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畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
題目名稱： 加油機(jī)油槍手柄護(hù)套模具設(shè)計(jì)
摘要
塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對(duì)了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。
本文的課題是油槍手柄護(hù)套模具設(shè)計(jì)，文中首先對(duì)注塑件進(jìn)行結(jié)構(gòu)、工藝分析，然后通過測繪確定出了塑件的零件圖。在已知塑件材料為ABS的情況下，確定了ABS的收縮率、塑件的尺寸精度、塑件的表面質(zhì)量及成型的工藝參數(shù)，最后根據(jù)這些參數(shù)確定了注塑機(jī)的類型。在模具設(shè)計(jì)過程中，首先對(duì)分型面及型腔的數(shù)目進(jìn)行確定，選擇模架后分別對(duì)澆注系統(tǒng)、澆口、導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)、滑塊、頂出系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。模具的初步設(shè)計(jì)完成后，用proe軟件中的塑料顧問分別對(duì)澆口位置、塑料填充、冷卻質(zhì)量、注塑壓力等進(jìn)行分析，來驗(yàn)證模具設(shè)計(jì)的要否所合理，從而完成模具的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：塑料注塑模；塑件工藝分析；模具參數(shù)，CAE分析。
Abstract
In now days, plastic is one of the quickest growing industry of the industry classes in the world, but Injection mold is the part of cases what grow more fast. So studying the knowledge of Injection mold is good to know more about the process of plastic products, and it also makes sense to improve the products quality.
This article is about the mold design and this design is for a product of hand shank safeguard. Firstly, it produces the molding’s structure and technology, and then draw the detail drawing through mapping. In the case of knowing the mold material which is ABS, the article makes sure of shrinkage、dimensional accuracy、surface quality and technological parameter of molding. At last, on the basis of those parameters choose a right injection molding machine. In the process of design, at first, it makes sure the numbers of molding sand and the location of parting surface. After choosing the moldbase, start to design gating system、pouring gate、guide rail system、sliders、ejection system、exhaust system、cooling system. After finishing the first step of design, using plastic advisor of a part pro/engineer analyses gate location、molding filling、colling quality、injection pressure and so on to make sure the design is or not right. If everything is ok, then finish the design.
Key word: plastic mold; technical analysis of molding; mold parameters; CAE analysis
目錄
1 引言……………………………………………………………………………1
2 注塑件的分析…………………………………………………………………3
2.1注塑件零件圖 …………………………………………………………3
2.2ＡＢＳ塑料概述 ………………………………………………………3
2.3ＡＢＳ收縮率的確定……………………………………………………6
2.4塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量 …………………………………………6
2.4.1 尺寸精度 ………………………………………………………6
2.4.2 塑件的表面質(zhì)量 ………………………………………………8
2.5塑結(jié)構(gòu)分析………………………………………………………………8
3 注塑成型參數(shù)確定……………………………………………………………10
3.1注塑成型工藝過程 ……………………………………………………10
3.2注塑成型的工藝參數(shù) …………………………………………………12
3.3注塑機(jī)的選擇 …………………………………………………………14
3.4模具在注塑機(jī)上的安裝尺寸校核 ……………………………………16
4 模具設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………18
4.1模具設(shè)計(jì)的流程 ………………………………………………………18
4.2 分型面的確定及型腔數(shù)目的確定 ……………………………………19
4.2.1分型面的確定 ……………………………………………………19
4.2.2型腔數(shù)目的確定 …………………………………………………20
4.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) …………………………………………………………21
4.3.1主流道設(shè)計(jì) ………………………………………………………21
4.3.2分流道設(shè)計(jì) ………………………………………………………23
4.4澆口確定 ………………………………………………………………23
4.5模具材料的選擇 ………………………………………………………24
4.6模架的確定 ……………………………………………………………24
4.6.1模架說明 …………………………………………………………24
4.6.2模架的選用 ………………………………………………………26
4.7導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu) ………………………………………………………27
4.8滑塊設(shè)計(jì) ………………………………………………………………27
4.8.1斜導(dǎo)柱滑塊設(shè)計(jì) …………………………………………………27
4.8.2液壓缸側(cè)向抽芯滑塊設(shè)計(jì) ………………………………………31
4.9頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì) …………………………………………………………31
4.10成型零件工作尺寸的計(jì)算 ……………………………………………31
4.10.1成型零件尺寸計(jì)算的基本內(nèi)容 ………………………………32
4.10.2成型零件的尺寸計(jì)算 …………………………………………32
4.11排氣設(shè)計(jì) ………………………………………………………………33
