汽車發(fā)動機懸置橡膠注射模具設計

1、重慶大學網(wǎng)絡教育學院 畢業(yè)設計（論文）題目 汽車發(fā)動機懸置橡膠注射模具設計學生所在校外學習中心 江蘇無錫校外學習中心 批次 層次 專業(yè) 專科起點本科機械制造 學 號 W12210934 學 生 時 景 峰 指 導 教 師 郁 子 安 起 止 日 期 2017-2-222017-3-20 摘要：研究塑料雙色模注射成型模具結(jié)構(gòu)，以及雙色產(chǎn)品注射的過程。通過查閱注雙色注塑模具的相關(guān)文獻，結(jié)合雙色注塑的特點，提出最佳設計方案。包括塑料件的工藝分析，塑件的成型方案分析，雙色注射模技術(shù)的介紹，注射?？傮w結(jié)構(gòu)的設計，注射機的選擇校核，模具零件的設計以及成型零件的制訂等內(nèi)容。塑件在第一次注射后開模，動模旋轉(zhuǎn)1

2、80 度后閉模，進行第二次注射，生產(chǎn)出一個塑件有兩種顏色（或材質(zhì)）的產(chǎn)品。節(jié)約成本、提高效率，設計出結(jié)構(gòu)合理、成本低廉、便于操作和維護的模具。 關(guān)鍵詞：注射模具，雙色注射，模具結(jié)構(gòu)The design of injection mold of double coloured plasticAbstract：This paper studies the injection mold structure of double coloured plastic and the process of double coloured plastic injection. On the basis of c

3、ollections of numerous materials on double coloured plastic injection molds, combining characteristics of double coloured plastic injection, this paper raises an optimum design. Include analyse process and moulding project for plastic part, introduce double coloured injection mold technology,design

4、the injection mold structure and choose and check injection mechine modle.Design the mold every part and make the molding part stander and so on. scheme: Open the mould after the first time injection, rotate the movable mould 180 degrees, close the mould; and then conduct the second injection to pro

5、duce a double coloured plastic part. In this way, we can promote efficiency and cost savings, and produce reasonably structured, low-cost, easy-operating and maintainable moulds. Key words: injection mold，double colour injection，mold structure目錄第一章 前言 61.1 選題的目的及意義61.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢61.3 雙色塑料注射模技術(shù)的介紹7

6、第二章 塑件基本信息82.1 塑件尺寸精度92.2 塑件表面要求和質(zhì)量92.3 塑件結(jié)構(gòu)92.4 材料選擇102.4.1 ABS材料的性能112.4.2 PMMA材料性能13第三章 模具設計方案的確定15第四章 注塑機的選擇154.1 注塑機的選擇154.2 注塑機有關(guān)工藝參數(shù)的校核164.2.1 型腔數(shù)量的確定164.2.2 鎖模力的校核174.2.3 開模行程和開出距離的校核174.2.4 模厚校核174.2.5模板尺寸的校核 17第五章 注塑模具的設計195.1 澆注系統(tǒng)的設計195.1.1 主流道及射嘴設計195.1.2 澆口的設計205.1.3 分流道的設計215.2 注塑模具成型零

7、部件設計215.2.1 分型面位置的確定225.2.2 成型零件結(jié)構(gòu)設計235.2.3型腔 型芯主要尺寸計算235.2.4板（即動模支承板）的厚度計算 255.2.5 側(cè)壁厚度和底板厚度計算255.2.6 排氣方式和排氣槽的設計255.3 合模導向和定位結(jié)構(gòu)設計265.3.1 導柱的選擇和設計265.3.2 直導柱尺寸和結(jié)構(gòu)的要求275.3.3 導套的設計275.4 脫模結(jié)構(gòu)的設計285.4.1 脫模機構(gòu)的要求285.4.2 制品推出的基本方式285.4.3 推桿推出機構(gòu)的設計要點295.4.4 脫模力計算295.5 注塑模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計305.5.1 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計的原則305.5

8、.2 水路設計31第六章 總裝圖32結(jié)論：33參考文獻34第1章 前言1.1 選題的目的及意義 隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，目前塑料制品行業(yè)有越來越多的制品加工要求采用多色/多料成型以提高或獲得制品的外觀要求、功能要求和性能要求，如從小的牙刷到大的汽車車燈。但許多制品的成型是在多臺機器上用嵌件的方法多次成型的，存在諸多 不足和弊端，如注塑產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定性低，產(chǎn)品變形不易控制，成型周期長產(chǎn)量低。而采用雙色注射成型機加工雙色/雙料制品，可以雙色一次成型，減少多次組合加工所產(chǎn)生的品質(zhì)異常。對于客戶而言，這不但大幅降低生產(chǎn)成本同時也提高了產(chǎn)品品質(zhì)。 雙色注塑模具成型主要以雙射成型機兩只料管配合兩套模具按先后

