名片盒注塑工藝與模具設計

名片盒注塑工藝與模具設計1、緒論1.1、引言模具是工業(yè)生產的基礎工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。75%的粗加工工業(yè)產品零件、50%的精加工零件均由模具成型，絕大部分塑料制品也由模具成型。作為國民經濟的基礎工業(yè)，模具涉及汽車、家電、電子、建材、塑料制品等各個行業(yè)，應用范圍十分廣泛。模具又是“效益放大器”，用模具加工產品大大提高了生產效率，而且還具有節(jié)約原材料、降低能耗和成本、保持產品高一致性等特點。在國外，模具被稱為“金鑰匙”、“進入富裕社會的原動力”等等。據國外統(tǒng)計資料，模具可帶動其相關產業(yè)的比例大約是1:100，即模具發(fā)展1億元，可帶動相關產業(yè)100億元。塑料在農業(yè)、制造業(yè)、建筑業(yè)、國防尖端工業(yè)、交通與航空工業(yè)、辦公及家用電器工業(yè)、醫(yī)療及醫(yī)療器械、包裝業(yè)、日常用品和體育用品等各個領域應用廣泛。20世紀90年代初，世界合成樹脂產量已達到9650萬噸，按體積計算已超過了鋼的年產量，在機械產品的品種和規(guī)模上都成倍增長。塑料可以說是無所不在并成為人們不可缺少的物質，并且還將有越來越廣泛的用途⑻。塑料模具作為重要的生產裝備和工藝發(fā)展方向，在現代工業(yè)的規(guī)模生產中日益發(fā)揮著重大作用。通過模具進行產品生產具有優(yōu)質、高效、節(jié)能、節(jié)材、成本低等顯著特點，由于塑料的易于成型的優(yōu)點，充分的考慮塑料的收縮率可以使用塑料模具加工出最終零件，成型精度很高一般不需要精加工。近年來塑料模具的發(fā)展很快，其中注塑模具是最常用的形式。在塑料材料、制品設計及加工工藝確定以后，塑料模設計對制品質量及產量就具有決定性的影響。首先，模腔形狀、流道尺寸、表面粗糙度、分型面、進澆與排氣位置選擇、脫模方式以及定型方法的確定等，均對制品尺寸精度和形狀精度以及塑件的力學性能，應力大小、表觀質量與內在質量等，起著十分重要的影響。其次，在塑件加工過程中，塑料模結構的合理性，對操作的難易程度具有重要的影響。再次，塑料模對塑件成本也有相當大的影響，除簡易模具外，一般說來制模費用是十分昂貴的，大型塑料模更是如此?，F代塑料制品產生中，合理的加工工藝、高效率的設備和先進的模具，被譽為塑料制品成型技術的“三大支柱”。尤其是塑料模對實現塑料加工工藝要求、塑料使用要求和塑件外觀造型要求，起著無可替代的作用。高效全自動化設備，也只有裝上能自動化生產的模具，才能發(fā)揮其應有的效能。此外，塑件生產和產品更新均以模具制造和更新為前提［14］。作為近現代科技的先行者---電子產業(yè)的發(fā)展迅猛，無論在家居、出行、辦公、生產等各行各業(yè)，智能化更加明顯，集成化也更強。而電子產業(yè)是微型、精密型塑料制品的主要應用方向之一，而且由于現在資源匱乏速度比人們預期的要加快許多，我國的樹脂也主要靠進口，資源的浪費在生產上只有一成，而九成是在設計環(huán)節(jié)，我們作為設計者必須認真考量。塑料模具作為塑料件的生產載體必須與時俱進，跟上時代的步伐。在模具設計中計算機輔助設計已經普及，本設計通過CAD輔助設計了手機后蓋的注塑模具設計。1.2塑料模具發(fā)展現狀現代模具行業(yè)是技術、資金密集型的行業(yè)。近年來，我國模具行業(yè)結構調整步伐加快，主要表現為大型、精密、復雜、長壽命模具和模具標準件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度：塑料模和壓鑄模比例增大；面向市場的專業(yè)模具廠家數量及能力增加較快。截至2006年底，中國模具制造業(yè)規(guī)模以上企業(yè)1314家，從業(yè)人員244155人；全年完成工業(yè)總產值555.61億元，實現銷售收入和利潤539.58億元和46.75億元；出口10億美元，進口14.7億美元，進出口比例進一步趨向合理。數據顯示，我國目前模具總產值已躍居世界第三，僅次于日本和美國。當今世界正進行著新一輪的產業(yè)調整.一些模具制造逐漸向發(fā)展中國家轉移，中國正成為世界模具大國。近年來，外資對我國模具行業(yè)投入量增大，工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉移的趨勢進一步明朗化，我國模具行業(yè)迎來新一輪的發(fā)展機遇的同時，也將面臨巨大的挑戰(zhàn)。據資料介紹，德國已研制出注射0.1g的微型注射機，用于生產0.05g的塑件，我國也研制出0.5g的注塑機，用于生產0.1g左右的手表軸塑件，法國已擁有注塑量為170kg的超大型注塑機，其合模力為150MN；目前我國也研制出注射量達3.5萬cm3，合模力為80MN的特大型注射機。