4.12冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) …………………………………………………………33
4.12.1溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響……………………………………33
4.12.2對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求…………………………………………34
4.12.3冷卻系統(tǒng)參數(shù)確定………………………………………………34
5 proe參數(shù)化設(shè)計(jì)………………………………………………………………38
6 proe塑料顧問塑件對(duì)塑件的流動(dòng)性分析……………………………………41
7 結(jié)論 ……………………………………………………………………………44
8 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………46
9 致謝 ……………………………………………………………………………47
10 附錄……………………………………………………………………………48
附錄一 塑料制品的公差數(shù)值表…………………………………………48
附錄二 常用液壓機(jī)的技術(shù)參數(shù)…………………………………………49
附錄三 部分國產(chǎn)常用注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)…………………………50
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1 引 言
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備。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。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60～80%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他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。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。
20世紀(jì)80年代以來，國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來越高的要求，同時(shí)為模具的發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。這些年來，中國模具發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)一直以15% 左右的增長速度快速發(fā)展。振興和發(fā)展中國的模具工業(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”已經(jīng)取得了共識(shí)。目前，中國有17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其他各類模具約占11%。近年來，中國模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了變化。除了國有專業(yè)廠家外，還有集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨(dú)資企業(yè)和私營企業(yè)，他們都得到了迅速的發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。
中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48in（約122cm）大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/ CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。
塑料模具是一項(xiàng)新興的產(chǎn)業(yè)，隨著塑料產(chǎn)品品種和市場需求的為斷增長，隨著塑料模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的不斷提高，我國塑料模具產(chǎn)業(yè)將會(huì)有更好的發(fā)展前景。
本課題加油機(jī)油槍手柄護(hù)套模具設(shè)計(jì)，這個(gè)課題是十分實(shí)際的，它就是加油站中加油機(jī)上的油槍護(hù)套，也就是說解決本課題具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。本課題給出油槍護(hù)套的塑件，要完成這個(gè)課題，首先要根據(jù)塑件的外形測繪出創(chuàng)建這個(gè)塑件的3D所需要的各個(gè)參數(shù)。用3D軟件所這個(gè)塑件做出來，并按要求把它的零件圖畫出來，再用CAD的方法把加工此塑件的模具給做出來。最后通過對(duì)其進(jìn)行注塑工藝分析，設(shè)計(jì)出合理的注塑模具、繪制出合理的注塑模具裝配圖及零件圖。本課題的關(guān)鍵是模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，塑件壁厚比較薄而且中間是空的，這就給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了提出了一個(gè)新的要求，并給設(shè)計(jì)帶來一定的困難。但經(jīng)過自己的不斷努力及老師的幫助，使得這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成。
2 注塑件的分析
2.1 注塑件零件圖
塑件零件圖：如圖2-1所示
年產(chǎn)量：小批量
材料：阻燃ABS
材料厚度：1mm
圖2-1 塑件零件圖
2.2 ABS塑料概述
?ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。
表2-1 ABS塑料物理特性
化學(xué)名稱
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
英文名稱
Acrylonitrile?Butadiene?Styrene
比重
1.05克/立方厘米
成型收縮率
0.4-0.7%
成型溫度
200-240℃
干燥條件
80-90℃
ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。在ABS中，隨著丙烯腈、丁二烯的含量不同，其性能估有所變化：丙烯腈可以提高顏料的耐熱性和耐腐蝕性能，丁二烯可以提高塑料的的彈性和沖擊強(qiáng)度，苯乙烯可以改善塑料的電絕緣性能和成型加工性能，所以在應(yīng)用中可以根據(jù)使用要求對(duì)以上三種單體的含量進(jìn)行調(diào)整。??ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現(xiàn)象。 ??ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性，成型加工和機(jī)械加工較好。ABS樹脂耐水、無機(jī)鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。下面分別來敘述ABS塑料性能：
1） 一般性能
ABS外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著成五顏六色，并具有高光澤度。ABS相對(duì)密度為1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為18～20，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，并發(fā)出特殊的肉桂味。
2） 力學(xué)性能
ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。
3） 熱學(xué)性能
ABS的熱變形溫度為93~118℃，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。
4） 電學(xué)性能
ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。
5） 環(huán)境性能
ABS不受水、無機(jī)鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易產(chǎn)生降解；于戶外半年后，沖擊強(qiáng)度下降一半。
6） ABS塑料的加工性能
ABS同PS一樣是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS的熔體流動(dòng)性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，與POM和HIPS類似；ABS的流動(dòng)特性屬非牛頓流體；其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對(duì)剪切速率更為敏感。
ABS的熱穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)降解現(xiàn)象。ABS的吸水率較高，加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。一般制品的干燥條件為溫度80~85℃，時(shí)間2~4h；對(duì)特殊要求的制品(如電鍍)的干燥條件為溫度70~80℃，時(shí)間18~18h。ABS制品在加工中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力的大小可通過浸入冰乙酸中檢驗(yàn)；如應(yīng)力太大和制品對(duì)應(yīng)力開裂絕對(duì)禁止，應(yīng)進(jìn)行退火處理，具體條件為放于70~80℃的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱內(nèi)2~4h，再冷卻至室溫即可。
7） 主要用途
ABS在機(jī)械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、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、加熱器等，還可用ABS夾層板制作小轎車車身；ABS還可用來制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。
8） 成型特性
無定形料,流動(dòng)性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長時(shí)間預(yù)熱干燥80-90度,3小時(shí)。宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為>270度)。對(duì)精度較高的塑件,模溫宜取50-60度,對(duì)高光澤.耐熱塑件,模溫宜取60-80度。如需解決夾水紋，需提高材料的流動(dòng)性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒?。如成形耐熱?jí)或阻燃級(jí)材料，生產(chǎn)3-7天后模具表面會(huì)殘存塑料分解物，導(dǎo)致模具表面發(fā)亮，需對(duì)模具及時(shí)進(jìn)行清理，同時(shí)模具表面需增加排氣位置。
2.3 ABS收縮率的確定
由于影響收縮率的因素較多中，在選取收縮率時(shí)應(yīng)根據(jù)塑件的具體情況區(qū)別對(duì)待，一般來說應(yīng)遵循以下原則：
1） 對(duì)收縮率范圍較小的塑料，取平均收縮率；
2） 對(duì)收縮率范圍較大的塑料，可根據(jù)塑件的形狀選取。對(duì)壁厚的制品取上限，對(duì)壁薄的制品取下限；
3） 應(yīng)考慮注射成型中的工藝對(duì)收縮率的影響（注射壓力越高，收縮率越小；注射溫度越高，收縮率越大；注射時(shí)間越短，收縮率越大）；
4） 當(dāng)塑料的收縮率很大時(shí)，可根據(jù)有關(guān)的圖表選取。
由表2-2查出ABS的收縮率為：0.3%-0.8%，根據(jù)收縮率選取的原則確定ABS的收縮率為0.5%。
表2-2收縮率范圍不大的常用塑料收縮率
塑料名稱
收縮率范圍（%）
塑料名稱
收縮率范圍（%）
聚苯乙烯
0.5-0.8
聚碳酸酯
0.5-0.8
聚砜
0.4-0.8
ABS
0.3-0.8
聚甲基丙烯酸甲酯
0.5-0.7
氯化聚醚
0.4-0.6
有機(jī)玻璃
0.5-0.9
注射酚醛
1-1.2
聚苯醚
0.5-1
醋酸纖維素
0.5-0.7
2.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量
2.4.1 尺寸精度
（1）尺寸精度的選擇；
塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)，然而在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。對(duì)塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來確定尺寸公差，該塑件是一般民用品，所以精度要求為一般精度即可，但是由于要保證兩半殼體的閉合，所以在凹槽和鎖位處應(yīng)該對(duì)精度要求高些，對(duì)其要有公差配合要求，應(yīng)選擇高精度。根據(jù)精度等級(jí)選用表，ABS的高精度為MT2級(jí)，一般精度為MT3級(jí)。根據(jù)塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在100~120范圍內(nèi)，取MT2B級(jí)的公差數(shù)值為0.52 mm，MT3B級(jí)的公差數(shù)值為0.78 mm。
表2-3 常用材料模塑件公差等級(jí)和選用(GB/T 14486)
材料代號(hào)
模塑材料
公差等級(jí)
標(biāo)注公差尺寸
未注公差尺寸
高精度
一般精度
ABS
MT2
MT3
MT5
PA
尼龍類塑料
無填料填充
MT3
MT4
MT6
玻璃纖維填充
MT2
MT3
MT5
PC
聚碳酸酯
MT2
MT3
MT5
PE
聚乙烯
MT5
MT6
MT7
POM
聚甲醛
MT3
MT4
MT6
MT4
MT5
MT7
PP
聚丙烯
MT3
MT4
MT6
MT2
MT3
MT5
MT2
MT3
MT5
PF
酚醛塑料
MT2
MT3
MT5
MT3
MT4
MT6
（2）尺寸精度的組成及影響因素
制品尺寸誤差構(gòu)成為：
=+++ （2-1）
式中 ——制件總的成型誤差；
——塑料收縮率波動(dòng)所引起的誤差；
——模具磨損后所引起的誤差；
——模具成型零件制造精度所引起的誤差；
——模具安裝，配合間隙引起的誤差；
影響塑料制品尺寸精度的因素比較復(fù)雜，歸納有以下三個(gè)方面：
1）模具——模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素。
2）塑料材料——主要是收縮率的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大。
3）成型工藝——成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮，從而影響尺寸精度。
2.4.2 塑件的表面質(zhì)量
表面質(zhì)量是一個(gè)相當(dāng)大的概念，包括微觀的幾何形狀和表面層的物理-力學(xué)性質(zhì)兩方面技術(shù)指標(biāo)，而不是單純的表面粗糙度問題。塑件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標(biāo)，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個(gè)等級(jí)。該塑件要求對(duì)型腔拋光，所以對(duì)粗糙度的要求比較高，查表得ABS拋光后的表面粗糙度為0.02m，但考慮塑件表面為磨砂面則要加入噴砂工藝。
表2-4 不同材料所能達(dá)到的表面粗糙度
2.5 塑件結(jié)構(gòu)分析
圖2-1 塑件三維圖
上圖是本課題給出油槍護(hù)套的塑件，要求做出生產(chǎn)此塑件的模具。要完成此課題，首先要根據(jù)塑件的外形測繪出創(chuàng)建這個(gè)塑件的3D所需要的各個(gè)參數(shù)。用3D軟件所這個(gè)塑件做出來，并按要求把它的零件圖畫出來，最后再用CAD的方法把加工此塑件的模具給做出來。下面對(duì)該塑件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析：
