一次性醫(yī)療設(shè)備連接頭塑料模具設(shè)計(jì)

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1、 南 京 工 程 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) 作 者： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 材料成型及控制工程（模具設(shè)計(jì)） 題 目： 一次性醫(yī)療設(shè)備連接頭塑料模具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： 評(píng)閱者：

2、 2011 年 5 月 南 京 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要 本文分析了一次性醫(yī)療連接頭塑料制件的成型工藝特點(diǎn)和模具設(shè)計(jì)工程。在設(shè)計(jì)工作前進(jìn)行大量的資料搜集匯總，然后開始著手于模具設(shè)計(jì)。其中包括利用Pro/e軟件繪制零件的三維圖并由此進(jìn)行3D開模、工件的工藝分析、注塑機(jī)的選用和校核、模具設(shè)計(jì)和確定了型腔的排布的難點(diǎn)，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和模具總體結(jié)構(gòu)。詳細(xì)介紹了型芯、型腔、推件裝置等零部件的設(shè)計(jì)和制造。最后完成了模具總裝圖的設(shè)計(jì)及主要零件圖的繪制，確保模具結(jié)構(gòu)功能的合理，實(shí)用。 關(guān)鍵詞 醫(yī)療連接

3、頭 塑料模 設(shè)計(jì) 制造 第I頁(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要 Title The toy handle crust plastics piece inject a mold design Abstract This paper analyzes the lighter plastic component of the toy handle crust molding process characteristics and die design engineering. Before d

4、esigning work headway to go a great deal of data collection to gather, then enter upon to design in the molding tool. Pro/e including the use of the software 3D rendering parts of the map and thus open for 3D model, the process workpiece, Injection Molding Machine Selection and Verification, mold de

5、sign and difficult to determine the cavity of the arrangement, Gating system design and mold overall structure. Details on the core, cavity and pushing pieces of equipment, and other parts of the design and manufacturing .In the end I completed designed the assemble diagram and the major parts’diagr

6、am and made sure the credibility,rationality,and the function of the molding tool structure. Keywords toy handle crust plastic mould design manufacturing 第Ⅱ頁(yè) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 目錄 目錄 1 前 言 4 第一章 緒論 5 1.1 塑料模具設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 5 1.2 塑料制件的設(shè)計(jì)原則 8 第二章 一次性醫(yī)療連接頭成型的工藝

7、設(shè)計(jì) 9 2.1 塑件的原材料分析 10 2.2 工藝參數(shù) 15 2.3塑件結(jié)構(gòu)分析 16 2.4 塑件的尺寸精度分析 16 2.5 塑件的壁厚分析 16 2.6 塑件的表面質(zhì)量分析 16 第三章一次性醫(yī)療連接頭的模具設(shè)計(jì) 17 3.1模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 3.1.1模具結(jié)構(gòu)形式的確定 17 3.1.2模板尺寸的確定 17 3.2注射機(jī)的型號(hào)選取 18 3．3 模具參數(shù)的校核 19 3.3.1注射量的校核 19 3.3.3.鎖模力的校核 20 3.3.4模具厚度的校核 20 3.3.5模具開模行程的校核 21 3.4 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 21 3.5 分型面

8、位置的確定 22 3.6 澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì) 23 3.6.1 主流道的設(shè)計(jì) 23 3.6.2.澆口套的設(shè)計(jì) 23 3.6.3澆口套的固定 24 3.6.4 分流道的設(shè)計(jì) 24 3.6.5 澆口的設(shè)計(jì) 26 3.6.6 澆注系統(tǒng)的平衡 28 3.6.7冷料穴的設(shè)計(jì) 28 3.7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29 3.8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 30 3.8.1 冷卻水道的開設(shè)原則 30 3.8.2 冷卻水道及連通方式 30 3.8.3 型腔的冷卻 31 3.9 成型零件的設(shè)計(jì) 32 3.9.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 3.9.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33 3.9.3 型腔和型芯向

9、尺寸的計(jì)算 34 3.9.4 成型零件的加工工藝 34 3.10 復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 35 3.11 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 35 3.11.1推出脫模機(jī)構(gòu)的選用原則： 36 3.11.2推出結(jié)構(gòu)的定位： 36 3.11.3確定推出機(jī)構(gòu)的形式 36 3.12結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) 37 3.12.1 支承零部件設(shè)計(jì) 37 3.12.2 合模導(dǎo)向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 38 3.13 模具的工作原理 39 第四章 　Pro/E　3D開模 40 4.1 模具設(shè)計(jì)流程 40 4.2分模圖 41 第五章　醫(yī)療連接頭的模擬分析 42 5.1 CAE技術(shù)在注射模具中的應(yīng)用 42 5.2基于 Moldflow

