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1 1 塑件成型工藝性分析 1.1 軟件簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)中主要為模具的設(shè)計(jì)與計(jì)算，為后面完成裝配圖作好資料準(zhǔn)備。裝配圖用AutoCAD來(lái)完 成其三個(gè)視圖的顯示。零件為某手機(jī)可換機(jī)殼的后蓋，整體由不規(guī)則曲面構(gòu)成，殼內(nèi)有多處定位和 固定結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)小型復(fù)雜零件，不能用一般的拉伸剪切就能達(dá)到要求。而零件圖的繪制在AutoCAD 中也較難畫出。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，簡(jiǎn)寫為CAD） ，是指利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算功能和高效的 圖形處理能力，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)分析、修改和優(yōu)化。它終合計(jì)算機(jī)知識(shí)和工程設(shè)計(jì)知識(shí)的成果， 并隨計(jì)算機(jī)軟硬件的不斷提高而逐漸完善。AutoCAD的最大特點(diǎn)是讓設(shè)計(jì)者更為輕松，設(shè)計(jì)者或繪 圖者幾乎可不必離開屏幕就能連續(xù)地完成工作。AutoCAD適合于工程制造、建筑設(shè)計(jì)、裝潢設(shè)計(jì)等 各行業(yè)技術(shù)人員作為設(shè)計(jì)依據(jù)，完成圖紙上的工作。 AutoCAD是美國(guó)Autodesk公司開發(fā)的一種通用CAD軟件。 1982年首次推出了AutoCAD R1.0版本， 經(jīng)過(guò)十余次的版本更新，AutoCAD已從一個(gè)簡(jiǎn)單的繪圖軟件發(fā)展成為包括三維建模在內(nèi)的功能十分 強(qiáng)大的CAD系統(tǒng)，是世界上最流行的CAD 軟件，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、化工、汽車、 造船、輕工及航空航天等領(lǐng)域 Pre/Engineer是美國(guó)PTC參數(shù)技術(shù)公司推出，是國(guó)際上最先進(jìn)也是最成熟使用參數(shù)化特征造型技 術(shù)的大型CAD/CAM/CAEA集成軟件。這是我們零件模型設(shè)計(jì)與加工過(guò)程中的主要工具。下面是一些 簡(jiǎn)單的介紹： Pre/Engineer包括三維實(shí)體造型，裝配模擬，加工仿真NC自動(dòng)編程，板金設(shè)計(jì)，電路布線，裝 配管路設(shè)計(jì)等專有模塊，ID反求工程， CE并行工程等先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和模式。其主要特點(diǎn)是參數(shù)化 的牲造型；統(tǒng)一的能使各模塊集成起來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)；設(shè)計(jì)修改的關(guān)聯(lián)性，即一處修改，別的模塊中的 相應(yīng)圖形和數(shù)據(jù)也會(huì)自動(dòng)更新。它的性能優(yōu)良，功能強(qiáng)大，是一套可以應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)， 功能仿真，制造和管理等眾多領(lǐng)域的工程自動(dòng)化軟件包。Pre/Engineer自動(dòng)化自1988年問(wèn)世以來(lái)，10 多年來(lái)已成為全世界最普及的3DCAD/CAM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，Pre/Engineer在今日儼然已成為 3DCAD/CAM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，廣泛應(yīng)用于電子，機(jī)械，模具，工業(yè)設(shè)計(jì)，汽車，自行車，航天， 家電，玩具等各行各業(yè)。Pre/Engineer是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，是新一代產(chǎn)品造型系 統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化，基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一的數(shù)據(jù)庫(kù)功能。 1.2 塑件（某手機(jī)外殼）分析 塑件的相關(guān)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)零件圖紙 塑件所采用的塑料名稱ABS 塑件的生產(chǎn)批量中等批量 塑件的體積和重量見(jiàn)表 1-1 表 1-1 塑件主要參數(shù) 材料密度（ density） 體積（ volume） 質(zhì)量（mass） 1.05 g/cm305.1 mm3310. g50.3 2 1.3 零件結(jié)構(gòu)特征、塑料的性能、技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)工藝性的分析 塑料制品形狀如圖 1-1 圖 1-1 1.3.1 尺寸及精度 塑件尺寸的大小取決于塑料的流動(dòng)性。在注射成型過(guò)程中，流動(dòng)性差的塑料及薄壁塑件等的尺 寸不能設(shè)計(jì)的過(guò)大。大而薄的塑件在塑料尚未充滿型腔時(shí)已經(jīng)固化，或勉強(qiáng)能充滿但料的前鋒已不 能很好的熔合而形成冷接縫影響塑件的外觀和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度，即所獲塑件尺寸的準(zhǔn)確度。 影響塑件的精度的因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨損程度，其次是塑料收縮率的波動(dòng) 以及成型是工藝條件的變化、塑件成型后的時(shí)效變化和模具的結(jié)構(gòu)等。因此，塑件的尺寸精度一般 不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低級(jí)精度。根據(jù)我國(guó)目前塑件的成型水平，塑件的尺 寸公差可依據(jù)SJ1372-78塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)確定。該標(biāo)準(zhǔn)將塑件分成8個(gè)等級(jí)，每種塑料可選其 中三個(gè)等級(jí)，即高精度、一般精度、低級(jí)精度。1、2級(jí)精度要求較高，一般 不采用。此外，對(duì)塑件 圖上無(wú)公差要求的自由尺寸，建議采用標(biāo)準(zhǔn)中的8級(jí)精度。對(duì)孔類尺寸數(shù)值冠以（+） ；對(duì)于軸類尺寸 數(shù)值冠以（-） ；對(duì)于中心距尺寸幾其他位置尺寸可取表中數(shù)值之半冠以（）號(hào)。 在本設(shè)計(jì)中根據(jù)中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典可查得： 手機(jī)后蓋選用的精度等級(jí)為一般精度選用4級(jí)。 1.3.2 壁厚 塑料制件規(guī)定它的最小壁厚值，它隨塑件大小不同而異。塑件過(guò)厚不但造成原料浪費(fèi)，而且對(duì) 熱塑性塑料增加了冷卻時(shí)間，降低了生產(chǎn)率，另外也影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，如產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷 等缺陷。 3 熱塑性塑料易于成型薄壁塑件，最小壁厚達(dá)到 0.25mm，但一般不宜小于 0.60.9mm ，常取 24mm。在本設(shè)計(jì)中，壁厚取 1mm 左右。同時(shí)同一塑件的壁厚應(yīng)盡可能一致，否則因冷卻或固化 的速度不同產(chǎn)生附加內(nèi)應(yīng)力，使塑件產(chǎn)生翹曲、縮孔、裂紋甚至開裂等的缺陷。 1.3.4 脫模斜度 為了便于脫模，防止脫模是拉傷塑件在設(shè)計(jì)時(shí)必須使塑件塑料封頭內(nèi)外表面沿脫模方向留有足 夠的脫模斜度。脫模斜度取決于塑件的形狀、壁厚及塑料收縮率。