香皂盒底殼注塑模設(shè)計(jì)【肥皂盒下蓋】
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注塑模CAE技術(shù)
0引言
塑料產(chǎn)品從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到成型生產(chǎn)包括塑料制品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、模具制造和注塑工藝參數(shù)選擇等幾個(gè)主要方面。傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計(jì)主要依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，而注塑成型過程非常復(fù)雜，塑料熔體的流動(dòng)性能千差萬(wàn)別，制品和模具的結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，工藝條件各不相同，成型缺陷各式各樣，模具設(shè)計(jì)往往需要反復(fù)的試模、修模才能投入生產(chǎn)，很少有一次成功的，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅要重新調(diào)整工藝參數(shù)，甚至要修改塑料制品和模具，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且降低了產(chǎn)品的開發(fā)速度。而利用注塑模CAE技術(shù)可以在模具制造前，模擬注塑過程（包括充填、保壓及冷卻）并及早發(fā)現(xiàn)問題，優(yōu)化模具設(shè)計(jì)和工藝條件設(shè)定，減少試模次數(shù)以提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)已成為注塑加工技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。
1注塑模CAE技術(shù)的歷史
注塑模CAE技術(shù)是根據(jù)塑料加工流變學(xué)和傳熱學(xué)的基本理論，建立熔體在模具型腔中的流動(dòng)、傳熱的物理、數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)值計(jì)算理論構(gòu)造其求解方法，利用計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)形象、直觀地模擬出實(shí)際成型中熔體的動(dòng)態(tài)填充、冷卻過程的一門分析技術(shù)。
20世紀(jì)60年代，英國(guó)、美國(guó)和加拿大等國(guó)的學(xué)者如J.R.Pearson(英)、J.F.Stevenson（美）、M.R.Kamal(加)和K.K.Wang(美)等開展了一系列有關(guān)塑料熔體在模具型腔內(nèi)流動(dòng)與冷卻的基礎(chǔ)研究。在合理的簡(jiǎn)化基礎(chǔ)上，60年代完成了一維流動(dòng)與冷卻分析程序，70年代完成了二維冷卻分析程序，80年代注塑模CAE技術(shù)開始從理論研究進(jìn)入實(shí)用化階段，開展了三維流動(dòng)與冷卻分析并把研究擴(kuò)展到保壓、纖維分子取向以及翹曲預(yù)測(cè)等領(lǐng)域。進(jìn)入90年代后開展了流動(dòng)、保壓、冷卻和應(yīng)力分析等注塑工藝全過程的集成化研究。
CAE技術(shù)的出現(xiàn)，為注塑模設(shè)計(jì)提供了可靠的保證，它的應(yīng)用是模具設(shè)計(jì)史上的一次重大變革。
2注塑模CAE技術(shù)的作用
利用傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)注塑模具，設(shè)計(jì)成功與否將很大程度上依賴設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，而且對(duì)復(fù)雜零件澆口位置的合理與否，排氣槽位置的設(shè)置、熔接線位置的確定等都十分困難。模具在交付使用之前一般需經(jīng)過反復(fù)試模修改，直到得到合格的制品為止，從而不可避免地造成了生產(chǎn)周期的延長(zhǎng)，而且一般也難以得到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案和工藝參數(shù)。而利用注塑模CAE技術(shù)設(shè)計(jì)模具則不然，由于在模具設(shè)計(jì)構(gòu)思階段，可利用注塑模CAE 技術(shù)進(jìn)行流動(dòng)過程模擬，使得通常只有在模具試模階段才能發(fā)現(xiàn)的問題，如短射，熔接線或氣孔出現(xiàn)在外觀零件表面等問題得以避免。同時(shí)幫助設(shè)計(jì)人員完成諸如流道系統(tǒng)的平衡設(shè)計(jì)，排氣槽的設(shè)置，合理確定注塑工藝參數(shù)等工作，這樣使得通常在必須反復(fù)試模修改而確定的模具結(jié)構(gòu)參數(shù)和工藝參數(shù)在模具設(shè)計(jì)構(gòu)思階段得以確定，縮短了模具設(shè)計(jì)制造周期、提高了模具設(shè)計(jì)質(zhì)量。
所以注塑模CAE軟件的作用主要表現(xiàn)為：
（1）優(yōu)化塑料制品設(shè)計(jì)
塑料的壁厚、澆口的數(shù)量及位置、流道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等對(duì)于塑料制品的質(zhì)量有重大影響。以往全憑設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，用手工方法實(shí)現(xiàn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而利用CAE技術(shù)，可快速設(shè)計(jì)出最佳的制品。
（2）優(yōu)化塑料模具設(shè)計(jì)
可以對(duì)型腔尺寸、澆口位置及數(shù)量、流道尺寸和冷卻系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在計(jì)算機(jī)上模擬試模、修模和提高模具質(zhì)量，減少實(shí)際試模次數(shù)。
（3）優(yōu)化注射工藝參數(shù)
對(duì)注射過程進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的成型缺陷，確定最佳的注射壓力、鎖模力、模具溫度、熔體溫度、注射時(shí)間和冷卻時(shí)間等。
由此可見，注塑模CAE技術(shù)無論在提高生產(chǎn)率、縮短模具設(shè)計(jì)制造周期和保證產(chǎn)品質(zhì)量，還是在降低成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等方面，都具有很大的優(yōu)越性和重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。
3注塑模CAE軟件種類及其簡(jiǎn)介
到目前為止，成熟的商業(yè)注塑模CAE軟件比較多，Moldflow公司的Moldflow軟件和AC-Tech公司（2000年2月，被Moldflow公司合并）的C-Mold軟件是其中的優(yōu)秀代表；另外還有國(guó)外的TMCONCEPT、CADMold、Fidap、Stirm100、Polyflow和我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的Moldex等軟件應(yīng)用也比較廣；而國(guó)內(nèi)在“八五”期間才開始這方面的研究，現(xiàn)在華中理工大學(xué)的HSCAE軟件和鄭州大學(xué)的Z-Mold軟件在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。
Moldflow軟件是專業(yè)從事注塑成型CAE軟件和咨詢的Moldflow公司的系列產(chǎn)品，該公司自1976年發(fā)行了世界上第一套注塑模CAE軟件以來，一直主導(dǎo)注塑模CAE軟件市場(chǎng)。至2004年，Moldflow軟件在全球注塑模CAE市場(chǎng)的占有率達(dá)75%。
MoldFlow軟件包括三部分：MoldFlow Plastics Advisers（產(chǎn)品優(yōu)化顧問，MPA）、 MoldFlow Plastics Insisht（注塑成型模擬分析，MPI）和 MoldFlow Plastics Xpert（注塑成型過程控制專家，MPX）。
一般情況下，最常用MPI，主要用來對(duì)注塑過程進(jìn)行模擬，從而得到最佳的澆口數(shù)量與位置，合理的流道系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)，并對(duì)型腔尺寸、澆口尺寸、流道尺寸和冷卻系統(tǒng)尺寸進(jìn)行優(yōu)化，并且還可對(duì)注塑工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
Moldflow軟件的模流分析技術(shù)可以分為三種，即Midplane、Fusion和3D。
4 Moldflow的Midplane分析技術(shù)
