行星齒輪的注塑模具設計與數(shù)控加工

1、第一章 塑件的成形工藝性分析一、塑件材料的選擇及其結構分析1、塑件（手機外殼）模型圖：圖1-1 塑件圖2、塑件材料的選擇：選用ABS（即丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。3、色調(diào)：黑色。4、生產(chǎn)批量：大批量。5、塑件的結構與工藝性分析：（1）結構分析塑件為手機外殼的上半部分，應有一定的結構強度，由于中間有手機的按鍵及手機顯示屏，后面有與后蓋聯(lián)接的塑料倒扣，所以應保證它有一定的裝配精度；由于該塑件為手機外殼，因此對表面粗糙度要求不高。（2）工藝性分析精度等級：采用5級低精度脫模斜度：塑件外表面 40120 塑件內(nèi)表面 301（脫模斜度不包括在塑件的公差范圍內(nèi)，塑件外形以型腔大端為準，塑件內(nèi)形以型芯小端

2、為準。）二、ABS的注射成型工藝1、注射成型工藝過程（1）預烘干-裝入料斗-預塑化-注射裝置準備注射-注射-保壓-冷卻-脫模-塑件送下工序（2）清理模具、涂脫模劑-合模-注射2、ABS的注射成型工藝參數(shù)（1）注射機：螺桿式（2）螺桿轉速（r/min）：3060（選30）（3）預熱和干燥：溫度（C） 8085 時間 (h) 23（4）密度（g/ cm）:1.021.05（5）材料收縮率（）：0.30.8（6）料筒溫度（C）：后段 150157 中段 165180 前段 180200（7）噴嘴溫度（C）：170180（8）模具溫度（C）：5080（9）注射壓力（MPa）：70100（10）成形時間

3、（S）：注射時間 2090 高壓時間 05 冷卻時間 20120 總周期 50220（11）適應注射機類型：螺桿、柱塞均可（12）后處理：方法 紅外線燈、烘箱 溫度（C） 70 時間（h） 24三、ABS性能分析1、使用性能：綜合性能良好，沖擊韌度、力學強度較高，且要低溫下也不迅速下降。耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化學性和電氣性能良好。水、無機鹽、堿、酸對ABS幾乎無影響。尺寸穩(wěn)定，易于成型和機械加工，與372有機玻璃的熔接性良好，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色，且可作雙色成型塑件，且表面可鍍鉻。2、成型性能：無定型塑料，其品種很多，各品種的機電性能及成型特性也各有差異，應按品種確定成型方法及成型條件。

4、吸濕性強，含水量應小于0.3，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應要求長時間預熱干燥。流動性中等，溢邊料0.04mm左右（流動性比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好）。比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫（對耐熱、高抗沖擊和中抗沖擊型樹脂，料溫更宜取高）。料溫對物性影響較大、料溫過高易分解（分解溫度為250 C左右比聚苯乙烯易分解），對要求精度較高的塑件，模溫宜取 5060 C，要求光澤及耐熱型料宜取 6080 C。注射壓力應比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑機時料溫為 180230 C，注射壓力為 100140 MPa，螺桿式注塑機則取 160220 C，70100 MPa為宜。易產(chǎn)

5、生熔接痕，模具設計時應注意盡量減小澆注系統(tǒng)對斜流的阻力，模具設計時要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進料口位置、形式。摧出力過大或機械加工時塑件表面呈“白色”痕跡（但在熱水中加熱可消失）。ABS在升溫時粘度增高，塑料上的脫模斜度宜稍大，宜取1 以上。在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。3、ABS主要技術指標：表1-1 熱物理性能密度(g/ cm)1.02105比熱容(Jkg-1K-1)12551674導熱系數(shù)(Wm-1K-110-2)13.831.2線膨脹系數(shù)(10-5K-1)5.88.6滯流溫度(C)130表1-2 力學性能屈服強度（MPa）50抗拉強度(MPa)38斷裂伸長率()35拉

6、伸彈性模量(GPa)1.8抗彎強度(MPa)80彎曲彈性模量(GPa)1.4抗壓強度(MPa)53抗剪強度(MPa)24沖擊韌度(簡支梁式)無缺口261布氏硬度9.7R121缺 口11表1-3 電氣性能表面電阻率（）1.21013體積電阻率（m）6.91014擊穿電壓（KV/mm）介電常數(shù)（106Hz）3.04介電損耗角正切（106Hz）0.007耐電弧性(s)5085四、ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施：主要缺陷：缺料、氣孔、飛邊、出現(xiàn)熔接痕、塑件耐熱性不高（連續(xù)工作溫度為70C左右熱變形溫度約為93C）、耐氣候性差（在紫外線作用下易變硬變脆）。消除措施：加大主流道、分流道、澆口、加大噴嘴

