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設(shè)計(jì)題目:洗滌劑瓶彈簧固定管 塑料注射成型模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：劉新民設(shè)計(jì)人：劉富裕班級：0120743班26號中北大學(xué)分校 材料工程系 高分子材料與工程專業(yè)產(chǎn)品塑件圖示塑件立體圖塑件刨視圖外螺紋凸沿加強(qiáng)筋內(nèi)配合圓產(chǎn)品分析塑件大端口有外螺紋，起連接作用。螺紋后面有凸沿，起著防止制品上下移動，以及受彈簧力。塑件的小端有加強(qiáng)筋，小端內(nèi)孔也有配合關(guān)系。摘 要根據(jù)前面圖示及分析，可以看出本設(shè)計(jì)中塑料制品的結(jié)構(gòu)有外螺紋、加強(qiáng)筋等，本身為薄壁長圓筒塑料件。根據(jù)其塑料件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及聚丙烯塑料的性能，設(shè)計(jì)中外螺紋處應(yīng)用了哈夫結(jié)構(gòu)。兩邊大中間小的特征使得型芯須用雙型芯在塑件中小尺寸位置的配合。脫模機(jī)構(gòu)中由于制件外形呈階梯狀，不能用一級頂出機(jī)構(gòu)完全脫模。用二級頂出機(jī)構(gòu)時塑料件在第二次頂出后塑件的螺紋段后會被卡在型腔中，所以二級頂出也不是一個好的方案。用哈夫結(jié)構(gòu)加上推板的脫模裝置可以解決以上問題，能讓塑件完全自動脫模，為一個可行性較好的方案。此設(shè)計(jì)就是根據(jù)這個方案及聚丙烯的性質(zhì)設(shè)計(jì)模具的各部分結(jié)構(gòu)。方案論證結(jié)合此塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，產(chǎn)品的脫?？梢圆捎玫姆桨赣校翰捎猛瓢宓膹?qiáng)行推出的方式采用二級推板的脫模方式采用推板加哈夫模的脫模方式設(shè)計(jì)的幾大主要部分塑件分析設(shè)計(jì)及選材 注塑機(jī)的選用 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 成型零件設(shè)計(jì)及計(jì)算 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 塑件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 方案論證模具裝配圖模具的工作過程當(dāng)注射成型后模具開始開模：通過動定模板的相對運(yùn)動，從分型面處開模，塑件因收縮留在動模型芯上當(dāng)開模運(yùn)動一段距離后，有注塑機(jī)的頂出裝置頂上頂板，帶動頂桿讓推板向前相對運(yùn)動使推板推出塑料制品同時注塑機(jī)的頂出裝置頂上頂板，帶動頂桿讓模具在分型面分開，這時哈呋塊與斜導(dǎo)柱相對運(yùn)動使哈呋開模通過前兩方面的努力，最終使得塑件從模具中脫落在此向所有在負(fù)責(zé)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的老師表示衷心的感謝！同時對所有的老師表示敬意！特別感激我的指導(dǎo)老師 劉新民老師在這次設(shè)計(jì)中的指導(dǎo)和幫助。 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì) 洗滌劑瓶彈簧固定管塑料注射成型模具設(shè)計(jì) 中英文摘要 摘要：本設(shè)計(jì)的對象是一個洗滌劑瓶彈簧固定管的塑料注射模具。設(shè)計(jì)中塑料制品的結(jié)構(gòu)有外螺紋、加強(qiáng)筋等，本身為薄壁長圓筒塑料件。根據(jù)其塑料件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及聚丙烯塑料的性能，設(shè)計(jì)中外螺紋處應(yīng)用了哈呋結(jié)構(gòu)。兩邊大中間小的特征使得型芯須用雙型芯在塑件中小尺寸位置的配合。脫模機(jī)構(gòu)中由于制件外形呈階梯狀，不能用一級頂出機(jī)構(gòu)完全脫模。用二級頂出機(jī)構(gòu)時塑料件在第二次頂出后塑件的螺紋段后會被卡在型腔中，所以二級頂出也不是一個好的方案。用哈呋結(jié)構(gòu)加上推板的脫模裝置可以解決以上問題，能讓塑件完全自動脫模，為一個可行性較好的方案。此設(shè)計(jì)就是根據(jù)這個方案及聚丙烯的性質(zhì)設(shè)計(jì)模具的各部分結(jié)構(gòu)。 關(guān)鍵詞： 聚丙烯 注塑模具 型芯 模具型腔 薄壁的 Abstract: The object of this design is an injection mould which is used in molding the pipe fixed spring of scour bottle. The design of the construction of plastic product contains screw outside , ribs...etc .It oneself is lengthways for the thin wall the piece of cylinder too long .According to the construction characteristics of the plastic product and the performance of the Polypropylene ,in the design of screw outside applied the huff construction .The bigger in the center and small characteristic in both sides makes must be use the double core construction in injection mould to fit of the baby size site .Because of The pattern draw mrvhsnidm inside represent the stairs form , the incapability uses a the order vertex or a Second class of vertex can’t let the plastic product broken off itself. Complete pattern draw in mrvhsnidm .Out the mrvhsnidm hour plastic product with the second class vertex in second a vertex post - the thread a future reunion of the plastic product stick in the mold cavity, so the second class of vertex is not also a good project .Add to push with the huff construction and mandrill can pattern draw apparatus to resolve the above problem . It can let over and full-automatic pattern draw in plastic product, for good project in a feasibility.This design be according to each parts of constructions of the property design molding tool between this project and polypropylene .So it’s a reasonable select and a feasibility is strongly project. Keywords: polypropylene