10、 的注塑工藝模擬 42 5.2.1Moldflow在注塑模設(shè)計(jì)中的作用： 42 5.2.2 Moldflow的 MPI／Flow模塊分析過程 43 5.3 應(yīng)用 Moldflow進(jìn)行連接頭注射階段流動(dòng)分析的方法 43 5.3.1 幾何建模 43 5.3.2 網(wǎng)格劃分 44 5.3.3 澆口位置及數(shù)量的確定 44 5.3.4 材料及工藝參數(shù)設(shè)置 44 5.4最佳方案的確定 45 5.4.1澆口位置 45 5.4.2充模時(shí)間 45 5.4.3 壓力分布 45 5.4.4熔料溫度分布 46 5.4.5 熔接痕分布 46 5.4.6氣泡分布 47 5.4.7最大剪切應(yīng)力

11、分布 47 5.4.8鎖模力 48 5.5 總結(jié) 48 第六章　　結(jié)論 49 致 謝 50 參考文獻(xiàn) 51 前 言 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是醫(yī)療連接殼塑料模設(shè)計(jì)，它來自于工程設(shè)計(jì)。希望通過本次設(shè)計(jì)鍛煉在塑料模具設(shè)計(jì)這方面的能力，并對(duì)相關(guān)知識(shí)熟練掌握。同時(shí)也對(duì)四年所學(xué)的知識(shí)做一次規(guī)律性的總結(jié)。 模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的工藝裝備，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，60%～90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和研制在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)，特別是汽車摩托車輕工電子航空等行業(yè)尤為突出。模具工業(yè)發(fā)展的

12、關(guān)鍵是模具技術(shù)的進(jìn)步。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，世界上許多國(guó)家，特別是一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視模具技術(shù)的開發(fā)，大利發(fā)展模具工業(yè)，積極采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備提高模具制造水平，并且已經(jīng)取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。不論經(jīng)濟(jì)繁榮時(shí)期還是經(jīng)濟(jì)蕭條時(shí)期模具工業(yè)都不可缺。經(jīng)濟(jì)發(fā)展快時(shí)產(chǎn)品暢銷，企業(yè)必然千方百計(jì)開發(fā)新產(chǎn)品，同樣會(huì)對(duì)模具帶來強(qiáng)勁需求。 本次設(shè)計(jì)得到了莊衛(wèi)國(guó)老師的大力指導(dǎo)，同時(shí)也得到了系里其他老師和同學(xué)的幫助。在此，感謝他們。 第一章 緒論 1.1 塑料模具設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨

13、勢(shì) 整體來看，中國(guó)塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大進(jìn)步，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求、世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時(shí)，一些低檔塑料模具卻供過于求，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，還有一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢(shì)。? 雖然近幾年模具出口增幅大于進(jìn)口增幅，但所增加的絕對(duì)量仍是進(jìn)口大于出口，致使模具外貿(mào)逆差逐年增大。這模具外貿(mào)逆差增大主要有兩方面原因：一是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，特別是汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展帶來了對(duì)模具旺盛需求，有些高檔模具國(guó)內(nèi)的確生產(chǎn)不了，只好進(jìn)口；但也確實(shí)有一些模具國(guó)內(nèi)可以

14、生產(chǎn)，也在進(jìn)口。這與中國(guó)現(xiàn)行的關(guān)稅政策及項(xiàng)目審批制度有關(guān)。二是對(duì)模具出口鼓勵(lì)不夠。現(xiàn)在模具與其它機(jī)電產(chǎn)品一樣，出口退稅率只有13%，而未達(dá)17%。? 從市場(chǎng)情況來看，塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展那些技術(shù)含量高的大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具，并大力開發(fā)國(guó)際市場(chǎng)，發(fā)展出口模具。隨著中國(guó)塑料工業(yè)，特別是工程塑料的高速發(fā)展，可以預(yù)見，中國(guó)塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度，未來幾年年增長(zhǎng)率仍將保持20%左右的水平。 近年來，港資、臺(tái)資、外資企業(yè)在中國(guó)大陸發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量自產(chǎn)自用塑料模具無確切的統(tǒng)計(jì)資料，因此未能計(jì)入上述數(shù)字之中。? 近年來，中國(guó)塑料模具制造水平已有較大提高。

15、大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已達(dá)到2μm，制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達(dá)到高光學(xué)要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達(dá)6m/min以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在生產(chǎn)手段上，模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用面已大為擴(kuò)展，高速加工及RP/RT等先進(jìn)技術(shù)的采用已越來越多，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率及模具商品化率都有較大幅度的提高，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)