7、、增大注射壓力、提高模具預熱溫度。第二章 模具結構形式的擬定一、確定型腔數(shù)量及排列方式一般來說，精度要求高的小型塑件和中大型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結構；對于精度要求不高的小型塑件（沒有配合精度要求），形狀簡單，又是大批量生產(chǎn)時，若采用多型腔模具可提供獨特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。型腔的數(shù)目可根據(jù)模型的大小情況而定。該塑件對精度要求不高，為低精度塑件，再依據(jù)塑件的大小，采用一模兩型的模具結構。型腔的排列方式如下圖：圖2-1 型腔排列方式二、模具結構形式的確定1.多型腔單分型面模具：塑件外觀質(zhì)量要求不高，尺寸精度要求一般的小型塑件，可采用此結構。2.多型腔多分型面模具：塑件外觀質(zhì)量要求高，尺

8、寸精度要求一般的小型塑件，可采用此結構。該塑件外觀質(zhì)量要求不高，是尺寸精度要求較低的小型塑件，因此可采用多型腔單分型面的設計。從塑件上容易看出模具的分型面位置、摧出機構的設置以及澆口的位置。分型面為單分型面垂直分型。最常用的澆口形式有：第一是側澆口。這種澆口形式注射工藝工人比較熟悉，在制造上加工比較方便，但不得因素是澆道流程長，熱量損耗大，因此容易產(chǎn)生明顯的拼料痕跡。如果要得到改善，則需加大澆道尺寸，但隨之澆道部份的回料增多。其次塑料的進料口部分需去毛刺，這樣既增加了去毛刺的工時，又損壞了周圍的美觀。第二是點澆口。塑料注射時，在點澆口以高速注入型腔，一部份動能轉變?yōu)闊崮?，因此塑料在會合時的熱量

9、損耗比側澆口少，所以會合處熔合較好，熔接痕不太明顯。其缺點是塑件的正面將留下點燒口的痕跡，影響塑件的美觀，并且為了取出點澆口的澆道剩料，型腔必須移動。由于型腔重量較大，所以不方便移動。第三種是綜合上述兩種澆口形式的優(yōu)缺點，采用剪切澆口。因為塑件側壁距離橫澆道較遠，因直接在側壁進料是很難實現(xiàn)的，因此又增設了工藝輸助澆口，從而使?jié)沧⑾到y(tǒng)進一步完善。這種澆口形式主要有以下優(yōu)點：一是塑件表面無澆口痕跡，并且外表面無明顯的熔接痕，所以外觀質(zhì)量較好。二是澆口的位置和數(shù)量可視塑件的質(zhì)量而增加、減少或改變澆口的位置、模具修改也比較方便。三是在塑件頂出的同時，澆口剪斷并脫落，可節(jié)省去毛刺工序，并有得于機床自動化

10、。從塑料流程盡量一致的原則出發(fā)，采用了兩個剪切澆口處都設有頂桿，用以切斷剪切澆口，其工藝輔助澆口可手工去除。第三章 注塑機型號的確定除了模具的結構、類型和一些基本參數(shù)和尺寸外，模具的型腔數(shù)、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面積、成型時需要的合模力、注射壓力、模具的厚度、安裝固定尺寸以及開模行程等都與注射機的有關性能參數(shù)密節(jié)相關，如果兩者不相匹配，則模具無法使用，為此，必須對兩者之間有關數(shù)據(jù)進行較核，并通過較核來設計模具與選擇注射機型號。一、有關塑件的計算1、體積 = 3.9420934 （cm） 曲面面積 = 8.7216837 （cm2）密度 = 1.05 (g/ cm）質(zhì)量 = 4.13

11、91980 (g)二、注射機型號的確定根據(jù)塑件的體積初步選定用XS-Z-60（臥式）型注塑機。SZ-60/40（臥式）型注塑機的主要技術規(guī)格如下表：表 3-1 注塑機的主要參數(shù)理論注射容積(cm）60螺桿直徑(mm)30注射壓力(MPa)180注射速率(g/s)70塑化能力(g/s)35螺桿轉速(r/min)0200鎖模力(kN)400拉桿有較距離(mm)220300移模行程(mm)250模具最大厚度(mm)250模具最小厚度(mm)150鎖模形式雙曲肘模具定位孔直徑(mm)80噴嘴球半徑(mm)SR10噴嘴口孔徑(mm)3模板尺寸(mm)200315三、注射機及型腔數(shù)量的校核1、主流道的體積

12、約為： V(cm) = 3.140.6322.5 = 3.9882、分流道與澆口的體積約為： V(cm) = 131.1304 = 14.69523、該模具總共需填充塑件的體積約為： V(cm) = 2 3.9420934 + 3.988 + 14.6952 = 26.5672四、注射機及參數(shù)量的校核1、注射量的校核注射機一個注射周期內(nèi)所需注射量的塑料熔體的總量必須在注射機額定注射量的80%以內(nèi)。在一個注射成形周期內(nèi)，需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量或質(zhì)量，應為制件和澆注系統(tǒng)兩部份容量或質(zhì)量之和，即V = nVz + Vj或 M = nmz + mj式中 V（m）一個成形周期內(nèi)所需射入的塑料容積