一般取 30130, 取斜度的 方向一般內(nèi)孔以小端為準(zhǔn)，符合圖樣要求斜度由擴(kuò)大方向取得；外形以大端為準(zhǔn)，符合圖樣要求， 斜度由縮小方向取得，而且脫模斜度不包括在塑料制品公差范圍內(nèi)，脫模斜度見(jiàn)表： 表 1-2 常用塑料的脫模斜度 脫模斜度塑料名稱 型腔 型芯 聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、氯化聚醚 2545 2045 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜 3540 3040 聚苯乙烯、有機(jī)玻璃、ABS、聚甲醛 351 30 3040 熱固性塑料 2540 2040 1.3.5 圓角 在塑料制品設(shè)計(jì)中，制品的轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡可能采用圓弧過(guò)渡。因?yàn)閹в屑饨堑乃芗?，往往?huì)在尖 角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生破裂，甚至在脫模過(guò)程由于成型內(nèi)應(yīng)力而開裂， 特別是塑件的內(nèi)角處，理想的內(nèi)圓角半徑應(yīng)為壁厚的 1/3 以上。這樣避免應(yīng)力集中，提高塑料制品 的強(qiáng)度，改善制品成型時(shí)的塑料流動(dòng)情況及脫模。此外，有了圓角，模具在淬火或使用時(shí)不致因應(yīng) 力集中而開裂。但是，采用圓角會(huì)使凹模型腔加工復(fù)雜化，使鉗工勞動(dòng)量增大。通常內(nèi)壁圓角半徑 應(yīng)是壁厚的一半，而外壁圓角半徑可為壁厚的 1.5 倍，一般圓角半徑不應(yīng)小于 0.5mm。 1.3.6 粗糙度 塑件的外觀要求越高，表面粗糙度應(yīng)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(lái)保證外，主要取決于模具型腔表面粗糙度。一般模具粗糙度要比塑件的要求低12級(jí)。塑料制件 表面粗糙度一般為0.80.2m之間。模具在使用過(guò)程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷加大，所以 應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明塑件則根據(jù)使用情況 決定他們的表面粗糙度。 1.3.7 塑料性能的分析 塑料的選用及相應(yīng)特征的說(shuō)明： 選擇的塑料的要求價(jià)格合適，具有較好的加工性能、機(jī)械性能。 ，該塑料制品選用的是ABS塑料， ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯三種單體的三元共聚物，ABS具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐熱性及耐 化學(xué)腐蝕性；具有彈性和較高的沖擊強(qiáng)度；它具有優(yōu)良的介電性能及成型加工性能等綜合的優(yōu)良性 能，且價(jià)格便宜，原料易得。ABS的主要技術(shù)指針見(jiàn)表2-3 4 表1-3 ABS各項(xiàng)性能參數(shù)表 密度（g/ 3cm） 105 抗拉屈服強(qiáng)度（mpa ） 50 比容（ /g） 092 拉伸彈性模量（mpa ） 310.8 吸水率24h（%） 03 無(wú)缺口 261 收縮率（%） 130-160 2m缺口 11 熔點(diǎn)（ C） 130160 彎曲強(qiáng)度（mpa ） 80 0.45mpa 90108 強(qiáng)度（hb） 9.7 1.80mpa 83103 體積電阻率（ 2m） 3109.6 5 2 模具的設(shè)計(jì) 2.1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 36H7/n2f 圖 2-1 2.2 確定型腔數(shù)量及排列形式 根據(jù)任務(wù)書的設(shè)計(jì)要求，該模具采用一模兩腔。 多型腔模具排列形式設(shè)計(jì)的要點(diǎn)： 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)力求對(duì)稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象； 3） 盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸 排列形式如圖 2-2 圖 2-2 定模座 板 推桿固 定板 推 板動(dòng)模座 板 墊 塊 動(dòng)模板 6 2.3 分型面的確定： 分型面的選取不僅關(guān)系到塑件的正常和脫模，而且涉及模具結(jié)構(gòu)與制造成本。一般來(lái)說(shuō)，分型 面的設(shè)計(jì)原則： 1）分型面位置應(yīng)設(shè)在塑件截面尺寸最大的部位，便于脫模和加工型腔； 2）有利于保證塑件尺寸精度； 3）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量，塑料熔體容易在分型面上產(chǎn)生飛邊，從而影響塑件的外觀質(zhì)量， 因此在光滑平整表面或圓弧曲面上應(yīng)盡量避免選擇分型面。 4）考慮滿足塑件的使用要求，注塑件在成型過(guò)程中，有一些難免的工藝缺陷，如脫模斜度、推 桿及澆口痕跡等，選擇分型面時(shí)，；應(yīng)從使用角度避免這些工藝缺陷影響塑件功能。 5）考慮注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)格，使模板間距大小合適； 6）考慮鎖模力，盡量減小塑件在分型面的投影面積； 7）盡可能將塑件留在動(dòng)模一側(cè)，易于設(shè)置和制造簡(jiǎn)便易行的脫模機(jī)構(gòu)； 8）考慮側(cè)向抽拔距 9）盡量方便澆注系統(tǒng)的布置； 10）有利于排氣； 11）便于模具零件加工。 2.4 注射機(jī)型號(hào)的確定 2.4.1 注射機(jī)的選擇 完整的注射成型工藝過(guò)程，按其先后順序應(yīng)包括：成型前的準(zhǔn)備、注射過(guò)程、塑件的后處理等。 1、成型前的準(zhǔn)備 為使注射成型過(guò)程能順利進(jìn)行，并保證塑料制件的質(zhì)量，在成型前應(yīng)做一些 必要的準(zhǔn)備工作，包括：a.原料的檢驗(yàn)和預(yù)處理，在成型前應(yīng)對(duì)原料進(jìn)行外觀（如色澤、顆粒大小、 均勻度）及工藝性能（如流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性、收縮性、水分含量等）的檢驗(yàn);b.料筒的清洗；c.嵌件的 預(yù)熱；d.脫模劑的選用。 2、注射過(guò)程 完整的注射過(guò)程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模幾個(gè)步驟。其流動(dòng)的 情況又可分為充型、保壓、倒流和澆口凍結(jié)后的冷卻四個(gè)階段。 3、塑件的后處理 塑件在成型過(guò)程中，由于塑化不均勻或由于塑料在型腔中的結(jié)晶、定向以 及冷卻不均勻而造成塑件各部分收縮不一致，或因其他原因使塑件內(nèi)部不可避免地存在一些內(nèi)應(yīng)力 而導(dǎo)致在使用過(guò)程中變形或開裂。因此常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚硪韵嬖诘膬?nèi)應(yīng)力，改善塑件的 性能和提高尺寸穩(wěn)定性。其主要方法是退火和調(diào)濕處理。 2.4.2 注射成型工藝的參數(shù) 注射成型工藝的核心問(wèn)題，就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把他注射到型腔 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。在塑料成型過(guò)程中，工藝條件的選在和 控制是保證成型順利進(jìn)行和塑件質(zhì)量的關(guān)鍵因素。主要工藝條件是影響塑化流動(dòng)和冷卻的溫度、壓 力、和相應(yīng)的各個(gè)作用時(shí)間。 溫度：注射成型過(guò)程中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要 影響塑料的塑化和流動(dòng)；而后一種溫度主要是影響塑料的流動(dòng)和冷卻。 壓力：注射模注射過(guò)程中需要控制的壓力包括塑化壓力、注射壓力和型腔壓力三種，它們直接 7 影響塑料的塑化和塑件質(zhì)量。 1、塑化壓力 塑化壓力又稱為背壓，是指采用螺桿式注射成型時(shí)，螺桿頭部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后 退時(shí)所受到的阻力。 