氣壓瓶蓋注射模具設(shè)計(jì)-抽芯塑料注塑模含NX三維及17張CAD圖
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摘 要
本文詳細(xì)地闡述了氣壓瓶蓋注射模具的設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)了注射模具中的各個(gè)系統(tǒng)，如澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，并對(duì)塑料材料性能進(jìn)行了分析。根據(jù)塑件的產(chǎn)品數(shù)量要求，以及結(jié)構(gòu)要求，該模具采用一模一腔。整個(gè)設(shè)計(jì)過程都是用Pro/E軟件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，使整個(gè)模具設(shè)計(jì)過程簡(jiǎn)單明了。利用MPA軟件進(jìn)行模流分析，為模具設(shè)計(jì)和成型工藝的指定提供參照依據(jù)。使用Pro/E軟件設(shè)計(jì)成型零件以及非標(biāo)零件，從而進(jìn)行全方面的參數(shù)化設(shè)計(jì)，即對(duì)模具進(jìn)行分模、生成元件、裝配、試模、開模等設(shè)計(jì)。使用EMX4.1調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)模架以及標(biāo)準(zhǔn)件，從而完成模具的整體設(shè)計(jì)。同時(shí)應(yīng)用Pro.e可快捷的將三維圖轉(zhuǎn)化為二維工程圖，直接指導(dǎo)生產(chǎn)。針對(duì)塑件的特點(diǎn)，本模具設(shè)計(jì)了側(cè)抽芯滑塊機(jī)構(gòu)，也構(gòu)成了本次模具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。
關(guān)鍵詞 ：注射模，參數(shù)化設(shè)計(jì)，側(cè)抽芯和滑塊，氣壓瓶蓋
ABSTRACT
This article has elaborated the injection mould design of the Air pressure bottle cover. Designed all system of the injecting mould .and orientating institution,side disparting modle and taking out core institution. Besides , analyzing material’capabilities .Considing the number of the production and fabric requiring , the mould is one mould with one cavity .That die is injection moule adhibiting three side cores.The whole design processeses are all according to the foundation of the software of Pro/ E .Using MPA carries through model stream analysis.for mould design and type technology to offer reference basis; then using Pro-E to carries out moulding parts and unstandarding parts, according the whole Parameter melts to design,namely carrying through dividing mould,generation element and examination mould, open mould. In EMX, we can load the standard component and standard parts, at the same time we can use it turn from the picture of 3D for the picture of 2D,immediacily instruct production.Basising the characteristic of the mold, the moule design Side core slide .These things also constituted main contents of this die design.
Key words ：Injection mould，Parameterization design，Side core and slide mrvhsnidm，Air pressure bottle cover
II
目錄
第一章 前言 1
1.1 模具行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀 1
1.2 我國(guó)模具發(fā)展的現(xiàn)狀 1
1.3 參數(shù)化技術(shù)慨述 2
1.4 選題目的以及意義 3
第二章 塑件成型工藝性分析 4
2.1 氣壓瓶蓋三維模型及二維圖 4
2.2 結(jié)構(gòu)特征分析及成型工藝性分析 5
2.2.1 結(jié)構(gòu)特征分析 5
2.2.2 成型工藝性分析 5
2.2.3 塑件材料的基本性能 5
2.2.4 塑料的成型收縮率 6
2.2.5 塑件材料的流動(dòng)性 6
第三章 塑件成形工藝與設(shè)備 7
3.1 注塑成型工藝條件 7
3.1.1 溫度 7
3.1.2 壓力 7
3.1.3 時(shí)間 7
3.2 注射機(jī)型號(hào)的確定 8
3.2.1 由公稱注射量選擇注射機(jī) 9
3.2.2 由鎖模力選擇注射機(jī) 9
3.3 型腔數(shù)量以及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 10
3.3.1 型腔數(shù)量校核 10
3.3.2 最大注射量校核 10
3.3.3 鎖模力的校核 11
3.3.4 注射壓力校核 11
3.3.5 安裝尺寸校核 12
3.3.6 開模行程校核 13
第四章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14
4.1 型腔的確定 14
4.2 制品成型位置及分型面的選擇 14
4.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16
4.3.1 主流道設(shè)計(jì) 16
4.3.2 冷料穴的設(shè)計(jì) 18
4.3.3 分流道設(shè)計(jì) 18
4.3.4 澆口的位置、數(shù)量的確定 19
4.3.5 剪切速率的校核 22
4.3.6 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23
4.4 成型零部件設(shè)計(jì) 24
4.4.1 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 24
4.4.2 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與尺寸計(jì)算 25
4.5 模架的選用 27
4.5.1 型腔側(cè)壁以及底板厚度尺寸 27
4.5.2 模具高度尺寸的確定 28
4.6 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu) 29
4.7 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 30
4.7.1 脫模力的計(jì)算 31
