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1、雙聯(lián)齒輪注塑模具設(shè)計(jì) 摘 要 依據(jù)塑料雙聯(lián)齒輪制品的要求，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。本模具采用一模四件，點(diǎn)澆口進(jìn)料，注射機(jī)采用海天80XB型號(hào)，設(shè)置冷卻系統(tǒng)，CAD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(jiǎn)要的文字，簡(jiǎn)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：雙聯(lián)齒輪；一模四件；點(diǎn)澆口進(jìn)料；注射機(jī)；冷卻系統(tǒng)；注塑模具 IV Abstract According to the requirements of plastic double gear products, un

2、derstand the use of plastic parts, analyze the technical requirements of plastic parts, such as workmanship, dimensional accuracy, and select the size of plastic parts. The mold uses four pieces of mold, point gate feed, the injection machine adopts the 80XB model of sea sky, sets the cooling system

3、, CAD draws 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.

4、 Key words: double gear; four pieces of one mold; point gate feed; injection machine; cooling system; injection mold 目 錄 摘 要 I 第1章 緒論 - 1 - 1.1 塑料簡(jiǎn)介 - 1 - 1.2 注塑成型及注塑模 - 1 - 第2章 塑料材料分析 - 4 - 2．1 塑料材料的基本特性 - 4 - 2．2 塑件材料成型性能 - 6 - 第3章 塑件的工藝分析 - 8 - 3．1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 8 - 3．2 塑件尺寸及精

5、度 - 9 - 3．3 塑件表面粗糙度 - 10 - 3．4 塑件的體積和質(zhì)量 - 10 - 第4章 注射成型工藝方案及模具結(jié)構(gòu)的分析和確定 - 11 - 4．1、注射成型工藝過程分析[5] - 11 - 4．2 澆口種類的確定 - 12 - 4．3 型腔數(shù)目的確定 - 12 - 4．4 注射機(jī)的選擇和校核 - 12 - 4.4.1 注射量的校核 - 13 - 4.4.2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 - 13 - 4．4．3、模具與注射機(jī)安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 - 14 - 第5章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 16 - 5．1 分型面的設(shè)

6、計(jì) - 16 - 5．2 型腔的布局 - 16 - 5．3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 17 - 5．3．1 澆注系統(tǒng)組成 - 17 - 5．3．2 確定澆注系統(tǒng)的原則 - 17 - 5．3．3 主流道的設(shè)計(jì) - 18 - 5．3．4 分流道的設(shè)計(jì) - 19 - 5．3．5 澆口的設(shè)計(jì) - 20 - 5．3．6 冷料穴的設(shè)計(jì) - 21 - 5．4 注射模成型零部件的設(shè)計(jì)[7] - 21 - 5．4．1 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 21 - 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 - 5．6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) -

7、26 - 5．6．1 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則 - 26 - 5．6．2 脫模機(jī)構(gòu)類型的選擇 - 27 - 5．6．3 推桿機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì) - 27 - 5．7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) - 28 - 5．7．1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 - 28 - 5．7．2 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計(jì)規(guī)則 - 29 - 5．8 模架的選用 - 29 - 第6章 模具材料的選用 - 32 - 6．1 成型零件材料選用 - 32 - 6．2 注射模用鋼種 - 32 - 總結(jié) - 33 - 致謝 - 35 - 參考文獻(xiàn) - 36 - 第1章 緒論 制造模具是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中一

8、項(xiàng)重要的工業(yè)，發(fā)展與擴(kuò)大我國模具產(chǎn)業(yè)，逐漸得到人們的注意與看重。模具是工業(yè)方面基本的產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備，它也是所有業(yè)內(nèi)人士的共識(shí)。在電器產(chǎn)品、電機(jī)產(chǎn)品、家電產(chǎn)品、儀器產(chǎn)品和通信產(chǎn)品等產(chǎn)品中，70%～90%的產(chǎn)品零件都要根據(jù)模具成形來得到。使用模具生產(chǎn)產(chǎn)品具有高復(fù)雜度、高精度、高統(tǒng)一性、低消耗與高效率，其余制造與加工方法不能相比。模具是“效率放大鏡”，使用模具生產(chǎn)產(chǎn)品的最終比例價(jià)值，通常為模具本身等值的幾十甚至上百倍。模具產(chǎn)業(yè)為制造業(yè)中的一種基本工業(yè)，也是科技產(chǎn)品轉(zhuǎn)換的根本，與此同時(shí)自身也是高新科技工業(yè)的重要方面。 1.1 塑料簡(jiǎn)介 塑料是高分子材料，其重要成分是樹脂。它具有流動(dòng)性，其前提條件

9、是具備一定的溫度和壓力。它能被注塑成型為不同的尺寸與形狀，且在注塑成型及凝固后能夠保持它所得到的尺寸狀態(tài)而不產(chǎn)生其他改變。塑料具有廣泛與特別的性質(zhì)與功能，在當(dāng)今工業(yè)和日常生活中使用很普遍，其具有一些優(yōu)良的性能與特點(diǎn)，比如，它密度小啦，質(zhì)量輕啊，高強(qiáng)度且絕緣性能比較好，又如其介電另外，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