根據(jù)我們所學(xué)的知識(shí)，抽芯機(jī)構(gòu)按動(dòng)力來源可以分為：手動(dòng)抽芯、氣動(dòng)抽芯、液壓和機(jī)動(dòng)抽芯四種類型。抽芯機(jī)構(gòu)中比較典型的有：斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)、彎銷內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)、齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu)等。對(duì)于本塑件，要把這個(gè)塑件加工出來，必須有兩個(gè)側(cè)抽。對(duì)于行程大的兩個(gè)滑塊我們還可以采用液壓油缸的來回移動(dòng)來完成側(cè)抽，這種方法最簡單也最容易實(shí)現(xiàn)。其中這最主要的原因就是滑塊的行程比較的大，由彎銷或斜導(dǎo)柱來完成側(cè)抽就有一定的限制了。如果用彎銷或斜導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)，就必須使彎銷或斜導(dǎo)柱有較大的傾斜角度，且模具的高度會(huì)明顯的增加，浪費(fèi)了材料。而用液壓來完成側(cè)抽的話，直接由液壓的活塞直接帶動(dòng)就可以完成側(cè)向抽芯的動(dòng)作。而對(duì)行程較少的兩個(gè)滑塊我們則可以采用斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)相對(duì)于彎銷來說要簡單一點(diǎn)，這一組滑塊我們采用斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。
本課程設(shè)計(jì)所提供的塑件，厚度比較薄而且中間是空的，所以本課題在考慮模具的結(jié)構(gòu)，可以不用采用頂出機(jī)構(gòu)，而是用手動(dòng)的方式，在開模時(shí)將塑件從模具型腔中取出。這樣就可以使模具的結(jié)構(gòu)簡單化，大大減少了制造的成本，但同時(shí)給操作人員的操作帶來了麻煩。
另外本課題所要解決的問題就是澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)我們所學(xué)的知識(shí)，澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、冷料井、澆口等組成。澆口是連接流道與型腔的一段窄狹通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，它的形狀、尺寸和開設(shè)的位置對(duì)制品的成型質(zhì)量影響很大。在本設(shè)計(jì)中采用點(diǎn)澆口，它從制品內(nèi)側(cè)邊緣進(jìn)料，就可以得到一個(gè)看不出澆口的塑件，從而使外表更加的美觀、更加的漂亮，這樣也就可以讓人手拿著比較的舒服。如果采用直澆口，就會(huì)在塑件上殘留有料頭，塑件從注塑機(jī)上取出經(jīng)過修剪料頭才可以完成產(chǎn)品，而且修剪后的料頭留下的痕跡直接影響著產(chǎn)品的美觀及人手的舒適度，所以這里采用了一個(gè)點(diǎn)澆口。但采用了點(diǎn)澆口就要采用二次分型，在本設(shè)計(jì)中尼隆棒與限位桿結(jié)合的方法來完成二次分型。在合模時(shí)，尼隆棒與定模上的孔對(duì)盈配合，從而使動(dòng)模與定模暫時(shí)無法脫開，這時(shí)就可以取塑頭了，當(dāng)定模移動(dòng)到與限位桿接觸時(shí)，定模無法再移動(dòng)，此時(shí)定模與動(dòng)模脫開。但隨著定模與動(dòng)模距離的不斷增大，兩個(gè)小滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下也完成了側(cè)抽。尼隆棒的作用就是完成模具的二次分型，二次分型完成后等幾十秒就可以取塑件了。
對(duì)于兩個(gè)小的滑塊，它們的行程比較的小，但它們的長度相對(duì)比較的長而且滑塊的一側(cè)還必須有一個(gè)斜面，這樣就最好采用燕尾槽的結(jié)構(gòu)了。因?yàn)橐够瑝K的兩側(cè)都采用滑槽式的，其中的一側(cè)可以用銑刀銑出來，但斜面處的滑槽就不易加工。所以我們采用了一側(cè)滑槽一側(cè)是斜面的燕尾槽結(jié)構(gòu)形式。
3 注塑成型參數(shù)確定
3.1 注塑成型工藝過程
注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過機(jī)筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時(shí)間的保壓冷卻以后，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件。一般分為成型前的準(zhǔn)備、注射成形過程以及塑件的后片理三個(gè)階段。
1）物料準(zhǔn)備
為使成形工藝過程能順利進(jìn)行并保證塑料制件的質(zhì)量，在成形前應(yīng)進(jìn)行一系列必要的準(zhǔn)備工作。 成型前應(yīng)對(duì)物料的外觀色澤、顆粒情況，有無雜質(zhì)等進(jìn)行檢驗(yàn)，并測試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)。對(duì)于吸濕性強(qiáng)的塑料，應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以避免收縮應(yīng)力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。另外當(dāng)改變產(chǎn)品、更換原料及顏色時(shí)均需清洗料筒，通常柱塞式料筒可拆卸清洗，而螺桿式料筒可采用對(duì)空注射法清洗。
2）注塑成形過程
完整的注射成型過程包括加料、加熱塑化、加壓注射、保壓、冷卻定型、脫模等工序。但從實(shí)質(zhì)上講主要是塑化、注射充模和冷卻定型等基本過程。
塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，進(jìn)入模腔內(nèi)的流動(dòng)可分為充模（圖中0-t1時(shí)間段）、保壓補(bǔ)縮（圖中t1-t2時(shí)間段）、倒流階段（圖中t2-t3時(shí)間段）和澆口凍結(jié)后的冷卻（圖中t3-t4時(shí)間段）冷卻四個(gè)階段，注塑過程可以用如圖所示。圖中0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時(shí)刻；當(dāng)模腔充滿熔體（T= t1）時(shí)，熔體壓力迅速上升，達(dá)到最大值P0。從時(shí)間t1到t2，塑料仍處于螺桿的壓力下，熔體會(huì)繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補(bǔ)因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。由于塑料仍在流動(dòng)，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動(dòng)方向排列）容易被凝結(jié)，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段，p1為澆口凍結(jié)時(shí)的壓力。這一階段的時(shí)間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到澆口處熔體凍結(jié)為止（時(shí)間從t2- t3），由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會(huì)發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。其中，塑料凝結(jié)時(shí)的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素。從澆口處塑料完全凍結(jié)起到制件脫模取出時(shí)為止，倒流不再繼續(xù)進(jìn)行，模腔內(nèi)的塑料塑料冷卻并凝固定型。在冷卻階段中，隨著溫度的迅速下降中，模腔內(nèi)的塑料體積收縮，壓力也逐漸下降。開模時(shí)，模腔內(nèi)的壓力不一定等于外界大氣壓。有可能有一個(gè)殘余壓力（即圖中p2）。當(dāng)殘余壓力為下值時(shí)，脫模比較困難，塑件容易被刮傷甚至破裂；當(dāng)殘余壓力為負(fù)值時(shí)，塑件表面出現(xiàn)凹陷或內(nèi)部產(chǎn)生真空泡；當(dāng)殘余壓力接近零時(shí)，塑件不僅脫模方便，而且質(zhì)量較好。