塑件趨向緊密化、微型化與超大型化，對模具的要求也越來越高［2］。國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，其主軸轉速可達40000~100000r/min，快速進給速度可達30~40m/min，加速度可達1g，換刀時間可提高1?2s；加工模具的硬度可達60HRC，表面粗糙度可達Ra<1um⑻。近年來，我國研制的PMS鏡面塑料模具鋼以及美國的P21和日本的NAK55鋼，就是在低級材料（中碳鋼、低碳鋼）中加入Ni、Cr、Al、Cn、Ti等合金元素后，經過毛胚淬火與回火處理，使其硬度W30HRC，然后加工成型，再進行時效處理，使模具硬度上升40?50HRC,這種模具表面強化熱處理新技術的應用，大大提高了模具的使用壽命［2］。在傳統(tǒng)注射成型技術的基礎上，又發(fā)展出了一些新的注射成型工藝，這是新型注射成型工藝主要包括流體輔助注射成型、結構泡沫成型、復合注射成型、推拉成型、注射壓縮成型、低壓注射成型、交變注射成型、熔芯注射成型、動態(tài)保壓注射成型和計算機輔助成型等。這些新的注射方法將會使得注塑工藝有著更長遠的發(fā)展［4］。估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到40%，遠不及工業(yè)發(fā)達國家模具制造的標準化程度。在各種塑料模具中，只有注射模具有關于模具零件、模具技術條件和標準模架等國家標準。近年來，我國塑料模具制造水平已有較大提高。大型塑料模具已能生產單套重量達到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已達到2Mm制件精度很高的小模數齒輪模具及達到高光學要求的車燈模具等也能生產。多腔塑料模具已能生產一模7800腔的塑封模；高速模具方面已能生產擠出速度6m/min以上的高速塑料異型擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在生產手段上，模具企業(yè)設備數控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術的應用面已大為擴展，高速加工及RP/RT等先進技術的采用已越來越多，模具標準件使用覆蓋率及模具商品化率都已有較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。另外，三資企業(yè)的蓬勃發(fā)展進一步促進了塑料模具設計制造水平及企業(yè)管理水平的提高，有些企業(yè)已實現信息化管理和全數字化無圖紙制造。我國塑料模具行業(yè)和國外先進水平相比，主要存在以下方面的問題：1） 發(fā)展不平衡，產品總體水平較低。包括在生產方式及企業(yè)管理上的總體水平與發(fā)達國家相比有10年以上的差距。2） 工藝裝備落后，組織協(xié)調能力差，很多大的項目難以承接。3） 大多數企業(yè)規(guī)模較小，開發(fā)能力弱，創(chuàng)新不足。4） 供需矛盾一時難以解決。國產塑料模具的市場占有率不高，而在大型、精密、長壽命模具滿足率更低。5） 體制和人才問題的解決尚待時日。隨著中國市場經濟的發(fā)展，計劃經濟的弊端愈顯，計劃經濟下的很多弊病依然存在，市場經濟發(fā)展出現畸形，嚴重制約了模具行業(yè)的發(fā)展。模具行業(yè)競爭性較強，老的經營體制已不適應，人才的數量和素質也跟不上行業(yè)的快速發(fā)展，現在這些問題在解決進程中，但還需要時日。6）原材料、能源、人工成本等持續(xù)上升，而模具價格反而下滑，模具企業(yè)總體利潤不斷下降。為了發(fā)展，模具企業(yè)必須從以前的經驗型和模仿型設計向自主創(chuàng)新設計方向發(fā)展，積極采用高新技術已成為一種趨勢［14。1.3塑料模具發(fā)展展望根據“十一五”模具行業(yè)發(fā)展的任務與目標，我國模具行業(yè)要努力解決發(fā)展中存在的諸如總量供不應求、產品結構不夠合理、工藝裝備水平低、配套性不好、利用率低、技術人才嚴重不足、專業(yè)化程度低、高檔產品市場缺席等問題，使我國模具行業(yè)向大型、精密、復雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展，在良好的市場環(huán)境中穩(wěn)步前進。根據國內和國際模具市場的發(fā)展狀況，有關專家預測，未來我國的模具經過行業(yè)結構調整后，將呈現十大發(fā)展趨勢：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來越高；三是多功能復合模具將進一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；五是氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標準化和模具標準件的應用將日漸廣泛；七是快速經濟模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大，這也是產品結構調整所導致的模具市場未來走勢的變化。