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摘要
這一次的設(shè)計(jì)課題是與洗衣機(jī)注水盒注塑模相關(guān)的設(shè)計(jì)。為了在最終的生產(chǎn)中，確保能夠制造生產(chǎn)出符合要求的塑料制品。不但要選擇適宜的材料，而且還必須要思及到塑件的成形工藝性。因?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)與成形的工藝性有著較為直接的關(guān)系，只有當(dāng)塑件的設(shè)計(jì)可以達(dá)到成形的工藝要求時(shí)，從而就可以獲得合理的模具結(jié)構(gòu)。做到綜上所述的幾個(gè)方面，就能有效的預(yù)防塑件的破損和塑件的成型完整，與此同時(shí)還能提升生產(chǎn)的效率，大大的控制自己的成本。結(jié)合塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及觀察整個(gè)模具結(jié)構(gòu)，對(duì)模具的型腔數(shù)目、分型面、澆注系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)等進(jìn)行了仔細(xì)的設(shè)計(jì)與說(shuō)明。通過(guò)最后的分析，模具滿足實(shí)際加工的需求。
關(guān)鍵詞 洗衣機(jī)；注水盒；塑料模具設(shè)計(jì)
Abstract
The design topic this time is related to the design of injection moulds for washing machines. In order to ensure the final production, it is possible to manufacture plastic products that meet the requirements. Not only should we choose suitable materials, but we must also think about the forming process of plastic parts. Because the mold design has a direct relationship with the forming process, only when the design of the plastic part can meet the forming process requirements, a reasonable mold structure can be obtained. To achieve the above-mentioned aspects, we can effectively prevent the damage of plastic parts and the complete molding of plastic parts. At the same time, we can also improve the production efficiency and greatly control our own costs. Combining with the structural characteristics of plastic parts and observing the entire mold structure, careful design and description of the number of mold cavity, parting surface, pouring system, and temperature control system were performed. Through the final analysis, the mold meets the actual processing needs.
Key words Washing machine water injection box plastic mold design
III
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目 錄
摘要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1 模具設(shè)計(jì)的背景及其意義 1
1.2 模具制造技術(shù)的發(fā)展 2
1.3 模具的分類及其應(yīng)用 3
1.3.1 模具的分類 3
1.3.2 模具的應(yīng)用 4
2 塑件的綜合分析 5
2.1 塑件的原材料分析 5
2.2 聚丙烯的力學(xué)分析 6
2.3 PP的電性能和化學(xué)穩(wěn)定性 6
2.3.1 電性能 6
2.3.2 化學(xué)穩(wěn)定性 6
2.4 塑件的結(jié)構(gòu)分析 7
2.4.1 成型特點(diǎn) 7
2.4.2 成型工藝 7
2.5 塑件的工藝性分析 8
2.5.1 脫模斜度 8
2.5.2 圓角 8
3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
3.1 分型面的選擇 9
3.2 型腔數(shù)目的確定 10
3.3 模架的選擇 10
4 注塑機(jī)型號(hào)的選擇 12
4.1 注塑機(jī)的主要結(jié)構(gòu) 12
4.2 注塑成型機(jī)的選擇 12
5 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng) 15
5.1 影響澆口設(shè)計(jì)的因素 15
5.2 澆口截面的大小 15
5.3 注塑模主流道的設(shè)計(jì) 16
5.4 注塑模澆口的設(shè)計(jì) 16
5.4.1 澆口的分類與應(yīng)用 17
5.4.2 澆口的設(shè)計(jì)原則 17
6 成型和結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì) 19
6.1 型芯和型腔的形成 19
6.1.1 型腔計(jì)算的原則 19
6.1.2 強(qiáng)度校核 21
6.1.3 塑件尺寸精度的影響因素 23
6.2 材料的選擇 23
6.3 排氣的結(jié)構(gòu)和分析 25
6.4 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25
6.5 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 28
6.5.1 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的選擇 28
6.5.2 脫模和復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
6.5.3 推桿機(jī)構(gòu) 30
6.6 型芯桿的設(shè)計(jì) 31
6.7 選擇緊定螺栓 31
7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32
7.1 冷卻水道的安排 32
7.2 冷卻系統(tǒng) 32
結(jié)論 34
致謝 35
參考文獻(xiàn) 36
XII
1 緒論
1.1 模具設(shè)計(jì)的背景及其意義
20世紀(jì)80年代初，世界上發(fā)達(dá)國(guó)家（例如美國(guó)、日本、法國(guó)等）的模具市場(chǎng)已經(jīng)逐步的興盛起來(lái)，甚至組建專門的工業(yè)部門。在當(dāng)時(shí)，我國(guó)的模具發(fā)展還遠(yuǎn)不如國(guó)際的先進(jìn)，在模具的制造能力、模具的高質(zhì)量、模具的研發(fā)能力等幾個(gè)方面充分體現(xiàn)。只有重視標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)效率就會(huì)相應(yīng)的提高。當(dāng)代的社會(huì)，在生產(chǎn)線上被廣泛采用的就是注塑成型，因其應(yīng)用廣泛和需求量大，具有廣闊的發(fā)展前景。