圖3-1 注射成形過程中塑料壓力的變化
3）制件后處理
由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動(dòng)非常復(fù)雜，再加上流動(dòng)前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起時(shí)效變形外，還會(huì)使制件的力學(xué)性能，光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)開裂。故有的塑件需要進(jìn)行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。
退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力，此外，退火還可以對(duì)制件進(jìn)行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的10~20度至熱變形溫度以下10~20度之間；調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強(qiáng)、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點(diǎn)為121℃，加熱溫度為100～121℃，保溫時(shí)間與制件厚度有關(guān)，通常取2～9小時(shí)。
一般ABS制品不需后處理，只有電鍍級(jí)制品需經(jīng)烘烤（70-80℃，2-4小時(shí)）以鈍化表面痕跡，并且需電鍍的制品不能使用脫模劑，制品取出后要立即包裝。所以對(duì)于本設(shè)計(jì)，不采用后處理。
3.2 注塑成型工藝參數(shù)
正確的注射成形工藝可以保證塑料熔體良好塑化，順利充模、冷卻與定型，從而產(chǎn)出合格的塑料制作。溫度、壓力和時(shí)間是影響塑件注射成形的重要參數(shù)。
1） 溫度
注塑成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度，噴嘴溫度和模具溫度等。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生“流涎現(xiàn)象”；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。對(duì)于模具的溫度，在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中有兩種方法來保證：火焰加熱和通過打塑件來提高模具的溫度。ABS料與溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3-1所示。
2）壓力
注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力（塑化壓力）。注射壓力指柱塞或螺桿頂部對(duì)塑料熔體所施加的壓力。其作用是克服熔體流動(dòng)充模過程中的流動(dòng)阻力，使熔體具有一定的充模速率及對(duì)熔體進(jìn)行壓實(shí)。保壓力的大小取決于模具對(duì)熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。對(duì)于流動(dòng)性好的料，保壓力應(yīng)該小些，以避免產(chǎn)生飛邊，保壓力可取略低于注射壓力。背壓力是指注塑機(jī)螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)后退時(shí)所受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實(shí)程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時(shí)的剪切作用增強(qiáng)，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，背壓的使用范圍不超過2MPa。
2） 時(shí)間
完成一次注塑成型過程所需要的時(shí)間稱為成型周期。包括注射時(shí)間，保壓時(shí)間，冷卻時(shí)間，其他時(shí)間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時(shí)間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時(shí)間和冷卻時(shí)間，在實(shí)際生產(chǎn)中注射時(shí)間一般不超過10s，保壓時(shí)間較長一般為20~120秒，冷卻時(shí)間一般為30~120min（這三個(gè)時(shí)間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時(shí)間越長）。對(duì)于ABS的參數(shù)情況則如下表所示：
表3-1 常用熱塑性注射成形的工藝參數(shù)
塑料
項(xiàng)目
ABS
高抗沖擊ABS
耐熱
ABS
阻燃
ABS
透明
ABS
注射機(jī)類型
螺桿式
螺桿式
螺桿式
螺桿式
螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min）
30-60
30-60
30-60
20-50
30-60
噴嘴
形式
直通式
直通式
直通式
直通式
直通式
溫度/°C
180-190
190-200
190-200
180-190
190-200
料筒溫度/°C
前段
200-210
200-210
200-220
190-200
200-220
中段
210-230
210-230
220-240
200-220
220-240
后段
180-200
180-200
190-200
170-190
190-200
模具溫度/°C
50-70
50-80
60-85
50-70
50-70
注射壓力/MPa
70-90
70-120
85-120
60-100
70-100
保壓壓力/MPa
50-70
50-70
50-80
30-60
50-60
注射時(shí)間/s
3-5
3-5
3-5
3-5
0-4
保壓時(shí)間/s
15-30
15-30
15-30
15-30
15-40
冷卻時(shí)間/s
15-30
15-30
15-30
10-30
10-30
成形周期/s
40-70
40-70
40-70
30-70
30-80
經(jīng)過上面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)，因?yàn)楦鱾€(gè)推薦值有差別，而且有的與實(shí)際注塑成型時(shí)的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表3-3所示，另外這些基本的參數(shù)在塑件注塑的過程中根據(jù)實(shí)際需要做適當(dāng)?shù)男薷摹?
表3-3 制品成型工藝參數(shù)初步確定
特性
內(nèi)容
特性
內(nèi)容
注塑機(jī)類型
螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min）
40
噴嘴形式
直通式
模具溫度
60
噴嘴溫度/℃
180
后段溫度/℃
170~190
中段溫度/℃
190~200
前段溫度/℃
200~220
注射壓力/MPa
80
保壓力MPa
50
注射時(shí)間/s
3
保壓時(shí)間
5
冷卻時(shí)間/s
20
其他時(shí)間/s
20
成型周期/s
50
成型收縮(%)
0.5%
干燥溫度/℃
60~80
干燥時(shí)間/s
2
3.3 注塑機(jī)的選擇
如表3-4所給信息知，選用單螺桿注塑機(jī)。
表3-4 單雙桿注塑機(jī)比較
類型
特點(diǎn)
適用
單螺桿擠出機(jī)
結(jié)構(gòu)簡單
軟質(zhì)聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS等型材
雙螺桿擠出機(jī)
對(duì)材料的推進(jìn)、分散、混合效果好
高精度、高硬度（如硬聚氯乙烯）的大型塑件、如塑料門窗等
1）由公稱注射量選定注射機(jī)
由注射量選定注射機(jī).由PRO/E建模分析得（材料密度?。?