4.7.2 推桿脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 32
4.8 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 33
4.8.1 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 34
4.8.2 滑塊的設(shè)計(jì) 39
4.8.3 楔緊塊的設(shè)計(jì) 41
4.8.4 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)中的干涉現(xiàn)象 41
4.9 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 41
4.9.1 冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 42
4.9.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 44
4.10 模具成型零部件材料的選擇 45
4.11 裝配總圖 46
4.12 模具的裝配過程 47
4.13 模具運(yùn)動(dòng)分析過程 48
第五章 試模 49
5.1 試模過程 49
5.2 試模過程中可能產(chǎn)生的缺陷、原因以及調(diào)整方法 49
5.3 試模過程記錄 51
第六章 總結(jié) 58
參考文獻(xiàn) 59
致謝 60
畢業(yè)設(shè)計(jì)
第一章 前言
1.1模具行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀
模具行業(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。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力，它已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。目前，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占30%左右。二十一世紀(jì)世界制造加工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，對(duì)注塑產(chǎn)品與模具的設(shè)計(jì)制造提出了新的挑戰(zhàn)，產(chǎn)品需求的多樣性要求塑件設(shè)計(jì)的多品種、復(fù)雜化，市場(chǎng)的快速變化要求發(fā)展產(chǎn)品及模具的快速設(shè)計(jì)制造技術(shù)，全球性的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)要求盡可能地降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)新、精密、復(fù)雜、高附加值已成為注塑產(chǎn)品的發(fā)展方向，必須尋求高效、可靠、敏捷、柔性的注塑產(chǎn)品與模具設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)。
當(dāng)前，國(guó)內(nèi)塑料模具市場(chǎng)以注塑模具需求量最大，其中發(fā)展重點(diǎn)為工程塑料模具。有關(guān)數(shù)據(jù)表明,目前僅汽車行業(yè)就需要各種塑料制品36萬噸；電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過1000萬臺(tái)；彩電的年產(chǎn)量已超過3000萬臺(tái)；到2010年,在建材行業(yè),塑料門窗的普及率為30％,塑料管的普及率將達(dá)到50％。這些都會(huì)導(dǎo)致對(duì)模具的需求量大幅度增長(zhǎng)。近來我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，目前已呈現(xiàn)出市場(chǎng)廣闊、產(chǎn)銷兩旺的局面。深圳周邊及珠江三角洲地區(qū)是中國(guó)塑料模具工業(yè)最為發(fā)達(dá)、科技含量最高的區(qū)域，預(yù)計(jì)有可能在10年內(nèi)發(fā)展成為世界模具生產(chǎn)中心。其次，浙江東部的余姚、寧海、黃巖溫州等地區(qū)的塑料模具工業(yè)發(fā)展也非?？臁?相當(dāng)多的發(fā)達(dá)國(guó)家塑料模具企業(yè)移師中國(guó)，是國(guó)內(nèi)塑料模具工業(yè)迅速發(fā)展的重要原因之一。中國(guó)技術(shù)人才水平的提高和平均勞動(dòng)力成本低都是吸引外資的優(yōu)勢(shì)，這些是塑料模具市場(chǎng)迅速成長(zhǎng)的重要因素所在，所以中國(guó)塑模市場(chǎng)的前景一片輝煌。
1.2我國(guó)模具發(fā)展的現(xiàn)狀
雖然近幾年來，我國(guó)塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大發(fā)展，但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，一些低檔塑料模具已供過于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈；一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有一些趨向于供過于求，然而精密加工設(shè)備還很少，一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的中高檔塑料模具每年仍大量進(jìn)口。許多先進(jìn)的技術(shù)如ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ技術(shù)的普及率還不高，我國(guó)塑料模具行業(yè)與其發(fā)展需要和國(guó)外先進(jìn)水平相比，還存在很多方面的問題?，F(xiàn)在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度為70％～80％，而我國(guó)只有30％左右。如能廣泛應(yīng)用模具標(biāo)準(zhǔn)件，將會(huì)縮短模具設(shè)計(jì)制造周期25％～40％，并可減少由于使用者自制模具件而造成的工時(shí)浪費(fèi)?，F(xiàn)在應(yīng)用模具CAD／CAM技術(shù)設(shè)計(jì)模具已較為普遍，隨著通用機(jī)械CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，塑料注射模CAD/CAM已經(jīng)不斷的深化。從上世紀(jì)60年代基于線框模型的CAD系統(tǒng)開始, 到70年代以曲面造型為核心的CAD/CAM系統(tǒng)，80年代實(shí)體造型技術(shù)的成功應(yīng)用，90年代基于特徵的參數(shù)化實(shí)體/曲面造型技術(shù)的完善，為塑料注射模采用CAD/CAE/CAM技術(shù)提供了可靠的保證。目前在國(guó)內(nèi)外巿場(chǎng)已涌現(xiàn)出一批成功應(yīng)用于塑料注射模的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。而且通過推廣使用模具標(biāo)準(zhǔn)件，實(shí)現(xiàn)了部分資源共享，這樣就大大減少模具設(shè)計(jì)的工作量和工作時(shí)間，對(duì)于發(fā)展CAD／CAM技術(shù)、提高模具的精密度有重要意義。因此，模具成為國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品。現(xiàn)代模具是多學(xué)科知識(shí)集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動(dòng)相對(duì)密集。