10、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(dòng)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(shí)，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，

11、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(dòng)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(dòng)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

12、上，動(dòng)模部分安裝在注射機(jī)的移動(dòng)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(dòng)。注射成型時(shí)動(dòng)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

13、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(dòng)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(shì)。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(shì)必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。 目前國際市場(chǎng)上主要流行的，運(yùn)用范

14、圍最廣的注射模流動(dòng)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(jiǎn)稱MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模擬分析，簡(jiǎn)稱MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型過程控制專家，簡(jiǎn)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(duì)整個(gè)注射成型過程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中

15、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(duì)傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對(duì)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]。 第2章 塑料材料分析 2．1 塑料材料的基本特性 聚碳酸酯(簡(jiǎn)稱PC)是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據(jù)酯基的結(jié)構(gòu)可分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機(jī)械性能較低，從而限制了其在工程塑料方面的應(yīng)用。目前僅有芳香族聚碳酸酯獲得了工業(yè)化生產(chǎn)。由于聚碳酸酯結(jié)構(gòu)上的特

16、殊性，現(xiàn)已成為五大工程塑料中增長速度最快的通用工程塑料。 聚碳酸酯是一種強(qiáng)韌的熱塑性樹脂，其名稱來源于其內(nèi)部的CO3基團(tuán)?？捎呻p酚A和氧氯化碳（COCl2）合成。現(xiàn)較多使用的方法為熔融酯交換法（雙酚A和碳酸二苯酯通過酯交換和縮聚反應(yīng)合成）。 雙酚A和碳酸二苯酯反應(yīng)原理： 化學(xué) 聚碳酸酯（PC）是碳酸的聚酯類，碳酸本身并不穩(wěn)定，但其衍生物（如光氣，尿素，碳酸鹽，碳酸酯）都有 彩色分子結(jié)構(gòu)圖 一定穩(wěn)定性。 按醇結(jié)構(gòu)的不同，可將聚碳酸酯分成脂族和芳族兩類。 脂族聚碳酸酯。如聚亞乙基碳酸酯，聚三亞甲基碳酸酯及其共聚物，熔點(diǎn)和玻璃化溫度低，強(qiáng)度差，不能用作結(jié)構(gòu)材料；但利用其生

17、物相容性和生物可降解的特性，可在藥物緩釋放載體，手術(shù)縫合線，骨骼支撐材料等方面獲得應(yīng)用。 聚碳酸酯耐弱酸，耐弱堿，耐中性油。 聚碳酸酯不耐紫外光，不耐強(qiáng)堿。 PC是一種線型碳酸聚酯，分子中碳酸基團(tuán)與另一些基團(tuán)交替排列，這些基團(tuán)可以是芳香族，可以是脂肪族，也可兩者皆有。雙酚A型PC是最重要的工業(yè)產(chǎn)品。 PC是幾乎無色的玻璃態(tài)的無定形聚合物，有很好的光學(xué)性。PC高分子量樹脂有很高的韌性，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為600~900J/m，未填充牌號(hào)的熱變形溫度大約為130C ，玻璃纖維增強(qiáng)后可使這個(gè)數(shù)值增加10C。PC的彎曲模量可達(dá)2400MPa以上，樹脂可加工制成大的剛性制品。低于100C 時(shí)，在

18、負(fù)載下的蠕變率很低。PC耐水解性差，不能用于重復(fù)經(jīng)受高壓蒸汽的制品。 PC主要性能缺陷是耐水解穩(wěn)定性不夠高，對(duì)缺口敏感，耐有機(jī)化學(xué)品性，耐刮痕性較差，長期暴露于紫外線中會(huì)發(fā)黃。和其他樹脂一樣，PC容易受某些有機(jī)溶劑的浸濁。 PC材料具有阻燃性，耐磨。抗氧化性。 物理 密度：1.18－1.22 g/cm^3 線膨脹率：3.810^-5 cm/C 熱變形溫度：135C 低溫-45C 聚碳酸酯管(2張) 聚碳酸酯無色透明，耐熱，抗沖擊，阻燃BI級(jí)，在普通使用溫度內(nèi)都有良好的機(jī)械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐沖擊性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加劑就具有

19、UL94 V-0級(jí)阻燃性能。但是聚甲基丙烯酸甲酯相對(duì)聚碳酸酯價(jià)格較低，并可通過本體聚合的方法生產(chǎn)大型的器件。 聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨損用途的聚碳酸酯器件需要對(duì)表面進(jìn)行特殊處理。 分類 防靜電PC，導(dǎo)電PC，加纖防火PC，抗紫外線耐候PC，食品級(jí)PC，抗化學(xué)性PC。 2．2 塑件材料成型性能 聚碳酸酯紡織紗管的生產(chǎn)，選用光氣法生產(chǎn)的PC為原料，其中新料為80%，再生料為20%。其生產(chǎn)工藝流程如下： 配料→干燥→注射→修整→拋光→熱處理→制品。 烘箱干燥溫度115-120℃， 16-20小時(shí)，物料在料盤上厚度為30毫米以下，使樹脂含水量在0.03%以下。 料筒三區(qū)溫度為

