裝配圖電筒筒頭注塑模設(shè)計(jì)（有cad圖）,裝配,電筒,注塑,設(shè)計(jì),cad · 電筒筒頭注塑模設(shè)計(jì) · 摘 要 模具制造技術(shù)迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。本設(shè)計(jì)介 紹了塑料注射模具的設(shè)計(jì)與制造方法。該注射模采用了 1 模 2 腔的結(jié)構(gòu)。根據(jù) 塑件的結(jié)構(gòu)，選用了兩側(cè)帶有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的兩板模，運(yùn)用斜導(dǎo)柱完成塑件的側(cè) 抽芯，采用側(cè)澆口完成進(jìn)料。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，查閱了大量的參考數(shù)據(jù)，深 入分析設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括塑件成型工藝性分析；擬定模具結(jié)構(gòu)形式；注射機(jī)型號 的確定；澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì)；成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算；模架的確 定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用；合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；側(cè)向分型與 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由于抽芯距離較短，為了使模具結(jié)構(gòu)簡單， 采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯方式，并對模具的材料進(jìn)行了選擇。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確 保模具工作運(yùn)用可靠。最后對模具結(jié)構(gòu)與注射機(jī)的匹配進(jìn)行了校核。 通過該塑料模具的設(shè)計(jì)使自己對塑料模具的設(shè)計(jì)流程有了更深一層次的認(rèn) 識。 關(guān)鍵詞：塑料；注射模具；設(shè)計(jì)；側(cè)抽芯；斜導(dǎo)柱 · ABSTRACT The die making technology rapidly expand, has become the modern technique of manufacture the important component.This design introduced the plastic injects mold's design and the manufacture method. This injection mold has used 1 mold 2 cavity structures. According to the structure of the plastical piece chose to use the mold with two sidecores. make use of inclined lead pillar completion side core- pulling of the plasticalpiece and adopt side gate completion injection .Checked a great deal of reference in the whole design process, thorough analysis the design contents, include usage Proe software to carry on wallthinckness and draft analysis for the product；Draft the mold structure form；The assurance of injection machine model ;design of injection system and gate;Model structure design and calculation of mold parts; The assurance of mold base with standard piece of choose to use;ejector organization‘s design;The design of side core ejector ‘s organization;The design of cooling system. As the core pulling shorter distances, in order to enable Die simple structure, using bevel-side core-pulling, also mold the material of choice. The design of such a structure can be used to ensure reliable die. Finally, the injection mold structure and the matching machine was calibrated. Through the design process of plastics mold makes me have more deep one layer understanding of the design process to the plastics mold. Key word: plastic；injection mold；design； sidecore； inclined lead · 目 錄 引 言 ..............................................................................................................................1 1 塑件的分析及塑料的成型工藝性能 .........................................................................2 1.