Midplane（中面流）的應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代。其網(wǎng)格是三節(jié)點(diǎn)的三角形單元，其原理是將3D幾何模型簡(jiǎn)化成中性面幾何模型（即將網(wǎng)格創(chuàng)建在模型壁厚的中間處），利用所建立的中性面進(jìn)行模擬分析，即以平面流動(dòng)來仿真三維實(shí)體流動(dòng)。此分析技術(shù)發(fā)展至今已相當(dāng)成熟穩(wěn)定，其優(yōu)點(diǎn)為分析速度快、效率高。
基于中面流技術(shù)的注塑流動(dòng)模擬軟件應(yīng)用的時(shí)間最長(zhǎng)、范圍也最廣。但是實(shí)踐表明，基于中面流技術(shù)的模擬軟件在應(yīng)用中具有很大的局限性，具體表現(xiàn)為： (1) 用戶必須構(gòu)造出中面模型。采用手工操作直接由實(shí)體模型構(gòu)造中面模型十分困難，往往需要花費(fèi)大量的時(shí)間，而且不能從其他CAD模型轉(zhuǎn)換。
(2) 無法描述一些三維特征。如不能描述慣性效應(yīng)、重力效應(yīng)對(duì)熔體流動(dòng)的影響，不能預(yù)測(cè)噴射現(xiàn)象、熔體前沿的泉涌現(xiàn)象等。
(3) 由于CAD階段使用的產(chǎn)品模型和CAE階段使用的分析模型不統(tǒng)一，使二次建模不可避免，CAD與CAE系統(tǒng)的集成也無法實(shí)現(xiàn)。
5 Moldflow的Fusion分析技術(shù)
Fusion（雙面流）分析技術(shù)是基于Moldflow的獨(dú)家專利Dual Domain的分析技術(shù)。2000年推出的Fusion分析技術(shù)，使得用戶不需要抽取中性面就可以進(jìn)行分析，克服了幾何模型的重建問題，大大減輕了用戶建模的負(fù)擔(dān)。網(wǎng)格也是三角形單元，而其原理是將模具型腔或制品在厚度方向上分成兩部分，有限元網(wǎng)格在型腔或制品的表面產(chǎn)生。在流動(dòng)過程中，上、下兩表面的塑料熔體同時(shí)并且協(xié)調(diào)地流動(dòng)。
顯然，F(xiàn)usion技術(shù)的表面網(wǎng)格是基于中性面的，仍無法解決中性面的根本問題，所以雙面流技術(shù)所應(yīng)用的原理和方法與中面流所應(yīng)用的沒有本質(zhì)上的差別，所不同的是雙面流采用了一系列相關(guān)的算法，將沿中面流動(dòng)的單股熔體演變?yōu)檠厣稀⑾卤砻鎱f(xié)調(diào)流動(dòng)的雙股流。
雙面流技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是模型的準(zhǔn)備時(shí)間大大縮短，這樣就大大減輕了用戶建模的負(fù)擔(dān)，將原來需要幾小時(shí)甚至幾天的建模工作縮短為幾分鐘。因此，基于雙面流技術(shù)的模擬軟件問世時(shí)間雖然只有短短數(shù)年，但在全世界卻擁有了龐大的用戶群，得到了廣大用戶的支持和好評(píng)。
但是雙面流技術(shù)有以下不足：
(1) 由于雙面流技術(shù)沒有從根本上解決中性面的問題，所以還是無法描述某些三維特征，如不能描述慣性效應(yīng)、重力效應(yīng)對(duì)熔體流動(dòng)的影響，不能預(yù)測(cè)噴射現(xiàn)象、熔體前沿的泉涌現(xiàn)象等。
(2) 上、下對(duì)應(yīng)表面的熔體流動(dòng)前沿存在差別。由于上、下表面的網(wǎng)格無法一一對(duì)應(yīng)，而且網(wǎng)格形狀、方位與大小也不可能完全對(duì)稱，所以如何將上、下對(duì)應(yīng)表面的熔體流動(dòng)前沿的差別控制在所允許的范圍內(nèi)是實(shí)施雙面流技術(shù)的難點(diǎn)。
(3) 熔體僅沿著上、下表面流動(dòng)，在厚度方向上未作任何處理，缺乏真實(shí)感。
6 Moldflow的3D分析技術(shù)
以上兩種技術(shù)都忽略了厚度方向的物理量，只是二維的模擬，因而結(jié)果不是十分精確。Moldflow公司的3D（三維）分析技術(shù)采用了真三維實(shí)體模流分析技術(shù)，經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撏茖?dǎo)與反復(fù)的驗(yàn)證，將慣性效應(yīng)、非恒溫流體等因素考慮到有限元分析中，熔體厚度方向的物理量變化不再被忽略，能夠更全面地描述填充過程的流動(dòng)現(xiàn)象，使分析結(jié)果更能接近現(xiàn)實(shí)狀況，適用于所有塑件制品。其立體網(wǎng)格是由四節(jié)點(diǎn)的四面體單元組成。并采用全新的3D立體顯示技術(shù)，可快速清楚地顯示出模型內(nèi)、外部的流動(dòng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和速度場(chǎng)等分析結(jié)果。對(duì)于上述分析結(jié)果也可利用等位線或等位面方式顯示，讓實(shí)體模型內(nèi)、外部各變量的變化情形顯示更清楚，Moldfiow還提供動(dòng)畫的功能，透過3D動(dòng)畫的方式顯示塑料熔體在型腔中的流動(dòng)變化，讓用戶更直觀地看清設(shè)計(jì)與制造過程中可能遇到的問題。
但是3D技術(shù)的網(wǎng)格劃分要求很高，控制方程更加復(fù)雜，計(jì)算量大、時(shí)間長(zhǎng)，計(jì)算效率低，不適合開發(fā)周期短并需要通過CAE進(jìn)行反復(fù)修改驗(yàn)證的注塑模設(shè)計(jì)。因此，目前該技術(shù)普及率不是很高，不過它最終必將取代中面流技術(shù)和雙面流技術(shù)。
7注塑模發(fā)展趨勢(shì)
注塑模CAE技術(shù)不論從理論上還是在應(yīng)用上都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但在以下幾個(gè)方面仍有待于進(jìn)一步完善和發(fā)展：
（1）數(shù)學(xué)模型、數(shù)值算法逐步完善
注塑模CAE技術(shù)的實(shí)用性，取決于數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性及數(shù)值算法的精確性。目前的商品化模擬軟件模型沒有完全考慮物理量在厚度方向上的影響，為了進(jìn)一步提高軟件的分析精度和使用范圍，必須進(jìn)一步完善目前的數(shù)學(xué)模型和算法。
（2）注塑成型全過程模擬
目前，注塑成型模擬軟件主要有填充、流動(dòng)、保壓、冷卻、應(yīng)力應(yīng)變和翹曲分析等模塊，各模塊的開發(fā)是基于各自獨(dú)立的數(shù)學(xué)模型，這些模型在很大程度上進(jìn)行了簡(jiǎn)化，忽略了相互之間的影響。但是，從注塑成型工藝過程來看，塑料熔體的填充、流動(dòng)、保壓和冷卻是交織在一起并相互影響的，因此，填充、流動(dòng)、保壓和冷卻分析模塊必須有機(jī)地結(jié)合起來，進(jìn)行耦合分析，才能綜合反映注塑成型的真實(shí)情況。
（3）優(yōu)化理論及算法，使CAE技術(shù)“主動(dòng)”地優(yōu)化設(shè)計(jì)
將人工智能技術(shù)，如專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等加入設(shè)計(jì)計(jì)算中，使模擬程序能“智慧”地選擇注塑工藝參數(shù)、提供修正制品尺寸和冷卻管道布置方案，減少人工對(duì)程序的干涉。
（4）對(duì)新的注塑成型方法進(jìn)行模擬分析
目前，在常規(guī)注塑成型技術(shù)的基礎(chǔ)上，又發(fā)展出了一些新的注塑成型方法，比如氣體輔助注射、薄壁注塑成型、反應(yīng)注射和共注射等。但是還沒有專門針對(duì)這些成型方法的模擬軟件，所以亟待開發(fā)。
（5）注塑模CAD/CAE/CAM的集成化與網(wǎng)絡(luò)化
目前的商品化注塑模CAE軟件與CAD、CAM軟件之間的數(shù)據(jù)傳遞主要依靠文件的轉(zhuǎn)換，這容易造成數(shù)據(jù)的丟失和錯(cuò)誤。因此在設(shè)計(jì)制造過程中采取單一模型，建立注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)，加強(qiáng)三者之間的聯(lián)系是今后的發(fā)展方向之一。為適應(yīng)電子商務(wù)的發(fā)展要求，這個(gè)集成系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)異地的“協(xié)同設(shè)計(jì)”和“虛擬制造”。
8結(jié)束語(yǔ)
盡管通過大量的實(shí)踐證明，在塑料模具工業(yè)中引入CAE技術(shù)后，大大縮短了模具設(shè)計(jì)和制造周期，提高了模具的使用壽命和制造精度。同時(shí)，CAE技術(shù)的出現(xiàn)也使注塑模設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)和技藝走上科學(xué)化的道路，在一定程度上改變了注塑模傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，但目前CAE技術(shù)并不能代替人的創(chuàng)造性工作，只能作為一種輔助工具幫助工程師了解方案中存在的問題，還難以提供一個(gè)明確的改進(jìn)方案，仍需通過反復(fù)交互（分析－修改－再分析），才能將設(shè)計(jì)人員的正確經(jīng)驗(yàn)體現(xiàn)到模具設(shè)計(jì)中去，而設(shè)計(jì)方案的確定很大程度上仍需依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和水平。
