四組調(diào)料盒注塑模具設計,調(diào)料,注塑,模具設計 四組調(diào)料盒注塑模具設計 學 生：曾柯達 指導老師：李軍政 (湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院，長沙 410128) 摘 要：本模具設計的課題是四組調(diào)料盒，針對調(diào)料盒進行了相關的工藝設計和模具設計。設計中利用CAD與PROE等軟件對模具進行計算分析，提高了模具設計合理性。本模具在節(jié)約模具成本、縮短生產(chǎn)周期、提高模具壽命取得了較大的成就。 關鍵詞：注塑模; 調(diào)料盒; 合理性 Design of Four Group of Seasoning Box Injection Mold Author:Zeng Keda Tutor:Li Junzheng (Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract：This mold design's topic is four group of seasoning boxes, according to the related seasoning box，I did the associated process design and die design. In this design，I used CAD software and the PROE to do calculation and analysis for mold, to improve the mold design's rationality. The mold have made great achievements in saving mould cost, shorten the production cycle and improve die’s life. Key words：injection mold; seasoning box; rationality 1 前言 四組調(diào)料盒是用于烹飪裝調(diào)料的工具，其需求量巨大，外形美觀，具有重量輕、易清潔、耐磨、耐腐蝕老化、強度高、使用壽命長、制作方便、價格低廉等特點。該產(chǎn)品外形復雜、選用材料為熱塑性塑料ABS，采用注射成型。注射成型是將塑料經(jīng)過料筒加熱之后，通過注射機將熔融的塑料注射到具有一定形狀的型腔之內(nèi)，而達到成型目的。它具有成型周期短，能一次成型形狀復雜、尺寸精度的塑料制品。其生產(chǎn)率高，易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。 在設計過程中，我先對塑件的原材料進行分析，了解它的成型工藝性能、主要用途等，然后根據(jù)塑件的形狀結構，結合ABS的性能，初步選取注射機。本模具利用CAD與PROE等軟件對模具進行計算分析，參考模具設計有關資料，最后選出了頂桿等裝置，讓模具在精度、可行性以及脫模等方面有了較為突出的優(yōu)勢。設計當中，利用PROE軟件進行輔助，不僅加快了模具設計的速度，更是讓模具設計更為合理，并預先知道其可行性。在多種模具結構中選取最優(yōu)的一種。最后利用CAD繪圖軟件對模具的圖紙進行清晰的表達，使模具結構讓人一目了然。通過計算與對模具結構的分析，分別設計出模具的成型零部件、澆注系統(tǒng)、推出機構、側(cè)向分型機構、冷卻系統(tǒng)等，并選用基本模架。本模具通過計算與綜合考慮，在節(jié)約模具成本、縮短生產(chǎn)周期、提高模具壽命、實現(xiàn)中批量生產(chǎn)等方面取得了較大的成就。 由于本人水平有限，模具設計與制造知識不夠完善，所以設計中難免出現(xiàn)或多或少錯誤，在此希望讀者在閱讀時加以批評指正。 2 塑件材料選擇性能 2.1 零件 圖1 零件圖 Fig.1 Detail drawing 2.2 ABS材料分析 ABS材料是丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物。這三種組分各自的特性，使ABS具有良好綜合力學性能。丙烯晴使ABS有良好的耐化學腐蝕及表面硬度，丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性。 ABS屬于熱塑性塑料，外觀為粒狀或粉狀,呈微黃色,不透明但成型的塑件具有較好的光澤。ABS無毒，無味。密度1.02～1.05g/cm3成型溫度范圍（180℃--240℃）,成型時有較好的流動性。ABS材料具有較高的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降(抗寒性)；有良好的的機械強度和一定的耐磨性，耐油性，化學穩(wěn)定性和電氣性能。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。 2.3 塑料成型工藝性能分析 塑料成型工藝特性是塑料在成型加工過程中所表現(xiàn)出來的特有性質(zhì)，下面，對注塑材料ABS工藝特性進行分析： （1）收縮性 塑料從溫度較高的模具中取出冷卻到室溫后，其尺寸或體積會發(fā)生收縮變化，這種性質(zhì)稱為收縮性。收縮性的的大小以單位長度塑件收縮量的百分數(shù)來表示，稱為收縮率。一般對于大型模具的收縮率計算，我們采用實際收縮率進行計算：SS=a-b/b×100% （SS:實際收縮率；a:模具或塑件在成型溫度時的尺寸；b：塑件在室溫時的尺寸；c：模具在室溫時的尺寸） 對我所設計的零件屬于小型的模具，所以采用SJ=c-b/b×%（Sj：為計算收縮率） 由于本次畢業(yè)設條件的原因，沒有辦法自己去測量出：c b 值。