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 ..............................................................2 1.1.1 性能特點(diǎn) ........................................................................................................2 1.1.2 成型工藝分析 ..............................................................................................2 2 初步確定型腔數(shù)目 .....................................................................................................4 2.1 型腔數(shù)目常用方法 ..............................................................................................4 2.1.1 根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目 .........................................................................4 2.1.2 根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力確定型腔數(shù)目 ...................................................4 2.1.3 根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目 .......................................................................4 4.1.4 根據(jù)注射機(jī)的額定最大注射量確定型腔數(shù)目 ...........................................4 3 注塑機(jī)的選取及校核 .................................................................................................6 3.1 塑件體積及品質(zhì)的計(jì)算： ..................................................................................6 3.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及鎖模力的計(jì)算 ............................7 3.3 選取注塑機(jī) ..........................................................................................................7 3.4 注塑機(jī)及工藝參數(shù)的校核 ..................................................................................7 3.4.1 鎖模力的校核 ..............................................................................................7 3.4.2 注射量的校核 ..............................................................................................7 3.4.3 最大注射壓力校核 ...................................................................................8 4 分型面的確定 .............................................................................................................9 4.1 分型面的設(shè)計(jì)原則 ............................................................................................9 4.2 分型面類型的選擇及確定 ................................................................................9 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .......................................................................................................11 5.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 ......................................................................................11 5.2. 主流道的設(shè)計(jì) .................................................................................................12 · 5.2.1 主流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn) ...............................................................................12 5.2.2 主流道澆口套的形式 ...........................................................................13 5.2.3 主流道尺寸的確定 .................................................................................13 5.3 冷料穴的設(shè)計(jì) ..................................................................................................14 5.4 分流道的設(shè)計(jì) ..................................................................................................14 5.4.1 分流道剪切速率的校核 ...........................................................................15 5.5 澆口的設(shè)計(jì) ......................................................................................................16 6 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................................18 6.1 凹模的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..........................................................................................18 6.