基于熱流道技術(shù)的牙刷手柄注射模設(shè)計(jì)-塑料注塑模含UG三維及9張CAD圖帶模流1模16腔-獨(dú)家.zip,基于,熱流,技術(shù),牙刷,手柄,注射,設(shè)計(jì),塑料,注塑,UG,三維,CAD,圖帶模流,16,獨(dú)家
基于熱流道技術(shù)的牙刷手柄注射模設(shè)計(jì)
摘 要
根據(jù)塑料牙刷手柄制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求，選擇塑件制件尺寸。本模具采用一模十六腔，單分型面熱流道點(diǎn)澆口進(jìn)料，注射機(jī)采用海天200XC型號，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD和UG繪制二維總裝圖和零件圖，選擇模具合理的加工方法。附上說明書，系統(tǒng)地運(yùn)用簡要的文字，簡明的示意圖和和計(jì)算等分析塑件，從而作出合理的注塑模具設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：牙刷手柄；一模十六腔；分型面；點(diǎn)澆口，注射機(jī)，冷卻系統(tǒng)，注塑模具
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ABStract
According to the requirements of plastic toothbrush handles, understand the use of plastic parts, analyze the technical requirements of plastic parts, such as workmanship, dimensional accuracy, and select the size of plastic parts. This mold adopts one mold sixteen cavity, single section hot runner point gate feed, the injection machine adopts Haitian 200XC model, sets the cooling system, CAD and UG draw two-dimensional assembly drawings and parts drawing, and selects the reasonable processing method of the mold. Attached are instructions for the systematic use of brief text, concise sketches and calculations to analyze the plastic parts, so as to make a reasonable injection mold design.
Key words: toothbrush handle; one mold sixteen cavity; parting surface; point gate, injection machine, cooling system, injection mold.
目 錄
摘 要 I
ABStract i
第1章 緒論 4
1.1 塑料簡介 4
1.2 注塑成型及注塑模 4
2．1 塑料材料的基本特性 10
2．2 塑件材料成型性能 10
2．3 塑件材料主要用途 10
第3章 塑件的工藝分析 11
3．1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
3．2 塑件尺寸及精度 12
3．3 塑件表面粗糙度 13
3．4 塑件的體積和質(zhì)量 13
第4章 14
4．1、注射成型工藝過程分析[5] 14
4．2 澆口種類的確定 15
4．3 型腔數(shù)目的確定 15
4．4 注射機(jī)的選擇和校核 15
4.4.1 注射量的校核 16
4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 16
4．4．3、模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 17
第5章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
5．1 分型面的設(shè)計(jì) 19
5．2 型腔的布局 19
5．3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20
5．3．1 澆注系統(tǒng)組成 20
5．3．2 確定澆注系統(tǒng)的原則 20
5．3．3 主流道的設(shè)計(jì) 21
5．3．4 分流道的設(shè)計(jì) 22
5．3．5 澆口的設(shè)計(jì) 23
5．3．6 冷料穴的設(shè)計(jì) 23
5．4 注射模成型零部件的設(shè)計(jì)[7] 24
5．4．1 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24
5．4．2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算 25
5．5 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26