I 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說明書 課程名稱： 課題名稱： 香皂盒底殼注塑模具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 成績(jī)?cè)u(píng)定： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 II 摘 要 本次模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容是“香皂盒底殼注射模的設(shè)計(jì)” 。通過對(duì)塑件進(jìn)行工藝的 分析和比較，最終設(shè)計(jì)一副注塑模，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)模 具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān) 參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)，同時(shí)并簡(jiǎn)單的編制了模具的加工工藝。通過整個(gè)設(shè) 計(jì)過程表明該模具能夠達(dá)到塑件所要求的加工工藝。根據(jù)題目設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是香 皂盒底殼注塑模具的設(shè)計(jì)。也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)香皂盒底殼塑件產(chǎn)品， 以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。對(duì)肥皂盒的具體結(jié)構(gòu)，該模具是點(diǎn)澆口的單分型面注射模 具。通過模具設(shè)計(jì)表明該模具能達(dá)到香皂盒底殼的質(zhì)量和加工工藝要求。 關(guān)鍵詞：香皂盒底殼，注塑模，分型面 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 III 目 錄 摘 要 ...................................................................................................................................II 1 塑件工藝分析 ..................................................................................................................1 1.1 塑件設(shè)計(jì)要求 ..............................................................................................................1 1.2 塑件的材料特征 ..........................................................................................................2 2 塑件的尺寸精度與結(jié)構(gòu) ..................................................................................................4 3 注射機(jī)及模架的選用 ......................................................................................................6 3.1 注射機(jī)的選用 ..............................................................................................................6 3.2 模架的選用 ..................................................................................................................6 3.3 模架周界尺寸選擇 ......................................................................................................7 4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..................................................................................................................1 4.1 制品成型位置及分型面的選擇 ..................................................................................1 4.2 模具型腔數(shù)的確定、排列和流道布局 ......................................................................1 4.3 主流道、主流道襯套及定位環(huán)的設(shè)計(jì) ......................................................................2 4.4 分流道的形狀及尺寸 ..................................................................................................4 4.5 澆口的形狀及其位置選擇 ..........................................................................................6 4.6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ..........................................................................................................7 4.7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ..........................................................................................................8 4.8 拉料桿的形式選擇 ......................................................................................................9 4.9 模具排氣槽設(shè)計(jì) ..........................................................................................................9 5 模具型腔、型芯的有關(guān)計(jì)算 ........................................................................................10 5.1 型腔工作尺寸計(jì)算 ....................................................................................................10 5.2 型芯的工作尺寸計(jì)算 ................................................................................................10 6 注塑機(jī)參數(shù)校核 ............................................................................................................13 6.1 最大注射量校核 ........................................................................................................13 6.2 鎖模力校核 ................................................................................................................13 