13、或質(zhì)量(cm或g）； n 型腔數(shù)目 Vz（mz）單個塑件的容量或質(zhì)量(cm或g）。 Vj（mj）澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需塑料的容量或質(zhì)量(cm或g）。故應使nVz + Vj 0.8Vg 或 nmz + mj 0.8mg式中 Vg（mg）注射機額定注射量(cm或g）。根據(jù)容積計算 nVz + Vj = 26.5672 0.8Vg可見注射機的注射量符合要求2、型腔數(shù)量的確定和校核型腔數(shù)量與注射機的塑化率、最大注射量及鎖模力等參數(shù)有關，此外，還受塑件的精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟性等因數(shù)影響?？筛鶕?jù)注射機的最大注射量確定型腔數(shù)n式中 K注射機的最大注射量的得用系數(shù)，一般取0.8； mN注射機允許的最大注射量； m

14、 2澆注系統(tǒng)所需塑料的質(zhì)量或體積（g或cm）； m 1單個塑件的質(zhì)量或體積（g或cm）。所以需要 n=2 符合要求3、塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核注射成型時，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。如果這一數(shù)值超過了注射機允許使用的最大成型面積，則成型過程中將會出現(xiàn)溢漏現(xiàn)象。因此，設計注射模時必須滿足下面關系：nA1 + A2 A式中 A注射機允許使用的最大成型面積(mm2）其他符號意義同前。注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢漏現(xiàn)象，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系

15、統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力，即：(nA1 + A2)p F式中符號意義同前。所以需要24095+980=83200A查得ABS的平均成型壓力為30（cm2/MPa）（249.5+0.98）30=83.230=2.5F符合要求4、最大注射壓力校核注射機的額定注射壓力即為它的最高壓力pmax,應該大于注射機成型時所調(diào)用的注射壓力，即：pmaxKp0很明顯，上式成立，符合要求。5、模具與注射機安裝部份的校核噴嘴尺寸 注射機頭為球面，其球面半徑與相應接觸的模具主流道始端凹下的球面半徑相適應。模具厚度 模具厚度H（又稱閉合高度）必須滿足：HminHHmax式中 Hmin注射機允

16、許的最小厚度，即動、定模板之間的最小開距； Hmax注射機允許的最大模厚。注射機允許厚度150H250符合要求。6、開模行程校核開模行程s（合模行程）指模具開合過程中動模固定板的移動距離。注射機的最大開模行程與模具厚度無關，對于單分型面注射模：Smax s = H1 + H2 + 510mm式中 H1摧出距離（脫模距離）（mm）； H2包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度（mm）。開模距離取 H1 = 20包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度取 H2 = 40余量取 8 則有：Smax s = 20+20+28 =68符合要求。第四章 分型面位置的確定分型面是決定模具結構形式的重要因素，它與模具的整體結構

17、和模具的制造藝有密切關系，并且直接影響著塑料熔體的流動特性及塑料的脫模。一、 分型面的形式該塑件的模具只有一個分型面，垂直分型。二、 分型面的設計原則由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件的結構工藝性及精度、形狀以及摧出方法、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。選擇分型面時一般應遵循以下幾項基本原則： 分型面應選在塑件外形最大輪廓處 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模 保證塑件的精度 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求 便于模具制造加工 注意對在型面積的影響 對排氣效果 對側抽芯的影響在實際設計中，不可能全部滿足上述原則，一般應抓住主要矛盾，在此

18、前提下確定合理的分型面。三、 分型面的確定根據(jù)以上原則，可確定該模具的分型面如下圖：第一次分型：圖 4-1 第一分型面第二次分型：圖 4-2 第二分型面（1）圖4-3 第二分型面料（2）第五章 澆注系統(tǒng)的形式和澆口的設計澆注系統(tǒng)是指凝料熔體從注射機噴嘴射出后到達型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道。澆注系統(tǒng)分為普通流道的澆注系統(tǒng)和熱流道的澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)的設計是注射模具設計的一個很重要的環(huán)節(jié)，它對獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影響。該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，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。一、澆注系統(tǒng)的尺寸是否合理不僅對塑件性能、結構、尺

19、寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響效大，而且還在與塑件所用塑料的利用率、成型效率等相關。對澆注系統(tǒng)進行整體設計時，一般應遵循如下基本原則： 了解塑料的成型性能和塑料熔體的流動性。 采用尺量短的流程，以減少熱量與壓力損失。 澆注系統(tǒng)的設計應有利于良好的排氣。 防止型芯變形和嵌件位移。 便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量。 澆注系統(tǒng)應結合型腔布局同時考慮。 流動距離比和流動面積比的校核。二、主流道的設計主流道的形狀和尺寸最先影響著塑料熔體的流動速度及填充時間，必須使熔體的溫度降低和壓力降最小，且不損害其把塑料熔體輸送到最“遠”位置的能力。在臥式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為使凝料能從其中順利拔出，需設

