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附件1：外文資料翻譯譯文
微型模具成型的熱量和擠壓控制
在這篇文章中,我們?yōu)榱擞行У貜椭瞥鲈撐⑿湍＞弋a(chǎn)品的微小結(jié)構(gòu),將一個擠壓機器和一個小核心傳感器組合起來，構(gòu)建一個注射模具的擠壓系統(tǒng)。在一些重要的部位，由一個壓力裝置，它作為原動力，驅(qū)動中心模具工作。舉例說吧，在注射以后，模腔中的壓力會從二十兆帕上升到三十四兆帕。那些小小的感應(yīng)器形成感受到壓力，那些周圍的裝置和熱敏傳感器，排列在洞腔的同圍。我們可以根據(jù)這些信號推測里面狀況朝著有利的方向發(fā)展。為了評估該注射系統(tǒng)，我們做了一個厚度為1lm角度為140℃ 三角凹朝槽 來進行工作。
說明
大部分的醫(yī)療信息設(shè)備都有一個基礎(chǔ)工作部分，另外還有一些輔助部件來完成某種特定的功能。模具成型技術(shù) 在現(xiàn)實中廣泛應(yīng)用，而且在大批量生產(chǎn)中多有應(yīng)用，這篇文章即是研究成型過程在傳統(tǒng)的成型壓力系統(tǒng)中,其為系統(tǒng)提供很大的壓力差,這種特點為模具成型過程提供了很好的動力源.然而,傳統(tǒng)的成型過程在注射成型的過程中,特別是在微型模具的成型過程中,有兩個很明顯的問題.首先,在用單模腔成型微小結(jié)構(gòu)的模具時,不同的溫度和硬度會引起不一致的成型壓力.一般來說,模腔中心的溫度越高,中心周圍的溫度也會越高.其次,即使通過冷卻和控制壓力的方法來展平那些不平的區(qū)域,但是通過檢測發(fā)現(xiàn),熱流量和壓力仍是高于成型微型模具工作時所規(guī)定的壓力,而且腔內(nèi)的這種情況很不好控制,這樣以來就只好通來偵測熱流面不是溫度來控制型腔中各種成型條件.
這篇文章的作者，也就是該機器的設(shè)計者，他通過在模具重要部位安放一個叫做模具核心擠壓機的部件來及時了解并控制模腔內(nèi)成型的具體情況。這個部件配備有特殊裝置來控制模腔內(nèi)的壓力、溫度，并反饋回到顯示裝置上。這篇文章就向我們詳細地闡述了這種機器的模型。
模具成型的壓力系統(tǒng)設(shè)計
如圖1所示，該結(jié)構(gòu)為我們常用的模具結(jié)構(gòu)圖。首先，我們描述一下裝備有piezo設(shè)備的模具成型壓力機。我們用的pie20設(shè)備有一個最大厚度為13LM的裝置，而且可以產(chǎn)生一個最大值為6KN的壓力。因此，該注射壓力系統(tǒng)所能產(chǎn)生的壓力在0~6KN之間，注射機的壓力系統(tǒng)有一個壓力設(shè)備，該裝置有一個特置的中心軸，并與一個傳感反饋裝置連在一塊。這個壓力裝置是圓柱形的，直徑為25mm，高度為54mm，它的溫度約在20℃和120℃之間。壓力傳動裝置的設(shè)計是對稱的，它把動力和運動從壓力裝置上以一定的規(guī)律和方式傳出去，這個圓柱體的傳動裝置向一個方向上不停地進行著傳遞工作，并由一個平面的輔助裝置保證其只能在平面內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動。
為了研究之便，我們特地用一個很小的傳感器，使位移，壓力、傳感器、熱量傳感器很好地相互協(xié)調(diào)起來協(xié)同工作，當注射機的注射孔開始有位移并要接觸到模腔時，位移傳感器裝置就會測出其位移，并作出下一步的控制動作。該位移傳感器是非接觸式傳感器，其最大是量程為500lm ,誤差可以控制在0.2lm以下。
我們把一個核心模型放在模腔的中央，其結(jié)構(gòu)是一個三角形的凹槽，以深度1lm順次排列。核心表面有32768個三角形的凹槽組成，凹槽相鄰的角度為140o ，距離為1μm完成加工的產(chǎn)品組成一個直徑為12mm厚度為1mm的盤狀物。由是由在鋼里面加入鎳和磷元素制成的合金做的。有很好的硬度和耐磨性。三角槽的切制是由精度非常高的NC機切制而成的，有著異常高的精確度。
有二組深度為12lm的廢氣排放口，依次排列在圓洞的周圍。用一個真空泵抽出由于樹脂的分解而產(chǎn)生的廢氣物。為保證精細模具的硬度，統(tǒng)一冷卻那些盤狀產(chǎn)品。我對使冷卻水做曲線的循環(huán)運動。注射機依靠一個伺服馬達系統(tǒng)，使其可以具備最高達150KN的夾緊力。
評估微型注射系統(tǒng)