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..............................................................................................18 6.3 成型零件工作尺寸計(jì)算 .................................................................................19 6.3.1 影響工作尺寸的因素： .........................................................................19 6.3.2 零件工作尺寸的計(jì)算 .............................................................................20 7 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................................................22 7.1 抽芯距的計(jì)算： ..............................................................................................22 7.2 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ......................................................................................22 7.2.1 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) ...............................................................................................23 7.2.2 斜滑塊的設(shè)計(jì) ...............................................................................................24 8 模架的選擇 ............................................................................................................25 8.1 主要參數(shù)如下： ..............................................................................................25 8.2 模具尺寸校核 ..................................................................................................26 9 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ....................................................................................................27 9.1 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 ......................................................................................27 9.2 導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)原則 .....................................................................................27 9.3 導(dǎo)柱導(dǎo)套材料選擇 ..........................................................................................27 10 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ..................................................................................................28 10.1 推件力的計(jì)算 ................................................................................................29 11 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ..................................................................................................30 · 11.1 冷卻系統(tǒng)的開設(shè)原則 ....................................................................................30 11.2 確定冷卻水道直徑 ........................................................................................31 12 模具排氣槽的設(shè)計(jì) .................................................................................................32 13 零件的加工工藝 .....................................................................................................33 13.1 動(dòng)模型芯制造工藝過程： ..............................................................................33 13.2 凸模（定模部分）加工工藝過程： ............................................................34 14 模具加工工藝流程： ..........................................................................................35 參考文獻(xiàn)： ..................................................................................................................36 設(shè)計(jì)體會(huì)： ..................................................................................................................37 致 謝 ............................................................................................................................38 · 1 引 言 我國的塑料工業(yè)正在飛速發(fā)展，塑料制品的應(yīng)用已經(jīng)深入到國民經(jīng)濟(jì)的各 個(gè)部門。 