20、計成圓錐形，錐角為26。1、主流道的尺寸 （1） 主流道小端直徑 主流道小端直徑 d = 注射機噴嘴直徑 + 2 3 = 3 + 2 3 取 d = 5（mm）。（2） 主流道的球半徑主流道的球半徑 SR = 10 + 1 2 取 SR = 12（mm）。（3） 球面配合高度球面配合高度為 3 5 取 3（mm）。（4） 主流道長度主流道長度L，應盡量小于60mm，上標準模架及該模具結構，取L = 32（mm）（5） 主流道錐度主流道錐角一般應在26，取 = 4，所以流道錐度為/2=2。（6） 主流道大端直徑主流道大端直徑 D = d+2Ltg（/）（=4） 6.3（mm）（7） 主流道大端倒

21、圓角倒角 D/8 0.6（mm） 根據(jù)以上數(shù)據(jù)和注射機的有關參數(shù)，設計出主流道如下圖： 圖 5-1 主流道形式2、主流道襯套的形式主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交換地反復接觸，屬易損件，對材料要求較高，因而模具的主流道部分常設計成可拆卸更換的襯套式（俗稱澆口套），以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等，熱處理要求淬火53 57 HRC。主流道襯套應設置在模具對稱中心位置上，并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機噴嘴同一軸心線。圖 5-2 主流道的位置主流道襯套的形式有兩種：一是主流道襯套與定位圈設計成整體式，一般

22、用于小型模具；二是主流道襯套與定位圈設計成兩個零件，然后配合在固定在模板上。該模具尺寸較小，主流道襯套可以選用整體式。 設計出主流道襯套的尺寸如下圖： 圖 5-3 主流道的具體尺寸主流道襯套的固定形式如下圖： 圖 5-4 襯套的固定形式三、冷料井的設計在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)約1025mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷

23、料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料井（冷料穴）。1、 主流道冷料井的設計主流道冷料井設計成帶有摧桿的冷料井，底部由一根摧桿組成，摧桿裝于摧桿固定板上，與摧桿脫模機構連用。冷料井的孔設計成倒錐形，便于將主流道凝料拉出。當其被摧出時，塑件和流料凝道能自動墜落，易于實現(xiàn)自動化操作。主流道冷料井的設計如下圖所示： 圖 5-5 主流道冷料井的設計2、分流道冷料井的設計 當分流道較長時，可將分流道的端部沿料流前進方向延長作為分流道冷料井，以儲存前鋒冷料，其長度為分流道直徑的1.52倍。四、分流道的設計該模具為一模兩腔的結構，應設置分流道。分流道的設計應能

24、滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔，并且流動過程中壓力損失及熱量損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。1、 分流道的截面面形狀常用分流道的截面面形狀有圓形、梯形、U字形和六角形等。要減少流道內(nèi)的壓力損失，則希望流道的截面積大，流道的表面積小，以減少傳熱損失，因此可用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率。圓形截面效率最高（即比表面最?。?，由于正方形流道凝料脫模困難，實際使用側面具有斜度為 5 10的梯形流道。淺矩形及半圓形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用，當分型面為平面時，可采用梯形或U字型截面的分流道。從上述分析，為了減少流道

25、的熱量損失考慮到流道的效率，該模具分流道截面采用圓型截面。2、 分流道的截面尺寸分流道的截面尺寸應根據(jù)塑件的成形體積、塑件壁厚、塑件形狀、所用塑料的工藝性能、注射速率以及分流道的長度等因素來確定。（1）對于壁厚小于3mm,質(zhì)量在200g以下的塑件，可用下述公式確定分流道的直徑：D = 0.2654WL其中 D流道直徑（mm）； W塑件的質(zhì)量（g）； L分流道的長度（mm）。此式計算的分流道直徑限于3.2 9.5 mm。根據(jù)前面的計算數(shù)據(jù)，有D = 0.265 4.139 55 1.5 （mm）故不在適應范圍。（2）根據(jù)分流道截面形狀與流動理論長度的關系和塑料成形工藝與模具設計表5-3，再考慮到

26、ABS的成型工藝性能，可確定分流道直徑為6mm.因此，分流道截面形狀如下圖所示： 圖 5-6 分流道截面3、分流道的長度分流道的長度應盡量短，且少彎折。分流道長度為L = (50 + 15) 2 = 110 （mm）4、分流道的表面粗糙度由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.631.6m，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力。避免熔流表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。5、分流道的布置形式分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響，該模具為一模兩腔，采用平衡式布置。平衡式布置要求從

27、主流道至各個型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸等都必須對應相等，達到各個型腔的熱平衡和塑料平衡。因此各個型腔的澆口尺寸也可以相同，達到各個型腔均衡地進料。該模具分流道為圓形截面，在定模座板和定模板上都開有分流道。其形式如下圖：圖 5-7 分流道的設計6、分流道向澆口過渡部分的結構見下圖：圓形分流道與矩形澆口的連接形式圖 5-8 澆口形狀五、澆口的設計澆口是連接分流道與型腔之間的一段細流道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件質(zhì)量影響很大。澆口的主要作用是： 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結，防止其倒流； 易于切除澆口凝料； 對于多型腔的模具，用以平衡進料；澆口的面積通常