2、注射壓力 注射機(jī)的注射壓力是指在注射成型時(shí)，柱塞或螺桿頭部單位面積對(duì)塑料熔體所施 加的壓力。在注射機(jī)上常用表壓指示注射壓力的大小，其大小取決于塑料品種、注射機(jī)類型、模具 的澆注系統(tǒng)狀況、模具溫度、塑料復(fù)雜程度和壁厚以及流程的大小等諸因素，很難具體確定，一般 要經(jīng)試模后才能確定。其常用的注射壓力范圍一般在 70150MPa 之間。其作用是克服塑料熔體一 定的充型速率以及對(duì)熔體進(jìn)行壓實(shí)等。 時(shí)間：完成一次注射成型過(guò)程所需的時(shí)間稱為成型(或生產(chǎn)) 周期，它包括以下各部分：注射時(shí)間、 保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間 、其他時(shí)間(含開模、脫模、噴涂脫模劑、放嵌件等) 即：T=t 注 +t 保壓 +t 冷卻 +t 其他 ，本設(shè)計(jì)成型周期取 20s, 成型周期直接影響到勞動(dòng)生產(chǎn)率和注射機(jī)使用率，因此生產(chǎn)中，在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量 縮短成型周期中各階段的有關(guān)時(shí)間。在整個(gè)成型周期中，以注射時(shí)間和冷卻時(shí)間最重要，對(duì)塑件的 質(zhì)量均有決定性影響。注射時(shí)間中的保壓時(shí)間就是對(duì)型腔內(nèi)塑料的壓實(shí)時(shí)間，在整個(gè)注射時(shí)間內(nèi)所 占比例較大，一般為 20-25s。冷卻時(shí)間主要決定于塑件的厚度、塑料的熱性能和結(jié)晶性能以及模具 溫度等。冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短應(yīng)以脫模時(shí)塑件不引起變形為原則。冷卻時(shí)間一般在 30-120s 之間。冷卻時(shí) 間過(guò)長(zhǎng)，不僅延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)效率，對(duì)復(fù)雜塑件還將造成脫模困難。成型周期中的其他時(shí) 間則與生產(chǎn)過(guò)程是否連續(xù)化和自動(dòng)化以及兩化的程度等有關(guān)。具體的參數(shù)見(jiàn)表 2-1，最終確定注射機(jī) 型號(hào)為 XS-ZY-60,具體參數(shù)如表：2-1 表 2-1 住注射機(jī)主要參數(shù) 2.4.3 注塑機(jī)的校核 2.4.3.1 注射量校核 注射機(jī)的表稱注射量：V 機(jī) =60cm3 塑件體積：V s =23.33=6.66 cm3 ,而澆注系統(tǒng)流道凝料的體積：V 凝 =2.33cm3 則實(shí)際需要的注射量：V 實(shí) = Vs + V 凝 =6.66+2.33=8.99 cm3 所以，注射量符合 2.4.3.2 注射壓力校核 因?yàn)?HDPE 的注射壓力是 70150MPa，而 XS-ZY-60 注塑機(jī)的壓力為 180Mpa，顯然注塑機(jī)的 注射壓力滿足要求。 2.4.3.3 鎖模力校核 塑料對(duì)模板的壓力為： 理論注射容積 注射壓力 注射時(shí)間 注射速率 螺桿轉(zhuǎn)速 60 3 180 MPa 2s 70g/s 0200r/min 鎖模力 拉桿內(nèi)間距 開模行程 最大模具厚度 最小模具厚度 400KN 200300mm 500mm 250mm 150mm 噴嘴孔直徑 定位孔直徑 噴嘴球半徑 4mm 125mm SR18mm 8 P=0.3P1=0.3100=30MPa F 脹 =(nA 塑件 +A 澆 )P=（22989+2092）30=242 KN F 額 =400KN 242KN=F 脹 鎖模力足夠 2.4.3.4 開模行程與推出機(jī)構(gòu)的校核（具有側(cè)向抽芯）： S 側(cè) =87.75+5.25=93 mm91.86 mm =82.5+4.06+5.25=H 1+H2+（510）mm 所以只要校核側(cè)向抽芯需要的開模距離 S 側(cè) 與注射機(jī)的最大開模行程 Smax 相對(duì)比即可，本設(shè) 計(jì)注塑機(jī)的最大開模行程 Smax=500mmm93mm=S 側(cè) 2.4.3.5 安裝部分相關(guān)尺寸的校核： 噴嘴尺寸： 主流道始端的球面半徑 SR 主流道 =13mm注射機(jī)噴嘴球面半徑 SR0=10mm, 主流道小端直徑 d= 4注射機(jī)噴嘴直徑 d0= 3 定位圈與注射機(jī)固定板的關(guān)系： 注射機(jī)所要求的定位圈尺寸為 80mm 模具總厚度與注射機(jī)模板閉合厚度的關(guān)系： 模具總厚度 Hm=230mm,注射機(jī)允許的最大模具厚度 Hmax=250mm,最小厚度 Hmin=150mm 即 HminH mH max 滿足要求。 2.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.5.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理不僅對(duì)塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，而且還與塑件 所用塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關(guān)，因此澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。對(duì)澆注系統(tǒng) 進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)一般遵循以下原則： 1）重點(diǎn)考慮型腔布局，包括以下三點(diǎn)： 盡可能采用平衡布置，以便設(shè)置平衡式分流道 型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對(duì)稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象 盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸 2）熱量及壓力損失要小，為此澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡量短，截面尺寸應(yīng)盡可能大，彎折盡量少，表 面粗糙度要低； 3）均衡進(jìn)料，盡可能使塑料熔體在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各個(gè)型腔的深處及角落，即分流道盡可能采 用平衡式布置； 4）塑料耗量要少，在滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量； 5）消除冷料，澆注系統(tǒng)應(yīng)能收集溫度較低的“冷料”，防止其進(jìn)入型腔，影響塑件質(zhì)量； 6）排氣良好，澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)塑料熔體充滿型腔各個(gè)角落，使型腔的氣體能順利排出； 7）防止塑件出現(xiàn)缺陷，避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、殘余應(yīng)力、翹曲變形或 9 尺寸偏差過(guò)大以及塑料流將嵌件沖壓位移或變形等各種成型不良現(xiàn)象； 8）塑件外觀質(zhì)量，根據(jù)塑件大小、形狀及技術(shù)要求，做到去除修整澆口方便，澆口痕跡無(wú)損塑 件的美觀和使用； 9）生產(chǎn)效率，盡可能使塑件不進(jìn)行或少進(jìn)行后加工，成型周期短，效率高； 本設(shè)計(jì)的塑件屬于日常用品，生產(chǎn)批量中等采用普通澆注系統(tǒng)更符合經(jīng)濟(jì)要求。 2.5.2 澆注系統(tǒng)的組成 普通流道澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 2.5.3 澆注系統(tǒng)的作用 將來(lái)自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體均勻而平穩(wěn)的輸送到型腔，同時(shí)使型腔內(nèi)的氣體能及時(shí)順利排出。 在塑料熔體填充及凝固的過(guò)程中，將注射壓力有效地傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得形狀完整、內(nèi) 外質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑料制件。 