1.3參數(shù)化技術(shù)慨述
參數(shù)化技術(shù)是當(dāng)前CAD技術(shù)重要的研究領(lǐng)域之一，通過改動(dòng)圖形某一部分或某幾部分的尺寸，自動(dòng)完成對(duì)圖形中相關(guān)部分的改動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)尺寸對(duì)圖形的驅(qū)動(dòng)。在設(shè)計(jì)過程中，系統(tǒng)自動(dòng)地捕獲用戶的設(shè)計(jì)意圖，并把各個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)象以及對(duì)象之間的關(guān)系記錄下來，當(dāng)用戶修改圖紙中的設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)地更新圖紙，使圖紙中反映用戶設(shè)計(jì)意圖的設(shè)計(jì)對(duì)象之間的關(guān)系依舊可以維持。參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)以其強(qiáng)有力的草圖設(shè)計(jì)、尺寸驅(qū)動(dòng)修改圖形功能，極大地改善了圖形的修改手段，提高了設(shè)計(jì)的柔性，在慨念設(shè)計(jì)、初始設(shè)計(jì)、產(chǎn)品建模及修改系列設(shè)計(jì)、多方案比較、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、實(shí)體造型、裝配、公差分析與綜合、機(jī)構(gòu)仿真、優(yōu)化設(shè)計(jì)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用，并體現(xiàn)出很高的應(yīng)用價(jià)值，能否實(shí)現(xiàn)參數(shù)化目前已成為評(píng)價(jià)CAD系統(tǒng)優(yōu)劣的重要技術(shù)指標(biāo)。
Pro/ENGINEER 集合了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品組合、模具開發(fā)、NC加工、鈑金件設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)、自動(dòng)量測(cè)、機(jī)構(gòu)仿真、應(yīng)力分析等功能于一體。是塑料模具實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的一個(gè)必備的軟件。EMX（Expert Moldbase Extension）是PRO/E系統(tǒng)中的一個(gè)外掛模塊，專門用來建立各種標(biāo)準(zhǔn)模架及模具標(biāo)準(zhǔn)件和滑塊、斜銷等附件，能夠建立冷卻水管，能夠自動(dòng)產(chǎn)生模具工程圖和明細(xì)表，還可以模擬模具開模過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真和干涉檢查，并可將仿真結(jié)果輸出成視頻文件，是個(gè)功能非常強(qiáng)大且使用非常方便的模具設(shè)計(jì)工具。
本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和模架設(shè)計(jì)是利用模架設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。型腔和型芯設(shè)計(jì)可以在EMX里設(shè)計(jì)，也可以事先在PRO/E的制造模塊里完成。本設(shè)計(jì)有一部分是在EMX里完成。在模架調(diào)入之后可以根據(jù)需要添加、刪除各種模具零件。也可以修改現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)件使之滿足自身設(shè)計(jì)。完全的參數(shù)化設(shè)計(jì)，使用非常方便。
Pro/ENGINEER參數(shù)化設(shè)計(jì)的特性：
(1)．3D實(shí)體模型除了可以將用戶的設(shè)計(jì)思想以最真實(shí)的模型在計(jì)算機(jī)上表現(xiàn)出來之外，借助于系統(tǒng)參數(shù)，還可以隨時(shí)計(jì)算出產(chǎn)品的體積、面積、重心、重量、慣性大小等，可極大的減少設(shè)計(jì)人員的計(jì)算時(shí)間。
(2)．Pro/ENGINEER可隨時(shí)由3D實(shí)體模型產(chǎn)生2D工程圖，且可自動(dòng)標(biāo)示工程圖尺寸。不論在3D還是2D圖形上作尺寸修正。其相關(guān)的2D圖形或3D實(shí)體模型均自動(dòng)修改，同時(shí)組合、制造等相關(guān)設(shè)計(jì)也會(huì)自動(dòng)修改，如此可確保數(shù)據(jù)的正確性，并避免反復(fù)修正的耗時(shí)性。
(3)．以特征作為設(shè)計(jì)的單位。可隨時(shí)對(duì)特征做合理、不違反幾何順序調(diào)整、插入、刪除、重新定義等修正動(dòng)作。
1.4 選題目的以及意義
畢業(yè)設(shè)計(jì)將總結(jié)專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)技術(shù)的學(xué)習(xí)成果,鍛煉和開發(fā)學(xué)生的綜合運(yùn)用能力。本課題要求跟據(jù)圖紙以及任務(wù)書設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)優(yōu)化的模具。該塑件為氣壓瓶蓋，它是配在氣壓瓶上用的一種蓋子，由于是配用，批量不是很大，為中批量生產(chǎn)。其結(jié)構(gòu)有點(diǎn)復(fù)雜，有三個(gè)側(cè)抽芯，因而該塑件的模具有一個(gè)典型結(jié)構(gòu)——側(cè)抽芯滑塊機(jī)構(gòu)。這個(gè)課題能充分體現(xiàn)專業(yè)知識(shí)，對(duì)模具設(shè)計(jì)能力有一定的鍛煉。
通過對(duì)氣壓瓶蓋的注射模具的設(shè)計(jì)，可以鞏固專業(yè)知識(shí)為以后從事本專業(yè)實(shí)際工作和研究工作奠定了重要的思想基礎(chǔ)，也同時(shí)具有一定的初步開發(fā)模具能力。另外加深了對(duì)機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用。提高了整體的設(shè)計(jì)能力。
第二章 塑件成型工藝性分析
2.1氣壓瓶蓋三維模型及二維圖
圖2.1 氣壓瓶蓋三維模型
材料ABS，中批量生產(chǎn)，未注公差等級(jí) IT4
圖2.2 氣壓瓶蓋二維圖
2.2結(jié)構(gòu)特征分析及成型工藝性分析
2.2.1結(jié)構(gòu)特征分析
該塑件為氣壓瓶蓋，其二維圖尺寸如圖2-2所示，塑件的壁厚為2.5mm,為中批量生產(chǎn)，材料為ABS，成型工藝性好，可以注射成型。
2.2.2成型工藝性分析
根據(jù)塑件的用途以及塑料的性質(zhì)分析其表面質(zhì)量，確定塑件的精度等級(jí)要求為：IT4；其中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)。
為了便于塑件從模腔中脫出或從塑件中抽出型芯，塑件設(shè)計(jì)時(shí)須考慮其內(nèi)外壁面應(yīng)該有足夠的脫模斜度。最小脫模斜度與塑料性能、塑件幾何形狀有關(guān)。該塑件壁厚約為2.5mm，大開口處有5o的斜角，小開口處有3o的傾角，這樣足以使型芯很容易抽出。為了容易使大的側(cè)抽芯容易抽出可以查參考文獻(xiàn)中的表2-19 ，脫模斜度（型芯）：1o。
