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xx學(xué)院 摘 要 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，塑料制品與模具設(shè)計(jì)是塑料工程中的重要組成部分，是塑料工業(yè)中不可缺少的環(huán)節(jié)。塑料成型模具是成型塑料制品的工具。本文以開關(guān)面板為例,介紹了注塑模具的設(shè)計(jì)方法和流程。首先根據(jù)塑件的功能與用途用PROE軟件對(duì)零件進(jìn)行三維造型、然后選擇注塑機(jī)并確定型腔數(shù)目、接著確定成型方案、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分型面設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。該設(shè)計(jì)方法對(duì)其他不同結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的注塑模具設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。 【關(guān)鍵詞】 注塑模；開關(guān)面板；模具設(shè)計(jì)；造型 Abstract With the rapid development of plastics industry in china, the application of plastic products to the national economy has depted in to all departments. Plastic products and plastic mold design is an important component of the plastic industry ， and also is an indispensable component. Plastic Mold is a tool for molding plastic products. Take the remote control for example, the injection mold design and process was introduced in this article. First we will use the software of PROE to design the part, Then select the molding machine and determine the number cavity, and then indentify visit programs and the overall structure ,and otherwise , sub-surface , gating system , demoulding agencies , cooling systems should be designed as the main components of the mould . The design has certain value to injection mold design of other products .? 【Key words】 Injection Mould；Shell of remote control； Design of Mould； Make a Model - 49 - 目 錄 摘 要 - 1 - ABSTRACT - 2 - 前 言 - 5 - 第一章 緒論 - 6 - 1.1 注塑模具設(shè)計(jì)發(fā)展的概況 - 6 - 1.2 注塑模具設(shè)計(jì)國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì) - 7 - 1.3塑料模具的特點(diǎn) - 7 - 1.4 注塑模具設(shè)計(jì)的要求及程序 - 8 - 1.4.1基本要求 - 8 - 1.4.2基本程序 - 8 - 1.5本文的主要研究工作 - 8 - 第二章 制件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工藝性分析 - 10 - 2.1 開關(guān)面板外殼的設(shè)計(jì) - 10 - 2.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析 - 10 - 2.3 塑件材料的性能分析 - 11 - 2.4小結(jié) - 16 - 第三章 注射機(jī)的型號(hào)選擇和校核 - 17 - 3.4 小結(jié) - 18 - 第四章 模具結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì) - 20 - 4.1 總體結(jié)構(gòu) - 20 - 4.2 行腔數(shù)目及排布 - 20 - 4.3分型面的選擇及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 21 - 4.3.1分型面的設(shè)計(jì) - 21 - 4.3.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 23 - 4.4 成型零部件設(shè)計(jì) - 24 - 4.4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 24 - 4.4.2 成型零件的工作尺寸計(jì)算 - 25 - 4.4.3 模具型腔側(cè)壁厚度和底版厚度計(jì)算 - 27 - 4.5 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) - 28 - 4.5.1.脫模機(jī)構(gòu)的作用 - 28 - 4.6 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇與設(shè)計(jì) - 30 - 4.6.1側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型 - 30 - 4.6.2側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定 - 31 - 4.7 溫控調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 34 - 4.7.1溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 - 34 - 4.7.2冷卻水道回路的布置 - 35 - 4.8冷卻水道的計(jì)算 - 36 - 4.9 排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 36 - 4.10 小結(jié) - 37 - 第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) - 38 - 5.1主流道設(shè)計(jì) - 38 - 5.2 分流道設(shè)計(jì) - 39 - 5.3 澆口設(shè)計(jì) - 41 - 5.4 冷料穴設(shè)計(jì) - 42 - 第六章 模具相關(guān)尺寸校核 - 44 - 6.1.模具長(zhǎng)寬尺寸 - 44 - 6.2.模具厚度（閉合高度） - 44 - 6.3.開模行程（S） - 44 - 6.4 注射膠量的計(jì)算 - 45 - 6.5鎖模力的計(jì)算 - 45 - 結(jié)論 - 47 - 參考文獻(xiàn) - 48 - 致 謝 - 49 - 附圖 - 50 - 前 言 隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)生活產(chǎn)品的要求也越來越廣。其中包括種類豐富的塑料產(chǎn)品，例如：一些電器材料、廚房用具、生活用品。不但種類多而且小形狀多樣。注塑模具設(shè)計(jì)可以根據(jù)人們的具體要求進(jìn)行產(chǎn)品的尺寸設(shè)計(jì)，最大程度的滿足了用戶的需求。因此注塑模具設(shè)計(jì)成了當(dāng)今社會(huì)發(fā)展必不可缺少的行業(yè)。目前世界上塑料的體積產(chǎn)量已經(jīng)趕上和超過了鋼鐵，成為當(dāng)前人類使用的第一大類材料。