插座底板注塑模具設(shè)計與CAE分析（桂理工）

插座底板注塑模具設(shè)計與CAE分析（桂理工）,插座,底板,注塑,模具設(shè)計,cae,分析,理工 本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 讀書報告（讀書筆記） 學(xué) 院： 機械與控制工程學(xué)院 課題名稱： 插座底板注塑模具設(shè)計與CAE分析 專業(yè)(方向)： 機械設(shè)計制造及其自動化(模具) 班 級： 機械11-2班 學(xué) 生： 蘇勇孫 指導(dǎo)教師： 楊 輝 日 期： 2015/3/11 讀書筆記 一 關(guān)于注塑成型對產(chǎn)品造成的各種缺陷及解決方法 （一）熔接痕 熔接痕是由于來自不同方向的熔融樹脂前端部分被冷卻、在結(jié)合處未能完全融合而產(chǎn)生的。一般情況下，主要影響外觀，對涂裝、電鍍產(chǎn)生影響。嚴重時，對制品強度產(chǎn)生影響（特別是在纖維增強樹脂時，尤為嚴重）?？蓞⒖家韵聨醉椨枰愿纳疲? l）調(diào)整成型條件，提高流動性。如，提高樹脂溫度、提高模具溫度、提高注射壓力及速度等。 2）增設(shè)排氣槽，在熔接痕的產(chǎn)生處設(shè)置推出桿也有利于排氣。 3）盡量減少脫模劑的使用。（脫模劑用量偏多會出現(xiàn)熔接痕及料流痕可能原因如下：當(dāng)在模具內(nèi)充料時，粘稠的料流會帶著模具內(nèi)表面的脫模劑向前流動，這樣，它們要么在熔接縫上聚集，降低了熔接縫的強度并強化了視覺效果，要么由于脫模劑為小分子，很容易在注塑時在表面形成流痕。） 4）設(shè)置工藝溢料并作為熔接痕的產(chǎn)生處，成型后再予以切斷去除。 5）若僅影響外觀，則可改變澆注位置，以改變?nèi)劢雍鄣奈恢谩；蛘邔⑷劢雍郛a(chǎn)生的部位處理為暗光澤面等，予以修飾。 （二）放射紋 表觀 從澆口噴射出，有灰黯色的一股熔流在稍微接觸模壁后馬上被隨后注入的熔料包住。此缺陷可能部分或完全隱藏在制品內(nèi)部。 物理原因：放射紋往往發(fā)生在當(dāng)熔料進入到模腔內(nèi)，流體前端停止發(fā)展的方向。它經(jīng)常發(fā)生在大模腔的模具內(nèi)，熔流沒有直接接觸到模壁或沒有遇到障礙。通過澆口后，有些熱的熔料接觸到相對較冷的模腔表面后冷卻，在充模過程中不能同隨后的熔料緊密結(jié)合在一起。除去明顯的表面缺陷，放射紋伴隨不均勻性，熔料產(chǎn)生凍結(jié)拉伸，殘余應(yīng)力和冷應(yīng)變而產(chǎn)生，這些因素都影響產(chǎn)品質(zhì)量。在多數(shù)情況下不太可能只通過調(diào)節(jié)成型參數(shù)改進，只有改進澆口位置和幾何形狀尺寸才可以避免。 與加工參數(shù)有關(guān)的原因與改良措施見下： 1）注射速度太快 降低注射速度。 2）注射速度單級 采用多級注射速度：慢-快。 3）熔料溫度太低 提高料筒溫度（對熱敏性材料只在計量區(qū)）。 增加低螺桿背壓與設(shè)計有關(guān)的原因與改良措施見下： 1）澆口和模壁之間過渡不好 提供圓弧過渡。 2）澆口太小 增加澆口。 3）澆口位于截面厚度的中心 澆口重定位，采用障礙注射。 （三）灰黑斑紋 表觀 灰黑斑紋可能發(fā)生在澆口附近，流道的中間和遠離澆口的部分。只能在透明的零件中可看出，并且往往用PMMA，PC，和PS料制成的產(chǎn)品有此現(xiàn)象。 物理原因：如果計量過程開始太早，螺桿喂料區(qū)里顆粒裹入的空氣沒有溢出喂料口，空氣就會被擠入熔料內(nèi)。然而，喂料區(qū)內(nèi)的壓力太低不能將空氣移到后面。料筒內(nèi)熔料中被擠入的空氣就會使制品內(nèi)產(chǎn)生灰黑斑紋。就像壓縮點火式柴油發(fā)動機里面所發(fā)生的情況一樣，被料筒內(nèi)擠入的空氣所造成的焦化現(xiàn)象有時被稱為“柴油機效應(yīng)”。焦化現(xiàn)象可解釋熔料和擠入的氣泡交接的地方由于壓縮作用產(chǎn)生高溫，同時空氣內(nèi)的氧氣通過氧化作用使熔料產(chǎn)生斷裂。工藝調(diào)試應(yīng)該在喂料區(qū)的中間開始熔化過程，此處熔料壓力已較高，迫使顆粒之間的空氣朝后移動并溢出料口。 與加工參數(shù)有關(guān)的原因與改良措施見下： 1）螺桿背壓太低 增加螺桿背壓。 2）喂料區(qū)的料筒溫度過高 降低喂料區(qū)的料筒溫度。 3）螺桿轉(zhuǎn)速過快 降低螺桿轉(zhuǎn)速。 4）循環(huán)時間短（即熔料在料筒內(nèi)殘留時間短） 延長循環(huán)時間。 與設(shè)計有關(guān)的原因與改良措施見下： 1）不合理的螺桿幾何形狀 選用加料段長的螺桿，且加料段的螺槽較深。 （四）料頭附近有暗區(qū) 表觀 在料頭周圍有可辨別的環(huán)形—如使用中心式澆口則為中心圓，如使用側(cè)澆口則為同心圓，這是因為環(huán)形尺寸小，看上去像黯暈。這主要是加工高粘性（低流動性）材料時會發(fā)生這種現(xiàn)象，如PC、PMMA和ABS等。 物理原因：如果注射速度太高，熔料流動速度過快且粘性高，料頭附近表層部分材料容易被錯位和滲入。這些錯位就會在外層顯現(xiàn)出黯暈。在料頭附近，流動速度特別高，然后逐步降低，隨著注射速度變?yōu)槌?shù)，流動體前端擴展為一個逐漸加寬的圓形。同時在料頭附近為獲得低的流體前流速度，必須采用多級注射，例如：慢—較快—快。目的是在整個充模循環(huán)中獲得均勻的熔體前流速度。通常以為黯暈是在保壓階段熔料錯位而產(chǎn)生的。實際上，前流效應(yīng)的作用是在保壓階段將熔料移入了制品內(nèi)部。 與加工參數(shù)有關(guān)的原因與改良措施見下表： 1）流速太高 采用多級注射：慢—較快—快。 2）熔料溫度太低 增加料筒溫度，增加螺桿背壓。 3）模壁溫度太低 增加模壁溫度。 與設(shè)計有關(guān)的原因與改良措施見下表： 1）澆口與制品成銳角 在澆口和制品間成弧形。 2）澆口直徑太小 增加澆口直徑。 3）澆口位置錯誤 澆口重新定位。 （五）空隙 表觀 制品內(nèi)部的空隙表現(xiàn)為圓形或拉長的氣泡形式。僅僅是透明的制品才可以從外面看出里面的空隙；不透明的制品無法從外面測出?？障锻l(fā)生在壁相對較厚的制品內(nèi)并且是在最厚的地方。 物理原因：當(dāng)制品內(nèi)有泡產(chǎn)生時，經(jīng)常認為是氣泡，是模具內(nèi)的空氣被流入模腔的熔料裹入。另一個解釋是料筒內(nèi)的水氣和氣泡會想方設(shè)法進入到制品的內(nèi)部。所以說，這樣的“泡”的產(chǎn)生有多方面的根源。一開始，生產(chǎn)的制品會形成一層堅硬的外皮，并且視模具冷卻的程度往里或快或慢的發(fā)展。然而在厚壁區(qū)域里，中心部分仍繼續(xù)保持較長時間的粘性。外皮有足夠強度抵抗任何應(yīng)力收縮。結(jié)果，里面的熔料被往外拉長，在制品內(nèi)仍為塑性的中心部分形成空隙。 