diào)色配成任何顏色。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70 左右，熱變形溫度C?約為 93 耐氣候性差，在紫外線作用下 ABS 易變硬發(fā)脆。C?ABS 的性能指標(biāo)：密度 1.02——1.05（ ），收縮率 3??dmKg，熔點(diǎn) ，彎曲強(qiáng)度 80Mpa，拉伸強(qiáng)度 35 49Mpa，拉伸彈%8.0~3C?160~3 ~性模量 1.8Gpa，彎曲彈性模量 1.4Gpa，壓縮強(qiáng)度 18 39Mpa，缺口沖擊強(qiáng)度11 20 ，硬度 62 86HRR，體積電阻系數(shù) 。ABS 的熱變形溫度為2mkJ c?13093 118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高 10℃左右。 ABS 在-40℃時(shí)仍能表現(xiàn)出~一定的韌性，可在-40 100℃的溫度范圍內(nèi)使用。~2.2 塑件材料成型性能第 4 頁 共 49 頁ABS 易 吸 水 ， 使 成 型 塑 件 表 面 出 現(xiàn) 斑 痕 、 云 紋 等 缺 陷 。 因 此 ， 成 型 加 工 前應(yīng) 進(jìn) 行 干 燥 處 理 ； ABS 在 升 溫 時(shí) 黏 度 增 高 ， 黏 度 對 剪 切 速 率 的 依 賴 性 很 強(qiáng) ，因 此 模 具 設(shè) 計(jì) 中 大 都 采 用 側(cè) 澆 口 形 式 ， 成 型 壓 力 較 高 ， 塑 件 上 的 脫 模 斜 度 宜稍 大 ； 易 產(chǎn) 生 熔 接 痕 ， 模 具 設(shè) 計(jì) 時(shí) 應(yīng) 該 注 意 盡 量 減 小 澆 注 系 統(tǒng) 對 料 流 的 阻 力 ；在 正 常 的 成 型 條 件 下 ， 壁 厚 、 熔 料 溫 度 對 收 縮 率 影 響 及 小 。 要 求 塑 件 精 度 高時(shí) ， 模 具 溫 度 可 控 制 在 50 60℃ ， 要 求 塑 件 光 澤 和 耐 熱 時(shí) ， 模 具 溫 度 應(yīng) 控 制~在 60 80℃ 。 ABS 比 熱 容 低 ， 塑 化 效 率 高 ， 凝 固 也 快 ， 故 成 型 周 期 短 。~2. 3 塑件材料主要用途ABS 在 機(jī) 械 工 業(yè) 上 用 來 制 造 殼 體 蓋 、 泵 業(yè) 輪 、 軸 承 、 把 手 、 管 道 、 管 連 接件 、 蓄 電 池 槽 、 冷 藏 庫 和 冰 箱 襯 里 等 ， 汽 車 工 業(yè) 上 用 ABS 制 造 汽 車 擋 泥 板 、扶 手 、 熱 空 氣 調(diào) 節(jié) 導(dǎo) 管 等 ， 還 可 用 ABS 夾 層 板 制 小 轎 車 車 身 。 ABS 還 可 用來 制 造 水 表 殼 ， 紡 織 器 材 ， 電 器 零 件 、 玩 具 、 電 子 琴 及 收 錄 機(jī) 殼 體 、 食 品 包裝 容 器 ， 農(nóng) 藥 噴 霧 器 及 家 具 等 。第 5 頁 共 49 頁第 3 章 塑件的工藝分析在模具設(shè)計(jì)之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級和表面質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。塑料套管如圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜程度，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。塑料套管 3D 視圖3.1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）、脫模斜度由于注射制品在冷卻過程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會(huì)緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應(yīng)具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。斜度過小，不僅會(huì)使制品尺寸困難，而且易使制第 6 頁 共 49 頁品表面損傷或破裂，斜度過大時(shí)，雖然脫模方便，但會(huì)影響制品尺寸精度，并浪費(fèi)原材料。通常塑件的脫模斜度約取 0.5～1.5 ，根據(jù)文獻(xiàn)[1] ，塑件材料?ABS 的型腔脫模斜度為 0.35 ～1 30/ ，型芯脫模斜度為 30/～1/? ?（2）、塑件的壁厚塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須考慮的問題之一。塑件的壁厚對于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響，它與注射充模時(shí)的熔體流動(dòng)、固化定型時(shí)的冷卻速度和時(shí)間、塑件的成型質(zhì)量、塑件的原材料以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應(yīng)盡量小。因?yàn)楸诤裉蟛粌H會(huì)使原材料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是會(huì)延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度，使成型周期延長，另外還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會(huì)發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準(zhǔn)確性。選擇壁厚時(shí)應(yīng)力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在 1～4 ，最常用的數(shù)值m為 2～3 。該產(chǎn)品壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為 1 左右。m（3）、塑件的圓角為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過度。在無特殊要求時(shí)，塑件的各連接角處均有半徑不小于 0.5～1 的圓角。