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，塑料制品與模具設(shè)計(jì)是塑料工程中的重要組成部分，是塑料工業(yè)中不可缺少的環(huán)節(jié)。塑料成型模具是成型塑料制品的工具。從2003年我國模具進(jìn)口的海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料可知,塑料模具占據(jù)了模具進(jìn)口總量的57%,而注塑成型模具在整個(gè)塑料模具中占有很大的比例.注塑成型模具設(shè)計(jì)的好壞,決定著注塑成型制件的質(zhì)量?jī)?yōu)劣及成品率高低,也就是說,是否能加工出優(yōu)質(zhì)價(jià)廉的塑料制件,在很大程度上要靠注塑成型模具設(shè)計(jì)的合理性和先進(jìn)性來保證. 現(xiàn)代塑料制件生產(chǎn)中,合理的注塑成型工藝,先進(jìn)的注塑成型模具及高精度,高效率的注塑設(shè)備是當(dāng)代塑料成型加工中必不可少的三個(gè)重要因素,缺一將一事無成.本文以開關(guān)面板外殼為例，介紹了注塑模具設(shè)計(jì)流程，該流程包括工藝分析，選擇注塑機(jī)，確定成型方案，最后對(duì)該注塑機(jī)進(jìn)行必要的工藝參數(shù)校核。下面就對(duì)該實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)論述。 第一章 緒論 1.1 注塑模具設(shè)計(jì)發(fā)展的概況 模具在現(xiàn)代生產(chǎn)中，是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原材料成型。塑料模是指用于成型塑料制品的模具，它是型腔模的一種類型，其地位與重要性正日益被人們所認(rèn)識(shí)。 隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，以及通用塑料與工程塑料在強(qiáng)度和精度方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷地?cái)U(kuò)大，如：家用電器、儀器儀表、建筑器材、汽車工業(yè)、日用五金等眾多領(lǐng)域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。由于在工業(yè)產(chǎn)品中，一個(gè)設(shè)計(jì)合理的塑件往往能代替多個(gè)傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件，加上利用工程塑料特有的性質(zhì)，可以一次成型非常復(fù)雜的形狀，并且還能設(shè)計(jì)成卡裝結(jié)構(gòu)，成倍地減少整個(gè)產(chǎn)品中的各種緊固件，大大地降低了金屬材料消耗量和加工及裝配工時(shí)，因此，近年來工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢(shì)不斷上升。 注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法。該方法適用于全部熱塑性塑料和部分熱固性塑料，制得的塑料制品數(shù)量之大是其它成型方法望塵莫及的。由于注塑成型加工不僅產(chǎn)量多，而且適用于多種原料，能夠成批、連續(xù)地生產(chǎn)，并且具有固定的尺寸，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化、高速化，因此具有極高的經(jīng)濟(jì)效益。 隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，注塑模具設(shè)計(jì)可以根據(jù)人們的具體要求進(jìn)行產(chǎn)品的尺寸設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一副能夠生產(chǎn)所給塑件、結(jié)構(gòu)合理、能保證制品的精度、表面質(zhì)量的模具產(chǎn)品，最大程度的滿足了用戶的需求。塑料模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮著越來越重要的作用。 近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模 HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。 1.2 注塑模具設(shè)計(jì)國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì) 為了適應(yīng)大規(guī)模成批生產(chǎn)塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，模具的標(biāo)準(zhǔn)化工作十分重要，目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度只達(dá)到了20%。注射模方面關(guān)于模具零件、模具技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)模架等已經(jīng)制定了一些國家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)。比如，2005年中國模具工業(yè)產(chǎn)值達(dá)到610億元,增長(zhǎng)率保持在25%的高水平,行業(yè)的生產(chǎn)能力約占世界總量的10%,僅次于日本、美國而位列世界第三。我國注塑模具產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝水平,總體上比國際先進(jìn)水平低許多,而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長(zhǎng)許多。因此注塑模具設(shè)計(jì)成了我國當(dāng)今社會(huì)發(fā)展必不可缺少的行業(yè)。 當(dāng)前的任務(wù)是重點(diǎn)研究開發(fā)熱流道標(biāo)準(zhǔn)元件和模具溫控標(biāo)準(zhǔn)裝置；精密標(biāo)準(zhǔn)模架，精密導(dǎo)向件系列；標(biāo)準(zhǔn)模板及模具標(biāo)準(zhǔn)件的先進(jìn)技術(shù)和等向性標(biāo)準(zhǔn)化模塊等。 1.3塑料模具的特點(diǎn) 熱塑性塑料注射模的特點(diǎn)是由塑料原材料的特性所決定的，最主要的有兩點(diǎn)：一是注射時(shí)塑料熔體的充模流動(dòng)特性，二是模腔內(nèi)塑料冷卻固化時(shí)的收縮行為，這兩點(diǎn)決定了注射模的特殊性和設(shè)計(jì)難度。由于塑料熔體屬于粘彈體，熔體流動(dòng)過程粘度隨剪切應(yīng)力、剪切速率而變化，流動(dòng)過程中大分子沿流動(dòng)方向產(chǎn)生定向；冷卻固化過程中塑料的收縮非常復(fù)雜，模腔內(nèi)各部位、各方向收縮率不同，不同種類、牌號(hào)的塑料收縮率有很大差異?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，設(shè)計(jì)注塑模首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使設(shè)計(jì)的模具合理適用，并可在設(shè)計(jì)中有效利用塑料特性，如點(diǎn)澆口模具用于塑料鉸鏈制品。 塑料注射成型模具主要用于成型熱塑性塑料制件，近年來在熱固性塑料的成型中也得到了日趨廣泛的應(yīng)用。由于塑料注射成型模具的適用性比較廣，而且用這種方法成型塑料制件的內(nèi)在和外觀質(zhì)量均較好，生產(chǎn)效率特別高，所以塑料注射模具已日益引起人們的重視 1.4 注塑模具設(shè)計(jì)的要求及程序 1.4.1基本要求 （1）合理地選擇模具結(jié)構(gòu)； （2）正確地確定模具成型零件的尺寸； （3）設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)制造方便； （4）充分考慮塑件設(shè)計(jì)特色，盡量減少后加工； （5）設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)效率高、安全可靠； （6）模具零件應(yīng)耐磨耐用； （7）模具結(jié)構(gòu)要適應(yīng)塑料的成型特性。 