自1978年（改革開放）以來(lái)，國(guó)家的發(fā)展也越來(lái)越好，尤其在制造業(yè)方面成為了全世界的制造業(yè)前進(jìn)的基石。特別是在2001年以來(lái)，也就是中國(guó)加盟了世界貿(mào)易組織之后，模具行業(yè)作為制造業(yè)的敲門磚，有了很好的發(fā)展前景。模具帶動(dòng)了整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的前進(jìn)發(fā)展，涉及的領(lǐng)域有很多，包括電器以及通訊等等的。60%---90%的零部件，都需要使用到模具成型。全民生產(chǎn)的石化與電子等五大類的向陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，也被要求與模具的發(fā)展相匹配。通常情況下，若是使用模具方法制造出的成品，它最后產(chǎn)生的金錢往往是模具成本的百十來(lái)倍。模具也因此被稱之為“效益放大器”。現(xiàn)如今的國(guó)家實(shí)力，往往是通過(guò)對(duì)比模具的制造能力來(lái)相互權(quán)衡和比較的。在某種意義上來(lái)說(shuō)，已經(jīng)對(duì)制件的品質(zhì)和產(chǎn)品的發(fā)掘能力有了重要的決策。所以要全面的實(shí)行模具的工業(yè)發(fā)展，大大的將模具水準(zhǔn)向上進(jìn)一個(gè)臺(tái)階，只有這樣，中國(guó)才能成為制造業(yè)的領(lǐng)軍人物。由此，人們漸漸的觀察到模具的發(fā)展，也對(duì)模具有了更高的期待。
中國(guó)的的塑料模具不僅數(shù)量大，而且在質(zhì)量、性能與技術(shù)等許多方面都獲得了重大的進(jìn)展和發(fā)展。若是將其和人們的發(fā)展需要與其他的發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行對(duì)比，會(huì)一眼就看到自身還有很多的欠缺，還得繼續(xù)努力才行。每年都會(huì)在國(guó)外進(jìn)口大量大型的精密復(fù)雜的高端的模具，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)異常的慘烈。
模具的發(fā)展受到工業(yè)的發(fā)展的影響，與工業(yè)的發(fā)展一同前進(jìn)，由此看出，模具是得益于工業(yè)的扶持的。近些年來(lái)，人們對(duì)輕型和輕型的設(shè)備的需求量不斷增長(zhǎng)，這就使塑料產(chǎn)品的有了一個(gè)很好的前景。塑料制品的發(fā)展與模具的發(fā)展緊密相關(guān)。汽車、輕工、辦公用品、電子、建筑材料、航空等塑料制品主要用戶行業(yè)，最近幾年來(lái)高位運(yùn)行，發(fā)展尤為突出。與此同時(shí)，塑料模具也得到了迅猛的發(fā)展。依據(jù)人們的報(bào)道，2005年已經(jīng)增長(zhǎng)到480億元左右。三年來(lái)，每年以21%的增長(zhǎng)率上升，高于模具工業(yè)整體的發(fā)展速度近4個(gè)百分點(diǎn)。近年來(lái)，年增長(zhǎng)率將保持15%以上的水平。
工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，往往最常采用的工藝裝備是模具。所有的金屬、橡膠、塑料、粉末冶金等產(chǎn)品是與工業(yè)產(chǎn)品中的模具密不可分的。影響產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)的因素包括模具的生產(chǎn)制造能力和生產(chǎn)水平。也意味著新產(chǎn)品的誕生和舊制件的更換都是受其影響的。所以模具是影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一大因素，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
1.2 模具制造技術(shù)的發(fā)展
進(jìn)入21世紀(jì)后，先進(jìn)的制造技術(shù)將要全面承擔(dān)起快速、精密的生產(chǎn)，從而生產(chǎn)出越來(lái)越多種類的產(chǎn)品，來(lái)提升和保證人類現(xiàn)代生活的品質(zhì)。
加入了世界貿(mào)易組織后，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)才逐漸的走向全球經(jīng)濟(jì)的大舞臺(tái)。中國(guó)的市場(chǎng)不再只是一家中國(guó)的公司，而是開始走向全球化。就產(chǎn)品而言，不只是價(jià)格和性能兩者之間的相互比較，現(xiàn)在的制造業(yè)也對(duì)新材料和微電子有所掌控。工程師們不分晝夜地在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)敲打著鼠標(biāo)和鍵盤，在模具與加工中心組成的流水線上，精準(zhǔn)細(xì)致地復(fù)制了工程師們捕捉到的最新的模具。大規(guī)模的制造生產(chǎn)，終于出售到全世界各地，從而解決人們對(duì)物質(zhì)文化的渴求。
在市場(chǎng)中，若是產(chǎn)品想獲得一定比例的占有率，必須要將重心緊緊的圍繞在用戶和市場(chǎng)上。所用的產(chǎn)品，一定是具有最優(yōu)良的指標(biāo)，只有這樣，才能夠迅速的滿足市場(chǎng)的。所以在開發(fā)產(chǎn)品的初期，就需要了解到用戶和市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的渴求度，快速思考、整體精準(zhǔn)的對(duì)獲取的信息進(jìn)行整合，將它們重新的定義與詮釋，創(chuàng)建有用的解答的機(jī)構(gòu)及其計(jì)算機(jī)協(xié)同解決獲得需要的系統(tǒng)，是提升產(chǎn)品的具體性和產(chǎn)品是否能獲得勝利的新創(chuàng)意的重中之重。
優(yōu)秀的制造技術(shù)第一步驟的關(guān)鍵之處就在于革新，經(jīng)過(guò)對(duì)新產(chǎn)品的研發(fā)，可以發(fā)現(xiàn)著重點(diǎn)就在于產(chǎn)品開發(fā)的具有前端性，探究和啟迪能夠精準(zhǔn)的定位，并且無(wú)誤的解析市場(chǎng)對(duì)于需求的獲得、測(cè)評(píng)與解析的系統(tǒng)，創(chuàng)建起可以迅速滿足市場(chǎng)的訊息，而且可以創(chuàng)造各式各樣大規(guī)模的數(shù)字信息庫(kù)，設(shè)計(jì)產(chǎn)品的同種類型的技能與方式以及快速發(fā)展產(chǎn)品的技能，同樣存在著非常重要的意義與作用。綜上所述，若是想要滿足大批量的制造塑料的模具以及減短模具的生產(chǎn)的周期的需求，只能朝著智能化的設(shè)計(jì)方向發(fā)展。
模具的制造是相對(duì)比較集中的統(tǒng)一的加工制造技術(shù)，它的發(fā)展方位包括周密、有效、塑件尺寸大、全自動(dòng)等幾個(gè)方面。會(huì)使用到的相關(guān)的模具及其制造的設(shè)備，隨著技術(shù)的不斷加強(qiáng)也隨之持續(xù)的創(chuàng)新和進(jìn)步。特別是供給生產(chǎn)小批次卻種類繁多的的模具，都開始大規(guī)模的使用各種各樣的快速的制模技術(shù)了。最近的幾年，之所以模具使用的期限能夠得到大大的提升，是要?dú)w功于模具的材料方面取得了進(jìn)展，是因?yàn)樯a(chǎn)制造出了高強(qiáng)韌的模具鋼以及綜合性能都比較優(yōu)良的通用模具鋼。隨同著模具的加工技術(shù)的快速進(jìn)步，在模具的制造生產(chǎn)中，硬質(zhì)合金與鋼基硬質(zhì)合金的使用愈來(lái)愈廣泛。與此同時(shí)，也發(fā)展制造出了新的材料品種：易熔合金的模具材料，應(yīng)用的規(guī)模進(jìn)一步的拓寬。