20、200-220、 250-280、 260-290℃，噴咀溫度比料筒稍低些，低5-10℃。注射壓力60-100MPa，成型周期25秒，熱處理溫度115-120℃， 1小時(shí)，要采用倒懸式進(jìn)行熱處理。 該紗管比木質(zhì)紗管使用壽命長3倍、尺寸穩(wěn)定、耐候性好，不起毛、光潔度好，能提供各種顏色的紗管，便于搞好班組經(jīng)濟(jì)核算。 對(duì)于廢舊再生PC料，還可以進(jìn)行增韌處理，頂替新料使用?？稍谠偕鶳C料中，共混少量的尼龍樹脂，或高抗沖聚苯乙烯樹脂，可使制品的沖擊強(qiáng)度提高1倍以上，彎曲強(qiáng)度也有改善，對(duì)樹脂的加工性能、表面光鐸均有所提高了很多。 此外，由于尼龍?jiān)谌廴跁r(shí)粘度極低，能對(duì)共混體系中的顏料有優(yōu)良的浸潤包復(fù)作

21、用，破壞了顏料較子的聚集給構(gòu)，增加了顏料分散性，為此可降低顏料用量的20%。 2．3 塑件材料主要用途 PC工程塑料的三大應(yīng)用領(lǐng)域是玻璃裝配業(yè)、汽車工業(yè)和電子、電器工業(yè)，其次還有工業(yè)機(jī)械零件、光盤、包裝、計(jì)算機(jī)等辦公室設(shè)備、醫(yī)療及保健、薄膜、休閑和防護(hù)器材等。PC可用作門窗玻璃，PC層壓板廣泛用于銀行、使館、拘留所和公共場(chǎng)所的防護(hù)窗，用于飛機(jī)艙罩，照明設(shè)備、工業(yè)安全檔板和防彈玻璃。 PC板可做各種標(biāo)牌，如汽油泵表盤、汽車儀表板、貨棧及露天商業(yè)標(biāo)牌、點(diǎn)式滑動(dòng)指示器， PC樹脂用于汽車照明系統(tǒng)，儀表盤系統(tǒng)和內(nèi)裝飾系統(tǒng)，用作前燈罩，帶加強(qiáng)筋汽車前后檔板，反光鏡框，門框套、操作桿護(hù)套、阻流板、P

22、C被應(yīng)用用作接線盒、插座、插頭及套管、墊片、電視轉(zhuǎn)換裝置，電話線路支架下通訊電纜的連接件，電閘盒、電話總機(jī)、配電盤元件，繼電器外殼， PC可做低載荷零件，用于家用電器馬達(dá)、真空吸塵器，洗頭器、咖啡機(jī)、烤面包機(jī)、動(dòng)力工具的手柄，各種齒輪、蝸輪、軸套、導(dǎo)規(guī)、冰箱內(nèi)擱架。PC是光盤儲(chǔ)存介質(zhì)理想的材料。PC瓶（容器）透明、重量輕、抗沖性好，耐一定的高溫和腐蝕溶液洗滌，作為可回收利用瓶（容器）。PC及PC合金可做計(jì)算機(jī)架，外殼及輔機(jī)，打印機(jī)零件。改性PC耐高能輻射殺菌，耐蒸煮和烘烤消毒，可用于采血標(biāo)本器具，血液充氧器，外科手術(shù)器械，腎透析器等，PC可做頭盔和安全帽，防護(hù)面罩，墨鏡和運(yùn)動(dòng)護(hù)眼罩。 PC薄膜

23、廣泛用于印刷圖表，醫(yī)藥包裝，膜式換向器。 聚碳酸酯的應(yīng)用開發(fā)是向高復(fù)合、高功能、專用化、系列化方向發(fā)展，已推出了光盤、汽車、辦公設(shè)備、箱體、包裝、醫(yī)藥、照明、薄膜等多種產(chǎn)品各自專用的品級(jí)牌號(hào)。 第3章 塑件的工藝分析 在模具設(shè)計(jì)之前需要對(duì)塑件的工藝性如形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、精度等級(jí)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。 雙聯(lián)齒輪如圖所示，具體結(jié)構(gòu)和尺寸詳見圖紙，該塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，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）平面視圖 3．1 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）、脫模斜度

24、 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(huì)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(huì)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(huì)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PC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(duì)于注

25、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(dòng)、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(huì)使原材料消耗增大，生產(chǎn)成本提高，更重要的是會(huì)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(huì)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。該管連接件壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為3左右。（3）、塑件的

26、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1。 （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(huì)使熔體流動(dòng)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(jiǎn)單孔型。由于型芯對(duì)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)

27、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(dòng)性和注射機(jī)規(guī)格，在一定的設(shè)備和工藝條件下流動(dòng)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PC，流動(dòng)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)

28、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(jí)確定精度等級(jí)。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(jí)精度，未注采用MT5級(jí)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

