某塑料牙簽筒罩模具設(shè)計(jì)
某塑料牙簽筒罩模具設(shè)計(jì),塑料,牙簽,模具設(shè)計(jì)
前 言
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，被稱為“工業(yè)之母”而塑料模具又是整個(gè)模具行業(yè)中的一枝獨(dú)秀，發(fā)展極為迅速。目前我國(guó)塑料模具市場(chǎng)中，國(guó)外模具約占30%，其中大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具約占45%左右。被國(guó)外稱為"金鑰匙"、"進(jìn)入富有社會(huì)的原動(dòng)力"的模具，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快時(shí)期產(chǎn)品暢銷(xiāo)，自然要求模具能跟上，而經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯緩時(shí)期，產(chǎn)品不暢銷(xiāo)，企業(yè)必然想方設(shè)法開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，這同樣會(huì)給模具帶來(lái)強(qiáng)勁的需求，因此模具工業(yè)被稱為"不衰亡工業(yè)"，模具市場(chǎng)發(fā)展走勢(shì)總體將是平穩(wěn)向上
同時(shí)塑料制品的應(yīng)用日漸廣泛，為塑料模具提供了一個(gè)廣闊的市場(chǎng)，同時(shí)對(duì)模具也提出了更高的要求。大型化、高精密度、多功能復(fù)合型的模具將會(huì)受到歡迎。在各種塑料模具中，注塑模具的需求量最大。專(zhuān)家預(yù)測(cè)，在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高，且發(fā)展速度將高于其他模具。
本設(shè)計(jì)就是塑料模具中的注射模具，全書(shū)分為四章。第一章主要講述我國(guó)塑料模具的現(xiàn)狀和發(fā)展形式以及塑料模具設(shè)計(jì)的一般步驟；第二章對(duì)塑料制品進(jìn)行可行性分析；第三章對(duì)模具進(jìn)行結(jié)構(gòu)及方案進(jìn)行設(shè)計(jì)并計(jì)算出各零件；第四章是在前面基礎(chǔ)上對(duì)模具相應(yīng)的設(shè)計(jì)選定具體模架并設(shè)計(jì)出各個(gè)系統(tǒng)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)在馬克新老師的指導(dǎo)下完成，我從模糊的狀態(tài)到順利完成設(shè)計(jì)，馬老師給了我許多的幫助，同時(shí)也離不開(kāi)同學(xué)們對(duì)我的建議和幫助，在此表示我衷心的感謝。本次設(shè)計(jì)讓我對(duì)塑料模具有了更多的認(rèn)識(shí)，特別對(duì)一些標(biāo)注和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有了更深層次的認(rèn)識(shí)和理解，并且通過(guò)此次設(shè)計(jì)，使我的AutoCAD、Pro/e等軟件能更好的掌握，這對(duì)我以學(xué)習(xí)和工作都是有極大的幫助，很高興在大學(xué)即將畢業(yè)的時(shí)候能有一個(gè)這樣好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。
本設(shè)計(jì)由于本人水平限制，設(shè)計(jì)中難免存在不完善的地方，請(qǐng)老師指正。
牙簽蓋的注射模設(shè)計(jì)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 作者： 指導(dǎo)老師：
摘要 塑料模具是當(dāng)今塑料工業(yè)生產(chǎn)中利用特定形狀，通過(guò)一定的方式來(lái)成型塑料制品的一種工藝裝備。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，特別是設(shè)計(jì)與制造大型、精密、長(zhǎng)壽命模具的技術(shù)，已成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志。
本次設(shè)計(jì)的是牙簽蓋的注塑模具。屬于日常生活用品，所用材料是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的熱塑性塑料ABS。它的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，該產(chǎn)品有如下特點(diǎn)：（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但需要側(cè)抽芯；（2）表面比較光滑，表面粗糙度小，對(duì)模具型腔與型芯的精度要求較高。本次設(shè)計(jì)使用了當(dāng)前比較流行的制圖軟件AutoCAD及模具設(shè)計(jì)軟件Pro/E。
此次設(shè)計(jì)的過(guò)程中查閱了大量的模具設(shè)計(jì)資料，通過(guò)牙簽蓋模具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，同原有的設(shè)計(jì)方法相比，模具的應(yīng)用提升了產(chǎn)品的質(zhì)量，模具整體設(shè)計(jì)的思路和要求符合現(xiàn)代設(shè)計(jì)潮流和未來(lái)的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞 塑料；模具；塑料蓋；AutoCAD；Pro/E。
Design ofInjection Mold for the Cover of
the Toothpick Box
Machine Design & Manufacturing and Automates
Author: Peng Bi-sheng Instructor: Ma ke-xin
Abstract The plastical mold is a kind of craft equipment in the plastic industrial production which uses the specific shape and through certain way to shape plastic products. The mold technology, specially, the one of designing and manufacturing the large-scale, precise and long-life mold has become an important symbol of the level of a national mechanical design and manufacture.
This design is a plastic mold. This product is a kind of daily-life thing and its material is thermoplastic ABS. ABS is a kind of material which is current used quite widespread. This production has the following characteristics: (1) the internal structure are complex;but the workpiece need a core to pump a side. (2) the surface of the product is smooth, so the surface roughness is small; This design has used current quite popular charting software AutoCADand mold design software Pro/E.
I have consulted massive materials of the plastic mold design and manufacture in this design process .Through the design and application of the cover ,the processing technology ，compared with previous technology ,which increase the quality of the product. The overall design mentality and request conform to the modern design tidal and development direction of the future.
Key words Plastics; mold; The plastical cover AutoCAD；Pro/E.