隨著模具制造業(yè)的快速發(fā)展，老派守舊的制造設(shè)計(jì)的注塑模方法也要進(jìn)行更新?lián)Q代，已經(jīng)跟不上現(xiàn)在的發(fā)展了。經(jīng)過(guò)事實(shí)的求證，計(jì)算機(jī)的輔佐設(shè)想和計(jì)算機(jī)輔佐生產(chǎn)以及計(jì)算機(jī)輔佐項(xiàng)目的使用，能夠讓塑件制品的保持高精度和功能性強(qiáng)，降低模具生產(chǎn)制造和設(shè)計(jì)的時(shí)間長(zhǎng)短。由于科技的高速騰飛，尤其是關(guān)于產(chǎn)品形狀的制造、IT技術(shù)、塑料的流體轉(zhuǎn)變以及數(shù)控的制造生產(chǎn)等都有著大跨步的發(fā)展，這些科學(xué)技術(shù)的提升使得注塑模的生產(chǎn)與創(chuàng)造能夠使用先進(jìn)的技術(shù)了。所以關(guān)于此次洗衣機(jī)注水盒注塑模的設(shè)計(jì)的全過(guò)程，本人會(huì)使用當(dāng)代先進(jìn)的注塑模技術(shù)，計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)等等來(lái)提升整個(gè)設(shè)計(jì)的層次。注塑模計(jì)算機(jī)的輔佐生產(chǎn)的關(guān)鍵是塑件的形狀、繪圖的能力、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和數(shù)控制造的數(shù)據(jù)產(chǎn)生。注塑模CAE的技術(shù)就應(yīng)用越來(lái)越多了。塑件制品的開發(fā)就是把CAE的設(shè)計(jì)模具的方法、檢測(cè)、解析和生產(chǎn)融入到每一個(gè)方面。
模具CAD等集成技術(shù)是用公正的科學(xué)技術(shù)的方式，為使用的人群供應(yīng)一個(gè)非常高效的輔佐用具。在模具正式的生產(chǎn)以前，消費(fèi)者可以依照計(jì)算機(jī)對(duì)塑料制品、模具自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具生產(chǎn)及其制造的本錢等進(jìn)行不斷地修正和改良，直到最后能夠取得最優(yōu)秀的成果。CAD等集成技術(shù)可以大大地減少模具的設(shè)想和生產(chǎn)制造的時(shí)間長(zhǎng)短、是塑料制品的品質(zhì)更加的完善以及模具的使用本錢更加的低廉。
1.3 模具的分類及其應(yīng)用
因?yàn)槟＞叩姆N類各式各樣，使用的途徑也因此越來(lái)越廣泛了。所以對(duì)模具實(shí)行分類，是一件合乎情理的事情。想要更好的對(duì)模具的生產(chǎn)制造技術(shù)進(jìn)行開拓和探究，使模具的功用能夠完全的表現(xiàn)出來(lái)，推進(jìn)模具的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)制造的摩登化，就一定要對(duì)模具的種類實(shí)現(xiàn)區(qū)分。分類還可以提升模具的統(tǒng)一的、專門的共同制造的水準(zhǔn)，推動(dòng)模具的研討和確定模具的水平標(biāo)尺，可以大大的提升模具的生產(chǎn)制造的成果以及降低模具設(shè)計(jì)的時(shí)間長(zhǎng)短。
1.3.1 模具的分類
一般情況下，模具可以分為三種類型，分別是金屬占地容積的成型模具、金屬木板材料的成型模具、非金屬材料的制件的成型模具。然而在使用的過(guò)程中，有各式各樣的分類方式，主要的分類如以下的幾個(gè)方面。依照模具的使用工具，能夠被分成電工模具、駕駛工具的模具（汽車）、電視機(jī)的模具等等；按工藝性質(zhì)，沖模分為沖孔模、落料模、拉伸模等，塑料模分成將注塑模、吸塑模、吹塑模等。以上幾種分類方式都比較直接簡(jiǎn)單，但沒(méi)有想象中的那么有理有據(jù)，容易混用模具的品種與分類。由此，將模具依照綜合歸納的方式可以分成10種類型。比如陶瓷的模具、橡膠塑件的模具等等。
1.3.2 模具的應(yīng)用
所有不同類型的模具都有著他們固定的用處與使用的方式，也有著與其相匹配的設(shè)備與加工機(jī)床。模具的功用與模具的品種、分類密切相關(guān)。由于模具與產(chǎn)品部件的大小、形狀、材料、表面的狀態(tài)、產(chǎn)品質(zhì)量等都是需要保持一致的，零件所要求的技術(shù)條件要被模具的生產(chǎn)滿足，也就是說(shuō)每個(gè)相對(duì)獨(dú)立的產(chǎn)品零件對(duì)應(yīng)的必須是一件特別指定的模具。為了想要與每個(gè)模具不同的功用相適應(yīng)匹配，需要經(jīng)過(guò)創(chuàng)造的設(shè)計(jì)，達(dá)到模具的結(jié)構(gòu)形式是多變的，最終能生產(chǎn)出模具的不同種類，并且每個(gè)種類都能具有單個(gè)的生產(chǎn)特征。
因?yàn)楝F(xiàn)代模具的生產(chǎn)制造技術(shù)迅猛的發(fā)展，所以模具正大規(guī)模的運(yùn)用在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中。包括電子產(chǎn)品、家用的電器以及一般的機(jī)械等。因?yàn)槟＞叩倪m用性很強(qiáng)；生產(chǎn)的效率高、生產(chǎn)損耗較低；制件的互換性好；社會(huì)反響好等一系列的突出點(diǎn)。
在現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐中，模具是大規(guī)模使用的高效率、低損耗、高質(zhì)量和順應(yīng)能力強(qiáng)的生產(chǎn)科技，是現(xiàn)代的新技術(shù)的產(chǎn)品，具有附加值高、技術(shù)高超和大規(guī)模使用等特點(diǎn)，是社會(huì)價(jià)值很高的豐富財(cái)產(chǎn)。
2 塑件的綜合分析
2.1 塑件的原材料分析
如圖2-1是洗衣機(jī)注水盒的三維塑件圖，所用的成型的塑料原料是PP（聚丙烯），在《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》中，查表能夠知道聚丙烯的收縮率是1.0%-2.5%，該材料的成型工藝性比較優(yōu)良。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐的需求，將塑料制件的收縮率設(shè)置成1.2%。根據(jù)塑件的實(shí)體能夠知道這個(gè)塑料部件的整體尺寸是：長(zhǎng)、寬、高分別為132毫米、85毫米、92毫米。
圖2-1 塑件三維圖
聚丙烯是一種無(wú)味、無(wú)毒、無(wú)色的乳白色的高結(jié)晶化合物，表面形狀類似聚乙烯，但是要比聚乙烯更加的輕盈、更加的清澈透明，因?yàn)榫郾┑拿芏雀拿芏仁欠浅５慕咏?，僅僅只是在0. 90g/cm3--0. 91g/cm3的范圍內(nèi)，在當(dāng)代社會(huì)中，由此被當(dāng)成為在全世界所有的塑料材質(zhì)的使用過(guò)程中最輕的種類之一。聚丙烯的綜合性能要優(yōu)于聚乙烯，包括抵抗拉力的強(qiáng)度以及抵抗壓力的強(qiáng)度等。聚丙烯它晶瑩剔透有光澤，它對(duì)水的穩(wěn)定性相當(dāng)高，不易吸水，很容易就能著色，抗彎曲疲勞強(qiáng)度也是非常的高。熔點(diǎn)可以達(dá)到164℃~170℃，具有非常好的耐熱性。在溫度低于100 ℃以下的時(shí)候，還能進(jìn)行消毒的操作。它的低溫可以達(dá)到零下13 ℃，但是不能夠低于零下33℃，因?yàn)榈陀诹阆?3℃的時(shí)候會(huì)發(fā)生脆裂。它同時(shí)具有良好的高頻絕緣性，而且絕緣性能絲毫不會(huì)產(chǎn)生變化，因?yàn)樗粫?huì)隨著溫度的影響而發(fā)生變化。但是由于光與熱的影響，聚丙烯相當(dāng)容易產(chǎn)生老化和分解，故在制造過(guò)程中，勢(shì)必要添加一定程度的老化劑。
2.2 聚丙烯的力學(xué)分析
聚丙烯具有著比相同種類的材料更加良好的力學(xué)性能，這是因?yàn)榫郾┑慕Y(jié)晶度相對(duì)比較高以及它的分子結(jié)構(gòu)的規(guī)整度也是比較高的，所以聚丙烯的力學(xué)性能肯定是要比聚乙烯的力學(xué)性能的更加優(yōu)良的。但塑料材料還是屬于低端的品種。在同等規(guī)模指數(shù)的條件下，若是聚丙烯的等規(guī)指數(shù)相對(duì)較大，相對(duì)應(yīng)的它的拉伸強(qiáng)度也會(huì)相對(duì)較高。但是隨著等規(guī)指數(shù)的不斷增長(zhǎng)，也會(huì)影響到聚丙烯的沖擊強(qiáng)度。PP的沖擊強(qiáng)度隨之下降，等到?jīng)_擊強(qiáng)度降低到一定的數(shù)值后，它的沖擊強(qiáng)度不會(huì)再有其他的變化發(fā)生。