29、.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)量和體積采用估算，在有關(guān)3D軟件中，使用外掛調(diào)出最符合本齒輪尺寸參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，然后用分析模塊對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量特性分析，輸入材料密度（PC的密度為1.2），即可以得出該塑件制品的體積為質(zhì)量為1.3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

30、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(duì)所用的設(shè)備和塑料作好以下準(zhǔn)備工作。 （1）、成型前對(duì)原材料的預(yù)處理 根據(jù)注射成型對(duì)物料的要求，檢驗(yàn)物料的含水量，外觀色澤，顆粒情況并測(cè)試其熱穩(wěn)定性，流動(dòng)性和收縮率等指標(biāo)，對(duì)原材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，PC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(duì)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

31、機(jī)困難，因?yàn)橹搅贤矁?nèi)的存料量較大而不易對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)，清洗時(shí)必須拆卸清洗或者采用專用料筒。對(duì)螺桿式通常是直接換料清洗，也可采用對(duì)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(duì)PC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。

32、 第三步：制件的后處理 注射制件經(jīng)脫模或機(jī)械加工后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚恚康氖菫榱讼嬖诘膬?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PC，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(dòng)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(duì)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)中齒輪塑件外表面質(zhì)量要求較高，不允許出現(xiàn)澆口痕跡，所

33、以選用點(diǎn)澆口。點(diǎn)澆口直接在中間的圓端面處進(jìn)，齒輪組裝后，澆口被遮擋起來。 點(diǎn)澆口的側(cè)傾角可以在較大的范圍內(nèi)依塑件的具體形狀選擇。其直徑與潛伏式澆口相同。引入的圓錐角α約在2左右。點(diǎn)式澆口具有開模時(shí)自動(dòng)切斷、澆口痕跡小、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單（采用三板式模具結(jié)構(gòu)）并且塑料流動(dòng)平衡等優(yōu)點(diǎn)， 可以有效提高生產(chǎn)效率，縮短成型周期，節(jié)約成型材料和塑件去澆口清理等工作，尤其是對(duì)外形尺寸較小的產(chǎn)品。 4．3 型腔數(shù)目的確定 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用點(diǎn)澆口，且塑件的尺寸較大，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，采用一模四腔，進(jìn)行加工生產(chǎn)。 4．4 注射機(jī)的選擇和校核

34、 由于采用一模四腔，需要至少注射量為1.3x4=5.2g，流道板上流道水口廢料14g，總注塑量達(dá)到19.2g，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80XB。注射方式為螺桿式，其有關(guān)性能參數(shù)為： 海天HTF80XB注塑機(jī)參數(shù)表 型號(hào) 單位 80A 80B 80C 參數(shù) 螺桿直徑 mm 34 36 40 理論注射容量 cm3 111 124 153 注射重量PS g 101 113 139 注射壓力 Mpa 206 183 149 注射行程 mm 122

35、 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 0~220 料筒加熱功率 KW 5.7 鎖模力 KN 800 拉桿內(nèi)間距(水平垂直) mm 365365 允許最大模具厚度 mm 360 允許最小模具厚度 mm 150 移模行程 mm 310 移模開距(最大) mm 670 液壓頂出行程 mm 100 液壓頂出力 KN 33 液壓頂出桿數(shù)量 PC 5 油泵電動(dòng)機(jī)功率 KW 11 油箱容積 l 200 機(jī)器尺寸(長寬高) m 4.31.251.8 機(jī)器重量 t 3.22 最小模具尺寸(長寬) mm 240240 4.4.1

36、 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)塑件的重量 --澆注系統(tǒng)所需塑料的重量 本設(shè)計(jì)中：n=4 1.3 g =14g M=4x1.3+14=19.2g 注塑機(jī)額定注塑量為124g 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

37、許的最大成型面積，則成型過程中會(huì)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=4 =423 =1500 =4x423+1500=3192 注射成型時(shí)為了可靠的鎖模，應(yīng)使塑料熔體對(duì)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

38、 < F 式中： P—塑料熔體對(duì)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=3192X30x1.1x0.001=105.3KN<800KN 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295mm 15

39、0

40、=155 mm 總的開模距離需要H=180mm以上 經(jīng)計(jì)算，符合要要求。 （3）、頂出裝置的校核 在設(shè)計(jì)模具推出機(jī)構(gòu)時(shí)，需校核注射機(jī)頂出的頂出形式，要注意在兩側(cè)頂出時(shí)模具推板的面積應(yīng)能覆蓋注射機(jī)的雙頂桿，注射機(jī)的最大頂出距離要保證能將塑件從模具中脫出。 海天80XB型注射機(jī)為兩側(cè)推出機(jī)構(gòu)。經(jīng)檢查能滿足將模具脫出的要求。 第5章 注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5．1 分型面的設(shè)計(jì) 將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時(shí)能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結(jié)構(gòu)的重要因素，

41、每個(gè)塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。 選擇分型面時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮： 1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處； 2）使塑件在開模后留在動(dòng)模上； 3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀； 4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排； 5）使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上； 6）使塑件易于脫模。 綜合考慮各種因素，并根據(jù)本模具制件的外觀特點(diǎn)，受用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)， 分型面的選擇 5．2 型腔的布局 型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關(guān),型腔的排布應(yīng)使每個(gè)型腔都通過澆注系統(tǒng)從總壓