injection mould core mold cavity thin-wall - 2 - 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 前　 　言 - 1 - 第一章 塑件分析設(shè)計(jì)及選材 - 2 - 第1.1節(jié) 塑件的結(jié)構(gòu)及其材料的選用 - 2 - 第1.2節(jié) 塑料制品的質(zhì)量要求 - 6 - 第二章 方案論證 - 8 - 第三章 注塑機(jī)的選用 - 9 - 第3.1節(jié) 注塑機(jī)的初步確定 - 9 - 第3.2節(jié) 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 - 10 - 第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 12 - 第4.1節(jié) 分型面的選擇 - 13 - 第4.2節(jié) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 14 - 第4.3節(jié) 流動比的計(jì)算 - 18 - 第五章 成型零件設(shè)計(jì) - 19 - 第5.1節(jié) 成型零件鋼材的選用 - 19 - 第5.2節(jié) 凹模的設(shè)計(jì) - 20 - 第5.3節(jié) 型芯的設(shè)計(jì) - 24 - 第5.4節(jié) 型腔螺紋部分的尺寸確定 - 27 - 第5.5節(jié) 側(cè)壁厚度計(jì)算 - 28 - 第六章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 29 - 第七章 塑件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 30 - 第八章 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 30 - 第8.1節(jié) 模具溫度調(diào)節(jié)概論 - 30 - 第8.2節(jié) 冷卻水道的計(jì)算 - 31 - 第8.3節(jié) 冷卻水道的布局 - 33 - 結(jié) 束 語 - 34 - 致 謝 - 34 - 參 考 文 獻(xiàn) - 35 - 外文原稿： - 36 - 譯文： - 47 - 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 前　 　言 - 1 - 第一章 塑件分析設(shè)計(jì)及選材 - 2 - 第1.1節(jié) 塑件的結(jié)構(gòu)及其材料的選用 - 3 - 第1.2節(jié) 塑料制品的質(zhì)量要求 - 7 - 第二章 方案論證 - 8 - 第三章 注塑機(jī)的選用 - 10 - 第3.1節(jié) 注塑機(jī)的初步確定 - 10 - 第3.2節(jié) 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 - 10 - 第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 13 - 第4.1節(jié) 分型面的選擇 - 13 - 第4.2節(jié) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 14 - 第4.3節(jié) 流動比的計(jì)算 - 19 - 第五章 成型零件設(shè)計(jì) - 20 - 第5.1節(jié) 成型零件鋼材的選用 - 20 - 第5.2節(jié) 凹模的設(shè)計(jì) - 20 - 第5.3節(jié) 型芯的設(shè)計(jì) - 25 - 第5.4節(jié) 型腔螺紋部分的尺寸確定 - 28 - 第5.5節(jié) 側(cè)壁厚度計(jì)算 - 29 - 第六章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 30 - 第七章 塑件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 31 - 第八章 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 31 - 第8.1節(jié) 模具溫度調(diào)節(jié)概論 - 31 - 第8.2節(jié) 冷卻水道的計(jì)算 - 31 - 第8.3節(jié) 冷卻水道的布局 - 34 - 結(jié) 束 語 - 34 - 致 謝 - 35 - 參 考 文 獻(xiàn) - 35 - 外文原稿： - 36 - 譯文： - 48 - 目 錄 前　 　言 在當(dāng)今這個時代，塑料材料已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)及日常生活中不可缺少的主要材料之一。改革開放以來，我國的塑料工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，塑料制品已成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防建設(shè)、文教衛(wèi)生和人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹破?。隨著國名經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對塑料制品的需求量也越來越大，試樣更新、質(zhì)量更好、性能更佳、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的塑料制品在不斷涌現(xiàn)。塑料的體積消耗量已經(jīng)趕超鋼材。由于我國塑料行業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比沒能有大的比例，但是在應(yīng)用量和發(fā)展前景是不可限量的。 當(dāng)塑料消耗量在逐步增大時，其成型為有價值的產(chǎn)品是整個行業(yè)的關(guān)鍵步驟之一。塑料通過模具成型為絕對的方式，占成型方式中的95%，是由于塑料注射成型工藝的最大特點(diǎn)是復(fù)制，能復(fù)制出任意數(shù)量的直接使用或稍作處理即可使用的制品，其成型方式能實(shí)現(xiàn)成型的規(guī)?；?、自動化以及各種形狀的塑件。雖然在設(shè)備和模具上投入較大，但是可以生產(chǎn)制品的數(shù)量非常之大，實(shí)屬一種經(jīng)濟(jì)快捷的生產(chǎn)方式。因而得到廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展。 　　以模具的設(shè)計(jì)和制造來看，模具的發(fā)展將會 l 理論研究不斷發(fā)展，設(shè)計(jì)計(jì)算日趨成熟 l 塑料模具的高效率自動化 l 大型的塑料模具 l 高精度的塑料模具 l 模具設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件輔助設(shè)計(jì)（CAD）輔助工程（CAE）輔助制造（CAM）Pro/engineer,UG等的應(yīng)用 l 模具制造新工藝的進(jìn)展 l 模具的標(biāo)準(zhǔn)化 關(guān)于塑料模具的此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是把我們在大學(xué)中所學(xué)的專業(yè)知識組合起來，與塑料模具行業(yè)的概況與發(fā)展趨勢相結(jié)合的一個重要環(huán)節(jié)。此次設(shè)計(jì)將使我們從一個學(xué)生看問題的角度開始轉(zhuǎn)變成以設(shè)計(jì)人員的角度來處理這些問題。