聚丙烯的韌性主要是因?yàn)闇囟扰c加載的速率進(jìn)行操控和作用的。如果PP的溫度大于或等于玻璃化溫度的情況下，沖擊破壞將以韌性的斷裂來(lái)表達(dá)體現(xiàn)；如果PP的溫度小于玻璃化的溫度的情況下，沖擊破壞將以脆性的斷裂來(lái)表達(dá)體現(xiàn)，甚至材料的沖擊強(qiáng)度將以直線的方式大大的降低。若是想要溫度上升，從而使韌性的斷裂向脆性的斷裂發(fā)生轉(zhuǎn)換，只需要將加載速率相對(duì)的提高。PP擁有著非常良好的抗彎曲疲勞性，據(jù)說(shuō)在常溫下，由其制成的塑料制件可以經(jīng)過(guò)百十來(lái)次的折折彎彎卻不發(fā)生任何的變化。聚丙烯的最大的優(yōu)點(diǎn)就是它的抗彎曲疲勞性能好，也因?yàn)樗倪@一優(yōu)異的性能，被人們稱之為百折膠。
2.3 PP的電性能和化學(xué)穩(wěn)定性
2.3.1 電性能
聚丙烯有著非常高的介電系數(shù)，而且介電系數(shù)與溫度的關(guān)系密不可分，介電系數(shù)伴隨著溫度的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。因?yàn)檫@個(gè)原因人們就放大這個(gè)性能，利用這一性能將其生產(chǎn)成可以承受熱的電器的絕緣的塑料制品。由于聚丙烯的擊穿電壓是相對(duì)比較高的，通常情況下，被人們用來(lái)做成電器的各種零部件等。因?yàn)镻P的抗電壓能力和耐電弧的性能比較優(yōu)良，可是靜電度比較高，由此PP和銅相接觸極其容易發(fā)生老化。
2.3.2 化學(xué)穩(wěn)定性
聚丙烯這一材料的因?yàn)榉肿咏Y(jié)構(gòu)使得它自身的化學(xué)穩(wěn)定性十分的優(yōu)秀，除了能被濃硝酸等幾種濃度較大的強(qiáng)酸腐蝕之外，聚丙烯對(duì)其它各式各樣的化學(xué)試劑都是相對(duì)比較穩(wěn)定的，但仍有一些類似于脂肪烴的含量較低的分子量的無(wú)機(jī)溶劑等，會(huì)造成聚丙烯軟化而且溶脹。與此同時(shí)，PP的化學(xué)穩(wěn)定性會(huì)隨著結(jié)晶度的增長(zhǎng)而有所提升，所以聚丙烯具有良好的耐腐蝕性，因此它適用生產(chǎn)制造種類繁多的化工類的管道與配件等。
2.4 塑件的結(jié)構(gòu)分析
2.4.1 成型特點(diǎn)
因?yàn)樗芗尚偷氖湛s范圍非常的大，所以通常情況下，更加容易產(chǎn)生孔洞縮小、劃痕凹陷以及熱量會(huì)使變形的容積更大更明顯。若是注塑成型模具不進(jìn)行充分的冷卻，成型塑件的表面會(huì)黯淡無(wú)光，還會(huì)造成熔接痕等缺陷，若是溫度太高，有可能會(huì)導(dǎo)致塑件產(chǎn)生翹曲的地步。所以成型的塑件模具一定要經(jīng)過(guò)充分的冷卻，溫度千萬(wàn)不要低于50℃，在整個(gè)冷卻的系統(tǒng)回路中，模具的溫度保持在80℃上下就是最佳的模溫了。只有這樣，才能有效的預(yù)防溫度過(guò)高對(duì)成型的模具塑件帶來(lái)的不利影響。
2.4.2 成型工藝
聚丙烯材料吸濕性很小，僅僅只有0.01%~0.03%，所以在一般情況下，成型前是沒(méi)有必要進(jìn)行干燥處理的。但若是超過(guò)了濕度的允許值，還是要經(jīng)過(guò)干燥處理的。PP是具備一定的結(jié)晶性的，所以成型收縮率的變化范圍也會(huì)相對(duì)的較大一些，PP的收縮率是1.0%?3.0%。塑件在溫度較低的時(shí)候，成型模具呈脆性，所以要求塑件的壁厚要均勻，避免產(chǎn)生豁口和尖角。PP不但具有結(jié)晶性，而且也有比較顯著的后收縮性。因此極其容易產(chǎn)生方向性強(qiáng)的縮孔、凹痕與容量較大的變形。
聚丙烯的成型選擇的注射機(jī)，若是所需要的注射壓力以及注射速度相對(duì)比較小的時(shí)候，通常情況下，選用的料筒溫度是相應(yīng)較低的。料筒的溫度一般都是保持在210℃~280℃這個(gè)范圍內(nèi)，然而噴嘴的溫度比料筒溫度還要低10℃~30℃左右。如果成型的是薄壁的制品或者較為復(fù)雜的塑件時(shí)，料筒的溫度通常都是相對(duì)比較高的；若是塑件的壁厚是相對(duì)較厚的，料筒的溫度應(yīng)該選擇的相對(duì)較低點(diǎn)。
模具在注塑成型時(shí)候，注射壓力會(huì)相對(duì)的提高，壓力升高可以使熔料的流動(dòng)性增加。所以注射壓力一般都是保持在70MPa~100MPa之間，通過(guò)試模來(lái)確定壓力的具體數(shù)值，壓力獲取的標(biāo)準(zhǔn)就是塑件模具不少料、不溢出多余的料以及不出現(xiàn)任何的氣泡和凹陷的地方。
2.5 塑件的工藝性分析
2.5.1 脫模斜度
塑料制品遵循熱脹冷縮的規(guī)律，等到冷卻成型的時(shí)候，塑件會(huì)逐漸的縮小定型，塑件會(huì)緊緊的包裹著型芯或者型腔中凸起的零部件。為了便于產(chǎn)品從注射機(jī)中順利的開模或脫模，才會(huì)將產(chǎn)品制成了一個(gè)具有斜度的零件。目前，并沒(méi)有一個(gè)準(zhǔn)確的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算脫模斜度，只是依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定脫模斜度。塑件的脫模的開角和塑料的機(jī)能、塑件的外輪廓以及收縮率大小有著密切相關(guān)的關(guān)系。根據(jù)以前許多塑料制品的經(jīng)驗(yàn)可估知，此次設(shè)計(jì)的洗衣機(jī)注水盒塑料制件的脫模斜度選擇的是1°。常用的塑料脫模斜度如表2-1所示。
表2-1 常用塑料的脫模斜度
塑料名稱
脫模斜度
型芯
型腔
聚乙烯（PS）
20′～ 45′
25′～ 45′
聚丙烯（PP）
25′～ 50′
30′～ 10
硬聚氯乙烯
50′～ 1045′
50′～ 20
聚苯乙烯
30′～ 10
35′～ 1030′
ABS
35′～ 10
40′～ 1020′
PMMA
30′～ 10
35′～ 1030′
尼龍
20′～ 40′
25′～ 45′
聚碳酸酯
30′～ 50′
35′～ 10
氯化聚醚
20′～ 45′
25′～ 45′
聚甲醛（POM）
30′～ 10
35′～ 1030′
2.5.2 圓角
若是不設(shè)計(jì)圓角，塑件成型的時(shí)候，塑件的尖角部位會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中，受到?jīng)_擊振動(dòng)的時(shí)候，特別容易裂開，所以塑件需要設(shè)計(jì)圓角。預(yù)防了塑件的應(yīng)力集中，塑件強(qiáng)度隨之提高，模具變得跟假的堅(jiān)固，同時(shí)也有利于充模流動(dòng)，增強(qiáng)了熔料的流動(dòng)性，為了塑件的脫模提供了便捷。對(duì)于塑料的填充與模具的制造有著極大的好處，洗衣機(jī)注水盒塑件的圓角有0.5°、1°和3°，具體根據(jù)塑件圖，選定為3°。
3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 分型面的選擇
在注塑模具中，用來(lái)掏出制品與澆注的系統(tǒng)凝固的熔料的能夠分開的互相接觸的表面叫做分型面，也稱之為合模面。根據(jù)每個(gè)塑件的情況，每組塑料模具中的分型面可能只有一個(gè)方案，但也可能同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的分型面。通常情況下，取出塑料制件的主分型面和開模的方向垂直，有時(shí)也會(huì)使用和開模方向相同的側(cè)向主分型面。精準(zhǔn)的選擇分型面，對(duì)塑件的品質(zhì)保證以及模具設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)有著非常大的影響。選擇分型面的部位與成型的塑料的零部件的輪廓結(jié)構(gòu)、塑件的脫模與正常的成型以及模具的生產(chǎn)制造成本。在選取分型面的時(shí)候，主要思忖以下的幾個(gè)方面：
1、 注水盒分型面的選擇應(yīng)該要在塑件的橫截面的尺寸最大的地方
2、 注水盒分型面的選取應(yīng)該要對(duì)塑件的脫模與型腔的制造有好處
3、 注水盒分型面的選擇要保證塑件的表面和外觀質(zhì)量以及注水盒的精度要求