9、次序經(jīng)兩次成型制成雙色注塑模具產(chǎn)品。 比起傳統(tǒng)射出成型，雙料共射射出成型制程有如下的優(yōu)點： （1）核心料可以使用低黏度的材料來降低射出壓力。 （2）從環(huán)保的考慮，核心料可以使用回收的二次料。 （3）據(jù)不同的使用特性，如厚件成品皮層料使用軟質(zhì)料，核心料使用硬質(zhì)料或者核心料可以使用發(fā)泡塑料來降低重量。 （4）利用較低質(zhì)量的核心料以降低成本。 （5）皮層料或核心料可使用價格昂貴且具特殊表面性質(zhì)，如防電磁波干高 電導性等材料以增加產(chǎn)品性能。 （6）皮層料和核心料配合可以減少成型品殘余應力、增加機械強度或產(chǎn)品表面性質(zhì)。 雙色射出成型、雙料共射出成型的特性與應用可以看出未來有逐步取代傳統(tǒng)射出成型制程的趨勢

10、。革新性射出成型技術(shù)不但提高了射出成型制程的精密度、提供高難度制程技術(shù)，而且開拓了射出成型制程領域的范圍。創(chuàng)新的射出設備與制程，才足以應付愈來愈多樣化、高質(zhì)量、高附加價值的產(chǎn)品需求。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 近年來我國的模具技術(shù)有了很大的發(fā)展，在大型模具方面，已能生產(chǎn)大屏彩電注塑模具、大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具。機密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。在成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成行模、高效多色注塑模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新業(yè)取得了較大進展。氣體輔助注射成形技術(shù)的使用更趨成熟。熱流道模具開始推廣，有些單位還采

11、用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。再者應用優(yōu)質(zhì)材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。當前國內(nèi)外用于注塑模具方面的先進技術(shù)主要有以下幾種： （1）熱流道技術(shù) 它是通過加熱的辦法來保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態(tài)。由于在流道附近或中心設有加熱棒和加熱圈，從注塑機

12、噴出口到澆口的整個流道都處于高溫狀態(tài)，使流道中的塑料保持熔融，停機后一般不需要打開流道取出凝料，再開機時只需加熱流道到所需溫度即可。這一技術(shù)在大批量生產(chǎn)塑件、原材料較貴和產(chǎn)品質(zhì)量要求較高的情況下尤為適用。熱流道注塑成型技術(shù)應用范圍很廣，基本上，適用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用熱流道模具加工，許多產(chǎn)品如手機殼、按鍵、面板、尺寸要求精密的機芯部件等都是采用熱流道技術(shù)成型。一個典型的熱流道系統(tǒng) 一般由如下幾大部分組成：熱流道板（MANIFOLD）；噴嘴（NOZZLE）；溫度控制器；輔助零件。 （2）氣體輔助注射成形技術(shù) 它是向模腔中注入經(jīng)準確計量的塑料熔體，在通過特殊的噴嘴向熔體中注入壓縮氣

13、體，氣體在熔體內(nèi)沿阻力最小的方向前進，推動熔體充滿型腔并對熔體進行保壓，當氣體的壓力、注射時間合適的時候，則塑料會被壓力氣體壓在型腔壁上，形成一個中空、完整的塑件，待塑料熔體冷卻凝固后排去熔體內(nèi)的氣體，開模退出制品。氣體輔助注射成形技術(shù)的關(guān)鍵就是怎么合理的把握注入熔融的塑料的時間與充人氣體的時間的配合。氣體輔助注射可以應用在除特別柔軟的塑料以外的任何熱塑性塑料和部分熱固性塑料。應用氣體輔助注塑成型技術(shù)，可以提高產(chǎn)品強度、剛度、精度，消除縮影，提高制品表面質(zhì)量；降低注射成型壓力以減小產(chǎn)品成型應力和翹曲，解決大尺寸和壁厚差別較大產(chǎn)品的變形問題；簡化澆注系統(tǒng)和模具設計，減少模具的重量減少塑件產(chǎn)品的重

14、量，減少成型時間以降低成本和提高成型效率等。氣體輔助成形周期可分為如下六個階段：塑料熔體填充階段、切換延遲時間、氣體注射階段、保壓階段、氣體釋放階段、推出階段。 （3）共注射成形技術(shù) 它是使用兩個或者兩個以上注射系統(tǒng)的注塑機，將不同品種或者不同色澤的塑料同時或者先后注射進入同一模具內(nèi)的成形方法。國內(nèi)使用的多為雙色注塑機。采用共注射成形方法生產(chǎn)塑料制品時，最重要的工藝參數(shù)是注射量、注射速度和模具溫度。 （4）反應注射成形技術(shù) 它是將兩種或者兩種以上既有化學反應活性的液態(tài)塑料（單體）同時以一定壓力輸入到混合器內(nèi)進行混合，在將均勻混合的液體迅速注入閉合的模具中，使其在型腔內(nèi)發(fā)生聚合反應而固化，成為具

15、有一定形狀和尺寸的塑料制品通常這種成形過程稱之為RIM。1.3 雙色塑料注射模技術(shù)的介紹原理 ：共注射成型是指用兩個或兩個以上注射單元的注射成型機，將不同的品種或不同顏色的塑料，同時或先后注入模具內(nèi)的成型方法。此法可生產(chǎn)多種色彩或多種塑料的復合制品。共注射成型的典型代表有：雙色注射和雙層注射，也可夾層泡沫塑料注射。在本次設計中應用的是雙色注射成型雙色注射成型這一成型方法有兩個料筒和一個噴嘴所組成的注射機，通過液壓系統(tǒng)調(diào)整兩個推料柱塞注射熔料進入模具的先后次序，來取得所要求的不同混色情況的雙色塑料制品的。也有用兩個注射裝置、一個公用合模裝置合兩副模具制得明顯分色的混合塑料制品的。雙色產(chǎn)品能得到這