于是我們通過查找資料《塑料成型工藝與模具設計》附錄B 常用塑料的收縮率，可得：ABS塑料成型收縮率為：0.003-0.008，由于塑件的結構，模具的結構，成型工藝條件等都會影響塑料的收縮率變化。我們?nèi)∫粋€相對平均值：0.005。 （2）流動性 塑料在一定的溫度、壓力作用充填模具開腔的能力，稱為塑料的流動性。塑料的流動性差，就不容易充滿開腔，易產(chǎn)生缺料或熔接痕等缺陷。但流動性太好，又會在成型時主生嚴重的飛邊。ABS材料屬于熱塑性塑料，分子成線型，具有良好的流動性。其次：料溫，壓力，模具結構都會影響塑料的流動及充模能力。 （3）吸濕性 吸濕性是指塑料對水分的親疏程度。按吸濕或粘附水分能力的大小分類，ABS塑料屬于吸濕性塑料，吸水率為:0.05%-0.5%。在注塑成型過程中比較容易發(fā)生水降解，成型后塑件上出現(xiàn)氣泡，銀絲與斑紋等缺陷。因此，在成型前必須進行干燥處理。一般干燥溫度取80-90℃，干燥時間為兩小時。 （4）熱敏感性 塑料的化學性質(zhì)對熱量的敏感程度稱為熱敏性。熱敏性塑料在成型過程中很容易在不太高的溫度下發(fā)生熱分解、熱降解，從而影響到塑件的性能，色澤和表面質(zhì)量等，另處，塑料熔體發(fā)生熱分解或熱降解時，會釋放出一些揮發(fā)性氣體，這些氣體一般具有腐蝕性，或有毒，不管是對人，還是模具都會造成一定的影響。ABS塑料成型溫度為210℃-250℃，經(jīng)查中國人力資源專家網(wǎng)提供的材料編經(jīng)驗值得，到達260℃變色，于料溫達到280℃時，塑料出現(xiàn)分解。于是注塑成型是，一般取210℃-250℃。 綜上所述：ABS收縮比較大，成型收縮后，對型芯具有比較大的包裹力，為方便塑件順利脫模，應將脫模斜度設計為較大值：型腔40′～1°40′型芯30′～１°。ABS溶融時具有良好的流動性；較低的熱敏性；屬于吸濕性塑料。于是在成型是需要控制好，成型溫度，壓力，注射前的干燥處理等。 3 塑料件的結構工藝 3.1 塑料件的尺寸精度分析 按塑件的尺寸MT精度要求,未標注公差為自由，按ABS材料模塑件公差等級（GB/T 14486-1993）選取一般精度要求MT3。其主要尺寸公差如下（單位均為mm） 成型零件的外形尺寸： 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、95°、15° 成型零件的外形尺寸： 、、、、、、、 成型零件的卡位孔尺寸: 3.2 塑料件的使用性能分析 塑件外表面光亮耐磨，平整，卡位孔處需要有良好的力學性能?？ㄎ豢着浜暇炔桓撸枰m當?shù)膹姸群蛷椥?，不容易產(chǎn)生的變形，整體無變形即可。 3.3 塑料件的表面質(zhì)量分析 該塑件要求外形美觀，內(nèi)、外表面表面光滑，沒有斑點及熔接痕現(xiàn)象，內(nèi)、外表面粗糙度均可取Ra0.4μm。塑件制品內(nèi)、外表面成型后方不可見邊緣有缺陷，邊緣面要求平整。 3.4 塑料件的結構分析 （1）塑件形狀比較復雜，前、后面都用圓弧過度，后面有兩個卡位孔，兩側(cè)均有加強筋。內(nèi)部有三塊隔板。 （2）塑件整體結構較大，平均壁厚為1.5mm，壁厚檢測分析如圖2所示，超過ABS塑料的最小成型壁厚。可注塑成型。 圖2 厚度檢查分析 Fig.2 Thickness inspection analysis 綜上所述，從精度上看，ABS注塑成型可滿足尺寸要求，表面粗糙度要求（ABS Ra可達到0.025～1.6/μm）。從結構上看，可考慮整體邊緣為最大分型面，兩側(cè)卡位孔結構考慮側(cè)向分型。從塑件的表面質(zhì)量要求看，澆口選擇在塑件的底部，提高它們的力學性能。由于塑件整體結構較大，但生產(chǎn)批量大等。我們可以考慮使用一模多腔的注塑成型，提高生產(chǎn)效率。 4 成型設備的選擇和成型工藝的制定 4.1 成型參數(shù)的確定 查《中國模具設計大典》、《塑料成型工藝與模具設計》得ABS塑料的有關注塑成型參數(shù)： 密 度 ： 1.01～1.05g/mm3 收 縮 率 ： 0.005～0.008 預熱溫度 ： 80℃～90℃，預熱時間2～3h 料筒溫度 ：前段200℃～210℃,中段210℃～230℃，后段200℃～220℃ 噴嘴溫度 ：180℃～190℃ 模具溫度 ：50℃～70℃ 注射壓力 ：60～100MPa 注射時間 ： 注射時間3～5s，保壓時間10～30s，冷卻時間15～30s. 成型周期 ：40～70S 4.2 塑件的體積和重量的計算 4.2.1 利用PRO/E進行體積的計算 - 36 - 根據(jù)產(chǎn)品圖紙，將四組調(diào)料盒按1:1的尺寸比例在PROE里完成三維構圖。利用PROE分析指令對四組調(diào)料盒進行體積的計算 體積=4.7173376e+10000mm3 其中e=1 四組調(diào)料盒體積V=10004.72mm3 4.2.2 四組調(diào)料盒重量的計算 根據(jù)分析ABS材料 ρ=1.05g/cm3 W=ρV =1.05×10004.72×10-3 =10.5496g 4.3 模具所需塑料熔體注射量 根據(jù)生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，由于注塑件的尺寸比較大，初步選擇采用一模二腔，按《塑料模具設計指導》2.1.2.4有如下模具所需塑料熔休注射量的計算公式： M = N M1+ M2 式中，M—— 副模具所需塑料的質(zhì)量或體積（g或cm3） N —— 初步選定的型腔數(shù)量 M1—— 單個塑件的質(zhì)量或體積（g或cm3） M2 ——澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積（g或cm3） M2 ：注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積，它與注塑件的質(zhì)量和塑料的流動性能有一定的關系，是一個不定值，但據(jù)注塑廠的統(tǒng)計資料，M2 取15%-20%。