5.5.1 型腔寬度尺寸的計(jì)算 27
5.5.2 型腔長度尺寸的計(jì)算 27
5.5.3 型腔高度尺寸的計(jì)算 27
5.5.4 型芯寬度尺寸的計(jì)算 27
5.5.5 型芯長度的計(jì)算 27
5.5.6型芯高度尺寸的計(jì)算 28
5．6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28
5．6．1 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則 28
5．6．2 脫模機(jī)構(gòu)類型的選擇 28
5．6．3 推桿機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì) 28
5．7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 29
5．7．1 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 30
5．7．2 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計(jì)規(guī)則 30
5．8 模架的選用 31
第6章 模具材料的選用 34
6．1 成型零件材料選用 34
6．2 注射模用鋼種 34
總結(jié) 35
致謝 38
第1章 緒論
模具制造是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)，振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤枪I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)成為廣大業(yè)內(nèi)人士的共識。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具工業(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。
1.1 塑料簡介
塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動性?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽?，并在成型固化后保持其既得形狀而不發(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質(zhì)量輕，比強(qiáng)度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學(xué)穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時(shí)燒蝕等特殊性能[1]。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無機(jī)材料發(fā)展成為各個(gè)部門不可缺少的一種化學(xué)材料，在國民經(jīng)濟(jì)中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。
1.2 注塑成型及注塑模
將塑料成型為制品的生產(chǎn)方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度較高、易于實(shí)現(xiàn)全自動化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此廣泛用于塑料制件的生產(chǎn)中，其產(chǎn)口占目前塑料制件生產(chǎn)的30%左右。但注射成型的設(shè)備價(jià)格及模具制造費(fèi)用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產(chǎn)。
要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機(jī)的一些基本知識，注射機(jī)是注射成型的主要設(shè)備，依靠該設(shè)備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進(jìn)行注射。?注射機(jī)為熱塑性或熱固性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，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機(jī)架系統(tǒng)等組成。
注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展而來的，其基本原理是利用塑料的可擠壓性和可模塑性。首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注射機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段保壓冷卻定型時(shí)間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。
注射成型生產(chǎn)中使用的模具叫注射模，它是實(shí)現(xiàn)注射成型生產(chǎn)的工藝裝備。