16、么大的發(fā)展，有賴于雙色注射成型機出現(xiàn)和成熟。在此，介紹下最新的雙色注射成型機的性能。HTS360雙色注射成型機，是大型的雙色注射成型機。整機為模塊化設計，可進行多種拼接組合，擴大應用范圍；兩套互相獨立、并行布置注射裝置；合模部件采用內(nèi)卷式斜排五鉸鏈雙曲肘合模結(jié)構(gòu)，并運用三維建模、機構(gòu)裝配和有限元分析技術(shù)精心設計而成；兩套獨立的液壓頂出系統(tǒng)，擴大機器的應用范圍和靈活度；雙工位雙向180轉(zhuǎn)動模板采用液壓馬達驅(qū)動，使用進口高性能、長壽命可軸向移動的滾針軸承，分段轉(zhuǎn)模壓力、流量控制，轉(zhuǎn)動模板準確位置由液壓定位銷和固定定位銷共同定位，確保轉(zhuǎn)動模板定位精度，保護模具安全；轉(zhuǎn)動模板模具冷卻水連接裝置，模具所

17、需冷卻水可方便地從轉(zhuǎn)動模板連接，從而避免冷卻水管纏繞、干涉；兩套獨立的比例壓力流量控制油路，用來控制驅(qū)動兩套注射裝置和兩套液壓頂出系統(tǒng)；射出兩組、頂出兩組及開關(guān)模均采用電子尺控制行程。雙色產(chǎn)品的性能有賴于雙色注射成型機的性能與模具設計的合理性。常用的雙色注射模具可分為四種，型芯旋轉(zhuǎn)式、既件板旋轉(zhuǎn)式、型芯(型腔)后退式，型芯滑動式。成型雙色塑件有兩種方法。一是用兩副模具在兩臺普通注射機上分別注射成型。第一次注射成型嵌件(如電話機按鍵字碼)，再注射另一種顏色的塑料將嵌件進行包封，完成雙色注射。這種方法勞動強度大，生產(chǎn)效率低。目前我國工業(yè)生產(chǎn)的很多雙色塑料制品都是依靠這種成型方式。由于雙色注射機的產(chǎn)

18、生，這種成型方式必然被逐步淘汰。第二種成型雙色制品的方法是用一付模具，在專用雙色注射機上一次注射成型。由于雙色注射機有兩個相互垂直或平行的獨立注射裝置。因而生產(chǎn)效率高，勞動強度低。在進行雙色料射成形時，通常是不同顏色的同一種塑料。這種嵌件和包封塑料的結(jié)臺強度好，若使用不同品種的塑料則應在嵌件上增設凹槽以增加結(jié)合強度。另外，當兩種塑料要求的模具溫度不同時，應使一次型芯(嵌件)和二次型芯(包封)控制在不同的模具溫度下。雙色產(chǎn)品是由兩種不同色的塑料原料通過分別注射成型而形成單一的注射產(chǎn)品。對模具的實際要求就是兩個相同的凸模要對應兩個不同的凹模型腔，其中第二色型腔體積往往大于第一色型腔體積，在第一次注

19、射后，先開模然后動模利用注射機可旋轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)180度,再合模并采用與第一次注射不同色的原料進行第二次注射。第二次開模后，已完成兩次注射的凸模進行脫模動作。要求注射機上有兩個注射噴嘴，分別注射不同顏色的原料，同時其動模固定板附帶有可旋轉(zhuǎn)180度的回轉(zhuǎn)裝置。第2章 塑件基本信息 2.1 塑件尺寸精度 塑料制品的尺寸精度與塑料制品用途有關(guān)，根據(jù)各種塑料收縮率不同，可將各種塑料的公差等級分為高精度、一般精度和低精度。由于儀器后蓋是內(nèi)外兩層塑件，需要精度較高，所以一般精度MT4，未注公差尺寸為MT5。 2.2 塑件表面質(zhì)量 塑件表面質(zhì)量包括表面粗糙度、表面光澤性、色彩均勻性、云紋、冷疤、表面缺陷程度、熔

20、結(jié)痕、毛刺、拼接縫以及推桿痕跡等等。如果冷疤、表面缺陷程度、熔結(jié)痕、毛刺、拼接縫以及推桿痕跡等不影響塑件使用和美觀，則制品的表面質(zhì)量主要取決于表面粗糙度。一般情況下，原材料的質(zhì)量、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就越高，模具制造的難度也就越大。因此，制品表面的粗糙度應視情況而定，除了考慮使用要求外，還須考慮美觀。最后選擇制品外表面Ra=0.8，內(nèi)表面Ra=1.6。2.3 塑件結(jié)構(gòu) 塑件結(jié)構(gòu)圖如圖2.1，圖2.2 圖 2.3圖2.1 主視圖 圖2.2 俯視圖圖