在這里我們選用M2 =0.6N M1 則有： M=1.6NM1 =1.6×2×10.5496 =33.75872 cm3 4.4 鎖模力的計算 FM=（NA1+A2）P型 式中，F(xiàn)M ——模具所需要的鎖模力（N） N ——初步選定的型腔數(shù)量 A1 ——單個塑件在分型面上的投影面積（mm2） A2 ——流道凝料在分型面上的投影面積（mm2） P型 ——塑料熔體對型腔的平均壓力(MPa) 其中，A2 按分型面上投影面積A1 的0.2～0.5倍。取中間值0.3，利用Pro/E進行注塑件投影面積分析（一模兩腔一起分析），A1 ?投影面積為：40951.0mm2如圖3所示。 圖3 投影面積分析 Fig.3 Projective area analysis 根據(jù)資料《塑料模具設計指導》P7常用塑料注射成型時型腔平均壓力表2-2中，ABS屬于中等黏度塑件及有精度要求的塑件，P型 取35 FM=（NA1+A2）P型 =（2×20475.5+0.3×2×20475.5）×35　　　 =（40951+12285.3)×35 =1863270.5 Mpa 4.5 設備選擇 根據(jù)塑化塑化溫度，額定注射量，注射壓力，鎖模力要求，參考《塑料成型工藝設計與模具設計》P105表4.2常用國產(chǎn)注塑機的規(guī)格和性能。初步選擇采用注射機型號：G54-S200/400 G54-S200/400 其有關的參數(shù)為： 額定注射量 200～400cm3 注射壓力 109MPa 鎖模力 2540KN 最大注射面積 645cm2 最大開合模行程 260mm 最大模具厚度 406mm 最小模具厚度 165mm 噴嘴圓弧半徑 18mm 噴嘴孔直徑 4mm 動定模板尺寸 532×634mm 拉桿間距 290mm×368mm 4.6 塑料成型工藝卡 根據(jù)ABS材料的注射成型工藝分析、四組調(diào)料盒的結構分析及相關資料《塑料注塑模結構與設計》編寫如下表成型工藝卡片。見附錄1. 5 注射模設計 5.1 可行性分析 5.1.1 可注塑性分析 （1）最小壁厚要求 根據(jù)圖紙，四組調(diào)料盒壁厚為1.5mm?！端芰夏＞咴O計與制造實訓教程》P18（表1-3）常用塑料壁厚選用范圍中，ABS材料壁厚范圍為1.25-1.6mm。四組調(diào)料盒的壁厚中型塑件，需進行最小壁厚校核。《塑料模具設計參考資料匯編》P160壁厚（S）與流程（L）關系式：ABS流動性為中等。 S=（L÷100+0.8）×0.7 =（150÷100+0.8）×0.7 =1.61mm ＞1.5mm 四組調(diào)料盒平均尺寸大于ABS材料的實際最小注塑尺寸,可注塑成型。 （2）表面質(zhì)量要求 由于塑件表面質(zhì)量要求較高，表面不允許出現(xiàn)明顯的接痕，和氣泡傷疤。為避免此類缺陷的出現(xiàn)，在結構設計，分型面設計，澆注系統(tǒng)設計，排氣系統(tǒng)設計前進行使用PLASTTC ADVISER7.0進行注塑件可能產(chǎn)生的接痕和氣泡分析如圖4所示。 圖4 接痕和氣泡 Fig.4 Line and bubbles 圖中，紅色為縮痕區(qū)，藍綠色小點為氣泡。由圖可知，縮痕多出現(xiàn)在相交結構上，一般由塑件的結構確定接痕的分析為紅色，說明接痕缺陷不明顯，塑件的結構達到表面表質(zhì)量的要求。藍綠色點不多，多集中在邊緣上，可考慮將分型面設計在此處，合理利用合模間隙，可達到良好的排氣效果，可避免氣泡引起的缺陷。 5.1.2 可制造性分析 （1）、模具精度校核 根據(jù)塑件精度要求塑件外表面Ra=0.8μm按經(jīng)驗公式可得型腔的表面要求Ra=0.27μm 由精銑——研磨達到精度要求。 （2）、結構分析 塑件整體結構均勻，卡位孔結構小，內(nèi)有R3倒角，型芯機構設計成整體式，如圖5（a）所示，需要用到線切割和數(shù)控銑加工，是模具加工費較貴，且小的角槽容易磨損，一但磨損過量，則整個型腔需要更換，浪費大量的費用，從模具的加工性、經(jīng)濟角度出發(fā)考慮，所以型芯機構設計成拼塊組合式，如圖5（b）所示，有利于加工，便于更換，即可節(jié)省模具的成本費。型芯設計成組合鑲嵌式可以用銑工單獨加工完成。 （a）整體式 （b）拼塊組合式 圖5 型芯的形式 Fig.5 Cores of form 塑件在兩側(cè)分別有一個卡位孔，卡位孔的直徑：4.2mm、長：8mm，卡位孔結構不利于與主分型面一起分型，所以必須運用側(cè)向抽芯分型才可以分型。 綜上所述：四組調(diào)料盒塑件，滿足最小注射壁厚，注射沒有明顯的縮痕現(xiàn)象，注射型成氣泡少，且可利用合理的合模間隙排氣。模具可加工簡單，結構合理。 5.1.3 型腔數(shù)目的確定 根據(jù)模具的生產(chǎn)批量為大批量生產(chǎn)，一模多腔能提高生產(chǎn)效率，降低每一件產(chǎn)品的模具費用。根據(jù)一模兩腔塑件的體積V=40951.0mm2，塑件體積比較大，按初步選擇的注射機G54-S200/400額定的注射量為200～400 mm3，可成型一模具多腔。但隨著模具型腔數(shù)目的增加，塑件的精度降低，模具結構復雜，制造成本提高，注塑質(zhì)量差。綜合考慮，四組調(diào)料盒的模具設計采用一模二腔結構。 5.2 確定模具的類型 （1）塑料采用注射成形法生產(chǎn)。