總體積V=15.26cm；總質(zhì)量M=16.33g；
流道凝料體積估算（將流道創(chuàng)建出來，體積分析由proe完成）：
v＝0.56 cm；m＝0.60g
實(shí)際注射量為：V=15.26+0.56＝15.82 cm；
實(shí)際注射質(zhì)量為：M=16.33+0.60=16.93g；
根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱注射量原則, 即：
0.8V≧ V （3-1）
V= V/0.8=16.93÷0.8=21.16 cm；
表3-5 G54-S200/400參數(shù)值
項(xiàng)目
G54-S200/400參數(shù)值
額定注射量/cm3
200-400
螺桿（注塞）直徑/mm
55
注射壓力/MPa
109
注射行程/mm
160
注射方式
螺桿式
鎖模力/kN
2540
最大成形面積/cm2
645
最大開合模行程/mm
260
模具最大厚度/mm
406
模具最小厚度/mm
165
噴嘴圓弧半徑/mm
18
噴嘴孔直徑/mm
4
頂出形式
動(dòng)模板設(shè)頂板，開模時(shí)頂桿通過動(dòng)模板與頂板相碰，機(jī)械頂出塑件
動(dòng)、定模固定板尺寸/mm x mm
532x634
拉桿空間/mm
290x368
合模方式
液壓－機(jī)械
流量/（L/min）
170、12
壓力/MPa
6.5
機(jī)器外形尺寸/mm x mm x mm
4700x1400x1800
形式
臥式
2）鎖模力計(jì)算
F≧kPA （3-2）
式中：
k為安全系數(shù)，k=1.1-1.2；
P為型腔內(nèi)熔體的平均壓力，一般取注射壓力的25% - 50%，柱塞式注塑機(jī)取40MPa – 50MPa，螺桿式注塑機(jī)取20MPa – 35MPa；
A為制品和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積，
另外，投影面積由三維選型軟件proe知：A＝5113.72mm2 ；k取 k=1.2；由前面表知選用螺桿式注塑機(jī)，取P＝40% * 80 ＝32MPa ；
則：F≧kPA＝1.2 * 32 * 106 * 5113.72 * 10-6＝196366.848N＝196.3kN
3）由鎖模力選定注射機(jī)
結(jié)合上面兩項(xiàng)的計(jì)算，，查國產(chǎn)注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表取G54-S200/400,主要技術(shù)參數(shù)如表3-5.
4）選擇的注塑機(jī)外形如下圖所示
圖3-2 注塑機(jī)外形
3.4 模具在注塑機(jī)上的安裝尺寸校核
1） 噴嘴尺寸
由注塑機(jī)參數(shù)知：注塑機(jī)前端的球面半徑R1與模具主流道始端的球面半徑R2必須吻合如下圖所示
圖3-3 主流道結(jié)構(gòu)
噴嘴與主流道始端的尺寸關(guān)系：R2＝R1 + （1-2）mm，而注塑機(jī)上注塑頭的半徑為R1＝18mm，而模具上噴嘴的半徑尺寸為R2＝20mm，滿足要求。
澆口流道與注塑機(jī)澆口之間的關(guān)系：D＝d+（0.5 - 1）mm，而所選的“噴嘴孔直徑”為4mm，而設(shè)計(jì)中所采用的噴嘴直徑為4.5mm，滿足要求。
2）定位圈尺寸校核
在注塑機(jī)上安裝模具時(shí)，應(yīng)將模具的定位圈裝入注塑機(jī)的定位孔中，以保證模具的主流道與注塑機(jī)噴嘴準(zhǔn)確對(duì)中。模具定位圈與注塑機(jī)定位孔采用H9/f9的間隙配合。
3) 螺孔尺寸校核
圖3-4 模具在注塑機(jī)上的安裝方式
由上圖知，選用圖（b）式壓板結(jié)構(gòu)確定模具在注塑機(jī)的位置。
4) 模具厚度校核
由三維軟件proe測量模具的厚度為170mm，而所選注塑機(jī)的最小間距為165mm，滿足要求；另外模具的最大長度為774mm，而注塑機(jī)的外形尺寸為4700x1400x1800，同樣滿足要求。
5）開模行程的較核
所選注塑機(jī)為全液壓式鎖模機(jī)構(gòu)，最大開模行程受模具厚度影響。此時(shí)最大開模行程S等于注塑機(jī)移動(dòng)、固定模板臺(tái)面之間的最大距離減去模具厚度。
L≧H+H+（5~10）mm （3-5）
260 ≧0+156+10＝166
260>156滿足要求。
式中
L——注塑機(jī)移模行程260 mm；
H——推出距離0 mm（本模具設(shè)計(jì)中沒有頂出機(jī)構(gòu)）；
H——流道凝料與二次分型行程156 mm。
4 模具設(shè)計(jì)
4.1 模具設(shè)計(jì)的流程
模具設(shè)計(jì)的流程如下步驟所示，也可以參照?qǐng)D4-1模具結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)的流程圖：
1） 制品的造型?？芍苯硬捎猛ㄓ玫娜S造型軟件。
2） 根據(jù)注塑制品采用專家系統(tǒng)進(jìn)行模具的概念設(shè)計(jì)，專家系統(tǒng)包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具制造工藝規(guī)劃、模具價(jià)格估計(jì)等模塊，在專家系統(tǒng)的推理過程中，采用基于知識(shí)與基于實(shí)例相結(jié)合的推理方法，推理的結(jié)果是注射工藝和模具的初步方案。方案設(shè)計(jì)包括型腔數(shù)目與布置、澆口類型、模架類型、脫模方式和抽芯方式等。
3） 在模具初步方案確定后，用CAE軟件進(jìn)行流動(dòng)、保壓、冷卻和翹曲分析，以確定合適的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。如果分析結(jié)果不能滿足生產(chǎn)要求，那么可根據(jù)用戶的要求修改注塑制品的結(jié)構(gòu)或修改模具的設(shè)計(jì)方案。
4） 對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)的結(jié)果，或者修改注塑制品的結(jié)構(gòu)，或者修改設(shè)計(jì)方案。
5） 在完成CAE分析和方案評(píng)價(jià)后，進(jìn)行模具的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括型腔、型芯的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)的布置及尺寸、冷卻系統(tǒng)的布置及尺寸等。