以下是成型時的條件：材料：聚苯乙烯；注射溫度：190℃；成型設(shè)備溫度：80℃；注射速度：10mm/s；注射壓力：34mpa；夾緊力：150KN。在這些條件下，我們分別對如下情景作了比較分析。第一種情況是在約1000Vr 電壓下推動注射壓力機工作，第二種是沒有電壓作用。圖表3和4顯示的是模具里邊傳感器的測量結(jié)果。注射壓力的測量由位于注射壓力機后面的壓力計來測量，并以數(shù)字表格形式在輸出裝置上顯示。
第三組表格顯示了成型一個周期的數(shù)據(jù)。首先，在第5.16秒，注射動作開始注射，注射壓力也隨之上升，從第5.6s開始注射壓力在2秒之內(nèi)迅速升至34MPA，模腔內(nèi)的應(yīng)力實行如圖所標的傳感器檢測表明，也隨著增加，只不過有大約0.35秒的延遲，最終可達到20MPA，約是注射壓力的59%。在注射壓力保持不變的那一階段，模腔內(nèi)的應(yīng)力迅速下降到零。這充分證明，盡管存在著由注射機提供注射壓力，但其中一部分由于模腔內(nèi)的摩擦力的存在而被抵消，熔料在模腔內(nèi)凝固的過程中，熔料因漸成為固體而其余部分也隨之降低為零。在此過程中，中心位移也經(jīng)歷了與模腔內(nèi)壓力變化規(guī)律相似的變化。這說明注射中心也受到了反作用力，在經(jīng)歷大約14S的冷卻過程后模具被打開了。
比較低的表格表明了表面溫度和熱量擴散的過程。其中比較平直的那一段曲線顯示的是保壓階段或者說是壓力持續(xù)過程。圖表顯示的是表面溫度連續(xù)上升的過程，此時，熔料經(jīng)澆口源源不斷地流經(jīng)流道，最終達到成型模腔。在注射完成后，溫度迅速上升，而后隨即下降（在冷卻作用下）特別是澆口附近的熱量散的比較快，溫度下降也比較明顯。
在圖表4中，在第5.6s的時候，壓力裝置得到約1000V的電壓，由于電壓作用，模腔內(nèi)的壓力升至34MPA，中心的溫度和壓力也隨之上升。切斷電壓后，中心也恢復到原始狀態(tài)，但我們無法看到這一過程。
下面，我們對是否微型注射壓力機時產(chǎn)品的表面特征作一比較。圖表5、6顯示的是SEM照片而AFM的測量結(jié)果。從圖片來看，三角形凹槽的表面粗糙度和均勻程度在這兩種情況下并無明顯區(qū)別。原因就是因與注射時的速度與模具微小結(jié)構(gòu)的質(zhì)量有關(guān)，另外三角形凹槽的深度和排列密度也是其原因之一。
附件2：外文原文
Injection molding for microstructures controlling mold-core extrusion and cavity heat-flux
Abstract In this work we constructed an injection press molding system with a mold-core extrusion mechanism and a small sensor assembly for effectively duplicating microstructures to the mold products. The mold-core extrusion mechanism is driven by a piezo element to apply force on important area with microstructures. For example, after injection it increases the cavity pressure from 20 to 34 MPa. Small sensors consist of the pressure, displacement, and heat flux sensor assemblies,arranged around the small cavity. The signals showed us the physical phenomena inside the mold and may be further used as control signal. In order to evaluate this injection press molding system, we formed micro triangular grooves of pitch 1 lm and angle 140o. The mold-core extrusion gave better diffraction intensity by several percents.