廣大模具企業(yè)在科學發(fā)展觀指導下，將進一步搞好科技進步與創(chuàng)新，堅持走新型工業(yè)化道路，將速度效益型的增長模式轉變到質量和水平效益型的軌道上來，模具工業(yè)必將得到又好又快的發(fā)展。2、塑件的工藝分析2.1塑件形狀分析本零件為名片盒本零件無特機構。零件基本尺寸為48x45,壁厚為1mm，粗略計算零件體積為50x46x1=2300mm3=2.3cm3。零件粗糙度為Ra0.4及Ra0.8。零件基本尺寸如圖2-3所示。圖2-3塑件圖2.2塑件材料分析2.2.1塑件的材料選用本塑件為名片盒，要求為耐磨損耐腐蝕和足夠的強度，顏色為乳白色，其所選用的材料為電子產品常用材料一PC+ABS（聚碳酸酯+丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物）配比為PC70%+ABS30%。聚碳酸酯（PC）是一種性能優(yōu)良的熱塑性工程材料，密度為1.18-1.20g/cm3。聚碳酸酯韌而剛，抗沖擊性在熱塑性材料中名列前茅，其成型零件可達到很好的尺寸精度并能在很寬的溫度變化范圍內保持尺寸的穩(wěn)定性，即成型收縮率可穩(wěn)定在0.5?0.8%，聚碳酸酯可耐室溫下的水、稀酸、氧化劑、還原劑、鹽、油、脂肪烴，但不耐堿、胺、酮、芳香烴。聚碳酸酯具有良好的耐氣候性，但其最大的缺點是塑件易開裂，耐疲勞程度較差。用玻璃纖維增強聚碳酸酯可克服上述缺點，使聚碳酸酯具有更好的力學性能、更好的尺寸穩(wěn)定性、更小的成型收縮率，并可提高耐熱性和耐藥性，降低成本。聚碳酸酯雖然吸水性小，但高溫時對水分比較敏感，所以加工前必須進行干燥處理，否則會出現銀絲、氣泡及強度下降現象；聚碳酸酯熔融溫度高，粘度大，流動性差，所以，成型時要求有較高的溫度和壓力；由于聚碳酸酯熔融粘度對溫度比較敏感，所以一般用提高溫度的辦法來增強熔融塑料的流動性。丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）是由丙烯晴、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分各自的特性，使ABS具有良好的綜合力學性能。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能。ABS無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.02-1.05g/cm3。ABS有極好的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降，其成型收縮率為0.3?0.8%。ABS有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿和酸類對ABS幾乎無影響，但在酮、醛、酯、氯化烴中會溶解或形成乳濁液。ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS塑料表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的侵蝕會引起應力開裂。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工，經過調色可配成任何顏色。ABS的缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70°C左右，熱變形溫度為93°C左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。ABS在低溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理；ABS易產生熔接痕，模具設計時應注意盡量減少澆注系統(tǒng)對流料的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50?60°C，而在強調塑件光澤和耐熱時，模具溫度應控制在60?80°C[8]。PC+ABS塑料合金材料的綜合性能較好又成型容易，特別具有優(yōu)良的耐熱性能、沖擊性能、低溫沖擊性能和阻燃性。主要應用于通訊器材、家用電器、汽車、電腦及外設部件。PC+ABS配比收縮率為1.0045，密度為1.10g/cm3。根據零件的體積計算出塑件質量為m=2.3cm3x1.10g/cm3=2.53g。塑件的脫模斜度為型腔80'型芯50'，塑料的摩擦系數為0.2。