同時了解一個塑料模具在設(shè)計(jì)過程中的：澆注系統(tǒng)、成型零件、和模導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)、側(cè)向抽心與分型機(jī)構(gòu)、頂出機(jī)構(gòu)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)幾大部分的設(shè)計(jì)方法。以及針對具體塑料模具時，如何選擇一個適用于實(shí)際中的最佳方案。以此來作為工作前的匯總練習(xí)。 第一章 塑件分析設(shè)計(jì)及選材 塑料制品的設(shè)計(jì)要求是根據(jù)制品的使用需求和外觀要求，從塑料的力學(xué)性能、美術(shù)造型和成型工藝、塑料模具設(shè)計(jì)和制造的可行性等多方面進(jìn)行綜合考慮的結(jié)果。塑件設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮到滿足：1)使用要求，全面精確的滿足塑件的使用要求是十分重要的，也是設(shè)計(jì)中最重要的一步，塑件的承載條件和環(huán)境條件就是考慮的方向之一。2)塑件設(shè)計(jì)時還得有利于模具結(jié)構(gòu)的簡化，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)，不但會使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，甚至難以制造出可以成型塑件的模具。此外，設(shè)計(jì)還要考慮到模具的加工工藝型：其一，所涉及的零件可以較為方便地用機(jī)加工或其他方式加工；其二，保證加工出的零件應(yīng)具有預(yù)期的使用壽命；其三，模具的零部件應(yīng)具有通用性和互換性，以方便維修；其四，對于有仿腐要求的零件應(yīng)選用具有防腐性能的材料或采取防腐措施，如鍍鉻,鍍鎳等。3)應(yīng)盡量降低成本，降低成本，增加效益是每個企業(yè)孜孜以求的目標(biāo)。同時，塑件的設(shè)計(jì)的原則應(yīng)本著：形狀力求簡單、造型優(yōu)美；更具使用要求選擇材料；考慮模具的工藝性。 第1.1節(jié) 塑件的結(jié)構(gòu)及其材料的選用 1.1.1 塑件的結(jié)構(gòu)分析 此塑件的作用是裝栽彈簧，使噴霧器在用手力將溶劑噴出后，通過其中的彈簧勢能回復(fù)來準(zhǔn)備下一次的噴霧。在噴霧的循環(huán)過程中，彈簧固定筒在縱向要受到彈簧力的作用。針對受力筒的情況本塑件采用了多處加強(qiáng)阱的塑件結(jié)構(gòu)。在選用塑料時就應(yīng)該考慮其拉伸強(qiáng)度。塑件的凸緣在裝配過程中夾在瓶口和螺紋蓋的中間，使其固定不可以誰便晃動。同時由凸緣承受彈簧所產(chǎn)生的力。塑件的小端有一斜孔后的直小孔，斜孔是為在裝配過程中方便于小塑料管的深入裝配，而直管部分是用于為裝配好有一個好的配合，讓整個瓶體優(yōu)化。 圖1.2 塑件立體圖刨視 圖1.1 塑件立體圖 圖1.3 塑件尺寸圖 由軟件Auto CAD 分析出塑料制件的相關(guān)數(shù)據(jù)為： 實(shí)體 單位為mm 質(zhì)量: 4600.1353 體積: 4600.1353 邊界框: X: 463.2318 -- 547.2318 Y: -14.5000 -- 14.5000 Z: 126.0105 -- 155.0105 質(zhì)心: X: 499.7964 Y: 0.0000 Z: 140.5105 慣性矩: X: 91161776.3795 Y: 1242627223.3542 Z: 1151803685.9128 慣性積: XY: 0.0000 YZ: 0.0000 ZX: 323051928.0671 旋轉(zhuǎn)半徑: X: 140.7736 Y: 519.7388 Z: 500.3846 主力矩與質(zhì)心的 X-Y-Z 方向: I: 340436.8822 沿 [1.0000 0.0000 0.0000] J: 2708669.4184 沿 [0.0000 1.0000 0.0000] K: 2706471.4743 沿 [0.0000 0.0000 1.0000] 1.1.2 塑件材料的選用 注射塑料制品的選材要求主要取決于使用要求，為達(dá)到均衡選材還需考慮材料的注射工藝性和模具的結(jié)構(gòu)工藝性。在此基礎(chǔ)上經(jīng)濟(jì)社會中產(chǎn)品成本也是必須考慮的重要環(huán)節(jié)。在使用、力學(xué)性能、外觀要求等各個方面滿足要求的前提下，就要選用成本最低的材料，這也是市場競爭的產(chǎn)物和競爭的條件和基礎(chǔ)。 1. 塑料價格及大體性能 由《中國化工信息周刊》　2005.3.21日 11期的價格可以看出 PP 低價位的在11600元/t左右 LDPE　低價位的在1300元/t左右 LLDPE　低價位的在11850元/t左右 HDPE　低價位的在11700元/t左右 PVC　低價位的在　8250-15000元/t左右 由成本方面考慮PP具有價格優(yōu)勢，同時PP在材料中的拉伸強(qiáng)度是較高的。綜合考慮原料選用PP是較為合適的。 2. 強(qiáng)度性能校核 此件主要受力為彈簧所導(dǎo)致的拉伸受力，為瞬時載荷。其拉伸強(qiáng)度為25～40/MPa拉伸摸量1.0～1.6GPa 負(fù)載塑件的載荷定為400kn 則塑件厚度要求為 δ＝＝＝3.64×10mm （1-1） 由此可以得出塑件選用PP材料1mm壁厚完全能夠承受的力，符合強(qiáng)度要求。 1.1.3 聚丙烯的性能及特點(diǎn) ①聚丙烯的基本性能：（表1.1） 基本性能 密度 g/cm3 0.88～0.91 電性能 體積電阻率 Ω·mm ＞ 收縮率 % 1.0～3.0 介電常數(shù) Hz2.0～2.6 熔點(diǎn) ℃ 164～170 擊穿電壓 Kv/mm 20～26 熱變形溫度 (45N/cm2) ℃ 105～116 工藝參數(shù) 模具溫度 ℃ 40～60 力學(xué)性能 拉伸強(qiáng)度 MPa 30～39 噴嘴溫度 ℃ 190～220 拉伸彈性模量 GPa 1.1～1.6 中段溫度 ℃ 220～240 彎曲強(qiáng)度 MPa 42～67 后段溫度 ℃ 180～210 彎曲強(qiáng)度模量 GPa 1.45 注射壓力 MPa 40～80 壓縮強(qiáng)度 MPa 39～56 塑化形式 螺桿式，注塞式 缺口沖擊強(qiáng)度 kj/m2 3.5～4.8 噴嘴形式 通用式 硬度 HB HR95～105 聚丙烯塑料的注射成型特點(diǎn)： 聚丙烯為結(jié)晶性高聚物，吸水率很低，約為0.03%～0.04%．注射時一般不需要干燥，必要時可在80～100℃下干燥3～4h。 聚丙烯的熔點(diǎn)為160～175℃，分解溫度為350℃，所以成型溫度范圍較寬，約為205～315℃，其最大結(jié)晶速度的溫度為120～130℃。注射成型用的聚丙烯的熔融指數(shù)為2～9/10min，熔體流動性較好，在注塞式或螺桿式中都能順利成型。一般料筒溫度控制在210～280℃，噴嘴溫度可比料筒溫度低10～30℃。當(dāng)生產(chǎn)薄壁制品時，料筒溫度可提高到280～300℃；生產(chǎn)壁厚產(chǎn)品時，為了防止熔料在料筒內(nèi)停留時間過長而分解，料筒溫度應(yīng)適當(dāng)降低至200～230℃，料筒溫度過低，大分子定向程度增加，制品容易產(chǎn)生翹曲變形。 聚丙烯熔體的流變特性是黏度對剪切速率的依賴性比溫度的依賴性大。因此，在注射沖模時，通過提高注射壓力或注射速度來增大熔體的流動性比通過提高溫度有利。一般注射壓力控制在70～120MPa（注塞式注射壓力偏高，螺桿式注射壓力偏低） 聚丙烯的結(jié)晶能力較強(qiáng)，提高模具溫度將有助于制件結(jié)晶度的增加，甚至能夠提前脫模?；谕焕碛?，制件性能應(yīng)與模具溫度存有密切關(guān)系。生產(chǎn)上經(jīng)常采用的模具溫度，約為70～90℃，在這種情況下，不僅有利于結(jié)晶，而且又有利于大分子的松弛，從而減少分子的定向作用，并可以降低內(nèi)應(yīng)力。如模溫過低，冷卻速度太快，澆口過早冷凝，不僅結(jié)晶度低，密度小，而且制品內(nèi)應(yīng)力較大，甚至引起沖模不滿和制件缺料的現(xiàn)象。 