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Introduction
Many information and medical equipment contain functional parts with microstructures in the order of 1 lm and overall size of several millimeters. Molding is a mass production method widely used in duplicating three dimensional forms of these parts [1–4]. This paper reports our study on one of the molding processes, namely, the injection press molding process.
In contrast to regular injection molding process that injects molten resin at high pressure into the cavity for simultaneous filling and forming, injection press molding process separates the time of the two processes. Injection press molding process injects molten resin into a mold cavity at low pressure to keep the flow resistance small,and once the cavity is filled, applies large clamping force on molds to form microstructures. Injection press molding has superb transforming capability used for example, in forming optical disks and LCD light guiding plates.
Conventional injection press molding applies large clamping force on molds for forming after the filling process. However, conventional injection press molding process has two problems for forming micro parts described above. First, in forming multiple micro parts with a single set of molds, the temperature and rigidity distributions are not uniform causing difference in forming pressure [5, 6]. Generally, the temperature is higher around the mold center and the pressing force is higher around the perimeter. Secondly, even if one tries to flatten the uneven distribution with cooling or pressure control, sensors to monitor the heat flux or pressure are larger than the micro parts and cannot find these conditions within the cavity.Note that measuring heat flux instead of temperature allows monitoring resin solidification in the cavity.
The authors of this paper devised mechanisms to (1) individually press each important micro structure area (we call this area the ‘‘core’’) with a mold-core extrusion mechanism equipped with a small piezo element and (2) control pressure temperature, and especially the cavity heat flux for each core by arranging a set of sensors around each core and feeding back the sensor signals to the above piezo element. This paper reports our prototype of these mechanisms.
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Designing the injection press molding system
Figure 1 shows the mold we used. First we describe the mold-core extrusion mechanism design equipped with a piezo element. The piezo element used (KISTLER,Z17294X2) has a maximum free displacement of 13 lm and produces a maximum force of 6 kN with no displacement,thus the pressing force varies between 0 and 6 kN depending on the piezo element extension. The piezo element has a single axis force sensor (KISTLER, 9134A) integrated in it for pressing force feedback control. The piezo element unit size is 25 mm in diameter, 54 mm long and its temperature
Fig. 1. Test mold range is )20 to 120oC. The
symmetric design of the force transferring structure uniformly transfers the pressing force from the piezo element. This cylindrical force transfer mechanism moves in one direction and a planar surface keeps the shaft from rotating.
A small sensor assembly was developed for our study in this paper. Displacement, pressure, and heat flux sensors compose the assembly. The displacement sensor measures the displacement at the mold-core extrusion mechanism where it presses the mold-core, and the displacement in the parting direction at the parting line.
The displacement sensor is an eddy-current type noncontact displacement sensor (SINKAWA Electric, VC-202N) with range of 500 lm and resolution of 0.2 lm. The above 1 axis force sensor served as the pressure sensor to measure the cavity internal pressure.
The heat flux sensor measured the cavity surface temperature and the heat flux. A pair of thermocouples embedded at depths 0.3 and 0.6 mm enabled these measurements with the principle of inverse heat conduction.We mounted the diameter 3.5 mm heat flux sensors on the gate, cavity and sprue lock pin (Fig. 2).
We placed one mold-core at the mold center. The microstructure was triangular grooves arranged with pitch 1 lm. The core surface had 32,768 triangular grooves with 140_ angle that are 0.2 mm long on the
perimeter of a 10.5 mm circle.