16、展進(jìn)一步促進(jìn)了塑料模具設(shè)計(jì)制造水平及企業(yè)管理水平的提高，有些企業(yè)已實(shí)現(xiàn)信息化管理和全數(shù)字化無圖制造。 經(jīng)過近幾年的發(fā)展，塑料模具的開發(fā)、創(chuàng)新和企業(yè)管理等方面已顯示出一些新的發(fā)展趨勢(shì)： （1）在模具的質(zhì)量、交貨周期、價(jià)格、服務(wù)四要素中，已有越來越多的用戶將交貨周期放在首位。要求模具公司盡快交貨，這已成為一種趨勢(shì)。企業(yè)千方百計(jì)提高自己的適應(yīng)能力、提高技術(shù)水準(zhǔn)、提高裝備水平、提高管理水平及提高效率等都是縮短模具生產(chǎn)周期的有效手段。? （2）大力提高開發(fā)能力，將開發(fā)工作盡量往前推，直至介入到模具用戶的產(chǎn)品開發(fā)中去，甚至在尚無明確用戶對(duì)象之前進(jìn)行開發(fā)，變被動(dòng)為主動(dòng)。目前，電視機(jī)和顯示器外殼、空調(diào)器

17、外殼、摩托車塑件等已采用這種方法，手機(jī)和電話機(jī)模具開發(fā)也已開始嘗試。這種做法打破了長(zhǎng)期以來模具廠只能等有了合同，才能根據(jù)用戶要求進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的被動(dòng)局面。? （3）隨著模具企業(yè)設(shè)計(jì)和加工水平的提高，模具的制造正在從過去主要依靠鉗工的技藝轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕揽考夹g(shù)。這不僅是生產(chǎn)手段的轉(zhuǎn)變，也是生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變和觀念的上升。這一趨勢(shì)使得模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷提高，模具精度越來越高，生產(chǎn)周期越來越短，鉗工比例越來越低，最終促進(jìn)了模具工業(yè)整體水平不斷提高。中國(guó)模具行業(yè)目前已有10多個(gè)國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，約200個(gè)省市級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。與此趨勢(shì)相適應(yīng)，生產(chǎn)模具的主要骨干力量從技藝型人才逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)型人才是必然要求。

18、當(dāng)然，目前及相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，技藝型人才仍十分重要，因?yàn)槟＞弋吘闺y以完全擺脫對(duì)技藝的依靠。 （4）模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)正在向信息化迅速發(fā)展。在信息社會(huì)中，作為一個(gè)高水平的現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是CAD/CAM的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前許多企業(yè)已經(jīng)采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技術(shù)及其它先進(jìn)制造技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，這些都是信息化的表現(xiàn)。向信息化方向發(fā)展這一趨向已成為行業(yè)共識(shí)。? （5）隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，模具必然會(huì)向更廣泛的領(lǐng)域和更高水平發(fā)展。現(xiàn)在，能把握機(jī)遇、開拓市場(chǎng)，不斷發(fā)現(xiàn)新的增長(zhǎng)點(diǎn)的模具企業(yè)和能生產(chǎn)高技術(shù)含量模具企業(yè)的業(yè)務(wù)很是紅火，

19、利潤(rùn)水平和職工收入都很好。因此，模具企業(yè)應(yīng)把握這個(gè)趨向，不斷提高綜合素質(zhì)和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。? （6）發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具正加速向中國(guó)轉(zhuǎn)移，其表現(xiàn)方式為：一是遷廠，二是投資，三是采購(gòu)。中國(guó)的模具企業(yè)應(yīng)抓住機(jī)遇，借用并學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，加快自己的發(fā)展步伐。? 在信息化帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展的今天，我們既要看到成績(jī)，又要重視落后，要抓住機(jī)遇，采取措施，在經(jīng)濟(jì)全球化趨向日漸加速的情況下，盡快提高塑料模具的水平，融入到國(guó)際市場(chǎng)中去，以促進(jìn)中國(guó)模具行業(yè)的快速發(fā)展，有兩方面應(yīng)予以重視： 一是政府相關(guān)政策對(duì)促進(jìn)模具工業(yè)的發(fā)展起著非常重要的作用。從國(guó)際上看，各國(guó)模具工業(yè)在發(fā)展初期都得到了政府的大力扶持。就中國(guó)實(shí)際情況看，

20、應(yīng)降低國(guó)內(nèi)不能生產(chǎn)的進(jìn)口精密模具生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)稅、執(zhí)行好國(guó)家對(duì)部分專業(yè)模具廠的優(yōu)惠政策等，通過政策引導(dǎo)作用可加快行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。? 二是隨著市場(chǎng)的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會(huì)不斷發(fā)展，因此對(duì)模具的要求也越來越高。為了滿足市場(chǎng)需要，未來的塑料模具無論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工都必將有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時(shí)代步伐。展望未來，下列幾方面發(fā)展趨勢(shì)預(yù)計(jì)會(huì)在行業(yè)中得到較快應(yīng)用和推廣。? （1）超大型、超精密、長(zhǎng)壽命、高效模具將得到發(fā)展。? （2）多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。? （3）為各種快速經(jīng)濟(jì)模具，特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的RP/