42、力中均等的分得所需的壓力,以保證塑料熔體均勻地充滿每個(gè)型腔,使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時(shí)采用平衡流道。型腔布局由圖所示。由于本設(shè)計(jì)中塑件是上下兩部分配合裝配使用，需要相同的注射工藝參數(shù)，以達(dá)到高的成功率，模具采用點(diǎn)式澆口，并采用對(duì)稱式布局，以求達(dá)到良好的澆注質(zhì)量。 圖（4）型腔布局方式 5．3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指注射模中從主流道始端到型腔之間的熔體進(jìn)料通道，澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類，本設(shè)計(jì)中采用普通點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng)。正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)對(duì)獲得優(yōu)質(zhì)的塑料制品極為重要。 5．3．1 澆注系統(tǒng)組

43、成 普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個(gè)部分。 1－主澆道 2－第一分澆道 3－第二分澆道 4－第三分澆道 5－澆口 6－型腔 7－冷料穴 5．3．2 確定澆注系統(tǒng)的原則 在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下列有關(guān)因素： a)、塑料成型特性：設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質(zhì)量。 b)、模具成型塑件的型腔數(shù)：設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到模具是一模四腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設(shè)計(jì)。 c)、塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術(shù)要求等因素，結(jié)合選擇分型面同時(shí)考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式、進(jìn)料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應(yīng)注意防止流料直

44、接沖擊嵌件及細(xì)弱型芯受力不均以及應(yīng)充分估計(jì)可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問題，從而采取相應(yīng)的措施或留有修整的余地。 d)、塑件外觀：設(shè)置澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮到去除、修整進(jìn)料口方便，同時(shí)不影響塑件的外表美觀。 e)、冷料：在注射間隔時(shí)間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，故設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮儲(chǔ)存冷料的措施[6]。 5．3．3 主流道的設(shè)計(jì) 流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部分開始，到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。 （1）、主流道的尺寸 設(shè)計(jì)中選用的注射機(jī)為海天80XB，其噴嘴直徑為4，噴嘴球面半徑為18，根據(jù)圖（6），主流道各具體尺寸如下：

45、 澆注系統(tǒng)與定位環(huán)、澆口套 （2）、主流道襯套的形式 選用如圖所示類型的襯套，這種類型可防止襯套在塑料熔體反作用下退出定模。將主流道襯套和定位球設(shè)計(jì)成兩個(gè)零件，然后配合固定在模板上，襯套與定模板的配合采用。 圖（7）主流道襯套及其固定形式 （3）、主流道襯套的固定 主流道襯套的固定，采用2個(gè)M5X20的螺絲直接鎖附固定。 5．3．4 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道，分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。本設(shè)計(jì)中由于塑件排布比較緊湊,且采用點(diǎn)式澆口。如圖所示。

46、 主流道和點(diǎn)澆口的位置 5．3．5 澆口的設(shè)計(jì) 澆口又叫進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道。它有兩個(gè)功能：一是對(duì)塑料熔體流入型腔起著控制作用；另一個(gè)是當(dāng)注射壓力撤銷后封鎖型腔，使型腔中尚未固化的塑料不會(huì)倒流。常向的澆口形式有直接澆口，側(cè)澆口，點(diǎn)式澆口，扇形澆口，圓盤式澆口，環(huán)形澆口等。 澆口的位置選擇原則： 澆口的位置與塑件的質(zhì)量有直接影響。在確定澆口位置時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 1. 熔體在型腔內(nèi)流動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能損失最小。要做到這一點(diǎn)必須使 1)流程(包括分支流程)為最短； 2)每一股分流都能大致同時(shí)到達(dá)其最遠(yuǎn)端； 3)應(yīng)先從壁厚較厚的部位進(jìn)料；

47、 4)考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。 2. 有效地排出型腔內(nèi)的氣體。 根據(jù)澆口選用原則和為保證塑件表面質(zhì)量及美觀效果，采用側(cè)澆口。 澆口一般尺寸如CAD圖所示，根據(jù)此圖結(jié)合實(shí)際選用適當(dāng)值。 5．3．6 冷料穴的設(shè)計(jì) 主流道的末端需要設(shè)置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料。因?yàn)樽钕攘魅氲乃芰弦蚪佑|溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會(huì)影響制品的質(zhì)量，為防止這一問題必須在沒塑料流動(dòng)方向在主流道末端設(shè)置冷料穴以便將這部分冷料存留起來。 冷料穴一般開設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，這里取為，最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。冷料

48、穴的z形式有多種，這里采用倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它與推桿配用，開模時(shí)倒錐形的冷料穴通過內(nèi)部的冷料先將主流道凝料拉出定模，最后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動(dòng)模。如上圖（8）所示。 5．4 注射模成型零部件的設(shè)計(jì)[7] 模具閉合時(shí)用來填充塑料成型制品的空間稱為型腔。構(gòu)成模具型腔的零部件稱成型零部件。一般包括凹模、凸模、型環(huán)和鑲塊等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設(shè)計(jì)是注射模具的重要部分。 成型零部件在注射成型過程中需要經(jīng)常承受溫度壓力及塑料熔體對(duì)它們的沖擊和摩擦作用，長期工作后晚發(fā)