2.5.4 澆注系統(tǒng)各部件設(shè)計(jì) （1）主流道設(shè)計(jì) 主流道通常位于模具的入口處，其作用是將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔。其 形狀為圓錐形，便于塑料熔體的流動(dòng)及流道凝料的拔出。熱塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要 與高溫塑料及噴嘴反復(fù)接觸，所以主流道常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材 單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。 主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 1）主流道圓錐角 =26，對(duì)流動(dòng)性差的塑料可取 3 6，內(nèi)壁粗糙度為 Ra =0.63 ；m 2）主流道大端成圓角，半徑 r=13mm,以減小料流轉(zhuǎn)向過(guò)度時(shí)的阻力； 3）在模具結(jié)構(gòu)允許，主流道應(yīng)盡可能短，一般小于 60mm,過(guò)長(zhǎng)則會(huì)影響熔體的順利充型； 4）主流道襯套與定模座板采用 H7/m6 過(guò)渡配合，與定位圈的配合采用 H9/f9 間隙配合； 5）主流道襯套一般選用 T8、T10 制造，熱處理強(qiáng)度為 5256HRC。 主流道的具體尺寸見(jiàn)表 2-2 表 2-2 主流道具體尺寸 符號(hào) 名稱 尺寸 取值 d 主流道小端 注射機(jī)噴嘴直徑（0.51） 5 SR 主流道球面半徑 噴嘴球面半徑（12） 13 h 球面配合高度 3 主流道錐角 26 2 L 主流道長(zhǎng)度 盡量小于或等于 60 60 D 主流道大端直徑 D +2Ltg(/2) 6.1 r 主流道大端倒圓角 D/8 1 本設(shè)計(jì)的主流道襯套的結(jié)構(gòu)形式如圖 2-3 10 圖 2-3 （2）冷料穴的設(shè)計(jì) 主流道一般為于主流道對(duì)面的動(dòng)模板上。其作用就是存放料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入 型腔而形成冷接縫；此外，在開模時(shí)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 流道大端直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑。 冷料穴的形式有： 1）與推桿匹配的冷料穴 2）與拉料桿匹配的冷料穴 3）無(wú)拉料桿的冷料穴 本設(shè)計(jì)的塑件為 ABS，該塑料具有良好的韌性，采用“與推 桿匹配的冷料穴” 中的倒錐形將主流道凝料拉出，當(dāng)其被推出時(shí)， 塑件和流道凝料能自動(dòng)墜落，具體見(jiàn)圖 2-4 （3）分流道設(shè)計(jì) 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， 起分流和轉(zhuǎn)向的作用。多型腔模具一般需設(shè)置分流道，單型腔大型 圖 2-4 塑件在使用多個(gè)點(diǎn)澆口時(shí)也要設(shè)置分流道。 分流道設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1）分流道要求熔體的流動(dòng)阻力盡可能的小。在保證足夠的注塑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(zhǎng)度盡量取小值，尤其對(duì)于小型 更為重要； 2）分流道轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過(guò)渡，與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過(guò)渡，利于塑料熔體 的流動(dòng)及填充； 3）各型腔要保持均衡進(jìn)料； 4）表面粗糙度要求以 Ra0.8 為佳； 5）分流道較長(zhǎng)時(shí)，在分流道的末端應(yīng)開設(shè)冷料井； 分流道的截面形狀設(shè)計(jì) 分流道的截面形狀選取，從減少流道內(nèi)的壓力損失考慮，要求流道的截面積大；從熱傳導(dǎo)角度 考慮，為減少熱損失，要求流道的比表面積（截面積與外周長(zhǎng)之比）最小；在生產(chǎn)實(shí)踐中還應(yīng)考慮 分流道的加工難度。 分流道形狀及效率見(jiàn)表 2-3 11 表 2-3 常用的分流道截面的形狀及其效率 D/4 0.166D D/4 0.100D效率 0.25D 0.25D 0.217D 0.153D 0.195D d= D/6 0.071D 各種分流道當(dāng)中，圓形、正方形的效率最高（即比表面積最?。?，所以本設(shè)計(jì)采用圓形截面的 分流道。 分流道的分布： 由于分流道的長(zhǎng)度與分布跟型腔的數(shù)量及其排布有密切關(guān)系，并且分流道的直徑要稍大于主流 道大端直徑，其分布如圖：2-5 圖 2-5 分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較為理想， 因面分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取 1.60m 左右就可以，這樣表面稍不光滑，有 助于增大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)具有適宜的剪切速度和剪切熱。 2.5.5 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。 澆口截面積通常為分流道截面積的 7%9% ，澆口截面積形狀為矩形和圓形兩種，澆口長(zhǎng)度為 0.5mm2.0mm。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取下限值，然后在試模時(shí)逐步修正。 澆口的設(shè)計(jì)，通常要求考慮下面的原則： 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。 12 8.注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響。 綜合八點(diǎn)原則，同時(shí)結(jié)合所測(cè)繪塑件的實(shí)物所留下的澆口印，本設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口。 側(cè)澆口又稱邊緣澆口，一般開在分型面上，從塑件的外側(cè)進(jìn)料。側(cè)澆口是典型的矩形截面澆口， 能方便地調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間，故也稱標(biāo)準(zhǔn)澆口。它截面形狀簡(jiǎn)單，加工方便；澆口 位置選擇靈活，去除澆口方便，痕跡小。但塑件容易形成熔接紋、縮孔、凹陷等缺陷，注射壓力損 失較大，對(duì)殼體件排氣不良。 澆口結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)表 2-4。 表 2-4 澆口結(jié)構(gòu)尺寸 側(cè)澆口尺寸/mm 塑件壁厚/mm 深度 h 寬度 w 澆口長(zhǎng)度/mm 0.8 00.5 01.0 0.82.4 0.51.5 0.82.4 2.43.2 1.52.2 2.43.3 3.26.4 2.22.4 3.36.4 1.0 注：源自參考文獻(xiàn) 注塑成型及模具實(shí)用技術(shù) 李海梅，申長(zhǎng)雨主編 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 綜上得本設(shè)計(jì)的側(cè)澆口尺寸為：深度 h=1mm，寬度 w=2.5mm，長(zhǎng)度 l=1mm。 2.5.6 澆注系統(tǒng)的平衡 對(duì)于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設(shè)計(jì)應(yīng)盡量保證所有的型腔同時(shí)得到 均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)將從主流道到各個(gè)型腔的分流道 設(shè)計(jì)成長(zhǎng)度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過(guò)調(diào)節(jié)澆口尺 寸使各澆口的流量及成型工藝條件達(dá)到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。 