為保證塑料表面質(zhì)量，使用點澆口成形，由于塑件較大，所以一個塑件采用四個點澆口，因此模具應為雙分型面注射模（三板式注射模）。 （2）模具采用一模二腔，模具規(guī)模較大，為了降低加工難度，模具采用組合鑲嵌式。 （3）從塑件卡位孔結構的角度考慮，制件卡位孔結構較小，所需的抽芯力不大，所以可以利用斜滑塊側(cè)向分型。 5.3 確定模具的主要結構 5.3.1 模具型腔布局、澆口的選擇 （1）模具型腔布局的選擇 合理的型腔布局有，能簡化模具結構，提高生質(zhì)量。下圖6中a、b、c為四組調(diào)料盒模具設計中的四種模具型腔的布置方式。 （a） 矩形橫向?qū)ε? （b） 矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自谕鈧?cè) （c）矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自趦?nèi)側(cè) 圖6 模具開腔布局 Fig.6 Mould chamber layout （一）圖a為矩形橫向?qū)ε牛ㄎ豢淄鈧?cè)兩個反向，內(nèi)側(cè)兩個相對。此排列方式結構簡單，壓力中心為矩形排列的中心，利于壓緊。澆口選擇底部，但由于內(nèi)側(cè)兩個卡位孔相對結構，不便于安裝，不便于抽芯機構設計及抽芯。 （二）圖b為矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自谕鈧?cè)。此排列方式結構簡單，壓力中心為矩形排列的中心，利于壓緊。澆口選擇底部，卡位孔的側(cè)抽芯分別在外側(cè)兩邊，不能提高側(cè)抽芯的力學性能且結構緊湊。在設計側(cè)抽芯機構時需要設計四個，不便于安裝，模具成本費較高。 （三）圖c矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自趦?nèi)側(cè)。此排列方式結構簡單，壓力中心為矩形排列的中心，利于壓緊。澆口選擇底部，卡位孔的側(cè)抽芯分別在內(nèi)側(cè)兩邊，能提高側(cè)抽芯的力學性能且結構緊湊。在設計側(cè)抽芯機構時只需要設計二個即可，便于安裝，模具成本費比上種方法低。 根據(jù)經(jīng)驗，型腔的排列尺寸，即要保證成型時的壓邊值，又要考慮側(cè)抽芯是否產(chǎn)生干涉，如有干涉則無法合模具。經(jīng)綜合考慮，型腔的橫間矩最小處取20mm。綜合分析考慮使用圖c矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自趦?nèi)側(cè)，卡位孔縱向?qū)ε艃?nèi)側(cè)結構。 （2）模具點澆口的選擇 模具型腔體積較大，塑件壁厚均勻，經(jīng)塑料專家分析，注塑件澆口最佳位置主要為兩塑件相對的一小部分，如圖7所示。 圖7 澆口選擇的分析 Fig.7 Runner choice of analysis 圖中，藍色表示澆口最佳選擇區(qū)域，紅色表示最不好的選擇區(qū)域。根據(jù)分析報告，為達到好的澆口位置的選擇效果，澆口選在綠色區(qū)域并在塑件的底部。 5.3.2 分型面的設計 分型面的選擇原則：應選在外形最大輪廓處、有利于塑件的順利脫模、模具結構簡單既便于加工制造、應有利于排氣、確保塑件的外觀質(zhì)量要求、保證塑件的精度要求，還應考慮到型腔在分型面上投影面積的大小，以避免接近或超過所選用注塑機的最大注塑面積而可能產(chǎn)生溢流現(xiàn)象。根據(jù)塑件結構分析，結合縮痕和氣泡分析。分型面取塑件底面為主分型面，結構簡單，利于氣體的排出，外側(cè)抽芯結構由側(cè)抽芯側(cè)向分型。下圖8 A、B兩種方式。 圖A 圖B 圖8 分型面的設計 Fig.8 Parting surface design 圖A整體式：結構復雜不利于加工且不可完成側(cè)向分型。只能使模具復雜。 圖B組合拼塊式：結構簡單利于加工及順利完成側(cè)向分型，從塑件的整個外表有較高的光潔度要求，澆口不能設計邊沿或上表面上，于是此分型面的方式必需采用點澆口，設計在塑件的底部?？ㄎ豢淄ㄟ^斜滑塊側(cè)向抽芯完成，側(cè)抽芯具有較好的力學性能，在合模時，可將模具鎖緊。 綜合分析，采用圖B分型設計。 5.3.3 澆注系統(tǒng)的設計 （1）主流道設計 主流道是注射機噴嘴與分流道的塑料熔體的流動通道，其形狀尺寸對熔體的流動和充模時間有較大的影響。主流道一般設計在澆口套中，為更容易的拔出，主流道的錐角為20～40結構如右圖9所示 圖9 主流道 Fig.9 Main runner? （2）分流道的設計 分流道的作用是改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔。其主要形式有：圓形、梯形、U形、半圓形、矩形、六角形10所示。 圖10 分流道 Fig.10 Runner 其中，梯形和半圓形加工較為容易，且熱量損失與壓力損失均不大，所以在此設計中，選用半圓形流道。根據(jù)經(jīng)驗，梯形的主流道熱量損失與壓力損失，所以分流道設置為梯形。 （3）分流道的布局 模具結構為一模二腔，型腔排列采用矩形縱向?qū)ε趴ㄎ豢自趦?nèi)側(cè)的方式，各型腔壓力平均同時充滿，分流道的排列方式如下圖11所示， 圖11 分流道布局 Fig.11 Runner layout 圖11中，L由型腔的布局確定，L1=50、L2=15 圖中的二次分流比一次分流要小15%～20%。 （4）澆口的設計 考慮澆口的靈活性，加工方便，及零件的表面質(zhì)量要求，所以選用點澆口進料，減少了澆注系統(tǒng)塑料的損耗量，同時去除澆口容易，且不留明顯痕跡。