6.3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 ....................................................................13 6.4 模具閉合高度校核 ....................................................................................................14 6.5 開模行程校核 ............................................................................................................14 7 模具冷卻系統(tǒng)計(jì)算 ........................................................................................................15 7.1 冷卻回路所需的總面積計(jì)算 ....................................................................................15 7.2 冷卻回路的總長(zhǎng)度的計(jì)算 ........................................................................................16 7.3 冷卻水體積流量的計(jì)算 ............................................................................................16 8 注射模零件及總裝技術(shù)要求 ........................................................................................18 8.1 零件的技術(shù)要求 ........................................................................................................18 8.2 總裝技術(shù)要求 ............................................................................................................18 9 模具裝配圖及工作原理 ................................................................................................20 參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................21 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 1 1 塑件工藝分析 1.1 塑件設(shè)計(jì)要求 肥皂盒在我們生活中非常的普遍，幾乎每家都要用到。此次設(shè)計(jì)的肥皂盒的結(jié) 構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主要是在肥皂盒的底部打長(zhǎng)條形的間隙，這樣可以讓積累在里面的水 自然流出省去人工進(jìn)行操作，也可以提高肥皂盒的使用壽命。為滿足制品表面光滑 的要求與提高成型效率采用潛伏式澆口。澆口的分流道位于分型面上，而澆口卻斜 向開設(shè)在模具的隱蔽處。塑料熔體通過型腔的側(cè)面或推桿的頂端部注入型腔，因而 塑件表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。 圖 1 香皂盒底殼 塑件表面質(zhì)量：Ra0.32 塑件顏色：白色 塑件要求：塑件外側(cè)表面光滑，下端外沿不允許有澆口痕跡,塑件允許最大脫模斜度。 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 2 1.2 塑件的材料特征 1.2.1 PS 塑料 PS（聚苯乙烯系塑料）是指大分子鏈中包括苯乙烯基的一類塑料，包括苯乙烯 及其共聚物，具體品種包括普通聚苯乙烯（GPPS ） 、高抗沖聚苯乙烯（HIPS） 、可發(fā) 性聚苯乙烯（EPS）和茂金屬聚苯乙烯（ SPS）等。 通用級(jí)聚苯乙烯是一種熱塑性樹脂,為無色、無臭、無味而有光澤的、透明的珠 狀或粒狀的固體。密度 1.04～1.09,透明度 88%～92%,折射率 1.59～1.60。在應(yīng)力作 用下,產(chǎn)生雙折射,即所謂應(yīng)力-光學(xué)效應(yīng)。產(chǎn)品的熔融溫度 150～180℃,熱分解溫度 300℃,熱變形溫度 70～100℃,長(zhǎng)期使用溫度為 60～80℃。在較熱變形溫度低 5～6℃ 下,經(jīng)退火處理后,可消除應(yīng)力,使熱變形溫度有所提高。若在生產(chǎn)過程中加入少許 α- 甲基苯乙烯,可提高通用聚苯乙烯的耐熱等級(jí)。 它可溶于芳香烴、氯代烴、脂肪族酮和酯等,但在丙酮中只能溶脹。可耐某些礦 物油、有機(jī)酸、堿、鹽、低級(jí)醇及其水溶液的作用。吸水率低,在潮濕環(huán)境中仍能保 持其力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性。光學(xué)性能僅次于丙烯酸類樹脂。電性能優(yōu)異,體積電阻 率和表面電阻率都很高,且不受溫度、濕度變化的影響,也不受電暈放電的影響。耐輻 照性能也很好。其主要缺點(diǎn)是質(zhì)脆易裂、沖擊強(qiáng)度較低,耐熱性較差,不能耐沸水,只 能在較低溫度和較低負(fù)荷下使用。耐日光性較差,易燃。燃燒時(shí)發(fā)黑煙,且有特殊臭味。 1.2.2 塑件材料的確定 聚苯乙烯流動(dòng)性好,加工性能好,易著色,尺寸穩(wěn)定性好?？捎米⑺?、擠塑、吹塑、 發(fā)泡、熱成型、粘接、涂覆、焊接、機(jī)加工、印刷等方法加工成各種制件,特別適用 于注射成型。 注射成型時(shí)物料一般可不經(jīng)干燥而直接使用。但為了提高制品質(zhì)量,可以 55～70℃鼓風(fēng)烘箱內(nèi)預(yù)干燥 1～2h。具體加工條件大致為：料筒溫度 200℃左右,模 具溫度 60～80℃,注塑溫度 170～220℃,60～150MPa, 壓縮比為 1.6～4.0。成型后的制 品為了消除內(nèi)應(yīng)力,可在紅外線燈或鼓風(fēng)烘箱內(nèi)于 70℃恒溫處理 2～4h。 擠塑成型時(shí),一般采用的螺桿長(zhǎng)徑比 L/D 為 17～24, 以空氣冷卻,擠塑溫度 150～200℃。 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 3 吹塑成型時(shí),可采用注塑和擠塑制得的型坯進(jìn)行吹塑制得所需制品。吹塑壓力一 般為 0.1～0.3MPa[1] 。 1.2.3 主要性能 a、機(jī)械性能：強(qiáng)度高、耐疲勞性、尺寸穩(wěn)定、蠕變也?。ǜ邷貤l件下也極少有 變化）； b、耐熱老化性：增強(qiáng)后的 UL 溫度指數(shù)達(dá) 120~140℃（戶外長(zhǎng)期老化性也很好） ； c、耐溶劑性：無應(yīng)力開裂； d、對(duì)水穩(wěn)定性：遇水易分解（高溫、高濕環(huán)境下使用需謹(jǐn)慎）； e、電氣性能： 1、絕緣性能：優(yōu)良（潮濕、高溫也能保持電性能穩(wěn)定,是制造電子、電氣零件 的理想材料）； 2、介電系數(shù)：3.0-3.2； 3、耐電弧性：120s f、成型加工性：普通設(shè)備注塑或擠塑。由于結(jié)晶速度快，流動(dòng)性好，模具溫度 也比其他工程塑料要求低。在加工薄壁制件時(shí)，僅需幾秒鐘，對(duì)大部件也只要 40- 60s 即可。 塑料成型工藝參數(shù)： 模具溫度：50℃--70℃ 噴嘴溫度：180℃--190℃ 料筒溫度：前段溫度：200℃--210℃ 中段溫度：210℃--230℃ 后段溫度：180℃--200℃ 注射壓力：70—90MPa 注射機(jī)類型：螺桿式 保壓壓力：50--70 MPa 噴嘴形式：直通式 注射時(shí)間：3—5S 保壓時(shí)間：15—30S 冷卻時(shí)間：15—30S 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 4 成形周期：40—70S 后處理：紅外線烘箱 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 5 2 塑件的尺寸精度與結(jié)構(gòu) 為了降低模具加工難度和制造成本，在滿足塑件使用的前提下，用較低的尺寸 公差精度等級(jí)。 