6） 模擬模具開模、推件與合模的過程，并進(jìn)行模具的干涉檢查。
7） 進(jìn)行成本估計(jì)，并由CAM軟件進(jìn)行數(shù)控加工模擬和自動(dòng)生成型腔、型芯的NC代碼。得到的裝配模型存入實(shí)例庫中，供以后的設(shè)計(jì)參考。
8） 為了適用工廠的需要，還應(yīng)完成由三維圖向二維工程圖的轉(zhuǎn)換，包括各種視圖生成、尺寸標(biāo)注、標(biāo)題欄、明細(xì)表、物性計(jì)算等。
圖4-1 模具結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)的流程圖
4.2 分型面的確定及型腔數(shù)目的確定
4.2.1 分型面的確定
分型面的選擇原則：
（1）便于塑件脫模；
（2）在開模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模；
（3）外觀不遭到損壞；
（4）有利于排氣和模具的加工方便。
此畢業(yè)設(shè)計(jì)中，分型面的選擇也不能按照一般的原則進(jìn)行選取，也就是說不能選擇在投影面積最大的地方，經(jīng)分析塑件的結(jié)構(gòu)得到在最大分型面上塑件無法正常脫模，因?yàn)樵谧畲笸队懊娣e方向上塑件上的凸出的結(jié)構(gòu)必須采用滑塊結(jié)構(gòu)。由于此情況比較的特殊，另外根據(jù)分型面選擇的第二條原則，將塑件最大面積的上方用一個(gè)分型面將動(dòng)定模分開。另外此模具采用變形的點(diǎn)澆口的形式，打塑件過程中首先將在第一分型面處將澆口（料頭）取下，在二次分型面處取下塑件。
圖4-2 模具分型面
4.2.2 型腔數(shù)目的確定
注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素：
（1）塑件的尺寸精度；
（2）模具制造成本；
（3）注塑成型的生產(chǎn)效益；
（4）模具制造難度。
考慮到該塑件是一般加油機(jī)的一個(gè)手柄護(hù)套,查手冊(cè)得塑件的經(jīng)濟(jì)精度推薦4級(jí),且考慮塑件的結(jié)構(gòu)（長度尺寸比較的大）這個(gè)產(chǎn)品還是一模一件比較的合適。
4.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設(shè)計(jì)及加工的復(fù)雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容之一。
4.3.1主流道設(shè)計(jì)
主流道是連接注塑機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機(jī)的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時(shí)也改善料流的速度，因?yàn)橐妥⑺軝C(jī)相配，所以其尺寸與注塑機(jī)有關(guān)。由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨(dú)加工和熱處理。主流道參數(shù)如表4-3所示：
表4-1 主流道主要參數(shù)
參數(shù)
參數(shù)值
錐角
=2°
內(nèi)表面粗糙度
Ra=0.63
小端直徑
D=d+(0.5~1)mm
半徑
R=R+(1~2)mm
材料
T8A
表4-2 主流道進(jìn)、出口直徑推薦值（mm）
下面介紹主流道的設(shè)計(jì)原則及主流道進(jìn)、出口直徑推薦值（見表4-2）。
1) 主流道應(yīng)單獨(dú)設(shè)計(jì)成襯套鑲?cè)攵０逯?，以利于制造、安裝和維修；
2) 主流道為圓錐形，圓錐角為2°-4°，對(duì)于流動(dòng)性差的塑料，可取4°-6°；
3) 主流道的長度應(yīng)盡量短，一般取<60mm；
4) 出口應(yīng)做成圓角，加角半徑為r=0.5mm-3mm或r=d2/8；
5) 主流道被套與噴嘴接觸的球面半徑比噴嘴球面半徑大1mm-2mm；
6) 主流道襯套與定模板的配合可用H7/m6，與定位圈的配合可用H9/f9；
7) 主流道襯套材料為T8、T10，熱處理硬度HRC52-56，表面粗糙度Ra1.6以上。
圖4-3 澆口結(jié)構(gòu)圖
4.3.2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)向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。
此畢業(yè)設(shè)計(jì)中所采用的流道系統(tǒng)比較的特殊，塑件是一模一件且有一個(gè)澆口，所以在設(shè)計(jì)在沒有分流道而只有直流道，這種情況在模具的設(shè)計(jì)中是非常常見的，比例直澆口的情況就是一個(gè)主流道而沒有分流道。
4.4 澆口確定
澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大，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。澆口的類型有很多，有點(diǎn)澆口，側(cè)澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應(yīng)用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定，本設(shè)計(jì)中采用點(diǎn)澆口的形式（它是一種截面尺寸很小的澆口，又稱針澆口。這種澆口適用于各種殼、盒類塑料制品的成型），其特點(diǎn)如下：
在澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，確定最佳的澆口尺寸是個(gè)較難的問題，一般來說，澆口的截面面積約為分流道截面的0.03倍—0.09倍；長度應(yīng)盡可能短，大約為1mm-1.5mm。確定澆口尺寸時(shí)，應(yīng)先取尺寸的下限，然后在試模中進(jìn)行修正。
1）點(diǎn)澆口的尺寸和結(jié)構(gòu)
點(diǎn)澆口的直徑一般取0.5mm-1.8mm，澆口長度取1mm-3mm，為防止清除凝料時(shí)挰制品表面，可在澆口與制品連接部位采用高0.3mm-0.5mm，錐度60度-90度的錐面結(jié)構(gòu)。從流道進(jìn)入澆口的部位，采用R1.5mm-2.5mm的圓弧，以利于熔體流動(dòng)。