本設(shè)計(jì)采用平衡式流道布置，從主流道到各個(gè)型腔的分流道的長(zhǎng)度相等，形狀及截面尺寸對(duì)應(yīng) 相同，各個(gè)澆口也相同，顯然澆注系統(tǒng)是平衡的。 2.5.7 澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算 1） 主流道凝料體積 22313.486.516.37.23V m主 2）分流道凝料體積 31.5.740.分 3） 澆口凝料體積 由于澆口部分體積很小，可取為 0 4） 冷料穴體積 223114.5.3.754.896.3V m冷 5） 澆注系統(tǒng)凝料體積 1333137.240.679.430.829.VVmc總 分 主 冷 澆 口 澆注系統(tǒng)各截面流過(guò)熔體的體積計(jì)算（按分流道取其中一個(gè)方向計(jì)算） 1） 流過(guò)澆口的體積 332.5cm塑 2） 流過(guò)分流道的體積 34.V塑 3） 流過(guò)主流道的體積 312.5c塑 2.5.8 注塑時(shí)間的計(jì)算 1）確定適當(dāng)?shù)募羟兴俾?主流道 2110s31s 分流道 5 側(cè)澆口 31341 2）確定體積流率 q(澆注系統(tǒng)各段的 q 值是不相同的) 主流道的體積流率 1q33310.251.265/SRcms 澆口體積流率 3 243. /66Wh 3）注射時(shí)間的計(jì)算 模具充模時(shí)間 st1.549.3752Vsq總 式中 -主流道體積流率 1q3/cms -注射時(shí)間 st -模具成型時(shí)所需塑料熔體的體積 SV3c 單個(gè)型腔充模時(shí)間 3t12.50.986SVsq 注射時(shí)間 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求得注射時(shí)間 t 324.7520.983.24st s 根據(jù)注塑機(jī)的有關(guān)參數(shù)，可知 注射機(jī)最短注射時(shí)間 2s，所選時(shí)間合理。t 2.5.8 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 排氣槽的作用是將型腔和型芯中周圍空間內(nèi)的氣體及熔料所產(chǎn)生的氣體排到模具之外。該注射 模屬于小型模具，在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果，無(wú)需另外開排氣槽。 14 2.6 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 注射模具的成型零件是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型桿等。凹模用以 形成制品的外表面，型芯用以形成制品的內(nèi)表面，成型桿用以形成制品的局部細(xì)節(jié)。成形零件作為 高壓容器，其內(nèi)部尺寸、強(qiáng)度、剛度，材料和熱處理以及加工工藝性，是影響模具質(zhì)量和壽命的重 要因素。如果型腔和底板厚度過(guò)小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足 而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結(jié)構(gòu)、澆口、分型面、排氣部 位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計(jì)算成型零件的工作尺寸，從機(jī)加工工藝角度決定型腔各零 件的結(jié)構(gòu)和其他細(xì)節(jié)尺寸，以及機(jī)加工工藝要求等。此外由于塑件熔體有很高的壓力，因此，應(yīng)通 過(guò)強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái)確定型腔壁厚，尤其對(duì)于重要的精度要求高的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定 型腔壁厚和底板厚度。 2.6.1 成型零件鋼材的選用 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，Ra0.05m。要求鋼材硬 度在 HRC35 40 為宜。過(guò)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(wú)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(zhǎng)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。 我國(guó)鋼鐵冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) YB/T0941997 推薦的塑料模具鋼的用途見(jiàn)表 2-5 表 2-5 塑料鋼主要性能 鋼號(hào) 特性和用途 SM45 價(jià)格低廉、機(jī)械加工性能好，用于日用雜品、玩具等塑料制品的模具 SM50 硬度比 SM45 高，用于性能要求一般的塑料模具 SM55 淬透性好、強(qiáng)度比 SM50 好，用于較大型的、性能要求一般的塑料模具 SM1CrNi3 塑性好，用于需冷擠壓反印法壓出型腔的塑料模具制作 SM45 鋼屬碳素塑料模具鋼，其化學(xué)成分與高強(qiáng)中碳優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼45 鋼相近，但鋼的潔凈度 更高，碳含量的波動(dòng)范圍更窄，力學(xué)性能更穩(wěn)定。SM45 鋼經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理后，具有一定的硬度、 強(qiáng)度和耐磨性，而且價(jià)格便宜，切削加工性能好，適宜制造形狀簡(jiǎn)單的小型塑料模具或精度要求不 高、使用壽命不需很長(zhǎng)的模具等。綜上所述，再根據(jù)本塑件手機(jī)外殼，為日常用品，其生產(chǎn)批 15 量中等，本設(shè)計(jì)的成型零件的材料取 SM45 鋼。 2.6.2 成型零件工作尺寸計(jì)算 制品尺寸能否達(dá)到圖紙尺寸的要求，與型腔、型芯的工作尺寸的計(jì)算有很大關(guān)系。成型零件工 件尺寸的計(jì)算內(nèi)容包括：型腔和型芯的徑向尺寸（含矩形的長(zhǎng)和寬） 、高度尺寸及中心距尺寸等。成 型零件工作尺寸的計(jì)算方法很多，現(xiàn)以塑料的平均收縮率為基準(zhǔn)計(jì)算。 （1） 型腔內(nèi)徑尺寸計(jì)算 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0.50.8之間z 模具的制造公差，一般取 z= 6 1 4 按矩形計(jì)算，手機(jī)后蓋長(zhǎng)度、寬度上的最大尺寸分別為 1D =102mm 2D=45mm 根據(jù)塑件的要求?。?1=0.44mm 2=0.28mm，則 M1=（82820.005- 0.44） 35.0=82.74 35.0mm4 M2D=(42+420.005- 0.28) 2. =42.42 2. 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(zhǎng)、 寬兩部分計(jì)算： z)43-DQ(dM (mm) 式中， 型芯外徑尺寸(mm) 1制品內(nèi)徑最小尺寸(mm) 其余符號(hào)含義同型腔計(jì)算公式。 按矩形計(jì)算，手機(jī)后蓋長(zhǎng)度、寬度的最小尺寸分別為 1D =81mm 2D=40mm 由上可知， 1 =0.44mm 2=0.28mm，則 1MD=（81810.005- 0.44） 0.35-=81.73 0.35-mm4 16 2MD=（40+400.005- 0.28） 0.25-=40.39 0.25-mm43 （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)( 32QhhH 11M 式中 型腔的深度尺寸（mm） 制品高度最大尺寸（mm） 由零件圖上可知， 1H =5mm，可得， =0.14mm，因此 M=（5+5 0.005-2/30.14） 0.3=4.93 0.3mm （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） 1制品深度最小尺寸（mm） 由零件圖中可得， 1=4mm，查表1-15 得， =0.12mm MH=（440.005+ ） 0.25-=6.14 0.25-mm.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(jiǎn)便等要求。在塑料 注射充型過(guò)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)?