表 3 塑件有關(guān)尺寸精度等級(jí)參數(shù) 精度等級(jí) 1 2 3 4 5 6 7 8基本尺寸/mm 公差數(shù)值/mm --3 0.04 0.06 0.08 0.12 0.16 0.24 0.32 0.46 3—6 0.05 0.07 0.08 0.14 0.18 0.28 0.36 0.56 6--10 0.06 0.08 0.10 0.16 0.20 0.32 0.40 0.64 10--14 0.07 0.09 0.12 0.18 0.22 0.36 0.44 0.72 14--18 0.08 0.10 0.12 0.20 0.24 0.40 0.48 0.80 18--24 0.09 0.11 0.14 0.22 0.28 0.44 0.56 0.56 24--30 0.10 0.12 0.16 0.24 0.32 0.48 0.64 0.96 30--40 0.11 0.13 0.18 0.26 0.36 0.52 0.72 1.00 40--50 0.12 0.14 0.20 0.28 0.40 0.56 0.80 1.2 50-65 0.13 0.16 0.22 0.32 0.46 0.64 0.92 1.4 65-85 0.14 0.19 0.26 0.38 0.52 0.76 1.0 1.6 85-100 0.16 0.22 0.30 0.44 0.60 0.88 1..2 1.8 100-120 0.18 0.25 0.34 0.50 0.68 1.0 1.4 2.0 120-140 0.28 0.38 0.56 0.76 1.1 1.5 2.2 塑件精度等級(jí)與塑料品種有關(guān)，根據(jù)塑料的收縮率的變化不同，塑料的公差精 度分為高精度、一般精度、低精度三種。 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 6 表 4 塑件精度等級(jí)參數(shù) 建議采用精度等級(jí) 塑料品種 高精度 一般精度 低精度 ABS MT2 MT3 MT5 由塑件的工作環(huán)境知道工件的精度要求較高，所以精度等級(jí)選擇一般精度由表 3、表 4 可查得模具加工時(shí)的各尺寸工差。 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 7 3 注射機(jī)及模架的選用 3.1 注射機(jī)的選用 由工件可得其質(zhì)量為 18g，因?yàn)椴捎靡荒６坏纳a(chǎn)方式，所以二個(gè)塑件的總 質(zhì)量為 36g，可計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積為 8.5cm3 由公式所以： 3364.781.05mgVcmc???塑 件 澆塑 件總 V?4.7832? 選用 XS-ZY-125 型臥式注射機(jī)，其性能參數(shù)如下： 額定注射量： 315cm 注射壓力： Mpa20 鎖模力： 9KN 最大注射面積： 23c 最大開模行程： m0 模具最大厚度： 模具最小厚度： 2 拉桿間距： 609? 噴嘴半徑： m 噴嘴圓弧半徑： 18 3.2 模架的選用 我國(guó)目前標(biāo)準(zhǔn)化注射模零件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有 12 個(gè)；另外還制訂了塑料注射模具的 標(biāo)準(zhǔn)模架，分《中小型模架》 （GB/T12556.1—90）和《大型模架》 （GB/T12555.1— 90）兩種。 《中小型模架》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，模架的周界尺寸范圍為：≤560 m? ，并規(guī)定模架的形式為品種型號(hào)，即基本型， A1、A2、A3 和 A4 四個(gè)品種。m90 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 8 表 5 四種模架的組成、功能及用途 型號(hào) 組成、功能及用途 A1 型 定模采用兩塊模板，動(dòng)模采用一塊模板，與推桿推件機(jī)構(gòu)組成模架，適用于 立式和臥式注射機(jī)。 A2 型 動(dòng)、定模均采用兩塊模板，與推件機(jī)構(gòu)組成模架，適用于立式和臥式注射機(jī)， 可用于帶有斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯的模具，也可用于斜滑塊側(cè)向分型的模具 A3 型 定模采用兩塊模板，動(dòng)模采用一塊模板，它們中間設(shè)置了一塊推件板，用于 推件板件的模具，適用于立式和臥式注射機(jī)。 A4 型 動(dòng)、定模均采用兩塊模板，它們中間設(shè)置了一塊推件板，用于推件板件的模 具，適用于立式和臥式注射機(jī)。 根據(jù)以上四種模架的組成，功能及用途可以看出，A4 型模型適用于本次模具的 設(shè)計(jì)，故選用 A4 模架。 3.3 模架周界尺寸選擇 根據(jù)模具型腔布置可以選用的模架規(guī)格為： × ，再根據(jù)所選取的90m6 模架規(guī)格可通過標(biāo)準(zhǔn)模架。表查得上、下模板的厚度為 ，墊板厚度為 。330m 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 1 4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 制品成型位置及分型面的選擇 選擇分型面時(shí)的考慮方向： 〈1〉 塑件開模后留在動(dòng)模上 〈2〉 分型面的痕跡不影響塑件的外觀 〈3〉 澆注系統(tǒng)和澆口的合理安排 〈4〉 推桿的痕跡不露在塑件的外觀上 〈5〉 使塑件易于脫模 根據(jù)以上的分型面選擇的原則：本塑件的分型面選擇在塑件的最下面，這樣有 利于塑件型腔的加工，更有利于塑件的成形。而塑件的整體將在脫模后留在動(dòng)模側(cè)， 而對(duì)于推桿的設(shè)計(jì)，將采用塑件的底面形狀（圓弧度）的面積，這樣既增大了推出 力，又減小了推桿的痕跡的存在 - 圖 3 分型面的選擇圖 4.2 模具型腔數(shù)的確定、排列和流道布局 與單型腔模具相比較，單型腔模具具有塑料制件的形狀和尺寸一致性好、成型 的工藝條件容易控制、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、模具制造成本低、制造周期短等特點(diǎn)。 但是，在大批量生產(chǎn)的情況下，多型腔應(yīng)收更為合適的形式，它可以提高生產(chǎn)效率， 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 2 降低塑件的整體成本。 型腔數(shù)目的確定，應(yīng)根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量、批量大小、交貨長(zhǎng)短、 注射能力、模具成本等要求來考慮。 根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力 F 的要求來確定型腔數(shù)目 n，即21FpAn?? 式中 F――注射機(jī)額定鎖模力（N） p――型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力（MPa） 、 ――分別為澆注系統(tǒng)和單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積（mm 2）1A2 大多數(shù)小型件常用多型腔注射模，而高精度塑件的型腔數(shù)原則上部超過 4 個(gè)，生產(chǎn)中如果 交貨允許，根據(jù)上述公式估算，采用一模兩腔。 圖 4 型腔排列圖 因?yàn)橐荒６唬运芗某叽鐬樨Q直方向，取得標(biāo)準(zhǔn)模架的周界尺寸為 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)及流道的布局：m40? 澆注系統(tǒng)的作用就是將熔融狀態(tài)的塑料均勻，迅速地輸入型腔，使型腔內(nèi)氣體 及時(shí)排出，并且將注射壓力傳遞到型腔的各個(gè)部分，從而得到組織緊密的制品。 4.3 主流道、主流道襯套及定位環(huán)的設(shè)計(jì) 主流道設(shè)在定模板上，并且位于模具的中心，與注射機(jī)噴噴嘴在同一軸線上， 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 3 其為一圓錐孔，其小頭正對(duì)注射機(jī)的噴嘴。因噴嘴外形為球面，所以主流道小頭孔 端的外形應(yīng)為一凹球面。為了配合緊密，防止溢料，凹球面的半徑應(yīng)比噴嘴的球面 半徑略大 。m32? 主流道襯套的材料常用 T8A、T10A 制造，熱處理后硬度為 50—55HRC。主流道 襯套與定模板采用 H7/m6 的過渡配合，主流道襯套與定位圈采用 H9/m9 的過渡配合。 由于受型腔或分流道的反壓力作用，主流道襯套會(huì)產(chǎn)生軸向定位移動(dòng)，所以主流道 襯套的軸向定位要可靠。 主流道設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題： （1） 便于流道凝料從主流道襯套中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形 。 錐角 粗糙度 與噴嘴對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑，球半徑略大于噴嘴頭半?4~2?63.0?Ra 徑。 （2） 主流道要求耐高溫和摩擦，要求設(shè)計(jì)成可拆卸的襯套，以便選 用優(yōu)質(zhì)材 料單獨(dú)加工和熱處理。 （3） 襯套大端高出定模端面 ，并與注射機(jī)定模板的定位孔成間隙配m10~5 合，起定位隙作用。 （4） 主流道襯套與塑料接觸面較大時(shí)，由于腔體內(nèi)反壓力的作用使襯套易從 模具中退出，可設(shè)計(jì)定住 。 （5） 直角式注射機(jī)中，主流道設(shè)計(jì)在分型面上，不需沿軸線上拔出凝料可設(shè) 計(jì)成粗的圓柱形。 