21、RT技術(shù)將得到快速發(fā)展。? （4）模具設(shè)計(jì)、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等將向智慧化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。? （5）更高速、更高精度、更加智慧化的各種模具加工設(shè)備將進(jìn)一步得到發(fā)展和推廣應(yīng)用。? （6）更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會(huì)不斷發(fā)展，隨之將產(chǎn)生一些特殊的和更為先進(jìn)的加工方法。? （7）各種模具型腔表面處理技術(shù)，如涂覆、修補(bǔ)、研磨和拋光等新工藝也會(huì)不斷得到發(fā)展。? （8）逆向工程、并行工程、復(fù)合加工乃至虛擬技術(shù)將進(jìn)一步得到發(fā)展。? （9）熱流道技術(shù)將會(huì)迅速發(fā)展，氣輔和其它注射成型工藝及模具也將會(huì)有所

22、發(fā)展。? （10）模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高。? （11）在可持續(xù)發(fā)展和綠色產(chǎn)品被日益重視的今天，“綠色模具”的概念已逐漸被提到議事日程上來。即，今后的模具，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料選用、制造工藝及模具修復(fù)和報(bào)廢，以及模具的回收利用等方面，都將越來越考慮其節(jié)約資源、重復(fù)使用、利于環(huán)保，以及可持續(xù)發(fā)展這一趨向。 1.2 塑料制件的設(shè)計(jì)原則 塑料制件主要是根據(jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。要想獲得優(yōu)質(zhì)的塑件，除考慮充分發(fā)揮所有塑料的性能特點(diǎn)外，還應(yīng)考慮塑件的結(jié)構(gòu)工藝性，在滿足使用條件的前提下，塑件的結(jié)構(gòu)、形狀應(yīng)盡可能做到簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，且符合成型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從而降低成本，提高生產(chǎn)效率。在塑件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)

23、考慮以下幾個(gè)方面的因素：①塑料的各項(xiàng)性能特點(diǎn)，如物理機(jī)械性能（如力學(xué)性能、電性能、耐化學(xué)腐蝕和耐熱性能等）、成型工藝性能（流動(dòng)性和收縮率等）等；②在保證各項(xiàng)使用性能的前提下，塑件的結(jié)構(gòu)形狀力求簡(jiǎn)單，且有利于充模流動(dòng)、排氣、補(bǔ)縮和高效冷卻硬化（熱塑性塑料制件）或快速受熱固化（熱固性塑料制件）；③模具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)使模具零件易于制造，特別是抽芯和脫模機(jī)構(gòu)。 合理的塑件結(jié)構(gòu)工藝性是保證塑件符合使用要求和滿足成型條件的一個(gè)關(guān)鍵問題。塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括塑件的尺寸和精度、表面粗糙度、形狀、壁厚、斜度、加強(qiáng)肋、支撐面、圓角、孔、螺紋、齒輪、嵌件、絞鏈、標(biāo)記、符號(hào)及文字等。

24、 第二章 一次性醫(yī)療連接頭成型的工藝設(shè)計(jì) 本產(chǎn)品材料為聚碳酸脂(PC)，成型收縮率為0.5～0.8 %,產(chǎn)品圖2.1如下所示： 圖 2.1 連接頭零件圖 2.1 塑件的原材料分析 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

25、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

26、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

27、子電氣部件等。我國(guó)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(guó)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(guó)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：

28、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

29、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

30、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／PB

31、T，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(guó)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(guó)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)

32、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

33、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(guó)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

34、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

35、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(guó)內(nèi)應(yīng)用前景非?？春?。防開裂脆化的醫(yī)療器械：PC具

36、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

37、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

38、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

39、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?。撼善分亓考s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

40、%，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

41、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

42、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℃ 2.2 工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 塑料名稱 ABS 注射機(jī) 螺桿式 溫度 料筒溫度 后/℃ 中/℃ 前/℃ 180～200 210～230 200～210 噴嘴溫度/℃ 180～190 模具溫度/℃ 5

43、0～70 壓力 注射壓力/MPa 70～90 時(shí)間 注射時(shí)間/S 3～5 保壓時(shí)間/S 15～30 冷卻時(shí)間/S 15～30 總周期/S 40～70 螺桿轉(zhuǎn)速（R/MIN） 30 收縮率（%） 0.4～0.9 后處理 方法 紅外線燈，鼓風(fēng)烘干 溫度/℃ 60～90 時(shí)間/h 1 備注 通用級(jí) 2.3塑件結(jié)構(gòu)分析 該零件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，成型的重點(diǎn)是兩個(gè)側(cè)鉤，它們的抽芯距不大，從模具結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單化的角度，可以采用斜推桿機(jī)構(gòu)來成型側(cè)凹部分。利用側(cè)向抽芯比較麻煩，直接在型芯上成型，使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，更利于加工。 2.4 塑