剛度不足而產(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： （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： 31yEcphb （ mm） 17 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(zhǎng)邊側(cè)壁的允許彈性變形量（mm） ，一般塑件 1y=0.005mm c=1.08 =0.8 E=2.1105Mpa b= 3150.812.5 =2.89mm 取壁厚大于10mm就能能滿足要求。 底板厚度計(jì)算，根據(jù)公式 312Eyplc （mm） 由 =2.3， 1=2.810 -2， =0.005，則l21 318.051245- =5.89mm 取實(shí)際底板厚度大于10mm就能滿足要求。 2.6.3 成型零件強(qiáng)度、剛度的校核 本設(shè)計(jì)屬中小型、鑲拼式塑料模具，所以型腔壁厚按強(qiáng)度條件計(jì)算，按剛度條件校核。根據(jù) 模具材料應(yīng)用手冊(cè)得本設(shè)計(jì)所使用的模具材料為 SM50，其相關(guān)參數(shù)如表 2-6 表 2-6 SM50 主要參數(shù) 材料名稱 /MPab/MPas（% ）/Jcm-2ka SM50 630 315 14 35 對(duì)側(cè)壁的厚度校核 首先按強(qiáng)度條件對(duì)塑件的壁厚進(jìn)行計(jì)算 633650124.50.629.7281Phtl mH 強(qiáng) 18 按剛度條件對(duì)塑見(jiàn)的壁厚進(jìn)行校核 4633433 950124.50.6210.828Phlt mEH 剛 各參數(shù)介紹如下：l 塑件的長(zhǎng)度，本次計(jì)算按塑件為長(zhǎng)方體進(jìn)行計(jì)算，取 =50.62l 模腔的壓力，一般取 3050MPa，本次取大值 =30MPaP 塑件的高度，取 =24.65hh 模具材料的許用應(yīng)力 375208.1.sMPan 材料的彈性模量，取 =200109PaEE 成型零件的許用變形量 2.7 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 成型零件確定之后，便根據(jù)所定內(nèi)容設(shè)計(jì)模架。在學(xué)校作設(shè)計(jì)時(shí)，模架部分要自行設(shè)計(jì)；在生 產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)中，盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模架，確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式，規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)。 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(chǎng)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(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)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。而且，模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六 角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應(yīng)光潔，加涂防銹油。兩模板之間應(yīng)有分模 間隙，即在裝配、調(diào)試、維修過(guò)程中，可以方便地分開兩塊模板。 本設(shè)計(jì)充分利用 Pro/E 的外掛模塊 EMX4.0 直接調(diào)入模架部分，可以很便捷的選用標(biāo)準(zhǔn)模架， 盡量達(dá)到生產(chǎn)中的水平，提高生產(chǎn)率，使我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)更接近實(shí)際生產(chǎn)中的技術(shù)水平。 本設(shè)計(jì)要求采用一出二的型腔設(shè)置，根據(jù)成型零件的尺寸，以及側(cè)抽芯的尺寸最終確定本設(shè)計(jì) 選用的模架為 futbaba_2P 的 SBType 模架，其尺寸為 400400，模架的安裝高度 320mm。 模具的具體形式如圖 2-6 19 圖 2-6 2.8 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.8.1 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(guò)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?；蛏舷履?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(guò)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，不能單靠導(dǎo)柱 來(lái)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)采用脫模板脫?；螂p分型面模具時(shí)，導(dǎo)柱有承受脫模板和型腔板的作用。 2.8.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)導(dǎo)柱、導(dǎo)套時(shí)還應(yīng)注意： 1）導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具 的強(qiáng)度； 2）導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面的高度高出 68mm,以免型芯進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰而損壞； 3） 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和耐磨度，常采用 20#低碳鋼經(jīng)滲碳 0.50.8，淬火 4855HRC，也可采用 T8A 碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理； 4）為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角； 5）導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)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， 20 根據(jù)需要而決定裝配方式； 6）一般導(dǎo)柱滑動(dòng)部分的配合形式按 H8/f8，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按 H7/k6,導(dǎo)套的外徑的配 合按 H7/k6； 綜上所述，本設(shè)計(jì)采用 Pro/E 的 EMX4.0 中自動(dòng)導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)模架，選用的導(dǎo)柱、導(dǎo)套也相應(yīng)采用 標(biāo)準(zhǔn)值，具體數(shù)據(jù)如下： 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)見(jiàn)表 2-7 表 2-7 導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 類型 總長(zhǎng)度/ 直徑/導(dǎo)柱 SPN 180 35 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)見(jiàn)表 2-8 表 2-8 導(dǎo)套設(shè)計(jì) 類型 總長(zhǎng)度/ 直徑/導(dǎo)套 GBA 42 36 2.9 脫模推出機(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(guò)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(guò)裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿或液壓缸來(lái)完成的。 2.9.1 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。 