主流道直徑計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式： 由公式得： )(4mKVD?? 式中 ——主澆道大頭直徑 ——流經(jīng)主澆道的熔體體積 注射量為 603cm3cm ——因熔體材料而異的常數(shù) 塑料種類 PS PE/PP PA PC POM CA K 值 2.5 4 5 1.5 2.1 2.25 故 mD47.1.60?? 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 4 圖 5 主流道襯套圖 表 6 定位環(huán)的尺寸參數(shù) d1 16 20 25 30 d 注射機(jī)噴嘴直徑+（0.5～1） D 與注射機(jī)定位孔間隙配合 SR 注射機(jī)噴嘴球面半徑+（1～2） 主流流道的大頭直徑確定為 ，因?yàn)樾《酥睆奖茸⑸錂C(jī)噴嘴直徑大（0.5-m47. 1） ，由上知注射機(jī)噴嘴直徑為 ，所以可得主流道小端直徑為 ，主流道錐度m3 一般取 ，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算可知錐度為 4o ,所以符合主流道的選取范圍。?4~2 4.4 分流道的形狀及尺寸 分流道的截面形狀有：圓形、梯形、u 形、半圓形、矩形；分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡 可能的短，少?gòu)澱鄣臏p少壓力損失和熱量損失；分流道的表面粗糙度為 。mRa6.1? 表 7 分流道截面形狀和特征比較 特征 截面形狀 熱量損失 加工性能 流動(dòng)阻力 效果 圓形 小 較難 小 最佳 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 5 U 形 較小 易 較小 良 矩形 大 易 大 不良 通過以上截面形狀的對(duì)比，顯然圓形截面形狀效果最佳，為此選用 U 形截面形 狀。 多腔模中，分流道的排布： 1.平衡式和非平衡式： 平衡式：分流道的形狀尺寸一致。 非平衡式：a、靠近主流道澆口尺寸設(shè)計(jì)得大于遠(yuǎn)離主流道的澆口尺寸。 b、分流道不能太細(xì)長(zhǎng)，太細(xì)長(zhǎng)，溫度，壓加體大會(huì)使離主流道較遠(yuǎn)的型腔難以 充滿。 c、一般需要多次修復(fù)，調(diào)理達(dá)到平衡。 d、即使達(dá)到料流和填充平衡，但材料時(shí)間不相同，制品出來的尺寸和性能有差 別，對(duì)要求高的制品不宜采用。 e、非平衡式分布，分流道長(zhǎng)度短 。 f、如果分流道較長(zhǎng)，可將分流道的尺寸頭沿熔體前進(jìn)方向稍征長(zhǎng)作冷料穴，使 冷料不致于進(jìn)入型腔。 g、分流道和型腔布置時(shí)，要使用塑件投影面積總重心與注塑機(jī)鎖模力的作用線 重合。 U 形分流的側(cè)面斜角 常取 5o—10o，此取斜角為 6o 。? 分流道截面形狀采用 U 形且平衡分布，因?yàn)閳A形分流道熱量損失較小，易加工， 效率較高且可保證各型腔均衡進(jìn)料，從而保證塑件質(zhì)量。 R2. 圖 6 U 形分流道截面尺寸圖 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 6 4.5 澆口的形狀及其位置選擇 澆口的作用是使料流加速，并控制襯料時(shí)間，控制料流狀態(tài)。常用的截面形狀 有圓形和矩形兩種。流口不僅對(duì)塑件熔體的流動(dòng)性和充模特征有關(guān)，而且與塑件的 成形質(zhì)量有著密切的關(guān)系。因此澆口的形式與塑料品種要相互適應(yīng)。根據(jù)各種澆口 的特征比較可以看出點(diǎn)澆口的各種優(yōu)越性能，其澆口特征如下： 點(diǎn)澆口的特征： 1.形狀簡(jiǎn)單，便于加工，而且尺寸精度容易保證 2.試模時(shí)，發(fā)現(xiàn)不適當(dāng)，容易及時(shí)修改 3.能相對(duì)獨(dú)立的控制充填速度與封閉時(shí)間 4.可用于各種塑料 5.對(duì)于殼體類塑件，流動(dòng)填充效果較佳。 基于塑件的特點(diǎn)和點(diǎn)澆口的特征來看選擇點(diǎn)澆口。 點(diǎn)澆口的直徑計(jì)算公式 4Acnd?? 式中 ——點(diǎn)澆口的直徑 m ——系數(shù)，依塑料種類而異 ABS=0.7 塑料種類 PVC PE/PS ABS PC POM PVAV n 值 0.9 0.6 0.8 0.7 0.7 0.8 ——依塑件壁厚而異，系數(shù)為0.2c ——型腔表面積A 故 ，0.15.3d??.1m 表 8 點(diǎn)澆口尺寸參數(shù) 塑件厚度 塑料種類 .?3~5. 3?PSE/ 70~59062.1~80AB8.6.17VCOM/ 18~.2.92. 6 澆口位置的選擇 盡量縮短流動(dòng)距離，保證熔料能迅速地充滿型腔。澆口開在塑件壁厚處，且應(yīng) 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 7 減少熔痕；有利于型腔氣體的排出。 圖 7 澆口位置 4.6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 當(dāng)動(dòng)定模合攏后就構(gòu)成了型腔，為了保證動(dòng)定模合攏時(shí)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)——合模導(dǎo) 向機(jī)構(gòu)。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在模具中的作用，一是定位作用，模具每次合攏時(shí)，都有一 個(gè)唯一的準(zhǔn)確方位，從而保證型腔的正確形狀；二是導(dǎo)向作用，引導(dǎo)動(dòng)定模正確閉 合，避免凸模式型芯先進(jìn)入型腔而損壞；三是承受一定的側(cè)壓力，在成行過程中承 受單向側(cè)壓力。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成。 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 8 圖 8 導(dǎo)柱導(dǎo)套配合形式圖 4.7 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 塑件在模腔中成形后，便可以從模具中取下，但在塑件取下以前，模具必須完 成一個(gè)將塑件從模腔中推出的動(dòng)作，模具上完成這一動(dòng)作機(jī)構(gòu)稱為脫模推出機(jī)構(gòu)。 推出機(jī)構(gòu)的組成：第一部分是直接作用在塑件上將塑件推出的零件；第二部分 是用來固定推出零件的零件，有推桿固定板、推板等；第三部分是用作推出零件推 出動(dòng)作的導(dǎo)向及和模時(shí)推遲推出零件復(fù)位的零件。推出機(jī)構(gòu)應(yīng)使塑件脫模時(shí)不發(fā)生 變形或損傷塑件的外觀；推力的分布依脫模阻力的大小合理合理安排；推出機(jī)構(gòu)的 結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，不發(fā)生誤動(dòng)作，和模時(shí)要正確復(fù)位。 推板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：推板一般適用于塑料制品比較高，難于脫模的塑料注射模具。推 扳與凸模接觸部分應(yīng)設(shè)有一定的斜度，一般為 ~ ，這樣可減少推板與凸模壁的摩3?5 檫. 推管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):根據(jù)該塑件的特性,推管須和其它推出元件聯(lián)合使用.才能夠合理的推 出.使用推管的優(yōu)點(diǎn)是推出動(dòng)作均勻、可靠、塑料制品上不留明顯痕跡。 對(duì)于大塑件而言，因?yàn)槠鋬?nèi)型腔有兩個(gè)圓孔，所以使用一般的推桿推出機(jī)構(gòu)、 推板推出機(jī)構(gòu)等滿足不了塑件脫模的要求，為此大塑件的脫模方式采用側(cè)陷槽脫出 機(jī)構(gòu)，側(cè)陷槽是指塑件在非開模方向上的凸出或凹進(jìn)部位，這些部位在脫模時(shí)必須 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 9 采用特殊的方法，推出側(cè)凹陷機(jī)構(gòu)分為用成形嵌件推出，用內(nèi)傾滑塊脫出，用內(nèi)斜 銷及滑塊脫出等多中方式。根據(jù)本模具的成型特點(diǎn)考慮，采用推桿推出，推桿截面 為圓形，推桿推出動(dòng)作靈活可靠，推桿損壞后也便于更換。推桿的位置選擇在脫模 阻力最大的地方，塑件各處的脫模阻力相同時(shí)需均勻布置，以保證塑件推出時(shí)受力 均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據(jù)推桿本身的剛度和強(qiáng)度要求，采用六根推桿推 出。 復(fù)位零件的確定 為了使推出元件合模后能回到原來的位置，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位， 推出 機(jī)構(gòu)中常用的復(fù)位零件有復(fù)位桿和彈簧，對(duì)于本模具的形式和結(jié)構(gòu)的綜合考慮， 選用復(fù)位桿推出機(jī)構(gòu)。 