2.2.2塑件精度等級的選用及其尺寸公差由電子工業(yè)部頒發(fā)的標準(SJ/T10628--95)查得PC+ABS的公差等級為標注公差尺寸：高精度MT3，一般精度MT4未注公差尺寸：MT5。根據GB/T14486—1993查得其適用的公差數值見表2-1表2-1塑料制品尺寸公差表公差等級公差種類基本尺寸>0~33~66~1010~1414~1818~2424~3030~4040~50標注公差的尺寸公差值MT3A40.280.320.36B0.320.340.360.380.400.440.480.520.56MT4A00.240.280.320.360.420.48B0.360.380.400.440.480.520.560.620.68未注公差的尺寸允許偏差MT5A+0.10+0.12+0.14+0.16+0.19+0.22+0.25+0.28+0.32B+0.20+0.22+0.24+0.26+0.29+0.32+0.35+0.38+0.42本零件精度為一般，即為MT4,公差種類為A，零件的公差從其中選擇。2.2.3塑件注塑工藝參數塑料的注塑工藝參數見表2-2。表2-2塑料注塑工藝參數表ABSPCPC+ABS

注射機類型螺桿式螺桿式螺桿式螺桿轉速/(r?min-)30~6020?4030?50噴嘴｛形式直通式直通式直通式溫度/°C180?190230?250200?240前段200~210240?280220?250料筒溫度/°C｛中段210~230260?290210?240后段180?200240?270190?220模具溫度/°C50?7090?11070?90注射壓力/MPa70~9080?13080?150保壓壓力/MPa50?7040?5040?70注射時間/s3?50?51?5保壓時間/s15?3020?8020?60冷卻時間/s15?3020?5020?50成型周期/s40?7050?13050?100此塑件的注塑工藝參數為噴嘴溫度220°C，料筒溫度依次為230°C、220°C、210°C；模溫80°C，平均注射壓力90MPa注射時間3s；保壓壓力50MPa，保壓時間40s，冷卻時間30s。2.3注塑機的選用根據塑料注塑工藝參數--注射壓力可從XS-ZY-500和XS-ZY-125中選擇，其主要參數分別列于表2-3中。表2-3注塑機參數項目XS-ZY-125XS-ZY-500額定注射量/cm3125500螺桿直徑/mm4265注射壓力/MPa120145注射行程/mm115200注射方式螺桿式螺桿式鎖模力/kN9003500最大成型面積/cm33201000最大開合模行程/mm300500模具最大厚度/mm300450模具最小厚度/mm200300噴嘴圓弓瓜半徑/mm1218噴嘴孔直徑/mm43、5、6、8頂出形式兩側設有頂桿，機械頂出中心液壓頂出，頂出距100mm。兩側頂桿機械頂出經過對模具應有大小評定選擇XS-ZY-125。2.4注塑機的校核2.4.1最大注射量的校核設計模具時，應保證成型塑件所需的總注射量小于所選注塑機的最大注射量，艮口: nm+m1WKmp式中塑件體積m為2.3cm3,m1為澆注系統(tǒng)和飛邊所需的塑料體積，型腔數量n為2,注射機的最大注射量mp為125cm3，可驗證得到注射機的最大注射量足夠。2.4.2鎖模力的校核當高壓的塑料熔體充滿模具型腔時，會產生使模具分型面漲開的力，這個力的大小等于塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔壓力，其應小于注塑機的額定鎖模力Fp，才會在注射時不會發(fā)生溢料現象，即：FZ=p(nA+A1)<FpPC+ABS注射時型腔平均壓力為90MPa，nA+A1的數值估算為2x(0.05x0.05)=0.005mm2，即FZ=105kN，而本注射機Fp=900kN。2.4.3注射壓力的校核由于所選材料粘度較大，其所需注射壓力較大，ABS注射壓力范圍為70?90MPa，PC為80?130MPa，本零件材料注射壓力為90MPa，注射機為螺桿式，壓力損失較小，120MPa已滿足使用。2.4.4模具與注射機安裝部分相關尺寸的校核噴嘴尺寸設計模具時，主流道始端的球面必須比注塑機頭部球面半徑大1?2mm。主流道小端直徑要比噴嘴直徑略大0.5?1mm，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模。2） 定位圈尺寸模具定位板上凸出的定位圈應與注塑機固定模板上的定位孔呈較松動的間隙配合。3） 最大、最小壁厚模具的總厚度應在注射機可安裝模具的最大模厚與最小模厚之間，本注射機為300mm和200mm，本模具厚度為mm，適合此注射機的范圍。4） 開模行程的校核注射機的開模行程是有限制的，塑件從模具中取出所需的開模距離必須小于注射機的最大開模距離，否則塑件無法從模具中取出。由于注射機的鎖模機構不同，開模行程根據情況校核。本模具為雙分型面注射模則其開模行程按下式校核：S<H1+H2+a+（5?10）mm=30+25+10+10=75mm本模具的最大開模行程為300mm，經校核合格。3塑件的位置及澆注系統(tǒng)設計3.1塑料制件在模具中的位置3.1.1型腔數目的確定按照注射機的最大注射量確定型腔的數目根據 n<叫一m1 （3-1）kk——注射機最大注射量的利用系數，一般取0.8;mp 注射機最大注射量，cm3或g;m1——澆注系統(tǒng)凝料量，cm3或g；m 單個塑件體積或質量，cm3或g；根據前面數據mp=125cm3；m=2.3cm3； m1與m相當，同取2.3cm3；經計算得到n<42。由于成型零件要求精度較高，按塑件的精度要求確定型腔的數目，經驗認為，每