注射模的種類很多，其結(jié)構(gòu)與塑料品種、塑件的復(fù)雜程度和注射機(jī)的種類等很多因素有關(guān)，其基本結(jié)構(gòu)都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機(jī)的固定板上，動模部分安裝在注射機(jī)的移動模板上，在注射成型過程中它隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動。注射成型時(shí)動模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成[2] 。
注射模、塑料原材料和注射機(jī)通過注射成型工藝聯(lián)系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達(dá)到所要求的質(zhì)量。注射機(jī)和模具結(jié)構(gòu)確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質(zhì)量的主要因素。
注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時(shí)間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因?yàn)橛绊懗尚蜅l件的因素太多，有制品形狀、模具結(jié)構(gòu)、注射裝備、原材料、電壓波動及環(huán)境溫度等。
塑料模具的設(shè)計(jì)不但要采用CAD技術(shù)，而且還要采用計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢。注塑成型分兩個(gè)階段，即開發(fā)/設(shè)計(jì)階段（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購買材料、試模和成型）。
傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺設(shè)計(jì)模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計(jì)，這勢必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。
目前國際市場上主要流行的，運(yùn)用范圍最廣的注射模流動模擬分析軟件有澳大利亞的MOLDFLOW、美國的CFLOW、華中科技大學(xué)的H-FLOW等。其中MOLDFLOW軟件包括三個(gè)部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （產(chǎn)品優(yōu)化顧問，簡稱MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，簡稱MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型過程控制專家，簡稱MPX）。
采用CAE技術(shù)，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計(jì)算機(jī)上對整個(gè)注射成型過程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)修改制件和模具設(shè)計(jì)，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報(bào)廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義[3]。
1.3熱流道模具
熱流道是一種采用加熱的方式使用于注射機(jī)噴嘴到模具型腔澆口間的整個(gè)流道中的塑料一直處于加熱熔融狀態(tài)，并在完成注射后只需取出產(chǎn)品而不產(chǎn)生澆道凝料的先進(jìn)澆注注塑系統(tǒng)。熔體需流經(jīng)主射嘴、分流板、熱咀，最終到達(dá)模具型腔。所以在使用過程中保證熔體在主射嘴、分流板和熱咀中一直保持熔融狀態(tài)并且溫度均衡。
現(xiàn)原材料性能的不斷提高，塑模在模具中所占的比例日益增大，已被廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ钪?，而熱流道模具以其?dú)到的優(yōu)勢得到了廣泛的應(yīng)用。
熱流道產(chǎn)品具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)縮短制件成型周期。由于沒有流道系統(tǒng)，塑件的冷卻時(shí)間和模具的開模行程都可縮短，從而可以縮短成型周期。
2)擴(kuò)大注塑成型工藝應(yīng)用范圍。隨著熱流道技術(shù)的完善和發(fā)展，目前熱流道模具不僅可以用于成型熔融溫度范圍較寬的塑料。
3)消除后續(xù)工序，有利于生產(chǎn)自動化。制件經(jīng)熱流道模具成型后即為成品，無需修剪澆口及回收加工澆道凝料等工序，有利于生產(chǎn)自動化，大幅度提高生產(chǎn)效率。
4)提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少廢品率。在熱流道模具成型過程中，熔體溫度在流道系統(tǒng)內(nèi)得到準(zhǔn)確控制，熔體以均勻的狀態(tài)流入各模腔，從而可以得到高品質(zhì)的零件，而且用熱流道成型的塑件澆口質(zhì)量好，脫模后殘余應(yīng)力低，零件變形小。市場上很多高質(zhì)量的產(chǎn)品均采用熱流道模具生產(chǎn)，如手機(jī)、打印機(jī)、筆記本電腦中的許無生產(chǎn)廢料，這對于高價(jià)格塑料原料的應(yīng)用來說，項(xiàng)目意義尤其重大。多塑料零件等。