與加工參數(shù)有關(guān)的原因與改良措施見下： 1）保壓太低 提高保壓壓力。 2）保壓時間太短 提高保壓時間。 3）模壁溫度太低 提高模壁溫度。 4）熔料溫度太高 降低熔體溫度。 與設(shè)計有關(guān)的原因與改良措施見下： 1）澆口橫截面太小 增加澆口橫截面，縮短澆道。 2）噴嘴孔太小 增大噴嘴孔。 3）澆口開在薄壁區(qū) 澆口開在厚壁區(qū)。 （六）白點 表觀 料頭附近有未熔化的顆粒。對薄壁制品來說是不可能獲得光滑的表面。 物理原因：由于薄壁制品生產(chǎn)成型周期短，因此必須以很高的螺桿轉(zhuǎn)速進行塑化從而使熔料在螺桿料筒內(nèi)殘留時間縮短。在碰到薄壁制品生產(chǎn)時，通常包括PE，PP，PC等，模具工會試著降低熔料溫度以縮短冷卻時間，未完全熔化的顆粒會被注射進模具內(nèi)。 與加工參數(shù)有關(guān)的原因與改良措施見下： 1）熔料溫度太低 增加料筒溫度。 2）螺桿轉(zhuǎn)速太高 降低螺桿轉(zhuǎn)速。 3）螺桿背壓太低 增加螺桿背壓。 4）循環(huán)時間短（即熔料在料筒內(nèi)殘留時間短） 延長循環(huán)時間。 （七）顏色不均 表觀 顏色不均是制品表面的顏色不一樣，可在料頭附近和遠處，偶爾也會在銳邊的料流區(qū)出現(xiàn)。 物理原因：顏色不均是因為顏料分配不均而造成的，尤其是通過色母、色粉或液態(tài)色料加色時。在溫度低于推薦的加工溫度情況下，母料或色料不能完全均勻化。當(dāng)成型溫度過高，或料筒的殘留時間太長，也容易造成顏料或塑料的熱降解，導(dǎo)致顏色不均。當(dāng)材料在正確的溫度下進行塑化或均化時，如果通過料頭橫截面時注射太快，可能會產(chǎn)生摩擦熱造成顏料的降解和顏色的改變。通常在使用色母料時，應(yīng)確保顏料及其溶解液需上色的樹脂在化學(xué)、物理特性方面的相容性。 與加工參數(shù)有關(guān)的原因與改良措施見下： 1）材料未均勻混合 降低螺桿速度；增加料筒溫度，增加螺桿背壓。 2）熔料溫度太低 增加料筒溫度，增加螺桿背壓。 3）螺桿背壓太低 增加螺桿背壓。 4）螺桿速度太高 降低螺桿速度。 與設(shè)計有關(guān)的原因與改良措施見下： 1）螺桿行程過長 用直徑較大或長徑比較大的料筒。 2）熔料在料筒內(nèi)停留時間短 用直徑較大或長徑比較大的料筒。 3）螺桿L：D太小 使用長徑比較大的料筒。 4）螺桿壓縮比低 采用高壓縮比螺桿。 5）沒有剪切段和混合段 提供剪切段和（或）混合段。 （八）翹曲、變形 注射制品的翹曲、變形是很棘手的問題。主要應(yīng)從模具設(shè)計方面著手解決，而成型條件的調(diào)整效果則是很有限的。 翹曲、變形的原因及解決方法可參照以下各項： 1）由成型條件引起殘余應(yīng)力造成變形時，可通過降低注射壓力、提高模具并使模具溫度均勻及提高樹脂溫度或采用退火方法予以消除應(yīng)力。 2）脫模不良引起應(yīng)力變形時，可通過增加推桿數(shù)量或面積、設(shè)置脫模斜度等方法加以解決。 3）由于冷卻方法不合適，使冷卻不均勻或冷卻時間不足時，可調(diào)整冷卻方法及延長冷卻時間等。例如，可盡可能地在貼近變形的地方設(shè)置冷卻回路。 4）對于成型收縮所引起的變形，就必須修正模具的設(shè)計了。其中，最重要的是應(yīng)注意使制品壁厚一致。有時，在不得已的情況下，只好通過測量制品的變形，按相反的方向修整模具，加以校正。收縮率較大的樹脂，一般是結(jié)晶性樹脂（如聚甲醛、尼龍、聚丙烯、聚乙烯及PET樹脂等）比非結(jié)晶性樹脂（如PMMA樹脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS樹脂及AS樹脂等）的變形大。另外，由于玻璃纖維增強樹脂具有纖維配向性，變形也大。 （九）龜裂 龜裂是塑料制品較常見的一種缺陷，產(chǎn)生的主要原因是由于應(yīng)力變形所致。主要有殘余應(yīng)力、外部應(yīng)力和外部環(huán)境所產(chǎn)生的應(yīng)力變形。 （1）殘余應(yīng)力引起的龜裂 殘余應(yīng)力主要由于以下三種情況，即充填過剩、脫模推出和金屬鑲嵌件造成的。作為在充填過剩的情況下產(chǎn)生的龜裂，其解決方法主要可在以下幾方面入手： 1）由于直澆口壓力損失最小，所以，如果龜裂最主要產(chǎn)生在直澆口附近，則可考慮改用多點分布點澆口、側(cè)澆口及柄形澆口方式。 2）在保證樹脂不分解、不劣化的前提下，適當(dāng)提高樹脂溫度可以降低熔融粘度，提高流動性，同時也可以降低注射壓力，以減小應(yīng)力。 3）一般情況下，模溫較低時容易產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)適當(dāng)提高溫度。但當(dāng)注射速度較高時，即使模溫低一些，也可減低應(yīng)力的產(chǎn)生。 4）注射和保壓時間過長也會產(chǎn)生應(yīng)力，將其適當(dāng)縮短或進行多次保壓切換效果較好。 5）非結(jié)晶性樹脂，如 AS樹脂、 ABS樹脂、 PMMA樹脂等較結(jié)晶性樹脂如聚乙烯、聚甲醛等容易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，應(yīng)予以注意。 　　脫模推出時，由于脫模斜度小、模具型膠及凸模粗糙，使推出力過大，產(chǎn)生應(yīng)力，有時甚至在推出桿周圍產(chǎn)生白化或破裂現(xiàn)象。只要仔細觀察龜裂產(chǎn)生的位置，即可確定原因。 　　在注射成型的同時嵌入金屬件時，最容易產(chǎn)生應(yīng)力，而且容易在經(jīng)過一段時間后才產(chǎn)生龜裂，危害極大。這主要是由于金屬和樹脂的熱膨脹系數(shù)相差懸殊產(chǎn)生應(yīng)力，而且隨著時間的推移，應(yīng)力超過逐漸劣化的樹脂材料的強度而產(chǎn)生裂紋。為預(yù)防由此產(chǎn)生的龜裂，作為經(jīng)驗，壁厚7"與嵌入金屬件的外徑 通用型聚苯乙烯基本上不適于宜加鑲嵌件，而鑲嵌件對尼龍的影響最小。由于玻璃纖維增強樹脂材料的熱膨脹系數(shù)較小，比較適合嵌入件。 另外，成型前對金屬嵌件進行預(yù)熱，也具有較好的效果。 （2）外部應(yīng)力引起的龜裂 這里的外部應(yīng)力，主要是因設(shè)計不合理而造成應(yīng)力集中，特別是在尖角處更需注意。 （3）外部環(huán)境引起的龜裂 化學(xué)藥品、吸潮引起的水降解，以及再生料的過多使用都會使物性劣化，產(chǎn)生龜裂。 （十）充填不足 充填不足的主要原因有以下幾個方面： 1）樹脂容量不足。 2）型腔內(nèi)加壓不足。 3）樹脂流動性不足。 4）排氣效果不好。 作為改善措施，主要可以從以下幾個方面入手： 1）加長注射時間，防止由于成型周期過短，造成澆口固化前樹脂逆流而難于充滿型腔。 2）提高注射速度。 3）提高模具溫度。 4）提高樹脂溫度。 5）提高注射壓力。 6）擴大澆口尺寸。一般澆口的高度應(yīng)等于制品壁厚的1/2～l/3。 