28、為分流道面積的 0.03 0.09。澆口的截面有矩形和圓形兩種。澆口長度約為 0.5 2 mm左右。澆口的尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗公式確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。1、 澆口的形式及特點綜合點澆口呼側澆口兩種澆口形式的優(yōu)缺點，采用剪切澆口。因為塑件側壁距離橫澆道較遠，因直接在側壁進料是很難實現(xiàn)的，因此又增設了工藝輸助澆口，從而使?jié)沧⑾到y(tǒng)進一步完善。這種澆口形式主要有以下優(yōu)點：一是塑件表面無澆口痕跡，并且外表面無明顯的熔接痕，所以外觀質(zhì)量較好。二是澆口的位置和數(shù)量可視塑件的質(zhì)量而增加、減少或改變澆口的位置、模具修改也比較方便。三是在塑件頂出的同時，澆口剪斷并脫落，可節(jié)省去毛刺工序，并有得于機床

29、自動化。從塑料流程盡量一致的原則出發(fā)，采用了兩個剪切澆口處都設有頂桿，用以切斷剪切澆口，其工藝輔助澆口可手工去除。2、 澆口尺寸的確定澆口結構尺寸可由經(jīng)驗公式，并由塑料模具技術手冊之輕工模具手冊之一中圖3-31 查得，澆口深度 h = 0.5 2.0h = n t = 0.8 取 h = 1 （mm）式中 h澆口深度（mm）; n塑料系數(shù)，由塑料性質(zhì)決定； t塑件壁厚（mm）.澆口寬度 b = 1.5 5.0 取 b = 1.8 （mm）式中 A塑件型腔表面積。澆口長度 l = 0.5 1.75為了去除澆口方便，澆口長度 l 也可取 0.72.5。所以可取 l = 1.0 （mm）注：其尺寸實

30、際應用效果如何，應在試模中檢驗與改進。3、 澆口位置的選擇澆口位置的選擇對塑件質(zhì)量的影響極大。選擇澆口位置時應遵循如下原則： 避免塑件上產(chǎn)生缺陷； 澆口應開設在塑件截面最厚處； 有利于塑料熔體的流動； 的利于型腔的排氣； 考慮塑件受力情況； 增加熔接痕牢度； 流動定向方位對塑件性能的影響； 澆口位置和數(shù)目對塑件變形的影響； 校核流動比； 防止型芯或嵌件擠壓位移或變形。此外，在選擇澆口位置和形式時，還應考慮到澆口容易切除，痕跡不明顯，不影響塑件外觀質(zhì)量，流動凝料少等因素。六、澆注系統(tǒng)的平衡對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設計應盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑

31、件形狀及模具結構允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。1、 分流道的平衡在多腔模具中，熔體在主流道與各分流道，或各分流道之間的體積流量是不會相同的，但可以認為他們的流速是相等的，以此達到各型腔同時充滿的目的。為此各流道之間應以不同的長度或截面尺寸來達到流量不等，經(jīng)分析可推導，可用下式進行平衡計算：式中 Q1，Q2熔融樹脂分別在流道1和流道2中的流量，cm3/s；d1,d2分流道1和分流道2的直徑， cm;L1，L2分流道1和分流道2的長度，c

32、m。上式?jīng)]有考慮分流道轉彎局部阻力的影響，以及模具溫度不均的影響。實際上尚須對這些因素作校正，才能達到充模時間相等的目的。當分流道作平衡布置，且各型腔所需之填充量又相等時，則各流道的長度變化、長度尺寸等均應相同。2、 澆口的平衡在多型腔非平衡分流道布置時，由于主流道到各型腔的分流道長度或各型腔所需填充流量不同，也可采用調(diào)整各澆口截面尺寸的方法，使熔融體同時充滿各型腔。澆口平衡簡稱為BGV（balanced gate value）,只要做到各型腔BGV值相同，基本上能達到平衡填充。對于多型腔相同制品的模具，其澆口平衡計算公式如下： BGV=式中 Sg澆口的截面積，mm2; Lg澆口的長度，mm;

33、 Lr分流道的長度，mm。澆注系統(tǒng)設計時一般澆口的截面積與分流道的截面積之比SG/SZ取0.070.09。該模具，從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同，顯然是平衡式的。七、澆注系統(tǒng)斷面尺寸計算對工業(yè)上使用較合理的30多副注射模具，根據(jù)所用注射機的技術規(guī)格，作了幾種塑料熔體的充模計算，結果認為主流道和分流道的剪切速率=510510s-1，澆口剪切速率=104105 s-1，平衡系統(tǒng)的充模過程近似于等溫流動。 =f（Q，Rn）的關系式可用如下的經(jīng)驗公式表達：式中 熔體在流道中的剪切速率（s-1）Q熔體在流道中的體積流率（cm3/s）Rn澆注系統(tǒng)斷面當量半徑（cm）1.確定適當