44、件的尺寸精度分析 塑件尺寸的大小受塑料流動(dòng)性的影響，在注射成型和壓注成型中，流動(dòng)性差的塑料和壁薄的制件尺寸不能設(shè)計(jì)的過大，否則容易造成填充不足或冷接縫，從而影響制件的外觀和強(qiáng)度。很多資料認(rèn)為，在引起塑件尺寸的誤差中，模具制造公差和成型收縮率波動(dòng)引起的誤差各占1/3。實(shí)際上，對(duì)于小尺寸塑件，模具的制造公差對(duì)塑件尺寸精度影響相對(duì)要大一些，而對(duì)于大尺寸塑件，收縮率波動(dòng)則是影響塑件尺寸精度的只要因素。該塑件為小尺寸塑件，制造公差對(duì)塑件尺寸影響較大。圖中給出塑件的精確精度等級(jí)，本塑件取MT3級(jí)。 2.5 塑件的壁厚分析 從塑件的壁厚來看，該塑件的壁厚比較薄,壁厚為1.5mm,壁厚均勻，有利于零件的

45、成型。 2.6 塑件的表面質(zhì)量分析 該塑件為醫(yī)療連接頭，要求表面光滑，粗糙度低，并且有較高的表面質(zhì)量。 第三章一次性醫(yī)療連接頭的模具設(shè)計(jì) 3.1模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 影響塑件質(zhì)量及生產(chǎn)效率的所有因素中，模具設(shè)計(jì)因素大約占80％左右,所以塑件模具的設(shè)計(jì)非常重要。 3.1.1模具結(jié)構(gòu)形式的確定 因?yàn)樵摿慵獒t(yī)療連接頭，在設(shè)計(jì)模具中采用典型的兩板式模具結(jié)構(gòu)。 3.1.2模板尺寸的確定 模架是注射模的的骨架和基體，通過它將模具的各個(gè)部分有機(jī)的聯(lián)系為一個(gè)整體，

46、標(biāo)準(zhǔn)模架一般由定模座板，定模板，動(dòng)模板，動(dòng)模支承板，墊塊，動(dòng)模座板，推桿固定板，推板，導(dǎo)柱，導(dǎo)套，及復(fù)位桿等組成。另外還有特殊結(jié)構(gòu)的模架，如點(diǎn)澆口模架，帶推件板推出的模架等，模架中其他部分可根據(jù)需要進(jìn)行補(bǔ)充，如精確確定定位裝置，支承柱等。它分為基本型組合和派生型組合，在這次設(shè)計(jì)中采用基本型組合，推桿推出結(jié)構(gòu)，模板尺寸為250×300mm前后模板厚度為60mm。 圖3.1 模架 3.2注射機(jī)的型號(hào)選取 注射機(jī)是注射成型的設(shè)備，注射模是安裝在注射機(jī)上生產(chǎn)的。注射機(jī)選用是否合理，直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，因此，在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)所選用活動(dòng)注射機(jī)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)有全面的了解。 本套模

47、具選用型號(hào)為XS-ZY-125的國(guó)產(chǎn)注射機(jī)，該型號(hào)的注射機(jī)的技術(shù)規(guī)格如下： 最大注射量：125 cm3 螺桿直徑：42 mm 最大注射壓力：120MP 最大鎖模力：900KN 最大開模行程：300mm 模具最大厚度：300mm 模具最小厚度：200mm 拉桿空間（長(zhǎng)×寬）：290×260mm 定位孔直徑：￠100 mm 噴嘴球半徑：12mm 噴嘴孔徑：￠4mm 3．3 模具參數(shù)的校核 3.3.1注射量的校核 最大注射量是指注射機(jī)在對(duì)空注射的條件下，注射螺桿或柱塞作一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所能達(dá)到的最大注射量。設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)滿足注射成型塑件所需的總注射量小于所選注

48、射機(jī)的最大注射量。即： 式中： ----------型腔數(shù)量； ---------單個(gè)塑件的體積或質(zhì)量； ---------澆注系統(tǒng)凝量； ---------注射機(jī)最大注射量； -----------注射機(jī)最大注射量利用系數(shù)，一般取0.8。 （對(duì)于螺桿式注射機(jī)，單位取cm） 其中，該模具采用一模四腔，因此，n取4； 單個(gè)塑件的體積： =8.47cm 澆注系統(tǒng)凝量： mm=6.72cm ； 由此可以得出，；遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于注射機(jī)的最大注射量的80％，即： 3.3.2注射壓力的校核 注射壓力的校核是校驗(yàn)注