塑料工程通常是指塑料制造與改性，塑料成型及制品后加工，塑料制 品與模具設(shè)計(jì)是塑料工程中的重要組成部分。 1、塑料制品量大、面廣 塑料制品本身有許多諸如質(zhì)量輕、絕緣、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn); 塑料有多種成型方法，可以用注射、擠出、熱成型和壓延等方法高效地生產(chǎn)各 品。所以在國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)，大量的使用塑料制品。 2、塑料工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 塑料工業(yè)已成為當(dāng)今全世界增長最快的工業(yè)門類。 我國塑料制品工業(yè)發(fā)展于 20 世紀(jì) 50 年代后期，主要用于日常用品（如塑料鞋、 日用塑料膜） 。 進(jìn)入 20 世紀(jì) 70 年代以來，塑料的應(yīng)用已涉及國民經(jīng)濟(jì)和人民 生活中的各個(gè)方面。目前，我國的地覆、棚膜的覆蓋面積已位居全球之首。 3、塑料成型工藝及模具技術(shù)的發(fā)展 塑料模塑成型技術(shù)正向高精度、高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命 的方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:（1） 塑料成型理論研究的進(jìn)展 ；（2）新的成型方法不斷涌現(xiàn) ；（3）塑件更趨向精密化、微型化及超大型化； （4）開發(fā)出新型模具材料 ；（5）模具表面強(qiáng)化熱處理新技術(shù)應(yīng)用 ；（6） 模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)發(fā)展迅速 ；（7）模具大量采用標(biāo)準(zhǔn)化。 本說明書為機(jī)械類塑料模注射模具設(shè)計(jì)說明書，是根據(jù)塑料模具設(shè)計(jì)手冊 上的設(shè)計(jì)過程及相關(guān)工藝編寫的。本說明書的內(nèi)容包括：引言、畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 書，畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，畢業(yè)設(shè)計(jì)體會(huì)，參考文獻(xiàn)等。編寫本 說明書時(shí)，力求符合設(shè)計(jì)步驟，詳細(xì)說明了塑料注射模具設(shè)計(jì)方法，以及各種 參數(shù)的具體計(jì)算方法，如塑件的成型工藝，塑料脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 本說明書在編寫過程中，得到有唐田秋老師和相關(guān)同學(xué)的大力支持和熱情 幫助，在此謹(jǐn)以致意。 · 2 1 塑件的分析及塑料的成型工藝性能 1.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 該塑件材料選用 ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物） 。ABS 塑料是 在聚苯乙烯樹脂改性的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工程塑料，是丙烯、丁 二烯和苯乙烯三種單體的三元共聚物，所以其有三種組元的綜合性能。ABS 工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、 剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā) 出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現(xiàn)象。且具有優(yōu)良的綜合性能，有極好 的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性， 散熱性。 1.1.1 性能特點(diǎn) 1）ABS 粒料表面極易吸濕，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。為此 成型前必須進(jìn)行干燥處理。 2） ABS 比熱比聚烯烴低，在注射機(jī)料筒中能很快加熱，因而塑化效率高。 在模具中凝固也比聚烯烴快，故模塑周期短。 3）ABS 樹脂的表觀粘度強(qiáng)烈地依賴與剪切速率，因此模具設(shè)計(jì)中都采用點(diǎn) 澆口形式。 4）ABS 樹脂為非結(jié)晶形高聚物，所以成型收縮率小。 5）ABS 樹脂熔融溫度較低，熔融溫度范圍寬，流動(dòng)性有利于成型，其缺點(diǎn) 是耐熱性不高，耐低溫性不好，而且不耐燃，不透明、耐候性不好，特 別是耐紫外線性能不好。 6）ABS 的主要技術(shù)指標(biāo)： 密度：1.02—1．05 g/ cm3 比熱容：1255—1674 J·kg-1K-1 屈服強(qiáng)度：50 MPa 抗拉強(qiáng)度： 38 MPa 斷裂伸長率：38% 拉伸彈性模量： 1.8 GPa 抗彎強(qiáng)度：80 MPa 彎曲彈性模量：1.4 GPa 抗壓強(qiáng)度：53 MPa 抗剪強(qiáng)度 ：24 MPa 導(dǎo)熱系數(shù)：13.8—31.2 線膨脹系數(shù)：5.8—8.6 1.1.2 成型工藝分析 1）該塑件尺寸較小，整體結(jié)構(gòu)較簡單.多數(shù)都為曲面特征。除了配合尺寸 要求精度較高外，其它尺寸精度要求相對較低，但表面粗糙度要求較高，再結(jié) · 3 合其材料性能和設(shè)計(jì)任務(wù)要求，公差等級選取 MT3 級。為了滿足制品表面光滑 的要求與提高成型效率采用側(cè)澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面處，澆 口橫向開設(shè)在模具的型腔處，從塑料件側(cè)面進(jìn)料，因而塑件外表面不受損傷， 不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。 