1概述
1.1 塑料模具簡(jiǎn)介
模具行業(yè)是制造業(yè)重要的組成部分，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)受到政府和企業(yè)界的高度重視，具有廣闊的前景。塑料模具是當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中利用特定的形狀，通過(guò)一定的方式來(lái)成型塑料制品的工藝裝備或工具，它屬于型腔模的范疇。按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般將模具分為塑料模具，金屬?zèng)_壓模具，金屬壓鑄模具，橡膠模具，玻璃模具等。因人們?nèi)粘Ｉ钏玫闹破泛透鞣N機(jī)械零件，在成型中多數(shù)是通過(guò)模具來(lái)制成品，所以模具制造業(yè)已成為一個(gè)大行業(yè)。在高分子材料加工領(lǐng)域中,用于塑料制品成形的模具,稱為塑料成形模具,簡(jiǎn)稱塑料模.塑料模優(yōu)化設(shè)計(jì),是當(dāng)代高分子材料加工領(lǐng)域中的重大課題。通常情況下，塑料制品質(zhì)量的優(yōu)劣及生產(chǎn)效率的高低，其模具的因素約占80%。然而模具的質(zhì)量好壞又直接與模具的設(shè)計(jì)與制造有很大關(guān)系。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的各個(gè)部門(mén)對(duì)塑件的品種和產(chǎn)量需求越來(lái)越大、產(chǎn)品更新愈來(lái)愈短、用戶對(duì)塑件的要求愈來(lái)愈高，因而對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造的周期和質(zhì)量提出了更高的要求，這就促使塑料模具設(shè)計(jì)一與制造技術(shù)不斷向前發(fā)展，從而推動(dòng)了塑料工業(yè)以及機(jī)械加工工業(yè)的高速發(fā)展。
模具的設(shè)計(jì)是模具制造過(guò)程中的關(guān)鍵部分，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)制造出來(lái)的模具不僅能順利地成型高質(zhì)量的塑件，還能簡(jiǎn)化模具加工過(guò)程和實(shí)施塑件的高效率生產(chǎn)，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本和提高附加價(jià)值的目的。
1.2 我國(guó)塑料模具工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
80年代以來(lái)，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2000年我國(guó)模具總產(chǎn)值預(yù)計(jì)為260-270億元，其中塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。
我國(guó)塑料模具工業(yè)起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大的發(fā)展，模具水平有了較大的提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸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(chē)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。如天津津榮天和機(jī)電有限公司和煙臺(tái)北極星模具I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類(lèi)齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較襖的塑料門(mén)窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02-0.05mm，表面粗糙度Ra0.2,模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達(dá)10-30萬(wàn)次，淬火鋼模大50-100萬(wàn)次，交貨期較以前縮短，但和國(guó)外相比仍有差距，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表。成型工藝方面,多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟,如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù),一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件,取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開(kāi)始推廣,有的廠采用率達(dá)20%以上,一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%,與國(guó)外的50～80%相比,差距較大。
在制造技術(shù)方面,CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階,以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表,陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng),如美國(guó)EDS的UGⅡ、美國(guó)Parametric?Technology公司的Pro/Emgineer、美國(guó)CV公司的CADS5、英國(guó)Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國(guó)AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn),雖花費(fèi)了大量資金,但在我國(guó)模具行業(yè)中,實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成,并能支持CAE技術(shù)對(duì)成型過(guò)程,如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬,取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來(lái),我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展,主要有北航華正軟件工程研究所開(kāi)發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等,這些軟件具有適應(yīng)國(guó)內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格較低等特點(diǎn),為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。近年來(lái),國(guó)內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼,如:P20、3Cr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等,對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響,但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來(lái)越廣泛地得到應(yīng)用,并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下,和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%-80%相比,仍有很大差距。?
表：國(guó)內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表?
項(xiàng)目?國(guó)外?國(guó)內(nèi)?
注塑模型腔精度?0.005～0.01mm?0.02～0.05mm?
型腔表面粗糙度?Ra0.01～0.05μm?Ra0.20μm?
非淬火鋼模具壽命?10～60萬(wàn)次?10～30萬(wàn)次?
淬火鋼模具壽命?160～300萬(wàn)次?50～100萬(wàn)次?