m一般外圓弧半徑大于壁厚的 0.5 倍，內(nèi)圓角半徑應(yīng)是壁厚的 0.5 倍。（4）、孔塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當(dāng)孔太復(fù)雜時(shí)，會(huì)使熔體流動(dòng)困難，模具加工難度增大，生產(chǎn)成本提高，困此在塑件上設(shè)計(jì)孔時(shí)，應(yīng)盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時(shí)周圍易產(chǎn)生熔接痕，導(dǎo)致孔的強(qiáng)度降低，故設(shè)計(jì)孔時(shí)孔時(shí)孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應(yīng)增加壁厚，以第 7 頁 共 49 頁保證塑件的強(qiáng)度和剛度。3.2 塑件尺寸及精度塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動(dòng)性和注射機(jī)規(guī)格，在一定的設(shè)備和工藝條件下流動(dòng)性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應(yīng)將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為 ABS，流動(dòng)性較好，適用于不同尺寸的制品。塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級確定精度等級。根據(jù)我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻(xiàn)[2]表 3-2 塑件的尺寸與公關(guān)（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來確定。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用 MT3 級精度，未注采用 MT5 級精度。3.3 塑件表面粗糙度塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點(diǎn)來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為 Ra 0.02～1.25 之間，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑m?件的 1/2，即 Ra 0.01～0.63 。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高，為 Ra0.8 ，內(nèi)部為m?Ra1.2 。m?3.4 塑件的體積和質(zhì)量第 8 頁 共 49 頁本次設(shè)計(jì)中，塑件的質(zhì)量和體積采用 3D 測量，在 UG 軟件中，使用塑模部件驗(yàn)證功能，可以測得塑件的體積 v=11006mm3，即可以得出該塑件制品的質(zhì)量為 11.56 克（ABS 的密度為 1.05 ）。3/cmg第 9 頁 共 49 頁第 4 章 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定4.1 注射成型工藝過程分析 [5]如圖所示從料頭把樹脂擠入料筒中，通過螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)將熔體輸送至機(jī)筒的前端。在那個(gè)過程中，在加熱器的作用下加熱使機(jī)筒內(nèi)的樹脂材料受熱，在螺桿的剪切應(yīng)力作用下使樹脂成為熔融狀態(tài)，將相當(dāng)于成型品及主流道，分流道的熔融樹脂滯留于機(jī)筒的前端（稱之為計(jì)量），螺桿的不斷向前將材料射入模腔。當(dāng)熔融樹脂在模具內(nèi)流動(dòng)時(shí)，須控制螺桿的移動(dòng)速度（射出速度），并在樹脂充滿模腔后用壓力（保壓力）進(jìn)行控制。當(dāng)螺桿位置，注射壓力達(dá)到一定值時(shí)可以將速度控制切換成壓力控制。根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過程為：第 10 頁 共 49 頁第一步：為使注射過程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對所用的設(shè)備和塑料作好以下準(zhǔn)備工作。（1）、成型前對原材料的預(yù)處理ABS 材料具有吸濕性，加工前的干燥很重要。干燥條件為 100℃到 200℃，2~3 小時(shí)。加工前的濕度必須小于 0.02%。。（2）、料筒的清洗在初用某種塑料或某一注射機(jī)之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)，都需要對注射機(jī)（主要是料筒）進(jìn)行清洗或拆換。柱塞式注射機(jī)料筒的清洗常比螺桿式注射機(jī)困難，因?yàn)橹搅贤矁?nèi)的存料量較大而不易對其轉(zhuǎn)動(dòng)，清洗時(shí)必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。 （3）、脫模劑的選用脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計(jì)。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對ABS 材料，可選用硬脂酸鋅，因?yàn)榇嗣撃┏埘０匪芰贤?，一般塑料都可使用。第二? 注射成型過程完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個(gè)步驟，但實(shí)際上是塑化成型與冷卻兩個(gè)過程。第三步：制件的后處理第 11 頁 共 49 頁注射制件經(jīng)脫?；驒C(jī)械加工后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的?nèi)應(yīng)力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為 ABS，就采用退火處理 1～3 小時(shí)。4.2 澆口種類的確定注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動(dòng)通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個(gè)部分。