2.2.3 塑件材料的基本性能
本塑料制件采用ABS成型，密度為1.02至1.16 g/cm3。全稱為苯乙烯——丁二烯——丙烯腈共聚物，它是一種三元共聚物，擁有三種組元的共同性能，使其具有“堅(jiān)韌，質(zhì)硬，剛性”的特點(diǎn)。ABS樹脂具有較高的的沖擊韌性和力學(xué)強(qiáng)度，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性及電性能良好。而且有易成型和機(jī)加工的特點(diǎn)。此外，表面還可以鍍鉻，成為塑料涂金屬的一種常用材料。它是一種無定形材料，吸濕性強(qiáng)，其吸水率（24h）:0.2%～0.3%；含水量應(yīng)小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥。其拉伸彈性模量為1800～2900MPa，彎曲強(qiáng)度：99～134MPa；與鋼的摩擦因數(shù)為0.21。在設(shè)計(jì)時(shí)候要注意澆注系統(tǒng)的料流阻力小，澆口處外觀不良，易發(fā)生熔接痕，要注意選擇澆口位置、形式。頂出力不宜過大。
2.2.4 塑料的成型收縮率
塑件從模具中取出到冷卻至室溫會(huì)發(fā)生尺寸收縮，這種性能稱收縮性。查參考文獻(xiàn)[1]中的表2-16該塑料的成型收縮率（%）：0. 4～0.7；由于收縮不僅與樹脂的熱脹冷縮有關(guān)，還和各成型因素有關(guān)，所以將成型后塑件的收縮稱成形收縮。影響收縮的因素主要有：1.塑料品種 2.塑料特性 3.模具結(jié)構(gòu) 4.成形工藝。
這里取計(jì)算成型收縮率為0.5%。
2.2.5 塑件材料的流動(dòng)性
?塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為流動(dòng)性。這是模具設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的一個(gè)重要工藝參數(shù)。流動(dòng)性大易造成溢料過多，填充型腔不密實(shí)，塑件組織疏松，樹脂、填料分頭聚積，易粘模、脫模及清理困難，硬化過早等弊病。但流動(dòng)性小則填充不足，不易成形，成形壓力大。所以選用塑料的流動(dòng)性必須與塑件要求、成型工藝及成形條件相適應(yīng)。ABS的流動(dòng)特性屬非牛頓流體。查參考資料可以知道ABS流動(dòng)性中等。影響塑料流動(dòng)性的因素一般有1.溫度 2.壓力 3.模具結(jié)構(gòu)。
第三章 塑件成形工藝與設(shè)備
3.1注塑成型工藝條件
3.1.1 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。ABS塑料與溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)查參考資料如表3-1所示。
表3-1 溫度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)
料筒溫度 /℃
噴嘴溫度/℃
模具溫度/℃
后 段
中 段
前 段
180～200
210～230
200～210
180～190
50～70
資料來源： 陳志剛主編．塑料模具設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003年2月，第36頁
3.1.2 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。注射壓力用以克服熔體從料筒向型腔流動(dòng)的阻力，提供充模速度及對(duì)熔料進(jìn)行壓實(shí)等。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)于像ABS流動(dòng)性一般的塑料，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)，背壓的使用范圍約為3.4～27.5MPA。
3.1.3 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)間一般為3～5秒，保壓時(shí)間一般為20～120秒，冷卻時(shí)間一般為30～120秒（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(zhǎng)）。確定成型周期的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值如表3-2所示。
表3-2 成型周期與壁厚關(guān)系
制件壁厚 /mm
成型周期 / s
制件壁厚 / mm
成型周期 / s
0.5
10
2.5
35
1.0
15
3.0
45
1.5
22
3.5
65
2.0
28
4.0
85
資料來源：黃虹主編． 塑料成型加工與模具． 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003年3月，第87頁
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。
表3-3 制品成型工藝參數(shù)初步確定
內(nèi)容
特性
內(nèi)容
特性
注塑機(jī)類型
螺桿式
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）
50
噴嘴形式
直通式
模具溫度(℃)
50
噴嘴溫度(℃)
175
后段溫度(℃)
180～210
中段溫度(℃)
210～230
前段溫度(℃)
200～210
注射壓力(MPa)
80
保壓力（MPa）
60
注射時(shí)間(s)
4
保壓時(shí)間 （s）
25
冷卻時(shí)間(s)
25
其他時(shí)間（s）
成型周期(s)
60
成型收縮(%)
0.5
預(yù)熱干燥溫度(℃)
80～95
預(yù)熱干燥時(shí)間(h)
4～5
資料來源： 陳志剛主編．塑料模具設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003年2月，第67
頁
3.2 注射機(jī)型號(hào)的確定
注射模具是安裝在注射機(jī)上使用的。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，除了應(yīng)掌握注射成型工藝過程外，還應(yīng)對(duì)所選用的注射機(jī)有關(guān)技術(shù)參數(shù)有全面了解，才能生產(chǎn)出合格的塑料制件。注射機(jī)為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。注射成型時(shí)注射模具安裝在注射機(jī)的動(dòng)模板和定模板上，由鎖模裝置和模并鎖緊，塑料在料筒內(nèi)加熱呈熔融狀態(tài)，由注射裝置將塑料熔體注入型腔內(nèi)，塑料制品固化冷卻后由鎖模裝置開模，并由推出裝置將制件推出。
3.2.1 由公稱注射量選擇注射機(jī)
利用PRO/E測(cè)量工具可以測(cè)得塑件體的體積為：V=94.204cm3。取其密度為1.1g/ cm3，那么質(zhì)量M=94.204cm31.1g/ cm3=103.62g。查參考文獻(xiàn) 流道凝量的體積一般取塑件體積0.5倍；由于該模具采用一模一腔，所以：
實(shí)際注射量為:V=1.5V=1.5×94.204=141.306 cm；
實(shí)際注射質(zhì)量為：M=1.5M=1.5×103.62=155.43g；
模具設(shè)計(jì)時(shí)，塑件成型所需的塑料熔體的總?cè)萘炕蛸|(zhì)量需在注射機(jī)額定注射80%內(nèi)。由此可得注射機(jī)所需體積最小為：141.306/80%=176.633cm3。
3.2.2 由鎖模力選擇注射機(jī)