5）可以延長成型周期，有利于大型的模具在注塑過程中進(jìn)行加熱使熔體成形延長。
熱流道系統(tǒng)，又稱熱澆道系統(tǒng)，主要由澆口司，分流板，溫控箱組成。我們常見的熱流道系統(tǒng)有單點(diǎn)熱澆口和多點(diǎn)熱澆口二種形式。單點(diǎn)熱澆口是用單一熱澆口套直接把熔融塑料射入型腔，它適用單一腔單一澆口的塑料模具;多點(diǎn)熱澆口是通過熱澆道板把熔融料分枝到各分熱澆口套中再進(jìn)入到型腔，它適用于單腔多點(diǎn)入料或多腔模具.
熱流道系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：
1）熱噴嘴采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計(jì)，配有各種可供選擇的噴嘴頭，互換性好。獨(dú)特設(shè)計(jì)加工的電加熱圈，可達(dá)到加熱溫度均勻，使用壽命長。熱流道系統(tǒng)配備熱流道板、溫控器等，設(shè)計(jì)精巧，種類多樣，使用方便，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
2）無水口料，不需要后加工，使整個(gè)成型過程完全自動化，節(jié)省工作時(shí)間，提高工作效率。
3）水口料重復(fù)使用會使塑料性能降解，而使用熱流道系統(tǒng)沒有水口料，可減少原材料的損耗，從而降低產(chǎn)品成本。在型腔中溫度及壓力均勻，塑件應(yīng)力小，密度均勻，在較小的注射壓力下，較短的成型時(shí)間內(nèi)，注塑出比一般的注塑系統(tǒng)更好的產(chǎn)品。對于透明件、薄件、大型塑件或高要求塑件更能顯示其優(yōu)勢，而且能用較小機(jī)型生產(chǎn)出較大產(chǎn)品。
4）壓力損耗小。熱澆道溫度與注塑機(jī)射嘴溫度相等， 避免了原料在澆道內(nèi)的表面冷凝現(xiàn)象，注射壓力損耗小
注意事項(xiàng)
（1）變色
樹脂溫度、滯留時(shí)間與成形品變色之間的關(guān)系跟在注射成形機(jī)的機(jī)筒內(nèi)滯留時(shí)一樣，樹脂溫度高的時(shí)候必須縮短滯留時(shí)間。
根據(jù)熱噴嘴種類的不同，有時(shí)必須設(shè)定較高的溫度，此時(shí)就要特別注意變色問題。
此外，變色會因樹脂和等級而異，因此就所使用的材料而言，建議在把握好這些關(guān)系的基礎(chǔ)上來選擇熱流道系統(tǒng)。
（2）異物
在有些形狀的歧管中，樹脂有時(shí)會滯留在死角并發(fā)生劣化。
此外，在熱噴嘴的固化層內(nèi)有時(shí)也會產(chǎn)生異物。
經(jīng)過改性（如阻燃性等）的高機(jī)能性材料是比較容易產(chǎn)生異物的，此時(shí)也要像處理變色問題那樣切記把握好樹脂特性。
（3）銀紋
銀紋是由粒料中的水分、熱分解時(shí)所產(chǎn)生的揮發(fā)成分以及成形過程中卷入的空氣等而產(chǎn)生的。
樹脂溫度高時(shí)必須降低吸濕度，因此應(yīng)比采用冷流道時(shí)更加注意加強(qiáng)預(yù)干燥。
此外，來自熱噴嘴內(nèi)的分解層的揮發(fā)成分也會產(chǎn)生銀紋，因此有時(shí)需要經(jīng)常清除該分解層。這也會降低作為熱流道的優(yōu)點(diǎn)之一的生產(chǎn)效率。
（4）壓力損失
有些類型的熱噴嘴會出現(xiàn)很大的壓力損失。在內(nèi)部加熱型熱噴嘴中，如果流動層偏薄，壓力損失就會增大，從而不得不通過提高樹脂溫度來成形，此時(shí)應(yīng)特別注意變色和分解情況等。
（5）磨損
對于基于強(qiáng)化材料和填充材料（其中含有玻璃纖維和硅石之類的容易引起鋼材磨損的材料）的復(fù)合材料等級，建議也像冷流道的模具設(shè)計(jì)那樣采用耐磨損的熱流道系統(tǒng)。
（6）改換顏色、改換樹脂
如果歧管等部件中有死角(樹脂不流動的部分)或像內(nèi)部加熱式的熱噴嘴那樣有固化層，則在改換顏色和改換樹脂時(shí)將花費(fèi)更多時(shí)間。換言之，對于熱噴嘴形式，外部加熱型比內(nèi)部加熱型更為有型比內(nèi)部加熱型更為有利。
本次設(shè)計(jì)中熱流道3D圖形
第2章 塑料材料分析
2．1 塑料材料的基本特性
ABS這種材質(zhì)的化學(xué)組成部分是丙烯、丁二烯、苯乙烯。這三種成分的特點(diǎn)都是不一樣的，這樣一來組成ABS以后我們的材料的性能就是非常的棒了。丙烯讓我們的材料的耐腐蝕性還有耐熱性都是非常好的，而且會讓我們的產(chǎn)品強(qiáng)度很高，丁二烯讓材料的性能變得強(qiáng)韌，苯乙烯讓我們的材料方便進(jìn)行加工還有上色。因?yàn)檫@種材料的成本很低，而且非常的普遍，所以說現(xiàn)在大部分加工塑料產(chǎn)品都是使用的ABS。是一種良好的熱塑性塑料。
ABS這種材料沒有毒，也沒有味道，顏色是微黃的，加工成產(chǎn)品以后，產(chǎn)品的色澤是比較好看的，而且不是透明的。生產(chǎn)出來了制品以后，這個(gè)制品的抗沖擊，抗磨，抵抗寒冷，油還有水的能力都是相當(dāng)?shù)暮玫摹?