冷卻速度不僅影響結(jié)晶度，還影響晶體結(jié)構(gòu)。急冷時呈蝶狀液晶結(jié)構(gòu)，緩冷時呈球晶結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)不同則制件的物理力學(xué)性能性能也有將各異。 此外，由于聚丙烯的玻璃化溫度低于室溫，當(dāng)制件在室溫下存放時常發(fā)生后收縮現(xiàn)象，其原因是聚丙烯在這段時間內(nèi)仍在結(jié)晶。后收縮量隨塑件厚度而定，越厚的，后收縮率越大。后收縮總量的90%約在制品脫模后６h內(nèi)完成，剩余10％約發(fā)生在隨后的10天內(nèi)，所以制件在脫模24h后基本可以定型。成型時，縮短注射和保壓時間，提高注射和模具溫度都可減小后收縮率。對尺寸穩(wěn)定性要求較高的制件，應(yīng)進(jìn)行熱處理。 @ 聚丙烯塑料主要性能: a) 質(zhì)輕, 可浮于水中; b) 高結(jié)晶度, 耐磨性好, 優(yōu)于HIPS, 高溫沖擊性好, 硬度低于ABS; HIPS; c) 突出的延伸性和抗疲勞性能. @ 聚丙烯注塑工藝要點(diǎn); a) 加工前一般不需干燥; b) 染色性較差, 色粉在料中擴(kuò)散不夠均勻(一般需加入擴(kuò)散油/白磺油), 大膠件尤明顯; c) 成型收縮率大(1.2-1.9%), 尺寸不穩(wěn)定, 膠件易變形縮水, 采用提高注射壓力及注射速度, 減少層間剪切力使成型收縮率降低; d) 流動性很好, 注射壓力大時易出現(xiàn)披鋒且有方向性強(qiáng)的缺陷, 注射壓力一般為: 50-80Mpa, (太小壓力會縮水明顯), 保壓壓力取注射壓力的80%左右, 宜取較長的保壓時間補(bǔ)縮及較長的冷卻時間保證膠件尺寸` 變形程度; e) PP冷卻速度快, 宜快速注射, 適當(dāng)加深排氣槽來改善排氣不良; f) 料溫控制: 成型溫度料溫較寬, 因PP高結(jié)晶, 所以料溫需要較高. 前料筒200-240℃, 中料筒170-220℃, 后料筒160-1900℃, 實(shí)際上為減少披鋒, 縮水等缺陷, 往往取偏下限料溫; g) 模溫: 一般40-60℃, 模溫太低(＜40℃), 膠件表面光澤差, 甚至無光澤, 模溫太高(＞90℃), 則易發(fā)生翹曲變形` 縮水等; h) 「氣泡」問題: 高結(jié)晶的PP高分子在熔點(diǎn)附近其容積會發(fā)生很大變化, 冷卻時收縮及結(jié)晶化導(dǎo)致膠件內(nèi)部產(chǎn)生「氣泡」甚至局部空心(這會影響制件機(jī)械強(qiáng)度), 所以調(diào)節(jié)啤塑參數(shù)要有利于補(bǔ)縮. i) 低溫下表現(xiàn)脆性, 對缺口敏感, 產(chǎn)品設(shè)計(jì)時避免尖角. 壁厚件所需模溫較薄壁件低. 第1.2節(jié) 塑料制品的質(zhì)量要求 1.2.1 塑料制件精度的選擇及確定 塑料制件的尺寸精度等級與塑料制品材料的品種有關(guān)，同時還和塑件的本生用途需求、形狀等多個方面有關(guān)。根據(jù)各種塑料的收縮率不同，可將各種塑料制件的公差等級分為高精度、一般精度和低精度。對于塑料制品技術(shù)要求和尺寸精度盡量降低，采用一般精度。本塑件是用在洗滌劑瓶中的一個零件，不是外表面，不會直接進(jìn)入視野就可以不用高精度、高的粗糙標(biāo)準(zhǔn)。而根據(jù)本塑料件的材料聚丙烯的特性來確定其精度等級。聚丙烯塑料件一般精度的公差等級為MT4，未注公差尺寸的公差等級為MT6 。本設(shè)計(jì)中的塑件就選用此精度標(biāo)準(zhǔn)就符合要求了。 1.2.2 塑料制品的表面質(zhì)量 塑料制品的表面質(zhì)量包括表面粗糙度、表觀缺陷狀況和光亮度等方面。塑料制品的表面狀態(tài)的改善除了成型工藝上盡可能避免疤痕、云紋等缺陷外，模具行腔的粗糙度起著決定性的作用。如果不考慮表觀缺陷狀況和光亮的要求，則制品的表面質(zhì)量主要取決于表面粗糙度。通常情況原材料的質(zhì)量、品種和工人操作水平及模具型腔的表面粗糙度等因素均對制品的表面粗糙度有影響，其中模腔的表面粗糙度影響最大。制品要求的表面粗糙度數(shù)值越小，模腔表面越光滑，加工模具時的研磨拋光要求也越高，模具制造的難度也越大。因此，制品表面的粗糙度應(yīng)視情況而定，除了考慮使用要求外，還須考慮美觀。透明制品要求行腔和型芯的粗糙度相同，不透明制品則應(yīng)根據(jù)情況分別考慮，非配合表面和隱蔽的面可取較大的表面粗糙度。還可以利用表面粗糙度的差異來使塑件在開模時留在表面粗糙度較大的型心上或留在凹模中。模塑制品的表面粗糙度通常為Ra0.02～1.28，這里取Ra1.25。模腔表面粗糙度數(shù)值為制品的1/2，即Ra0.01～0.64,這里取Ra0.8。 制品的外形尺寸主要受塑料品種的流動性和注塑機(jī)規(guī)格的（包括注塑量、合模力、成型面積和動、定模座尺寸等）限制。在滿足使用要求的前提下，將制品設(shè)計(jì)得盡量緊湊。制品的壁厚及其均勻性對塑件質(zhì)量影響很大。壁厚過小，成型時熔體流動阻力大，大型復(fù)雜制品難以充滿型腔；壁厚過大，不僅使原料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是增加了冷卻時間，成型周期延長。聚丙烯塑件的最小壁厚通常為0.64mm，常用壁厚為2.0mm，最大壁厚4.53 mm。本設(shè)計(jì)的塑料制件的壁厚為1mm。 塑件壁厚應(yīng)盡量均勻，以免冷卻速度不同而產(chǎn)生附加應(yīng)力造成塑件變形等不合格情況的發(fā)生。 塑件形狀要便于模塑，所以沿料流方向，設(shè)計(jì)成流線形，并對內(nèi)外表面的轉(zhuǎn)角都進(jìn)行了圓角，避免流動死角。塑件的外表面沿脫模方向設(shè)計(jì)成圓弧狀，不僅使塑件美觀，更避免了脫模困難。對于本設(shè)計(jì)中的塑料制件為較長的薄壁圓筒狀，因此，重點(diǎn)要考慮塑件長筒狀部分的斜度，以利于脫模，不會讓塑件受損。根據(jù)觀察、測量塑件的長筒狀部分的斜度和加強(qiáng)筋部分的斜度分別為1o和2o。 第二章 方案論證 本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品——彈簧固定筒，為一個薄壁深腔塑件，具有外螺紋、內(nèi)外有加強(qiáng)筋，以及外表面的軸肩結(jié)構(gòu)。 塑料件的外螺紋為非受力螺紋，螺紋的相對高度不高只有＝2.78%,同時pp塑料為軟質(zhì)塑料，擁有足夠的彈性，外螺紋可采取強(qiáng)制脫模。 結(jié)合此塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，產(chǎn)品的脫模可以采用的方案有： 1) 采用推板的強(qiáng)行推出的方式 2) 采用二級推板的脫模方式 3) 采用推板加哈呋模的脫模方式 針對此塑件的可行性脫模方式可以看出： a )　若采用推板的強(qiáng)行推出的方式推出，應(yīng)考慮到外螺紋的強(qiáng)制性脫出，以及比較深腔和薄膜、與模具行腔接觸面積大的特點(diǎn)將很難將塑件完好的脫出，易使塑件變形或破裂。由此看出此方案并不可行； 　　　b)　若采用二級推板的脫模方式，在兩次推出時可以分散脫模力，保證塑件精度，避免了用推板的強(qiáng)行推出時易使塑件變形或破裂的情況。二級推出雖然確保了塑件的質(zhì)量，但是二級脫模中用第一級將塑件的主型心脫出后，再用第二級脫出階梯部分將其整體推出。在第二級推出時推出的小端部分將會被第二級的推扳卡住，必須用手或其他附加的設(shè)備才能完全將塑件脫出。面對此情況，在要求生產(chǎn)效率高，能實(shí)現(xiàn)全自動操作為目標(biāo)的企業(yè)追求條件下，此方案雖然可以脫出但并不是可行性強(qiáng)的方案； 　　　c)　若采用推板加哈呋模的脫模方式，在哈呋模開啟的過程中，確保外螺紋完好的同時也為推板推出時將推出的小端在推出后能夠直接掉出提供了條件。這就可以使得塑件在脫模時可以完全自動的全部脫出，同時塑件完好。此方案為可行性最強(qiáng)的方案。 