增加一個型腔，制品尺寸的精度便降低4%。因此成型高精度的制品時，很難使各個型腔的成型條件與尺寸達到均勻一致，因此型腔不宜過多，經常推薦使用一模四腔結構，而本模具設計時考慮到分型等各方面更適合選用一模兩腔。3.1.2型腔的布排本模具為一模一腔，。塑件在模具中的位置為全部在定模中的結構。3.1.3分型面的選擇分型面是決定模具結構形式的一個重要因素，它與模具的整體結構、澆注系統(tǒng)的設計、塑件的脫模和模具的制造工藝等有關，因此分型面的選擇是注射模設計中的一個關鍵步驟。分型面的設計需要按照以下原則：1） 分型面應選在塑件外形最大輪廓處；2） 分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模；3）分型面的選擇應保證塑件的精度要求；圖3-2分型面4） 分型面的選擇應滿足塑件的外觀質量要求；5） 分型面的選擇要便于模具的加工制造；6） 分型面的選擇應有利于排氣。主分型面得形式為平直分型面，樣式如圖3-2所示。3.2普通澆注系統(tǒng)設計3.2.1普通澆注系統(tǒng)的組成及設計原則澆注統(tǒng)式指模中由注射噴嘴到型之間的進料 通道。普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。澆注系統(tǒng)的設計是模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，設計合理與否對塑件的性能、尺寸、

內外部質量及模具的結構、塑料的利用率等有較大影響。對澆注系統(tǒng)進行設計時，一般應遵循如下基本原則：1） 了解塑料的成型性能；2） 盡量避免或減少產生熔接痕；3） 有利于型腔中氣體的排出；4） 防止型芯的變形和嵌件的位移；5） 盡量采用較短的流程充滿型腔；6） 流動距離比和流動面積比的校核。3.2.2主流道設計主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經模具的部分，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。采用澆口套以后，不僅對主流道的加工和熱處理以及襯套本身的選材等工作帶來很大方便，而且在主流道損壞后也便于修磨或更換。主流道錐角a應為2°C?6°C，本模具為4°C，則主流道大端直徑為8.1mm。標準澆口套根據GB/T4169.19—2006選擇，直徑D1為35mm。小端直徑d比注射機噴嘴直徑大0.5?1mm，本注射機噴嘴直徑為4mm，則d選擇為4.5mm。由于小端的前面是球面，其深度為3mm，注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，主流道球面半徑應比噴嘴球面打1?2mm；本注射機噴嘴半徑為12mm，主流道球面半徑為13mm。流道內表面粗糙度為Ra0.8um，材料一般為碳素工具鋼，熱處理淬火硬度53?57HRC。根據GB/T4169.19—2006選擇標準澆口套35x60。定位圈澆口套見圖3-3。定位圈與注射機定模固定板中心的定位孔相配合，其作用是為了使主流道與噴嘴和機筒對中。根據GB/T4169.18—2006選擇標準定位圈80。3.2.4澆口的設計好、高質量地注射型。3.2.4澆口的設計好、高質量地注射型。根據結構，零件澆口套與模板間的配合采用H7/m6的過渡配合，澆口套與定位圈采用H9/f9的配合。3.2.3分流道設計在設計多型腔或者多澆口的單型腔的澆注系統(tǒng)時，應設置分流道。（1）分流道的形狀與尺寸分流道開設在動定模分型面的兩側或任意一側，其截面形狀應盡量使其比表面積小，在溫度較高的塑料熔體和溫度相對較低的模具之間提供較小的接觸面積，以減少熱量損失。分流道的截面形式選擇為梯形截面，其易于加工，且熔體的熱量散發(fā)和流動阻力都不大，最為常用。梯形截面分流道的尺寸根據經驗選取，梯形大底邊寬度b在5-10mm內選擇，選取b為8mm；梯形高度h選擇為3mm。分流道內粗糙度為Ra1.6um（2）分流道的長度分流道根據型腔在分型面上的排布情況，可分為一次分流道、二次分流道甚至三次分流道。分流道的長度要盡可能短，且彎折少，以便減少壓力損失和熱量損失，節(jié)約塑料的原材料和降低能耗。本模具為一次分流道，總長度L為110mm。澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設計與位置的恰當與否，直接關系到塑件能否零件澆口形式為點澆口，點澆口是一種截面尺寸很小的澆口，俗稱小澆口。點澆口的形式為直接式，如圖3-4所示，點澆口的直徑d=0.5~1.5mm，最大不超過2mm，本模具澆口直徑d為1mm。圖3-4點澆口3.2.5澆口位置的選擇澆口開設的位置對塑件的成型性能及成型質量影響都很大，因此，合理選擇澆口的開設位置是提高塑件質量的一個重要設計環(huán)節(jié)。選擇澆口位置時，需要根據塑件的結構與工藝特征和成型的質量要求，并分析塑件原材料的工藝特性與塑料熔體在模內的流動狀態(tài)、成型的工藝條件，綜合進行考慮。本模具澆口位置在零件上方的圓環(huán)中心處，由于此處在成型后會加裝一個商標，由于澆口拉斷產生的不平整會被遮蓋，所以此處最為適合，具體位置如圖3-4所示。3.3型腔排氣的設計3.3.1設計要點排氣槽位置和大小的選定，主要依靠經驗。通常將排氣槽先開設在比較明顯的部位，經過試模后再修改或增加，基本設計原則為：1） 排氣槽要保證迅速、完全，排氣速度要與充模速度相適應。2） 排氣槽盡量設在塑件較厚的成型部位。3） 排氣槽盡量設在分型面上，但排氣槽溢料產生的毛邊應不妨礙塑件脫模。4） 排氣槽盡量設在料流的終點，如流道、冷料穴的盡端。5） 為了模具制造和清模的方便，排氣槽應盡量設在凹模一側。6） 排氣槽排氣方向不應朝向操作面，防止注射時漏料傷人。7） 排氣槽不應有死角，防止積存冷料。[14]表3-1 塑料的排氣槽厚度塑料名稱排氣槽厚度/mm尼龍類<0.015聚烯烴塑料<0.02PS、ABS、AS、ASA、SAN、POM等<0.03PC、PSU、PVC、PPO、丙烯酸塑料等<0.04排氣槽的寬度可取1.5~6mm，深度以塑料熔體不溢出排氣槽為宜，其數值與熔體粘度有關，一般在0.02?0.05mm范圍內選擇。根據一般經驗，常用塑料的排氣槽厚度的取值如表3-1所示。3.3.2排氣槽的設計

本模具使用排氣槽排氣，開設在凹模上。4模具成型零部件的設計4.1成型零部件的結構設計4.1.1凹模結構設計凹模亦稱型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按結構不同可分為整體式和組合式兩種結構形式。由于整體式凹模是在整塊金屬模板上加工而成的，其特點是牢固，不易變形，不會使塑件產生拼接線痕跡，但是，由于整體式型腔加工困難，熱處理不方便，常用在開關簡單的中、小型模具上。組合式凹模結構是指型腔是由兩個以上的零部件組合而成的，按組合方式不同，組合式凹模結構可分為整體嵌入式、局部鑲嵌式、底部鑲拼式、側壁拼式和四壁拼合式［14。此凹模選擇整體嵌入式結構，形狀為矩形，邊長95mm形式如圖4-1所示。采用過渡配合甚至過盈配合，可使嵌入的凹模固定牢固。公差配合選擇H7/m6。 圖4-1凹模形式4.1.2凸模的結構設計成型塑件內表面的零件稱凸?；蛐托荆饕兄餍托?、小型芯、螺紋型芯和螺紋型球等。對于結構簡單的容器、殼、罩、蓋之類的塑件，成型其主體部分內表面的零件稱主型芯或凸模，而將成型其他小孔的型芯稱為小型芯或成型桿。公差配合選擇H7/m6。主型芯的結構設計 按結構主型可分為整體式和組合式兩種：1）整體式凸模使用整塊模具材料直接加工而成，其結構牢固、不易變形、成型制品不會帶有鑲拼接縫的溢料痕跡；但形狀復雜時，加工困難，優(yōu)質模具材料的消耗量較大，比較適合小型塑料制品模具。 圖4-2型芯結構2）組合式結構便于加工，形狀復雜的型芯往往采用鑲拼組合式結構。本模具主型芯使用整體式結構，安裝樣式如圖4-2所示。小型芯的結構設計小型芯是用來成型塑件上的小孔或槽。本模具使用了斜導桿及鑲塊結構，形式及位置如圖4-2所示。4.2成型零部件工作尺寸的計算塑件脫模斜度及平均值計算方法如表4-1所列：表4-1成型零部件計算制件材料聚丙烯PP脫模斜度凹模（型腔）20'~40'凸模（型芯）尺寸類型經驗計算公式修正系數X值型腔徑向尺寸（Da）+80=（D0+D0S-x6+800.75型芯徑向尺寸（d*do+d°S+x"0.75型腔深度尺寸（Ha）+80=（H0+H0S-x^）+502/3型芯高度尺寸（hT）0-8=（h°+h°S+x^）0-82/3中心距C±8/2=（C0+C0S）±8/2凹模內凸臺或孔的中心線至側壁距離型芯上凸臺或孔的中心線至側壁距離Da 型腔的最小基本尺寸（mm）；Dq 塑件的最大基本尺寸（mm）；S----塑件的平均收縮率；△----塑件公差；8----成形零件制造公差，一般取塑件公差的1/3—1/6，或按IT10來取;d0 塑件的最小基本尺寸（mm）；dT 型芯的最大基本尺寸（mm）；hT 型芯深度的最大尺寸（mm）；h0 塑件內形深度的最小尺寸（mm）；Ha 型腔深度的最小基本尺寸（mm）；Ho 塑件的最大基本尺寸（mm）；C 模具的中心距基本尺寸（mm）；C0 塑件中心距的基本尺寸（mm）；塑件的平均收縮率S為0.45%1） 型腔尺寸的計算外形尺寸 Do=48oTOC\o"1-5"\h\z0 -0.48Da=（48+48X0.45%-0.75x0.48）+0.12=47.86+0.12外形高度 h0=3o0 -0.18Ha=（3+3X0.45%-23x0.18）+0.03=2.9+o.o32） 型芯尺寸的計算內形尺寸 d0=4600 -0.48Da=（46+46X0.45%-0.75x0.48）。。