塑料制件在分型面上的投影面積為A1=3038.5mm2。流道凝料（包括澆口）在分型面上的上的投影面積A2， A2 =0.3A1 =0.3·3038.5=911.55 mm2 ；
A= A1+ A2=3038.5+911.55=3950.05 mm2
查參考文獻(xiàn)
FF=A·P （3.1）
=3950.05 mm2 ·30MPa
=3950.05 mm2×30×10Pa
=118.5（KN）
式中 F注射機(jī)的公稱鎖模力（N）；A塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和；P為型腔內(nèi)熔體壓力，查參考文獻(xiàn)表5-1，取P=30MP ；
結(jié)合上面兩項(xiàng)的計(jì)算，查參考文獻(xiàn)中的表4-2，初步確定注塑機(jī)為 XS-ZY-250型注射機(jī)。
該注射機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下所示：
表4-2 注射機(jī)XS-ZY-250技術(shù)參數(shù)表
特性
內(nèi)容
特性
內(nèi)容
結(jié)構(gòu)類型
臥式
拉桿內(nèi)間距/mm
448×370
理論注射容積/ cm
250
模板最大行程/mm
500
螺桿直徑/ mm
f50
最大模具厚度/mm
350
注射壓/ MP
130
最小模具厚度/mm
200
注射速率/ g/s
200
鎖模形式/mm
液壓
注射行程/ mm
160
模具定位孔直徑/mm
Φ125+0.060
螺桿轉(zhuǎn)速/ r/min
25～89
噴嘴球半徑/mm
18
塑化能力/ g/s
噴嘴孔直徑/mm
f4
鎖模力/ KN
1800
模板尺寸（mm）
598×520
資料來源： 陳志剛主編．塑料模具設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003年2月，第98頁
3.3 型腔數(shù)量以及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核
3.3.1型腔數(shù)量校核
為了使模具與注射機(jī)相匹配以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度，模具設(shè)計(jì)前應(yīng)合理的確定型腔數(shù)目。
按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量
（3.2）
其中 ————注射機(jī)最大注射量，；
————澆注系統(tǒng)凝料量，；
————單個(gè)塑件的容積，；
通過上面3.2.1可知算單個(gè)塑件的質(zhì)量為103.62g；澆道凝料的質(zhì)量為 51.81g。
而凝料的容量和最小注射量應(yīng)不小于注射機(jī)額定最大注射量的20%，故可得， n=1.43，所以型腔的數(shù)目取：n=1。
3.3.2最大注射量校核
為確保塑件質(zhì)量，注塑模一次成型的塑件質(zhì)量（包括流道凝料質(zhì)量）應(yīng)在公稱注塑量的35%～75%范圍內(nèi)，最大可達(dá)80%，最小不小于10%。為了保證塑件質(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，選擇范圍通常在50%～80%。
V=141.306 cm V公=250 cm
V/ V公×100%=141.306/250×100%=56.52%
可見注射量滿足要求。
3.3.3 鎖模力的校核
當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沿注射機(jī)軸向方向的很大推力，其大小等于制品與澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和乘以型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力。該推力應(yīng)小于注射機(jī)的額定鎖模力T合，否則在注射成型時(shí)會(huì)因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。
在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按參考文獻(xiàn)中的下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力：
F＞ A·P （3.3）
式中 F——注塑機(jī)額定鎖模力，F(xiàn)=1800KN；
P——為型腔內(nèi)熔體壓力（MPa），由3.2.1可知，P=30MP；
A·P= 3950.05 mm2·30MPa
= 118.5（KN）<1800 (KN)
可見鎖模力滿足要求。
3.3.4 注射壓力校核
注射壓力的校核是檢驗(yàn)注射機(jī)的最大注射壓能否滿足制品成型的需要。為此注射機(jī)的最大注射壓力應(yīng)大于或等于塑件成型時(shí)所需要的注射壓力，即
Pmax>P
式中 Pmax為注射機(jī)的最大注射壓力，該注射機(jī)的Pmax為130MPa;P為塑件成型時(shí)所需要的注射壓力,一般取P=40～200Mpa.制品成型時(shí)所需的注射壓力一般很難確定，它與塑料品種、注射機(jī)類型、噴嘴形式、制品形狀的復(fù)雜程度以及澆注系統(tǒng)等因素有關(guān)。在確定制品成型所需的注射壓力時(shí)可利用類比法或參考各種塑料的注射成型工藝參數(shù)等，ABS的成型注射壓力在78.4MPa至150MPa的范圍內(nèi)，考慮本塑件平均厚度為3mm，所以注射壓力可P取為100Mpa,可見螺桿注射壓力滿足要求。
3.3.5 安裝尺寸校核
3.3.5.1 噴嘴尺寸校核
為了使注塑模能夠順利地安裝在注射機(jī)上并生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)模具時(shí)必須校核注射機(jī)上與模具安裝有關(guān)的尺寸，因?yàn)椴煌吞?hào)和規(guī)格的注射機(jī)，其安裝模具部分的形狀和尺寸各不相同。一般情況下設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)校核的部分包括噴嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模板上的螺孔尺寸等,這里先對(duì)噴嘴尺寸進(jìn)行校核，其他的校核需要在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行完以后進(jìn)行校核。
注射機(jī)噴嘴前端的球面半徑r和孔徑d與模具澆口套始端的球面半徑R及小孔徑D應(yīng)吻合,以避免高壓塑料熔體從縫隙處溢出。它們一般應(yīng)滿足下列關(guān)系:
如果<,將會(huì)出現(xiàn)死角,而積存塑料,使主流道內(nèi)的塑料凝料將無法脫出。
所以，注射機(jī)噴嘴尺寸是標(biāo)準(zhǔn)，模具的制造以它為準(zhǔn)則。
該模具=18mm(見表4-2),取=20mm，符合要求。
該模具=4mm(見表4-2)，取=4.5mm,符合要求。
如下圖3.1所示：
3.1 噴嘴與澆口套關(guān)系圖
3.2.5.2 定位圈尺寸
為了保證模具主澆道中心線與注射機(jī)噴嘴中心線相重合,注射機(jī)固定模板上設(shè)有定位孔,模具的定模板上應(yīng)設(shè)有凸起的定位圈,兩者按H9/F9間隙配合。定位圈直徑D為與注射機(jī)定位孔配合直徑，應(yīng)按選用注射機(jī)的定位孔直徑確定，定位環(huán)與注射機(jī)定模固定板定位孔相配合，配合精度為H11/b11，以便于裝模。定位圈用內(nèi)六角螺釘固定在定模座上。
注射機(jī)定位孔尺寸為：Φ125+0.060mm（見表4-2），由所選模架可知定位圈尺寸取f1250-0.2mm,符合要求。
3.2.5.3 最大、最小模具厚度