2）塑件的工藝參數(shù)： 由《塑料模具設(shè)計(jì)與制作教程》P16～17 查表 1—2—2 得到 ABS 的工藝參數(shù)如 下： 收縮率： 0.4%——0.7%（本設(shè)計(jì)取 5.5%） 預(yù)熱 溫度： 80 0C——85 0C 時(shí)間： 2 h——3 h 前段： 150 0C —170 0C 料筒溫度 中段： 165 0C —180 0C 后段： 170 0C—180 0C 模具溫度： 50 0C—80 0C 注射壓力： 60 MPa——100 Mpa 注射時(shí)間： 20 S—90 S 成型時(shí)間 冷卻時(shí)間： 20 S—120 S 總周期： 50 S—220 S 螺桿轉(zhuǎn)速： 30 r/min 適用注射機(jī)類型： 螺桿、柱塞均可 方法： 紅外線燈、鼓風(fēng)烘箱 后處理 溫度： 70 0C 時(shí)間： 2—4h 模具溫度： 25-70℃ 融化溫度： 210-280℃ 成型溫度： 200-240℃ · 4 2 初步確定型腔數(shù)目 2.1 型腔數(shù)目常用方法 為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證 塑件精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目，常用的方法有以下： 2.1.1 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)原材料費(fèi)用， 僅考慮模具加工費(fèi)和塑件成型加工費(fèi)。 2.1.2 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)的額定鎖模力大小為 F（N） ，型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力為 Pm,單個(gè)制品在分型面上的投影面積為 A1，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為 A2，則： (nA1+A2)Pm F ……………………………（1） ? n ……………………………（2）12APm?? 2.1.3 根據(jù)制品精度確定型腔數(shù)目 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在模具中每增加一個(gè)型腔，制品尺寸精度要降低 4%,高模具中 的型腔數(shù)目為 n,制品的基本尺寸為 L，塑件尺寸公差為 ,單型腔模具注塑模?? 具生產(chǎn)時(shí)可能性產(chǎn)生的尺寸誤差為 ( 不同的材料，有不同的值，如：%s??s 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： L %+ （n-1）L % 4% ………………（3）?s?s?? 簡化后可得型腔數(shù)目為： n ……………………（4）2450????s? 對于高精度制品，由于多型腔模具難以使各型腔的成型條件均勻一致，故通常 推薦型腔數(shù)目不超過 4 個(gè)。 4.1.4 根據(jù)注射機(jī)的額定最大注射量確定型腔數(shù)目 設(shè)注射機(jī)的最大注射量 G（g） ，單個(gè)制品的質(zhì)量為 W1（g） ，澆注系統(tǒng)的質(zhì) · 5 量為 W2（g） ，則型腔數(shù)目 n 為： n …………………（5）128.0WG?? 根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，此塑料產(chǎn)品在模具中的扣置方式有兩種:一種是將塑料制品 的回轉(zhuǎn)軸線與模具中主流道襯套的軸線垂直；另一種是將此塑料制品的中心線 與模具中主流道襯套的軸線平行。這里擬采用第一種方式，1 模 2 腔的結(jié)構(gòu)， 如下圖所示： 圖 1 型腔數(shù)目及排列 · 6 3 注塑機(jī)的選取及校核 3.1 塑件體積及品質(zhì)的計(jì)算： 通過 PROE 建模分析，如下圖所示： 圖 2 塑件三維質(zhì)量屬性分析 由上圖可得出： 塑件體積 (取 ABS 密度為 ρ=1.05 g/ cm )31.cmV?3 塑件品質(zhì) m = ×ρ=1.1cm ×1.05=1.2g 3 流道凝料的品質(zhì) m2 還是個(gè)未知數(shù)，可按塑件的 0.3 倍來計(jì)算，從上述分析中確 定設(shè)計(jì)為一模兩腔，所以注射量為： m=1.3nm =1.3×2×1.2= 3.12g ……………………(6)1 V= m／ρ=3.12／1.05=2.97 cm …………………(7)3 3.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及鎖模力的計(jì)算 流道凝料在分型面上的投影面積為 A2,模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未知值，根據(jù)多型 · 7 腔模的統(tǒng)計(jì)分析,A2 是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的 0.2—0.5 倍，因此可 以用 0.2 倍來計(jì)算 A=nA1+A2=1.2A 1=1.2×πR2=1.2×3.14×(12.72-52) =513.54mm2 ………(8) 模具所需的鎖模力: F=A =513.54×35 = 17973.9 N=17.97 KN ……… (9)型P 取 35MPa,見《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 2-2。型 3.3 選取注塑機(jī) 根據(jù)以上每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計(jì)算值，初選國產(chǎn)系列 SZ60/40 型注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下表所示： 理論注射容量（cm3） 60 螺桿（柱塞）直徑（mm） 30 注射壓力（Mpa） 150 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 0~200 鎖模力（KN） 630 移模行程（mm） 180~260 最大模具厚度（mm） 280 最小模具厚度（mm） 160 噴嘴球半徑（mm） SR15 噴嘴口直徑 （mm） 3.5 3.4 注塑機(jī)及工藝參數(shù)的校核 3.4.1 鎖模力的校核 由前面的計(jì)算可得：F=17.97 KN ＜ 630 KN，符合要求。 3.4.2 注射量的校核 注塑量以容積表示，最大的注塑容積為： =a×V=0.8×60= 48 cm3 ……………(10) maxV ----模具型腔和流道的在注射壓力下所能注射的最大容積max a -------注射系數(shù)，無定型塑料取 0.85，結(jié)晶型取 0.75，此處取 0.8 V -------指定型號的注塑機(jī)注射容量，該機(jī)取 60 cm3 由 ＜ =48 cm3可知，符合要求。實(shí) max · 8 3.4.3 最大注射壓力校核 注射機(jī)的額定注射壓力即為該注射機(jī)的最大注射壓力 = 150 MpamaxP 而最大注射壓力應(yīng)該大于注射成型時(shí)所需條用的注射壓力 =(70~100) Mpa0 ﹥K =1.4×(70~100) Mpa，所以，符合要求。axP 式中 K----安全系數(shù)，取 1.4 -----實(shí)際生產(chǎn)中，該塑件成型時(shí)所需注塑壓力為(70~100) Mpa。0 其它安裝尺寸及開模行程校核待設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行。 · 9 4 分型面的確定 4.1 分型面的設(shè)計(jì)原則 分型面即打開模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面，分型面的位置影響 著成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設(shè)密切相關(guān)。