4、 注水盒分型面的選擇應(yīng)該注意到開模，將塑件留在動(dòng)模的一側(cè)
5、 注水盒分型面的選取應(yīng)該要與注塑機(jī)的參數(shù)達(dá)到一致并且方便排氣
6、 注水盒的分型面要考慮到脫模斜度的影響以及嵌件和活動(dòng)型芯可以妥善安放
綜上所述，若是要選擇分型面，應(yīng)該盡可能的不要選在表面光滑平整和圓弧曲面上。排氣應(yīng)該盡量的和料流的最末端相結(jié)合。通常情況下，在開模的時(shí)候，為了方便塑料制件的頂出和脫模，會(huì)將塑件留在設(shè)有頂出裝置的動(dòng)模的一側(cè)。根據(jù)這樣的要求，通常都是會(huì)在動(dòng)模的一側(cè)裝著主型芯，可以將塑件緊緊的收縮包在主型芯上，這時(shí)候會(huì)將型腔放在固定模具的一側(cè)。但是若塑件的內(nèi)部有著帶孔的嵌件，或者本質(zhì)上就是個(gè)無(wú)孔的塑件時(shí)，又或者因?yàn)樗芗膹?fù)雜外形對(duì)型腔的粘附力相對(duì)較大時(shí)，為了可以讓塑件不至于都留在定模的一側(cè)，型腔應(yīng)該會(huì)被設(shè)置在動(dòng)模的一側(cè)。盡可能的讓模具加工更加的方便。分型面的選擇如下圖的3-1所示：
圖3-1 選擇注水盒的分型面
3.2 型腔數(shù)目的確定
型腔的定義：是成型的塑件外輪廓表面的工作零件，也稱之為凹模，依照它的結(jié)構(gòu)形式還可以分為整體式與組合式兩大類別。模具的設(shè)計(jì)都是依據(jù)已有的注塑機(jī)的最大的注射量與額定的鎖模力來(lái)確定型腔數(shù)。
型腔數(shù)目的確定因素：
1、塑料模具的分量和注射機(jī)注射量的最大值；
2、塑料模具的面積以及注塑機(jī)的鎖模力；
3、塑料模具的外形尺寸和注射機(jī)模具安裝的有效面積；
4、塑料制品精度和制品色彩以及制品的生產(chǎn)的效率；
5、塑料制品是否存有側(cè)抽芯和對(duì)應(yīng)的處理方式以及經(jīng)濟(jì)效益的影響（每一模的生產(chǎn)量）。
這幾個(gè)主要的因素時(shí)常的作用是相輔相成的。在設(shè)計(jì)模具的時(shí)候，需要進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到它們的主要條件。
言而總之，通過(guò)塑料制件的結(jié)構(gòu)分析來(lái)觀察，已知塑件的投影面積并不多；但是卻有著相對(duì)復(fù)雜的三側(cè)邊的抽芯機(jī)構(gòu)，因此最后采用的是單型腔的（一模一腔）結(jié)構(gòu)。
3.3 模架的選擇
一般情況下，選用的都是標(biāo)準(zhǔn)的模架。將其分成通用的標(biāo)準(zhǔn)件和專用的標(biāo)準(zhǔn)件兩種類型。模具通用標(biāo)準(zhǔn)件是選用了緊固件等；模具的專用標(biāo)準(zhǔn)件有澆口套的頂針、頂管、模具的專用彈簧、定位圈、導(dǎo)套、導(dǎo)柱以及冷卻和加熱的元件。選用的標(biāo)準(zhǔn)模架的結(jié)構(gòu)和尺寸如表3-1和圖3-2所示，
表3-1 模架的選擇
上模板
下模板
導(dǎo)柱
導(dǎo)套
模具外型尺寸
圖3-2 標(biāo)準(zhǔn)的模架結(jié)構(gòu)
4 注塑機(jī)型號(hào)的選擇
4.1 注塑機(jī)的主要結(jié)構(gòu)
塑料注塑機(jī)不管是何種的形式，都是由以下幾個(gè)固定的主要裝置組成。
注射裝置：將固態(tài)的塑料均勻的轉(zhuǎn)換成熔料，用壓力和速度將熔料注入到塑料模腔中。
合模結(jié)構(gòu)：合模主要是保持成型的模具能夠具有可靠的開關(guān)動(dòng)作。之所以會(huì)要求合模裝置能夠?qū)δ＞哂凶銐虻膴A緊力（鎖模力），是因?yàn)樵谧⑺艿倪^(guò)程中，熔料在進(jìn)入模腔中的時(shí)候會(huì)遇到較高的阻力。這樣可以預(yù)防熔料借助于高壓力將模具推開。
頂出裝置：頂出裝置的主要作用是開模在一段距離的時(shí)候，把塑料制件用驅(qū)動(dòng)模具的頂出裝置將模具頂出。
機(jī)械和液壓傳動(dòng)以及電氣控制系統(tǒng)：注塑成型的生產(chǎn)過(guò)程是由塑料塑化、壓力、溫度調(diào)節(jié)、模具閉合，保壓、開模、頂出塑件、注塑入模。頂出塑件等多道準(zhǔn)確連續(xù)的工序。
在工作之前，動(dòng)模和定模上都裝有模具，被鎖模裝置緊緊的合鎖著。塑料在料筒里經(jīng)過(guò)加熱塑化變成熔料，隨之將熔料注塑到模具里，通過(guò)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的冷卻，最后塑件冷卻成型，用鎖模開模之后，塑件被頂出裝置。
4.2 注塑成型機(jī)的選擇
注塑機(jī)的規(guī)格主要是依據(jù)塑件的尺寸大小以及生產(chǎn)的規(guī)格來(lái)確定的。選擇注塑機(jī)的時(shí)候，需要考慮的主要因素有注射的容積、安裝模具的有效的面積等。模具設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須根據(jù)塑料制品的實(shí)際情況來(lái)選用合適的注塑機(jī)。分析洗衣機(jī)注水盒的模型可以得到：
體積：
（4-1）
投影面積：
（4-2）
注塑機(jī)的基本參數(shù)：
1、最大注射量。 為了保證塑件的品質(zhì)以及充分的發(fā)揮設(shè)備的才能，所以一般注塑模的一次成型的塑料體積（即塑件跟流道凝料的和數(shù)）應(yīng)該是保持在注塑機(jī)理論的50%～80%的范圍內(nèi)。
塑件的容積大小是，與澆道里的塑料之和，大約是
2、注射壓力。 表面形狀比較普通，若是想要精度的要求相對(duì)比較高，熔體的塑料流動(dòng)性比較好，壁厚也比較勻稱，通常需要的注射壓力是在70MPa～90Mpa之間。
3、鎖模力。 鎖模力是注塑機(jī)的鎖模的裝置夾緊模具的作用力，選取的注塑機(jī)的鎖模力勢(shì)必要比模腔中的壓力高。
（4-3）
式中——鎖模力（KN）
——型腔壓力（MPa）[它的壓力是注射壓力的80%]
A —— 塑件及流道系統(tǒng)投影在分型面上的面積
F >(30×10628 mm2)/1000=625.7KN
4、注射速度。 一分鐘之內(nèi)，注射熔料的射程（m/min）。
5、最大成型面積。 塑件在模具分型面上的投影面積，用型腔壓力來(lái)計(jì)算結(jié)果。
6、開模力 鎖模力的1/10～1/20。模具的厚度必須是在注射機(jī)規(guī)定的模具厚度之間，從而獲取額定的鎖模力。
7、注塑機(jī)的最大開模行程 注射機(jī)的最大開模行程是注射機(jī)的移動(dòng)板與模板之間的最大開距與模具的厚度相減。即：
（4-4）
單個(gè)分型面的下模具開模長(zhǎng)度是：
8、頂出裝置采用的是中心頂桿的機(jī)械頂出方式。
綜合以上因素，選用的是HTF150X系列的注塑機(jī)，它的主要參數(shù)如表4-1所示:
表4-1 注塑機(jī)的參數(shù)
注塑機(jī)型號(hào)
HTF150X
額定注射量
350cm3
螺桿（柱塞）直徑
48mm
注射壓力
90Mpa
注射行程
注射方式
螺桿式
鎖模力
最大成型面積
續(xù)表4-1
注塑機(jī)型號(hào)
HTF150X
射嘴直徑
Φ2.5mm
頂桿直徑
Φ25mm
頂出形式
頂桿的機(jī)械頂出
動(dòng)、定模固定板尺寸
460460mm
型厚
220-720mm
合模方式
液壓-機(jī)械
最大開合模行程
模具最大厚度
模具最小厚度
因而選擇的HTF150X型號(hào)注塑機(jī)，是合理的。
5 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)
注塑模的澆注系統(tǒng)是指熔料在注塑機(jī)的料筒中，經(jīng)過(guò)高壓的噴嘴噴出后，平穩(wěn)順滑的進(jìn)入每個(gè)流道，將型腔中的每個(gè)大小不一的空間都充滿。澆注系統(tǒng)的主要作用是通過(guò)熔料充模和凝固的過(guò)程，把注塑壓力均勻有效的傳送到每個(gè)型腔的任意位置，從而獲取完整的塑件。
5.1 影響澆口設(shè)計(jì)的因素
澆口的設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是確定澆口的橫截面的形狀大小以及選定澆口的地方的。