d) 管狀成型品的長度尺寸較小時，如果以平行的方向且垂直于開模方向作為脫模方向的話，可以說使最佳選擇。但是如果其長度尺寸太大則將直接影響模具的模定性和注射成型機(jī)的選用的經(jīng)濟(jì)性。而且當(dāng)成形品表面不得有頂出針痕跡時，可能將成型品作成橫模方向，并且要特別設(shè)置油壓缸等推料裝置來解決成型品頂出的問題，這樣一來，也會直接影響模具的制造成本。 　成型通孔用的型芯大致有三種情況： 　　　a) 由一端固定的型芯來成型，這有時在孔的一端有不易修整的飛邊，更主要的是由于型芯系一端支撐，孔深時型芯易變彎曲； 　　　b) 由一端固定，一端口導(dǎo)向孔支撐的型芯來成型，這樣型芯有較好的強(qiáng)度和剛度，同時還能保證同心，但導(dǎo)向部分易因?qū)蛘`差而磨損，而導(dǎo)致產(chǎn)生圓角溢料； 　　　c) 由兩個斷口固定的型芯來成型同樣有飛邊，由于不易保證兩型芯的同軸度一般應(yīng)將其中一個的直徑設(shè)計(jì)成比另一個大0.1～1mm，這樣即使稍有不同心，也不致引起安裝和使用賞的困難，這樣可使型芯長度縮短，增加了型芯的穩(wěn)定性。 根據(jù)此塑件的孔兩端大中心較小的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用兩端固定的型芯來成型。為保證兩型芯的軸度，將在兩型芯軸采用錐度配合，從而使同軸度保證時，管壁厚的均勻性得到保證。 第三章 注塑機(jī)的選用 第3.1節(jié) 注塑機(jī)的初步確定 塑件原材料是聚丙烯 ，密度是：ρ=0.9g/cm3,選型腔數(shù)為2個，制品的質(zhì)量約為：q=18.5g，最大的注射量： 2×18+M分<60g 選注射機(jī)選擇為： 捷霸ECO JM55-EOCB 注塑機(jī) 捷霸ECO JM55-EOCB 注塑機(jī)的各種參數(shù)為： （表1.2） 注射部分 螺絲直徑 mm 25 鎖模部分 鎖模力 kN（t） 539(55) 注射重量 g 2.3 移模行程 mm 235 oz 64 拉桿間距（水平×垂直） mm 320×320 注射壓力 Mpa 196 最大模厚 mm 350 注射速率 cm3/s 300 最小模厚 mm 100 螺桿行程 mm 130 頂出行程 mm 80 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 300 頂出推力 kN 1916 電機(jī) 噴嘴移出量 mm 30 定位孔徑 mm 100 噴嘴球半徑 mm 10 其它 環(huán)境溫度 ℃ 電熱功率 kw 6.1 外形尺寸(LWH) m 3.0×0.97×1.8 電源 38V±10% 50/60Hz 重量 t 3 第3.2節(jié) 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 3.2.1型腔數(shù)量的校核 行腔數(shù)量的確定要考慮的因素主要有：現(xiàn)有注塑機(jī)的規(guī)格、所要求的塑料質(zhì)量、塑件成本機(jī)交貨期，起決定作用的因素很多，它既有技術(shù)方面因素，也有生產(chǎn)管理方面的因素。一般來說從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，訂貨量大時可選用大型機(jī)、多行腔模具，對于小型制品行腔數(shù)與訂貨量間的關(guān)系為大體的高線性增長的。同時，還要仔細(xì)考慮工廠現(xiàn)有的注塑機(jī)的規(guī)格和對塑件尺寸精度和重復(fù)性精度的要求。當(dāng)尺寸精度和重復(fù)性精度要去很高時應(yīng)盡量減少行腔的數(shù)目，在滿足其它各項(xiàng)要求的前提下應(yīng)盡量單行腔模具。 (1)型腔數(shù)確定 這里根據(jù)所選注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)范及塑件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，計(jì)算可以選擇的型腔數(shù)。 ① 根據(jù)塑化能力求型腔數(shù) 模具的塑化容量必須與注塑機(jī)的塑化能力相匹配，故型腔數(shù)可以根據(jù)塑化能力來決定。 n = = （3-1） 式中 G——塑化能力，g/s ——每分鐘的注塑次數(shù)，=60/ ——一個塑件的質(zhì)量和它均分到的澆注系統(tǒng)質(zhì)量之和，g ——成型周期，50～160s =60/50=1.2 n=21（個） ②.根據(jù)注塑機(jī)的最大注塑質(zhì)量求型腔數(shù) 注塑機(jī)的最大注塑質(zhì)量按國際慣例是注塑在常溫下密度為=1.05g/cm3的普通聚苯乙烯的對空注塑量(g),實(shí)際注塑量取機(jī)器最大注塑能力的85%。注塑聚苯乙烯時模具型腔數(shù)最多為： n= （3-2） 聚丙烯屬結(jié)晶性材料，最大注塑量 m0 = 0.9 ms0 （3-3） 再代入上式計(jì)算型腔數(shù) 國產(chǎn)注塑機(jī)常用理論注射容積表示注塑機(jī)的最大注塑能力， m0 = （3-4） 式中 ——注塑系數(shù)，對于結(jié)晶性材料約為0.85 ——常溫下某種塑料的密度，常溫下聚丙烯的密度=0.9 代入得 n = 85%/ （3-5） = = 2.25 2（個） 所以，最后取型腔數(shù)量為：n=2個。注射機(jī)的最大注射量是合格，型腔數(shù)量的選擇也是可行的。 3.2.2鎖模力的校核 選用注塑機(jī)的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開模力，否則模具分型面會在注射壓力下分開而產(chǎn)生溢料。對于螺桿式注射機(jī)壓力損失較小，所以型腔壓力較大。鎖模力和成型面積的關(guān)系由下式確定： （3-6） 式中 -鎖模力（N）； -型腔壓力，一般為40-50MP ，這里取=50MP； S-澆道、進(jìn)料口和塑件的投影面積（）； 經(jīng)過計(jì)算：制品的投影面積： 主流道的投影面積： 分流道的投影面積： 總面積： 所以，理論的需要的壓力： （3-7） 而實(shí)際注塑機(jī)的鎖模力為=539KN 因?yàn)?，F(xiàn)〈 ，所以注塑機(jī)的鎖模力是合格的。 3.2.3 開模行程的校核 注射機(jī)的開模行程是有限制的，取出制件所需要的開模距離必須小于注塑機(jī)的最大開模距離。開模距離的校核分兩種情況，一種是注塑機(jī)最大開模行程與模厚無關(guān)的校核；一種是注塑機(jī)最大開模行程與模厚有關(guān)的校核。本設(shè)計(jì)所選擇的注塑機(jī)是肘桿式的鎖模機(jī)構(gòu)其最大開模行程不受模厚影響，系由曲軸連桿機(jī)構(gòu)的最大形成決定。對于但分型面注塑模開模行程是應(yīng)以下公式校核： S≥H1 + H2 + 5～10 （3-8） H1 — 塑件脫模（推出距離）距離，mm H2 — 塑件高度，包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)，mm S — 注塑機(jī)最大開模（移動模板）行程，mm 根據(jù)模具設(shè)計(jì)，裝配圖可以確定此模具： H1=75mm，H2=84mm 所以，S = H1 + H2 + 5～10=75+84+5=164mm 而注塑機(jī)的最大開距=235mm, = 235 〉 S = 164 所以注塑機(jī)的開模行程是合格的。 第四章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 圖4.1 澆注系統(tǒng)視圖 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機(jī)噴嘴出來后，達(dá)到型腔之前在模具中所流經(jīng)的通道，其作用是將熔融狀態(tài)的塑料從噴嘴處平穩(wěn)地引入模具型腔并在熔體填充和固化定型的過程中將注射壓力和保壓力傳遞到塑件的各個部位，以獲得組織致密，外形清晰，表面光潔和尺寸精確的塑料制件。澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)的兩大類。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對注射成型效率和制件質(zhì)量有直接的影響，是獲得優(yōu)質(zhì)塑料制品的關(guān)鍵。 澆注系統(tǒng)由主流道，分流道，澆口，和冷料井四部分組成。 第4.1節(jié) 分型面的選擇 分型面為分開模具取出塑料制件的面。注塑模具有一個分型面和多個分型面。分型面的位置有垂直于開幕方向、平行于開模方向以及傾斜于開模方向幾種。分型面有平面和曲面等。分型面的設(shè)計(jì)是否得當(dāng)。對之間質(zhì)量、操作難易。模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜性有很大影響，主要應(yīng)考慮幾點(diǎn)： (1) 塑件在行腔中放置方位的確定 塑件從模內(nèi)取出時，一般只采用一個與注塑機(jī)開模方向垂直的分型面，特殊情況下才采用較多分型面。應(yīng)設(shè)法避免與開幕運(yùn)動方向垂直或傾斜的側(cè)向分型和側(cè)向抽芯，因?yàn)檫@樣會增加模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。為此安排塑件在型腔中的方位時要盡量避免與開幕運(yùn)動相垂直或傾斜的方向有側(cè)凹或側(cè)孔。 (2) 分型面形狀的確定 一般分型面是與注塑機(jī)開模方向相垂直的平面，但也有將分型面做成傾斜的平面，是為了有的時候利用錐面增加合模對中性，雖然此種情況的加工比較困難，但型腔制造和制品脫模比較容易。 (3) 分型面位置的選擇 除了必須開設(shè)在制件段面輪廓最大的地方才能使制件順利地從型腔中脫出外，還因考慮以下幾種因素。 第一， 因?yàn)榉中兔嫣幉豢杀苊獾臅谒芗狭粝乱缌虾圹E，或拼合不準(zhǔn)確的痕跡，故分型面最好不選在制品光滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。 第二， 從制品的推出裝置設(shè)置方便考慮，分型時要盡可能地使制件留在動模邊，一般薄壁筒形制件，收縮后易包附在型芯上，將型芯設(shè)在動模邊是合理的。 第三， 從保證制件相關(guān)部位的同心度出發(fā)，同心度要求高的塑件，取分型面時最好把要求的同心部分放在模具分型面的同一側(cè)。 第四， 有側(cè)凹后側(cè)孔的制件，當(dāng)采用自動測向分型抽芯時，除了液壓抽芯能獲得較大的側(cè)向抽拔距離外，一般分型抽芯機(jī)構(gòu)側(cè)向分型距離都較小。取分型面時應(yīng)首先考慮將抽芯或分型距離長的一邊放在動、定模開模方向在將短的一端作為側(cè)向分型或抽芯。 根據(jù)塑料制件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來確定分型面的位置。本塑料件為長筒型的結(jié)構(gòu)，抽芯結(jié)構(gòu)比較長不利于橫向抽芯，只能靠順著模具的開模過程的運(yùn)動使其型心脫出。這樣既可將模具的側(cè)面距離不會太大，同時還有效利用注塑機(jī)的開模過程將塑件脫出。 塑件的結(jié)構(gòu)高度對稱，不存在有怪異結(jié)構(gòu)。本塑料件的結(jié)構(gòu)是中間有凸沿，依此結(jié)構(gòu)塑件的分型面應(yīng)設(shè)計(jì)在凸沿最大處。 第4.2節(jié) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 　　澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料熔體的流動通道。澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利的充滿型腔的各個部位，并在充填保壓過程中，將注射壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得外形清晰、內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制品。澆注系統(tǒng)隨朱塑機(jī)的種類不同而略有區(qū)別，但基本組成是四部分：主流道、分流道、澆口和冷料井。 4.2.1 主流道的設(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，截面為圓形，并帶有一定錐度，熔料在主流道中并不改變方向。 圖4.2 主流道導(dǎo)套圖 主流道的結(jié)構(gòu)分為：整體式主流道；組合式主流道；襯套式主流道。本設(shè)計(jì)主流道要過三塊板，難于配合還容易出現(xiàn)飛邊。因此，此設(shè)計(jì)應(yīng)用襯套式主流道，此結(jié)構(gòu)是目前最常用的主流道結(jié)構(gòu)，它以澆口套的形式鑲于模板中，適用于所有注塑模具，這種形式，便于加工、拆卸和熱處理。 　(1)主流道設(shè)計(jì)的要點(diǎn) ① 為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料，主流道多涉及呈圓錐形，其錐角為２o～４o，對流動性差的熔料，錐角可?。硂～６o。 ② 主流道大端成圓角，其半徑r為１～３mm,以減少熔料轉(zhuǎn)向過度時的助力。 ③ 主流道的長度應(yīng)盡量短，否則會使主流道的凝料增多，壓力損失加大，熔料降溫過多影響成型，主流道長度應(yīng)小于60mm。 ④ 為了使熔融塑料能從噴嘴出完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道與注塑機(jī)的噴嘴緊密對接，其對接處常設(shè)計(jì)成半球形凹坑，其半徑略大于噴嘴頭半徑。 ⑤ 主流道的表面應(yīng)盡量加工光滑，避免留有影響塑料流動和脫模的尖角毛刺。 ⑥ 對流動性好的塑料，如：PP等，主流道的尺寸可小些，而對于流動性差的塑料，如：PC、PS等，主流道的尺寸應(yīng)大些。 ⑦ 由于主流道要與噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道的部分應(yīng)盡量優(yōu)先采用襯套式，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材加工和熱處理。 　 (2)主流道設(shè)計(jì)的具體準(zhǔn)則 為了能有效地傳遞壓力，澆注系統(tǒng)主流道及其附近的塑料熔體應(yīng)該最后固化，主流道與分型面垂直，為便于流道凝料拔出，設(shè)計(jì)成2°（兩度到四度）錐角的圓錐形。內(nèi)壁表面粗糙度小于0.63～1.25μm。內(nèi)壁研磨拋光時不形成與開模方向垂直的劃痕，以免造成脫模困難。主流道與噴嘴接觸處作半球形凹坑，二者配合嚴(yán)密，避免高壓塑料熔體溢出，凹坑球半徑R2比噴嘴球頭半徑R1大1～2mm,R2=R1+(1～2)=21mm，主流道小端直徑比注塑機(jī)噴嘴孔徑大0.5～1mm，取4mm。大端直徑比分流道深度大1.5mm以上。臺階轉(zhuǎn)角半徑R宜大一些，以免淬火開裂或應(yīng)力集中,取R=3mm。由于主流道與注塑機(jī)的高溫噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以設(shè)計(jì)成獨(dú)立的主流道襯套。選用優(yōu)質(zhì)鋼材T8A制作，并經(jīng)熱處理——淬火+低溫回火提高硬度至55～60HRC。 將襯套與定位環(huán)分開設(shè)計(jì)，定位環(huán)用于安裝模具時作定位作用，并高出模具表面5(5～10)mm緊壓在機(jī)器定模板與模具定模板之間，用來承受主流道襯套被反向壓出的力。同時為減少模具的總厚度將小型芯的受力也作用在定位環(huán)上，將定位環(huán)設(shè)計(jì)成階梯狀讓小型芯所傳遞的力傳遞到注塑機(jī)的底板上，就可以減少一塊固定板從而使模具的總厚度有所減少。 