7）澆口設(shè)置在制品壁厚最大處。 8）設(shè)置排氣槽（平均深度0．03mm、寬度3～5mm）或排氣桿。對于較小工件更為重要。 9）在螺桿與注射噴嘴之間留有一定的（約5mm）緩沖距離。 10）選用低粘度等級的材料。 11）加入潤滑劑。 （十一）溢邊 對于溢邊的處理重點應(yīng)主要放在模具的改善方面。而在成型條件上，則可在降低流動性方面著手。具體地可采用以下幾種方法： 1）降低注射壓力。 2）降低樹脂溫度。 4）選用高粘度等級的材料。 5）降低模具溫度。 6）研磨溢邊發(fā)生的模具面。 7）采用較硬的模具鋼材。 8）提高鎖模力。 9）調(diào)整準(zhǔn)確模具的結(jié)合面等部位。 10）增加模具支撐柱，以增加剛性。 11）根據(jù)不同材料確定不同排氣槽的尺寸。 （十二）燒傷 　　根據(jù)由機械、模具或成型條件等不同的原因引起的燒傷，采取的解決辦法也不同。 　　1）機械原因，例如，由于異常條件造成料筒過熱，使樹脂高溫分解、燒傷后注射到制品中，或者由于料簡內(nèi)的噴嘴和螺桿的螺紋、止回閥等部位造成樹脂的滯流，分解變色后帶入制品，在制品中帶有黑褐色的燒傷痕。這時，應(yīng)清理噴嘴、螺桿及料筒。 　　2）模具的原因，主要是因為排氣不良所致。這種燒傷一般發(fā)生在固定的地方，容易與第一種情況區(qū)別。這時應(yīng)注意采取加排氣槽反排氣桿等措施。 3）在成型條件方面，背壓在300MPa以上時，會使料筒部分過熱，造成燒傷。螺桿轉(zhuǎn)速過高時，也會產(chǎn)生過熱，一般在40～90r／min范圍內(nèi)為好。在沒設(shè)排氣槽或排氣槽較小時，注射速度過高會引起過熱氣體燒傷。 小結(jié) 注塑成型過程對塑料產(chǎn)品可能會產(chǎn)生眾多缺陷，以上列出的只是實際生產(chǎn)中較常見的缺陷。通過本次的閱讀學(xué)習(xí)，我們需要了解熟悉這些注塑缺陷的成因及其解決辦法。而在實際生產(chǎn)中，同一個塑件可能會存在一種或多種缺陷。因此，我們需要對塑件進行具體分析，分析是何種缺陷，并找出具體形成的原因及其解決措施，生產(chǎn)出高質(zhì)量、高品質(zhì)的塑件來滿足客戶的要求。 參考文獻 燕秀模具論壇：http://bbs.yxcax.com/ 讀書筆記 二 常用塑料特性、成型條件、對模具要求及用途 1. ABS ABS是丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物的縮寫。可以看作是PB（聚丁二烯）、BS（丁苯橡膠）、PBA（丁腈橡膠）分散于AS（丙烯腈—苯乙烯的共聚物）或PS（聚苯乙烯）中的一種多組分聚合物。三種組分的作用： A（丙烯腈）——占20%～30%，使塑料件表面有較高硬度，提高耐磨性，耐熱性。 B（丁二烯）——占25%～30%，加強柔順性，保持材料彈性及耐沖擊強度。 S（苯乙烯）——占40%～50%，保持良好成形性（流動性，著色性）、高光潔度及保持材料剛性。 （1）化學(xué)和物理特性 ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上百種不同品質(zhì)的ABS材料。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭轉(zhuǎn)特性等。 ABS的收縮率在0.4%～0.7%之間。常用收縮率0.5%。 ABS材料具有優(yōu)越的綜合性能：ABS制品強度高、剛性好，硬度、耐沖擊性、制品表面光澤性好，耐磨性好。 ABS耐熱可達90℃（甚至可在110～115℃使用），比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都高。耐低溫，可在-40℃下使用。同時耐酸、堿、鹽，耐油，耐水。具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能。不易燃。 ABS有優(yōu)良的成型加工性，尺寸穩(wěn)定性好，著色性能、電鍍性能都好（是所有塑料中電鍍性能最好的）。 ABS缺點：不耐有機溶劑，耐氣候性差，在紫外線下易老化。 （2）模具設(shè)計方面 需要采用較高的料溫與模溫，澆注系統(tǒng)的流動阻力要小。為了在較高注射壓力下避免澆口附近產(chǎn)生較大應(yīng)力導(dǎo)致制品翹曲變形，可采用護耳式澆口。 注意選擇澆口位置，避免澆口與熔接痕位于影響制品外觀的部位。 合理設(shè)計頂出脫模結(jié)構(gòu)，推出力過大時，制品表面易“發(fā)白”，“變渾（頂白）”。 （3）注塑工藝條件 干燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件為80～90℃下最少干燥2小時。 料筒溫度：180～260℃；建議溫度245℃。 模具溫度：40～90℃（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低）。 注射壓力：56～176MPa。 注射速度：中高速度。 （4）共混改性塑料 ABS+PC→提高ABS耐熱性和抗沖擊強度。 ABS+PVC→提高ABS的韌性、耐熱性及抗老化能力。 ABS+PA→提高耐熱及抗化學(xué)性、流動性佳、低溫沖擊性，降低成本。 （5）典型用途 ABS的應(yīng)用很廣，在機械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機外殼、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制造汽車儀表板，工具艙門，車輪蓋，反光鏡盒，擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管、加熱器等，還有用ABS夾層板制小轎車車身；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、電話機殼體、收錄機殼體、打字機鍵盤、電冰箱、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。 2.聚碳酸酯（PC） （1）化學(xué)和物理性質(zhì) 聚碳酸酯（PC）是一種高透明度（接近PMMA），非晶體工程材料，外觀透明微黃，剛硬而帶韌性，具有特別好的抗沖擊強度、熱穩(wěn)定性、光澤度、抑制細菌特性、阻燃特性以及抗污染性。 PC收縮率較低，一般為0.5%～0.7%，塑件的尺寸穩(wěn)定性好，塑件精度高。 PC優(yōu)點非常突出：機械強度高，耐沖擊性是塑料之冠，彈性模量高，受溫度影響小，抗蠕變性突出；耐熱性好，熱變形溫度135～143℃，長期工作溫度達120～130℃；耐氣候性好，任由風(fēng)吹雨打，三年不會變色；成型精度高，尺寸穩(wěn)定性好；透光性好，著色性好；吸水率低，浸泡24h后增重0.13%。但對水分極敏感，易產(chǎn)生應(yīng)力開裂現(xiàn)象；耐稀酸、氧化劑、還原劑、鹽類、油脂等，但不耐堿、酮等有機溶劑。 PC最大缺點是流動性較差，因此這種材料的注塑過程較困難。