ABS的性能指標(biāo)：它的密度的數(shù)值是在1.02——1.05（ ），它的收縮率的數(shù)值是在 ，熔點(diǎn)它的大小是在一定的范圍里面的，確定下來彎曲強(qiáng)度的數(shù)值80Mpa，確定下來拉伸強(qiáng)度的數(shù)值35 49Mpa，確定下來拉伸彈性模量的數(shù)值1.8Gpa，確定下來彎曲彈性模量的數(shù)值1.4Gpa，確定下來壓縮強(qiáng)度的數(shù)值18 39Mpa，確定下來缺口沖擊強(qiáng)度的數(shù)值是11 20 ，確定下來硬度的數(shù)值是62 86HRR，確定下來體積電阻系數(shù) 。在九十三度到一百一十八度的時(shí)候，ABS會出現(xiàn)熱變形，產(chǎn)品加工好了之后，還要進(jìn)行退火處理，這個(gè)時(shí)候它的溫度還會在這個(gè)基礎(chǔ)上再高十度。在溫度達(dá)到零下四十度的時(shí)候，它的強(qiáng)韌性還是有的。
2．2 塑件材料成型性能
ABS它的吸水性能是非常好的，所以說加工出來的產(chǎn)品很容易出現(xiàn)斑痕，所以我們在對模具進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要降低澆筑系統(tǒng)對于料流的阻力。通常來說，模具的厚度，還有熔料的溫度高低對于產(chǎn)品成型時(shí)候的收縮率影響是很小的，不過如果加工產(chǎn)品的精確度要求很高的話，我們可以將這個(gè)模具里面的溫度調(diào)整在五十度到六十度之間。因?yàn)檫@種ABS材料的比熱容是很低的，而且材料在進(jìn)行塑化的時(shí)候速度非常的快，產(chǎn)品后期凝固也是很快的，所以說加工的時(shí)間也是比較短的。
2．3 塑件材料主要用途
ABS這種材料在很多行業(yè)都可以使用，比方說可以用在機(jī)械制造行業(yè)，用來加工軸承，把手管道等等，用在汽車工業(yè)上的話，我們可以用來加工汽車的配件，比方說擋泥板，扶手，空調(diào)調(diào)節(jié)的管道等等。另外，我們在加工汽車車身的夾板層的時(shí)候，也可以用ABS來進(jìn)行加工，別的領(lǐng)域也可以進(jìn)行加工，可以生產(chǎn)紡織的器材，小孩子的玩具，電子琴，收音機(jī)，家具等等，應(yīng)用是非常的廣闊。
第3章 塑件的工藝分析
在模具設(shè)計(jì)之前需要對塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級和表面質(zhì)量要進(jìn)行仔細(xì)研究和分析，只有這樣才能恰當(dāng)確定塑件制品所需的模具結(jié)構(gòu)和模具精度。
牙刷手柄如圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜程度，生產(chǎn)量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求不高。
圖（1）3D視圖
3．1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）、脫模斜度
由于注射制品在冷卻過程中產(chǎn)生收縮，因此它在脫模前會緊緊的包住模具型芯或型腔中突出的部分。為了便于脫模，防止因脫模力過大拉傷制品表面，與脫模方向平行的制品內(nèi)外表面應(yīng)具有一定的脫模斜度。脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關(guān)。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時(shí)，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，并浪費(fèi)原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.5～1.5，根據(jù)文獻(xiàn)[1]，塑件材料ABS的型腔脫模斜度為0.35～130/，型芯脫模斜度為30/～1
（2）、塑件的壁厚
塑件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須考慮的問題之一。塑件的壁厚對于注射成型生產(chǎn)具有極為重要的影響，它與注射充模時(shí)的熔體流動、固化定型時(shí)的冷卻速度和時(shí)間、塑件的成型質(zhì)量、塑件的原材料以及生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)。一般在滿足使用要求的前提下，塑件的壁厚應(yīng)盡量小。因?yàn)楸诤裉蟛粌H會使原材料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是會延緩塑件在模內(nèi)的冷卻速度，使成型周期延長，另外還容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小則剛度差，在脫模、裝配、使用中會發(fā)生變形，影響到塑件的使用和裝配的準(zhǔn)確性。選擇壁厚時(shí)應(yīng)力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現(xiàn)不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在1～4，最常用的數(shù)值為2～3。該塑膠件壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為2左右。
（3）、塑件的圓角