4.2.2、拉料桿的設(shè)計(jì) 由于注塑機(jī)噴嘴與冷模具接觸降溫，致使噴嘴前端存有一段低溫料，為了除盡這段冷料，在主流道對面設(shè)計(jì)冷料井使冷料不進(jìn)入分流道和型腔，通常的設(shè)計(jì)采用有冷料井。常見的冷料井有以下三種： ① 冷料井底部帶推桿的冷料井 ② 帶球行頭拉料桿的冷料井 ③ 無拉料冷料井 ④ 主流道襯套裝彈簧的形式 本設(shè)計(jì)的材料選用聚丙烯，聚丙烯的流動性較好。再加上此設(shè)計(jì)的模具厚度大，推料桿長的結(jié)構(gòu)。綜合各個方面其最佳拉料桿方案選擇為帶球行頭拉料桿的冷料井。 4.2.3 分流道的設(shè)計(jì) 分流道主要對進(jìn)入模具的熔料起分流和轉(zhuǎn)向作用，多型腔的模具一定要設(shè)置分流道，若是單型腔成型大型塑件，如采用多澆口進(jìn)料，也需要設(shè)置分流道。 （1） 分流道設(shè)計(jì)的原則 ① 熔體應(yīng)以最短的路徑、最小的熱量和壓力損失，快速射入型腔。 ② 熔料從各交口進(jìn)入性強(qiáng)的溫度和壓力應(yīng)相同，以保證各型腔中制品的收縮率相同。 ③ 分流道的轉(zhuǎn)折處應(yīng)以圓弧過渡，與交口的連接處應(yīng)加工成斜面，以利熔料的流動。 ④ 保證足夠的注塑壓力時，分流道的截面和長度應(yīng)盡量取小值。 （2）分流道的截面形狀 常用的截面形狀有圓形、U形、梯形、拋物線形、矩形等。在選擇截面形狀時，要綜合考慮熱效率、流道效率、加工難度等幾個方面因素。榮撂在流道中流動時，與模具接觸的塑料冷凝固化，起絕熱作用，熔料僅在流到中心流動。因此，分流道的理想狀態(tài)應(yīng)是其中心線與澆口中心線位于同一直線上。圓形截面流道就可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，加之它易于加工，故最常用。 （3）分流道的截面尺寸和長度 分流道的截面尺寸與所用塑料的種類、塑件壁厚、形狀，體積、分流道長度等多種因素有關(guān)。一般來說，對于流動性好的塑料，如PP 、PE等，當(dāng)分流到很短時，其截面尺寸為2mm左右； 對于流動性差的塑料，如PC、PVC、PMMA 等，分流道直徑可達(dá)12mm以上，大多數(shù)塑料所用的分流道直徑在6～10之間。 分流道的長度取決于模具型腔總體布置方案和澆口位置，從輸出熔體時 減少壓力損失和熱量損失，及減少流道凝料的要求出發(fā)，應(yīng)力求分流道長度最短。 （4）分流道的布置形式 分流道的布置取決于型腔的布局，其布置形式主要有平衡式和非平衡式兩種。 ① 平衡式布置要求主流道至各個型腔的分流道的長度、形狀、截面尺寸等都必須對應(yīng)相等，使各個型腔達(dá)到熱平衡和熔料流動平衡。 ② 非 平衡式布置是從主流道至各個型腔的分流道的長度不盡相同，為使各個型腔能同時均衡進(jìn)料，其澆口尺寸必定不同，需要經(jīng)過仔細(xì)計(jì)算。 4.2.4 澆口的設(shè)計(jì) 澆口直接與塑件相連，把塑料熔體引入型腔。澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，澆口的形狀和尺寸對塑件質(zhì)量影響很大，澆口在大多數(shù)情況下是整個流道中斷面尺寸最小的部分，對沖模流動起著控制作用成型后制品與澆注系統(tǒng)從澆口處分離。因此其尺寸又影響著后加工工作量的大小和塑件外觀。 (1) 澆口的作用 澆口是注塑機(jī)澆注系統(tǒng)的最后部分，也是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，主要作用如下： ① 由于澆口處截面最小，因此流速也最快，可使熔料以最快的速度進(jìn)入并充滿型腔。 ② 當(dāng)型腔被充滿后，誰著溫度的下降，澆口處熔料能迅速冷卻古話，將型腔封閉，可防止型腔內(nèi)為冷卻的熔料會流出來。 ③ 由于澆口截面狹窄，所以澆口處塑料強(qiáng)度很低，很容易斷裂，便于制品脫模。 ④ 澆口的長度和截面尺寸可以在試模時適當(dāng)調(diào)整，由此來調(diào)整澆口處熔料的凝料時間，以及熔料沖模時的流動性能。 (2) 澆口尺寸的選擇 澆口尺寸的選擇一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，先取小值，然后在試模過程中逐步修正。一般要求是：澆口截面積于分流道截面積之比約為0.03～0.09，截面常為圓形或矩形。 ① 澆口截面高度h 可取制品最小壁厚的1/3～2/3，或0.5～2mm。 ② 在流速和壁厚均為正常的情況下，澆口截面寬度b通常比分流道窄一些。對小型制品，其寬度約為高度的3～10倍；對大興致貧或特殊扇形澆口，其寬度可大于高度10倍。 ③ 澆口長度L應(yīng)盡量短，這樣對減小熔料的流動助力和增大流速均有利，一般澆口長可取0.7～2mm。 ④ 交口與型腔連接處應(yīng)做成R0.5的圓角或0.5×45o的倒角，可防止制品與澆口凝料分離時損傷制品。 ⑤ 為熔料的流動，澆口與分流道的連接處應(yīng)平緩過渡，可用小圓弧光滑連接。 也可由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算澆口的深度h h= （4-1） 式中 ——制品厚度，mm； ——材料系數(shù)，聚丙烯為0.7。 h=0.7×1=0.7mm 澆口寬度： = （4-2） 式中 A——凹模邊型腔表面積，即塑件外表面積mm2。 A=2r × h ≈2×3.14×(20×13.4 +29×1.6 +18×39 +20×16 +11×14) =4953.66 mm2 =1.64mm 澆口臺階長=0.5～2.0mm，這里取1mm。 針對設(shè)計(jì)的情況，根據(jù)本設(shè)計(jì)中產(chǎn)品的外觀要求和密封要求，澆口形式采用側(cè)澆口形式，其優(yōu)點(diǎn)是澆口便于機(jī)械加工，易于保證加工精度。本設(shè)計(jì)選用的澆口尺寸為澆口截面高度h取0.7，澆口截面寬度b為2 mm，澆口長度L為1 mm，交口與型腔連接處應(yīng)做成R0.5的圓角。 4.2.5 排氣槽的設(shè)計(jì) 當(dāng)塑件熔體注入型腔時，如果型腔內(nèi)原有氣體、蒸汽等不能順利地排除，將在制品上形成氣孔、銀絲、灰霧、接縫、表面輪廓不清、型腔不能完全充滿等弊病，同時還會因氣體壓縮而產(chǎn)生高溫，引起流動前沿物料溫度過高]，黏度下降，容易從分型面溢出，發(fā)生飛邊，重則灼傷制件，使之產(chǎn)生裂痕。因此設(shè)計(jì)型腔時必須充分的考慮排氣問題。 排氣方式的設(shè)計(jì)有：① 利用分型面或配合面間隙排氣；② 開設(shè)專用排氣槽，本設(shè)計(jì)根據(jù)聚丙烯性能可選槽深0.02 ～ 0.03 mm，寬約5 ～ 10mm；③ 用多孔燒結(jié)金屬塊排氣；④ 負(fù)壓及真空排氣。利用分型面排氣是最簡便的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關(guān)，排氣槽的尺寸一有利于排氣，但又不溢料為原則。本設(shè)計(jì)就采用了分型面及配合縫排起。 第4.3節(jié) 流動比的計(jì)算 為了將物料把型腔完全充滿，在設(shè)計(jì)澆口和確定大型制品澆口數(shù)量時，必須考慮流動比的因素。流動比計(jì)算公式為： 流動比 = （4-3） Li ——流路各段長度，mm δ——流路各段厚度，m 查得聚丙烯的流動比在注塑壓力120MPa下為280；注塑壓力70MPa下為200 本設(shè)計(jì)中的流動比為 流動比 = 97/6 + 30/4 + 1/0.7 + 5/1.6 + 52/1 + 2/1.2 + 14/1 + 10/1 = 105.888 < 200 由此可見本設(shè)計(jì)中的流道體統(tǒng)可以將物料充滿整個型腔。 第五章 成型零件設(shè)計(jì) 構(gòu)成模具型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，它主要包括凹模、凸模、型心、鑲塊、各種成型桿、各種成型環(huán)。