1.4.2基本程序 （1）調(diào)研、消化原始資料； （2）選擇成行設(shè)備； （3）擬訂模具結(jié)構(gòu)方案； （4）方案的討論與論證； （5）繪制模具裝配草圖； （6）繪制模具的裝配圖； （7）繪制零件圖； （8）編寫設(shè)計(jì)說明書。 1.5本文的主要研究工作 本文的主要工作是： 本論文根據(jù)以上資料分析，主要內(nèi)容包括設(shè)計(jì)說明書一份，開關(guān)面板外殼3D造型圖及注塑模具設(shè)計(jì)2D圖紙一套。具體為： （1） 開關(guān)面板外殼形狀的三維造型設(shè)計(jì)和外殼材料的選擇。 （2）模具的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)包括：型腔數(shù)目及排布、分型面的選 擇與澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、成型零部件的工作尺寸計(jì)算、導(dǎo)柱導(dǎo) 向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。 具體研究的問題有： （1）塑料收縮率的確定； （2）模具型芯尺寸計(jì)算； （3）分型面的選擇對(duì)外觀的影響； （4）型腔數(shù)目排布； （5）冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； （6）推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； （7）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 第二章 制件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工藝性分析 2.1 開關(guān)面板外殼的設(shè)計(jì) 在PROE的3D零件模塊中，通過拉伸、裁減、添材料、掃描、優(yōu)化等創(chuàng)建 開關(guān)面板外殼的實(shí)體模型。 如圖所示： 圖2-1 開關(guān)面板的三維實(shí)體 2.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析 本設(shè)計(jì)制件為開關(guān)面板，如圖2-1所示，制件外表面要求美觀，因此具有很高的表面粗糙度要求，模具的加工精度要求較高，為生產(chǎn)的產(chǎn)品大量化，采用一模四腔制，凸模采用滑塊、斜銷等結(jié)構(gòu)，采用點(diǎn)澆口，能保證產(chǎn)品的美觀。 2.3 塑件材料的性能分析 PC塑料粒子,PC是化學(xué)名為聚碳酸脂（Polycarbonate）的簡(jiǎn)稱Polycarbonate ,沖擊強(qiáng)度高,尺寸穩(wěn)定性好,無色透明,著色性好,電絕緣性、耐腐蝕性、耐磨性好,適于制作儀表小零件、絕緣透明件和耐沖擊零件.無定形料,熱穩(wěn)定性好,成型溫度范圍寬,吸濕小,對(duì)水敏感,須經(jīng)干燥處理.成型收縮率小,塑件須經(jīng)退火處理。 PC樹脂的材料特性和成型工藝聚碳酸酯(PC)樹脂是一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，具有突出的抗沖擊能力，耐蠕變和尺寸穩(wěn)定性好，耐熱、吸水率低、無毒、介電性能優(yōu)良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的產(chǎn)品，也是近年來增長(zhǎng)速度最快的通用工程塑料。目前廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣、建筑、辦公設(shè)備、包裝、運(yùn)動(dòng)器材、醫(yī)療保健等領(lǐng)域，隨著改性研究的不斷深入，正迅速拓展到航空航天、計(jì)算機(jī)、光盤等高科技領(lǐng)域。PC樹脂的應(yīng)用與發(fā)展：70年代PC多用作連接器、開關(guān)等電氣、電子零件，到80年代前半期應(yīng)用擴(kuò)展至精密機(jī)械(照相機(jī)、鐘表)、電動(dòng)工具和光學(xué)機(jī)械上，成為PC的第一發(fā)展期。80年代后半期PC的應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)大到辦公設(shè)備、汽車、激光唱片(CD),需求量大增而成為第二個(gè)發(fā)展期。進(jìn)入90年代以后受經(jīng)濟(jì)影響速度放緩,但在1992～1994年間仍有10％～15％的增長(zhǎng)率。PC之所以有大的市場(chǎng)容量是由于它具有比較全面平衡的性能——優(yōu)良的耐沖擊性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、透明及自熄性等，因此在電氣、電子、精密機(jī)械、汽車、保安、醫(yī)療等領(lǐng)域成為可廣泛使用的工程塑料。90年代中期又開發(fā)出PC/ABS合金的復(fù)合化技術(shù),更擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。目前PC廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣、建筑、辦公設(shè)備、包裝、運(yùn)動(dòng)器材、醫(yī)療保健等領(lǐng)域，隨著改性研究的不斷深入，正迅速拓展到航空航天、計(jì)算機(jī)、光盤等高科技領(lǐng)域。PC合金改性PC／ABS合金：PC與ABS共混物可以綜合PC和ABS的優(yōu)良性能，提高ABS的耐熱性、抗沖擊和拉伸強(qiáng)度，降低PC成本和熔體粘度，改善加工性能，減少制品內(nèi)應(yīng)力和沖擊強(qiáng)度對(duì)制品厚度的敏感性。目前PC／ABS合金發(fā)展迅速，全球產(chǎn)量約為80萬噸/年左右，世界各大公司紛紛開發(fā)推出PC／ABS合金新品種，如阻燃、玻纖增強(qiáng)、電鍍、耐紫外線等品種，尤其是在汽車工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，另外還廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)和電子電氣部件等。我國近年來也開始一定研究和生產(chǎn)，如上海杰事杰公司的PC／ABS合金材料已應(yīng)用于汽車裝飾件、燈殼和耐熱電器殼體；中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)所開發(fā)的高耐熱、高耐熱高抗沖、高耐熱阻燃三個(gè)品級(jí)的PC／ABS合金材料已被國內(nèi)數(shù)家汽車制造公司使用，用做前裝飾板、儀表板及物品箱蓋專用料等。蘭州大學(xué)研究在PC／ABS共混體系中加入高壓聚乙烯進(jìn)行增容改性，得到混合物流動(dòng)性好且低溫韌性與模量幾乎不受影響，適用于制作薄壁板材；國內(nèi)研究人員為了降低PC／ABS兩相之間的界面能，在PC和ABS中加入抗沖擊劑MBS，合金的空沖擊度可以達(dá)到極高值，PC／ABS／MBS外觀呈象牙白、質(zhì)地均勻、手感極佳。PC／PS合金：該合金為部分兼容、非晶／非晶體系。在PC中加入PS可以降低PC粘流活化能，從而改善PC的加工流動(dòng)性，加入少量的PS可使PC熔體粘度大幅度下降，PS在PC中還可以起到剛性有機(jī)填料的作用，PC與PS均為透明材料，二者折射率非常接近，因此PC／PS合金透明，具有良好的光學(xué)特性。PC／PS合金組成對(duì)合金力學(xué)性能、熱性能和加工性能影響較大，隨著PS含量的增加，PC／PS體系的流動(dòng)性增加，硬度、拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度提高，而熱變形溫度下降。