在選用何種品質(zhì)的PC材料時，要以產(chǎn)品的最終期望為基準(zhǔn)。如果塑件要求有較高的抗沖擊性，那么久使用低流動率的PC材料；反之，可以使用高流動率的PC材料，這樣就可以優(yōu)化注塑過程。PC對壓力不敏感，對溫度敏感，可采用提高成型溫度的方法來提高流動性。 PC耐疲勞強度差，耐磨性不好，對缺口敏感，而應(yīng)力開裂性差。 PC對模具設(shè)計要求高，制品表面易出現(xiàn)銀紋，澆口位置產(chǎn)生氣紋。 （2）模具設(shè)計方面 流道和澆口。PC黏度高，流動性差，流道設(shè)計盡可能粗而短，轉(zhuǎn)折盡可能少，且需設(shè)冷料井。為使降低熔料的流動阻力，分流道截面用圓形，并且流道需研磨拋光。注射澆口可采用任何形式的澆口，但采用直接澆口，環(huán)形澆口，扇形澆口等最好。澆口尺寸宜大些。 PC材料硬，易損傷模具，成型零部件應(yīng)采用耐磨性較好的材料，并進行淬火處理或鍍硬鉻。 （3）注塑工藝條件 干燥處理：PC材料具有吸濕性，加工前的干燥很重要。建議干燥條件為100℃～120℃，時間12h以上。加工前的濕度必須小于0.02% 料筒溫度：270～320℃（不超過350℃）。PC對溫度很敏感，熔體黏度隨溫度升高而明顯下降，適當(dāng)提高料筒后段溫度對塑化有利。 模具溫度：80～120℃。模溫宜高以減少模溫及料溫的差異從而降低塑件內(nèi)應(yīng)力。注意，模溫高雖然降低了內(nèi)應(yīng)力，但過高會易粘模，且使成型周期加長。 注射壓力：PC流動性差，需用高壓注射，但需顧及塑件殘留大的內(nèi)應(yīng)力（可能導(dǎo)致開裂）。 注射速度：壁厚取中速，壁薄取高速。對于較小的澆口使用低速注射，對其他類型的澆口使用高速注射。 必要時內(nèi)應(yīng)力退火：烘爐溫度125～135℃，時間2小時，自然冷卻到常溫。 （4）共混改性塑料 PC+ABS→隨著ABS的增加，加工性能得到改善，成型溫度有所下降，流動性變好，內(nèi)應(yīng)力有改善，但機械強度隨之下降。 PC+POM→可直接以任何比例混合，其中比例在PC：POM=（50～70）：（50～30）時，制品在很大程度上保持了PC的優(yōu)良機械性能，而且應(yīng)力開裂能力顯著提高。 PC+PE→目的是降低熔體黏度，提高流動性，也可使PC的沖擊強度、拉伸強度及斷裂強度得到一定程度改善。 PC+PMMA→可使塑件呈現(xiàn)珠光效果。 （5）典型用途 電器和商業(yè)設(shè)備：計算機元件、連接器等；器具：食品加工機、電冰箱抽屜等；交通運輸行業(yè)：車輛的前后燈、儀表板等。 參考文獻 [1] 張維合. 注塑模具設(shè)計實用教程 [M] .2版. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011. 讀書筆記 三 常用熱塑性塑料 PC/ABS（聚碳酸酯和丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物的混合物） （1）典型應(yīng)用：計算機和商業(yè)機器殼體、電器設(shè)備、草坪園藝機器、汽車零件儀表板、內(nèi)部裝修及車輪蓋。 （2）注射工藝條件 干燥處理（加工前的干燥處理是必須的）：濕度應(yīng)小于0.04%，建議干燥條件為90～110℃，2～4h。 料筒溫度：230～300℃。 模具溫度：50～100℃。 注射壓力：取決于塑料件。 注射速度：盡可能高。 （3）流道和澆口設(shè)計：流道稍大盡可能短，一般直徑范圍在6～10mm。采用直接澆口、環(huán)形澆口、扇形澆口等最好。 （4）化學(xué)和物理特性：PC/ABS有PC和ABS兩者的綜合特性。例如ABS的易加工特性和PC的優(yōu)良力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。兩者的比率將影響PC/ABS材料的熱穩(wěn)定性。PC/ABS這種混合材料還顯示了優(yōu)異的流動特性。 參考文獻 [1] 霍晗. 注塑模具設(shè)計及應(yīng)用實例 [M] . 北京：機械工業(yè)出版社，2011. 讀書筆記 四 塑料材料的選用 1 塑料選材的一般程序 塑料也像金屬一樣，種類繁多，雖然已工業(yè)化的主要類別只有五十多種，但每類又有許多品級。每一品種還可以通過改性，例如加入填料或增強材料和其它輔助材料（如玻璃纖維，石墨等），或通過共混制成"合金"；或通過加工工藝如定向拉伸、結(jié)晶、發(fā)泡等來獲得新的性能，以滿足使用要求。 塑料的品種既然是如此繁多，它們的性能又具可變性，因此，塑料應(yīng)用的選材常常要從塑料中許多性能的綜合平衡來考慮(包括工藝與成本)，而且某些性能數(shù)據(jù)如磨損性、沖擊性尚不能完全預(yù)測其使用性，有時又缺乏準(zhǔn)確可靠的設(shè)計公式，因此，大多數(shù)塑料的選材過程是比較復(fù)雜的。為了能選擇出性能和加工工藝均符合使用要求的、又盡量能恰如其分地量材使用的品種就要求采用系統(tǒng)、綜合的分析方法來選材。 一個完整的設(shè)計過程，應(yīng)從構(gòu)思、草圖開始。選材在設(shè)計過程中是關(guān)鍵步驟之一，對于指定部件的選材，最主要的是考慮部件的功能和決定部件功能的有關(guān)材料性能，同時還要考慮諸如部件的特點和禁忌、使用時的外界條件、臨界條件、使用壽命和使用方式、維修方法、制品尺寸和尺寸精度、成型加工工藝、生產(chǎn)數(shù)量、生產(chǎn)速度、成本、原料來源和經(jīng)濟效益等等。這些因素包括兩方面：一方面是使用環(huán)境介質(zhì)和環(huán)境條件，如構(gòu)件承受的負荷和自重，沖擊和振動等機械作用的影響；接觸的氣體、液體、固體及化學(xué)藥品；曝露的大氣環(huán)境 (氣溫、濕度、降雨、陽光、冰雪以及有害氣體等)的影響；貯存環(huán)境條件和長期貯存的的影響；此外，除靜態(tài)破壞影響外，還要考慮摩擦升溫、蠕變、成型收縮等引起的變形、應(yīng)力松弛以及反復(fù)應(yīng)變而引起的疲勞，高應(yīng)變率引起的力學(xué)性能變化等。另一方面是搬運或操作時，制品可能遭到外力作用，甚至是意外的外力作用的影響。充分考慮這些因素才能明確所要求的綜合性能。 了解生產(chǎn)數(shù)量是為了從經(jīng)濟上考慮恰當(dāng)?shù)某尚图庸し椒?。比如所需?shù)量是幾個至幾十個，就不必要制造模具，可直接用板材或棒材加工；需要數(shù)量是幾百個左右時，可酌情采用簡易模具或樹脂-金屬模、低熔點合金模等；當(dāng)需要量更多時則應(yīng)采用正規(guī)的模具成型。比如，設(shè)計的部件要急于使用，則考慮材料貨源是主要的；如要設(shè)計宇航零件，則性能因素是最重要的；如設(shè)計通用產(chǎn)品，則應(yīng)綜合考慮性能和成本。下面列舉一個典型的選材程序： 1) 零部件的構(gòu)思：進行初步的功能設(shè)計，即部件的形狀及其功能元件的形狀，并考慮選擇基本加工方法。 