修=45.85。012內形深度 Ho=2o0 -0.16Ha=（2+2X0.45%-23x0.16）。。。3=1.9。。034.3成型零部件的強度與剛度計算4.3.1成型零部件強度、剛度計算時需考慮的要素塑料模具型腔在成型過程中受到熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度。型腔壁厚的強度計算條件是型腔在各種受力形式下的應力值不得超過模具材料的許用應力，即omaxM［。］；型腔壁厚的剛度計算條件應使型腔彈性變形不超過允許變形量，即虹冬刖4.3.2矩形型腔側壁和底板厚度的計算1）型腔側壁厚度的校核計算按剛度條件計算，選用超靜定梁的剛度表達式，有S>3；Phb4\32EH8 （4-1）式中 滬---許用最大撓度（彈性變形量），cm；E----彈性模數，鋼為2.06x105MPa；b----型腔內壁長度尺寸（梁的跨距），cm；H型腔高度，cm；h 型腔部分受壓高度，cm；s 型腔側壁的厚度，cm；p----單位工作壓力，Pa。p取90Mpa，H=25mm,b=48mm；E=2.06x105Mpa,h=3mm，8=0.05mm經計算得到 s>5.58mm小于本模具型腔壁厚23.2mm。按強度條件計算，有S=；phb2（4-2）式中 p----塑料進入型腔內的單位壓力，Pa；h----型腔內盛放塑料的高度，cm；b型腔內壁長度尺寸，cm；H 型腔高度，cm。［。］----許用應力，148MPa。p取90Mpa；H=25mm；b=48mm；h=3mm；經計算得到s>9.17mm小于本模具型腔壁厚23.2mm。2）型腔底板厚度的校核計算按剛度條件計算，有（4-3）其中 c----由型腔邊長比l/b決定的系數；p取90Mpa；b=45mm；c=0.016；經計算得到h>8.31mm小于本模具型腔底板厚度22mm。按強度條件計算，有其中 a----由模腳之間距離和型腔邊長l/b所決定的系數；p取90Mpa；b=45mm；a=0.33；[o]=148MPa。經計算得到 h?0.16mm小于本模具型腔底板厚度22mm。經演算可以證明型腔壁厚和底板厚度符合要求。5模具結構零部件的設計5.1標準注射模架的選擇圖5-1點澆口標準模架組合尺寸圖示塑料注射模模架按結構特征分為36種主要結構，其中直澆口模架12種，點澆口模架為16種，簡化點澆口模架為8種。本模具為點澆口，選擇點澆口模架，根據需要選擇其中的基本型DA型，模架如圖5-1。本模具型芯型腔尺寸為長寬95mm，高度為25mm，本模具為一模兩腔，根據GB/T12555--2006按此尺寸選擇標準模架系列2035，模具的尺寸系列如表5-1中所示表5-1標準模架2035 單位：mm代號2035W200L350W1250W238W3120AB25C70H125H230H320H430H515H620W480W5100W6154

W7160L1330L2300L3230L4304L5196L6248L7304D120D215M16xM12M24xM8模架總厚度為225mm，注塑機的模架厚度要求為200?300mm，符合要求。2合模導向機構設計合模導向機構的功能是保證動、定模部分能夠準確對合。使加工在動模和定模上的成型表面在模具閉合后形成形狀和尺寸準確的腔體，從而保證塑件形狀、壁厚和尺寸的準確。本模具使用導柱合模導向機構，并進行導柱導套的設計。1、導柱設計導柱的基本形式有兩種，一種是帶頭導柱，GB/T4169.4-2006規(guī)定了標準帶頭導柱的尺寸規(guī)格和公差，同時給出了材料指南和硬度要求，規(guī)定了標記方法，帶頭導柱形式如圖5-3所示。另外一種是帶肩導柱，本模具全使用帶頭導柱，共有3處。圖5-2 帶頭導柱表5-2 導柱尺寸 單位：mm導柱1導柱2導柱3d162020d1212525h666L9050160L1252530圖5-3導套根據GB/T4169.4—2006選擇出標準帶頭導柱616x90x25,620x50x25,620x160x30；尺寸分別為表5-2中所示。導柱可選砂輪越程槽或R0.5?R1圓角，允許開油槽，允許保留兩端的中心孔。材料由制造者來選定，本人選用導柱材料為T8A，硬度為52?56HRC。標注的形位公差應符合GB/T1184—1996的規(guī)定，t為6級精度。d處選用的公差配合為H7/f6,d1處公差配合選擇H7/m6,未注表面粗糙度為Ra6.3，未注倒角為C1。