當(dāng)PS含量在某一值時(shí)候，沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)極大值。因此選擇合適的PC和PS配比，可以制得高性能的PC／PS合金。另外增容劑對(duì)PC／PS共混體系的性能有較大影響，通常選用苯乙烯，通過在PC末端引發(fā)雙鍵接枝苯乙烯，得到接枝聚合物對(duì)PC／PS共混體系有增容作用，可以大大提高PC與PS兼容性，這種材料適合制作光盤等。近年來PC／PS合金應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，新品種不斷涌現(xiàn)，如日本推出的PC／PS合金Novally x 7000， 同ABS一樣，易上漆及進(jìn)行油墨印刷；日本出光石化推出不合鹵素的PC／PS阻燃合金系列，與阻燃ABS相比，具有韌性高、流動(dòng)性好、剛性高、阻燃性好等特點(diǎn)。PC／PBT合金：PBT具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕及易成型等特點(diǎn)，將PBT與PC共混制得合金材料可以提高PC流動(dòng)性、改善了加工性能和耐化學(xué)藥品性。由于PBT是結(jié)晶聚合物，與PC共混時(shí)易發(fā)生相分離，界面粘結(jié)不好，因而其沖擊韌性不理想，通常加入一定量彈性體以提高共混物的沖擊強(qiáng)度。如熱塑彈性體乙烯／甲基丙烯酸酯共聚物的鋅鹽，對(duì)PC／PBT共混體系起到增容增韌作用。另外加入一些結(jié)晶成核劑可以提高共混體系結(jié)晶度；在PC／PBT共混體系中加入少量低壓聚乙烯，可以提高共混物的流動(dòng)性，對(duì)共混體系起增韌作用，并可改善合金的外觀；在PC／PBT中加入乙烯／乙酸乙烯酯共聚物可以進(jìn)一步增強(qiáng)兼容性并提高耐沖擊強(qiáng)度；PC與PBT之間發(fā)生酯化反應(yīng)，可以提高其兼容性，日本科研人員用PC和PBT在酯交換催化劑存在下，制得PC／PBT共混物，綜合性能良好，而且具有較好透明性；用與PC折光率相近的玻璃纖維增強(qiáng)PC／PBT，不但體系綜合性能優(yōu)良，且透明性好，可以做玻璃代替材料。目前國外PC／PBT合金產(chǎn)品主要用于汽車保險(xiǎn)杠、包裝薄膜材料、汽車底座和座位等。PC／PET合金：PET具有較好的力學(xué)性能和耐化學(xué)藥品性，PC／PET既有PC的剛性和耐熱性，又有PET的耐溶劑性，而且PET的加入還能改善PC的加工流動(dòng)性。國內(nèi)研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PC／PET比例為1／3的時(shí)候，兩相之間形成了界面層，此時(shí)PC／PET兼容性最好。另外PC與PET發(fā)生酯交換反應(yīng)是提高兼容性最好的辦法之一，其中催化劑種類選擇對(duì)反應(yīng)影響非常大，通過研究發(fā)現(xiàn)鑭系催化劑與傳統(tǒng)的催化劑(如鈦類)相比有較高的催化活性，而且沒有副反應(yīng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)酯交換反應(yīng)主要發(fā)生于兩相界面處。在PC／PET共混體系中，加入彈性體如聚丙烯酸丁酯，可以提高合金的韌性和抗沖擊強(qiáng)度。 目前關(guān)于PC合金的研究與開發(fā)日新月異，還有多種PC合金不斷被開發(fā)并推向市場(chǎng)，尤其是聚酯共混改性PC，如PET／PCL(由乙二醇、低分子量聚己內(nèi)酯和對(duì)苯二甲酸共聚而成的多嵌段共聚酯)與PC共混改性；由1，4—環(huán)已烷二甲醇、乙二醇和對(duì)苯二甲酸制的聚酯與PC共混改性，可以明顯提高PC彎曲彈性模量、拉伸強(qiáng)度等；聚己內(nèi)酯以玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，用酯交換催化劑促進(jìn)聚己內(nèi)酯與PC進(jìn)行共混改性，可以得到加工性能好、高剛性的透明材料；聚(1，4—環(huán)己烷二甲酸—1，4—環(huán)己烷二甲醇)酯改性PC，可以明顯改善PC的透明性和耐黃變性能，可以用作光盤材料；液晶聚酯改性PC，可以用來改善PC的熔融加工性能和力學(xué)性能。應(yīng)用領(lǐng)域拓展 隨著PC合金材料的研究不斷進(jìn)展，PC的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，以下簡(jiǎn)要介紹一些國內(nèi)PC極具開發(fā)前景的應(yīng)用領(lǐng)域。寬波透光的光學(xué)器械：作為一種透明性能良好的工程塑料，PC作為光盤基材在全球大量使用， 不僅可以制備CD、VCD、DVD光盤，還可以適用于高密度記錄光盤的基材，尤其是PC與苯乙烯接枝生成的共聚物具有極佳的應(yīng)用效果。PC片材特別適宜于制作眼鏡鏡片，在PC分子鏈中引入硅氧基團(tuán)，可以提高其硬度及耐擦傷性。PC作為高折射率塑料，用于制作耐高溫光學(xué)纖維的芯材，若在PC分子鏈中的C—H鏈為C—F鏈所取代，則可以對(duì)可見光的吸收減少，能有效降低傳遞途中的信號(hào)損失。另外PC良好透光性，在透明窗材高層建筑幕墻、機(jī)場(chǎng)和體育場(chǎng)館透明建筑材料等方面應(yīng)用非常普遍和具有潛力，今后重點(diǎn)是提高表面硬度和抗靜電性。阻燃環(huán)保的通信電器：由于PC良好電絕緣性能，廣泛應(yīng)用于通信電信設(shè)備領(lǐng)域， 目前PC已經(jīng)大量替代原有的酚醛塑料，今后重點(diǎn)開發(fā)阻燃PC用于通信電器領(lǐng)域中，因此無污染阻燃PC材料成為開發(fā)重點(diǎn)，溴系阻燃劑由于毒性在減少使用，而無鹵環(huán)保磷系阻燃劑會(huì)明顯降低PC的熱變形溫度和沖擊強(qiáng)度，因此比較適宜的是有機(jī)硅系阻劑。另外隨著通信電器輕量小型化對(duì)PC材料提出更高要求，目前PC／ABS合金就特別適宜在通信電器及航空航天工業(yè)中應(yīng)用。表面金屬化的汽車部件：PC表面金屬化后具有良好的金屬光澤及高強(qiáng)度，廣泛應(yīng)用于各種汽車零部件中，但是電鍍過程中會(huì)降低它的沖擊韌性，因此采用彈性體與PC共混改性，所合彈性體分散了致開裂應(yīng)力，雖經(jīng)電鍍也不會(huì)降低其沖擊韌性，因此電鍍級(jí)PC樹脂非常具有開發(fā)前景。另外表面金屬化的PC還可以作為電磁波的屏蔽材料，應(yīng)用于計(jì)算機(jī)中。低殘留有害物的食品容器：工業(yè)合成PC是雙酚義型，由于合成時(shí)有微量未反應(yīng)的單體雙酚A殘留在樹脂中，在作為飲用水桶和食品容器時(shí)，易被溶出而影響人們身體健康，因此要開發(fā)衛(wèi)生級(jí)的PC樹脂，用作飲水桶和其它食品容器的生產(chǎn)與使用，國內(nèi)應(yīng)用前景非?？春?。防開裂脆化的醫(yī)療器械：PC具有諸多優(yōu)異性能，目前已應(yīng)用于醫(yī)療器械中，由于其耐化學(xué)品性較差，在化學(xué)藥品存在下易引起內(nèi)應(yīng)力開裂，如PC在人工透析器、人工肺等醫(yī)療器械中應(yīng)用要解決高溫消毒導(dǎo)致裂紋的老化現(xiàn)象，若克服這些缺點(diǎn)，PC在醫(yī)療器械中應(yīng)用可迅速擴(kuò)大。PC樹脂的材料性能PC（聚碳酸酯）是一種無色透明的工程塑料，具有極高的沖擊強(qiáng)度，寬廣的使用溫度范圍，良好的耐蠕變性、電絕緣性和尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光澤度、抑制細(xì)菌特性、阻燃特性以及抗污染性；且收縮率很低，一般為0.1%~0.2%。PC有很好的機(jī)械特性，但流動(dòng)特性較差，因此這種材料的注塑過程較困難。在選用何種品質(zhì)的PC材料時(shí)，要以產(chǎn)品的最終期望為基準(zhǔn)。如果塑件要求有較高的抗沖擊性，那么就使用低流動(dòng)率的PC材料；反之，可以使用高流動(dòng)率的PC材料，這樣可以優(yōu)化注塑過程。PC的最大特征是非晶型透明塑料，成型后的尺寸穩(wěn)定性好，從低溫到高溫均能保持穩(wěn)定的機(jī)械強(qiáng)度，它的拉伸與形變特性比較接近金屬材料，存在著明顯的彈性極限。