2) 選材：根據(jù)在應(yīng)力下與使用性能相關(guān)的塑料的工程性能和加工性來篩選候選材料，這些應(yīng)力是部件工作時施加在制品上的。 3) 初步分析設(shè)計：利用工程設(shè)計性能計算壁厚和零件的其它尺寸。并根據(jù)塑料的特點進行制品設(shè)計和模具設(shè)計。 4) 試制樣品：在部件實際使用條件下或模擬零部件的使用條件下進行考驗、考核。 5) 重新設(shè)計和重新試驗：當(dāng)發(fā)現(xiàn)性能不能滿足使用要求時，要重新篩選材料或重新設(shè)計并試驗。 6) 根據(jù)試制樣品的試驗情況和加工零部件的成本，確定最終設(shè)計和選材。 7) 確定材料的技術(shù)規(guī)格和檢驗方法。 有時上列步驟可以縮短，尤其是在零部件要求簡單，或新零件與舊零件的差別很小的時候。然而，有時選材步驟更為復(fù)雜，特別是在開發(fā)新應(yīng)用時，或在塑料所承受的應(yīng)力很復(fù)雜的情況下，系統(tǒng)、綜合的分析法不僅是可靠的成功辦法，而且是節(jié)省開發(fā)費用的途徑。 2 塑料材料一般選用 設(shè)計者繪出零件圖后，要對零部件列出使用條件和重要選材因素、然后合理地選材。包括以下三個步驟： 1) 跟據(jù)應(yīng)用目的，列出部件的全部功能要求(并不是材料的性能)，并盡可能定量化。例如： a．在額定的連續(xù)載荷下允許的最大變形量； b．使用和運輸過程中所受的應(yīng)力種類和大??；是否長期受力，是動態(tài)或是靜態(tài)應(yīng)力； c．最高工作溫度； d．在工作溫度下允許的尺寸變化； e．零部件允許的尺寸公差； f．零部件的使用性能要求； g．部件是否要求涂裝、印刷、燙金、粘接、電鍍等二次加工工序； h．要求貯存期多長，是否在戶外使用； I．有無耐燃性要求，等等。 2) 根據(jù)部件的功能要求，考慮使用性能數(shù)值(工程性能)和設(shè)計數(shù)據(jù)，提出目標(biāo)材料(部件材料)的性能數(shù)值，并通過這些性能要求來選定材料，即使這些性能估計是粗略的，也會大大方便候選材料的篩選，為最終材料的選定提供有益的依據(jù)。 選擇恰當(dāng)材料性能是很關(guān)鍵而又復(fù)雜的，因為零部件的某一功能常常包含幾種性能，例如在尺寸穩(wěn)定性的要求中除尺寸精度外，還要考慮線膨脹系數(shù)、成型收縮率、吸水性、蠕變性等等。零件的強度和剛度，除了從材料性能上考慮以外，還要從制品結(jié)構(gòu)設(shè)計上(如厚度和加強筋等)加以考慮。材料的成型工藝性、耐久性、經(jīng)濟性等也都是選材時應(yīng)考慮的因素。有時候，某些使用要求不一定能明確對材料性能的定量要求，如電鍍性往往要通過實際試驗或已有的經(jīng)驗來篩選，不過現(xiàn)在有很多國外品牌已經(jīng)有專門的電鍍級樹脂，如GE 塑料。因此，除了通過力學(xué)計算外，還可通過模擬試驗和探索試驗來推算受力情況，提出粗略的性能要求。 3) 最后通過部件工程性能要求與材料性能的比較來確定候選材料。 選擇塑料時應(yīng)注意下面幾個問題： a．必須對選用塑料的性能有較全面的了解，然后根據(jù)使用條件去考慮配方、工藝和制品設(shè)計等。 b．塑料一般導(dǎo)熱性低，選用和設(shè)計時要充分注意。 c．塑料的線脹系數(shù)一般比金屬大，有的易吸水，因此尺寸變化較大，選用和設(shè)計時要考慮恰當(dāng)?shù)呐浜祥g隙和公差范圍。 d．有的塑料有應(yīng)力開裂的傾向，選用和設(shè)計時要盡量減少應(yīng)力，制品設(shè)計要避免應(yīng)力集中，或作適當(dāng)?shù)暮筇幚恚⒁獓栏窨刂萍庸すに嚒? e．有的塑料有蠕變和后收縮或變形的傾向，選用和設(shè)計時應(yīng)充分注意。 f．各種塑料有一定的使用強度范圍和允許接觸的介質(zhì)以及能承受的壓力和速度極限，選用和設(shè)計時應(yīng)該考慮。 參考文獻： [1] 王文廣,田雁晨,呂通建. 塑料材料的選用[M].北京；化學(xué)工業(yè)出版社，2007. [2] 張克惠. 塑料材料學(xué)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2000. 讀書筆記 五 澆注系統(tǒng)簡介 澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機噴嘴到型腔的必經(jīng)通道，它直接關(guān)系到成型的難易和制品的質(zhì)量，是注射模設(shè)計中的重要組成部分。它的作用是使熔融塑料平穩(wěn)、有序地填充到型腔中去，且把壓力充分地傳遞到各個部位，以獲得組織致密、外形清晰、美觀的制品。澆注系統(tǒng)通常分為普通澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類。其中普通澆注系統(tǒng)最為常用。它由主流道、冷料井、分流道和澆口。澆注系統(tǒng)控制著塑件在注塑成型過程中充模和補料兩個重要階段，對塑件的關(guān)系影響極大。 設(shè)計恰當(dāng)?shù)臐部诳梢跃鶆蜓杆?、單一方向地傳送熔膠以充填模穴，并且獲得適當(dāng)?shù)哪虝r間來冷卻塑件。澆口應(yīng)該射在非功能區(qū)、非外觀區(qū)等適當(dāng)位置。澆口設(shè)置在塑件的最厚部位，讓塑料從厚區(qū)流向薄區(qū)，有助于獲得良好的流動路徑和保壓路徑。將澆口位置應(yīng)設(shè)置在塑件中央，可以使熔膠流動到塑件的各個極端位置都有相同的流動長度。澆口的位置必須讓模穴內(nèi)的氣體于射出成形時逃逸出，否則將會造成短射、包風(fēng)、燒焦痕跡、或是在澆口處貯積高壓力。澆口位置與尺寸的設(shè)計也應(yīng)該要避免噴射流現(xiàn)象，加大澆口或者改善澆口位置使熔膠沖擊模壁，可以改善噴射流現(xiàn)象。對稱的塑件應(yīng)使用對稱的澆口，以維持對稱性。假如流動路徑不對稱，會使塑件的部份區(qū)域先完成充填、保壓、冷卻，最后造成不均勻的收縮和翹曲。假如選擇的澆口位置無法避免讓塑件產(chǎn)生縫合線或熔合線，應(yīng)該將澆口移到非功能區(qū)、非外觀區(qū)等位置。澆口凝固時間是模穴進行保壓的最終有效時間。太小的澆口使得最慢凝固的部位發(fā)生在塑件內(nèi)部，而不是發(fā)生在澆口，甚至澆口可能于解除保壓之后才凝固，使熔膠從塑件逆流到流道系統(tǒng)。良好設(shè)計的澆口必須防止熔膠逆流。 在注射成型加工中 ,澆注系統(tǒng)設(shè)計對注塑制品的質(zhì)量有決定性的影響 ,澆注系統(tǒng)設(shè)計不合理 ,會使制品出現(xiàn)填充不足、凹陷與縮痕、熔接痕、內(nèi)應(yīng)力等缺陷。澆口位置、數(shù)目和大小的設(shè)計尤其重要。生產(chǎn)中可以根據(jù)制品的不同要求 ,通過選擇合適的澆口 ,并對其進行優(yōu)化設(shè)計來改善制品質(zhì)量 ,從而達到工藝調(diào)整無法達到的效果。 