在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使模具的總厚度位于注射機(jī)可安裝模具的最大模厚與最小模厚之間。所以模具厚度必須滿足下式：
（3.4）
式中 ——所設(shè)計(jì)的模具厚度；
——注塑機(jī)所允許的最小模具厚度200 mm；
——注塑機(jī)所允許的最大模具厚度350 mm。
由4.5.4查所確定的模架可知該套模具的閉合厚度，符合要求。
3.2.5.4 安裝模具固定方式
模具在注射機(jī)上動(dòng)、定固定板上的安裝方法有用螺釘固定法和用壓板固定法兩種。當(dāng)用螺釘直接固定的時(shí)候模具固定板與注射機(jī)模板上的螺孔要完全吻合；而用壓板固定的時(shí)候，只要在模具固定板需要安放壓板的外側(cè)附近有螺孔就能固緊，因此壓板方式有較大的靈活性。對(duì)于重量較大的大型模具，采用螺栓直接固定較為安全。本模具屬小型模具，采用的是壓板固定方式。
3.2.5.5 模具的長(zhǎng)度與寬度
這要與注射機(jī)的拉桿間距相適應(yīng),使模具安裝時(shí)可以穿過拉桿空間在動(dòng)、定模固定板上固定。由下面4.5可知該套模具長(zhǎng)寬為355×250（mm），拉桿間距為448×370（mm），可見拉桿間距符合要求。
3.3.6 開模行程校核
根據(jù)本模具有側(cè)抽心結(jié)構(gòu)，分開模具不只是為了取塑件,還要滿足完成側(cè)向抽芯距離所需要的開模距離的要求，因此考慮模具的實(shí)際情況，要按下式進(jìn)行：
當(dāng)Hc> H1 +H2時(shí)，開模行程應(yīng)按下式校核,
S≥Hc +（5～10）mm （3.5）
式中 S——注射機(jī)最大開模行程(mm),取500mm,見表4-2。
H1——塑件推出行程(mm)，取H1=25mm;
H2——包括澆注系統(tǒng)高度在內(nèi)的塑件高度，塑件高度為45mm，澆道凝料的高度為25mm，所以H2=45+25=70mm；
Hc——由4.8.1.4可知完成側(cè)向抽芯距離所需要的開模距離 Hc=140.4mm,取Hc=145mm。
Hc=145mm> H1 +H2=25+70=95mm,該模具滿足上面的要求的條件，
因此：
Hmax=500≥Hc +（5～10）mm （3.6）
=155(mm)
所以滿足要求。
第四章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1型腔的確定
為了使模具與注射機(jī)相匹配以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件精度，模具設(shè)計(jì)前應(yīng)確定合理的型腔數(shù)目。由于本模具所要達(dá)到的生產(chǎn)批量為5萬件，為中批量生產(chǎn)，結(jié)合本塑件結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，因此綜合考慮本模具采用一模一腔比較合理。
4.2制品成型位置及分型面的選擇
在注塑過程中，打開模具用于取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面，通稱為分型面。常見的取出塑件的主分型面與開模方向垂直，分型面大多是平面，也有傾斜面、曲面或臺(tái)階面。分型面是決定模具機(jī)構(gòu)形式的重要因素，分型面選擇的是否合適對(duì)塑件質(zhì)量、模具制造與使用性能都有很大影響，它決定了模具的機(jī)構(gòu)類型，是模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、澆注系統(tǒng)形式、推出方式、排氣方式及制造工藝等多種因素，全面考慮，合理選擇。在選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下原則：
（1）應(yīng)便于塑件脫模和簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，選擇分型面應(yīng)盡可能使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模。這樣便于利用注射機(jī)鎖模機(jī)構(gòu)中的頂出裝置帶動(dòng)塑件脫模機(jī)構(gòu)工作。
（2）分型面應(yīng)盡可能的選擇在不影響外觀的部位，并使其產(chǎn)生的溢料邊易于消除和修整。
（3）分型面的選擇應(yīng)有利于排氣。
（4）分型面的選擇應(yīng)便于模具零件的加工。
（5）分型面的選擇應(yīng)考慮注射機(jī)的技術(shù)規(guī)格。
分析該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),分型面可設(shè)計(jì)為以下幾種位置，如圖4-2所示。
分型面方案 一
分型面方案 二
4.1 分型面的位置
比較兩種分型方法，第一種分型方法塑件通過推出很容易從模具體中出來，而且模具型腔設(shè)計(jì)起來簡(jiǎn)單，而第二種方法要把模具設(shè)計(jì)成有哈夫塊的形式，由于該模具有側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，這樣模具設(shè)計(jì)起來就很困難，所以本設(shè)計(jì)采用第一種分型方法。
4.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
注射模的澆注系統(tǒng)是塑料熔體從注射機(jī)的噴嘴進(jìn)入模具開始到型腔為止所流經(jīng)的通道。它的作用是將熔體平穩(wěn)地引入模具型腔，并在填充和固化定型過程中，將型腔內(nèi)氣體順利排出，且將壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得組織致密，外形清晰，表面光潔和尺寸穩(wěn)定的塑件。因此，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確與否直接關(guān)系到注射成型的效率和塑件質(zhì)量。
澆注系統(tǒng)是由主流道、分流道、澆口、冷料穴等組成。在設(shè)計(jì)模具澆注系統(tǒng)時(shí)，首先考慮使得塑料熔體迅速填充型腔，減少壓力與熱量損失。其次，應(yīng)從經(jīng)濟(jì)上考慮，盡量減少由于流道產(chǎn)生的廢料比例。最后，應(yīng)容易修除制品上的澆口痕跡。對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)遵守如下基本原則：
（1）了解塑料的成型性能和塑料熔體的流動(dòng)特性。
（2）采用盡量短的流程，以減小熱量與壓力損失。
（3）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)有利于良好的排氣。
（4）防止型芯變形和嵌件位移。
（5）便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量。
（6）澆注系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合型腔布局同時(shí)考慮。
（7）流動(dòng)距離比和流動(dòng)面積比的校核。
（8）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。
（9）大多數(shù)熱塑性塑料熔體的假塑性行為，應(yīng)予以充分考慮。
4.3.1 主流道設(shè)計(jì)
主澆道即從注射機(jī)噴嘴開始到分流道為止的熔融塑料的流動(dòng)通道。它與注射機(jī)的噴嘴在同一軸線上。目前最為普遍的主流道結(jié)構(gòu)，是以澆口套形式鑲?cè)肽０逯校@種主流道適用于所有注射模具。為防止?jié)部谔妆蛔⑺軝C(jī)噴嘴撞傷，應(yīng)采取淬火處理使其具有一定硬度。主流道的基本尺寸通常取決于兩個(gè)方面：第一個(gè)是使用的塑料種類，所成型制品的質(zhì)量和壁厚。第二個(gè)是注射機(jī)噴嘴幾何參數(shù)與主澆道尺寸的關(guān)系。