21、2.3 3D圖2.4 材料選擇 本產(chǎn)品為雙色儀器后蓋制品材料所選用的塑料材料第一種為ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物第二種為苯乙烯改性PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）。2.4.1 ABS材料的性能ABS是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三種化學單體合成。其中A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。其化學分子結(jié)構(gòu)方式如下：每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。從形態(tài)上看，ABS是非結(jié)晶性材料。三中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個是苯乙

22、烯-丙烯腈的連續(xù)相， 另一個是聚丁二烯橡膠分散相。ABS不透明，外觀除薄膜外都呈淺象牙色、無毒、無味、兼有韌、硬、剛特性，燃燒緩慢，離火后仍繼續(xù)燃燒，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。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)。這就可以賦予用戶在產(chǎn)品設計上有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場上數(shù)百種不同品質(zhì)的ABS材料。ABS具有優(yōu)良的綜合性能，由于組分、牌號和生產(chǎn)廠家生產(chǎn)方法的不同，使之在性能上存在較大差異，因此以下的試驗數(shù)據(jù)僅供參考。（1）物理力學性能 ABS具有優(yōu)良的物理力學性能，如不透水，但略透水蒸氣，沖擊強度較高，尺寸穩(wěn)定性好等。

23、ABS有極好的沖擊強度，即使在低溫也不迅速下降。但是它的沖擊性能與樹脂中所含橡膠的多少、粒子大小、接枝率和分散狀誠有關(guān)，同時也與使用環(huán)境有關(guān)、如溫度越高則沖擊強度越大。當聚合物中丁二烯橡膠含量超過30%時，不論沖擊、拉伸、剪切還是其它力學性能都迅速下降（見表5-5和5-6）。（2）熱性能。ABS制品的負荷變形溫度約為93，若能對制品進行退火處理，則還可增加10左右。（3）電性能。ABS聚合物的電絕緣性受溫度和濕度的影響很小，且在很大頻率變化范圍內(nèi)保持恒定。（4）耐環(huán)境性 ABS聚合物幾乎不受水、無機鹽、堿、酸類的影響，但在酮、醛、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，它不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但長期

24、與烴接觸會發(fā)生軟化溶脹。ABS聚合物表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的鋟蝕會引起應力開裂。（5）耐候性 ABS聚合物的最大不足之處是耐候性較差，這是由于分子中丁二烯所產(chǎn)生的雙鍵在紫外線作用下易受氧化降解的緣故。經(jīng)受350nm以下波長的紫外線照射，氧化作用更甚。氧化速度與光的強度及波長的對數(shù)成正比。ABS是一種成型加工性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。（6）ABS的流變性 ABS聚合物在熔融狀態(tài)下流動特性屬于假塑型液體。雖然ABS的熔體流動性與加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對剪切速率更為敏感。因此在成型過程中可以采用提高剪切速率來降低熔體粘度，改善熔體流動性。ABS屬一無定形聚合

25、物，無明顯熔點，成型后無結(jié)晶，成型收縮率為0.4%0.5%。在成型過程中，ABS的熱穩(wěn)定性較好，不易出現(xiàn)降解或分解，但溫度過高時，聚合物中橡膠相有破壞的傾向。（7）ABS的吸水性 ABS具有一定的吸水性，含水量在0.3%0.8%范圍。成型時如果聚合物中含有水分，制品上就會出現(xiàn)斑痕、云紋、氣泡等缺陷，因此在民型前，需將聚合物進行干燥處理，使其含水量降到0.2%左右。（8）ABS制品的后處理 一般情況下很少出現(xiàn)應力開裂，所以除了使用要求較為苛刻的制品，通常不作制品的后處理。注射速度對ABS的熔體流動性有一定影響，注射速度快，制品表面光潔度不佳；注射速度慢，制品表面易出現(xiàn)波紋、熔接痕等現(xiàn)象，因而除了

26、充模有困難的情況下，一般以中、低速為宜。在制品要求表面光澤較高時，模具溫度可控制在6080對一般制品可控制在50-60。表2.4 ABS的主要性能指標力學性能屈服強度/Mpa50熱性能及電性能玻璃化溫度/C拉伸強度/Mpa38熔點（粘流溫度）/C130160斷裂伸長率/%35熱變形溫度/C45 N/cm3180 N/cm39010883103拉伸彈性模量/Gpa1.8線膨脹系數(shù)/（10-5/C）7.0彎曲強度/Mpa80比熱容/1470彎曲弱性模理/Gpa1.4熱導率/0.263件質(zhì)量沖擊強度/kJ/m2無缺口缺口261燃燒性/（cm/min）慢11體積電阻/*cm6.9*1016布氏硬度/H

27、BS9.7R121擊穿電壓/（kV/mm）物理性能密度/（g/cm3）1.021.16吸水性/%（24h）0. 20.4比體積/（cm2/g）1.021.06透明度或透光率不透明表2.5 ABS的成型工藝參數(shù)溫度料筒一區(qū)/150-170二區(qū)/180-190三區(qū)/200-210噴嘴/180-190模具/50-70壓力注射/Mpa60-100保壓/Mpa40-60時間注射/s2-5保壓/s5-10冷卻/s5-15周期/s15-30后處理方法紅外線烘箱溫度/70時間/h0.3-12.4.2 PMMA材料的性能聚苯乙烯改性PMMA的性能，有極好的透明性，機械強度較高，有一定的耐熱性、耐寒性、耐氣候性、