2.9.2 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(lái)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(wú)綜合推出機(jī)構(gòu)等。另外，也可根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來(lái)分類。 2.9.3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 1） 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)晝調(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(guò)裝在注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)上的頂桿來(lái)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)。 2） 保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過(guò)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。 3） 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)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(guò)程中的各種力的作用，確保塑件順利地脫模。 21 4） 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。 5） 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。 綜上所述，本套模具的推出機(jī)構(gòu)形式采用推桿推出，推桿的位置參考原塑件留下的推桿位置， 根據(jù)以上原則，本設(shè)計(jì)的推桿位置如圖 2-7 所示： 推桿的數(shù)量為每個(gè)型腔 4 根，總共 8 根。推桿的直徑為 ，其與推桿孔4 之間采用 H8/f8 間隙配合，推桿與推桿固定板采用單邊 0.5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。推桿的材料采用 T8 碳素工具鋼，熱處理要求硬度 54HRC58HRC，工作端配合部分懂得表面粗糙度為 Ra=0.8 。 圖 2-7 m 推桿形式見(jiàn)圖 2-8 圖 2-8 2.9.4 脫模力的計(jì)算 脫模力是從動(dòng)模一側(cè)的主型芯上脫出塑件所需施加的外力，需克服塑件對(duì)型芯包緊力、真空吸 力、粘附力和脫模機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)動(dòng)阻力。本設(shè)計(jì)主要計(jì)算由型芯包緊力形成的脫模阻力。 當(dāng)開始脫模時(shí)，模具所受的阻力最大，推桿剛度及強(qiáng)度應(yīng)按此時(shí)計(jì)算，亦即無(wú)視脫模斜度 （a=0 ） 由于制品是薄壁矩形件 Q=8tESlf/(1-m)(1+f) （kN ） 式中，Q脫模最大阻力（kN） t塑件的平均壁厚（ cm） E塑料的彈性模量（N/ 2cm） S塑料毛坯成型收縮率（mm/mm） l包容凸模長(zhǎng)度（cm） f塑料與鋼之間的摩擦系數(shù) m泊松比，一般取0.380.49 查表得，S=0.005，E=1.810 5N/cm2 已知，t 0.12cm，l=4.5cm，f=0.28 Q=80.121.81050.0054.00.28/(1-0.43)(1+0.28) =1.32kN 660.1240.837145.02FffPAN正阻 22 -摩擦阻力（N）F阻 -摩擦系數(shù)，一般取0.151.0，本設(shè)計(jì)取0.5f -因塑件收縮對(duì)型芯產(chǎn)生的正壓力（N）正 -塑件對(duì)型芯產(chǎn)生的單位正壓力，一般取812MPa,本設(shè)計(jì)取10MPaP -塑件包緊型芯的側(cè)面積（2）A 2.9.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 為了保證注射模準(zhǔn)確合模和開模，在注射模中必須設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其作用有： 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(guò)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?；蛏舷履?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(guò)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。如果側(cè)壓力很大，不能單靠導(dǎo)柱來(lái)承擔(dān)，則需增設(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)采用脫模板脫?；螂p分型面模具時(shí)，導(dǎo)柱有承受脫模板和型腔板的作用。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種。 在設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)導(dǎo)柱、導(dǎo)套時(shí)應(yīng)注意： 1、導(dǎo)柱應(yīng)合理地均布在模具分型面的四周，導(dǎo)柱中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具 的強(qiáng)度； 2、導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)比型芯端面的高度高出 68mm,以免型芯進(jìn)入凹模時(shí)與凹模相碰而損壞； 3、導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和耐磨度，常采用 20#低碳鋼經(jīng)滲碳 0.50.8，淬火 4855HRC，也可采用 T8A 碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理。 4、為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)柱端部應(yīng)做成錐形或半球形，導(dǎo)套的前端也應(yīng)倒角； 5、導(dǎo)柱設(shè)在動(dòng)模一側(cè)可以保護(hù)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； 6、一般導(dǎo)柱滑動(dòng)部分的配合形式按 H8/f8，導(dǎo)柱和導(dǎo)套固定部分配合按 H7/k6,導(dǎo)套的外徑的配 合按 H7/k6； 7、除了動(dòng)、定模之間設(shè)導(dǎo)柱、導(dǎo)套外，一般還在動(dòng)模座板與推板之間設(shè)置導(dǎo)柱和導(dǎo)套，以保證 推出機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)動(dòng) 8、導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具大小而決定。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)模架時(shí)，因模架本身帶有導(dǎo)向裝置，一般情 況下，設(shè)計(jì)人員只要按模架規(guī)格選用即可。 23 2.10 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 完成側(cè)向型芯的抽出和復(fù)位的機(jī)構(gòu)叫做側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，當(dāng)塑件上具有與開模方向不一致的孔或 側(cè)壁有凸凹形狀時(shí)，除極少數(shù)情況可以強(qiáng)制脫模外，一般都必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件做成可活 動(dòng)的結(jié)構(gòu)，在塑件脫模前，先將其抽出，然后才能將整個(gè)塑件從模具中脫出。這種模具脫出塑件的 運(yùn)動(dòng)有兩種情況：一是開模時(shí)優(yōu)先完成側(cè)向分型和抽芯，然后推出塑件；二是側(cè)向抽芯分型與塑件 的推出同步進(jìn)行。 