熱流道模具使用率?80%以上?總體不足10%?
標(biāo)準(zhǔn)化程度?70～80%?小于30%?
中型塑料模生產(chǎn)周期?一個(gè)月左右?2～4個(gè)月?
在模具行業(yè)中的占有量?30～40%?25～30%?
1.3 我國(guó)塑料模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向
1.3.1 提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平及比例
這是由于塑料模成型的制品日漸 大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多控所2、在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù),近年來(lái)模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度,為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造了良好的條件;基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見(jiàn)端倪,其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程分工協(xié)作要求的問(wèn)題;CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高;塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過(guò)程的3D分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
1.3.2 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)
采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量,并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源,所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件,是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,大幅度降低成本。目前在汽車(chē)和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制,而且其常用于較復(fù)雜的大型制品,模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大,因此,開(kāi)發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件,顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度,繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。
1.3.3 開(kāi)發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具,以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式?
1.3.4 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率
我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低,與國(guó)外差距甚大,在一定程度上制約著我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展,為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本,模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此,首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn);其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)、提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、
降低成本;再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種。?
1.4 計(jì)算機(jī)技術(shù)在注射模中的應(yīng)用
⑴塑料制品的設(shè)計(jì)
基于特征的三維造型軟件為設(shè)計(jì)者提供了方便的設(shè)計(jì)平臺(tái)，而且制品的質(zhì)量、體積等各種物理參數(shù)為后續(xù)的模具設(shè)計(jì)和分析打下了良好的基礎(chǔ)。
⑵結(jié)構(gòu)分析
利用有限元分析軟件可以對(duì)制品的強(qiáng)度、應(yīng)力等進(jìn)行分析，改善制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
⑶模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)塑料制品的形狀、精度、大小、工藝要求和生產(chǎn)批量，模具設(shè)計(jì)軟件會(huì)提供相應(yīng)的設(shè)計(jì)步驟、參數(shù)選擇、計(jì)算公式以及標(biāo)準(zhǔn)模架等，最后給出全套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。
⑷模具開(kāi)合模運(yùn)動(dòng)仿真
運(yùn)用CAD技術(shù)可對(duì)模具開(kāi)模、合模以及制品被推出的全過(guò)程進(jìn)行仿真，從而檢查出模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理處，并及時(shí)更正，一減少修模時(shí)間。
⑸注射過(guò)程數(shù)據(jù)分析
采用CAE方法可以模擬塑料熔體在模腔中的流動(dòng)與保壓過(guò)程，其結(jié)果對(duì)改進(jìn)模具澆注系統(tǒng)以調(diào)整注塑工藝參數(shù)有著重要的指導(dǎo)意義，同時(shí)還可以檢驗(yàn)?zāi)＞叩膭偠群蛷?qiáng)度、制品的翹曲性、模壁的冷卻過(guò)程等。
⑹數(shù)控加工
利用數(shù)控編程軟件可模擬刀具在三維曲面上的實(shí)時(shí)加工過(guò)程并顯示有關(guān)的曲面的形狀數(shù)據(jù)，同時(shí)還可自動(dòng)生成數(shù)控線切割指令、曲面的三軸，五軸數(shù)控銑削刀具軌跡等。
目前，國(guó)際上占主流地位的注射模CAD軟件有Pro/E、、I-DEAS、 UGⅡ、 SolidWorks等；結(jié)構(gòu)分析軟件有MSC、Analysis等；注射數(shù)據(jù)數(shù)值分析軟件有MoldFlow等；數(shù)控加工軟件MasterCAM Cimatron等。
1.5 塑料模設(shè)計(jì)的一般步驟
為了設(shè)計(jì)出合理且精度較高的模具，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)程序來(lái)進(jìn)行，塑料模具設(shè)計(jì)的一般步驟如下：
1.5.1 擬定制品成型工藝
(1) 塑料制品分析
①消化制品圖：通過(guò)了解其用途以及對(duì)制品的工藝性，尺寸精度等技術(shù)要求；對(duì)于形狀比較復(fù)雜和精度要求較高的制品，還必須了解該制品的外觀及裝配要求；根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)，預(yù)計(jì)會(huì)有哪些缺陷（如熔接痕、縮孔、裂紋等）產(chǎn)生，是否要對(duì)制品圖紙?zhí)岢鲂薷囊庖?jiàn)。
②制品材料的選擇：根據(jù)制品圖的形狀、大小及使用要求。
③計(jì)算制品的質(zhì)量、體積及制品的正面投影面積。
⑵ 確定制品的成型方法（對(duì)熱塑性塑料指定采用注射成型）
⑶ 擬定制品成型工藝參數(shù)
根據(jù)制品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及選定的原材料種類(lèi)，選定如下成型工藝參數(shù)：料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度、注射壓力、注射時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間以及總的生產(chǎn)周期。