由于型腔直接與高溫高壓的塑料接觸，他的質(zhì)量直接關(guān)系到制件的質(zhì)量，因此要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐磨性，以承受塑料的擠壓力和料流的摩擦力，有足夠的精度和適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙龋ㄒ话鉘a 0.4 μm以下），以保證塑料制品的光亮美觀、容易脫模。一般來說成型零件都應(yīng)進(jìn)行熱處理，或預(yù)硬化處理，使其具有HRC30以上的硬度。 第5.1節(jié) 成型零件鋼材的選用 5.1.1 選用要求 （1） 機(jī)械加工性能好。選用易于切削，切在加工后能得到高精度 （2） 耐磨性和抗疲勞性能好。注射模型腔不僅受高壓熔體沖擊，而且還受冷溫度交變英里作用。一般的高碳鋼，可經(jīng)熱處理獲得高硬度在HRC50o～55o以上，但韌性差異形成表面裂紋，不易采用。所選鋼應(yīng)能使注射模減少拋光修模次數(shù)，能長期保持型腔的尺寸精度，達(dá)到所計(jì)劃批量生產(chǎn)的使用壽命。 （3） 具有耐磨蝕性能。 第5.2節(jié) 凹模的設(shè)計(jì) 5.2.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中的塑料制件是一個圓筒形的結(jié)構(gòu)，根據(jù)此結(jié)構(gòu)就可以確定凹模的結(jié)構(gòu)是以圓環(huán)為主體的，中間同時會有成型塑件加強(qiáng)筋的小槽。型腔的主要結(jié)構(gòu)就此圓洞，但是由于塑件長度較大，在型腔中的形狀并不單一，有斜度、小槽及倒角等。因此其結(jié)構(gòu)得采用多型腔板。 5.2.2 凹模尺寸的計(jì)算 成型零件尺寸計(jì)算的方法之中按平均收縮率計(jì)算成型尺寸比較簡便易行，同時也是最常用的計(jì)算方法，本設(shè)計(jì)也是采用這種方法。聚丙烯的平均收縮率=（3.0%+1.0%）//2=2.0%，以，塑件的表面要求不高時，它的配合部分制造公差可選，對應(yīng)模具制造公差I(lǐng)T10；非配合部分就可以選擇制造公差為MT6，對應(yīng)的模具制造公差為IT11。 (1) 型腔的徑向尺寸計(jì)算 塑件平均尺寸為： （4-3） （4-4） 型腔徑向名義尺寸 （4-5） 式中 ——型腔（孔）的最小尺寸，mm ——型腔使用過程中允許的最大磨損量（取塑件總誤差的1/6，一般在0.02～0.05mm之間） ——成型零件的制造誤差（正值，小尺寸范圍內(nèi)模具制造公差取塑件公差的1/3） ——塑件（軸）的最大名義尺寸,mm Δ ——塑件偏差（負(fù)值） 出于修?？紤]，對型腔徑向尺寸來說易修大，預(yù)留一負(fù)修模余量,標(biāo)上制造公差得型腔徑向名義尺寸： （4-6） 對于注塑模，型腔磨損量很小時，可用下式計(jì)算： = + （4-7） ① 螺紋處塑件的徑向尺寸LP1=19.5mm，塑件偏差精度等極為MT4，值為0.32 LPCP1 = 19.5 - 0.032/2 = 19.34mm； LMCP1 = 19.34/(1 – 2.0%) = 19.735 mm 模具型腔按MT10級精度制造，其制造偏差 = 0.028mm， LM1 = (19.735 - 0.028/2 – 0.04/2 – 0.028/7 )+0.028 =19.689+0.028mm ② 凸沿處塑件的徑向尺寸LP2 = 29mm，塑件偏差精度等極為MT6，值為0.36 LPCP2 = 29 - 0.036/2 = 28.82mm； LMCP2 = 28.82/(1 – 2.0%) = 29.408 mm 模具型腔按MT11級精度制造，其制造偏差 = 0.13mm， LM1 = (29.408 – 0.043/2 – 0.04/2 – 0.13/7 )+0.13 =29.348+0.13mm ③ A斷面處塑件的徑向尺寸LP3= 20mm，塑件偏差精度等極為MT6，值為0.13 LPCP3 = 20 – 0.28/2 = 19.86mm； LMCP3 = 19.86/(1 – 2.0%) = 20.265 mm 模具型腔按MT11級精度制造，其制造偏差 = 0.13mm， LM3 = (20.265 – 0.13/6 – 0.04/2 – 0.13/7 )+0.13 =20.205+0.13mm ④ 加強(qiáng)筋大端處塑件的徑向尺寸LP4 = 17mm，塑件偏差精度等極為MT6，值為0.11 LPCP4 = 17 –0.28/2 = 16.86mm； LMCP4 = 16.86/(1 – 2.0%) = 17.204 mm 模具型腔按MT11級精度制造，其制造偏差 = 0.037mm， LM4 = (17.204 – 0.11/6 – 0.04/2 – 0.11/7 )+0.037 =17.135+0.037mm ⑤ Ф15處塑件徑向尺寸LP5 = 15mm，塑件偏差精度等極為MT6，值為0.11 LPCP5 = 15 –0.28/2 = 14.86mm； LMCP5= 14.86/(1 – 2.0%) = 15.163 mm 模具型腔按MT11級精度制造，其制造偏差 = 0.037mm， LM5 = (15.163 – 0.11/6 – 0.04/2 – 0.11/7 )+0.037 =15.109+0.037mm ⑥ 加強(qiáng)筋小端Ф16處塑件的徑向尺寸LP6 = 17mm，塑件偏差精度等極為MT6，值為0.11 LPCP6 = 16 –0.28/2 = 15.86mm； LMCP6 = 15.86/(1 – 2.0%) = 16.184 mm 模具型腔按MT11級精度制造，其制造偏差 = 0.037mm， LM6 = (16.184 – 0.11/6 – 0.04/2 – 0.11/7 )+0.037 =16.13+0.037mm ⑦ 小端Ф11處塑件的徑向尺寸LP7 = 11mm，塑件偏差精度等極為MT6，值為0.11 LPCP7 = 11 –0.24/2 = 10.88mm； LMCP7 = 10.88/(1 – 2.0%) = 11.102 mm 模具型腔按MT11級精度制造，其制造偏差 = 0.037mm， LM4 = (11.102 – 0.11/6 – 0.04/2 – 0.11/7 )+0.037 =11.102+0.037mm (2) 型腔的深度尺寸計(jì)算 型強(qiáng)深度尺寸以其最小尺寸為名義尺寸，同時有正公差，標(biāo)注為。對行腔深度不考慮脫模磨損，所以其平均尺寸為： HMcp = HM + （4-8） 對應(yīng)塑件上的高HP為最大尺寸，偏差Δ為負(fù)偏差，其平均尺寸為： HPcp = HP - （4-9） （4-10） 本設(shè)計(jì)中型腔容易修淺，型腔深度計(jì)算公式為： HM = [HMcp - + ] （4-11） 若取修模余量為，則型腔深度計(jì)算公式可變?yōu)椋? HM = [HMcp] （4-12） 塑件的高度Ⅰ為： HPcp1 = HP1 – Δ/2 = 9 ― 0.20/2 = 8.90 HMcp1 = 8.90/(1 – 2.0%) = 9.082 HM1 = [9.082 – 0.09/6 +Δ/7]+0.03 = 9.08+0.03 塑件的高度Ⅱ?yàn)椋? HPcp2 = HP2– Δ/2 = 15 ― 0.28/2 = 14.86 HMcp 2= 14.86/(1 – 2.0%) = 15.163 HM2 = [15.163 – 0.11/6 +Δ/7]+0.037 = 15.16+0.037 塑件的高度Ⅲ為： HPcp3 = HP3– Δ/2 = 54 ― 0.56/2 = 53.72 HMcp3 = 53.72/(1 – 2.0%) = 54.816 HM3 = [54.816 – 0.19/6 +Δ/7]+0.063 = 54.812+0.063 塑件的高度Ⅳ為： HPcp4 = HP4 – Δ/2 = 69 ― 0.64/2 = 68.68 HMcp4 = 68.68/(1 – 2.0%) = 70.082 HM4 = [70.082 – 0.19/6 +Δ/7]+0.063 = 70.078+0.063 塑件的高度Ⅴ為： HPcp5 = HP5 – Δ/2 = 70 ― 0.64/2 = 69.68 HMcp5 = 69.68/(1 – 2.0%) = 71.102 HM5 = [71.102 –