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。由于本設(shè)計(jì)中塑料套管塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用側(cè)澆口。側(cè)澆口在端面處，成形后切除澆口, 零件組裝時(shí)澆口被遮擋起來。側(cè)澆口主流道需要設(shè)置鉤針，分流道與產(chǎn)品相連，頂出產(chǎn)品包含流道連接在一起。4.3 型腔數(shù)目的確定因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用側(cè)澆口，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模二腔，進(jìn)行加工生產(chǎn)。4.4 注射機(jī)的選擇和校核由于采用一模二腔，需要至少注射量為 11.56x2=23.12g，流道水口廢料2.78g，總注塑量達(dá)到 25.9g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機(jī)為海天 80XB。注射方式為螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為：第 12 頁 共 49 頁型號參數(shù) 單位 80×A 80×B 80×C螺桿直徑 mm 34 36 40理論注射容量 cm3 111 124 153注射重量 PS g 101 113 139注射壓力 Mpa 206 183 149注射行程 mm 122螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 0~220料筒加熱功率 KW 5.7鎖模力 KN 800拉桿內(nèi)間距(水平×垂直) mm 365×365允許最大模具厚度 mm 360允許最小模具厚度 mm 150移模行程 mm 310移模開距(最大) mm 670液壓頂出行程 mm 100液壓頂出力 KN 33液壓頂出桿數(shù)量 PC 5油泵電動(dòng)機(jī)功率 KW 11油箱容積 l 200機(jī)器尺寸(長×寬×高) m 4.3×1.25×1.8機(jī)器重量 t 3.22最小模具尺寸(長×寬) mm 240×240海天 80XB 注塑機(jī)參數(shù)4.4.1 注射量的校核模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的 80%以內(nèi)。校核公式為： mn%8021??式中： --型腔數(shù)量n第 13 頁 共 49 頁--單個(gè)塑件的重量（ g）1m--澆注系統(tǒng)所需塑料的重量（g）2本設(shè)計(jì)中：n=2 11.56 g =2.78g ?1m2M=2x11.56+2.78=25.9g注塑機(jī)額定注塑量為 124g注射量符合要求4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核注射成型時(shí)塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過了注射機(jī)所允許的最大成型面積，則成型過程中會(huì)出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關(guān)系。An??21式中 n --型腔數(shù)目--單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積1A--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積2n=2 =1091 =214 1A2mA2=2x1091+214=239621n?2第 14 頁 共 49 頁注射成型時(shí)為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力。即：（ ）P 主流道襯套及其固定形式（3）、主流道襯套的固定主流道襯套的固定，采用 2 個(gè) M6X20 的螺絲直接鎖附固定。5.3.4 分流道的設(shè)計(jì)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，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)。本設(shè)計(jì)采用一模二側(cè)澆口。流道布局如圖所示：第 22 頁 共 49 頁圖 流道布局5.3.5 澆口的設(shè)計(jì)澆口又叫進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道。它有兩個(gè)功能：一是對塑料熔體流入型腔起著控制作用；另一個(gè)是當(dāng)注射壓力撤銷后封鎖型腔，使型腔中尚未固化的塑料不會(huì)倒流。常向的澆口形式有直接澆口，側(cè)澆口，點(diǎn)式澆口，扇形澆口，圓盤式澆口，環(huán)形澆口等。澆口的位置選擇原則：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(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：1. 熔體在型腔內(nèi)流動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能損失最小。要做到這一點(diǎn)必須使1)流程 (包括分支流程 )為最短；第 23 頁 共 49 頁2)每一股分流都能大致同時(shí)到達(dá)其最遠(yuǎn)端；3)應(yīng)先從壁厚較厚的部位進(jìn)料；4)考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。2. 有效地排出型腔內(nèi)的氣體。據(jù)澆口選用原則和為保證塑件表面質(zhì)量及美觀效果，本設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口。5.3.6 冷料穴的設(shè)計(jì)主流道的末端需要設(shè)置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料。