本畢業(yè)設(shè)計通過Moldflow軟件的分析，來逐漸地優(yōu)化澆注系統(tǒng)，從而找到適合最佳注塑的澆注系統(tǒng)，這樣產(chǎn)品的質(zhì)量得到了保證。通過設(shè)計使自己能夠掌握該軟件的基本操作方法、分析方法，為以后的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。 參考文獻： [1] 王剛,單巖. Moldflow模具分析應(yīng)用實例[M].北京:清華大學(xué)出版社，2008. 讀書筆記 六 注射機的基本參數(shù) 注射機的主要參數(shù)有公稱注射量、注射壓力、注射速率、塑化能力、鎖模力、合模裝置的基本尺寸、開合模速度、空循環(huán)時間等。這些參數(shù)是設(shè)計、制造、購置和使用注射成型機的依據(jù)。 1 公稱注射量 1.1定義 公稱注射量是指在對空注射的條件下，注射螺桿或柱塞作一次最大注射行程時，注射裝置所能達到的最大注射量。公稱注射量在一定程度上反映了注射機的加工能力，標(biāo)志著能成型的最大塑料制品，因而經(jīng)常被用來表征機器規(guī)格的參數(shù)。 1.2表示方法 注射量一般有兩種表示方法，一種是以聚苯乙烯為標(biāo)準(zhǔn)，用注射出熔料的重量（單位克）表示，另一種是用注射出熔料的容積（單位厘米mm3）表示。我國注射機系列標(biāo)準(zhǔn)采用后一種表示方法。 1.3 公稱注射量（即實際最大注射量） 該式說明，理論上直徑為D的螺桿移動S，應(yīng)當(dāng)射出 Q理的注射量，但是在注射時有少部分熔料在壓力作用下回流，以及為了保證塑化質(zhì)量和在注射完畢后保壓時補縮的需要，故實際注射量要小于理論注射量，為描述二者的差別，引入公稱注射量。 Q公稱 =αQ理 （1） 式中， α—注射系數(shù)。 1.4 注射系數(shù)（相當(dāng)于密煉機的填充系數(shù)） 影響注射系數(shù)的因素很多，如螺桿的結(jié)構(gòu)和參數(shù)、注射壓力和注射速度、背壓的大小、模具的結(jié)構(gòu)和制品的形狀以及塑料的特性等。對采用止回環(huán)的螺桿頭，注射系數(shù)a一般在0.75～0.85之間。對那些熱擴散系數(shù)小的塑料，a取小值，反之取大值。通常多取0.8。 2 注射壓力 2.1 定義： 注射壓力是指注射螺桿或柱塞的端部作用在物料單位面積上的壓力。 注射壓力是為了克服熔料流經(jīng)噴嘴、澆道和型腔時的流動阻力，螺桿（或柱塞）對熔料必須施加足夠的壓力。 注射壓力的大小與流動阻力、制品的形狀、塑料的性能、塑化方式、塑化溫度、模具溫度及對制品精度要求等因素有關(guān)。 2.2 計算 注射壓力的計算如下： P注=（D0/D）2 P0 （2） 式中 P0—油壓（MPa）； D0—注射油缸內(nèi)徑； D —螺桿（柱塞）外徑。 2.3注射壓力的選取 注射壓力的選取很重要。 1）注射壓力過高，制品可能產(chǎn)生毛邊，脫模困難，影響制品光潔度，使制品產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力，甚至成為廢品，同時還會影響到注射裝置及傳動系統(tǒng)的設(shè)計。 2）注射壓力過低，則易產(chǎn)生物料充不滿模腔，甚至根本不能成型等現(xiàn)象。 注射壓力的大小要根據(jù)實際情況選用，如加工粘度低、流動性好的塑料，其注射壓力可選用35～55MPa；加工中等粘度的塑料，形狀一般，但有一定的精度要求的制品，注射壓力可選100～140 MPa；對高粘度工程塑料的注射成型，其注射壓力大約選在140～170 MPa范圍內(nèi)。加工優(yōu)質(zhì)精密微型制品時，注射壓力可用到230～250 MPa以上。 2.4 不同直徑的螺桿和注射壓力的關(guān)系 為了滿足加工不同物料對注射壓力的要求。一般注射機都配備三種不同直徑的螺桿和機筒（或用一根螺桿而更換螺桿頭）。采用中間直徑的螺桿，其注射壓力范圍在100～130 MPa；采用大直徑的螺桿，注射壓力在65～90 MPa范圍內(nèi)；采用小直徑的螺桿，其注射壓力在120～180 MPa的范圍內(nèi)。 由于注射油缸活塞施加給螺桿的最大推力是一定的，故改變螺桿直徑時，便可相應(yīng)改變注射壓力。不同直徑的螺桿和注射壓力的關(guān)系為 Dn / D1= P12/ Pn2 （3） 式中，D1—第一根螺桿的直徑（一般指中間螺桿即加工聚苯乙烯的螺桿的直徑），（毫米）； P1—第一根螺桿的注射壓力，（MPa）； Pn—所換用螺桿取用的注射壓力，（MPa ）； Dn—所換用螺桿的直徑，（毫米）。 3 注射時間（注射速率、注射速度） 3.1 定義 注射時間是指注射螺桿或柱塞往模腔內(nèi)注射最大容量的物料時所需要的最短時間。 注射速率是表示單位時間內(nèi)從噴嘴射出的熔料量。 注射速度時表示注射螺桿或柱塞的移動速度。 注射時間、注射速率或或注射速度三者是一致的。注射時間短，則注射速率或或注射速度快。 所謂注射速率、注射速度、注射時間可用下面二式定義： q注= Q公/t注； (4) V注= S/ t注 (5) 式中：q注—注射速率（厘米/秒）； Q公—公稱注射量（厘米）； t注—注射時間（秒）； V注—注射速度（毫米/秒）； S—注射行程。即螺桿移動距離，（毫米）。 可見，注射速率是將公稱注射量的熔料在注射時間內(nèi)注射出去,單位時間內(nèi)所達到的體積流率。注射速度是指螺桿或柱塞的移動速度；而注射時間．即螺桿（或柱塞）射出一次公稱注射量所需要的時間。 3.2 注射速率或注射速度或注射時間的選定 注射速率或注射速度或注射時間的選定很重要，直接影響到制品的質(zhì)量和生產(chǎn)率。 1) 注射速率過低（即注射時間過長），制品易形成冷接縫，不易充滿復(fù)雜的模腔。 2) 注射速率過高，熔料高速流經(jīng)噴嘴時，易產(chǎn)生大量的摩擦熱，使物料發(fā)生熱解和變色，模腔中的空氣由于被急劇壓縮產(chǎn)生熱量，在排氣口處有可能出現(xiàn)制品燒傷現(xiàn)象。 合理地提高注射速率，能縮短生產(chǎn)周期，減少制品的尺寸公差，能在較低的模溫下順利地獲得優(yōu)良的制品，特別是在成型薄壁、長流程制品及低發(fā)泡制品時采用高的注射速率，能獲得優(yōu)良的制品。因此目前有提高注射速率的趨勢。1000厘米3以下的中小型螺桿式注射機注射時間通常在3—5秒，大型或超大型注射機也很少超過10秒。 一般說來，注射速率應(yīng)根據(jù)工藝要求、塑料的性能、制品的形狀及壁厚、澆口設(shè)計以及模具的冷卻情況來選定。 為了提高注射制件的質(zhì)量，尤其對形狀復(fù)雜制品的成型，近年來發(fā)展了變速注射，即注射速度是變化的。其變化規(guī)律根據(jù)制件的結(jié)構(gòu)形狀和塑料的性能決定。 4 塑化能力 4.1 定義 塑化能力是指單位時間內(nèi)所能塑化的物料量。