就塑料制件的自身來(lái)看，在確定的澆口的截面形狀和尺寸大小時(shí)候，產(chǎn)生的影響的決定性因素有制品的尺寸、制品的外形、制品的力學(xué)性能、制品的外觀品質(zhì)、制品的精度以及制品的壁厚等等，然而對(duì)澆口設(shè)計(jì)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此。還有塑料制件的塑料特性對(duì)澆口設(shè)計(jì)的影響，包括對(duì)塑膠的流動(dòng)性（黏度）、成型的溫度、是否有填充的實(shí)物以及收縮性能等等。除此之外，也還需要注意到澆口的加工和澆口的脫模以及澆口在清除時(shí)的難易類型對(duì)澆口設(shè)計(jì)的影響。
澆口設(shè)計(jì)的影響因素：
1、塑料的成形特性 為了確保制件的品質(zhì)，在設(shè)計(jì)澆口的時(shí)候，所選用的所有塑料制品的成型特性都要能夠滿足所要設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)的任何需求。
2、冷料 注塑的隔段時(shí)間里，噴嘴的端部冷料是一定要除去的，這樣能夠有效的預(yù)防熔料進(jìn)入到型腔里的時(shí)候，是否會(huì)對(duì)塑件的品質(zhì)造成影響，所以設(shè)計(jì)澆注的系統(tǒng)時(shí)，要思忖應(yīng)該如何存儲(chǔ)冷料。
3、塑件的型腔數(shù) 依據(jù)一模一腔來(lái)確定。
4、塑件的大小和形狀 為了保證塑件能夠正常的成形，依照塑件的外形大小和塑件的厚薄以及對(duì)塑件的技術(shù)等等方面的要求，再加上對(duì)分型面的選擇。經(jīng)過(guò)最終的綜合考量過(guò)后，決定設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的形式方式，澆注系統(tǒng)的進(jìn)料口的數(shù)目以及澆注系統(tǒng)的位置。
5、成形效率 在大規(guī)模的生產(chǎn)時(shí)，設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)需要思忖盡可能的縮減流程；通過(guò)減少面積來(lái)降低填充料與冷卻的時(shí)間，為了保證塑件成型的品質(zhì)。
6、塑件的外觀 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的時(shí)候，應(yīng)該適當(dāng)?shù)目紤]除去多余的塑料，為了進(jìn)料口使用的便捷，與此同時(shí)還能夠不對(duì)塑件的外形造成損壞。
5.2 澆口截面的大小
就一般情況而言，澆口的截面的尺寸更加適合小一點(diǎn)而不是過(guò)于的大。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以先將尺寸先定的偏小一些，接著注意觀察塑件在試模的時(shí)候，依照熔料對(duì)塑件的型腔各處的填充狀況，再次的進(jìn)行修改。
5.3 注塑模主流道的設(shè)計(jì)
主流道是與注塑機(jī)相連接的部分。因?yàn)槿哿弦呀?jīng)被壓縮好在經(jīng)過(guò)料筒要流進(jìn)模具的型腔中的時(shí)候，熔料的體積勢(shì)必是要增大的，熔料的速度也會(huì)相應(yīng)的減低。
主流道的橫截面的輪廓是圓形的，整個(gè)看來(lái)是一個(gè)圓錐體。主流道使用的是傾斜角3°~6°的圓錐孔的，主流道圓錐孔小的一端是連接著注塑機(jī)的噴嘴的。通常主流道的小頭端口應(yīng)該設(shè)計(jì)成凹球面的形狀，為了和噴嘴的球面形狀緊密的貼合在一起，以防熔料的外泄。噴嘴的球面半徑應(yīng)該要比圓錐孔小端的凹球面的半徑小到2~3mm，錐度一般選2°-4°，凹球面的粗糙度通常會(huì)取Ra=0.63μm。主流道和噴嘴的連接處要緊密相連，形成一個(gè)完整的半球形的的凹坑，這樣可以有效的防止二者的連接處有熔料的外泄。，。凹坑的深度是。澆口套選用的是T10A型號(hào)的鋼材，經(jīng)過(guò)表面的淬火處理HRC58o～60o之后，澆口套的內(nèi)部有一定的公差尺寸要求。
主流道的直徑，公式如下：
（5-1）
D——主流道大端直徑
V——流經(jīng)主流道各個(gè)地方的容積
K——熔體材料的常數(shù)（這里K取3）
可得D=5mm
澆口套如圖5-1所示：
圖5-1 膠口套
5.4 注塑模澆口的設(shè)計(jì)
澆口一般是指連接分流道和型腔的內(nèi)部的通道，熔體可以直接進(jìn)入到型腔。澆口對(duì)澆注系統(tǒng)至關(guān)重要，澆口身處的地方、尺寸和形狀，直接會(huì)影響到塑件的品質(zhì)。若是澆口設(shè)計(jì)的不合適，極易產(chǎn)生熔料的填充不足，起氣泡，澆口會(huì)變形，密度不均，壓力過(guò)高等。
5.4.1 澆口的分類與應(yīng)用
1、直接澆口，熔料直接經(jīng)過(guò)噴嘴從澆口直達(dá)型腔的內(nèi)部，熔料的流速非?？?，距離也比較短，最后的成型模具完成度也好。但是和其他的澆口類型相比較，直接澆口存在著許多的弊端。包括直接澆口的橫截面積過(guò)大，會(huì)影響到除去澆口的難易程度；澆口除去之后，會(huì)遺留下比較清晰的痕跡的，影響到塑件的美觀程度。但是又因?yàn)樗臋M截面會(huì)相對(duì)比較大，所以直接澆口的壓力與熱量的損失會(huì)比其他的澆口少，而且模具的制造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，極易的制造出來(lái)，成本也是比較低廉。因而直接澆口的應(yīng)用還是比較廣泛的。
2、側(cè)澆口，也被稱之為矩形澆口。通常情況下，它都是設(shè)置在分型面上的，側(cè)澆口是在型腔的外側(cè)進(jìn)料的。側(cè)澆口可以隨意的根據(jù)塑件的需要，在任意的位置選擇進(jìn)料口。因?yàn)榱私獾絺?cè)澆口的尺寸都是偏小的，所以可以直接的忽略截面的形狀和壓力、熱量的損失之間的聯(lián)系。側(cè)澆口的形狀非常的簡(jiǎn)單，尺寸簡(jiǎn)單可以精準(zhǔn)的控制和快速的相互轉(zhuǎn)變，還極其容易加工。側(cè)澆口適用于所有的塑膠，除了聚碳酸脂的材質(zhì)以外。雖有許多的優(yōu)點(diǎn)，但是缺點(diǎn)的存在，使它的應(yīng)用不是很廣。缺點(diǎn)是因?yàn)樗芗谋砻娴臐部谟泻苊黠@的瑕疵，需要人工手動(dòng)的將澆道切斷掉。在模具成型的時(shí)候，產(chǎn)生的熔料流過(guò)的痕跡，會(huì)影響模具的外形。所以不適用與細(xì)長(zhǎng)的桶形的塑件和薄板形狀的透明塑件。
3、點(diǎn)澆口，也稱之是針澆口，由于點(diǎn)澆口的橫截面的直徑和針的尺寸大小近似相等。點(diǎn)澆口能夠適用于各式各樣的塑料制品，因?yàn)闈部谥車臍堄鄳?yīng)力會(huì)很??；可以不需要人工，直接自行的就拉斷澆口；若是面對(duì)體積較大的塑件，還可以幾個(gè)點(diǎn)同時(shí)的進(jìn)行澆注；可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)一體化，節(jié)省人工 ；可以減短熔料的流程；也可以降低在流動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的形變。但是因?yàn)槠渥⑺艿膲毫p失比較大，注塑成型的壓力也比直接澆口注塑成型的壓力還要大一些，所以通常情況下，很大一部分的點(diǎn)澆口要使用雙分型面的結(jié)構(gòu)。采用雙分型面的結(jié)構(gòu)，勢(shì)必模具的結(jié)構(gòu)會(huì)變得更加復(fù)雜，成型時(shí)間也會(huì)耗時(shí)較久。
5.4.2 澆口的設(shè)計(jì)原則
1、為了能夠降低壓力的損失，澆口的位置應(yīng)該選在塑件的厚壁地方，應(yīng)該讓塑膠經(jīng)過(guò)厚壁處流到薄壁的地方。熔料用最短的路程、最少的熱量和壓力的損耗，迅速的進(jìn)入型腔，最后完成注射。
2、澆口通常是在塑件上最容易被剔除的地方，所在的位置應(yīng)該要盡可能的不產(chǎn)生痕跡。
3、澆口位置的選擇應(yīng)該確保塑膠沿著型腔的直線方向進(jìn)入到型腔中，保證型腔可以順利排氣。