28、耐腐蝕性、絕緣性良好。制品尺寸穩(wěn)定，成型容易，流動性較好。與ABS熔接性良好。用來制造一定透明度和強度的零件。PMMA的透光性不僅優(yōu)于其他透明塑料，而且比普通無機玻璃還高10，可透過大部分紫外線個部分紅外線。（1）力學性能PMMA具有良好的綜合力學性能，在通用塑料中居前列，拉伸、壓縮、彎曲等強度均高于聚烯烴，也高于聚苯乙烯、聚氯乙稀等，沖擊韌性較差，但也稍優(yōu)于聚苯乙烯。PMMA的拉伸強度一般可以達到5077PMa水平，彎曲強度可達90130PMa，這些性能數(shù)據(jù)的上限已達到甚至超過某些工程塑料。其斷裂伸長率僅23，故力學性能基本上是屬于硬而脆的塑料，且具有缺口敏感性，在應力下易開裂。（2）熱性能

29、PMMA的耐熱性并不高，它的玻璃化溫度雖然達到104度，但高連續(xù)使用溫度卻隨工作條件的不同在6595度之間改變，熱變形溫度約為96度（1.81MPa），維卡軟化點約為113度。其耐寒性也較差，脆化溫度約9.2度。總括來說，PMMA的熱穩(wěn)定性屬于中等，熱分解溫度為270度，流動溫度為160度。（3）電性能PMMA的極性并不大，具有良好的介電和電絕緣性能，值得注意的是PMMA乃至整個丙烯酸類的塑料，都具有優(yōu)異的抗電弧性，在電弧的作用下，表面不會產(chǎn)生炭化的導電通路和電弧徑跡現(xiàn)象。（4）耐化學試劑及耐溶劑性PMMA可耐較稀的無機酸，但濃的無機酸可使它侵蝕，可耐堿類，但溫熱的NaOH、KOH可使它侵蝕，

30、可耐鹽類和油脂類，耐脂肪烴類，不溶于水、甲醇、甘油等，但可吸收醇類溶脹，并長生應力開裂，不耐酮類、氯代烴和芳烴。它對二氧化硫和臭氧有很好的抵抗能力。（5）耐候性PMMA具有優(yōu)異的耐大氣老化性，其式樣經(jīng)4年的自然老化試驗，重量無變化，拉伸強度和透光率略有下降，色澤略有泛黃，抗銀紋性下降較明顯，沖擊強度還略有提高，其他物理性能幾乎沒有變化。（6）耐燃性PMMA很易燃燒，其有限氧指數(shù)僅17.3。表2.6 PMMA的成型工藝參數(shù)工藝參數(shù)螺桿式注塑機柱塞式注塑機溫度（度）后部 180200180200中部190230前部180210210240噴嘴溫度（度）180200180200模具溫度（度）4080

31、4080注射壓力（MPa）110140110140保壓壓力（MPa）40604060螺桿轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分鐘）2030第3 章 設計方案的確定雙色塑料注射成型模具的設計重點是對模具整體結(jié)構(gòu)的分析研究。雙色注射模具整體結(jié)構(gòu)必須是對稱的，這樣才能保證模具能進行開模動模旋轉(zhuǎn) 180度閉模二次注射的注射過程。 在進行模具設計之前，首先對制品圖及形狀結(jié)構(gòu)分析，其內(nèi)容主要包括以下幾個方面：（1）制品的幾何形狀：本次設計的制品屬輕質(zhì)薄壁制品。（2）制品的尺寸精度和表面粗糙度：塑料的尺寸精度主要決定于塑料收縮率的波動和模具制造誤差。本次塑料制品的尺寸按4級精度取值。產(chǎn)品粗糙度上面已經(jīng)講過，此處不再贅述。（3）制品的

32、脫模斜度：脫模斜度的取向根據(jù)塑件的內(nèi)外形而定，此產(chǎn)品大面在定模，符合產(chǎn)品脫模和成型要求。一般情況，脫模斜度不包括塑件的公差范圍內(nèi)。本產(chǎn)品脫模斜度較大，脫模沒有問題。（4）由于需要在同一模具中兩次注射成型制件，成型由兩種塑料組成的制品，降低成本，以采用雙色注射機及雙色注射模來成型制品。 因為產(chǎn)品本身量不是很大，所以決定采用普通冷流道模具。產(chǎn)品有兩處倒扣所以要做斜頂，產(chǎn)品本身比較薄比較小，因此，初步定下的方案為，單分型面，用頂桿加斜頂頂出即可。第4 章 注射機的選擇4.1 注射機的選擇 模具是生產(chǎn)產(chǎn)品的工具，只有模具安裝在與其相適應的注射機上才能進行產(chǎn)品生產(chǎn)，因此，在模具設計時應該提前了解注射機的