34、的剪切速率澆注系統(tǒng)各段的值如下：（1）主流道： s=510s-1（2）分流道： r=510 s-1（3）點澆口： Q=105 s-1（4）其它澆口：Q=5105104 s-12、確定體積流率Q澆注系統(tǒng)中各段的Q值是不同的。（1） 主流道的Qs根據(jù)模具成型塑件的體積和所用注射機的技術規(guī)格，由下式計算： (cm3/s)式中 Qs主流道的體積流率 (cm3/s)；注射時間 （s）；QP模具成型塑件的體積，通常取 QP = （0.50.8）Qn；Qn注射機的分稱注射量。由塑料模具技術手冊之輕工模具手冊之一中表3-10 ，可根據(jù)注射機的公稱注射量查得注射時間=1.0s。所以=24.3064/124.3

35、(s)（2） 分流道的QR和澆口處的QG對于多點進料的單腔模，或各型腔相同的多腔模，若分流道采用平衡式布置，則各分流道及澆口中的體積流率為：QR = QG = Qs /m (cm3/s)式中 QR，QG分流道或澆口中的體積流率 (cm3/s)； m分流道的數(shù)目。所以QR = QG =24.3/2=12.15 (cm3/s)由上述經(jīng)驗公式可算出（1） 主流道（mm）（2） 分流道（mm）（3） 澆口 （mm）以上澆注系統(tǒng)斷面的確定也可以根據(jù)QRn 關系曲線圖直接查得。第六章模架的確定和標準件的選用在學校作設計時，模架部分要自行設計；在生產(chǎn)現(xiàn)場設計中，盡可能選用標準模架，確定出標準模架的形式，規(guī)格

36、及標準代號。模架尺寸確定之后，對模具有關零件要進行必要的強度或剛度計算，以校核所選模架是否適當，尤其時對大型模具，這一點尤為重要。標準件包括通用標準件及模具專用標準件兩大類。通用標準件如緊固件等。模具專用標準件如定位圈、澆口套、推桿、推管、導柱、導套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件，順序分型機構及精密定位用標準組件等。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再結合標準模架，可選用標準模架 200L，其中L取315mm，可符合要求。模架上要有統(tǒng)一的基準，所有零件的基準應從這個基準推出，并在模具上打出相應的基準標記。一般定模座板與定模固定板要用銷釘定位；動、定模固定板之間通過導向零件定位；脫出固定板通過

37、導向零件與動?；蚨９潭ò宥ㄎ?；模具通過澆注套定位圈與注射機的中心定位孔定位；動模墊板與動模固定板不需要銷釘精確定位；墊快不需要與動模固定板用銷釘精確定位；頂出墊板不需與頂出固定板用銷釘精確定位。模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應光潔，加涂防銹油。兩模板之間應有分模隙，即在裝配、調(diào)試、維修過程中，可以方便地分開兩塊模板。分模隙常見形式如下：圖 6-1 分模隙（1）圖 6-2 分模隙（2）一、定模固定板（定模座板）（250315，厚25mm）主流道襯套固定孔與其為H7/m6過渡配合；通過6個10的內(nèi)六角螺釘與定模固定板連接；定模墊板通常就是模具與注射機

38、連接處的定模板。二、定模板（200315，厚25mm）上面的型腔為整體式；有四個型芯固定孔；其導柱固定孔與導柱為H7/m6過渡配合。三、動模固定板（250315，厚25mm）用于固定型芯（凸模）、導套。為了保證凸?；蚱渌慵潭ǚ€(wěn)固，固定板應有一定的厚度，并有足夠的強度，一般用45鋼或Q235A制成，最好調(diào)質(zhì)230270HB；導套孔與導套為H7/m6或H7/k6配和；型芯孔與其為H7/m6過渡配合。四、動模板（200315，厚32mm）其注射機頂桿孔為50mm；其上的推板導柱孔與導柱采用H7/m6配合。五、動模墊板（又稱支承板）（200315，厚32mm）墊板是蓋在固定板上面或墊在固定板下面的

39、平板，它的作用是防止型腔、型芯、導柱或頂桿等脫出固定板，并承受型腔、型芯或頂桿等的壓力，因此它要具有較高的平行度和硬度。一般采用45鋼，經(jīng)熱處理235HB或50鋼、40Cr、40MnB等調(diào)質(zhì)235HB，或結構鋼Q235Q275。還起到了支承板的作用，其要承受成型壓力導致的模板彎曲應力。六、墊塊（40315，厚63mm）1、主要作用：在動模座板與動模墊板之間形成頂出機構的動作空間，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應注射機的模具安裝厚度要求。2、結構型式：可為平行墊塊、拐角墊塊。（該模具采用平行墊塊）。3、墊塊一般用中碳鋼制造，也可用Q235A制造，或用HT200，球墨鑄鐵等。4、墊塊的高度計算：h墊塊