分型 面的設(shè)計(jì)原則為： （1）便于塑件脫模； a 在開模時(shí)盡量使塑件留在動(dòng)模內(nèi) b 應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯 c 應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位 （2）考慮和保證塑件的外觀不遭損壞； （3）盡力保證塑件尺寸的精度要求； （4）有利于排氣； （5）盡量使模具加工方便； （6）有利于嵌件的安裝； （7）有利于預(yù)防飛邊和溢料的的產(chǎn)生； （8）有利于模具結(jié)構(gòu)的簡化。 4.2 分型面類型的選擇及確定 分型面是指分開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,分型面可以是垂直于合模方向,也 可以與合模方向平行或傾斜.可分為以下幾種： （1）單分型面注射模 單分型面注射模又稱兩板式模具，它是注射模中最簡單又最常見的一種結(jié) 構(gòu)形式。這種模具可根據(jù)需要設(shè)計(jì)成單型腔，也可以設(shè)計(jì)成多型腔。構(gòu)成型腔 的一部分在動(dòng)模，另一部分在定模。主流道設(shè)在定模一側(cè)，分流道設(shè)在分型面 上。開模后由于拉料桿的拉料作用以及塑件應(yīng)收縮包緊在型芯上，塑件連同澆 注系統(tǒng)凝料一同留在動(dòng)模一側(cè)，動(dòng)模一側(cè)設(shè)置的推出機(jī)構(gòu)推出塑件和澆注系統(tǒng) 凝料。一般對于塑件外觀質(zhì)量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件。 （2）雙分型面注射模 雙分型面又稱三板式注射模。與單分型面注射模相比，在動(dòng)模與定模之間 增加了一個(gè)可移動(dòng)的澆口板（又稱中間板） ，塑件和澆注系統(tǒng)凝料從兩個(gè)不同的 分型面取出。雙分型面的種類較多，我們接觸到的大致有以下幾種： · 10 a 定距板式雙分型面注射模； b 定距拉式雙分型面注射模； c 定距導(dǎo)柱式雙分型面注射模； d 拉鉤式雙分型面注射模； e 擺鉤式雙分型面注射模； f 尼龍拉鉤式雙分型面注射模； 本塑件屬于較薄壁殼小型塑件，塑件冷卻時(shí)會(huì)因?yàn)槭湛s作用而包覆在凸模 上，故從塑件脫模和精度要求角度考慮，應(yīng)有利于塑件滯留在動(dòng)模一側(cè)，以便 于脫模，而且不影響塑件的質(zhì)量和外觀形狀，以及尺寸精度。該塑件的模具只 有一個(gè)分型面，垂直分型。綜合以上因素，分型面如圖所示: 圖 3 分型面的設(shè)計(jì) · 11 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 所謂注射模的澆注系統(tǒng)，是塑料熔體從注射機(jī)噴嘴射出后達(dá)到型腔之前在 模具內(nèi)流經(jīng)的通道。其主要作用是使塑料熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以 獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。它分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注 系統(tǒng)。 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量使?jié)部谖恢脩?yīng)盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及 使用時(shí)澆口的清理；澆口位置距型腔各個(gè)部位的距離應(yīng)盡量一致，并使其流程 為最短；澆口的位置應(yīng)保證塑料流入型腔時(shí)，對著型腔中寬敞、壁厚位置，以 便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔時(shí)直沖型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能盡快 的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件變形;盡量避免使制件產(chǎn)生熔接痕,或使 其熔接痕產(chǎn)生在之間不重要的位置;澆口位置及其塑料流入方向,應(yīng)使塑料在流 入型腔時(shí),能沿著型腔平行方向均勻的流入,并有利于型腔內(nèi)氣體的排出。具體 設(shè)計(jì)原則為： （1）重點(diǎn)考慮型腔布局。 （2）熱量及壓力損失要小，為此澆注系統(tǒng)流程應(yīng)盡可能短，截面尺寸應(yīng)盡 可能彎折盡量少，表面粗糙度要低。 （3）均衡進(jìn)料，即分流道盡可能采用平衡式布置。 （4）塑料耗量要少，滿足各型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以 減少塑料耗量。 （5）消除冷料，澆注系統(tǒng)應(yīng)能收集溫度較低的“冷料” 。 （6）排氣良好。 （7）防止塑件出現(xiàn)缺陷，避免熔體出現(xiàn)充填不足或塑件出現(xiàn)氣孔、縮孔、 殘余應(yīng)力。 （8）保證塑件外觀質(zhì)量。 （9）較高的生產(chǎn)效率。 該電筒筒頭的注塑模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，它包括：主流道、分流道、 冷料井、澆口。為了滿足塑件質(zhì)量要求, 進(jìn)料澆口開設(shè)在塑件的側(cè)面。為了降 低塑料熔體的壓力和減少熱量損失,流道應(yīng)盡量短,同時(shí)為方便塑件的脫模, 應(yīng) 使開模時(shí)塑件滯留于動(dòng)模一側(cè), 然后借助開模力和齒輪傳動(dòng)裝置將塑件推出。 因?yàn)樗芗捏w積較小，對稱度高，為使塑料熔體平穩(wěn)均勻注滿型腔，同時(shí)降低 · 12 塑件的內(nèi)應(yīng)力，減少塑件變形，保證塑件的外觀質(zhì)量，本設(shè)計(jì)采用薄片式測澆 口。 圖 4 澆注系統(tǒng)示意圖 5.2. 主流道的設(shè)計(jì) 5.2.1 主流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 主流道是連接注射機(jī)噴嘴與公流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一 軸在線，斷面為圓形，帶有一定的錐度。其設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下： （1）為了防止?jié)部谔着c注射機(jī)噴嘴對接處溢料，主流道與噴嘴的對接處應(yīng) 設(shè)計(jì)成半球形凹坑，其球面半徑應(yīng)比注射機(jī)噴嘴頭球面半徑大 1～2mm，主流道 小端直徑應(yīng)比注射機(jī)噴嘴直徑大 0.5～1mm，以防止主流道口部積存凝料而影響 脫模。 （2）為了減小對塑料熔體的阻力及順利脫出主流道凝料，澆口套內(nèi)壁表面 粗糙度應(yīng)加工到 Ra0.8μm。 · 13 （3）主流道的圓錐角大小應(yīng)適當(dāng)，通常取 α=2°～4°，對流動(dòng)性差的塑 料可取 3°-6° （4）在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道應(yīng)盡可能短，過長則可能會(huì)影響容 體的順利充型。 