為防止塑件轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應(yīng)位置模具和塑件的力學(xué)角度，需要在塑件的轉(zhuǎn)角處和內(nèi)部聯(lián)接處采用圓角過度。在無特殊要求時(shí)，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.5～1的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內(nèi)圓角半徑應(yīng)是壁厚的0.5倍。
該塑料件表面圓角半徑和內(nèi)部轉(zhuǎn)彎處圓角為0.5。
（4）、孔
塑料制品上通常帶有各種通孔和盲孔，原則上講，這些孔均能用一定的型芯成型。但當(dāng)孔太復(fù)雜時(shí)，會使熔體流動困難，模具加工難度增大，生產(chǎn)成本提高，困此在塑件上設(shè)計(jì)孔時(shí)，應(yīng)盡量采用簡單孔型。由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時(shí)周圍易產(chǎn)生熔接痕，導(dǎo)致孔的強(qiáng)度降低，故設(shè)計(jì)孔時(shí)孔時(shí)孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應(yīng)增加壁厚，以保證塑件的強(qiáng)度和剛度。
3．2 塑件尺寸及精度
塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動性和注射機(jī)規(guī)格，在一定的設(shè)備和工藝條件下流動性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應(yīng)將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為ABS，流動性較好，適用于不同尺寸的制品。
塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級確定精度等級。根據(jù)我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照文獻(xiàn)[2]表3-2塑件的尺寸與公關(guān)（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來確定。根據(jù)任務(wù)書和圖紙要求，本次產(chǎn)品尺寸均采用MT3級精度，未注采用MT5級精度。
3．3 塑件表面粗糙度
塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。這除了在成型時(shí)從工藝上盡可能避免冷疤、云紋等疵點(diǎn)來保證外，主要是取決于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.02～1.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應(yīng)為塑件的1/2，即Ra 0.01～0.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應(yīng)隨時(shí)給以拋光復(fù)原。
該塑件外部需要的表面粗糙度比內(nèi)部要高許多，為Ra0.2，內(nèi)部為0.4。
3．4 塑件的體積和質(zhì)量
本次設(shè)計(jì)中，塑件的質(zhì)量和體積采用3D測量，在UG軟件中，使用塑模部件驗(yàn)證功能，可以測得塑件的質(zhì)量（ABS的密度為1.05），即可以得出該塑件制品的質(zhì)量為13克。
第4章 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定
4．1、注射成型工藝過程分析[5]
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材料及質(zhì)量，確定其成型工藝過程為：
第一步：為使注射過程順利和保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)對所用的設(shè)備和塑料作好以下準(zhǔn)備工作。
（1）、成型前對原材料的預(yù)處理
根據(jù)注射成型對物料的要求，檢驗(yàn)物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測試其熱穩(wěn)定性，流動性和收縮率等指標(biāo)，對原材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，ABS材料吸水率極低，成型前一般不必進(jìn)行干燥處理。如有需要，可在70 ～ 80 ℃下干燥2～4 h。
（2）、料筒的清洗
在初用某種塑料或某一注射機(jī)之前，或者在生產(chǎn)中需要改變產(chǎn)品、更換原料、調(diào)換顏色或發(fā)現(xiàn)塑料中有分解現(xiàn)象時(shí)，都需要對注射機(jī)（主要是料筒）進(jìn)行清洗或拆換。
柱塞式注射機(jī)料筒的清洗常比螺桿式注射機(jī)困難，因?yàn)橹搅贤矁?nèi)的存料量較大而不易對其轉(zhuǎn)動，清洗時(shí)必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對空注射法清洗。
（3）、脫模劑的選用
脫模劑是使塑料制件容易從模具中脫出而敷在模具表面上的一種助劑。一般注射制件的脫模，主要依賴于合理的工藝條件與正確的模具設(shè)計(jì)。在和產(chǎn)上為了順利脫模，常用的脫模劑有：硬脂酸鋅，液體石蠟（白油），硅油，對ABS材料，可選用硬脂酸鋅，因?yàn)榇嗣撃┏埘０匪芰贤?，一般塑料都可使用?