33、各項參數(shù)和技術(shù)規(guī)范，以便設計出符合要求的模具。雙色注塑機類型和規(guī)格很多，分臥式、立式、柱塞式和螺桿式等等。 臥式注塑機是使用最廣泛的注塑成型機，螺桿注塑機塑化效果較好同時注射壓力也較大，避免了塑件出現(xiàn)缺陷或者缺料。臥式螺桿注塑機的優(yōu)點是機床重心較低安裝穩(wěn)定，機體較低，容易操縱和加料，制件推出模具后可自動墜落，實現(xiàn)全自動化操作，節(jié)約 成本，提高效力。所以選擇臥式螺桿注塑機是最佳選擇。 模具設計時應詳細了解，才能設計出合乎要求的模具。設計是應該了解的注射機技術(shù)的規(guī)范有：螺桿直徑、理論射出容積、最大射出壓力、鎖模力、模板行程、拉桿空間、定位孔直徑、注塑機噴嘴孔直徑、噴嘴球頭半徑等。由于同一規(guī)格的注射

34、機，生產(chǎn)廠家不同，技術(shù)規(guī)格也有所不同，所以設計時最好查閱注射機生產(chǎn)廠家提供的注射機使用說明書上標明的技術(shù)規(guī)格。 選擇的注塑機為富強鑫公司生產(chǎn)的FB-140R-A，其各項技術(shù)規(guī)范如表4.1 表4.1 FB-140R-A 的各項參數(shù) 項目 數(shù)據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 螺桿直徑（mm ） 26 理論射出容積（cm） 73 最大射出壓力（MPa） 273.5 鎖模力（Tonf ） 140 模具最小間距（mm ） 80 模具最大間距（mm ） 300 模板行程（mm ） 940x570 噴嘴半徑（mm ） 10定位孔直徑（mm ） 100 噴嘴孔徑（mm ） 5料管中心距（mm ） 400 轉(zhuǎn)盤容模直徑（mm ）

35、 7504.2 注塑機有關(guān)工藝參數(shù)的校核4.2.1 型腔數(shù)量的確定 型腔數(shù)量可以由交貨期、注塑機最大注塑質(zhì)量、塑化能力、鎖模力和模板尺寸來 確定，在此采用注塑機最大注塑質(zhì)量來確定型腔數(shù)量。注塑機的最大注塑質(zhì)量按國際慣例是指注塑機在常溫下密度為 =1.05g/cm3 的普通聚苯乙烯的對空注塑量mso (g),在注入模具時由于流動阻力增加，加大螺桿的逆流量， 再考慮安全系數(shù)，實際注塑量m 取注塑機最大注塑能力的85%。 M=0.85mso =76.60.8565g 式4.1型腔數(shù) n=m/p=65/0.35185 （第一種材料） 式4.2 n=m/p=65/0.19342 （第二種材料）由于雙色模

36、具因為在生成過程中需要旋轉(zhuǎn)，所需要的拉桿空間較大，因此注塑機 的拉桿空間是設計型腔數(shù)主要考慮的參數(shù)，經(jīng)過估算，本注塑機適合的型腔數(shù)為n=4 。 4.2.2 鎖模力的校核當高壓的塑料熔體充滿模具型腔時，會在型腔內(nèi)產(chǎn)生一個很大的力，企圖使模具沿分型面漲開。在塑件的生產(chǎn)過程中作用于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的總應力應小于注塑機的額定鎖模力F，否則在注塑時會因鎖模不緊而產(chǎn)生溢料、跑料甚至傷害操作人員。鎖模力必須小于注塑機的額定鎖模力。 P=KP。 式4.3 式中 P 模具型腔及流道內(nèi)塑料熔體平均壓力，MPa P。注射機料筒內(nèi)螺桿或者柱塞施于塑料熔體得壓力，MPa K 損耗系數(shù)。隨塑料品種、注射機形式、噴

37、嘴阻力、模具流道阻力而不同， 其值在1/32/3 范圍內(nèi)選取。螺桿式注塑機的K值較柱塞式大，直通噴嘴比彈簧噴嘴的K 值大。 注塑機料筒內(nèi)螺桿施于塑料熔體的壓力Po=40MPa 模具型腔及流道內(nèi)塑料熔體平均壓力P =Po/3Po=13.3MPa （K 取1/3） 制品加上澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積A=25.9 cm 鎖模力 F=0.1 P A 式4.4 =0.1 13.325.9 =34.44 KN F 小于所選定的注塑機的最大鎖模力140T，所以從鎖模力方面來看該注塑機符合要求。4.2.3 開模行程和塑件推出距離的校核 注射機的開模行程是有限制的，取出制件所需的距離必須小于注塑機的最大開模

38、行程。開模距離可以分為注射機最大開模行程與模厚有關(guān)和與模厚無關(guān)兩種情況。 模具設計成單分型面且最大開模行程與模厚無關(guān)，所以開模行程按下式校核 SH 1 +H 2 +(510) 式4.5 =50+5+ (510) =60 60 300 式中 H1 塑件脫模距離mm H2 塑件高度(mm) S 注塑機最大開模行程mm 所以從開模行程與塑件推出距離來看該注塑機符合要求. 綜上選擇注塑機FB-140R-A 比較合適。 4.2.4 模厚校核 本模架的模具閉合高度35355060100280MM而FB-140R-A雙色注射機允許的最大模厚和最小模厚為：80MM、300MM，合格4.2.5 模板尺寸的校核所