1.5.2 擬定模具機(jī)構(gòu)方案
⑴ 選擇分型面
分型面的形式和位置有利于模具加工、排氣、脫模、塑件的表面質(zhì)量及工藝操作。
⑵ 型腔布置
根據(jù)塑件的形狀大小、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度、批量大小以及模具的制造的難易、成本高低等確定型腔數(shù)目與排列方式。
⑶ 確定澆注系統(tǒng)：包括主流道、分流道、冷料穴、澆口的形狀、大小和位置，同時(shí)應(yīng)注意澆注系統(tǒng)的平衡問(wèn)題，
⑷ 溢料、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：根據(jù)制品的形狀與澆注系統(tǒng)的特點(diǎn)，決定是否增設(shè)溢流槽和排氣槽及其位置。
⑸ 選擇脫模方式：考慮開(kāi)模、分、型的方法與順序，確定推出機(jī)構(gòu)（包括拉料桿、推桿、推管、推板）的形式以及合模導(dǎo)向與復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)置，同時(shí)計(jì)算出脫模行程、脫模力以及各推出機(jī)構(gòu)的尺寸大小等。
⑹ 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
當(dāng)塑件存在側(cè)向凸、凹及側(cè)孔時(shí)，需要考慮增設(shè)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。此時(shí)必須選擇機(jī)構(gòu)類(lèi)型，計(jì)算抽芯力和抽芯距離，同時(shí)還要確定各抽芯機(jī)構(gòu)的數(shù)量和尺寸大小。
⑺ 模具主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
考慮成型與安裝的需要以及制造與裝配的可能，根據(jù)所選的材料，通過(guò)理論計(jì)算確定定模座板、定模板、動(dòng)模座板、動(dòng)模板、支承板、墊塊、推板和推桿固定板等的外形尺寸，并在此基礎(chǔ)上選標(biāo)準(zhǔn)模架；同時(shí)還確定導(dǎo)柱、導(dǎo)套、滑塊等的結(jié)構(gòu)尺寸；用相應(yīng)的公式計(jì)算型腔與型芯的尺寸并確定其公差；此時(shí)還要確定各類(lèi)零件的安裝、固定、定位的方法及相應(yīng)尺寸。
⑻ 模具調(diào)溫系統(tǒng)的設(shè)置
主要通過(guò)計(jì)算方法確定模具冷卻系統(tǒng)管道的形狀、位置、數(shù)量及尺寸。
1.5.3 選擇成型設(shè)備的類(lèi)型、型號(hào)及主要技術(shù)參數(shù)
具體要從以下四個(gè)方面進(jìn)行：
⑴ 根據(jù)每次所需的實(shí)際注射量初選某一公稱注射量的機(jī)型；
⑵ 計(jì)算型腔的脹型力，必須小于該機(jī)的額定鎖模力；
⑶ 該制品所選擇的注射壓力必須小于該機(jī)的公稱注射壓力，通常所選的注射壓力為；；
⑷ 所設(shè)計(jì)的模具總厚度必須大雨該機(jī)的最小模具厚度；
⑸ 制品脫模所需的開(kāi)模行程要求小于該機(jī)動(dòng)模移動(dòng)板的行程。
以上幾項(xiàng)校核條件都符合時(shí)，即為初選合理機(jī)型，或者必須重新選擇機(jī)型，或者調(diào)整成型參數(shù)。
1.5.4 繪制模具裝配草圖
方案確定后機(jī)可著手繪制模具整體結(jié)構(gòu)草圖。最好采用的比例，先從型腔開(kāi)始由里向外，俯視圖、主視圖、側(cè)視圖同時(shí)進(jìn)行。要求反映出：
⑴ 型腔與型芯的結(jié)構(gòu)；
⑵ 澆注系統(tǒng)及排、溢系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式；
⑶ 分型面及脫模機(jī)構(gòu)；
⑷ 合模導(dǎo)向及復(fù)位機(jī)構(gòu)；
⑸ 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式與部位；
⑹ 安裝、支承、連接、定位等零件的結(jié)構(gòu)、數(shù)量及安裝位置；
⑺ 確定裝配圖的圖紙幅面、比例、視圖數(shù)量布置。
1.5.5 用計(jì)算機(jī)CAD繪制模具裝配圖
⑴ 認(rèn)真、細(xì)致地檢查結(jié)構(gòu)草圖，對(duì)不細(xì)不全的地方要補(bǔ)細(xì)補(bǔ)全；
⑵ 在裝配圖中，無(wú)論采用何種表達(dá)方式，但總的要求是，該模具中不同的連接及定位零件都要在圖中表達(dá)出來(lái)；
⑶按順序標(biāo)出零件序號(hào)，并寫(xiě)入標(biāo)題欄內(nèi)；
⑷ 標(biāo)注技術(shù)要求說(shuō)明（如使用與裝拆注意事項(xiàng)以及檢驗(yàn)、試模、維修、保管等）。
1.5.6 繪制零件圖（用CAD繪制）
⑴ 凡需自制的零件都繪出單獨(dú)的零件圖；
⑵ 圖形盡可能按的比例，但允許局部放大或縮小，要求視圖選擇合理，投影正確，布置恰當(dāng)；
⑶ 統(tǒng)一考慮尺寸、公差、形位公差、表面粗糙度的標(biāo)注方法和位置，將用得最多的一種粗糙度
以“其余”的形式標(biāo)于圖紙的右上角；
⑷ 零件圖的編號(hào)應(yīng)與裝配圖上的序號(hào)一致，以便于查對(duì)；
⑸ 標(biāo)注技術(shù)要求（材料及熱處理?xiàng)l件查“塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)”），填寫(xiě)標(biāo)題欄。
1.5.7 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)有以下內(nèi)容：
⑴ 目錄；
⑵ 設(shè)計(jì)題目或設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
⑶ 塑件分析（含制品圖）
⑷ 所選塑料材料的成型特性與工藝參數(shù)；
⑸ 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、分型面的選擇、型腔的布置、澆注系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)的形式、部位與尺寸及流動(dòng)比的校核；
⑹ 成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
型腔、型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、尺寸計(jì)算、強(qiáng)度校核等。
⑺ 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
脫模力的計(jì)算、拉料機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、復(fù)位機(jī)構(gòu)等的結(jié)構(gòu)形式、安裝、尺寸配合等。
⑻ 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
抽拔距離和抽拔力的計(jì)算，抽芯機(jī)構(gòu)的形式、結(jié)構(gòu)、尺寸以及必要的驗(yàn)算。
⑼ 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
組成元件、結(jié)構(gòu)尺寸、安裝方式等。
⑽ 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算；
⑾ 其他技術(shù)說(shuō)明
⑿ 設(shè)計(jì)小結(jié)
有何體會(huì)與建議等。
⒀ 參考資料
資料編號(hào)、名稱、作者、出版年月。
2 注塑模的可行性分析
2.1 制品分析
下圖所示塑件為一牙簽筒筒蓋
圖2-1 零件三維立體圖
該制品有以下特點(diǎn)：
（1）所處工作環(huán)境好，室溫，不處于酸、堿、鹽等惡劣條件中，但需要較好的抗沖擊強(qiáng)度；
（2）屬于日常生活用品，產(chǎn)量較大，要求所用材料 的價(jià)格較為低廉，且對(duì)人無(wú)毒害；
（3）該電子表前蓋外表光滑且美觀。
2.2 材料選擇
根據(jù)以上制品的特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)方面的考慮，選用使用比較廣泛的ABS塑料作為該制品的材料