顯然，注射機的塑化裝置應(yīng)該在規(guī)定的時間內(nèi)，保證能夠提供足夠量的塑化均勻的熔料。 4.2 塑化能力與成型周期 塑化能力應(yīng)與注射機的整個成型周期配合協(xié)調(diào)，若塑化能力高而機器的空循環(huán)時間太長，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之，則會加長成型周期。目前注射機的塑化能力有了較大的提高。 5 小結(jié) 通過此次的讀書筆記可以清晰明了額選擇注射機的型號，這對以后的畢業(yè)設(shè)計有著決定性的作用，方便此后的校核。 參考文獻： [1] 周殿明. 注塑工藝員手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010. [2] 吳生緒. 塑料成型模具設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008. 讀書筆記 七 注塑模設(shè)計的流程及主要步驟 ? 首先，要收集整理有關(guān)制件設(shè)計，成型工藝，成型設(shè)備，機械加工等資料，以備設(shè)計模具時使用。 1.了解制件的用途，分析塑料制件的工藝性，尺寸精度等技術(shù)要求。 例如塑料制件在外表形狀，顏色透明度，使用性能方面的要求是什么，塑件的幾何結(jié)構(gòu)，斜度，嵌件等情況是否合理，熔接痕，縮孔等成型缺陷的允許程度，有無涂裝，電鍍，膠接，鉆孔等后加工。選擇塑料制件尺寸精度最高的尺寸進行分析，看看估計成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件來。此外，還要了解塑料的塑化及成型工藝參數(shù)。 2.選擇成型設(shè)備? 根據(jù)成型設(shè)備的種類來進行模具設(shè)計，因此必須熟知各種成型設(shè)備的性能，規(guī)格，特點。例如對于注射機來說，在規(guī)格方面應(yīng)當(dāng)了解一下內(nèi)容：注射容量，鎖模壓力，注射壓力，模具安裝尺寸，頂出裝置及尺寸，噴嘴孔直徑及噴嘴球面直徑，澆口套定位圈尺寸，模具最大及最小厚度，模板行程等。要初步估計模具外形尺寸，判斷模具能否在所選的注射機上安裝和使用。 3.具體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計? 選擇理想的模具結(jié)構(gòu)在于確定必需的成型設(shè)備，理想的型腔數(shù)，在絕對可靠的條件下能使模具本身的工作滿足該塑料制件的工藝技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)濟要求。對塑料制件的工藝技術(shù)要求是要保證塑料制件的幾何形狀，表面光潔度和尺寸精度。生產(chǎn)經(jīng)濟要求是塑料制件的成本低，生產(chǎn)效率高，模具能連續(xù)地工作，使用壽命長，節(jié)省勞動力。 （1）型腔布置? 根據(jù)塑件的幾何結(jié)構(gòu)特點，尺寸精度要求，批量大小，模具制造難易，模具成本等確定型腔數(shù)量及其排列方式。 a.?確定塑件在模具中的排列 確定了型腔數(shù)目，分型面的位置及澆口類型后，就需要確定塑件的排列。綜合考慮加工的簡便及成本等方面因素，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)模架。塑件在模具中的排列方式直接影響到模架的大小。多型腔應(yīng)盡量采用澆道平衡排布以保證各型型腔同時充模，并且所占空間長寬比最為合理。? b.?確定型腔的成型方式?根據(jù)塑件的特點，來確定具體的成型方法，即采用整體式還是鑲拼式，另外還要確定型腔塊的大致尺寸。如果塑件的上有和開模方向不同的側(cè)向凹凸，還要確定側(cè)抽方式，如斜導(dǎo)柱，斜滑塊，斜頂桿，斜楔，齒輪齒條，液壓油缸等。由于型腔直接和高溫高壓的塑料相接觸，所以成型零部件一般都應(yīng)進行熱處理。? c.?確定冷卻水道的分布形成?塑料充滿型腔后，應(yīng)通過冷卻使之定型，從而得到制品。冷卻水道的分布應(yīng)遵循一定的原則，總的來說，應(yīng)保證塑件充分冷卻且收縮平衡。? d.?確定模架大小?通過上述設(shè)計步驟，成型所需的水平面投影大小基本得以確定，再考慮到模板的螺釘固定孔，導(dǎo)柱，導(dǎo)套的位置是否與滑塊，型腔塊干涉，水道孔與復(fù)位桿孔是否干涉，從而可估算出模具的水平面的投影尺寸，在標(biāo)準(zhǔn)中查出相近的模架，到此模架大小確定完畢。? e.?模板厚度尺寸的選用?由于選用的是標(biāo)準(zhǔn)模架，剩下的任務(wù)就是確定動模板和定模板的厚度。模板的厚度主要取決于塑件的高度，其次還與模板的面積，密封圈的大小，滑塊的大小以及冷卻水的通過位置等有關(guān)。要考慮各部分的合適比例，鑲塊固定深度，滑塊的高度與長寬比等，并要盡量選用模架標(biāo)準(zhǔn)中的尺寸系列數(shù)。? ???此外，為了保證推桿在合模前先復(fù)位，可以在復(fù)位桿上加彈簧；為了使頂出平穩(wěn)，可以加一套頂出導(dǎo)向機構(gòu)；為了使型腔合模準(zhǔn)確，可以加精定位裝置；點澆口形式的三板模還要考慮到安放拉桿的位置等等，這些均需根據(jù)模具的具體情況而定。? （2）確定分型面? 分型面的位置要有利于模具加工，排氣，脫模及成型操作，塑料制件的表面質(zhì)量等。? （3）確定澆注系統(tǒng)? 在注塑模設(shè)計中，澆注系統(tǒng)的設(shè)計非常關(guān)鍵，是影響制品質(zhì)量的重要因素，其中重要的是主流道的設(shè)計。例如直澆口式主流道為垂直型，即主流道與分型面垂直，其截面一般為圓形，設(shè)計垂直型主流道時應(yīng)遵循以下原則：? a.?主流道參數(shù)主要依據(jù)注射機噴嘴大小和制品質(zhì)量而定。 b.?主流道出口端應(yīng)有圓角，圓角半徑R為0.3-3微米。? c.?主流道表壁的表面粗糙度應(yīng)小于0.63-1.25微米。? （4）選擇頂出方式（頂桿，頂管，推板，組合式頂出），決定側(cè)凹處理方法，抽芯方式。? 塑件的脫模難易取決于塑件的復(fù)雜程度，脫模的好壞直接關(guān)系到制件的品質(zhì)。動模發(fā)生脫模不良時可以通過追加頂出桿和塑件的脫模角度，對于定模脫模不良時塑件拉傷，白化等現(xiàn)象的發(fā)生，甚至在動定模分模時塑件停留在定模的型腔中，給塑件取出造成極大困難，嚴重影響了生產(chǎn)。? （5）確定冷卻、加熱方式及加熱冷卻溝槽的形狀，位置，加熱元件的安裝部位。 參考文獻：? [1] 謝川. 塑料產(chǎn)品注塑模的現(xiàn)代數(shù)字設(shè)計分析與制造[M].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2008 [2] 劉瑩. 注塑模具設(shè)計的基本程序?