主流道設(shè)計(jì)時(shí)，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：
（1）一般主澆道設(shè)計(jì)成圓錐形，錐度為28-48。以便凝料從流道內(nèi)取出。查參考文獻(xiàn)[1]可得，ABS的流動(dòng)性良好，取2°合適。內(nèi)壁表面粗糙度小于0.63～1.25μm，這里取。
（2）為防止主流道與噴嘴處溢料，主流道與噴嘴接觸處緊密對(duì)接，主流道對(duì)接處制成球形凹坑，其球面半徑；主流道的進(jìn)口直徑應(yīng)根據(jù)注射機(jī)的噴嘴孔直徑確定，一般。由3.3.5可知澆口套始端球面半徑,噴嘴直徑為。所以主流道：
球面半徑：。
進(jìn)口直徑：。
凹坑深h取3-5mm。這里取h=5mm。
由于主流道與塑料熔體及噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，因此常將主流道制成可拆卸的主流道襯套，便于鋼材的加工和熱處理。通常將主流道襯套在淬火后嵌入模具中，這樣在損壞時(shí)便于更換或修磨。材料選擇T10A，熱處理后硬度為53-57 HRC，稱套長(zhǎng)度與定模板配合部分的厚度一致。澆口套與澆道板配合為H7/m6。
主流道襯套的具體結(jié)構(gòu)如圖4.2所示：
4.2 主流道襯套圖示
（3）為了減少料流轉(zhuǎn)向過渡時(shí)的阻力，主流道與分流道結(jié)合處采用圓角過度，其圓角半徑r=1～3mm.所以取r=2mm。
（4）在保證塑料良好成型的前提下， 主流道長(zhǎng)度L應(yīng)盡量短，否則將增多流道凝料，且增加壓力損失，使塑料降溫過多而影響注射成型。通常主流道長(zhǎng)度由模板厚度而定，一般取L≤60mm。由標(biāo)準(zhǔn)模架結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu)取。
（5）主流道大端直徑 （4.1）
半錐角為，取，取。
（6）為了使主流道與噴嘴和料筒對(duì)中，將定位環(huán)與主流道設(shè)計(jì)成組合結(jié)構(gòu)，定位環(huán)與注射機(jī)定模固定板定位孔相配合，配合精度為H11/h11，定位環(huán)與定位孔的配合長(zhǎng)度本模具取 8 mm。澆口套總長(zhǎng)L0=L+h+2=45+8+2=55mm。
4.3.2 冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴的作用：貯存因兩次注射間隔產(chǎn)生的冷料及熔體流動(dòng)的前鋒冷料，防止熔體冷料進(jìn)入型腔。設(shè)計(jì)要求：冷料穴底部成曲折的鉤形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模時(shí)將主流道凝料從主流道襯套中拉出并滯留在動(dòng)模一側(cè)的作用。冷料穴分為主流道冷料穴和分流道冷料穴。冷料穴的位置一般都設(shè)計(jì)在主流道或分流道的末端，亦即塑料最先到達(dá)的部位。其作用是防止在注射時(shí)將冷料注入型腔，而使制品產(chǎn)生缺陷。在開模時(shí)，冷料穴又起到將主流道的凝料從澆口套中拉出的作用。冷料穴的直徑應(yīng)大于主流道大端直徑。本模具在主流道設(shè)有冷料穴。具體見圖4.3澆注系統(tǒng)截面圖。
圖4.3澆注系統(tǒng)截面圖
4.3.3 分流道設(shè)計(jì)
分流道為主流道和澆口之間的流動(dòng)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(zhǎng)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。常用的分流道截面有圓形、梯形、U形和六角形等，如下圖4-4所示：
4.4 常用流道截面形狀
查參考資料中表6-1可知，ABS塑料的分流道斷面直徑的推薦值為4.8～9.5mm，要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長(zhǎng)的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成圓形流道。取斷面直徑為6mm。
下面用經(jīng)驗(yàn)公式做更精確確定。
分流道熔體體積流量：
qv=V/nt=20042=25(cm3 /s ) （4.2）
式中 qv ---熔體體積流量，
V ---制件體積，通常可取V=（0.5～0.8）Vg，Vg為注射機(jī)的公稱注射量，可知V=0.8*250=200cm3 ；
t ---注射時(shí)間，由參考文獻(xiàn)表6-2可知t=2s；
n——分流道個(gè)數(shù)，這里取n=4。
取剪切速率γ=6102s-1 ，查參考文獻(xiàn)中的圖6-11可知分流道的當(dāng)量半徑Rn =5mm。所以澆道的斷面直徑可取為6mm。
4.3.4 澆口的位置、數(shù)量的確定
澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，起著調(diào)節(jié)控制料流速度、補(bǔ)料時(shí)間以及防止倒流等作用。澆口的類型很多，一般常見的有側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、扇形澆口、薄膜澆口等多種，根據(jù)其特性不同使用在不同場(chǎng)合。一般情況澆口采用長(zhǎng)度很短（0.5～2mm）而截面很狹窄的小澆口，因此流動(dòng)阻力很大，細(xì)微的變化都會(huì)對(duì)塑料熔體的充填產(chǎn)生很大的影響。澆口設(shè)計(jì)主要包括澆口的數(shù)目、位置形狀和尺寸的設(shè)計(jì)。澆口的數(shù)目和位置主要影響充填模式，而澆口的形狀與尺寸主要影響熔體流動(dòng)性質(zhì)。澆口設(shè)計(jì)該保證提供一個(gè)快速、均勻、平衡、單一方向流動(dòng)的充填模式，另一方面應(yīng)該避免射流、滯流、凹陷等現(xiàn)象的發(fā)生。
澆口位置的選擇將影響塑料件的填充行為 、制品的最終尺寸（公差）、收縮行為、翹曲和機(jī)械性能水平、表面質(zhì)量（外觀）。
澆口的設(shè)計(jì)需要遵循以下基本設(shè)計(jì)原則：
（1）澆口的尺寸及位置選擇應(yīng)避免熔體破裂而產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)。
（2）澆口的位置應(yīng)有利于流動(dòng)排氣和補(bǔ)料。
（3）澆口位置應(yīng)使流程最短，料流變向少，防止型芯變形。
（4）澆口位置及數(shù)量應(yīng)有利于減少熔接痕和增加熔接強(qiáng)度。
（5）澆口的位置應(yīng)考慮定位作用和對(duì)塑件性能的影響。
（6）澆口的位置應(yīng)盡量開設(shè)在不影響塑件外觀的部位。一方面應(yīng)
通過分析，本模具的澆口設(shè)計(jì)為側(cè)澆口，與點(diǎn)澆口的優(yōu)勢(shì)為這里可以用兩板模，而點(diǎn)澆口要用三板模，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。這里澆口的的斷面形狀設(shè)計(jì)為圓角梯形，其截面厚度h通常取澆口處壁厚的1/3～2/3,這里取h=1mm；其截面寬度b取8h,b=8mm；澆口長(zhǎng)度取l=1mm。
4.3.5剪切速率的校核