如下圖12所示 圖12 點澆口 Fig.12 Pinpoint gate 澆口尺寸：d=1、L=1、a=8° 其中，主流道襯套和定位環(huán)由主流道尺寸，襯套尺寸選擇標準件。如下圖13 A 主流道襯套 B定位環(huán) Fig.13 Bushing and Location ring 5.3.4 排氣系統(tǒng) 模具型腔體積較大，塑件壁厚均勻，經(jīng)塑料專家分析，注塑件主要在下表面相交處，及卡位孔部位產(chǎn)生少量氣泡，如圖 4-11所示。在分型面的設計中，已經(jīng)將主分型面設計于易產(chǎn)生氣泡的位置，其主要將合模具間隙控制在0.03mm，則能將氣體通暢排出。卡位孔結構部位的氣體排出，主要設計側(cè)型芯的配合間隔為0.03mm。 圖14 排氣系統(tǒng)分析 Fig.14 Exhaust system analysis 5.3.5 導向機構的設計 （1）導向機構的功用 任何一副模具在定動模之間都設置有導向機構。其作用有如下： ①定位作用：合模時維持動定模之間的一定方位，合模后保持模腔的正確形狀。 ②導向作用 合模時引導動默按序閉合，防止損壞型芯，并承受一定的側(cè)向力。 ③承載作用 采用推件板脫?；蛉迨侥＞呓Y構，導柱有承受推件板和定模型腔板的重載荷作用。 ④保持運動平穩(wěn)作用，對于大中型模具的脫模結構，有保持機構運動靈活平穩(wěn)的作用。 （2）導向機構的設計 ①導柱 國家標準規(guī)定了兩種結構形式，帶頭導柱和有肩導柱。有的導柱開設油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導柱導向的摩檫，小型模具和生產(chǎn)批量小的模具主要采用帶頭導柱，大型模具和生產(chǎn)批量大的模具多采用有肩導柱。中小型模具導柱直徑約為模板兩直角邊之和的1/20—1/35。大型模具導柱直徑約為模板兩直角邊之和的1/30—1/40。具體直徑可查塑料模架標準。國家規(guī)定導柱頭部為接錐形，截錐形長度為導柱直徑的1/3，半錐角為10 o—15 o，也有頭部采用半球形的導柱，導柱具體尺寸可查有關國家標準。 ② 導套 直導套多用于較薄的模板，比較厚的模板須采用帶頭導套，導套壁厚通常在3-10mm ，視內(nèi)孔大小而定，大者取大值，帶頭導套軸向固定容易，直導套裝入模板后，應有防止被拔出的結構，導套具體尺寸可查有關國家標準。見圖紙。 帶頭導套。S=5 L=40 d=24 壁厚為2（《塑料模具設計手冊》 P87-91 （3）設計導套和導柱須注意的事項 ①合理布置導柱位置，導柱中心至模具外緣至少應有一個導柱直徑的厚度；導柱不應設在矩形模模具四角的危險斷面上，通常設在長邊離中心線的1/3處最安全。導柱布置方式常采用等直徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。 ②導柱工作部分長度應比型芯端面高出6-8mm ，以確保其導向與引導用。 ③導柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度時采用H8/f8，甚至H9/f9） 導柱固定部分配合精度采取H7/k6；導套外徑的配合精度采取H7/6。配合長通 常取配合直徑1.5-2倍，其余部分可以擴孔，以減小摩檫，并降低加工難度。 ④導柱與導套應有足夠的耐磨性，多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理，其硬度為 HRC48-55，也可采用T8或T10碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理。導柱工作部分的粗糙 度為RaR0.4，固定部分為Ra0.8；導套內(nèi)外圓柱面表面粗糙度取Ra0.8為妥。 ⑤導柱可以設置在動模一邊或定模一邊，設在動模一邊可以保護型芯不受損壞，設在定模一邊便于塑件脫模，一般情況下導柱多設在有型芯的一邊，有時動定模兩邊均設有導柱，分別起著不同的作用。 ⑥導柱頭部應制成截錐形或球頭型。導套的前端也應導角，一般導角半徑為1-2mm。 5.3.6 限位拉桿的設計 本模具設計是雙分型面，所以必須要設計一個限位裝置來控制中間板與定模座板的距離，經(jīng)查閱資料本設計選擇限位拉桿作為限位裝置，如圖15所示限位拉桿是在模具中起限位作用。 圖15 限位拉桿 Fig.15 Limit bars L= S+K L—拉出澆口凝料距 S—澆口的深度 K—安全系數(shù)（一般取3～10mm） L=S+K=165+5=170 L1是在開模時利用水口板把主流道中的凝料拉出來，限位水口板距離。 圖16 限位拉桿安裝圖 Fig.16 Limit bars installed figure 限位桿安裝于圖16所示。 5.3.7 確定模具的主要結構 模具結構為雙分型面注射模，如圖17所示。模具分型面A—A的打開距離，應大于165mm，分型面B—B的打開距離，應大于58mm，方便制件和澆注系統(tǒng)的脫落。 圖17 本模具雙分型面注射模結構圖 Fig.17 This mould double parting surface injection mould structure 1—定位環(huán) 2—澆口襯套 3—定模座板 4—水口板板 5—限位拉桿 導套 6—定模板 導柱 7—尼龍拉?？?8—動模板 9—復位彈簧 螺釘 10—復位桿 11—墊鐵12—動模座板 13—垃圾釘 14—推板 15—推桿固定板 16—支承柱 17—頂桿 18—導柱 19—導套 5.3.8 模架的選擇 （1）根據(jù)模具的主要結構，選擇派生型的三板模架P4型如上圖17所示。 （2）模具安裝尺寸校核 模具整體尺寸長寬高：長550、寬500、高500mm，注射機的模具尺寸要求為：長〈634mm、寬〈532mm高〈496mm模具的整體尺寸不符合注射機對模具的尺寸要求。