4.8 拉料桿的形式選擇 拉料桿可分為球形拉料桿、z 形拉料桿和薄片式拉料桿，根據(jù)對(duì)各種拉料桿的 對(duì)比分析和對(duì)本模具成型特點(diǎn)考慮用 z 形拉料桿。 圖 9 z 形拉料桿尺寸及形狀圖 拉料桿的材料為 T8，進(jìn)行熱處理時(shí)頭部硬度為 HRC50~55,配合部分粗糙度為 Ra0.8um。 4.9 模具排氣槽設(shè)計(jì) 當(dāng)塑料熔體充填型腔時(shí)，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn) 生的氣體。如果氣體不能順利地排出，塑件會(huì)由于填充不足而出現(xiàn)氣泡，接縫式表 面輪廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑件焦化，為此設(shè)置排氣槽是很 有必要的，通常排氣槽設(shè)計(jì)有多種方式，通過對(duì)模具型腔的研究，采用利用配合間 隙排氣的方式為最優(yōu)，因此在分型面與模板間的配合間隙進(jìn)行排氣，間隙值為 0.03。 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 10 5 模具型腔、型芯的有關(guān)計(jì)算 5.1 型腔工作尺寸計(jì)算 模具型腔是模具和塑件的接觸處其尺寸的公差直接影響了塑件工作的性能和表 面的粗糙度，為此工件的型腔尺寸應(yīng)做到在保證工件的質(zhì)量的前提下有足夠的加工 余量。 由公式得 因?yàn)椋簩?duì)于塑件 150m 3=(+.)-(4L?????????模 具 式中 ——塑件形狀最大尺寸塑 件 ——塑件的平均收縮率k ——塑件的尺寸公差? —— 模具制造公差，取塑件尺寸公差的 1/3——1/6? 0.215?? 由公式得 因?yàn)椋?對(duì)于塑件高度 尺寸模具設(shè)計(jì)m ?? 0.843Hhk??????????????塑 件模 具 ——塑件最高方向最大尺寸塑 件 故 ?? 0.82501.543?????????????????模 具 .82 5.2 型芯的工作尺寸計(jì)算 模具的型芯和型腔一樣也是和塑件直接接觸，其加工要求和型腔基本上是相同 的，但是型芯的加工要保證和塑件的內(nèi)型腔相同，其制造公差和型芯相反取負(fù)偏差。 由公式得 因?yàn)椋簩?duì)于塑件 100mm 尺寸的模具設(shè)計(jì)： ???????????????????431kL塑 件模 具 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 11 ——塑件內(nèi)形徑向的最小尺寸塑 件L 故 ??0.15310.546?? ?????????? ???? ?模 具 0.1536? 公式得 因?yàn)椋簩?duì)于塑件 尺寸的模具設(shè)計(jì).4m ???????????????????32kL塑 件模 具 ——塑件內(nèi)腔的深度最小尺寸塑 件 故 ??0.52410.5143h?????????????????模 具 0.56???1 0.12.24L???????內(nèi) 型 0.138????2 0.13524??????????內(nèi) 型 0.134??? 3 0.1639584L????????內(nèi) 型 0.162???4 0.173524??????????內(nèi) 型 0.1738????0.263584L???????內(nèi) 長(zhǎng) 0.269??? 2 0.1734154???????????內(nèi) 長(zhǎng) 0.7? 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 12 ??1 0.19340.564L???????????內(nèi) 圓 弧 .196???2 0.130524???????內(nèi) 圓 弧 .12738????3 0.13504L??????????內(nèi) 圓 弧 .17??? 2 0.17340524????????內(nèi) 長(zhǎng) .176? 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 13 6 注塑機(jī)參數(shù)校核 6.1 最大注射量校核 注射機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的重量或體積（包括流道及流口凝料和飛邊） ， 通常注塑機(jī)的實(shí)際注塑量最好在注塑機(jī)的最大注塑量 80% 由公式得 所以，選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng) 澆塑 件機(jī) V??8.0 式中 ——注塑機(jī)的最大注塑量：?jiǎn)挝?機(jī)V3cm ——注塑機(jī)的體積，單位 塑 料 該產(chǎn)品：V 塑件=34.78 3c ——澆注系統(tǒng)體積，單位 澆 該產(chǎn)品： =8.50澆 3m 故 4.78504.10.V????塑 件 澆機(jī) 所以 選擇注塑機(jī)的注塑量為：125 。故：滿足要求 。3c 6.2 鎖模力校核 由公式得 > 鎖 機(jī)FAP模 ——熔融塑料在型腔內(nèi)的壓力（70—90 Mpa）80％ ，選取型腔內(nèi)壓力的模P 平均值為 35Mpa ，所以，計(jì)算得 582 KN 。 ——塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和：計(jì)算為 14000mm2A ——注塑機(jī)的額定鎖模力鎖 機(jī)F 故 ＞ =815KN鎖 機(jī) AP模 所以選定的注塑機(jī)為：900KN 滿足條件 6.3 模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 即 模具長(zhǎng) x 寬＜拉桿間距 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 14 模具的長(zhǎng)寬為 ＜注塑機(jī)拉桿間距36095?2609? 6.4 模具閉合高度校核 模具實(shí)際厚度 H 模 = m? 注塑機(jī)最小閉合厚度 H 最小 = 20 即 H 模 ＞H 最小 故滿足要求 6.5 開模行程校核 我們所選的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)，故注塑機(jī)的開模行程應(yīng)滿足下 式： > ??最 小模機(jī) HS???m10521?? 因?yàn)?最 小模機(jī) 3? ??1250691036??? H1——推出距離 單位 m H2——包括注射系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度 單位 m S 機(jī) ——注射機(jī)最大開模行程 故 滿足要求 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 15 7 模具冷卻系統(tǒng)計(jì)算 冷卻回路的設(shè)計(jì)應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)能充分吸收成形塑件所傳導(dǎo)的熱 量,使模具成形表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi),并且要做到使冷卻介質(zhì) 在回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)暢通,無滯留部位. 7.1 冷卻回路所需的總面積計(jì)算 冷卻回路所需總表面積可按下式計(jì)算 ??WMqA????360 式中 ---冷卻回路總表面積， 2m ----單位時(shí)間內(nèi)注入模具中樹脂的質(zhì)量，Mhkg ---單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量， ， 值可查表；q KJq ----冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，???mW?2 ----模具成形表面的溫度，℃;M? --- 冷卻水的平均溫度，℃ 。 W ABS 成形時(shí)放出的熱量 5.910JqKg?? 故 ??.23436mwA??? 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) 可用下式計(jì)算 2.0 8d???? 式中 ----冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， ;???KmW?2 -----冷卻水在該溫度下的密度，?3g ----冷卻水的流速， ;?s -----冷卻水孔直徑,dm 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 16 -------與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)， 值查表 7.1? 表 9 水的 值與其溫度的關(guān)系? 平均水 溫/℃ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 56 值 6.16 6.60 7.06 7.50 7.95 8.40 8.84 9.28 9.66 10.0 5 故 ?? 