40、=h推出距離+h推板+h推桿固定板+ =15+16+20+12 =63（mm）式中 頂出行程的余量，一般為510mm，以免頂出板頂?shù)絼幽|板。5、模具組裝時，應注意左右兩墊塊高度一致，否則由于負荷不均勻會造成動模板損壞。七、推桿固定板（118315，厚16mm）固定推桿。八、推板（118315，厚20mm）第七章 合模導向機構的設計注射模的導向機構主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。錐面導向機構用于動、定模之間的精密對中定位。一、 機構的功用1、 導向機構的功用 定位作用； 導向作用； 承載作用； 保持運動平穩(wěn)作用。2、 定位機構的功用對

41、于薄壁、精密塑件注射模，大型、深型腔注射模和生產(chǎn)批量大的注射模，僅用導柱導向機構是不完善的，還必須在動、定模之間增設錐面定位機構，有保持精密定位和同軸度的要求。當采用標準模架時，因模架本身帶有導向裝置，一般情況下，設計人員只要按模架規(guī)格選用即可。若需采用精密導向定位裝置，則須由設計人員根據(jù)模具結構進行具體設計。此模具為小型模具，對精度要求也不是很高，所以不需要用定位機構，可直接由導向機構定位。二、 導向結構的總體設計1、導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止導柱和導套壓入后變形；2、該模具采用4根導柱，其布置為等直徑導柱不對

42、稱布置；3、該模具導柱安裝在動模固定板上，導套安裝在定模固定板上；4、為了保證分型面很好的接觸，導柱和導套在分型面處應制有承屑板，即可削去一個面或在導套的孔口倒角；5、各導柱、導套及導向孔的軸線應保證平行；6、在合模時，應保證導向零件首先接觸，避免凸模先進入型腔，導致模具損壞；7、當動定模板采用合并加工時，可確保同軸度要求。三、導柱的設計1、該模具采用帶頭導柱，且不加油槽；2、導柱的長度必須比凸模端面高度高出68mm；3、為使導柱能順利地進入導向孔，導柱的端部常做成圓錐形或球形的先導部分；4、導柱的直徑應根據(jù)模具尺寸來確定，應保證具有足夠的抗彎強度（該導柱直徑由標準模架知為20；5、導柱的安裝

43、形式，導柱固定部分與模板按H7/m6配合。導柱滑動部分按H7/f7或H8/f7的間隙配合；6、導柱工作部分的表面粗糙度為Ra0.4m；7、導柱應具有堅硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理或碳素工具鋼T8A、T10A經(jīng)淬火處理，硬度為55HRC以上或45#鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、表面淬火、低溫回火，硬度55HRC以上。四、導套的設計1、結構形式：采用帶頭導套（型），導套的固定孔與導柱的固定孔可以同時鉆，再分別擴孔，以保證其配合精度；2、導套的端面應倒圓角，導柱孔最好做成通孔，利于排出孔內(nèi)剩余空氣；3、導套孔的滑動部分按H8/f7或H7/f7的間隙配合，表面粗糙度為Ra0.4m。導套

44、外徑按H7/m6或H7/k6配合鑲入模板；4、導套材料可用淬火鋼或銅（青銅合金）等耐磨材料制造，但其硬度應低于導柱的硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導柱或導套拉毛。五、導柱與導套的配合形式導柱與導套的配用形式要根據(jù)模具的結構及生產(chǎn)要求而定，該模具采用的配合形式如下圖所示：圖 7-1 導柱與導套的配用第八章 脫模推出機構的設計1、 通常推桿裝入模具后，其端面應與型腔底面平齊，或高出型腔底面0.050.10mm；8、推桿與推桿固定板，通常采用單邊0.5mm的間隙，這樣可以降低加工要求，又能在多推桿的情況下，不因由于各板上的推桿孔加工誤差引起的軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn)象；9、推桿的材料常用T8、T10碳

45、素工具鋼，熱處理要求硬度HRC50，工作端配合部分的表面粗糙度為Ra0.8。四、脫模阻力計算塑件壁厚與其內(nèi)孔直徑之比小于1/20，為薄壁殼體形塑件，且塑件斷面為矩環(huán)形，故所需脫模力的計算公式如下： 式中 E塑料的拉伸模量（MPa）（可由表查得ABS的拉伸模量為 1.91 1.98）； 塑料成型平均收縮率(%)(可由表查得ABS成型平均收縮率為0.4 0.7)； t塑件的平均壁厚（mm）； L塑件包容型芯的長度（mm）； 塑料的泊松比（可由表查得ABS的泊松比為0.38）； 脫模斜度（該模具脫模斜度選定為 2）； f塑料與鋼材之間的磨擦系數(shù)（可查得ABS與鋼材的磨擦系數(shù)為0.20 0.25）；