49、塑機(jī)的最大注射壓力能否滿足制品成型的需要，注塑壓力的大小與制品復(fù)雜程度、模具結(jié)構(gòu)、塑料品種、注射速度、流動(dòng)比，噴嘴及模具流道系統(tǒng)等因數(shù)有關(guān)。 由于所選的塑料ABS的流動(dòng)性好，易流動(dòng)，其注射壓力在70～90MP之間，其值在所選的注塑機(jī)的最大注射壓力之內(nèi)。 3.3.3.鎖模力的校核 注射時(shí)塑料熔體進(jìn)入型腔內(nèi)仍然存在較大的壓力，它會(huì)使模具從分型面漲開。為了平衡塑料熔體的壓力，鎖緊模具保證塑件的質(zhì)量，注塑機(jī)必須提供足夠的鎖模力。它同注射量一樣，也反映了注射機(jī)的加工能力，是一個(gè)重要的參數(shù)。漲模力等于塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上不重合的投影面積之和乘以型腔的壓力，它應(yīng)小于注射機(jī)的額定鎖模力Fn，才能使注

50、射時(shí)不發(fā)生溢料和漲?，F(xiàn)象，即： 式中： ----------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； -----------塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力，其大小一般是注射壓力的80%; ---------注射機(jī)的額定鎖模力。 其中，取4； ； ； 注射壓力在70～90MPa，所以可以選64MPa； 計(jì)算得出， 所以模具在所選注射機(jī)的作用下，在成型過程中是完全鎖緊的，不會(huì)因模具鎖模力過大而出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象。 3.3.4模具厚度的校核 由于注射機(jī)的動(dòng)模和定模固定板之間的距離都有一定的調(diào)節(jié)量△H

51、，因此，對(duì)安裝使用的模具厚度有一定的限制，一般情況下，模具的實(shí)際厚度必須在注射機(jī)允許安裝的最大模具厚度及最小模具厚度之間。 所選注射機(jī)的模具最大厚度為300㎜，最小模具厚度為200㎜。本套模具的實(shí)際模具厚度為210㎜，此值符合該注射機(jī)的選擇范圍。因此，設(shè)計(jì)的模具厚度滿足注射機(jī)對(duì)模具的合模要求 3.3.5模具開模行程的校核 當(dāng)模具厚度確定后，開模行程S的大小直接影響模具所能成型的制品高度，因此，設(shè)計(jì)模具時(shí)必須校核它所需用的開模距離是否與注射機(jī)的開模行程相適應(yīng)。 由于所選的注射機(jī)是帶有液壓－機(jī)械聯(lián)合作用的鎖模機(jī)構(gòu)，開模行程由連桿機(jī)構(gòu)的沖程所確定，其最大值與沖程的調(diào)節(jié)量有關(guān)，而與模具厚

52、度無關(guān)，其值不受模具厚度的影響。設(shè)計(jì)的模具的分型面為單分型面，因此，模具的開模行程可以按下式來校核： 式中： ----------塑件的脫出距離(mm)； ----------包括流道溢料在內(nèi)的塑件高度(mm)。 塑件的脫模距離H1的算法如下： 開模行程即脫模距離為； 通過計(jì)算，模具的開模行程為：H2=68.8mm。 因所選注射機(jī)的最大開模行程＝300㎜，而模具的實(shí)際開模行程為95.6㎜，遠(yuǎn)小于注射機(jī)允許的最大開模行程，所以模具所需用的開模距離與所選注射機(jī)的的開模行程相適應(yīng)。 綜合上述可以得出，本套模具與所選注射機(jī)相互適應(yīng)，模具的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、模具

53、安裝尺寸及開模行程等都在所選注射機(jī)的技術(shù)規(guī)格之內(nèi)。因此，所選注射機(jī)XS-ZY-125能夠滿足本套模具設(shè)計(jì)的使用要求。 3.4 擬定模具結(jié)構(gòu)形式 型腔的數(shù)量n可以按注射機(jī)的最大注射量的確定: 式中： ---------注射機(jī)最大注射量; --------澆注系統(tǒng)凝量; ---------單個(gè)塑件的體積或質(zhì)量; 所以可以得出 多型腔在模板上通常采用圓形排列、H行排列、直線行排列以及復(fù)合排列等。盡可能采用平衡式排列，以便構(gòu)成平衡式澆注系統(tǒng)，確保制品質(zhì)量的穩(wěn)定。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在模具中每增加一個(gè)型腔，制品尺寸精度就要降低4%。根據(jù)產(chǎn)品的尺寸和節(jié)省成本，在本