因此PC作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算可以參照金屬材料的公式，在PC的開發(fā)初期曾大量用作代替金屬的輕量化透明材料。PC樹脂的成型工藝：PC樹脂的工藝特點(diǎn)1、聚集態(tài)特性屬于無定型非結(jié)晶性塑料，無明顯熔點(diǎn)，熔體黏度較高。玻璃化溫度140°～150℃，熔融溫度215℃～225℃，成型溫度250℃～320℃。2、在正常加工溫度范圍內(nèi)熱穩(wěn)定性較好，300℃長(zhǎng)時(shí)停留基本不分解，超過340℃開始分解，粘度受剪切速率影響較小。3、流變性接近牛頓性液體，表觀黏度受溫度的影響較大，受剪切速率的影響較小，相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大。PC分子鏈中有苯環(huán)，所以分子鏈剛性大。4、PC的抗蠕變性好，尺寸穩(wěn)定性好；但內(nèi)應(yīng)力不易消除。5、PC高溫下遇水易降解，成型時(shí)要求水分含量在0.02%以下。6、制品易開裂。PC樹脂的成型工藝控制在成型加工上，水分控制及成型加工條件之選擇是影響成型品質(zhì)最重要的兩個(gè)因素，茲分述如下：A、水分控制 PC類塑膠即使用遇到非常低之水分亦會(huì)產(chǎn)生水解而斷鍵、分子量降低和物性強(qiáng)度降低之現(xiàn)象，因此在成型加工前應(yīng)嚴(yán)格地控制PC樹脂之水分在0.02%以下，以避免成型品的機(jī)械強(qiáng)度降低或表面產(chǎn)生氣泡、銀紋等異常外觀。為避免水分所產(chǎn)生異常之情況，聚碳酸脂在加工前，應(yīng)先經(jīng)熱風(fēng)干燥3~5h以上，溫度定為120℃，或者用除濕干燥機(jī)來處理水分。B、原料選擇 為滿足各種成型工藝的需求，PC樹脂有不同熔體流動(dòng)速率的規(guī)格。通常熔體流動(dòng)速率介于5~25g/10min都可適用于注塑成型。但是其最佳加工條件因注塑機(jī)種類、成型品之形狀以及PC樹脂規(guī)格不同而有相當(dāng)之差異，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整。C、注塑機(jī)選擇要點(diǎn) 鎖模壓力：以成品投影面積每cm2*0.47~0.48T（或每平方寸*3~5T）機(jī)臺(tái)大小：成品重量約為注塑機(jī)容量的40~60%為最佳，如機(jī)臺(tái)以PS來表示容量（盎斯）時(shí)，需減少10%，始為使用PC之容量，（1盎斯=28.3公克）。螺桿：螺桿長(zhǎng)度最少應(yīng)有15個(gè)直徑長(zhǎng)，其L/D為20：1最佳，壓縮比宜1.5：1至30：1。螺桿前端之止流閥應(yīng)采用滑動(dòng)環(huán)式，其樹脂流動(dòng)間隙最少應(yīng)有3.2mm。噴嘴：尖端開口最少有4.5mm直徑。若成品重量為5.5kg以上，則噴嘴直徑應(yīng)為9.5mm以上，另外，尖端開口需比澆口直徑少0.5~1mm，且段道愈短愈好，約為5mm。D、成型條件要點(diǎn)：熔融溫度與模溫：最佳的成型溫度設(shè)定與很多因素有關(guān)，如注塑機(jī)大小，螺桿組態(tài)、模具及成型品的設(shè)計(jì)和成型周期等。一般而言，為了讓塑料漸漸在熔融，在料管后斷/進(jìn)料區(qū)設(shè)定較低的溫度，而在料管前段設(shè)定較高的溫度。但若螺桿設(shè)計(jì)不當(dāng)或L/D值過小。逆向式的溫度設(shè)定亦可。模溫方面，高模溫可提供較佳的表面外觀，殘留應(yīng)力也會(huì)較小，且對(duì)較薄或較長(zhǎng)的成型品也較填滿；而低模溫則能縮短成型周期。螺桿回轉(zhuǎn)速度：在40~70rpm較佳，但需視機(jī)臺(tái)與螺桿設(shè)計(jì)而調(diào)整。注射壓力：根據(jù)制品壁厚程度可采取85~140kg/cm2。背壓：一般設(shè)定愈低愈好，便為求進(jìn)料均勻，建議使用3~14kg/cm2。注射速度：射速度澆口設(shè)計(jì)有很大關(guān)系。使用直接澆口或邊緣澆口時(shí)，為防止日暉現(xiàn)象和波流痕現(xiàn)象，則應(yīng)用較慢這射速，另外，如成品厚度在5mm以上，為避免氣泡或凹陷慢速射出會(huì)有幫助。一般而言，射速原則為薄者快，厚者慢。從注塑切換到保壓，保壓要盡量低。以免成型品發(fā)生殘留應(yīng)力。而殘留應(yīng)力可用退火方式來解除或減輕，條件是120~130℃約三十分鐘至一小時(shí)。料筒清掃1、在PC樹脂的成型溫度下，加入清洗料(通用級(jí)聚苯乙烯或透苯)，連續(xù)射出二十至三十次。2、將射臺(tái)后退，連續(xù)將清洗料空射，直至射出的清洗料開始膨脹起泡。3、將料筒溫度重新設(shè)定到200至230℃。4、繼續(xù)將清洗料空射，直到清料熔膠溫度達(dá)到260℃且外表看起來很干凈透明。 2.4小結(jié) 這一章主要講解了開關(guān)面板外殼的造型，及工藝性分析，材料的選擇。通過對(duì)開關(guān)面板外殼的造型設(shè)計(jì)，熟練掌握了PROE軟件。通過對(duì)開關(guān)面板外殼的工藝性分析知道了塑件的結(jié)構(gòu)對(duì)模具精度的要求。另外塑料材料有多種比如；PPV、PC、ABS等其中PC的性能最好，它有很好的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、耐水性。 第三章 注射機(jī)的型號(hào)選擇和校核 3.1 塑膠件參數(shù) 塑件的相關(guān)技術(shù)參數(shù)見零件圖紙 塑件所采用的塑料名稱——PC 塑件的生產(chǎn)批量——大批量 塑件的體積和重量見表1-1 表3-1 塑件主要參數(shù) 材料密度（density） 體積（volume） 質(zhì)量（mass） 1.05g/cm3 19010mm3 19.96 g 3.2 根據(jù)注塑機(jī)技術(shù)規(guī)格，選取海天 200XB注塑機(jī) 其參數(shù)如表3-2所示： 　 　 HTF250X 　 　 A B C 螺孔直徑 mm 50 55 60 　 　 22 20 18.3 理論容量 cm3 442 535 636 射出量 ｇ 402 487 579 射出速度 mm/s 124 124 124 塑料化能力 g/s 23.8 28.8 34.3 射出壓力 MPa 205 169 142 螺旋回轉(zhuǎn)數(shù) r/min 0～225 鎖模力 KN 2500 鎖模行程 mm 540 時(shí)間間隔 mm 570×570 最大板厚 mm 570 最小板厚 mm 220 頂出行程 mm 130 頂出力 KN 52 頂出根數(shù) 　 9 最大泵壓力 MPa 16 馬達(dá)輸出功率 KW 30 加熱器輸出功率 KW 14.85 機(jī)械外形尺寸 m 6.02×1.7×2.1 機(jī)械重量 ｔ 8.1 貯料器容量 kg 50 料筒體積 L 570 表3-2 注塑機(jī)參數(shù) 3.3 注塑機(jī)的校核 校核型腔數(shù)目：n＝>4 (3-3) 可取一模四腔制，符合采用。 3.4 小結(jié) 這一章主要完成了以下任務(wù)，塑件體積的估算、注塑機(jī)選擇、注塑機(jī)的校核。通過估算體積可以算出塑件的重量，通過估算重量來選擇注塑機(jī)的型號(hào)。 第四章 模具結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì) 4.1 總體結(jié)構(gòu) 由于制品深度不大，采用雙分型面三板式結(jié)構(gòu)，用四根導(dǎo)柱導(dǎo)套組成導(dǎo)向部件來確保動(dòng)模與定模合模時(shí)能正確對(duì)中；成型部件由凹模和凸模組成，合模后便組成了模具的行腔，凹模凹模固定板用螺釘從背部固定，以便于拆裝更換，提高整個(gè)模具的壽命。凸模同樣與凸模固定板采用螺絲固定。如圖４-１所示。 圖4-1 模具結(jié)構(gòu)圖 4.2 行腔數(shù)目及排布 （1）因?yàn)榇怂芗w積較大、塑件精度和互換性要求高，又考慮到經(jīng)濟(jì)效益，因此采取一模四腔制。 （2）模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列、h行排列、直線排列、及復(fù)合式排列等。 