大連理工大學(xué)模具研究所 讀書筆記 八 注塑模澆口的設(shè)計 1 澆口的概念 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設(shè)計與位置的選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到塑件能否被完好、高質(zhì)量地注射成形。 澆口可分成限制性澆口和非限制性澆口兩類。非限制性澆口是整個澆注系統(tǒng)中截面尺寸最大的部位，它主要是對中大型筒類、殼類塑件型腔起引料和進料后的施壓作用。限制性澆口是整個澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部位，其作用如下： 澆口通過截面積的突然變化，使分流道送來的塑料熔體提高注射壓力，使塑料熔體通過撓口的流速有一突變性增加，提高塑料熔體的剪切速率，降低黏度，使其成為理想的流動狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。對于多型腔模具，調(diào)節(jié)澆口的尺寸，還可以使非平衡布置的型腔達到同時進料的目的。澆口還起著較早固化、防止型腔中熔體倒流的作用。澆口通常是澆注系統(tǒng)最小截面部分，這有利于在塑件的后加工中塑件與澆口凝料的分離。 2 澆口的基本類型 澆口設(shè)計與塑件技術(shù)要求形狀，斷面尺寸，成型性能，模具結(jié)構(gòu)，注射工藝等有關(guān)。 2.1 直接澆口叉稱為主流道型澆口 它屬于非限制性澆口。這種形式的澆口只適于單型腔模具，直接澆口的形式見圖一。 特點是：流動阻力小，流動路程短及補縮時間長等；有利于消除深型腔處氣體不易排出的缺點；塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積最小，模具結(jié)構(gòu)緊湊，注射機受力均勻；塑件翹曲變形、澆口截面大，去除澆口困難，去除后會留有較大的澆口痕跡，影響塑件的美觀。在設(shè)計澆口時,為了減小與塑件接觸處的澆口面積,防止該處產(chǎn)生縮口,變形等缺陷,一方面應(yīng)盡量選用較小錐度的主流道錐角a(a=2～4度),另一方面盡量減小定模板和定模座的厚度。這樣的澆口有良好的熔體流動狀態(tài),塑料熔體從型腔底面中心部位流向分型面。 模具設(shè)計選擇澆口位置的技巧入。有利于排氣;這樣的 形式使塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積最小,模具結(jié)構(gòu)緊湊,注射機受力均勻。 2.2 中心澆口 當(dāng)筒類或殼類塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔時，內(nèi)澆口開設(shè)在該孔處，同時在中心處設(shè)置分流錐，該澆口稱為中心澆口，是直接澆口的一種特殊形式，如圖1所示。它具有直接澆口的一系列優(yōu)點，而克服了直接澆口易產(chǎn)生的縮孔、變形等缺陷。 直接澆口 中心澆口 圖1 中心澆口 2.3 側(cè)澆口 側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為扁槽，是限制性澆口側(cè)澆口的形式如圖二所示。側(cè)澆口廣泛使用在多型腔單分型面注射模上，改變澆口寬度與厚度可以調(diào)節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結(jié)時間.這類澆口可根據(jù)塑件的形狀特征選擇其位置,加工和修整方便,因此它是應(yīng)用較廣泛的。優(yōu)點如下： 特點是由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時去除澆口容易，不留明顯痕跡。 圖2 側(cè)澆口 側(cè)澆口的兩種變異形式為扇形澆口和平縫澆口。 扇形澆口是一種沿澆口方向?qū)挾戎饾u增加、厚度逐漸減少的呈扇形的側(cè)澆口， 平縫澆口又稱薄片澆口，澆口寬度很大，厚度很小。主要用來成形面積較小、尺寸較大的扁平塑件，可減小平板塑件的翹曲變形，但澆口的去除比扇形澆口更困難，澆口在塑件上痕跡也更明顯。 2.4 環(huán)形澆口 對型腔填充采用圓環(huán)形進料形式的澆口稱環(huán)形澆口，見圖三。環(huán)形澆口的特點是進料均勻。圓周上各處流速大致相等，熔體流動狀態(tài)好．型腔中的空氣容易排出，熔接痕可基本避免，但澆注系統(tǒng)耗料較多，澆口去除較難。對型腔填充采用圓環(huán)形進料形式的澆口稱為環(huán)行澆口.特點進料均勻,圓周上各處流速大致相同,流動狀態(tài)好,型腔中的空氣容易排除,熔接痕可以避免.澆口設(shè)計在型心上,澆口的厚度t=1.6mm,長度l=1.8mm;端面進料的搭接式環(huán)行澆口,搭接長度L1=1.2mm,總長L可取3mm;環(huán)行澆口主要用于成型圓筒型無底塑件,但是澆注系統(tǒng)耗料較多,澆口去除困難,澆口痕跡明顯。 圖3 環(huán)形澆口 圖4 輪輻式澆口 2.5 輪輻式澆口 輪輻式澆口是在環(huán)形澆口基礎(chǔ)上改進而成，由原來的圓周進料改為數(shù)小段圓弧進料，輪輻式澆口的形式見圖四。這種形式的澆口耗料比環(huán)形澆口少得多．且去除澆口容易。這類澆口在生產(chǎn)中比環(huán)形澆口應(yīng)用廣泛．多用于底部有大孔的圓筒形或爪形澆口殼形塑件。輪輻澆口的缺點是增加了熔接痕，會影響塑件的強度。 2.6 爪形澆口 爪形澆口加工較困難，通常用電火花成形。型芯可用做分流錐，其頭部與主流道有自動定心的作用，從而避免了塑件彎曲變形或同軸度差等成形缺陷。爪形澆口的缺點與輪輻式澆口類似，主要適用于成形內(nèi)孔較小且同軸度要求較高的細長管狀塑件。 2.7點澆口 采用點澆口時應(yīng)注意的問題： 1) 因直徑小，注射壓力損失大，引起的收縮率大，澆口附近會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力而引起翹曲、變形等缺陷，故應(yīng)盡量縮短澆口長度。 2）為清除澆注凝料，須采用三板式模具結(jié)構(gòu)。 3) 不宜成型平薄塑件及不允許有變形的塑件。成型制品時若采用單個點澆口則因流程長，而導(dǎo)致熔接處料溫過低，熔接不牢，形成明顯熔接痕，影響塑件外觀和強度。同時因料溫差異大面引起塑件扭曲變形，故采用多點進料形式。 4) 澆口附近熔料流速很高，造成分子高度定向，增加局部應(yīng)力，壁薄塑件易發(fā)生開裂，在不影響制品使用性能前提下，局部加大澆口對面塑件壁厚并使之呈圓弧過渡。 3 設(shè)計澆口原則 ① 將澆口放置于產(chǎn)品最厚處，從最厚處進澆可提供較佳的充填及保壓效果。如果保壓不足，較薄的區(qū)域會比較厚的區(qū)域更快凝固避免將澆口放在厚度突然變化處，以避免遲滯現(xiàn)象或是短射的發(fā)生。 ② 可能的話，從產(chǎn)品中央進澆將澆口放置于產(chǎn)品中央可提供等長的流長流長的大小會影響所需的射出壓力中央進澆使得各個方向的保壓壓