54、設(shè)計(jì)中采用一模四腔的布置，從而使生產(chǎn)大量化。 圖3.2 一模四腔的布置 3.5 分型面位置的確定 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個(gè)重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的脫模和模具的制造工藝等有關(guān)，因此，分形面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則： ①分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處； ②便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模一邊； ③保證塑件的精度要求； ④滿足塑件的外觀質(zhì)量要求； ⑤便于模具加工制造； ⑥對(duì)成型面積的影響； ⑦對(duì)排氣效果的影響； ⑧對(duì)側(cè)向抽芯的影響。 其中最重要的是第②和第⑤、第⑧點(diǎn)。為了便于模

55、具加工制造，應(yīng)盡量選擇平直且易于加工的分型面。 本塑料模具的分型面的選擇如圖3.3表示。本模具的分型面選在倒鉤的中間部位地方。 AA 圖3.3 分型面的選擇 3.6 澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì) 3.6.1 主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具澆口套接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對(duì)塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)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。根據(jù)所選的注射機(jī)噴嘴的尺寸，為了使熔融的塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道與注射機(jī)的噴嘴緊密對(duì)接，主流道對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑，

56、其半徑R=注射機(jī)噴嘴半球半徑R1+（1-2mm），其小端直徑D=注射機(jī)噴嘴直徑d +（0.5-1mm）。所以，其R=13mm，D=3.7mm。 3.6.2.澆口套的設(shè)計(jì) 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式（俗稱澆口套），以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。 常用澆口套分為A型和B型兩種。圖3.4為后者，B型用于配裝定位圈。澆口套的規(guī)格有Φ12，Φ16，Φ20等幾種。由于注射機(jī)的噴嘴半徑為12mm，所以澆口套的R為13mm。 圖3.4 澆口套 3.6.3澆口套的固定 因?yàn)椴捎玫腂型澆

57、口套，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是標(biāo)準(zhǔn)件，外徑為Φ100mm，內(nèi)徑Φ35mm。具體固定形式如圖3.5所示。 圖3.5 澆口套的固定 3.6.4 分流道的設(shè)計(jì) 在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道，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。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動(dòng)過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。 1.主分流道的形狀及尺寸 主分流道是圖3.6中定模板和動(dòng)模板之間

58、的一段水平的流道。為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等，為加工方便，用半圓形截面流道。由于ABS塑料的分流道寬度范圍在5mm～10mm之間，這里取道主分流道8mm。副分流道為7mm,所以取主分流道的直徑為Φ8mm。 圖3.6 主流道 2.主分流道長(zhǎng)度 分流道要盡可能短，且少?gòu)澱?，便于注射成型過程中最經(jīng)濟(jì)地使用原料和注射機(jī)的能耗，減少壓力損失和熱量損失。將分流道設(shè)計(jì)成直的，總長(zhǎng)72mm。 3.副分流道的設(shè)計(jì) 副分流道為圓形，其直徑為Φ7mm，單段長(zhǎng)度為15mm，總長(zhǎng)為60mm。 4.分流道的表面粗糙度 由于分

59、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(dòng)狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。 實(shí)際加工時(shí)，用銑床銑出流道后，少為省一下模，省掉加工紋理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，即用打磨機(jī)，沙紙，油石等打磨工具將模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。） 5.分流道的布置形式 分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式，但應(yīng)遵循兩方面原則：即一方面排列

60、緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。再加上該模具是一模四腔的結(jié)構(gòu)，所以可按矩形布局排列。本模具的流道布置形式如下圖3.7所示： 圖3.7 分流道 3.6.5 澆口的設(shè)計(jì) 澆口也稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到塑件能否被完好高質(zhì)量的注射成型。 1.澆口的選用 澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。與非限制性澆口比較而言，對(duì)料流速度、流量、方向等有一定限制的澆口稱為限制性澆口。本模具將采用的是限制澆口，如圖3.8所示限制性澆口一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提

61、高剪切速率，使其成為理想的流動(dòng)狀態(tài)，迅速面均衡地充滿型腔；另一方面改善塑料熔體進(jìn)入型腔時(shí)的流動(dòng)特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時(shí)充滿，可控制填充時(shí)間、冷卻時(shí)間及塑件表面質(zhì)量，同時(shí)還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。 圖3.8 澆口的形式 從圖中看，我采用的是側(cè)澆口，它適應(yīng)于一模四腔的。側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，從塑件的側(cè)面進(jìn)料。它廣泛用于一模多腔的模具中，適用于成型各種形狀的塑件。其截面多為矩形，調(diào)整其截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時(shí)的剪切速率及澆口封閉時(shí)間。這種澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進(jìn)料位置，因此它是廣泛使用

62、的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且對(duì)各種塑料的成型適應(yīng)性均較強(qiáng)；但有澆口痕跡存在，會(huì)形成熔接痕、縮孔、氣孔等塑件缺陷，且注射壓力損失大，對(duì)深型腔塑件排氣不便。 2.澆口位置的選擇 模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項(xiàng)原則： ①盡量縮短流動(dòng)距離； ②澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處； ③必須盡量減少熔接痕； ④應(yīng)有