4、選定的澆口位置要盡可能的避開相接處有痕的部位，這些熔接痕和流痕在宿建德重要位置，會(huì)把塑件的強(qiáng)度降低。
5、模具若是采用一模多腔的時(shí)候，澆口的尺寸大小和位置的選定要依據(jù)澆口和主流道兩者之間的距離以及塑件的形狀大小來(lái)確定。
6、澆口的設(shè)置要考慮到塑件的變形，防患于未然，所以澆口位置不要選在薄弱的部位。
7、選擇的澆口位置要思忖到塑件在縱橫兩向的會(huì)產(chǎn)生不同程度的收縮，熔料要以相同的溫度和壓力注入到型腔中，要保持每個(gè)型腔的達(dá)到相同的收縮率。
8、分流道的彎折地方要用圓弧進(jìn)行過(guò)渡連接，為了讓熔體順利的流動(dòng)，澆口與之連接處要加工成斜面。
根據(jù)每個(gè)澆口的特性和塑件自身的特點(diǎn)，塑件是一模一腔的結(jié)構(gòu)，最后選用的是直接澆口。
6 成型和結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)
6.1 型芯和型腔的形成
模具的零件依據(jù)它的功能作用，將其分為成形零件和結(jié)構(gòu)零件兩種。成型零件包括凹、凸模等；結(jié)構(gòu)零件包括導(dǎo)柱、導(dǎo)套等。成形零件的零件外表面是和塑料直接接觸，成型零件的形狀都是比較復(fù)雜的，精度要求和表面粗糙度也會(huì)相應(yīng)的更加高。所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，不僅要確保塑件成型，還要思忖制造簡(jiǎn)單。
凸、凹模結(jié)構(gòu)形式不同。通常情況下，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的使用的是整體式的凸模或凹模，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的采用的是拼鑲組合的方法來(lái)組成凹模或者凸模。這一次的洗衣機(jī)注水盒的設(shè)計(jì)采用的也是拼鑲法的設(shè)計(jì)。
想要計(jì)算型腔的制造尺寸，需要提前確定塑件的收縮率，因?yàn)樾颓坏闹圃斐叽缡前芗某尚褪湛s率。影響塑料的收縮率的因素，包括塑件尺寸，塑件的幾何形狀，塑件的注塑壓力，塑件的充模時(shí)長(zhǎng)，塑件的熔體溫度，塑件的保壓時(shí)間以及塑件使用的塑料品種等等。這些影響因素中，對(duì)塑件的收縮率造成最大影響的是形狀的復(fù)雜程度和塑件的厚薄。理論上的成形收縮率是保持在常溫20℃以下，型腔的容積與塑件的體積兩者之比。設(shè)計(jì)塑件型腔的時(shí)候，要依據(jù)線性的收縮率來(lái)計(jì)算。查閱塑料模設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)手冊(cè)，查得聚丙烯的收縮率為1.2%。
6.1.1 型腔計(jì)算的原則
1、凹模尺寸 凹模是成形塑件的外部形狀或者外輪廓，在部件中凸起。單純的只是看塑件的本身，凹模的這一系列的尺寸公差通常是負(fù)偏值的，但若是制造凹模的時(shí)候，設(shè)計(jì)的習(xí)慣往往是依據(jù)正偏差的，與之恰恰相反，因?yàn)榘寄Ｔ谑褂玫臅r(shí)候，常常會(huì)產(chǎn)生磨損，磨損之后尺寸會(huì)相應(yīng)的加大，所以也是相當(dāng)于正偏差。
2、凸模尺寸 凸模是成形塑件的內(nèi)部輪廓，是具有孔溝槽的。單看塑件的本身，這一系列的尺寸公差常常都是為正偏差的，但是在制造凸模的時(shí)候，設(shè)計(jì)的習(xí)慣卻是負(fù)偏差，也與之相反，這是因?yàn)橥鼓Ｔ谑褂玫臅r(shí)候也會(huì)有磨損，磨損之后，凸模的尺寸會(huì)變小，所以也等于是負(fù)偏差的。
設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先就確定了分型面，隨之用UG軟件來(lái)進(jìn)行分模。確定工件的尺寸是：，接著依據(jù)分型面的位置來(lái)分模。考慮到產(chǎn)品的一些結(jié)構(gòu)問(wèn)題，將型芯做成了鑲嵌式，而型腔則做成了整體式的型腔。凹模的大小是，凸模的尺寸是。型腔和型芯是依據(jù)塑件的1：1的比例生成的，因?yàn)樵诜帜Ｖ?，提前確定了塑料的收縮率為1.2%，所以型腔與型芯的全部尺寸也就相應(yīng)的確定了。得到了型芯和型腔以及3個(gè)側(cè)分型的滑塊，形狀如圖6-1~圖6-5所示：
圖6-1 上模（型腔）實(shí)體分模圖
圖6-2 下模（型芯）實(shí)體分模圖
6.1.2 強(qiáng)度校核
注塑模具的狀態(tài)是在一段很長(zhǎng)的時(shí)間里不斷地的承受著交變負(fù)荷，隨著也會(huì)有冷熱的感覺交替?zhèn)鱽?lái)。當(dāng)代的注塑模使用的次數(shù)異常的多，所以生產(chǎn)制造的模具必須能承受足夠的強(qiáng)度與剛度。在模具工作的時(shí)候，發(fā)生的彈性變形，對(duì)塑件的品質(zhì)有著巨大的影響，特別是對(duì)塑件要求要達(dá)到比較高的尺寸精度。
因?yàn)樵谧⑸鋲毫Φ淖饔孟拢瑫?huì)使型腔產(chǎn)生形變。若是產(chǎn)生的變形量已經(jīng)大于塑件在壁厚方向的成形收縮量的時(shí)候，極其容易導(dǎo)致不易脫模，甚至有可能嚴(yán)重到不能開模。
在標(biāo)準(zhǔn)件中，型腔的外輪廓是矩形。所以這一次使用的是矩形的模板，正好能夠貼切洗衣機(jī)注水盒的形狀要求。
UG軟件分模的滑塊實(shí)體圖，如圖6-3~6-5所示：
圖6-3 滑塊①
圖6-4 滑塊②
圖6-5 滑塊③
這就是模具結(jié)構(gòu)的三個(gè)滑塊，依據(jù)塑件的特征的結(jié)構(gòu)與形狀來(lái)確定尺寸大小，尺寸分別是：滑塊①；滑塊②；滑塊③；已經(jīng)將整個(gè)模具設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)中五個(gè)最主要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成。以上的五個(gè)成型零部件的實(shí)際尺寸其實(shí)就是編程加工的尺寸，這些零件的工作尺寸直接影響了與塑件形狀相關(guān)的尺寸。
6.1.3 塑件尺寸精度的影響因素
對(duì)尺寸的精度影響最顯著的包含以下幾個(gè)因素，分別是：
1、成型零部件的制造誤差
一般情況下，制造誤差可以分為成型零部件的加工誤差與配合安裝誤差兩種，通常情況下，在設(shè)計(jì)的時(shí)候可以把其制造誤差保持在塑料制件相對(duì)應(yīng)的誤差的三分之一差不多。精度等級(jí)往往是選用IT6—-IT9范圍內(nèi)的等級(jí)，想要讓尺寸精度可以劃分成三次的銑削加工在整個(gè)的數(shù)控加工過(guò)程中。首先采用的是粗銑的加工方式，加工余量設(shè)定成0.5mm；接著采用的是半精加工方式，加工余量設(shè)定成0.3mm；第三次采用的是精加工的方式，這一次的余量設(shè)定成0.2mm。經(jīng)過(guò)這樣一系列的加工，能夠獲得尺寸精度相對(duì)較高的成型零部件。但是在實(shí)際加工過(guò)程中，大型模具在剛經(jīng)過(guò)粗加工之后，是不應(yīng)該立刻就進(jìn)行半精加工或精加工的步驟的。要先將模具擱置在空氣一段時(shí)間（時(shí)效處理），這樣可以是變形的模具在最后一步精加工的時(shí)候，將變形的程度降低到最小。
2、成形零部件的磨損
在脫模的時(shí)候塑件和型腔之間以及熔料流經(jīng)型腔會(huì)產(chǎn)生摩擦，這樣一來(lái)，就會(huì)導(dǎo)致成型零件的磨損，相比較而言，常常是以前者產(chǎn)生的磨損為主要磨損。在設(shè)計(jì)模具的時(shí)候，最大磨損量是會(huì)依據(jù)成形零部件的材料、塑料的材質(zhì)、熱處理方式以及型腔的表面情況與模具所要求的使用的最長(zhǎng)期限等幾個(gè)方面來(lái)確定的，而洗衣機(jī)注水盒這個(gè)塑件又是歸類于小型的塑件，所以該塑件的取值是六分之一的塑件公差。
3、塑料的成形收縮
一般情況下，大型的塑件收縮會(huì)需要思忖的比較多。但是因?yàn)橄匆聶C(jī)注水盒是相對(duì)勻稱，也是對(duì)稱布置的，對(duì)澆口的選擇會(huì)比較隨意，所以這里對(duì)聚丙烯的收縮率選取為1.2%就好了。