5.2.2 主流道澆口套的形式 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴(yán)， 因而模具流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效 的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理，一般采用碳素工具鋼，如：T10A 等， 熱處理淬火表面硬度為 53～57HRC。本模具主流道襯套與定位圈設(shè)計(jì)為分體式， 其中定位圈如下圖所示： 圖 5 定位圈結(jié)構(gòu)示意圖 5.2.3 主流道尺寸的確定 （1）主流道小端直徑 · 14 d=注射機(jī)噴嘴直徑+(0.5～1) mm …………… (11) =3.5+(0.5～1) mm 取 d =4 mm （2）主流道球面半徑 SR=15+(1～2) mm 取 SR=16mm ……………(12) （3）球面配合高度 h=(3～ 5) mm 取 h=3 mm …………… (13) （4）主流道長度 L，根據(jù)模架及該模具的結(jié)構(gòu)，取 L=68mm （5）主流道大端直徑 D=d +2 Ltg（α/2 ） 取 α=4° ……………(14) =5.25mm 5.3 冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴位于主流道的正對面的動(dòng)范本上，其作用是收集熔體前鋒的冷料， 防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品質(zhì)量。冷料穴分兩種，一種專門用于收集、 儲(chǔ)存冷料，另一種除儲(chǔ)存冷料外還兼有拉出流道凝料作用，此處應(yīng)用后者。在 分流道的末端，冷料穴的長度通常為流道直徑的 1.5～2 倍，該模具屬于中小型 模具，故冷料穴長度取流道直徑的 1.6 倍，即 8.0mm。在主流道對面采用冷料 井底部帶推料桿的冷料井，推桿為帶 Z 型頭拉料鉤，其側(cè)凹可以將主流道凝料 鉤住，分模時(shí)即可將凝料從主流道中拉出。拉料桿的根部固定在推出板上，在 推出制件時(shí)，冷料也一同被推出，取產(chǎn)品時(shí)向拉料鉤的側(cè)向稍許移動(dòng)，即可脫 鉤將制件連同澆注系統(tǒng)凝料一道取下。其結(jié)構(gòu)尺寸如下： Z 頭高 3/4d，其中 d=D+（0.5～1） ……………………… (15) d=4+（0.5～1）=5mm Z 頭底部自分流道距離為 5/4d，如下圖所示： 圖 6 冷料穴示意圖 5.4 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向 · 15 作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng) 盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。分流道的設(shè)計(jì)原則如下： 1）塑料流經(jīng)分流道時(shí)的壓力損失及溫度損失要小。 2）分流道的固化時(shí)間應(yīng)稍后與制品的固化時(shí)間，以利于壓力的傳遞及保壓。 3）保證塑料迅速而均勻地進(jìn)入各個(gè)型腔。 4）分流道的長度應(yīng)盡可能短，其容積要小，同時(shí)要便于加工及刀具選擇。 分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U 形和六角形。要減少流道內(nèi)的 壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用 流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高， 但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。在該模具上取圓形 斷面形狀，直徑為 4mm。分流道選用圓形截面，直徑為 4mm，流道表面粗糙度 ，如下圖所示：1.6aRm?? 圖 7 分流道示意圖 5.4.1 分流道剪切速率的校核 分流道凝料體積： =L A =2×50×3.14×4=1.256 cm3 ………… (16) 分V分 分流道橫截面積： A =3.14×r =3.14×4=12.56 mm ………… (17) 分22 由《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 2-3 注射機(jī)公稱注射量與注射時(shí)間的關(guān)系可得 注射時(shí)間 t=1.0S。 分流道體積流量： q 分=（ ）/t= cm3/s = 1.19 cm3/s ………(18)2V塑分 ?0.1256?? 由經(jīng)驗(yàn)公式可知：剪切速率: · 16 = = …………(19)分??33214.09.??分 分Rq?13057.???s 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率 5×102-5×103 S-1之間，所以成型的塑件質(zhì)量會(huì)較好。 5.5 澆口的設(shè)計(jì) 澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，它是澆注系 統(tǒng)最關(guān)鍵的部分。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。澆口的主 要作用： （1）型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流； （2）易于切除澆口尾料； （3）對于多型腔模具，用以控制熔接痕的位置。 注射模的澆口結(jié)構(gòu)形式較多，不同類型的澆口其尺寸、特點(diǎn)及應(yīng)用情況各 不相同。按澆口的特征可分為限制澆口和非限制澆口，按澆口的形狀可分為點(diǎn) 澆口、扇形澆口、盤形澆口、環(huán)形澆口及薄片式澆口；按澆口的特性可分為點(diǎn) 澆式澆口、護(hù)耳澆口；按澆口所在的位置可分為中心澆口和側(cè)澆口等。根據(jù)澆 口的位置選擇要求，盡量縮短流動(dòng)距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷。 澆口開設(shè)的位置對制品的質(zhì)量也有影響，在確定澆口位置時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）澆口應(yīng)開在能使型腔各個(gè)角落同時(shí)充滿的位置。 （2）澆口應(yīng)設(shè)在制品壁厚較厚的部位，以利于補(bǔ)縮。 （3）澆口位置選擇有利于型腔中氣體的排除。 （4）澆口位置應(yīng)選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位。 （5）澆口應(yīng)設(shè)在不影響制品外觀的部位。 （6）不要在制品中承受彎曲載荷或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口。 根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動(dòng)距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的 缺陷，澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚處等要求。