故，從模具的綜合因素考慮，最終注塑機確定為：XS-ZY-500。長〈550mm、寬〈450mm高〈496mm模具的整體尺寸符合注射機對模具的尺寸要求，模具的閉合高度小與注塑機的最大模具厚度要求450mm。 模具的整體尺寸符合注射機對模具的尺寸要求，可方便的安裝到注射機上。 XS-ZY-500，其有關的參數(shù)為： 額定注射量 500cm3 注射壓力 145MPa 鎖模力 3500KN 最大成型面積 1000cm2 最大開合模行程 500mm 最大模具厚度 450mm 最小模具厚度 300mm 噴嘴圓弧半徑 18mm 噴嘴孔直徑 4mm 動定模板尺寸 700mm×850mm 拉桿間距 540mm×440mm 5.3.9 開模行程的校核與推出矩離 合理的開模行程，能保證制件的順利脫落，同時可以縮短成形周期，提高生產(chǎn)效率。《塑料成型工藝與模具設計》P103 開行程校核的公式如下： S≥H1+H2+（5～10）mm 式中S——注射機最大開模行程，mm H1 ——推出距離（脫模矩離），mm H2 ——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm 根據(jù)注射機型號有S=500 mm、H1 推出距離，一般取塑件高度加上一個安全距離（3～10）mm則H1 =58+10=68mm H2 =68+165+10=243于是有： S≥H1+H2 +10 綜合考慮，螺桿式注射機XS-ZY-500，滿足模具最大行程要求。且塑件的推出行程為68mm。 5.3.10 推出方式的確定 由分型面的設計來看，塑件能在頂出零件的作用下，通過一次頂出動作，就能將塑件全部脫出。其推出機構如下圖18所示： 圖18 一次推出機構 Fig.18 A launch institutions 5.3.11側(cè)抽芯機構的設計 本模由于需要抽芯的距離較短，只有8mm,所以采用側(cè)向抽芯機構。滑塊設在動模，在斜滑塊與型芯鑲件之間裝入2個黃色彈簧，開模時斜滑塊與動模部分一起后移，遠離斜楔塊，然后在彈簧的作用下把斜滑塊向后推，最后在限位銷的作用下限制抽芯距完成側(cè)向 圖19 側(cè)抽芯機構 Fig.19 Side core-pulling mechanism 抽芯，在合模過程中由于限位銷限制了斜滑塊的活動距離，斜楔將斜滑塊、側(cè)型芯一起壓入復位到成型位置，因為側(cè)型芯固定在斜滑塊上，完成側(cè)抽芯動作， 如圖19所示。 （1）抽芯距 S抽 側(cè)向抽芯或側(cè)向瓣合模從成型位置到不妨礙制品頂出脫摸位置所移動的距離稱為抽芯距，用S抽表示，為了安全起見，抽拔距通常應比側(cè)孔或側(cè)凹的深度大3-5mm。但在側(cè)向小型芯或瓣合模塊脫出側(cè)孔或側(cè)凹以后，其幾何位置有限于制品脫摸的情況下，抽芯距不能簡單依靠這種方法確定。 所以，根據(jù)上所述本套模具的抽芯距可取S抽= 8 mm （《塑料模設計手冊》P154） （2）滑塊與導滑槽的設計 1）滑塊設計 滑塊是抽芯機構中的重要零部件。它上面安裝有側(cè)向型芯或成型鑲塊，注射成型和抽芯的可靠性都需要它的運動精度保證?；瑝K的結構形狀可以根據(jù)具體制品和模具結構靈活設計，既可與型芯做成一個整體，也可采用組合裝配結構，整體式結構多用于型芯較小和形狀簡單的場合，而組合式結構則是把型芯與滑塊分開加工，然后裝配在一起，采用組合式結構可以節(jié)省優(yōu)質(zhì)剛材（型芯用鋼一般比滑塊用鋼要求高），并使加工變得比較容易。 2）滑槽設計 側(cè)向抽芯過程中，滑塊必須在滑槽內(nèi)運動，并要求運動平穩(wěn)且具有一定精度。設計滑槽時應注意下面問題：① 滑塊完成抽拔動作后，其滑動部分仍應有全部或部分長度留在滑槽內(nèi)。滑塊的滑動配合長度通常要大于滑塊寬度的1.5倍，而保留在滑槽內(nèi)的長度不應小于這個數(shù)值的2/3，否則，滑塊開始復位時容易偏斜，甚至損壞模具。如果模具尺寸較小，為了保證滑槽長度，可以把滑槽局部加長，使其伸出模外；② 滑槽地滑塊的導滑部位采用間隙配合，配合特性選用H8/g7或H8/h8，其它各處均應留有間隙，滑塊的滑動部分和滑槽導滑的表面粗糙度均應小于0.63-1.25um。 3）滑塊與滑槽的材料 滑塊可用45鋼或碳素工具鋼制造，導滑部分要求硬度≥40HRC，滑槽可用耐磨材料制造，也可用45鋼或碳素工具鋼制造，要求硬度為52-56HRC。 4）滑塊的導滑形式 為了確保側(cè)型芯可靠的抽出和復位，保證滑塊在移動過程中平穩(wěn)上下不竄動和不卡死現(xiàn)象，滑塊與導滑槽必須很好配合和導滑?；瑝K與導滑槽的配合一般采用H7/f，其配合結構形式主要根據(jù)模具大小，模具結構和塑件的產(chǎn)量選擇，常見的形式如下圖4—18所示： 圖20 斜滑塊的形式 Fig.20 Oblique slippery pieces of form 圖（a）為整體式滑塊與整體式導滑槽，結構緊湊，但制造困難，精度難控制主要用于小型模具的抽芯機構； 圖（b）表示導滑部分設在滑塊中部，改善了斜導柱的受力狀態(tài)，適用于滑塊上下無支承板的場合； 圖（c）是組合式結構，容易加工和保證精度。 綜上分析本設計選用圖（c）形式。 5）滑塊的定位裝置 為了保證小型芯伸出端準確可靠地進入要抽芯的孔，則滑塊在完成抽芯動作后，必須停留在一定位置上。為此，滑塊需有靈 活、可靠、安全的定位裝置。如圖21所。圖21是利用限位銷來定位.滑塊的抽芯距離，達到定位目的。 圖21 滑塊的定位裝置 Fig.21 The slider positioning device (3)楔緊塊的設計 楔緊塊的形式如下圖 4-20所示： 圖22 楔緊塊的形式 Fig.22 Chocking piece form 圖（a）為楔緊塊與定模板作成整體，特點是材料耗量大，加工不便，磨損后修復困難，但牢固可靠，剛釁好剛性好，適用于楔緊力要求很大的場合。 