第二步: 注射成型過程
完整的注射過程表面上共包括加料、塑化、注射入模、穩(wěn)壓冷卻和脫模幾個(gè)步驟，但實(shí)際上是塑化成型與冷卻兩個(gè)過程。
第三步：制件的后處理
注射制件經(jīng)脫?；驒C(jī)械加工后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚?，目的是為了消除存在的?nèi)應(yīng)力，以改善和提高制件的性能及尺寸穩(wěn)定性。制件的后處理主要有退火和調(diào)濕處理。該塑料制件材料為ABS，就采用退火處理1～3小時(shí)。
4．2 澆口種類的確定
注射模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道。其作用是將塑料熔體充滿型腔并使注射壓力傳遞到各個(gè)部分。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞對塑件性能、外觀及成型難易程度影響很大。它由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。其中澆口的選擇與設(shè)計(jì)恰當(dāng)與否直接關(guān)系到制品能否完好的成型。
由于本設(shè)計(jì)中牙刷手柄塑件外表面質(zhì)量要求較高，所以選用單分型面熱流道點(diǎn)澆口。單分型面熱流道點(diǎn)澆口直接在中間的圓端面處進(jìn)，牙刷手柄組裝后，澆口被遮擋起來。
單分型面熱流道點(diǎn)澆口主流道需要設(shè)置鉤針，分流道與產(chǎn)品相連，頂出產(chǎn)品包含流道連接在一起。
4．3 型腔數(shù)目的確定
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用單分型面熱流道點(diǎn)澆口，且塑件的尺寸不大，為提高塑件成功概率，并從經(jīng)濟(jì)型的角度出發(fā)，節(jié)省生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率，采用一模十六腔，進(jìn)行加工生產(chǎn)。
4．4 注射機(jī)的選擇和校核
由于采用一模十六腔，需要至少注射量為13X16g，流道水口廢料10g，總注塑量達(dá)到83.712g，再根據(jù)工藝參數(shù)（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機(jī)為海天200XC。注射方式為螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為：
海天HTF200XC
型號
單位
200×A
200×B
200×C
參數(shù)
螺桿直徑
mm
45
50
55
理論注射容量
cm3
334
412
499
注射重量PS
g
304
375
454
注射壓力
Mpa
210
170
141
注射行程
mm
210
螺桿轉(zhuǎn)速
r/min
0~150
料筒加熱功率
KW
12.45
鎖模力
KN
2000
拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)
mm
510×510
允許最大模具厚度
mm
510
允許最小模具厚度
mm
200
移模行程
mm
470
移模開距(最大)
mm
980
液壓頂出行程
mm
130
液壓頂出力
KN
62
液壓頂出桿數(shù)量
PC
9
油泵電動機(jī)功率
KW
18.5
油箱容積
l
300
機(jī)器尺寸(長×寬×高)
m
5.2×1.6×2.1
機(jī)器重量
t
6
最小模具尺寸(長×寬)
mm
350×350
4.4.1 注射量的校核
模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型的塑料熔體的容量或質(zhì)量在注射機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)。校核公式為：
式中 --型腔數(shù)量
--單個(gè)塑件的體積（）
--澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（）
本設(shè)計(jì)中：n=16 13 g =8g
M=13X16g +10=218g（約等于）<454gx80%
注塑機(jī)額定注塑量為454g
注射量符合要求
4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核
注射成型時(shí)塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數(shù)值超過了注射機(jī)所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象，必須滿足以下關(guān)系。
式中 n --型腔數(shù)目
--單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積
--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積
n=16 =1481.441 =80
=1481.441X16+80=23783.056
注射成型時(shí)為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模力。即：
（）P < F
式中： P—塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa）
F—注射機(jī)額定鎖模力（N）
其它意義同上
根據(jù)教科書表5-1，型腔內(nèi)通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MP
（）P=23783.056x30x1.1x0.001=784.84KN<1100KN
鎖模力符合要求
4．4．3、模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核
（1）、模具厚度（閉合高度）
模具閉合高度必須滿足以下公式
式中 --注射機(jī)允許的最大模厚
--注射機(jī)允許的最小模厚
本設(shè)計(jì)中模具厚度為370mm 200
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