49、生磨損、變形和破裂，因此必須合理設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)形式，準(zhǔn)確計(jì)算其尺寸和公差并保證它們具有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好的表面質(zhì)量。 5．4．1 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要包括：凹模、凸模的徑向尺寸（含長、寬尺寸）與高度尺寸，以及中心距尺寸等。為了保證塑件質(zhì)量，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級(jí)確定相應(yīng)的成型零部件工作尺寸與精度。其中影響模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下幾個(gè)方面[7]： 1. 成形收縮率：在實(shí)際工作中，成形收縮率的波動(dòng)很大，從而引起塑件尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為 =(Smax-Smin)Ls

50、 式中：為塑件收縮波動(dòng)而引起的塑件尺寸誤差（mm）； Smax為塑料的最大收縮率（%）； Smin為塑料的最小收縮率（%）； 為塑件尺寸（mm）。 一般情況下，由收縮率波動(dòng)而引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以內(nèi)。 2. 模具成形零件的制造誤差：實(shí)踐證明，如果模具的成形零件的制造誤差在IT7～I(xiàn)T8級(jí)之間，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。 3. 零件的磨損：模具在使用過程中，由于種種原因會(huì)對(duì)型腔和型芯造成磨損，對(duì)于中小型塑件，模具的成形零件最大磨損應(yīng)取塑件公差的1/6，而大型零件，應(yīng)在1/6之下。 4. 模具的

51、配合間隙的誤差：模具的成形零件由于配合間隙的變化，會(huì)引起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙誤差不應(yīng)該影響成形零件的尺寸精度和位置精度。 綜上所述，在模具型腔與型芯的設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮各種影響成形零件尺寸的因素，在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行有效的補(bǔ)償。由于影響因素很不穩(wěn)定，補(bǔ)償值應(yīng)在試模后進(jìn)行逐步修訂。 通常凹模、凸模組成的模腔工作尺寸簡(jiǎn)化后的計(jì)算方法有平均收縮率法和公差帶法兩種。其中平均收縮率法以平均概念進(jìn)行計(jì)算，從收縮率的定義出發(fā)，按塑件收縮率、成形零件制造公差、磨損量都為平均值的計(jì)算，公式如以下： 1. 凹模的內(nèi)形尺寸： 式中：為型腔內(nèi)形尺寸(mm)； 為塑件外徑基本尺寸(

52、mm),即塑件的實(shí)際外形尺寸； K為塑料平均收縮率(%)，此處取0.6%； Δs為塑件公差，查表知PS塑件精度等級(jí)取5級(jí)；塑件基本尺寸在14~18mm公差取0.38mm；在18~24mm范圍內(nèi)取0.44mm，在30~40mm范圍內(nèi)取0.56mm塑件基本尺寸在20~50范圍內(nèi)其公差取0.64mm。 所以型腔尺寸如下： 型腔深度的尺寸計(jì)算： 式中：凸模/型芯高度尺寸(mm)； 為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸； Δs 、K 含義如（1）式中。

53、 2. 凸模的外形尺寸計(jì)算： 式中：凸模/型芯外形尺寸(mm)； 為塑件內(nèi)形基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形尺寸； Δs 、k含義如（1）式中。 所以型芯的尺寸如下： 型芯的深度尺寸計(jì)算： 式中：為凸模/型芯高度尺寸(mm)； 為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸； Δs 、k含義如（1）式中。三個(gè)型芯

54、的高度分別為： - 37 - 成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要應(yīng)在保證塑件質(zhì)量要求的前提下，從便于加工、裝配、使用、維修等角度加以考慮。 1）、凹模的設(shè)計(jì) 凹模也稱為型腔，是用來成型制品外形輪廓的模具零件，其結(jié)構(gòu)與制品的形狀、尺寸、使用要求、生產(chǎn)批量及模具的加工方法等有關(guān)，常用的結(jié)構(gòu)形式有整體式、嵌入式、 鑲拼組合式和瓣合式四種類型。 本設(shè)計(jì)中采用整體式凹模，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，牢固可靠，不容易變形，成型出來的制品表面不會(huì)有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數(shù)量，并縮小整個(gè)模具的外形結(jié)構(gòu)尺寸。不過模具加工起來比較困難，要用到數(shù)控加工或電火花加工

55、。 型腔3D圖 2）、凸模的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中零件結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，深度不大，但經(jīng)過對(duì)塑件實(shí)體的仔細(xì)觀察研究發(fā)現(xiàn)，塑件采用的是整體式型芯。這樣的型芯加工方便，便于模具的維護(hù)，型芯與動(dòng)模板的配合可采用。 型芯3D圖 5．4．2 成型零部件工作尺寸的計(jì)算 成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之間的位置尺寸，以及中心距尺寸等。 在模具設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)塑件的尺寸及精度等級(jí)確定成型零部件的工作尺寸及精度等級(jí)。影響塑件尺寸精度的主要因素有塑件的收縮率，模具成型零部件的制造誤差，模具成型零部件的磨損及模具