ABS塑料：
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：1.02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℃ 2小時(shí)
熔點(diǎn)：130-160℃
熱變形溫度：90-108℃ (0.46MPa) 83-103℃ (0.185MPa)
抗拉屈服強(qiáng)度：50MPa
拉伸彈性模量： 1.8×MPa
抗彎強(qiáng)度：80MPa
沖擊強(qiáng)度：261 （無(wú)缺口） 11（缺口）
硬度：9.7HB
體積電阻系數(shù)：
擊穿強(qiáng)度：15.7-19.7
特點(diǎn)：1.綜合性能好，沖擊強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性和電
性能良好；
2.有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級(jí)別；
3.流動(dòng)性比HIPS差一點(diǎn)，比PMMA、PC等好，柔韌性好。
成型特性：
1.定形料，流動(dòng)性中等，吸濕大，必須干燥，表面要求光澤的塑件須長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥80-90度，3小時(shí)；
2.宜取高料溫，高模溫，但料溫過(guò)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；
3.要解決夾水紋，需提高材料的流動(dòng)性，采取高料溫、高模溫，或者改變水位等方法；
4.如成形耐熱級(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 質(zhì)量計(jì)算與分析
為了更精確的計(jì)算出塑件的質(zhì)量和體積，我們可運(yùn)用時(shí)下比較常用的三維制圖軟件Pro/e對(duì)制品進(jìn)行質(zhì)量分析
根據(jù)Pro/e的質(zhì)量分析結(jié)果：
體積 = 6.892 e+03 毫米^3
曲面面積 = 1.004e+04 毫米^2
密度 = 1.100000e-06 公斤 / 毫米^3
質(zhì)量 = 7.0303e-03 公斤
根據(jù)_LINGJIAN坐標(biāo)邊框確定重心:
X Y Z 1.4890159e-02 -5.2605403e-01 -1.5884630e+00 毫米
相對(duì)于_LINGJIAN坐標(biāo)系邊框之慣性. (公斤 * 毫米^2)
慣性張量
Ixx Ixy Ixz 8.2298823e-01 -5.5079362e-03 -9.1377459e-04
Iyx Iyy Iyz -5.5079362e-03 1.4154181e+00 1.1430403e-03
Izx Izy Izz -9.1377459e-04 1.1430403e-03 2.1848038e+00
重心的慣性(相對(duì)_LINGJIAN 坐標(biāo)系邊框) (公斤 * 毫米^2)
慣性張量
Ixx Ixy Ixz 8.1173829e-01 -5.5394086e-03 -1.0088081e-03
Iyx Iyy Iyz -5.5394086e-03 1.4052791e+00 4.5004759e-03
Izx Izy Izz -1.0088081e-03 4.5004759e-03 2.1836910e+00
主慣性力矩 (公斤 * 毫米^2)
I1 I2 I3 8.1168591e-01 1.4053047e+00 2.1837179e+00
從_LINGJIAN 定位至主軸的旋轉(zhuǎn)矩陣:
0.99996 -0.00932 -0.00076
0.00933 0.99994 0.00579
0.00070 -0.00579 0.99998
從_LINGJIAN 定位至主軸的旋轉(zhuǎn)角(度):
相對(duì) x y z 的夾角 -0.332 0.000 0.534
相對(duì)主軸的回旋半徑：
R1 R2 R3 1.4213266e+01 1.8701874e+01 2.3312999e+01 毫米
得出：
塑件壁厚1.5毫米
2.4 確定成型方法
ABS屬于熱塑性塑料，對(duì)熱塑性塑料指定采用注射成型。
塑料注射成型工藝的最大特點(diǎn)是復(fù)制，能夠復(fù)制出所需的任意數(shù)量的直接使用或稍作處理即可使用的制品，是一種適宜大批量生產(chǎn)的工藝。
2.5 擬定制品成型工藝參數(shù)
注射機(jī)類(lèi)型：螺桿式
預(yù)熱與干燥： 溫度80～85℃
時(shí)間2～3h
料筒溫度：后段 150～170℃
中段 165～180℃
前段 180～200℃
噴嘴溫度：170～180℃
模具溫度：50～80℃
注射壓力：60～100MPa
成型時(shí)間：注射時(shí)間 20～90s
高壓時(shí)間 0～5s
冷卻時(shí)間 20～120s
總周期 50～220s
螺桿轉(zhuǎn)速：30
后處理：方法 紅外線燈、烘箱
溫度 70℃ 時(shí)間 2～4h
3 擬定模具結(jié)構(gòu)方案
理想的模具結(jié)構(gòu)應(yīng)能發(fā)揮成型設(shè)備的能力，最大限度的滿足塑件的工藝技術(shù)要求（如幾何形狀、尺寸精度、表面粗糙度等）和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)要求（成本低、效率高、使用壽命長(zhǎng)、節(jié)省勞動(dòng)力等）。
3.1 選擇制品的分型面
分型面是指分開(kāi)模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能有一個(gè)或兩個(gè)以上的分型面，分型面可以是垂直與合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜。以分型面
為界，模具被分為兩大部分，即動(dòng)模和定模部分，而其他的面則被稱作分離面或分模面，注射模只有一個(gè)分型面。分型面的選擇是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，因?yàn)榉中兔娴倪x擇與塑件幾何尺寸精度、脫模方法、后處理工序、模具類(lèi)型、排氣條件、嵌件位置、澆口形式等有關(guān)。
分型面選擇的一般原則：
（1）便于塑件脫模；
（2）分型面的選擇應(yīng)利于側(cè)面分型和抽芯；
（3）分型面的選擇應(yīng)保證塑料制品的質(zhì)量；
（4）分型面的選擇應(yīng)有利于避免溢料的產(chǎn)生；
（5）分型面的選擇應(yīng)有利于成型時(shí)排氣；
（6）分型面的選擇應(yīng)盡量便于模具加工。
根據(jù)以上的原則及結(jié)合本制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分型面選擇在如下圖所示：
分型面A-A
圖3－1 分型面選擇示意圖
3.2 型腔數(shù)目的確定
型腔的布置，根據(jù)塑件的幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度要求、批量的大小、模具制造的難易度、模具成本等確定型腔數(shù)量及排列方式。確定型腔數(shù)目一般有以下四中方法：
1）根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目
根據(jù)總成型加工費(fèi)用最小的原則，并忽略準(zhǔn)備時(shí)間和試生產(chǎn)原料費(fèi)用，僅考慮模具的加工費(fèi)用和塑件成型加工費(fèi)用
模具費(fèi)用為
注塑成型費(fèi)用
總成型加工費(fèi)用
為使總的成型加工費(fèi)用最小，即令，則有，
所以
2)根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目
當(dāng)成型大型平板制件時(shí),常用這種方法.設(shè)注射機(jī)的額定鎖模力為F(N),型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力為(MPa),單個(gè)制品在分型面上的投影面積為,澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為,則:
即:
3)根據(jù)注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目
設(shè)注射機(jī)的最大注射量為,單個(gè)制品的質(zhì)量為,澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為,則型腔的數(shù)目為:
若將質(zhì)量用(除以密度)體積表示,上述公式也可用。
4）根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在模具型腔中每增加一個(gè)型腔，制品的精度要降低4％ 。設(shè)模具中的型腔數(shù)目為,制品的基本尺寸為，塑件的尺寸公差為，單型腔模具注塑生產(chǎn)時(shí)可能產(chǎn)生的尺寸誤差為％ （聚甲醛為0.2％，尼龍66為0.3％，聚碳酸酯、聚氯乙烯、ABS等非結(jié)晶型塑料為0.05
％），則有塑件尺寸精度的表達(dá)式為：
簡(jiǎn)化后可得型腔數(shù)目為：
鑒于所設(shè)計(jì)的制件的精度要求，又是大批量的生產(chǎn)，可以采用一模多腔的形式?？紤]到模具制造費(fèi)用低一點(diǎn)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用小一點(diǎn)，初定為一模四腔的模具形式。
3.3 型腔的布置
確定了型腔數(shù)目以后，接下來(lái)要考慮型腔的排列形式，多型腔在模板上排列形式通常有圓形、H形、直線形及復(fù)合形等，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(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(kāi)設(shè)部位應(yīng)力求對(duì)稱，以便防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料的現(xiàn)象。
3） 盡量使型腔排列得緊湊，以便減小模具的外形尺寸。
本設(shè)計(jì)型腔的排列方式為H形，如下圖：
圖3-2 型腔的布置
3.4 注射機(jī)的選取
1）注射量的計(jì)算
通過(guò)上面的Pro/E建模分析，塑件質(zhì)量為7.0303g，塑件體積為6.892，流道凝料體積
為未知數(shù)，可按塑件體積的0.6倍計(jì)算，而在上面分析中確定為一模四腔，所以注射機(jī)注射量為：
g
V==40.9035
2）塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力計(jì)算
圖3－3 塑件在分型面上的投影面積
由圖四可看出塑件在分型面上的投影面積主要由四部分組成，由塑件從下到上分別設(shè)它們?yōu)?、、、，各面積運(yùn)算如下：
所以投影面積
=370+12.5+256+214.17-418+30
=712.0838
流道凝料在分型面上的投影面積，在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)多型腔的統(tǒng)計(jì)分析，大致每個(gè)
塑件在分型面上的投影面積的0.2—0.5倍，因此可以用0.35n來(lái)估算，所以：
F=AP=3845.25335=134583.9=134.58KN
式中P為材料ABS的型腔壓力
4） 選擇注射機(jī)
注射量V=40.9035 鎖模力F=134.58KN
根據(jù)以上計(jì)算值，可選用SZ—40/32立式注射機(jī)，此注射機(jī)性能如表3—1所列：
表3-1 注射機(jī)主要技術(shù)性能
理論注射容積cm
40
螺桿（柱塞）直徑mm
24
注射壓 mPa
150
鎖模力 KN
320
拉桿內(nèi)向距 mm
205
移模行程 mm
160
最大模具厚度 mm
160
最小移模厚度 mm
130
噴嘴球半徑 mm
R10
噴嘴口直徑 mm
3.5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成。
3.5.1 主流道的設(shè)計(jì)
主流道是連接注射機(jī)噴嘴和分流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上，熔料在主流道中并不改變方向，其形狀、大小直接影響塑料的流動(dòng)速度和填充時(shí)間。
設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
1）為便于凝料從主流道中拉出，主流道設(shè)計(jì)成錐角，其圓錐角α=2°～4°，對(duì)流動(dòng)性差的塑料可取3°～6°，過(guò)大會(huì)造成流速減慢，易成渦流，內(nèi)壁粗糙度為Ra=0.63，盡量不采用分段組合形式。
2）主流道大端呈圓角，半徑=1～3,以減小料流轉(zhuǎn)向過(guò)渡時(shí)的阻力。
3）在保證塑件成型良好和模具結(jié)構(gòu)允許的前提下，主流道應(yīng)盡可能短，一般小于60，否則將會(huì)使主流道凝料增多，塑料耗量大，且增加壓力損失，使塑料降溫過(guò)多而影響注射成型。
4）為了使熔料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道和注射機(jī)的噴嘴緊密對(duì)接，主流道對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球凹坑，其半徑：，其小端直徑：，凹坑深度取。為注射機(jī)噴嘴半徑，為噴嘴口直徑
本設(shè)計(jì)的主流道設(shè)計(jì)如有圖：
噴嘴口的直徑為3mm，
這樣：
凹坑的深度取
圖3-4 主流道
3.5.2 冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴一般在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上。其作用就是存放料流前峰的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成冷接縫；此外，在開(kāi)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的直徑，長(zhǎng)度約為主流道的直徑。冷料穴主要有三種形式：
（1）與推桿匹配的冷料穴：這種冷料穴的底部有一根推桿，而推桿安裝在推板上，與其它推桿或推管連用。
（2）與拉料桿匹配的冷料穴：這類(lèi)冷料穴的底部有一根拉料桿，拉料桿安裝于型心固定板上，不隨推出機(jī)構(gòu)一起運(yùn)動(dòng)。
（3）無(wú)拉料桿的冷料穴：是在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上開(kāi)一錐行凹坑，再在凹坑的錐行壁上鉆一深度不大的小孔。脫模時(shí)靠小孔作用將主流道凝料拉出，當(dāng)塑件被推出時(shí)，冷料穴頭部先沿著小孔軸線移動(dòng)，然后被全部拔出。
本設(shè)計(jì)采用與拉桿匹配的冷料穴，如下圖所示：
圖3-5 冷料穴
圖為形頭冷料穴，很容易將主流道拉離定模。
3.5.3 分流道的設(shè)計(jì)
分流到是主流道與澆口之間的部分，是指塑料熔體從
主流道進(jìn)入多腔模的各個(gè)型腔或單腔模多處進(jìn)料的通道，起
分流和轉(zhuǎn)向的作用，分流道的要求是塑料熔體在流動(dòng)中熱量和
壓力損失最小，同時(shí)使流道中的塑料量最小。
（1）分流道的斷面形狀和尺寸
根據(jù)理論分析可知，在等斷面面積的條件下，正方形的周邊最長(zhǎng)，圓形的最短。因此從傳熱面積考慮，熱固性塑料的注射模的分流道最好是采用正方形；但從散熱面積考慮，熱塑性塑料注射模分流道的斷面形狀則采用圓形；從壓力損失考慮，由于在同斷面面積時(shí)圓形的周邊比正方形的短，因此，料流阻力小，壓力損失小。但從加工方便出發(fā)，常用形、梯形和正六邊形斷面。
分流道的斷面形狀及尺寸大小，應(yīng)根據(jù)塑件的成型體積、塑件的壁厚、塑件的形狀、所用塑料的工藝特性、注射速率、分流道的長(zhǎng)度等因素來(lái)確定。斷面過(guò)小，會(huì)使流道壓力損失太大并降低單位時(shí)間內(nèi)輸送的塑料量，使填充時(shí)間延長(zhǎng)，塑件常出現(xiàn)密度低、缺料、波紋等缺陷；斷面過(guò)大，不僅積存空氣增多，塑件易產(chǎn)生氣泡，而且增大塑料的消耗量，延長(zhǎng)冷卻時(shí)間。因此，在設(shè)計(jì)分流道時(shí)，要求所設(shè)計(jì)的分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保證合理的填充時(shí)間。
圓形分流道（圖6.1）的直徑一般在范圍內(nèi)變動(dòng)。對(duì)流動(dòng)性很好的的聚丙烯、尼龍等，當(dāng)分流道很短時(shí)，其直徑可小到；對(duì)流動(dòng)性很差的聚碳酸酯、聚砜等，直徑可達(dá)。實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)多數(shù)塑料來(lái)說(shuō)，分流道直徑在以下時(shí)，對(duì)流動(dòng)性影響較大，但直徑在以上時(shí)，再增大其直徑，對(duì)流動(dòng)性的影響也不大。