生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)注射模主流道和分流道的剪切速率R=5×10~5×10S、澆口的剪切速率R=10~10S時(shí)，所成型的塑件質(zhì)量最好。對(duì)一般熱塑性塑料，將以上推薦的剪切速率值作為計(jì)算依據(jù)，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式表示：
（4.3）
式中 ——體積流量（）；
——澆注系統(tǒng)斷面當(dāng)量半徑（）。
（1）主流道剪切速率校核
（） （4.4）
式中 T為注射時(shí)間，T=2（S）；
（） （4.5）
式中——主流道的平均當(dāng)量截面半徑；
——主流道小端直徑，；
——主流道大端直徑，；
S
（2）分流道剪切速率的校核
25（cm/s）
4.2
=3.5×10 S
（3）澆口剪切速率的校核
R=1mm。
= =25
S
從以上的計(jì)算結(jié)果看，流道與澆口剪切速率的值都落在合理的范圍內(nèi)，證明
流道與澆口的尺寸取值是合理的。
4.3.6 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
排氣系統(tǒng)的作用是在注射過程中，將型腔中的氣體有序而順利的排出，以免塑料件產(chǎn)生氣泡，疏松等缺陷。如果排氣不良有以下危害性：
（1）在塑件上形成氣泡、銀紋、云霧、接痕，使表面輪廓不清；
（2）嚴(yán)重時(shí)在塑件表面產(chǎn)生焦痕；
（3）降低沖模速度，影響成型周期；
（4）形成斷續(xù)注射，降低生產(chǎn)效率。
因此，及時(shí)有序的將氣體排出是十分必要的。一般有以下幾種排氣方式：
（1）排氣槽排氣；
（2）分型面排氣；
（3）拼鑲件縫隙排氣；
（4）推桿間隙排氣；
（5）粉末燒結(jié)合金塊排氣；
（6）排氣井排氣；
（7）強(qiáng)制性排氣。
本塑件是小型塑件，結(jié)合塑件特點(diǎn)，可以采用分型面排氣方式足以排氣，因而不采用排氣槽排氣。
4.4 成型零部件設(shè)計(jì)
成型零部件的設(shè)計(jì)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。其中最重要的是凹模和凸模尺寸的設(shè)計(jì)。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，主要包括型腔和型芯的徑向尺寸及高度尺寸，及孔中心距等。本設(shè)計(jì)中采用平均值法計(jì)算，其中：塑件的尺寸精度取IT4級(jí)精度。塑件尺寸的公差值可由參考文獻(xiàn)表3-1可得出。模具制造精度取 = 。具體的設(shè)計(jì)及計(jì)算如下。
4.4.1凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算
凹模是成型塑件外表面的零部件，其結(jié)構(gòu)類型有整體式和組合式。本塑料若采用整體式雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固、不容易變形，塑件無拼縫痕跡，但將造成加工困難，浪費(fèi)材料，更換不便，增加成本等一系列問題。所以采用組合式。這樣可以改善加工工藝性，減少熱變形，節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材。將四壁加工，熱處理、研磨拋光后壓入模套。為使內(nèi)壁接縫緊密，其連接處外側(cè)留有0.4mm的間隙。配合H7/f7，具體見總裝配圖。凹模按其結(jié)構(gòu)可分為六種，1.整體式凹模；2.整體嵌入式凹模；3.局部鑲嵌式凹模；4.大面積鑲嵌式凹模；5.四壁拼合式凹模；6.拼塊式凹模。對(duì)于有側(cè)凹的圓形塑件（如骨架類塑件和帶有嵌件的塑件），為了塑件順利地從凹模里取出來，凹模常用相同的兩塊或多塊拼成，所以本產(chǎn)品采用組合式凹模。
4.4.1.1型腔的徑尺寸計(jì)算
塑件外形尺寸： ，。
由參考文獻(xiàn)中的公式7-7得型腔的徑向基本尺寸為：
（4.6）
其中 Lm——型腔的基本尺寸（mm）；
——塑料的平均收縮率，由2.2.4可知=0.005；
——塑件外形基本尺寸(mm)；
——模具制造公差，這里取 =；
——塑件尺寸公差值。
4.4.1.2型腔的深度尺寸計(jì)算
塑件高度尺寸：。
由參考文獻(xiàn)中的公式7-11得型腔的深度尺寸為：
（4.7）
其中 ——塑件高度尺寸；
——型腔深度尺寸；
——模具制造公差=；
——塑件尺寸公差；
——塑料的平均收縮率；
4.4.2 型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與尺寸計(jì)算
型芯是用來成型塑件的內(nèi)表面，本產(chǎn)品采用組合試型芯，上型芯連接方式為凸肩與A板連接，下型芯連接方式為螺釘連接。
4.4.2.1型芯徑向尺寸計(jì)算
塑件的內(nèi)形尺寸： ，，。
由參考文獻(xiàn)中公式7-9得
（4.8）
其中 ——塑件的內(nèi)形尺寸(mm)；
——塑料的平均收縮率, =0.005；
——塑件內(nèi)形基本尺寸(mm)；
——模具制造公差，這里取=；
——塑件尺寸公差。
4.4.2.2 型芯高度尺寸
塑件高度尺寸：，，。
由參考文獻(xiàn)公式7-13得
（4.9）
其中 ——塑件深度尺寸；
——型芯高度尺寸；
——模具制造公差，這里取=；
——塑件尺寸公差；
——塑料的平均收縮率；
成型零件的尺寸對(duì)應(yīng)凹模零件圖，大型芯零件圖，以及小型芯零件圖。
4.5模架的選用
注塑模模架國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，即GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件》和GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。前者適用于模板尺寸為B×L≤560mm×900mm；后者的模板尺寸B×L為（630mm×630mm）～（1250mm×2000mm）。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國(guó)的部分地區(qū)形成了自己的標(biāo)準(zhǔn)，該設(shè)計(jì)采用非標(biāo)準(zhǔn)模架。
4.5.1 型腔側(cè)壁以及底板厚度尺寸
在注塑成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度。如果型腔壁厚和底版的厚度不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型腔材料本身的許用應(yīng)力[]時(shí)，型腔將導(dǎo)致塑性變形，甚至開裂。與此同時(shí)，若剛度不足將導(dǎo)致過大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對(duì)型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算，尤其對(duì)重要的，精度要求高的大型塑件的型腔，不能僅憑經(jīng)驗(yàn)確定。
根據(jù)大型模具按剛度條件設(shè)計(jì)，按強(qiáng)度校核；小型模具按強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)，按剛度校核原則：模具結(jié)構(gòu)形式如圖4.11所示：
4.9 模具結(jié)構(gòu)形式
本塑件的模具是小型模具所以只要按強(qiáng)度條件校核即可。由6.1.1可知凹摸為組合式，查參考文獻(xiàn)表3-9可知以下計(jì)算公式以及相應(yīng)的參數(shù)值。
(4.10）
(4.11)
式中 ——按強(qiáng)度計(jì)算腔側(cè)壁厚度（mm）；
r ——型腔內(nèi)半徑（mm），由塑件二維圖2.2可知r= 63mm；
——按強(qiáng)度計(jì)算底板厚度（m
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