端部角度為15°C。2、導套設計導向孔可帶導套，也可以不帶導套。導向孔需要做成通孔，以利于排出孔內的空氣，如果做成盲孔則要開出排氣槽。導套可分為直導套和帶頭導套，根據國標規(guī)定中的GB/T4169.2—2006和GB/T4169.3—2006來選擇標準直導套及標準帶頭導套。直導套形式如圖5-2a所示，帶頭導套有兩種，形式分別如圖5-2b、5-2c所示。與導柱3配合的有2個導套，為直導套成0x20，其中d]=30mm，R為3mm。帶頭導套620x25,其d2=30mm,d3=21mm,D=35mm,S=8mm,R取為3mm。與導柱2配合的亦為帶頭導套620x25，各種尺寸相同。與導柱1相配合的為II型帶頭導套616x20,其d2=25mm，d3=17mm，D=30mm，S=6mm，R取為3mm。當L1>L,取L1=L，未注倒角為C1，t為6級精度，采用材料T8A，硬度為50?55HRC，直導套用H7/r6過盈配合鑲入模板，帶頭導套用H7/m6過渡配合鑲入模板。6推出機構及側向分型與抽芯機構設計6.1推出機構及推出力的計算推出機構一般由推出、復位和導向三大部件組成。推出機構的驅動方式有手動脫模、機動脫模、液壓或氣動脫模和帶螺紋塑件的推出機構。在推出機構的設計中，應遵循下列原則：設計推出機構時應盡量使塑件留于動模一側；塑件在推出過程中不發(fā)生變形和損壞；不損壞塑件的外觀質量；合模時應使推出機構正確復位；推出機構應動作可靠。注射成型過程中，型腔內熔融塑料因固化收縮包在型芯上，為使塑件能自動脫落，在模具開啟后就需在塑件上施加一推出力。推出力是確定退出機構結構和尺寸的依據，其近似計算式為：F=Ap(pcosa-sina) (6-1)式中F——推出力；A——塑件包容型芯的面積，m2；p——塑件對型芯單位面積上的包緊力；一般情況下，模外冷卻的塑件，p取2.4x107?3.9x107Pa；模內冷卻的塑件，p取0.8x107?1.2x107Pa；口——塑件對鋼的摩擦系數；a——脫模斜度。A=44x46+2x2x44+2x46=2292mm2；塑件模外冷去卻，p取3.0x107Pa；p=0.2；a為50'，cosa-1，sina-0。經計算出F=12.75kN。6.2一次推出機構推桿推出機構是最常見的推出機構，本模具由于有足夠的斜導桿已經代替了普通推桿的作用，那么此推出機構就由斜導桿、推桿固定板、推板導柱、推板導套、推板、復位桿等構成，此處完成對標準復位桿的選擇，斜導桿會在下章進行計算。GB/T4169.13-2006對塑料注射模用復位桿做了規(guī)定，根據本模具需要選擇復位桿15x105GB/T4169.13—2006，其頭部直徑為20mm，長4mm，主要表面粗糙度為0.8四m及1.6四m，未注粗糙度為6.3pm。所用材料為GCr15,復位桿硬度為56?60HRC。3點澆口澆注系統(tǒng)凝料的推出本模具使用點澆口澆注系統(tǒng)，點澆口凝料的推出需要進行設計，本模具設計利用拉料桿拉斷點澆口凝料，其形式如圖6-1所示，它是利用設置在點澆口處的拉料桿拉斷點澆口凝料的結構。開模時，模具首先在動、定模主分型面分型，澆口被拉料桿5拉斷，澆注系統(tǒng)凝料留在定模中。動模后退一定距離后，在拉板1的作用下，分流道推板7與定模板3分型，澆注系統(tǒng)凝料脫離模板。繼續(xù)開模時，由于拉桿2和限位螺釘4的作用，使分流道推板7與定模座板6分型，澆注系統(tǒng)凝料分別從澆口套及點澆口拉料桿上脫出。圖6-1利用拉料桿拉斷點澆口凝料1一拉板；2一拉桿；3一定模板；4一限位螺釘;5一點澆口拉料桿；6一定模座板；7一分流道推板拉桿2根據GB/T4169.1—2006選擇出拉桿16x75，其頭部長度為5mm，直徑為25mm。設計拉板1為厚度5mm，寬20mm，長10mm，根據GB/T5782—2000選擇六角頭螺栓M6x30,A級，其頭部尺寸為k=4mm，e=12mm。限位螺釘4根據GB/T4169.9—84選擇選擇限位釘尺寸d=16mm，極限偏差（+0.023,+0.012），D=25mm，S=10mm，L=25mm。表面粗糙度為1.6pm，未注表面粗糙度為6.3pm，未注倒角C1，材料為45鋼，硬度40?45HRC。拉料桿5根據GB/T4169.1—2006選擇拉料桿8x40，材料為3Cr2W8V，硬度為50?55HRC。4側向分型與抽芯機構設計本模具使用斜導桿內側頂出抽芯機構。斜導桿作為側型芯進行輔助塑件成型（如圖6-2）后端用轉軸與滾輪相連（如圖6-3），然后安裝在由壓板和推桿固定板所形成的配合間隙中，在斜導桿向前推進的過程中，塑件首先與主型芯分離，隨后在滾輪滑動的過程中，斜導桿向內側偏移，從而使斜導桿與塑件分離，斜導桿和鑲塊配合完成安裝拆除問題。合模時，在復位桿的作用下，壓板迫使?jié)L輪使斜導桿復位。圖6-2斜導桿 圖6-3滾輪7溫度調節(jié)系統(tǒng)及通用零件的選擇1冷卻回路的尺寸確定與布置PC+ABS的成型溫度為25