39、選注射機的模板尺寸為940*570，而本次注射模采用的是250*330。合格。第5 章 注塑模具的設計 儀器后蓋塑料注射成型模具的設計重點是對模具整體結(jié)構(gòu)的分析研究。 雙色注射模具整體結(jié)構(gòu)必須是對稱的，這樣才能保證模具能進行開模動模旋轉(zhuǎn)180 度閉模二次注射的注射過程。制品比較小，包緊力不大，所以本模具采用頂桿頂出。 5.1 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類。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，對塑件質(zhì)量關(guān)系極大。澆注系統(tǒng)是指從注塑機噴嘴進入模具開始，到型腔入口的一段流道。澆注系統(tǒng)設計包括：根據(jù)塑件大小和形狀進行流道布置、決定流道斷面尺寸、

40、對澆口的數(shù)量、位置、形式進行優(yōu)化。 5.1.1 主流道射嘴設計主流道與噴嘴接觸處作半球形凹坑，二者配合嚴密，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23mm，太小無法與噴嘴結(jié)合，太大則密封效果不好，在此取 R =R +(23)=15mm。主流道小端直徑比注塑機噴嘴孔徑大0.5 1mm，取6mm。由于主流道與注塑機的高溫噴嘴反復接觸和碰撞，所以設計成獨立的主流道襯套,選優(yōu)質(zhì)鋼材制作并經(jīng)熱處理提高硬度。主流道襯套要承受交變應力，其外圓盤直徑不能過大，以避免肩部彎矩過大，配合段的直徑D 亦不宜過大，以避免入模的塑料產(chǎn)生過大的反作用力，使主流道襯套后退，臺階轉(zhuǎn)角半徑R 宜大一些，以免淬

41、火開裂或應力集中,取R=1.5mm。為補償在注塑機噴嘴沖擊力作用下主流道襯套變形，可將它的長度設計得比模板厚度短0.02mm，當主流道貫穿幾塊模板時，必須采用主流道襯套，以避免在模板間的拼接處溢料，以致主流道凝料無法脫出。為了節(jié)約成本，提高模具的生產(chǎn)效率，主流道采用襯套式的結(jié)構(gòu)設計，這樣就可以單獨選材、單獨熱處理、單獨機加工，更方便維修。查閱相關(guān)資料后得，射嘴選擇SKD61，熱處理后硬度為48-52 HRC 。射嘴與定模之間的配合采用H7/m6；襯套內(nèi)表面的粗糙度為Ra0.32主流道垂直于分型面，內(nèi)壁精度為，小端直徑6MM，射嘴與模架的配合精度為H7/k6。 主流道射嘴結(jié)構(gòu)見圖5.1 圖5.1

42、 模具射嘴 5.1.2 澆口的設計 澆口直接與塑件相連，把塑料熔體引入型腔。澆口斷面形狀有圓形、矩形和又寬又薄得狹縫形等。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，對充模流動起著控制性作用，成型后制品與澆注系統(tǒng)從澆口處分離，因此澆口尺寸又影響著加工工作量的大小和塑件外觀。 產(chǎn)品第二次進膠采用矩形澆口，澆口尺寸包括澆口斷面尺寸和澆口長度尺寸，澆口長度約為0.52.5mm,在此澆口長度取1mm。如圖 5.2矩形澆口 圖 5.2 矩形澆口小澆口的尺寸會迅速增加充模阻力，所以澆口尺寸應該適中，并且采用矩形澆口。澆口選擇在塑件的外側(cè)底

43、部，采用矩形側(cè)澆口具有以下優(yōu)點：容易機加修整，易保證加工精度，容易調(diào)整到最佳的工藝條件，適時封口，疤痕小，容易充模，保證均衡進料，熔融塑料充滿整個型腔，由于澆口對大型腔為防止噴射，澆口尺寸要適當大些。 產(chǎn)品第一次進膠采用點澆口。又因為產(chǎn)品正面不能有澆口，所以選擇牛角式潛伏式點澆口。點澆口是一種尺寸很小的澆口，物料通過時有很高的剪切速率，這對于降低假塑性流體的表觀粘度是有益的，熔體粘度在高速剪切力場中減小后，將在一段時間內(nèi)繼續(xù)保持該粘度進入型腔，盡管這時型腔中的剪切速率已經(jīng)降低，同時熔融物料通過小澆口時還有摩擦生熱提高料溫的作用，使粘度進一步降低。點澆口適用于表觀粘度對剪切速率敏感的熔體和粘度較

44、低的塑料熔體。點澆口在開模時容易實現(xiàn)自動拉斷，制件上殘留的澆口痕跡很小，故被廣泛應用。點澆口直徑為0.4-2mm（常見為0.6-1.5mm）視物料性質(zhì)和制品重量而定。澆口臺階長度為0.5-1.2mm，最好為0.5-0.8。根據(jù)查閱相關(guān)資料，此產(chǎn)品比較小所以選取點澆口直徑為0.4mm。如圖 5.3 點澆口 圖 5.3 牛角潛伏式點澆口5.1.3 分流道的設計本設計采用U形斷面分流道，分流道開設在動模一邊。這種分流道易于機械加工，且熱量損失和阻力損失均不太大。其內(nèi)壁的表面粗糙度為Ra0.8。如圖5.4所示： 圖 5.4分流道5.2 注塑模具成型零部件設計 型腔是模具上直接成型塑件的部位。直接構(gòu)成模