本設(shè)計(jì)采用薄片式側(cè)澆口，該澆口相 對于分流道來說斷面尺寸較小，直接從側(cè)壁進(jìn)料，塑料熔體流過薄片式澆口時(shí)， 以較低的流速，呈平行狀態(tài)，平穩(wěn)均勻地注入型腔，降低了塑件的內(nèi)應(yīng)力，減 · 17 少了變形，且這類澆口一般開在分型面上，具矩形的斷面形狀，其優(yōu)點(diǎn)是澆口 便于機(jī)械加工，易保證加工精度，而且試模時(shí)澆口的尺寸容易修整，適用于各 種塑料品種，其最大特點(diǎn)是可以分別調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和澆口封閉時(shí)間。 具體有以下優(yōu) 點(diǎn): 1）澆口設(shè)在分型面上，而且澆口橫截面形狀簡單，容易加工，并能隨時(shí)調(diào) 整澆口尺寸，而且尺寸精度容易保證。 2）試模時(shí)如發(fā)現(xiàn)不當(dāng)，容易及時(shí)修改，易于去除澆注系統(tǒng)的凝料而不影響 塑件的外觀。 3）能相對獨(dú)立地控制填充速度及封閉時(shí)間； 4）對于殼體形塑件，流動(dòng)充填效果較佳。 5）側(cè)澆口橫截面積通常較小，熔體注入型腔前受到擠壓和剪切而再次加熱， 改善流動(dòng)狀態(tài)，便于成型。 6）適用于一模多腔的模具，提高注射效率。 根據(jù)上述要求本設(shè)計(jì)的澆口如下圖： 圖 8 澆口示意圖 · 18 6 成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 塑料在成型加工過程中，用來充填塑料熔體以成型制品的空間被稱為型腔。 而構(gòu)成這個(gè)型腔的零件叫做成型零件，通常包括凹模，凸模、小型芯、螺紋型 芯或型環(huán)等。由于這些成型零件直接與高溫、高壓的塑料熔體接觸，并且脫模 時(shí)反復(fù)與塑件摩擦，因此要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐摩性和較低的 表面粗糙度。同時(shí)還應(yīng)考慮零件的加工性和模具的制造成本。本設(shè)計(jì)型腔鋼材 選用 P20，使用數(shù)控精雕及電火花加工成型，型芯鋼材選用 P20，使用數(shù)控精雕 及電火花加工成型。 6.1 凹模的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模又稱陰模，是成型塑件外輪廓的零件。凹模有整體結(jié)構(gòu)式和組合式。 （1） 整體式凹模：由整塊金屬材料直接加工而成，這種形式的結(jié)構(gòu)簡單，牢 固可靠，不易變形，成型的塑件品質(zhì)較好。但當(dāng)塑件形狀復(fù)雜時(shí)，采用一般機(jī) 械加工方法制造型腔比較困難。因此它適用于形狀簡單的塑件。 （2） 組合式凹模：對于形狀復(fù)雜的塑件或難于機(jī)械加工的整體式凹模，為了 節(jié)省貴金屬，便于型腔加工，減少熱處理，通常采用組合式凹模。 亦可以分為：整體式凹模、整體嵌入式凹模、局部鑲嵌式凹模、大面積鑲 嵌式凹模、四壁拼合式凹模。本塑件尺寸較小，外形有環(huán)槽，比較復(fù)雜，需要 進(jìn)行側(cè)向抽芯，根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況由滑塊和其它小型芯等零件組合形成凹模 型腔。 6.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模，即型芯，是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？煞譃檎w式和組合 式。 （1） 整體式凸模：當(dāng)塑件的內(nèi)形比較簡單，深度不大時(shí)，可采用整體式凸模， 其結(jié)構(gòu)牢固，成型塑件的質(zhì)量好，但機(jī)械加工不便，鋼材耗量較大，適用于小 型凸模。 · 19 （2） 組合式凸模：當(dāng)塑件的內(nèi)形比較復(fù)雜而不便于機(jī)械加工時(shí)，或形狀雖不 復(fù)雜，但為了節(jié)省貴金屬，減少加工量，通常采用組合式凸模。固定板和凸模 可分別采用不同的材料制造和熱處理，然后再連接成一體，這種結(jié)構(gòu)形式適用 于大型凸模。電筒筒頭內(nèi)部精度要求不高，尺寸較小，且有內(nèi)螺紋，為保證凸 模結(jié)構(gòu)牢固穩(wěn)定，本設(shè)計(jì)采用整體式凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如下圖所示： 圖 9 凸模型芯 6.3 成型零件工作尺寸計(jì)算 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸，通常包括凹模 和凸模的徑向尺寸（包括零件的長和寬） 、凹模和凸模的高度尺寸及位置尺寸， 故零件的工作尺寸計(jì)算主要是凹模和凸模的尺寸計(jì)算。 6.3.1 影響工作尺寸的因素： 1）塑料的成型收縮：成型收縮引起制品產(chǎn)生尺寸偏差的原因有：預(yù)定收縮 率（設(shè)計(jì)算成型零部件工作尺寸所用的收縮率）與制品實(shí)際收縮率之間的誤差； 成型過程中，收縮率可能在其最大值和最小值之間發(fā)生的波動(dòng)。 σ s=(Smax-Smin)×制品尺寸 σ s 成型收縮率波動(dòng)引起的制品的尺寸偏差。 Smax、S min 分別是制品的最大收縮率和制品的最小收縮率。 2）成型零部件的模具制造偏差： 工作尺寸的制造偏差包括模具的加工偏 差和裝配偏差。加工偏差就是模具在制造過程中所產(chǎn)生的尺寸偏差，裝配偏差 主要是模具在分型面上的合模間隙以及組合模具的配合偏差。 3）成型零部件的磨損： 成型零部件的摩損相對于精度要求不高的大型零 部件來說，可以不考慮，但對于精度要求較高的小型零部件，就必須要對其進(jìn) 行考慮。 本產(chǎn)品為 ABS 制品，屬于大批量生產(chǎn)的小型塑件，預(yù)定的收縮率的最大值和 · 20 最小值分別取 0.3%和 0.8％。平均收縮率 為 0.55%,此產(chǎn)品采用 3 級精度，屬s 于一般精度制品。因此，凸凹模徑向尺寸、高度尺寸及深度尺寸的制造與作用 修正系數(shù) x 取值可在 0.5~0.8 的范圍之間.塑件的公差值由《塑料成型工藝及模 具簡明手冊》表 2-17 可查得塑件基本尺寸各范圍塑件公差值△的取值: 基本尺寸 ： △的取值： 6~10 mm 0.1 10~14mm 0.12 14~18mm 0.12 18~24mm 0.14 6.3.2 零件工作尺寸的計(jì)算 成型零件工作尺寸計(jì)算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮 率，平均制造公差和平均磨損量進(jìn)行計(jì)算；另一種是極限收縮率，極限制造公 差和極限磨損量進(jìn)行計(jì)算，前一種方法簡單方便，后一種比較復(fù)雜，本設(shè)計(jì)采 用平均值法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式參見《塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)》表 4—15。 1 型腔尺寸計(jì)算 1）型腔徑向尺寸的計(jì)算： ………………