6.2 材料的選擇
選用模具的使用材料，對(duì)整個(gè)模具設(shè)計(jì)而言是相當(dāng)重要的一部分。同樣也是提升模具的使用壽命以及保障模具的品質(zhì)的重中之重。為了能夠滿足一副優(yōu)良的模具產(chǎn)品具有模具的壽命高與精度高的需求，模具一定要具備高溫硬度、足夠的韌性、耐磨性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高以及抗粘著的才能。
因?yàn)槊糠N模具的工作環(huán)境和條件不盡相同，所以相應(yīng)材料的性能要求也會(huì)隨之迥然不同。由于本次設(shè)計(jì)的題目與注塑模相關(guān)，所以要研討的是關(guān)于塑料模具的材料。日前，在我國(guó)的發(fā)展史上，塑料模具還不具備用鋼的鋼種。專門的生產(chǎn)部門通常使用的都是工具鋼，就像、T10A、鋼等。但是這一類型的工具鋼很難加工復(fù)雜的型腔模具，若是它們經(jīng)過(guò)熱處理之后，就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重變形甚至無(wú)法修復(fù)，難以適用，這樣的結(jié)果都是由于工具鋼的切削加工性相對(duì)比較差造成的。所以這幾年來(lái)，模具的生產(chǎn)部門一般都會(huì)通過(guò)正火和退火的方式來(lái)處理45鋼，在正火和退火狀態(tài)下的45鋼可以用作模具的使用。但是這樣的現(xiàn)狀不能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)期的可持續(xù)發(fā)展，所以我國(guó)參考他國(guó)的塑料模具的用鋼準(zhǔn)則并且結(jié)合我國(guó)的綜合國(guó)情發(fā)展來(lái)選用合適的鋼。綜合來(lái)看，形狀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的塑料模具可以使用45鋼或者熔點(diǎn)低的合金等等；若是形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塑料模具就可以選擇9Mn2V、GCr15和鋅基合金等。若是想要設(shè)計(jì)高精度的模具，要求能夠滿足表面的粗糙度、尺寸精度、模具壽命的特別的要求，就只能選擇進(jìn)口的模具鋼。
依照塑件的形狀大小來(lái)選擇適用的模架，模架的強(qiáng)度也一定要是能夠達(dá)成模具使用過(guò)程中的性能要求。對(duì)于模架邊緣和成型零部件兩者之間的尺寸大小是多少，是沒(méi)有強(qiáng)制性的規(guī)定的。可以是100mm，也可以是120mm。關(guān)鍵是要以最小的可能性來(lái)滿足它的使用性能的需求，所以材料沒(méi)有必要選的很大，只要能滿足性能就可以了。當(dāng)然也會(huì)有相關(guān)的規(guī)定關(guān)于成型零件和結(jié)構(gòu)零件兩者之間的材料選擇，具體如下：
C45W：又被稱之為45#鋼和中碳鋼。它的硬度：在HB170 ~ HB220的范圍內(nèi),價(jià)錢低廉,也比較容易加工制造。一般都是在模具里用作模架、頂柱以及一些不太重要的零件上面。
P20：也稱作是或者預(yù)硬塑膠的模具鋼。這一種鋼的材質(zhì)為預(yù)硬鋼，通常只能進(jìn)行氮化處理，而不適合進(jìn)行熱處理加工。預(yù)硬鋼的硬度跨度范圍很大，在HRC280 ~ HRC400的范圍之內(nèi)。因?yàn)橐呀?jīng)進(jìn)行了預(yù)硬處理，因而機(jī)械切削也會(huì)相應(yīng)的容易一些，因此P20適用于一些中等偏下的模具鑲件。但是也會(huì)因?yàn)樗淖冃我?5鋼更加的穩(wěn)定，所以還是會(huì)用作大批量的生產(chǎn)模具的模架。
材料的選取如表6-1所示：
表6-1 材料的選擇
類別
模架、螺栓
型芯、型腔
滑塊、型芯桿
澆口套
頂桿
導(dǎo)柱、導(dǎo)套、斜導(dǎo)柱、回頂桿
其他
材料
45#（中碳鋼）
P20
T10A
T8A
GCr15
45#
6.3 排氣的結(jié)構(gòu)和分析
排氣在模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，是一個(gè)不容小覷的部分。若是模具的排氣不是很通暢，在型腔里的氣體會(huì)受到擠壓，這樣就會(huì)產(chǎn)生巨大的背壓，導(dǎo)致熔料的充型受限。除此以外，在型腔里沒(méi)有排出來(lái)的氣體也會(huì)受到壓縮，隨著壓力的迫使，空氣會(huì)滲透到塑件的內(nèi)部，會(huì)在塑件的表層產(chǎn)生氣孔、造成組織上的損壞。為了防止排氣不通造成制品的質(zhì)量不過(guò)關(guān)，要做到以下的幾個(gè)方面：在熔料正式的注入型腔之前，要對(duì)型腔做干燥處理；選用適宜的注塑工藝來(lái)控制整個(gè)型腔的溫度；借助于其他的結(jié)構(gòu)來(lái)排氣，包括模板、頂桿、分型面、抽芯等。
注塑模的充模過(guò)程，要先關(guān)閉型腔，然后再向型腔內(nèi)注入熔料。在充模之前一定要先排出型腔內(nèi)的空氣，只有這樣才能使型腔中完整的充型。若是有一個(gè)局部的地方排氣不通順，那么該處的會(huì)因壓縮而溫度上升，造成熔料經(jīng)熱變質(zhì)分解，顏色發(fā)黃。假如里面遺留的空氣有很多，會(huì)有空洞與填充不夠的弊端。
熔料的流動(dòng)會(huì)因?yàn)樾托镜淖璧K，常常在最后是匯成一條流的。在匯流的過(guò)程中，流體的溫度會(huì)逐漸降低，流體的粘度會(huì)隨之變大，所以導(dǎo)致流體不能很好的融合在一起，最后分離，接著就會(huì)對(duì)塑件的強(qiáng)度有所影響。為了不發(fā)生這樣的現(xiàn)象，有時(shí)候要在匯流的結(jié)合處留有一個(gè)溢流槽，也叫做冷料井。
排氣槽的選擇遵循的幾項(xiàng)原則：
1、熔料流經(jīng)的終點(diǎn)
2、幾道料流匯集的地方
3、塑件的型腔中排氣不順暢的地方
4、型腔內(nèi)盲孔的最底端等等
詳細(xì)的排氣方式：
1、分型面排氣
2、推桿排氣
3、嵌件排氣
4、溢流槽排氣
綜上所述，本次設(shè)計(jì)選用的是分型面排氣的方式。
6.4 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
因?yàn)樗芗淖陨泶嬖趥?cè)凹與側(cè)孔，所以為了確保能夠成功脫模，一定要采用側(cè)分型的抽芯機(jī)構(gòu)。如圖6-6所示：
圖6-6 側(cè)向分型和抽芯結(jié)構(gòu)
在圖上的側(cè)孔和側(cè)凹槽的結(jié)構(gòu)，分析得知若是想要塑件順利的完成脫模，一定會(huì)用到抽孔結(jié)構(gòu)與抽槽結(jié)構(gòu)。在前面的章節(jié)中，已經(jīng)大致的了解到抽芯結(jié)構(gòu)的原理。一個(gè)抽芯機(jī)構(gòu)可以形成兩個(gè)孔，兩只一樣的大滑塊能夠形成兩邊相互對(duì)應(yīng)的槽。思考到兩邊的小孔要滿足制造簡(jiǎn)單方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、工作可靠性強(qiáng)的需求，所以要使用的是斜導(dǎo)柱的側(cè)向分型抽芯結(jié)構(gòu)與彈簧抽芯的結(jié)構(gòu)。
斜頂?shù)墓ぷ髟恚荷夏０搴托睂?dǎo)柱緊固連接，將斜導(dǎo)柱固定在型腔上，滑塊在下模板上進(jìn)行導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，接著通過(guò)螺栓與彈簧進(jìn)行復(fù)位。在開模的時(shí)候，開模力借助于彎導(dǎo)柱的幫忙，讓滑塊不得不向外動(dòng)作，最后完成抽芯。然而在合模的時(shí)候，是直接用螺栓和彈簧來(lái)定位的，最后也由此來(lái)進(jìn)行安全復(fù)位的。確定結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：
1、抽芯距S
抽芯距的定義：凸模的成型位置與塑件的脫模位置不妨礙的移動(dòng)，兩者之間的長(zhǎng)度就是抽芯距。通常情況下，抽芯距的計(jì)算公式是凹槽又或者側(cè)孔的深度加上余量（2mm—3mm），最后的結(jié)果則是抽芯距S。所以三個(gè)滑塊的抽