56、安裝配合方面的誤差。這些影響因素也是作為確定成型零部件工作尺寸的依據(jù)。 由于按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量計(jì)算型芯型腔的尺寸有一定的誤差（因?yàn)槟＞咧圃旃詈湍＞叱尚土悴考谑褂弥械淖畲竽p量大多憑經(jīng)驗(yàn)決定），這里就只考慮塑料的收縮率計(jì)算模具盛開零部件的工作尺寸。 塑件經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會(huì)引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定PC材料的平均收縮率為0.5%，剛計(jì)算模具成型零部件工作尺寸的公式為： 式中 A — 模具成型零部件在常溫下的尺寸

57、 B — 塑件在常溫下實(shí)際尺寸 成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/3～1/4，或取IT7～8級(jí)作為模具制造公差。在此取IT8級(jí)，型芯工作尺寸公差取IT7級(jí)。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值，中心距偏差為雙向?qū)ΨQ分布。各成型零部件工作尺寸的具體數(shù)值見圖紙。 5．5 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 排氣是注射模設(shè)計(jì)中不可忽視的一個(gè)問題。在注射成型中，若模具排氣不良，型腔內(nèi)的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠?，同時(shí)氣體壓縮所產(chǎn)生的熱使塑料燒焦，在充模速度大、溫度高、物料黏度低、注射壓力大和塑件過厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度

58、下會(huì)滲入塑料制件內(nèi)部，造成氣孔、組織疏松等缺陷。特別是快速注射成型工藝的發(fā)展，對(duì)注射模的排氣系統(tǒng)要求就更為嚴(yán)格。 在塑料熔體充模過程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣、塑料局部過熱分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)性氣體，塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學(xué)反應(yīng)所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開設(shè)排氣槽排氣，利用推桿運(yùn)動(dòng)間隙排氣等。 由于本次設(shè)計(jì)中模具尺寸不大，本設(shè)計(jì)中采用間隙排氣的方式，而不另設(shè)排氣槽，利用間隙排氣，以不產(chǎn)生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關(guān)。 5．6 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 塑件從模具上取下以前還有一個(gè)從模具的成型零部件上脫出的過

59、程，使塑件從成型零部件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向和復(fù)位部件等組成。 5．6．1 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則 （1） 使塑件脫模時(shí)不發(fā)生變形（略有彈性變形在一般情況下是允許的，但不能形成永久變形）； （2） 推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排； （3） 推桿的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部產(chǎn)生隙裂； （4） 推桿的強(qiáng)度及剛性應(yīng)足夠，在推出動(dòng)作時(shí)不產(chǎn)生彈性變形； （5） 推桿位置痕跡須不影響塑件外觀； 5．6．2 脫模機(jī)構(gòu)類型的選擇 推出機(jī)構(gòu)按其推出動(dòng)作的動(dòng)力來源分為手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)，機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)，液壓和氣動(dòng)推出機(jī)構(gòu)。根據(jù)推出零件

60、的類別還可分為推桿推出機(jī)構(gòu)、套管推出機(jī)構(gòu)、推板推出機(jī)構(gòu)、推塊推出機(jī)構(gòu)、利用成型零部件推出和多元件綜合推出機(jī)構(gòu)等。 本設(shè)計(jì)中采用推板加推桿推出機(jī)構(gòu)使塑料制件順利脫模。 5．6．3 推桿機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì) （1）、推桿布置 該塑件共采用了4根2.5mm大小推桿，其分布情況如圖（10）所示，這些推桿均勻的分布在推板邊緣處，使制品所受的推出力均衡。 圖（10）推桿布置 （2）、推桿的設(shè)計(jì)[7] 本設(shè)計(jì)中采用臺(tái)肩形式的圓形截面推桿，設(shè)計(jì)時(shí)推桿的直徑根據(jù)不同的設(shè)置部位選用不同的直徑，推桿直徑全部選用6mm。見圖（１0）。推桿端平面不應(yīng)

61、有軸向竄動(dòng)。推桿與推桿孔配合一般為，其配合間隙不大于所用溢料間隙，以免產(chǎn)生飛邊，PC塑料的溢料間隙為。 5．7 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 在注射模中，模具的溫度直接影響到塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，對(duì)模具溫度的要求也不相同。一般注射到模具內(nèi)的塑料粉體的溫度為左右，熔體固化成為塑件后，從左右的模具中脫模、溫度的降低是依靠在模具內(nèi)通入冷卻水，將熱量帶走。對(duì)于要求較低模溫（一般小于）的塑料，如本設(shè)計(jì)中的聚苯乙烯PC，僅需要設(shè)置冷系統(tǒng)即可，因?yàn)榭梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。 模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式，模具的加熱有通入熱水、蒸汽，熱