因?yàn)樽钕攘魅氲乃芰弦蚪佑|溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會(huì)影響制品的質(zhì)量，為防止這一問題必須在沒塑料流動(dòng)方向在主流道末端設(shè)置冷料穴以便將這部分冷料存留起來。冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動(dòng)模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，這里取為 6mm，最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。冷料穴的z 形式有多種，這里采用 Z 倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它與推桿配用，開模時(shí)倒錐形的冷料穴通過內(nèi)部的冷料先將主流道凝料拉出定模，最后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動(dòng)模。如上圖所示。第 24 頁 共 49 頁5.4 注射模成型零部件的設(shè)計(jì)[7]模具閉合時(shí)用來填充塑料成型制品的空間稱為型腔。構(gòu)成模具型腔的零部件稱成型零部件。一般包括型腔、型芯、型環(huán)和鑲塊等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設(shè)計(jì)是注射模具的重要部分。成型零部件在注射成型過程中需要經(jīng)常承受溫度壓力及塑料熔體對它們的沖擊和摩擦作用，長期工作后晚發(fā)生磨損、變形和破裂，因此必須合理設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式，準(zhǔn)確計(jì)算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好的表面質(zhì)量。5.4.1 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)在保證塑件質(zhì)量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度加以考慮。1）、型腔的設(shè)計(jì)型腔是用來成型制品外形輪廓的模具零件，其結(jié)構(gòu)與制品的形狀、尺寸、使用要求、生產(chǎn)批量及模具的加工方法等有關(guān)，常用的結(jié)構(gòu)形式有整體式、嵌入式、鑲拼組合式和瓣合式四種類型。本設(shè)計(jì)中采用嵌入式型腔，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，不容易變形，成型出來的制品表面不會(huì)有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個(gè)模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。不過模具加工起來比較困難，要用到數(shù)控加工或電火花加工。第 25 頁 共 49 頁型腔 3D 圖2）、型芯的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中零件結(jié)構(gòu)較為簡單，深度不大，經(jīng)過對塑件實(shí)體的仔細(xì)觀察研究確定：塑件采用嵌入式型芯。這樣的型芯加工方便，便于模具的維護(hù)，型芯與動(dòng)模板的配合可采用 。6/7PH圖 型芯 3D 圖第 26 頁 共 49 頁5.4.2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸，以及中心距尺寸等。在模具設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級確定成型零部件的工作尺寸及精度等級。影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率，模具成型零部件的制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具安裝配合方面的誤差。這些影響因素也是作為確定成型零部件工作尺寸的依據(jù)。由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計(jì)算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因?yàn)槟＞咧圃旃詈湍＞叱尚土悴考谑褂弥械淖畲竽p量大多憑經(jīng)驗(yàn)決定），這里就只考慮塑料的收縮率計(jì)算模具盛開零部件的工作尺寸。塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會(huì)引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定 ABS材料的平均收縮率為 0.5%，剛計(jì)算模具成型零部件工作尺寸的公式為：A=B+0.005B式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸B — 塑件在常溫下實(shí)際尺寸成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的 1/3～1/4 ，或取 IT7～8 級作為模具制造公差。在此取 IT8 級，型芯工作尺寸公差取 IT7 級。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值，中心距偏差為雙向?qū)ΨQ分布。各成型零部件工作尺寸的具體數(shù)值見圖紙。（1） 型腔內(nèi)徑尺寸計(jì)算第 27 頁 共 49 頁z)43-DQ(M????（mm）式中， —型腔內(nèi)徑尺寸（mm）D—制品的最大尺寸（mm）Q—塑料的平均收縮率（%），ABS的平均收縮率為 0.5%?—制品公差43—系數(shù)，可隨制品精度變化，一般取0.5~0.8之間z?—模具的制造公差，一般取 z?= 61~ 4按矩形計(jì)算，塑料套管長度、寬度上的最大尺寸分別為 1D=52mm 2D=21mm根據(jù)塑件的要求?。?1?=0.35mm 2?=0.25mm，則M1=（52＋52×0.005- ×0.44） 35.0?=52.26 35.0?mm42D=(21+21×0.005- ×0.28) 25.0?=21.1125.0?mm3（2） 型芯徑向尺寸計(jì)算模具型芯徑向尺寸是由制品的內(nèi)徑尺寸所決定的，與型腔徑向尺寸的計(jì)算原理一樣，分長、寬兩部分計(jì)算：第 28 頁 共 49 頁z)43-DQ(dM?????