46、r型芯大小端平均半徑（mm）； B塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積(cm2)，當塑件底部上有孔時，10B項應視為零； K1由f和決定的無因次數(shù)，可由下式計算：1也可根據(jù)塑料與鋼材的磨擦系數(shù)和脫模斜度由表查得 K1=1.0070。代入計算，得 = 3.64 kN第九章 側向分型抽芯機構的設計圖 9-1 側型芯的抽芯方式上圖所示彈簧抽芯機構，型芯處在定模一邊。脫模時，可實現(xiàn)先由上示側抽芯機構控制的抽芯動作，然后再實現(xiàn)塑件的脫模。四、 側型芯具體尺寸的確定1、側抽芯的基本尺寸 根據(jù)模具的整體結構尺寸和抽芯機構抽芯距及抽芯力的計算，可確定抽芯機構型芯部分側型芯的具體尺寸如下圖：圖 9-2 側型芯

47、側型芯外擋塊的設計，形式如下圖：圖 9-3 側型芯擋塊2、側抽芯的導滑形式 采用圓形導滑孔，側抽芯與導滑孔之間是間隙配合，配合精度可選H8/f7或H8/f8，導滑孔硬度應達到HRC5256。3、為了開之前，側抽芯機構能夠順利地實現(xiàn)抽芯動作，需在型芯固定板上裝4個對稱布置的彈簧頂銷。 （1）頂銷為圓頭銷：材料35鋼、熱處理4348HRC （2）彈簧的規(guī)格及尺寸：圓柱螺旋壓縮彈簧：材料65Mn、型號為1.612247類 此彈簧受變負荷作用，次數(shù)在106次以上，最大工作負荷為103.55N。4、該模具在開模時同由于彈簧頂銷差距的作用，使得開模過程是先實現(xiàn)側抽芯動作后再開模，因此不會造成塑件縱向開模時

48、損壞的情況。第十章 成型零件的設計成型零件的結構設計主要是指構成模具型腔的零件，通常有凹模、型芯、各種成形桿和成形環(huán)。模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的計算，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，如果型腔側壁和底板厚度過小，可能因強度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應通過強度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗來確定型腔壁厚和底板厚度。注射模具的成型零件是指構成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型桿等。凹模用以形成制品的外表

49、面，型芯用以形成制品的內(nèi)表面，成型桿用以形成制品的局部細節(jié)。成形零件作為高壓容器，其內(nèi)部尺寸、強度、剛度，材料和熱處理以及加工工藝性，是影響模具質(zhì)量和壽命的重要因素。設計時應首先根據(jù)塑料的性能、制件的使用要求確定型腔的總體結構、進澆點、分型面、排氣部位、脫模方式等，然后根據(jù)制件尺寸，計算成型零件的工作尺寸，從機加工工藝角度決定型腔各零件的結構和其他細節(jié)尺寸，以及機加工工藝要求等。此外由于塑件融體有很高的壓力，因此還應該對關鍵成型零件進行強度和剛度的校核。在工作狀態(tài)中，成型零件承受高溫高壓塑件熔體的沖擊和摩擦。在冷卻固化中形成了塑件的形體、尺寸和表面。在開模和脫模時需要克服于塑件的粘著力。在上萬

50、次、甚至上幾十萬次的注射周期，成型零件的形狀和尺寸精度、表面質(zhì)量及其穩(wěn)定性，決定了塑件制品的相對質(zhì)量。成型零件在充模保壓階段承受很高的型腔壓力，作為高壓容器，它的強度和剛度必須在容許范圍內(nèi)。成型零件的結構，材料和熱處理的選擇及加工工藝性，是影響模具工作壽命的主要因素。一、 成型零件的選材對于模具鋼的選用，必需要符合以下幾點要求：1、機械加工性能良好。要選用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的鋼種。2、拋光性能優(yōu)良。注射模成型零件工作表面，多需要拋光達到鏡面，Ra0.05m。要求鋼材硬度在HRC3540為宜。過硬表面會使拋光困難。鋼材的顯微組織應均勻致密，極少雜質(zhì)，無疵斑和針點。3、耐磨性和

51、抗疲勞性能好。注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷，而且還受冷熱溫度交變應力作用。一般的高碳合金鋼可經(jīng)熱處理獲得高硬度，但韌性差易形成表面裂紋，不以采用。所選鋼種應使注塑模能減少拋光修模次數(shù)，能長期保持型腔的尺寸精度，達到所計劃批量生產(chǎn)的使用壽命期限。4、具有耐腐蝕性。對有些塑料品種，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必須考慮選用有耐腐蝕性能的鋼種。根據(jù)塑件表面質(zhì)量比較高決定模具表面質(zhì)量更高這一事實，再依照上述標準，故筆者在設計成型零件(凹模)中選用了鏡面鋼PMS。PMS（10Ni3CuAlVS）的供貨硬度為HRC30，易于切削加工。而后在真空環(huán)境下經(jīng)過500550，以510h時效處理。鋼材彌散析出復合合金化學物，使鋼材硬化，具有HRC4045，耐磨性好且處理過程變形小。由于材質(zhì)純凈，可作鏡面拋光，還有較好的電加工及抗銹蝕性能。二、 凹模部分的結構設計1、 凹模的結構形式凹?？捎烧麎K材料制成，制成整體式凹模。凹模位于定模