型腔的排列要基于塑件的形狀和大小來確定，型腔的布置和澆口的開設(shè)要力求對(duì)稱，而且是用一模四腔的設(shè)計(jì)，這樣可以防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，型腔排列宜緊湊，減輕模具重量，基于以上條件在這里選擇直線排列如圖4-2所示。 圖4-2 行腔排布—直線型 4.3分型面的選擇及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.3.1分型面的設(shè)計(jì) 模具上用以取出塑件和凝料的可分離的接觸面稱為分型面。分型的設(shè)計(jì)將影響到塑件的質(zhì)量，模具的整體結(jié)構(gòu)。 （1）分型面的形式 ：注射模有一個(gè)分型面，也有多個(gè)分型面，分型面的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，以便于模具的制造和塑件的脫模。分型面的位置主要有如圖4-3所示，分型面的形狀如圖4-4所示。 圖4-3 分型面的位置 圖4-4 分型面的形狀 （2）分型面的選擇原則 ① 分型面應(yīng)選擇在塑件的最大輪廓處，這樣能使塑件順利脫模。 ② 一般模具的脫模機(jī)構(gòu)設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)，模具開模后塑件在應(yīng)該停留在動(dòng)模一側(cè)，以便塑件脫出。如圖4-5所示： 圖4-5 塑件在動(dòng)模一側(cè) ③ 分型面的選擇要保證塑件的精度要求塑件光滑的一面不應(yīng)該設(shè)計(jì)成分型面，以避免影響外觀。 ④ 分型面的選擇還應(yīng)該考慮到模具的側(cè)向抽拔距，由于模具側(cè)向分型是由機(jī)械式分型機(jī)構(gòu)來完成的，所以抽拔距都比較小，選擇分型面應(yīng)將抽芯或分型距離長(zhǎng)的方向置于開合模的方向?qū)⑿〕榘尉嘧鳛閭?cè)向分型或抽芯。 ⑤ 分型面作為主要的排氣渠道，應(yīng)將分型面設(shè)計(jì)在熔融料的流動(dòng)末端，以利與模具型腔內(nèi)氣體的排出。 考慮到上述條件和塑件的外觀，將分型面設(shè)置在不同的面上，以保證脫模，在PROE中采用“拉伸直線、縫合等”創(chuàng)建主分型面，如圖4-6所示： 圖4-6 分型面 4.3.2排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 從某種角度而言，注塑模也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔同時(shí)，必須置換出型腔內(nèi)空氣和從物料中逸出的揮發(fā)性氣體。排氣系統(tǒng)是注塑模具設(shè)計(jì)的重要組成部分。 由于塑件的體積較大，且屬于薄壁件，型腔不深，分型面較長(zhǎng)，頂桿和小型芯有較多，故不需另外增設(shè)排氣槽，利用分型面、頂桿以及小型芯等的配合間隙排氣即可，其間隙約為0.03mm，試模后若排氣不順則可另外增設(shè)排氣槽。 4.4 成型零部件設(shè)計(jì) 成型零件具備以下性能： （1）具有足夠的強(qiáng)度和剛度； （2）具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性能； （3）具有良好的拋光性能和耐腐濁性能； （4）零件的加工性能好,可淬性好,熱處理變形??； （5）成型零件要有足夠的位置精度和尺寸精度。 4.4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）凹模的設(shè)計(jì) 凹模也成為型腔是成型塑件表面的形狀的模具零件,可分為以下幾種:①整體式②整體鑲嵌式③鑲嵌式④組合式。這里由于塑件前模部分形狀簡(jiǎn)單故采用嵌式。 圖4-7凹模 （2） 型芯的設(shè)計(jì) 型芯是成型塑件內(nèi)表面的模具零件,可分為以下幾種:①整體式②整體鑲嵌式③鑲嵌式④組合式在這里由于后模部分膠位高度較小，為方便加工故采用嵌式 圖4-8凸模 4.4.2 成型零件的工作尺寸計(jì)算 成行零件的工作尺寸是指成行零件上直接采用來成型塑件部位的的尺寸。 （1）影響尺寸和精度的因素 ①行收縮率 塑件的尺寸變化范圍是。 ②具成行零件的制造誤差應(yīng)在IT7-IT8之間.模具的成行零件最大磨損應(yīng)取塑件公差的1/6以下。 （2）零件鋼材的選用 選用鋼種時(shí)，應(yīng)按塑件制品生產(chǎn)批量、塑料品種及塑件精度與表面質(zhì)量要求來確定。對(duì)本設(shè)計(jì)來說，凹模和凸模均采用S55C，熱處理到HRC44-46,型芯與鑲件采用的T8鋼料，其他零件用日本的SKD61鋼料，熱處理到HRC54-58。 （3）工件工作尺寸計(jì)算 ①型腔尺寸計(jì)算 =87.14. (4-2) =87.14mm ②型芯尺寸計(jì)算 =85.11mm (4-3) =84.39mm scp 塑料的平均收縮率 3/4一般在0.5-0.8之間在這里取0.6 （4）深度計(jì)算 HM1=[(1+SCP)HS-+2/3]=8.08mm (4-4) 2/3-值為0.5 Hm-為凹模深度尺寸(mm) Hs-為塑件的高度公差直徑 -凹模深度制造公差 其余符號(hào)同上 [(1+SCP)HS+2/3]=6.54 （5）模架的選擇 模架的選取應(yīng)綜合考慮型腔的大小與布置、澆口形式、凸凹模結(jié)構(gòu)形式、推出機(jī)構(gòu)形式、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等方面，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架。在本次設(shè)計(jì)中，模具設(shè)計(jì)成一模四腔，用點(diǎn)澆口，利用斜滑塊外抽芯。另外，采用斜頂推出。綜合以上分析，查相關(guān)手冊(cè)GB／T12556，初步確定選用模架型號(hào)為：龍極模架：LKM FCI-4545-A80-B90-C120-L340，其中A板為80mm B板為90mmC板為120mm。如圖4-10所示： 圖4-9 香港龍記標(biāo)準(zhǔn)模架LM CI3545型 4.4.3 模具型腔側(cè)壁厚度和底版厚度計(jì)算 型腔內(nèi)壁承受熔融塑料的巨大壓力,這就要求型腔有一定的強(qiáng)度和剛度. 因采用整體式型腔,又因塑件質(zhì)量體積都比較小所以只按強(qiáng)度計(jì)算. 因a/l<0.41 由計(jì)算公式： = (4-5) 材料的最大許應(yīng)力 a塑件側(cè)壁所受壓力度值S型腔壁厚值（mm） 是b/l =0.4 查表可得w=0.13 廁有S= (4-6) 因此凹模的最小厚度為26mm。 4.5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用來維持動(dòng)模和定模的正確合模,合模后維持型腔的正確形式,同時(shí)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以引導(dǎo)動(dòng)模按順序合模,防止型芯在合模過程中損壞,并能承受一定的側(cè)向力。 在這里采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu),導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是指導(dǎo)柱與導(dǎo)套采用間隙配合使導(dǎo)套在導(dǎo)柱上滑動(dòng),配合間隙采用H7/h6級(jí)配合,主要導(dǎo)柱導(dǎo)套。 （1） 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu) 采用帶頭直通式導(dǎo)柱如圖4-11所示。 圖4-10 導(dǎo)柱 導(dǎo)柱的直徑可用下式計(jì)算： (4-7) 式中： w━一根導(dǎo)柱承受模板重力(Ｎ) l━模板重心距導(dǎo)柱根部距離（mm） E━材料彈性摸量； （2）導(dǎo)套 ①導(dǎo)套形狀　為了使導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套比較順利可在側(cè)面增加通氣孔式在導(dǎo)柱的側(cè)壁磨出排氣槽。 ②材料的選擇　可用淬火鋼T12或銅等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)底與導(dǎo)柱硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌? ③導(dǎo)套的精度與配合采用H7/h6。 4.5 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.5.1.脫模機(jī)構(gòu)的作用 （1）脫模機(jī)構(gòu)用于把塑件從型芯或型腔內(nèi)脫出的機(jī)構(gòu)．由于開關(guān)面板外殼阻力最大的地方在側(cè)壁因此應(yīng)把頂出位置設(shè)置在側(cè)面，離側(cè)壁約為2-3mm。與型芯和型腔的配合定為Ｈ8/h7，配合間隙可參考塑件不溢出間隙值，配合長(zhǎng)度為20，斜頂端面和型芯的平面在同一平面上。 （2）頂桿材料選擇NAK80號(hào)鋼，頭部局部淬火硬度48-52ＨＲC?！? （3）脫模力的計(jì)算 脫模力是注塑件從動(dòng)模邊的主型芯上分離時(shí)所需施加的外力。通常包括型芯包緊力、真空吸力、粘附力和脫模機(jī)構(gòu)本身的運(yùn)動(dòng)阻力。對(duì)大多數(shù)的塑件來說，對(duì)脫模力的精確計(jì)算和測(cè)量較為復(fù)雜，因此，只能通過簡(jiǎn)單的估算法對(duì)聽筒上下殼的脫模力進(jìn)行分析計(jì)算，采用的經(jīng)驗(yàn)公式為Ｆｔ=ＡＰ(μcosａ-sinａ)，由于此設(shè)計(jì)中，所需的脫模力較小，其計(jì)算略。 推桿直徑的確定: (4-8) 在這里脫模力很小因此可根據(jù)所選模架來確定其斜頂尺寸寬度取d=10mm。 圖4-11斜頂抽芯定出機(jī)構(gòu)布局 4.6 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型選擇與設(shè)計(jì) 4.6.1側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)類型 一般指的模具的行位機(jī)構(gòu)，即凡是能夠獲得側(cè)向抽芯或側(cè)向分型以及復(fù)位動(dòng)作來拖出產(chǎn)品倒扣，低陷等位置的機(jī)構(gòu)。 1.滑塊的設(shè)計(jì) 滑塊設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在于滑塊與側(cè)向型芯連接以及注射成型時(shí)制品尺寸的準(zhǔn)確性和移動(dòng)的可靠性，滑塊分為整體式和組合式兩種?；瑝K材料常用45鋼或T8、T10等制造，要求硬度在HRC40以上。 2.導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì) 導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)滑部分采用間隙配合，一般采用H8/f8?；瑝K的滑動(dòng)配合長(zhǎng)度通常要大于滑塊寬度的1.5倍，而保留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長(zhǎng)度不應(yīng)小于導(dǎo)滑配合長(zhǎng)度的2/3，導(dǎo)滑槽材料通常用45鋼制造，調(diào)質(zhì)至HRC 28～HRC32， 3.滑塊定位裝置設(shè)計(jì) 由于我們采用的是后模行位的形式，根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，采用行位壓板的方式，主要作用為固定與導(dǎo)向作用。 4.楔緊塊設(shè)計(jì) 楔緊角β應(yīng)比斜導(dǎo)柱的傾斜角α大2°～3°。 5.斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式 斜導(dǎo)柱和滑塊在模具上因安裝位置不同，組成了抽芯機(jī)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)形式。 1）斜導(dǎo)柱在定模上、滑塊在動(dòng)模上的結(jié)構(gòu) A、設(shè)計(jì)時(shí)必須注意，滑塊與推桿在合模復(fù)位過程中不能發(fā)生“干涉”現(xiàn)象。所謂干涉現(xiàn)象是指滑塊的復(fù)位先于推桿的復(fù)位致使活動(dòng)側(cè)向型芯與推桿相碰撞，造成活動(dòng)側(cè)向型芯或推桿損壞。 B、如果發(fā)生干涉，常用的先復(fù)位附加裝置有彈簧先復(fù)位、楔形滑塊先復(fù)位、擺桿先復(fù)位等多種形式。 2）斜導(dǎo)柱在動(dòng)模上、滑塊在定模上的結(jié)構(gòu) 3）斜導(dǎo)柱和滑塊同在定模上 4）斜導(dǎo)柱和滑塊同在動(dòng)模上 4.6.2側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定 1.抽芯距S 型芯從成型位置到不妨礙塑件的脫模推出位置所移動(dòng)的距離叫理論抽芯距，用S′表示。為了安全起見，實(shí)際抽芯距離S通常比理論抽芯距離S′大3～7mm，即 S = S′+（2～7）mm 本次設(shè)計(jì)中S′=1.5mm，所以S=1.5+6.5≈8mm。 2.斜頂傾斜角 斜頂傾斜角是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的一個(gè)重要參數(shù)，它不僅決定了開模行程和斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度，而且對(duì)斜導(dǎo)柱的受力狀況有著重要影響。決定傾斜角大小時(shí)，應(yīng)從抽芯距、開模行程和斜導(dǎo)柱受力幾個(gè)方面綜合考慮。實(shí)際生產(chǎn)中，一般取=5°～15°。 本次設(shè)計(jì)取=8°。 3.斜導(dǎo)柱直徑d 斜頂寬度計(jì)算公式為 式中：——斜頂寬度直徑，mm； ——脫模力，N； ——側(cè)型芯滑塊受的脫模力作業(yè)線與斜頂中心線的交點(diǎn)到斜頂固定板的距離，mm； ——斜頂所用材料的許用曲應(yīng)力，MPa； ——斜頂傾斜角。 本次模具設(shè)計(jì)中，計(jì)算如下： =7.82mm 取d為8mm。 4.斜頂?shù)目傞L(zhǎng)度 斜頂總長(zhǎng)度計(jì)算公式為 （5～10）mm 式中：——斜頂總長(zhǎng)度，mm； ——斜頂固定部分大端直徑，mm； ——斜頂傾斜角； ——斜頂固定板厚度，mm； ——斜導(dǎo)柱工作部分直徑，mm； ——抽芯距，mm。 本次模具設(shè)計(jì)中，計(jì)算如下： （5～10）mm=182.78mm 斜頂側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu) 4.7 溫控調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.7.1溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 注射模的溫度對(duì)塑料熔體的充模流動(dòng)、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀和尺寸精度都有很重要的影響。注射模中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，就是要通過控制模具溫度，使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。因此，在此次設(shè)計(jì)中，對(duì)聽筒的上下殼進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是必要的。在設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮以下選用原則： ① 冷卻水道盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大； ② 卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等； ③ 中處加強(qiáng)冷卻； ④ 卻水道出入口溫差盡量??