62、油和電阻絲加熱等。 5．7．1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 注射模的溫度對(duì)于塑料熔體的充模流動(dòng)、固化成型、生產(chǎn)效率以及制品的形狀和尺寸精度都有影響，對(duì)于任一個(gè)塑料制品，模具溫度波動(dòng)過大都是不利的。過高的模溫會(huì)使塑件在脫模后發(fā)生變形，若延長冷卻時(shí)間又會(huì)使生產(chǎn)率下降。過低的模溫會(huì)降低塑料的流動(dòng)性，使其難于充模，增加制品的內(nèi)應(yīng)力和明顯的熔接痕等缺陷。 模具冷卻水路圖 5．7．2 冷卻系統(tǒng)之設(shè)計(jì)規(guī)則 設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的目的在于維持模具適當(dāng)而有效率的冷卻。冷卻孔道應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，以方便加工與組裝。設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)，模具設(shè)計(jì)者必須根據(jù)塑件的壁厚與體積決定下列設(shè)計(jì)參數(shù)： 冷卻孔道的位置與尺寸、

63、孔道的長度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動(dòng)速率與熱傳性質(zhì)。 (1) 冷卻管路的位置與尺寸 　　塑件壁厚應(yīng)該盡可能維持均勻。冷卻孔道最好設(shè)置是在凸模塊與凹模塊內(nèi)，設(shè)在模塊以外的冷卻孔道比較不易精確地冷卻模具。 　　通常，鋼模的冷卻孔道與模具表面、模穴或模心的距離應(yīng)維持為冷卻孔道直徑的1~2倍，冷卻孔道之間的間距應(yīng)維持3~5倍直徑。冷卻孔道直徑通常為6~12 mm（7/16~9/16英吋），在此取6mm。 5．8 模架的選用 1、確定模具的基本類型 注射模具的分類方式很多，此處是介紹的按注射模具的整體結(jié)構(gòu)分類所分的典型結(jié)構(gòu)如下： 單分型面注射模、雙分型面注射模、帶有

64、活動(dòng)成型零件的模、側(cè)向分型抽芯注射模、定模帶有推出機(jī)構(gòu)的注射模、自動(dòng)卸螺紋的注射模、熱流道注射模。 2、 模架的選擇 根據(jù)對(duì)塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可選擇FCI型的模架，其基本結(jié)構(gòu)如下： FCI型模具定模采用頂板、脫料板、定模板 ，動(dòng)模采用一塊模板，定模采用定模板、脫料板，設(shè)置山打螺絲、鉤針、拉桿機(jī)構(gòu)。適用于點(diǎn)澆口、點(diǎn)澆口轉(zhuǎn)側(cè)澆口，采用側(cè)抽芯的注射成形模具。 由分型面分型面的選擇而選擇模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝方式，經(jīng)過考慮分析，導(dǎo)柱導(dǎo)套選擇選正裝。 根據(jù)所選擇的模架的基本型可以選出對(duì)應(yīng)的

65、模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸， 經(jīng)過計(jì)算可以知道該模具是一模四腔的模具，而型腔之間的距離在20-30mm之間 把型腔排列成一模四腔可側(cè)得長為140mm，寬為140mm， 模架的長L=140+復(fù)位桿的直徑+螺釘?shù)闹睆?型腔壁厚270mm 模架的寬W=140+復(fù)位桿的直徑+型腔壁厚250mm 根據(jù)內(nèi)模仁的尺寸，在計(jì)算完模架的長寬以后，還需要考慮其他螺絲導(dǎo)柱等零件對(duì)模架尺寸的影響，在設(shè)計(jì)中避免干涉。 所以就取BL=250x270的模架，塑件的厚度為6.7mm，塑件的全部膠位都留在動(dòng)模部分，該模具型腔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，型芯、型腔的固定是固定總高度的加30-50mm，B板的厚度取70mm，滿足強(qiáng)度

66、要求，A板為60mm，C板為80mm（C的選擇應(yīng)考慮推出機(jī)構(gòu)的推出距離是否滿足推出的高度） 在本設(shè)計(jì)中，因?yàn)椴捎谬堄浀腇CI2527標(biāo)準(zhǔn)模架，其標(biāo)準(zhǔn)模腳的高度為800MM，完全滿足頂出要求，綜上所述所選擇的模架的型號(hào)為： LKM FCI-2527-A60-B70-C80 第6章 模具材料的選用 正確選用模具各部分零件的材料，是注射模具設(shè)計(jì)過程中的一項(xiàng)重要工作，它直接影響模具的使用壽命，加工成本以及制品的成型質(zhì)量。選擇模具材料時(shí)，需要根據(jù)模具工作條件，從使用性能和加工性能兩方面對(duì)材料提高要求。 6．1 成型零件材料選用 成型零件材料選用的要求如下： （1）、機(jī)械加工性能良好 （2）、拋光性能良好 注射成型零件工作表面，多需拋光達(dá)到鏡面，，要求鋼材硬度35～40HRC為宜，過硬表面會(huì)使拋光困難。 （3）、耐磨性和抗疲勞性能好 （4）、具有耐腐蝕性能 6．2 注射模用鋼種 熱塑性注射模成型零件的毛坯，凹模和主型芯以板材和模具供應(yīng)，本設(shè)計(jì)用，由于課題規(guī)定，采用P20H的預(yù)硬模具鋼，