2.10.1 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的分類及特點(diǎn) 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)按其動(dòng)力來(lái)源可分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、氣動(dòng)或液壓三大類。 手動(dòng)側(cè)抽芯：該種模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、抽拔力有一定限制，故只在特殊 場(chǎng)合下應(yīng)用，如試制新產(chǎn)品或小批量生產(chǎn)等。 機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯：開模時(shí)，依靠注射機(jī)的開模動(dòng)力，通過(guò)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)改變運(yùn)動(dòng)方向，將活動(dòng)零件 抽出。機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯操作方便、生產(chǎn)效率高、便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)形式主要有：斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯、斜彎銷側(cè)抽芯、斜滑塊側(cè)抽芯、齒輪齒條側(cè)抽芯 以及彈簧側(cè)抽芯等。 液壓或氣動(dòng)側(cè)抽芯：在模具上配置專門的油缸或汽缸，通過(guò)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行側(cè)向抽芯。 這類機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是抽拔力大、抽芯距離長(zhǎng)、動(dòng)作靈活且不受開模過(guò)程限制，常在大型注射模中使用。 2.10.2 本模具的側(cè)抽芯設(shè)計(jì) 根據(jù)塑件的特點(diǎn)、分型面的選擇，本塑料模具屬中小型模具，采用機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯比較適合，而且 本塑件需要有兩個(gè)方向的側(cè)抽芯，分別為斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯、斜滑塊側(cè)抽芯，下面將分別介紹： （1）斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)是最常用的一種側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、安全可靠等特點(diǎn)。 其工作過(guò)程是：開模時(shí)斜導(dǎo)柱作用于滑塊，迫使滑塊（帶側(cè)型芯）在動(dòng)模板的導(dǎo)滑槽內(nèi)向上移動(dòng)， 完成側(cè)抽芯動(dòng)作，塑件由推桿推出型腔。側(cè)導(dǎo)柱如圖：2-9 圖 2-9 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的幾種常見(jiàn)形式 1）斜導(dǎo)柱在定模，滑塊在動(dòng)模； 2）斜導(dǎo)柱在動(dòng)模，滑塊在定模； 24 3）斜導(dǎo)柱和滑塊同在定模； 4）斜導(dǎo)柱和滑塊同在動(dòng)模 本設(shè)計(jì)采用“斜導(dǎo)柱在定模，滑塊在動(dòng)?！钡男睂?dǎo)柱側(cè)抽芯形式，該側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的具體工作過(guò)程 為： 開模時(shí)，動(dòng)、定模沿分型面分開，滑塊與型芯一起帶塑件脫離定模，同時(shí)滑塊在斜導(dǎo)柱的作用 下，沿導(dǎo)滑板向外運(yùn)動(dòng)抽出型芯。 合模時(shí)，在機(jī)床合模裝置的推動(dòng)下，滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下，完成合模，并靠楔緊塊壓緊。 （2） 斜導(dǎo)柱抽拔力與抽芯距的計(jì)算 抽拔力： 660.51354.91074.5FffPAN正阻 式中， -摩擦阻力（ N）阻 -摩擦系數(shù)，一般取 0.15 1.0，本設(shè)計(jì)取 0.5f -因塑件收縮對(duì)型芯產(chǎn)生的正壓力（N）正 -塑件對(duì)型芯產(chǎn)生的單位正壓力，一般取 812MPa,本設(shè)計(jì)取 10MPaP -塑件包緊型芯的側(cè)面積（ 2）A 抽芯距： 塑件的側(cè)抽芯距離大于 42.89，所以本設(shè)計(jì)采用 45的抽芯距。 2.10.3 斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) （1） 斜滑塊的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1）斜滑塊的導(dǎo)向斜角 可比斜導(dǎo)柱的大些，但也不大于 ，一般取 ，斜滑塊的推出30125 長(zhǎng)度 必須小于導(dǎo)滑總長(zhǎng)的 2/3；l 2）斜滑塊與導(dǎo)滑槽應(yīng)有一定的雙面間隙； 3）為保證斜滑塊的分型面密合，而且在斜滑塊與動(dòng)模套的配合面磨損后仍能緊密拼合，成型時(shí) 不致發(fā)生溢料，斜滑塊底部與模套之間應(yīng)留有 0.20.5的間隙，同時(shí)斜滑塊的頂面應(yīng)高出模套 0.20.5。 本設(shè)計(jì)的模具由于已經(jīng)有一個(gè)斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，另一方向的抽芯距離很短，只有 3.48，采 用斜滑塊更能使模架結(jié)構(gòu)緊湊。 （2） 斜滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)抽芯距與抽芯力的計(jì)算 斜導(dǎo)柱角度a與開模所需的力、斜導(dǎo)柱所受的彎曲力、實(shí)際能得到的抽拔力及開模行程有關(guān)。a 越大時(shí)，所需抽拔力應(yīng)增大，因而斜導(dǎo)柱所受的彎曲力也應(yīng)增大，故希望a角度小些為好。但當(dāng)脫模 距一定時(shí)，a角度越小則使斜導(dǎo)柱工作部分及開模行程加大，降低斜導(dǎo)柱的剛性。所以斜角a的確定 需要適當(dāng)兼顧脫模距及斜導(dǎo)柱所受的彎曲力。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)證明，斜角a值一般不得大于25 ， 通常采用15 20 。當(dāng)脫模距較長(zhǎng)而適當(dāng)增大a角即可滿足脫模距時(shí)，也可略增大a角，但也需相應(yīng)增 加斜導(dǎo)柱直徑和固定部分長(zhǎng)度，以便能承受較大的彎曲力。另外，為了滿足滑塊鎖緊楔先開模，斜 導(dǎo)柱后抽芯的動(dòng)作要求，斜滑塊鎖緊角的角度也應(yīng)比斜導(dǎo)柱的角度大2 3 。本設(shè)計(jì)中，取a=20 ， 楔緊塊的角度為21 C。 25 F=lhp(fcosa-sina) (N) 式中，l活動(dòng)側(cè)芯被塑料包緊的斷面周長(zhǎng)(m); h成型芯部分的深度； p制品對(duì)側(cè)芯的壓力，一般取下a; f塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，常用f=0.10.2; 側(cè)芯的脫模斜度，常取1 02 0 10 -310 -3 （.cos1-sin1）=10.6N 計(jì)算斜導(dǎo)柱角度a跟脫模距的關(guān)系，平行分型面方向抽出，按以下式子計(jì)算： 4L =S/ sin= ctg H /sin 式中， 4L脫模距為S時(shí)斜導(dǎo)柱工作部分長(zhǎng)度（mm） S最大脫模距離（mm） 斜導(dǎo)柱斜角（ ） H最大脫模距為S時(shí)所需的開模行程（mm） 4L =6/sin20=17.5mm H=S =6ctg20=16.5mmctg （3）活動(dòng)形式和滑塊的鎖緊; 為了防止側(cè)型芯在塑件成型時(shí)受力移動(dòng)，對(duì)活動(dòng)型芯和滑塊應(yīng)鎖緊楔鎖住，開模時(shí)又需要使楔 塊首先脫開（一般不允許用斜導(dǎo)柱起鎖緊側(cè)型芯的作用） 。鎖緊鎖緊的角度一般取 =+(23 )。 2.11 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 塑料在成型過(guò)程中，模具溫度會(huì)直接影響到塑料的充模、定向、成型周期和塑件質(zhì)量。 模具溫