； ⑤ 卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置。 此外，冷卻水道的設(shè)計(jì)還必須盡量避免接近塑件的熔接部位，以免產(chǎn)生熔接痕，降低塑件強(qiáng)度；冷卻水道要易于加工清理，一般水道直徑為6mm或8㎜左右；冷卻水道的設(shè)計(jì)要防止冷卻水的泄漏，凡是易漏的部位要加密封圈等。 4.7.2冷卻水道回路的布置 分析此模具，因?yàn)榘寄２捎玫氖钦w嵌入式的，且凹模較窄長(zhǎng)，型腔較淺，而且塑件體積也較小，故對(duì)冷卻系統(tǒng)要求不是很高。綜上所述，冷卻水道設(shè)置成單層的即可，布置如圖4-20所示。根據(jù)凹模壁厚，設(shè)計(jì)水道孔徑為8㎜。對(duì)于嵌入式凹模，需要注意凹模與模板間的冷卻水道泄漏和管道加工精度。故此設(shè)計(jì)中采用延伸接頭，穿過模具直接連在嵌入凹模上。 圖4-12冷卻系統(tǒng) 4.8冷卻水道的計(jì)算 冷卻計(jì)算：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)進(jìn)入模具應(yīng)除去的總熱量Q，可以用參考文獻(xiàn)中的公式計(jì)算： Q=W1 × a 　　　　 式中 W1—單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入模具的塑料的重量g a—克塑料的熱容量(J/g) 經(jīng)計(jì)算：Q=61．8265×1．1÷1．6×130≈5525．74J 則帶走上述熱量，所需的冷卻水量按下式計(jì)算： 　　　　 式中 W—通過模具冷卻水的重量(g/h) T3—出水溫度℃ T4—入水溫度℃ K—熱傳導(dǎo)系數(shù)； 經(jīng)計(jì)算 W≈378．997 g/h 由下式可以計(jì)算出冷卻水道的直徑： 　　　 式中 —冷卻液容重kg/cm3 =0．001 kg/cm3， L —冷卻水道長(zhǎng)度cm L=300mm d—冷卻水道直徑cm 經(jīng)計(jì)算d≈9.428 cm，取10mm 4.9 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。 4.10 小結(jié) 這一章主要完成了模具結(jié)構(gòu)圖的草繪、行腔排部、分型面的確定、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、等主要工作。這一章節(jié)是整個(gè)論文的核心，主要部件的設(shè)計(jì)都在這一章節(jié)里完成。 第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴四個(gè)部分組成（但并不是所有的澆注系統(tǒng)都有上述四個(gè)部分）。澆注系統(tǒng)的主要作用是使塑料熔體平穩(wěn)有序地填充型腔，并在填充和包壓過程中把注塑壓力充分傳遞到各個(gè)部分，以獲得組織緊密的設(shè)計(jì)。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的原則： （1）適應(yīng)塑料的成型工藝性能。 （2）要能夠保證塑件的質(zhì)量。 （3）利于型腔內(nèi)的氣體的排出。 （4）避免塑料熔體直接沖擊細(xì)小型芯和嵌件。 （5）去除澆口方便且不影響塑件外觀質(zhì)量。 （6）盡可能做到同步填充。 （7）盡量減小澆注系統(tǒng)的截面積和長(zhǎng)度尺寸。 5.1主流道設(shè)計(jì) 主流道是連接注射機(jī)噴嘴和模具型腔的橋梁，是熔體最先進(jìn)入型腔過程的部位，為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，同時(shí)為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì)圓弧過渡。因?yàn)榇怂芗|(zhì)量外觀尺寸要求高，為了防止熔料黏住主流道，所以主流道尺寸要小一些。主流道是指從注塑機(jī)噴嘴與模具接觸的部分起到分流道為止的一段流道。由于主流道要與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，所以在注射模中主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道開關(guān)面板。在臥式或立式注射機(jī)上使用的注射模中，主流道垂直于模具分型面。為了使塑料凝料能從主流道中順利拔出，需將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，具有2°～6°的錐角，內(nèi)壁有Ra0.8μm以下的表面粗糙度，小端直徑常為4～8mm，注意小端直徑應(yīng)大于噴嘴直徑約1mm，否則主流道中的凝料無法拔出。在直角式注射機(jī)上使用的模具中，因主流道開設(shè)在分型面上，故不需要沿道軸線方向拔出主流道內(nèi)的凝料，主流道可以設(shè)計(jì)成等粗的圓柱形。 根據(jù)中心頂桿機(jī)械頂出，資料查得注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸為： 噴嘴孔直徑=3.0mm 噴嘴前端球面半徑=10mm 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系得到：主流道進(jìn)口端球面半徑 R=+（1~2）mm=10+(1~2),取R=11mm 主流道進(jìn)口端孔直徑 d=+0.5=3.0+0.5,取d=3.5mm 綜合上述，所以該模具可以用選用標(biāo)準(zhǔn)件，這樣便于模具的制造和降低模具的成本，還可以提高模具的加工時(shí)間。如圖4.1所示 圖4.1澆口襯套 5.2 分流道設(shè)計(jì) 分流道是主流道和澆口之間的一段流道，起分流和轉(zhuǎn)向的作用，熔料由主流道流入型腔的過渡通道，為了便于加工及凝料脫模，設(shè)計(jì)分流道原則是： （1）分流道在保證熔體能迅速而均勻地充滿型腔的前提下，長(zhǎng)度應(yīng)盡可能的短，容 積應(yīng)盡可能小。 （2）分流道的截面尺寸要大于塑件的壁厚，且對(duì)于含有玻璃纖維等流動(dòng)性較差的塑料，流道截面要大一些。 （3）分流道得得表面粗糙度Ra一般為0.8μm，這樣流道內(nèi)料流外層的流速較低，容易冷卻而形成凝固表皮層，有利于流道的保溫。 （4）每一級(jí)流道的尺寸要比下一級(jí)流道大10%～20%，即D=×110%～120%）。 （5）分流道與與澆口的連接處應(yīng)光滑過渡，以利于熔體的流動(dòng)及填充。 （6）一模多腔的應(yīng)使塑件和流道在分型面上總投影面積的幾何中心與鎖模力的中心重合。這樣有利于可靠鎖模和使鎖模機(jī)構(gòu)受力均勻，以防止發(fā)生溢料現(xiàn)象。 （7）當(dāng)分流道較長(zhǎng)時(shí)其末端應(yīng)設(shè)置冷料穴，以防止冷料堵住澆口或進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量。 （8）分流道的設(shè)計(jì)要便于加工及刀具的選擇。 （9）分流道的截面形狀有圓形、矩形、梯形、U形。分流道截面形狀如表1所示 表4-1 分流道截面形狀比較 綜合上述，所以該模具的分流道可以選擇截面為圓形，直徑為5mm 的流道。如圖4.2所示。 圖4.2分流道示意圖 5.3 澆口設(shè)計(jì) 澆口又稱進(jìn)料口，是澆注系統(tǒng)中連接分流道和型腔的狹窄部分，澆口指流道末端與型腔之間的細(xì)小通道，主要是提高塑料的流動(dòng)速度和溫度，以及防止流入型腔的塑料側(cè)流，使熔體快速進(jìn)入型腔，按順序填充，有冷卻材料得作用，常用澆口類型：直接澆口、中心澆口、側(cè)澆口、薄片式澆口、護(hù)耳式澆口、點(diǎn)澆口、扇形澆口。所以選用扇形澆口，一般開設(shè)在模具分型面上，易于加工，在試模過程中中便于修整。能方便地調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和澆口封閉時(shí)間。為了提高生產(chǎn)效率，以及產(chǎn)品質(zhì)量，根據(jù)本塑件的選