對(duì)于正六邊形斷面的分流道（圖6.2），（為外接圓直徑）。
正六邊形分流道（圖6.3）脫模阻力小，橢圓形分流道（圖6.4）脫模阻力大，當(dāng)橫截面積相同時(shí)，正六邊形分流道表面積大，而橢圓形分流道可在模具分型面上占有較小的面積。
對(duì)半圓形分流道其深度為（圖6.5）。
梯形斷面的分流道（圖6.6）的斷面尺寸高度為，梯形斜角常取，低部圓角半徑，分流道的寬度常在范圍內(nèi)變動(dòng)。
對(duì)于形斷面分流道），深度（為圓的半徑），斜角。
由于正方形流道凝料脫模困難，六角型流道效率低（比表面大），而圓形截面流道在加工時(shí)兩半難對(duì)準(zhǔn)，所以生產(chǎn)中常采用梯形或形截面的分流道。形分流道其實(shí)是梯形分流道的一種變異形式。鑒于上述原因，本設(shè)計(jì)采用梯形分流道。因?yàn)楦鞣N塑料的流動(dòng)性有差異，所以可以根據(jù)塑料的品種來(lái)粗略地估計(jì)分流道的直徑。對(duì)于壁厚小于，質(zhì)量在以下的塑件，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式確定分流道的直徑：
式中，— 流經(jīng)分流道的塑料量（）；對(duì)于塑料可取
— 分流道長(zhǎng)度（）；
— 分流道直徑（）
對(duì)于黏度較大的塑料，可按上述算得的值再乘以的系數(shù)。
根據(jù)型腔的布局，可知：
第一級(jí)分流道
第二級(jí)分流道
所以，
根據(jù)推薦的范圍可選擇
分流道的形狀如圖7所示：
圖 3-6 分流道
3.5.4 澆口的設(shè)計(jì)
澆口是指流道末端與型腔之間的一段細(xì)短通道，亦稱內(nèi)澆口，它是澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小且最短的部分，除主流道型澆口以外，它的作用是使塑料熔體加快流速注入型腔內(nèi)，順序填滿型腔，并且由于塑料熔體大多為非牛頓液體，通過(guò)較小澆口時(shí)進(jìn)一步受到剪切作用，表觀粘度的下降，伴隨著能量的轉(zhuǎn)換，，動(dòng)能變成了熱量，澆口處溫度升高，這又進(jìn)一步促使表觀粘度的下降，同時(shí)在注射周期中進(jìn)行補(bǔ)料和防止倒流，成型后也便于塑件與整個(gè)澆注系統(tǒng)的分離。因此，澆口的形狀、尺寸、分布對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大。澆口的尺寸經(jīng)常需要通過(guò)試模，按成型情況酌情修正。
澆口的形式和特點(diǎn)
澆口的形式很多，常見(jiàn)的形式有：
⑴點(diǎn)澆口
點(diǎn)澆口又稱針點(diǎn)式澆口、橄欖形澆口或菱形澆口，是一種尺寸很小的澆口形式。點(diǎn)澆口因?yàn)橹睆胶苄。ㄒ话銥椋?，物料通過(guò)時(shí)，有很高的剪切速率，這對(duì)降低塑料熔體的表觀粘度是有利的，同時(shí)，還有摩擦生熱提高料溫的優(yōu)點(diǎn)，澆口容易在開(kāi)模時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切斷，故被廣泛采用。
⑵潛伏式澆口
它有稱剪切澆口或隧道式澆口，是由點(diǎn)澆口演變而來(lái)的，它除了具備點(diǎn)澆口的特點(diǎn)外，其進(jìn)料口部分一般選在塑件側(cè)面較隱蔽處，因而塑件外表不受損傷。同時(shí)這種澆口可用二板模，不像點(diǎn)澆口要用三板模，從而簡(jiǎn)化了模具的結(jié)構(gòu)。這種澆口及點(diǎn)澆道成一定角度與型腔連接，形成能切斷澆口的刀口。由于頂出時(shí)必須有較強(qiáng)的沖擊力，因此這種澆口不宜用于強(qiáng)韌的塑料，對(duì)于脆性材料由于開(kāi)模時(shí)塑料會(huì)斷而不采用這種形式的澆口。
⑶直接澆口
直接澆口又稱主流道型或端澆口，塑料通過(guò)主流道直接進(jìn)入型腔，它僅適用于單型腔注射模。
這種澆口因塑料通過(guò)主流道直接進(jìn)入型腔，故塑料料流程短，流動(dòng)阻力小，進(jìn)料快，動(dòng)能損失小，傳遞壓力好，保壓補(bǔ)縮作用強(qiáng)，有利于排氣及消除熔接痕，流道料小，而且模局結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而緊湊，制造方便。但去除澆口比較困難，塑件上有明顯的澆口痕跡，因澆口附近熱量比較集中，故在該處冷凝較遲，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力較大，且易在該處產(chǎn)生氣泡、縮孔等缺陷。
直接澆口適用于成型深腔的殼形塑件不宜成型平薄塑件和容易變形的塑件，成型薄壁塑件時(shí)，澆口根部直徑最多等于塑件壁厚的2倍。它適合于各種熱塑性塑料的注射成型尤其對(duì)熱敏性塑料及流動(dòng)性差的塑料有利，而對(duì)結(jié)晶型塑料或易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和變形的塑件不利。
⑷中心澆口
中心澆口是直接澆口的變異形式，塑料是直接從型腔中心環(huán)形或數(shù)股進(jìn)料，因此具有與直接澆口相同的優(yōu)點(diǎn)，去除澆口較直接澆口方便，有時(shí)中心的型芯還可起到分流錐的作用。中心澆口適用于深腔的殼形、箱形或筒形且中心有通孔的塑件，它的變形形式有很多，在這就不一一介紹。
⑸側(cè)澆口
側(cè)澆口又稱邊緣澆口，一般開(kāi)在分型面上，從塑件側(cè)面進(jìn)料。它能方便地調(diào)整充模的剪切速率和澆口封閉時(shí)間，因而國(guó)外稱之為標(biāo)準(zhǔn)澆口，它是一種廣泛使用的澆口形式，側(cè)澆口是典型的矩形澆口。
側(cè)澆口可根據(jù)塑件的形狀特點(diǎn)靈活地選擇澆口的位置，以改善填充條件。它不像其它澆注系統(tǒng)那樣受到一定的限制，如框形或環(huán)形塑件，可以從外側(cè)進(jìn)料，而當(dāng)其內(nèi)孔有足夠位置時(shí)也可從內(nèi)側(cè)進(jìn)料，這樣可使模具結(jié)構(gòu)緊湊，流程縮短，對(duì)于薄壁長(zhǎng)塑件，采用頭進(jìn)料則成型比較困難，而且模具尺寸加大，若改用側(cè)向進(jìn)料就比較合理。
側(cè)澆口適用于一模多腔，能大大提高生產(chǎn)效率，減少澆注系統(tǒng)的消耗量，而且去除澆口方便，但側(cè)澆口容易形成熔接痕、縮孔、氣孔等缺陷，注射壓力損失大，對(duì)殼形件排氣不便，保壓補(bǔ)縮作用比直接澆口小。
另外，側(cè)澆口還有良種變異形式，即扇形澆口及平縫式澆口，它們只是在澆口的進(jìn)料方向、寬度上有所變化。
⑹護(hù)耳式澆口
護(hù)耳式澆口又稱為分界式澆口或調(diào)整片式澆口。點(diǎn)澆口類(lèi)澆口雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但易產(chǎn)生噴射而造成塑件許多缺陷，或因澆口附近有較大的內(nèi)應(yīng)力而引起翹曲，在澆口附近形成脆弱點(diǎn)，采用護(hù)耳式克服上述缺點(diǎn)。
澆口位置開(kāi)設(shè)正確與否，對(duì)塑件質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口位置是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，在確定澆口位置時(shí)，應(yīng)針對(duì)塑件的幾何形狀特征及技術(shù)要求，來(lái)分析塑料的流動(dòng)狀態(tài)、填充及排氣條件等因素。一般來(lái)說(shuō)，選擇澆口位置時(shí)應(yīng)遵循下述原則，當(dāng)然這些原則在應(yīng)用時(shí)會(huì)產(chǎn)生某些不同程度的矛盾，因此應(yīng)以保證得到優(yōu)秀的塑件為主，排除次要矛盾，根據(jù)具體情況而定，同時(shí)，還需要兼顧前面已敘述的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則。
①澆口的尺寸及位置選擇應(yīng)盡量避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)（蛇形動(dòng)）