45、具型腔的所有零件都稱為成型零 件，包括：凹模、凸模、成型桿、成型環(huán)、各種型腔鑲件等。 型腔設計步驟和主要內(nèi)容： （1）根據(jù)塑件形狀、使用要求、塑件成型性能等確定型腔整體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)容包括分型面的位置、進澆位置、排氣位置、脫模方式等。 （2）從制造角度決定型腔能否采用組合式。若需組合，確定各構(gòu)成零件之間的組合方式和零件結(jié)構(gòu)。 （3）根據(jù)塑件尺寸和成型收縮率大小計算成型零件上對應的成型尺寸。 （4）根據(jù)成型時的塑料熔體壓力，對成型零件進行剛度和強度校核，決定其壁厚等尺寸。5.2.1 分型面位置的確定 模具上用于取出制品和澆注系統(tǒng)凝料的，可分離的接觸表面.分型面設計是否合理，對制品質(zhì)量、工藝操作難易程

46、度和模具設計制造都有很大的影響。 （1）分型面的類型 注射分型面一般可以分為四種基本類型： 制品全部在動模內(nèi)成形； 制品全部在定模內(nèi)成形； 制品同時在動、定模內(nèi)成形； 制品在多個瓣合模塊中成形； 具體采用分型面類型要根據(jù)制品的幾何形狀、澆注系統(tǒng)、脫模機構(gòu)，以及制品質(zhì)量要求等因素綜合地加以考慮。 （2）選擇分型面的原則 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較， 從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以

47、下幾項原則： 分型面應選擇在制品的最大截面處，否則，制品無法脫模，在選擇分型面時，這是首要原則； 盡可能使制品留在動模一側(cè)，因為注射機的推出機構(gòu)設置在動模一側(cè)，制品留在動模一側(cè)有利于脫模機構(gòu)的設置； 有利于保證制品的尺寸精度； 有利于保證制品的外觀質(zhì)量滿足塑件的外觀質(zhì)量； 盡可能滿足制品的使用要求； 盡量減少制品在合模方向上的投影面積，以減小所需鎖模力； 長型芯應置于開模方向； 有利于排氣； 有利于簡化模具結(jié)構(gòu)； 在選擇非平面分型面時，應有利于型腔加工和制品的脫模方便。 為了便于模具的加工制造，優(yōu)先選擇平直面為分型面，再根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形式，選定模具的分型面如圖5.5 所示： 分模線圖5.5 分

48、型面5.2.2 成型零件結(jié)構(gòu)設計 構(gòu)成模具型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，例如凹模、凸模、型芯、鑲塊、各種成型桿、各種成型環(huán)。型腔直接與高溫高壓塑料接觸，型腔質(zhì)量關(guān)系到塑件質(zhì)量，因此型腔必須要有足夠的強度、剛度、硬度、耐磨性等來承受塑料的擠壓力和料流的摩擦力，有足夠的精度和適當?shù)谋砻娲植诙?，以保證塑料制品表面光亮美觀、容易脫模。凹模和凸模采用整體式嵌入式的，如圖5.6，整體式嵌入式凹模和凸模具有便于加工（可以分別加工），單獨制造、單獨選材、熱處理，降低成本，易維修等優(yōu)點。其嵌入到定模模板的通孔內(nèi)，保證型腔沿主分型面分開的兩半在合模時的對中性。模板一般采用45#鋼制作，45#鋼調(diào)質(zhì)處理，整體嵌入的型腔

49、采用H13鋼制作，真空氮化熱處理，硬度到達50-52HRC。圖5.6 整體式嵌入的凸模和凹模結(jié)構(gòu)5.2.3 型腔、型芯主要尺寸的計算塑件成型公差按以所選的塑料材料（本設計所選的塑料材料為ABS和聚苯乙烯改性PMMA）的“精度等級的選用”的建議采用的精度等級來選的，考慮到塑件的使用場合、大小等一系列因素，則取精度為普通精度等級的4級。本設計的模具成型腔按平均收縮率計算，模具的制造公差可以按塑件公差的 1/3 1/6來取，或按IT9查表標注。本設計是按塑件公差的 1/3 1/6來取的。（1）型腔或型芯的徑向尺寸計算型腔的徑向尺寸：DM = DS + DSSCP - 3/4+Z型芯的徑向尺寸：DM = DS + DSSCP + 3/4-Z其中：DS 塑件名義尺寸，型芯和型腔各自對應。SCP 塑件的平均收縮率 塑件允許的公差值Z模具制造公差，本設計是按塑件公差的 1/3 1/6來取的。（2）型腔和型芯的高度尺寸計算型腔深度尺寸：HM = HS + HSSCP 2/3 +Z 型芯高度尺寸：HM = HS + HSSCP + 2/3 Z其中：HS 塑件高度名義尺寸SCP、 和Z均與上述意義相同。（3）型芯之間或成型凸臺之間中心距尺寸計算LM = LS + LSSCP1/2Z其中：LM 模具中心孔或型芯中心距尺寸LS 塑件中心距名義尺寸此外，凸臺高度、起伏凸邊高度、起伏凸邊位置、非配