圖（b）是用螺釘，銷釘固定形式，便于制造，裝配和調(diào)整，適用于楔緊力不大的場合。 圖（c）（d）為整體鑲?cè)胧?，常用在模板邊緣與足夠固定位置的場合。 圖（e）是對楔緊塊起加強作用的形式，適用于抽芯距較短而需楔緊力大的場合。 綜上分析本設計選用圖（d）形式。 楔緊塊的楔角′，要求楔緊塊的楔角′必須大于或等于斜滑塊的斜角，這樣當模具一開模，楔緊塊就讓開，否則彈簧難以將滑塊彈出做作抽芯動作，一般′=+(2 o—3 o)。 5.3.12 冷卻系統(tǒng)的設計 （1）模具加熱 一般生產(chǎn)ABS材料塑性的注射模具不需要外加熱，由于塑件不是很大，所以無需設計加熱系統(tǒng)。 （2）模具冷卻 模具的冷卻分為兩部分，一部分是型腔的冷卻，另一部分是型芯的冷卻。 由于注塑件的平均壁厚溥，整體高度只有1.5mm。主要熱量的分布澆注口與上表面上。用PLASTTC ADVISER7.0進行Cooling Quality（波前溫度）分析如下圖23所示： 圖23 冷卻質(zhì)量分析 Fig.23 Cooling quality analysis 圖23中，綠色表示冷卻質(zhì)量最好區(qū)域，紅色表示冷卻質(zhì)量不理想?yún)^(qū)域。根據(jù)分析報告，為達到好的冷卻效果，將冷卻水道設計如圖24所示： 圖24 冷卻水道布置 Fig.24 Cooling waterway layout 圖中：冷卻水道的孔徑為8mm，與型腔上表面的距離為16mm與側(cè)面的距離為10mm，冷卻液從A進，利用圖中密封圈保證板塊與鑲件的密封,不溢出，從B排出。圖中的冷卻口，全用接頭與膠管接住。 5.3.13 模具的總體結構 模具的結構示意圖如下圖25所示： 圖25 模具結構示意圖 Fig.25 The mould structure schematic drawing 1—定位環(huán)2—澆口襯套 3—定模座板 4—水口板 5—橡膠 6—定模板 7—限位拉桿8—型腔 9—尼龍拉?？?10—動模板 11—型芯 12—復位彈簧13—復位桿14—墊鐵 15—動模座板 16—垃圾釘17—推板18—推桿固定板 19—支承柱 20—頂桿 21—導柱22—導套 23—拉料桿 24—斜楔塊 25—斜滑塊 26—小型芯27—限位銷 28—彈簧 29—型芯鑲件1 30—型芯鑲件2 5.3.14模具結構功能 （1）型腔結構 模具型腔采用整體鑲件的方式7，型腔與水口板4采用小間隙配合定位，通過凸臺壓緊固定。卡位孔同樣采用側(cè)型芯鑲件的方式24，利用型腔鑲塊7配合，通過凸臺壓緊固定，利用鑲件底部成型。整體鑲嵌方式的采用，能節(jié)約貴重的材料，加工方便。對于容易模損部位能靈活的更換，提高模具受命。 （2）型芯及型芯鑲件結構 模具型芯同樣采用整體鑲件的方式10，型芯鑲塊與動模板9采用小間隙配合定位，通過凸臺壓緊固定。型芯鑲件采用組合拼塊的方式，同樣通過凸臺壓緊固定，內(nèi)部結構通過型芯鑲件27、28成型。整體型芯鑲嵌方式、型芯鑲件組合拼塊的采用，能節(jié)約貴重的材料，加工方便。對于不容易損壞的部位能靈活的更換，提高模具受命。 （3）模具導向復位結構 如圖25所示，為了保證模具的閉合精度，模具的模部分與動模部分之間采用導套21和導柱20導向定位。模具閉合時，通過復位桿與復位彈橫的作用，將推板復位。 5.3.15計算成型零件工作尺寸 取ABS的平均成形收縮為0．5%，塑件未注公差按照《塑料模成型工藝與模具設計》P69表3.9塑件公差數(shù)值表（GB/T 14486—1993）MT3精度要求選取。 （1）型腔尺寸 A、 徑向尺寸 模具最大磨損取塑件公差的1/6；模具制造公差〥z=△/3；取X=0.75. (Lm1)+〥Z 0=[(1+S)Ls1-X△]+〥Z 0 =[(1+0.5%)×213.08-0.75×0.92] + 0.3 0 = (Lm2)+〥Z 0=[(1+S)Ls2-X△]+〥Z 0 =[(1+0.5%)×99.42-0.75×0.58] + 0.19 0 = (Lm3)+〥Z 0=[(1+S)Ls3-X△]+〥Z 0 =[(1+0.5%)×1.38-0.75×0.12] + 0.04 0 = (Lm4)+〥Z 0=[(1+S)Ls4-X△]+〥Z 0 =[(1+0.5%)×4.06-0.75×0.14] + 0.045 0 = 其余的型腔徑向尺寸，按上面的計算方法計算。 B、深度尺寸 (Hm1)+〥Z 0=[(1+S)Hs1-X△]+〥Z 0 =[(1+0.5%)×49.64-0.75×0.36] + 0.12 0 = (Hm2)+〥Z 0=[(1+SHs2-X△]+〥Z 0 =[(1+0.5%)×46.82-0.75×0.36] + 0.12 0 = (Hm2)+〥Z 0=[(1+SHs2-X△]+〥Z 0 =[(1+0.5%)×7.84-0.75×0.16] + 0.05 0 = (Hm2)+〥Z 0=[(1+SHs2-X△]+〥Z 0 =[(1+0.5%)×13.32-0.75×0.18] + 0.06 0 = (Hm2)+〥Z 0=[(1+SHs2-X△]+〥Z 0 =[(1+0.5%)×7.34-0.75×0.16] + 0.05 0 = （2）型芯尺寸 A、 徑向尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1/6； 模具制造公差〥z=△/3；取X=0.75 (Ls1)0 -〥Z=[(1+S)Ls1+X△]0 -〥Z =[(1+0.5%)×203.92+0.75×0.92]0 -0.3 =204.710 -0.3 (Ls2)0 -〥Z=[(1+S)Ls2+X△]0 -〥Z =[(1+0.5%)×80.52+0.75×0.52] 0 -0.14 = (Ls2)0 -〥Z=[(1+S)Ls2+X△]0 -〥Z =[(1+0.5%)×12.18+0.75×0.18] 0 -0.06 = (Ls2)0 -〥Z=[(1+S)Ls2+X△]0 -〥Z =[(1+0.5%)×6.14+0.75×0.14] 0 -0.04 = (Ls2)0 -〥Z=[(1+S)Ls2+X△]0 -〥Z =[(1+0.5%)×7.16+0.75×0.16] 0 -0.05 = 其余的型芯徑向尺寸，按上面的計算方法計算。 