澆口的斷面尺寸如果較小，同時(shí)正對(duì)著一個(gè)寬度及厚度都較大的型腔，則高速的料流流過(guò)澆口時(shí)，由于受到很高的剪切應(yīng)力作用，將會(huì)產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)等熔體斷裂現(xiàn)象。有時(shí)噴射現(xiàn)象還會(huì)使塑件形成波紋狀流痕；或在高剪切的速率下，噴出的料流細(xì)絲使塑件高度定向或斷裂狀物料先后不能很好地熔合而使塑件出現(xiàn)明顯的熔接痕。而高度定向則會(huì)造成塑件由于收縮不一致產(chǎn)生塑件的嚴(yán)重翹曲變形及塑件的力學(xué)各向異性，此外，噴射還會(huì)使型腔中的氣體難以排出，形成氣泡和焦點(diǎn)。為了克服上述缺陷，可以加大澆口的截面尺寸，或采用沖擊型澆口，即澆口開(kāi)設(shè)方位正對(duì)著型腔壁或粗大的型芯。由于高速熔體直接沖擊在型腔或型芯上，從而改變流向，降低流速，使料流均勻地填充型腔，使熔體斷裂現(xiàn)象消失。
②澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件斷面最厚處
當(dāng)塑件壁厚上相差較大時(shí)，在避免噴射的前提下，為保證最終壓力有效地傳遞到塑件較厚的部位以減少縮孔，一般塑件上的澆口位置應(yīng)設(shè)在塑件的最厚處，這樣又利于塑料填充及補(bǔ)料，如果塑件上沒(méi)有加強(qiáng)筋，則可利用加強(qiáng)筋，以改善流動(dòng)條件。
③澆口位置的選擇應(yīng)使塑料流程最短，料流變向最少
在保證塑料填充練好的前提下，應(yīng)使塑料的流程最短，料流變向最少，以減少流動(dòng)能量的損失。
④澆口位置的選擇應(yīng)減少或避免塑件到熔接痕，增加熔接牢度
在塑件流程不太長(zhǎng)的時(shí)候，如無(wú)特殊需要，最好不要開(kāi)設(shè)一個(gè)以上的澆口，否則將會(huì)增加熔接痕的數(shù)量，但對(duì)面積較大又淺的殼體塑件應(yīng)兼顧內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形問(wèn)題，可采用多點(diǎn)進(jìn)料。同理，環(huán)形澆口五熔接痕，而輪輻式澆口則有。為了增加熔接的牢度，可在熔接痕處外開(kāi)一冷料槽，使前鋒溢出。
所設(shè)計(jì)的制品要求不是很高，根據(jù)以上澆口的特點(diǎn)及澆口位置選擇的基本原則，選用側(cè)澆口，模具采用兩板式，從而簡(jiǎn)化了模具的結(jié)構(gòu)。如下圖：
圖 3－7 側(cè)澆口
3.6 排氣和引氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
⑴排氣系統(tǒng)
模具型腔在塑料的填充過(guò)程中，除了型腔內(nèi)原有的空氣外，還有因塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，尤其三在高速注射成型時(shí)，考慮排氣是很必要的。一般在塑料填充的同時(shí)，必須將氣體排出模外。否則，被壓縮的氣體所產(chǎn)生的高溫，會(huì)引起塑件局部碳化燒焦，或使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強(qiáng)度下降，甚至阻礙塑料填充等。為了使這些氣體能從型腔中及時(shí)排出，可以采用排氣槽等方法。
排氣槽的開(kāi)設(shè)位置，通常是通過(guò)試模后才能正確地確定：
①排氣槽應(yīng)開(kāi)設(shè)在型腔最后被充滿的地方，而塑料在型腔內(nèi)填充的情況與澆口開(kāi)設(shè)有關(guān)，因此在確定澆口位置時(shí)，同時(shí)要考慮到排氣槽的開(kāi)設(shè)是否方便。
②在大多數(shù)情況下可利用模具分型面或模具零件間的配合間隙排氣，這時(shí)可不設(shè)排氣槽。
③排氣槽最好開(kāi)在分型面上，因?yàn)榉中兔嫔吓艢獠郛a(chǎn)生的毛邊很容易隨塑件脫出。
④排氣槽最好開(kāi)在靠近嵌件或壁厚最薄處，因?yàn)榇颂幾钊菀仔纬扇劢雍?，熔接痕處?yīng)排盡氣體和排出部分冷料。
由于所設(shè)計(jì)的模具是兩板式的，塑件比較小，注射時(shí)間比較短，采用的是側(cè)澆口，在填充過(guò)程中，熔體是從中間向四周進(jìn)行流動(dòng)，而設(shè)計(jì)的組合式型腔的間隙比較多，這樣在排氣方面比較方便，再加上分型面的配合間隙，故所設(shè)計(jì)的模具不需開(kāi)設(shè)排氣槽就可排氣而不會(huì)造成憋氣現(xiàn)象。
⑵引氣系統(tǒng)
對(duì)于一些大型、深腔、殼形塑件，注射成型后，整個(gè)型腔有塑料填滿，型腔內(nèi)氣體被排出，當(dāng)塑件脫模時(shí)，塑件的包容面與型芯的被包容面基本上構(gòu)成真空，由于受到大氣壓力的作用，造成脫模困難，如采取強(qiáng)行脫模，勢(shì)必使塑件產(chǎn)生變形或損壞，影響塑件的質(zhì)量，因而必須加設(shè)引氣裝置。
本設(shè)計(jì)屬于中小型模具，型腔比較淺，脫模力不是很大，所以不需要加設(shè)引氣裝置。
3.7 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在塑料成型模具中，完成將塑件從模具型腔或型芯上完整地取出裝置稱為頂出機(jī)構(gòu)，或脫模機(jī)構(gòu)。
脫模機(jī)構(gòu)一般由頂出、復(fù)位、和頂出導(dǎo)向等三大零部件組成。
⑴頂出部件
頂出部件是指頂出機(jī)構(gòu)中推出塑件的部件，主要有頂桿、脫模板（推件板）等。
本設(shè)計(jì)中的零件比較小，脫模力不是很大，可采取頂桿推出，而不需要脫模板。
⑵復(fù)位部件
復(fù)位部件是使完成頂出任務(wù)的頂出零件回復(fù)到注射時(shí)所需要的位置。模具中主要是依靠復(fù)位桿進(jìn)行復(fù)位。
⑶導(dǎo)向部件
導(dǎo)向部件的作用是使頂出過(guò)程平穩(wěn)，頂出零件不至于彎曲和卡死。導(dǎo)向部件由導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成。
脫模機(jī)構(gòu)的分類(lèi)：
脫模機(jī)構(gòu)可以按動(dòng)力來(lái)源分類(lèi)，也可以按模具機(jī)構(gòu)分類(lèi)。
按動(dòng)力來(lái)源分類(lèi)
動(dòng)力來(lái)源是指將塑件頂出的動(dòng)力。常見(jiàn)的有：
1）手動(dòng)脫模
手動(dòng)頂出是指當(dāng)模具分型后，人工操縱頂出機(jī)構(gòu)，定出塑件。其優(yōu)點(diǎn)是模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成型周期短，且頂出時(shí)動(dòng)作平穩(wěn)，塑件不易變形，但是頂出力受操縱者體力限制，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，因此多用于注射機(jī)無(wú)頂出裝置的定模一方，或小塑件的小批量生產(chǎn)。
2)機(jī)動(dòng)脫模
機(jī)動(dòng)脫模時(shí)靠注射機(jī)的開(kāi)模動(dòng)作頂出塑件，有兩種形式：一種形式通常利用固定于注射機(jī)架上的頂桿，開(kāi)模時(shí)，注射機(jī)移動(dòng)模板帶動(dòng)模具動(dòng)模部分后退，定出桿穿過(guò)移動(dòng)模板上的孔而頂住模具頂出桿板，使其不再隨動(dòng)模后退，移動(dòng)模板繼續(xù)后退，模具頂出機(jī)構(gòu)將塑件頂出，機(jī)械桿的長(zhǎng)度可根據(jù)模具的頂出距離、厚薄通過(guò)螺桿（套）進(jìn)行調(diào)節(jié)。此形式的特點(diǎn)是：頂出在開(kāi)模過(guò)程中進(jìn)行，模具內(nèi)頂板的復(fù)位在合模時(shí)進(jìn)行，另一種形式是在注射機(jī)上不裝頂桿，將模具一片中頂出機(jī)構(gòu)用定距拉桿或鏈條與另一片相連，當(dāng)分模到一定距離時(shí)，拉桿或鏈條拖動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)頂出塑件，常用于定模頂出制品或需降低模具閉合高度的情況。
3）液壓脫模
注射機(jī)上設(shè)有專(zhuān)用的頂出油缸，當(dāng)開(kāi)模到一定距離后，活塞動(dòng)作，推動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)頂出制品。
4）氣動(dòng)脫模
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