63、利于型腔中氣體排出； ⑤考慮分子定向影響； ⑥避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)； ⑦澆口處避免彎曲和受沖擊載荷； ⑧注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響。 本模具結(jié)構(gòu)澆口位置如圖3.9所示。 圖3.9Mold Flow澆口位置 由該圖可以看出，澆口的最佳澆口位置在塑件圓弧前端處，但是由于模具制造要求盡量簡(jiǎn)單容易，所以，將澆口設(shè)置在圖中最合適澆口處。澆口的尺寸為2×0.5×2mm。 3.6.6 澆注系統(tǒng)的平衡 為了提高生產(chǎn)效率，降低成本，小型塑件往往采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。在這種結(jié)構(gòu)形式中，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)使所有的型腔能同時(shí)得到塑料熔體均勻的充填。換句話說，應(yīng)盡量采用從主流道到各個(gè)型腔分流道的形

64、狀及截面尺寸相同的設(shè)計(jì)，即型腔平衡式布置的形式。若根據(jù)某種需要設(shè)計(jì)成型腔非平衡式布置的形式，則需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸，使各澆口的流量及成型工藝達(dá)到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡，亦稱澆口的平衡。顯然，我們?cè)O(shè)計(jì)的模具是平衡式的，即從主流道到各個(gè)型腔的分流道的長(zhǎng)度相等，形狀及截面尺寸都相同。 3.6.7冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴一般開設(shè)在主流道末端，當(dāng)分流道較長(zhǎng)時(shí)，其末端也可設(shè)置冷料穴；也可設(shè)置在模腔的旁側(cè)。冷料穴的作用是收集每次注射成型時(shí)流動(dòng)流體前端的冷料頭（前鋒冷料），避免這些冷料進(jìn)入型腔影響制品成型質(zhì)量，或防止這些冷料堵塞澆口，造成制品缺料。如果需要防止型腔內(nèi)不同流向的流體匯合時(shí)因冷料頭而影響熔接痕

65、強(qiáng)度，亦可將冷料穴就近開設(shè)在熔體匯合之處的型腔外，并與型腔連通。冷料穴有兩種基本形式，常用的是端部帶Z字形拉料桿和倒錐形拉料桿的形式，具體要根據(jù)塑料性能合理選用。本模具中的冷料穴為倒錐形，拉料桿為Z型，其疑料推桿固定在推出固定板上，開模時(shí)靠倒錐起拉料作用，然后由推桿強(qiáng)制推出，具體位置和形狀如3.10所示。 圖3.10冷料穴 3.7 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 當(dāng)塑料熔體充滿模具型腔時(shí)，必須將澆注系統(tǒng)和模具型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利地排出模外。如果型腔內(nèi)各種原因產(chǎn)生的氣體不能排除干凈，塑件上會(huì)形成氣泡，產(chǎn)生熔接不牢、表面輪廓不清及充填不滿等成型缺陷，另外氣體的

66、存在還會(huì)產(chǎn)生反壓力而降低充模速度，因而在設(shè)計(jì)模具時(shí)必須考慮型腔的排氣問題。對(duì)于由于排氣不暢而造成局部充填困難時(shí)，除了排氣系統(tǒng)外，還可以考慮開設(shè)溢流槽，用于在容納冷料的同時(shí)也容納一部分氣體，有時(shí)采用這種措施是十分有效的。 注塑模通常以如下三種方式排氣： ①利用配合間隙排氣：對(duì)于簡(jiǎn)單型腔的小型模具，可以利用推桿、活動(dòng)型芯、活動(dòng)鑲件以及雙支點(diǎn)固定的端部與模板的配合間隙排氣。這種類型的排氣形式，其配合間隙不能超過0.05mm，一般為0.03-0.05mm，視成型塑料的流動(dòng)性能好差而定。 ②在分型面上開設(shè)排氣槽：在分型面上開設(shè)排氣槽是注射模排氣的主要形式。其形式有多種。 ③利用排氣塞排氣：如果型腔最后充填的部分不在分型面上，而其附近有沒有活動(dòng)型芯或推桿，可在型腔深處鑲?cè)肱艢獠邸? 本套模具可以利用配合間隙排氣。 3.8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 塑料模具可以看作是一種熱交換器，如果冷卻介質(zhì)不能及時(shí)有效地帶走必須帶走的熱量，不能實(shí)現(xiàn)均一的快速冷卻，則在一個(gè)成型周期內(nèi)就不能維持熱平衡，會(huì)使塑件內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而導(dǎo)致產(chǎn)品變形或開裂，從而就無法進(jìn)行穩(wěn)定的模塑成型。因此，設(shè)置冷卻效果良好的冷卻水回路的模具是