B、 高度尺寸 模具最大磨損量取塑件公差的1/6； 模具制造公差〥z=△/3；取X=0．6。 (hm1) 0 -〥z=[(1+S)hs1+X△] 0 -〥Z =[(1+0.5%)×49.04+0.6×0.36]0 -0.12 = (hm2) 0 -〥z=[(1+S)hs2+X△] 0 -〥Z =[(1+0.5%)×51.86+0.6×0.36]0 -0.12 = 其余的型芯高度尺寸，按上面的計算方法計算。 6 安裝與試模 6.1 模具的安裝結構圖 圖26 模具的安裝結構示意圖 Fig.26 Mould installation structure schematic drawing 1—定位環(huán) 2—澆口襯套 3—定模座板 4—水口板 5—橡膠 6—定模板 7—限位拉桿8—型腔 9—尼龍拉模扣 10—動模板 11—型芯 12—復位彈簧13—復位桿14—墊鐵 15—動模座板 16—垃圾釘17—推板18—推桿固定板 19—支承柱 20—頂桿 21—導柱22—導套23—拉料桿 24—斜楔塊25—斜滑塊26—小型芯27—限位銷 28—彈簧 29—型芯鑲件1 30—型芯鑲件2 31—啤喉 在模具安裝和過程中，保證推桿底面的位置，與型芯鑲件平齊。型腔鑲件固定在定模板上。動模板，壓緊型芯鑲塊及型芯鑲件。保證小型芯與斜滑塊之間位置，導柱與導套安裝運動順暢。 6.2 模具工作過程 開模時，注塑機開、合模系統(tǒng)帶動定模座板以后的部分后移，首先由橡膠、尼龍拉?？鄣淖饔迷谒诎迮c定模板之間移動一段距離，把澆口里面的凝料拉斷，拉桿端部的與動模座板接觸，在帶動水口板移動，把主流道里面的凝料拉出來，然后在定模部分的輔助分型面之間自行脫落或由人工取出，完成第一次分型。動模部分一起后移的同時斜滑塊在彈簧給的彈力作用下帶動側(cè)型芯開始側(cè)抽芯，動模繼續(xù)后移一定距離，斜滑塊也繼續(xù)在彈簧的作用下完成側(cè)抽芯，主分型面分型。因塑件包緊在型芯鑲件上，隨動模部分繼續(xù)后移直至推出機構開始工作，注塑機的推桿在推出機構的作用下將塑件從型芯上推出，塑件在動模分型面之間自行脫落，完成第二次分型，即開模過程。 合模時，模具在注射機推桿的作用下，由推桿推動推板在推動復位桿進行復位和導柱導套的定向作用，同時斜滑塊在斜楔的作用下向里運動，壓縮彈簧，完成合模過程。 6.3 模具的安裝試模 6.31 試模前的準備 （1）、模具閉合高度的檢驗 根據(jù)模具模架的閉合高度如圖4-23有：H=60+40+120+120+120+35+1=496mm 大于注射機的最大模具厚度要求500mm， （2）、開模行程 根據(jù)注射機型號有S=500 mm、H1 推出距離，一般取塑件高度加上一個安全距離（3～10）mm則H1 =58+10=68mm H2 =68+165+10=243mm于是有： S≥H1+H2 +10 （3）、澆口套球面半徑與澆口套小端直徑 澆口套球面半徑R=22大于噴嘴圓弧半徑18mm;澆口套小端直徑D=4.5大于噴嘴孔直徑4mm均合理可行。 （4）、模具大小 模具寬：500 mm長：550mm 射機模具安裝板：700×850mm 模具的整體尺寸符合注射機對模具的尺寸要求，可方便的安裝到注射機上。 6.32 模具的安裝及調(diào)試 模具的安裝是指將模具從制造地點運至注射機所在地，并安裝在指定注射機的全過程。 （一）、模具安裝在注射機上要注意以下幾方面： A、模具的安裝方位要滿足設計圖樣的要求。 B、模具中的側(cè)抽芯結構，盡量使其運動方向為水平方向。 模具在注射機上的固定采用螺釘，壓板的形式，如圖5-3所示。每側(cè)6塊壓板，對稱布置。 圖27 模具固定 Fig.27 Mould fixed 1－壓板 2－螺釘 3－模具 4－注射機安裝板 （二）、 模具安裝于注射機上之后，要進行空循環(huán)調(diào)整。其目的在于檢驗模具上各運動機構是否可靠、靈活，定位裝置是否能夠有效作用。要注意以下方面： A、合模后分型面不得有間隙，要有足夠的合模力。、 B、活動型芯、推出及導向部位運動及滑動要平穩(wěn)、無干涉現(xiàn)象，定位要正確可靠。 C、開模時，推出要平穩(wěn)，保證將塑件及澆注系統(tǒng)凝料推出模具。 D、冷卻水要暢通，不漏水，閥門控制正常。 6.33 試模 模具安裝調(diào)試后既可以進行試模 1、加入原料 原料的品種、規(guī)格、牌號應符合產(chǎn)品圖樣中的要求，成形性能應符合相關標準的規(guī)定。原料一般要預先進行干燥。 2、調(diào)整設備 按照工藝條件要求調(diào)整注射壓力60～100、成形時間50S、成形溫度等工藝參數(shù)。 3、試模 將模具安裝在注射機上，選用合格的原料，根據(jù)推薦的工藝參數(shù)調(diào)整好注射機，采用手動操作。開始注射時，首先采用低壓、低溫和較長的時間條件下成形。如果型腔未充滿，則增加注射時的壓力。在提高壓力無效時，可以適當提高溫度條件。試模注射器出樣件。試模過程中容易產(chǎn)生的缺陷及原因可參考相關資料。 試模過程中，應進行詳細記錄，將結果填入試模記錄卡，并保留試模的樣件。