0.8335.210717.61???????KmW?2 7.2 冷卻回路的總長(zhǎng)度的計(jì)算 冷卻回路總長(zhǎng)度可用下式計(jì)算 dAL?10? 式中 -----冷卻回路總長(zhǎng)度， ;m -----冷卻回路總表面積， ;A2 -----冷卻水孔直徑， 。d 故 10.341.8L??? 確定冷卻水孔的直徑時(shí)應(yīng)注意，無論多大的模具，水孔的直徑不能大于 14 ，否則冷卻水難以成為湍流狀態(tài)，以致降低熱交換效率。一般水孔的直徑可m 根據(jù)塑件的平均壁厚來確定。平均壁厚為 2 時(shí)，水孔直徑可取 10——14 。本mm 模具取 10 。所以由模具的長(zhǎng)度可知需要排布 8 根水道才滿足冷卻水道長(zhǎng)度要求。 7.3 冷卻水體積流量的計(jì)算 塑料樹脂傳給模具的熱量與自然對(duì)流散發(fā)到空氣中的模具熱量、輻射散發(fā)到空 氣中的模具熱量及模具傳給注射機(jī)熱量的差值，即為用冷卻水?dāng)U散的模具熱量。假 如塑料樹脂在模內(nèi)釋放的熱量全部由冷卻水傳導(dǎo)的話，即忽略其他傳熱因素，那么 模具所需的冷卻水體積流量則可由公式計(jì)算： 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 17 ??2160????cMqV 式中 -------冷卻水體積流量， ; v min3 -------單位時(shí)間注射入模具內(nèi)的樹脂質(zhì)量， ;hkg --------單位質(zhì)量樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量， ;q KJ -------冷卻水比熱容， ;c??KgJ? --------冷卻水的密度，?3m -------冷卻水出口處溫度，℃1? -------冷卻水入口處溫度，℃ 。2??in108.25610.4609. 333qV ??????? 當(dāng)注射成形工藝要求模具溫度在 80℃以上時(shí)，模具必需有加熱裝置，由于 ABS 注射成形工藝要求模具溫度在 50—70℃，因此模具中不用設(shè)置加熱裝置即可滿足需 要。 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 18 8 注射模零件及總裝技術(shù)要求 8.1 零件的技術(shù)要求 塑料注射模具應(yīng)優(yōu)先按 GB/T12555.1—90 和 GB4169.1—11 選用標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn) 件。模具成形零件 材料和熱處理要求，優(yōu)先按表 10 內(nèi)容選用。 表 10 模具成形零件優(yōu)先選用材料和熱處理硬度參數(shù) 模具材料 熱處理硬度 零件名稱 牌號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) HBS HRC Q235 GB699 216—260 40—45 4Cr GB3077 216—260 40—45 40CrNiMOA GB3077 216—260 40—45 3Cr2Mo GB1299 預(yù)硬狀態(tài) 35—45 4Cr 5MoSiV1 GB1299 246—280 45—55 型腔、型芯定 模鑲件、動(dòng)模 鑲件、活動(dòng)鑲 件 3Cr13 GB1220 246—280 45—55 8.2 總裝技術(shù)要求 表 11 總裝技術(shù)要求 條目編號(hào) 條目?jī)?nèi)容 1 定模（式定模板）與動(dòng)模（式動(dòng)模應(yīng)板）安裝平面的平行度按 GB/T12555.2 和 GB/T125556.2 規(guī)定 2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套對(duì)定、動(dòng)模安裝面（式定、動(dòng)模座半安裝面）的垂直度按 GB/T12555.2 和 GB/T125556.2 3 模具所有活動(dòng)部分應(yīng)保證位置準(zhǔn)確動(dòng)作可靠，不得有歪斜和卡滯現(xiàn)象。要 求固定的零件不得相對(duì)竄動(dòng) 4 塑件的嵌件或機(jī)外脫模的成形零件在模具上安放位置應(yīng)定位準(zhǔn)確、安放可 靠，具有防止錯(cuò)位措施 5 流道轉(zhuǎn)接處應(yīng)光滑圓弧連接、鑲拼處應(yīng)密合，澆注系統(tǒng)表面粗糙度為 Ra≤0.8um 6 熱流道模具，其澆注系統(tǒng)不允許有樹脂泄露現(xiàn)象 7 滑塊運(yùn)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)，合模后鑲塊應(yīng)壓緊，接觸面積不少于 3/4，開模后定位準(zhǔn) 確可靠 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 19 合模后分型面應(yīng)緊密結(jié)合，成形部位的固定鑲件配合處應(yīng)緊密貼合，其間 隙應(yīng)小于塑料的額最大不落料間隙，其值應(yīng)符合如下規(guī)定： 塑料流動(dòng)性 好 一般 較差8 塑料間隙/mm ＜0.03 ＜0.05 ＜0.08 9 冷卻加熱（不包括電加熱）系統(tǒng)應(yīng)暢通，不應(yīng)有泄漏現(xiàn)象 10 氣動(dòng)式液壓系統(tǒng)應(yīng)暢通，不應(yīng)有泄漏現(xiàn)象 11 電氣系統(tǒng)應(yīng)絕緣可靠，不允許有漏電式短路現(xiàn)象。 12 在模具上裝有吊環(huán)螺釘時(shí)，應(yīng)用符號(hào) GB825 的規(guī)定。 13 分型面上應(yīng)盡可能避免有螺釘式銷釘?shù)拇┛?，以免積存溢料。 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 20 9 模具裝配圖及工作原理 工作原理：注射機(jī)從噴嘴中注射出的塑料熔體經(jīng)由開設(shè)在定模上的主澆道進(jìn)入 模具，再由分澆道及澆口進(jìn)入型腔，待熔體充滿型腔并經(jīng)過保壓、補(bǔ)縮和冷卻定型 后開模。開模時(shí)，注射機(jī)開合模系統(tǒng)便帶動(dòng)動(dòng)模后退，這時(shí)動(dòng)模和定模兩部分從分 型面分開，塑件包在凸模 7 上隨動(dòng)模一起后退，拉料桿 15 將主澆道凝料從澆口套 6 中拉出。當(dāng)動(dòng)模退到一定位置時(shí)，安裝在動(dòng)模內(nèi)的推出機(jī)構(gòu)在注射機(jī)頂出裝置的作 用下，使推桿 18 和拉料桿 15 分別將塑件及澆注系統(tǒng)的凝料從凸模 7 和冷料穴中推 出，塑件與澆注系統(tǒng)凝料一起從模具中落下，至此完成一次模具注射。 廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 21 參考文獻(xiàn) [1] 虞傳寶.冷沖壓及塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)資料.北京.機(jī)械工業(yè)出版社，1993 [2] 張如彥.塑料注射成型與模具.北京.中國(guó)鐵道出版社，1987 [3] 塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組編著.塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè).模具手冊(cè)之二第二版.北京工業(yè)出 版社，1994 [4] 閻亞林.塑料模具圖冊(cè).北京.高等教育出版社，2004 [5] 葉偉昌.刀量模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社，1995 [6] 齊衛(wèi)東.塑料模具設(shè)計(jì)與制造.北京.高等教育出版社，2004 [7] 付利.塑料模具技術(shù)手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社，1997 [8] 馮炳堯.模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè).上海.上海科學(xué)技術(shù)出版社，1985 [9] 李秦蕊.塑料模具設(shè)計(jì).西安.西安工業(yè)大學(xué)出版社，1988 [10] 李德群.塑料成型模具設(shè)計(jì).武漢.華中理工大學(xué)出版社，1990 [11] 馮愛欣.塑料注射模具機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).北京.機(jī)械工業(yè)出版社，1997 [12] 陳錫棟.周小玉.實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社,2002 [13] 屈華昌.塑料成形工藝與模具設(shè)計(jì).北京.高等育出版社，2001 [14] 許發(fā)樾.模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社，1994 [15] 李學(xué)軍.模具常用機(jī)械設(shè)計(jì).北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2003
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