點(diǎn)澆口一般設(shè)置在制品的頂端，根據(jù)制品的形狀、大小和不同要求，可采用單點(diǎn)澆口、雙點(diǎn)澆口、四點(diǎn)澆口等結(jié)構(gòu)。
2） 點(diǎn)澆口的優(yōu)點(diǎn)
a. 點(diǎn)澆口尺寸較小，熔體通過點(diǎn)澆口的流速增大，可提高了充模速度，因而可獲得外表清晰，有光澤的制品；
b. 熔體流過點(diǎn)澆口時(shí)，摩擦阻力熔體溫度略有升高，黏度下降，改善了流動(dòng)性，對(duì)薄壁或帶有精密花紋的制品成型有利；
c. 冷凝快，縮短了成型周期；
d. 可自動(dòng)拉斷凝料，殘留痕跡小，減小了休整工序，提高了生產(chǎn)效率。
3）點(diǎn)澆口的缺點(diǎn)
澆口尺寸小，充模阻力大，對(duì)熔體黏度高的塑料（如聚碳酸酯、聚砜等）成型不利，會(huì)產(chǎn)生填充不滿的缺陷。冷凝快，澆口凍結(jié)時(shí)間短，不適于厚壁制品。
對(duì)于此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，考慮塑件的結(jié)構(gòu)及ABS的材料特性，綜合以上各個(gè)因素，將此模具設(shè)計(jì)成點(diǎn)澆口的形式，錐角確定為2度。另外還有一點(diǎn)，點(diǎn)澆口制品的殘留痕跡小美觀且不摩手，也就是手感較好。
4.5模具材料的選擇
現(xiàn)有的模具模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,所以在模具材料的選擇時(shí)主要是根據(jù)制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和型芯材料.如何合理的選擇模具鋼,是關(guān)系到模具質(zhì)量的前提條件,如果選材不當(dāng)，則所有的精密加工所投入的工時(shí),設(shè)備費(fèi)用將浪費(fèi)。
在選擇模具鋼時(shí),首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能,從使用性能考慮:硬度是主要指標(biāo)之一,模具在高應(yīng)力作用下欲保持尺寸不變,必須有足夠的硬度,當(dāng)承受沖擊載荷時(shí)還要考慮折斷,崩刃問題,所以韌性也是一重要指標(biāo),耐磨性是決定模具壽命的重要因素,從ABS特性看,這三項(xiàng)指標(biāo)是必須要滿足的,此外還有紅硬性,抗壓屈服強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度和熱疲勞能力的指標(biāo)。
從工藝性能考慮:要熱加工工藝好,加工溫度范圍寬,冷加工性能如切削,銑削,拋光等加工性能好,此外還要考慮淬透性和淬硬性,熱處理變形和氧化脫碳等性能.另外從經(jīng)濟(jì)考慮,要求材料來源廣,價(jià)格低。查手冊(cè)選擇模仁的材料是40Cr.該鋼機(jī)械加工性能較好,具有優(yōu)良的耐腐蝕性能,拋光性能,較高的強(qiáng)度和耐磨性,適于制造承受高負(fù)荷,高耐磨及在腐蝕介質(zhì)作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等.對(duì)于動(dòng)、定模座的材料，一般可采用Ｑ235或45鋼材料，也不需要對(duì)其進(jìn)行處理。另外為了把模具固定在注射機(jī)上，動(dòng)、定模座板的兩側(cè)均需比動(dòng)、定模板的外形尺寸加寬25mm – 30mm。
4.6 模架的確定
4.6.1 模架說明
模架是設(shè)計(jì)、制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件。為提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期，組織專業(yè)生產(chǎn)，我國于1988年完成了《塑料注射模中小型模架》和《塑料注射模大型模架》等國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國的部分地區(qū)形成了自己的標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)用的最多的就是龍記標(biāo)準(zhǔn)模架及富德巴標(biāo)準(zhǔn)模架，此設(shè)計(jì)中采用德巴標(biāo)準(zhǔn)模架。市場上有標(biāo)準(zhǔn)件出售，這為制造注射模具提供了便利條件。
1）中小型標(biāo)準(zhǔn)注射模架（GB/T 12556.1）
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，中小型模架的周界尺寸范圍<=560mm x 900mm，還規(guī)定了其模架結(jié)構(gòu)形式為品種型號(hào)。
a. 基本型
基本型分為A1、A2、A3、A4四個(gè)品種，模架的組成，功能及用途見表4-3
表4-3 基本型模架的組成功能及用途
型號(hào)
組成、功能及用途
中小模架Ａ1型（大型模架Ａ型）
定模采用兩塊模板。動(dòng)模采用一塊模板，無支撐板，設(shè)置以推桿推出塑件的機(jī)構(gòu)組成模架。適用于立式與臥式注射機(jī)，單分型面一般設(shè)在合模上，可設(shè)計(jì)成多個(gè)型腔成形多個(gè)塑件的注射模
中小模架Ａ2型（大型模架Ｂ型）
定模和動(dòng)模均采用兩塊模板，有支承面，設(shè)置以推桿推出塑件的機(jī)構(gòu)組成模架。適用于立式或臥式注射機(jī)上，用于直澆道，采用斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯，單型腔成型，其分型面可在合模面上，也可設(shè)置斜滑塊垂直分型脫模式機(jī)構(gòu)的注射模
中小模架Ａ3、Ａ4型（大型模架Ｐ1、Ｐ2型）
Ａ3型（Ｐ1型）的定模采用兩塊模板，動(dòng)模采用一塊模板，它們之間設(shè)置一塊推件板連接推出機(jī)構(gòu)，用以推出塑件，無支承面。
Ａ4型（Ｐ2型）的定模和動(dòng)模均采用兩塊模板，它們之間設(shè)置一塊推件板連接推出機(jī)構(gòu)，用以推出塑件，有支承面。
Ａ3，Ａ4型均適用于立式或臥式注射機(jī)上，脫模力大，適用于殼形塑件，以及塑件下表峭允許留有頂出痕跡的塑件注射成形的模具。
b. 派生型
派生型分P1-P9共9個(gè)品種，其模架的組成，功能及用途見表4-4
2）大型模架標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 12555.1）
大型模架中規(guī)定的周