(mm)式中， —型芯外徑尺寸(mm)1D—制品內(nèi)徑最小尺寸(mm)其余符號含義同型腔計(jì)算公式。 按矩形計(jì)算，塑料套管長度、寬度的最小尺寸分別為 1D=52m 2D=21mm由上可知， 1? =0.35mm 2=0.25mm，則1MD=（52＋52×0.005- ×0.44） 0.35-=52.26 0.35-mm42=（21+21×0.005- ×0.28） 0.25-=154.77 0.25-mm3（3）型腔深度尺寸計(jì)算模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所決定，設(shè)制品名義高度尺寸為最大尺寸，公差 ?負(fù)偏差。型腔深度名義尺寸為最小尺寸，其公差為正偏差+ z?。由于型腔底部或型芯端面的磨損很小，可以略去磨損量 c?，在計(jì)算中取，加上制造偏差有：3/??t（mm）z)( ?????? 32QhhH11M式中 —型腔的深度尺寸（mm）第 29 頁 共 49 頁1H—制品高度最大尺寸（mm）由零件圖上可知， 1 =20mm，可得， ? =0.30mm，因此MH=（20 +20×0.005-2/3×0.14） 0.3?=20.1 0.3?mm（4）型芯高度尺寸計(jì)算模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定，設(shè)制品高度名義尺寸為最大尺寸公差為正偏差+ ?，型芯高度設(shè)計(jì)為最大尺寸，其公差為負(fù)偏差- z?。根據(jù)有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式： Mh=（ 1H+ Q+ ） z??（mm）32式中 —型芯高度尺寸 （mm）1H—制品深度最小尺寸（mm）由零件圖中可得， 1=40mm，查表1-15得， ?=0.12mmM=（40＋40×0.005+ ） 0.25-=40.2 0.25-mm1.3?（5）型腔壁厚與底板厚度計(jì)算注射成型模型腔壁厚的確定應(yīng)滿足模具剛度好、強(qiáng)度大和結(jié)構(gòu)輕巧、操作簡便等要求。在塑料注射充型過程中，塑料模具型腔受到熔體的高壓作用，故應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。否則可能會(huì)因?yàn)閯偠炔蛔愣a(chǎn)生塑料制件變形損壞，也可能會(huì)彎曲變形而導(dǎo)致溢料和飛邊，降低塑料制件的尺寸精度，并影響塑料制口的脫模。從剛度計(jì)算上一般要考慮下面幾個(gè)因素：第 30 頁 共 49 頁（1）使型腔不發(fā)生溢料，ABS不溢料的最大間隙為0.05mm。（2）保證制品的順利脫模，為此同時(shí)要求型腔允許的彈性變形量小于制品冷卻固化收縮量。（3）保證制品達(dá)到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求較高精度，這就要求模具型腔有很好的剛度。按整體式的凹模計(jì)算側(cè)壁厚度： 31????????yEcphb（mm）式中，b—凹模側(cè)壁理論厚度（mm）h—凹模型腔的深度（mm）p—凹模型腔內(nèi)熔體壓力（Mpa）1y—凹模長邊側(cè)壁的允許彈性變形量（mm），一般塑件=0.005mmc=1.081?=0.8E=2.1×105Mpab=315????????0.812.=25.89mm第 31 頁 共 49 頁取壁厚大于26mm就能能滿足要求。底板厚度計(jì)算，根據(jù)公式312???????Eyplc?（mm）由 =2.3， 1c=2.8×10 -2， =0.005，則l21318.????????0.5124-?=25.89mm取實(shí)際底板厚度大于26mm就能滿足要求。5.5 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇與設(shè)計(jì)5.5.1 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型一 般 指 的 模 具 的 行 位 機(jī) 構(gòu) ， 即 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 來 拖 出 產(chǎn) 品 倒 扣 ， 低 陷 等 位 置 的 機(jī) 構(gòu) 。下 圖 列 出 模 具 的 常 用 行 位 結(jié) 構(gòu) 。從 作 用 位 置 分 為 下 模 行 位 、 上 模 行 位 、 斜 行 位 （ 斜 頂 ） 從 動(dòng) 力 來 分 ， 為 機(jī) 動(dòng) 側(cè) 向 行 位 機(jī) 構(gòu) 和 液 壓 （ 氣 壓 ） 側(cè) 向 行 位 機(jī) 構(gòu)第 32 頁 共 49 頁1. 滑塊的設(shè)計(jì)滑塊設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在于滑塊與側(cè)向型芯連接以及注射成型時(shí)制品尺寸的準(zhǔn)確性和移動(dòng)的可靠性，滑塊分為整體式和組合式兩種?；瑝K材料常用 45 鋼或T8、T10 等制造，要求硬度在 HRC40 以上。2. 導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì)導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)滑部分采用間隙配合，一般采用 H8/f8?；瑝K的滑動(dòng)配合長度通常要大于滑塊寬度的 1.5 倍，而保留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長度不應(yīng)小于導(dǎo)滑配合長度的 2/3，導(dǎo)滑槽材料通常用 45 鋼制造，調(diào)質(zhì)至 HRC 28～HRC32，3. 滑塊定位裝置設(shè)計(jì)由于我們采用的是后模行位的形式，根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，采用行位壓板的方式，主要作用為固定與導(dǎo)向作用。4. 楔緊塊設(shè)計(jì)楔緊角 β 應(yīng)比斜導(dǎo)柱的傾斜角 α 大 2°～3°。5. 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式斜導(dǎo)柱和滑塊