Fig. 2. Cavity details and mold-core The finished product formed into
a 1 mm thick disk with diameter 12 mm. The core was made of steel (UDDEHOLM, STAVAX, 52 Rockwell hardness), with Ni-P plating. We cut the triangular grooves with an ultra precision NC machine (FANUC ROBOnano Ui).
Two 12 lm deep air vent grooves were placed on the perimeter of the cavities. A vacuum pump pumped out residual air and gas from molten resin. To provide rigidity similar to a regular mold, we kept the entire 80 kgf mold size the same. For uniformly cooling the disk shaped product, we ran cooling water in a circular path. The injection molding machine (FANUC, ROBOSHOT a-15) has a servo motor type drive with maximum clamping force of 150 kN.
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Evaluating the injection press molding system
Here are the molding conditions: Resin: Polystyrene, Resin temperature at injection: 190 oC, Mold set temperature:80 oC, Injection speed: 10 mm/s, Holding pressure:34 MPa, and Clamping force: 150 kN. Under these conditions,we compared the case with a constant voltage of 1000 V applied to push the mold-core extrusion mechanism,and the case without pushing. Figures 3 and 4 show the measurements from the sensors inside the mold. The injection force measured with a load cell placed behind the injection molding machine screw derived the injection pressure in the figure.
Fig. 3. Measurements Fig. 4. Measurements
of sensors (without) of sensors (with)
Upper figures of Fig. 3 show the molding cycle. First at 5.15 s, the injection starts and the injection pressure suddenly rises. At 5.6 s, the injection pressure is held at 34 MPa for 2 s. The cavity pressure, measured by the 1 axis force sensor, increase with a 0.35 s delay, to reach only 20 MPa, which is 59% of the injection pressure. The cavity pressure quickly went down to about zero during the injection pressure holding period. This shows that despite the pushing force at the source of the injection molding machine, friction reduces pressure which is dropped at cavity. Also, when the resin solidified in the cavity, it parted from the mold to drop the pressure to zero. The core displacement shows a transition similar to the cavity pressure indicating that it was pressed back by the resin. After further cooling to 14 s, the mold was opened.
Lower figures of Fig. 3 show the surface temperature and heat flux transitions. The horizontal axes are magni-fied in the lower figures around the pressure holding period.The figure shows the sequential surface temperature rise at the lock pin, gate, and cavity as resin passed over them. The heat flux maximized immediately after injection and gradually decreased. Especially at the gate, the heat flux went down to about zero during pressure holding.
In Fig. 4, a voltage of 1000 V was applied to the piezo element for 2 s starting at 5.6 s. The voltage raised the cavity pressure to 34 MPa. The core gradually advanced with drop in cavity pressure from the position pressed in by the resin to eventually reach 9 lm ahead of its original position. Cutting the voltage retracted the core to its original position. But, we were not able to observe change in surface temperature and heat flux due to change in heat transfer from applying voltage.
Next we compare form features on the product with and without the mold-core extrusion. Figures 5 and 6 show the SEM photographs and the AFM measurement results. The photographs reveal that the triangular grooves had a uniform pitch with smooth surface regardless of mold-core extrusion, and good form transfer to the products. The reasons are smooth flow of polystyrene and the small aspect ratio of the groove depth and pitch.
摘??要?
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本次畢業(yè)設(shè)計是為了讓我們能綜合運用機械制造工藝學中的基本理論，
并結(jié)合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立的分析和解決工藝問題，具備設(shè)計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力和注塑模設(shè)計的基本原理和放法，擬定模具設(shè)計方案，完成模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，也能熟悉和運用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件等基本技能的一次實踐。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細的設(shè)計。通過整個設(shè)計過程表明該模具能夠達到此塑件所要求的加工工藝。也就是設(shè)計一副注塑模具來生產(chǎn)支承座產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對支承座的具體結(jié)構(gòu)，該模具是側(cè)澆口的單分型面注射模具。通過模具設(shè)計表明該模具能達到制件質(zhì)量和加工工藝要求。??????
關(guān)鍵詞：塑料模具；注射成型；模具設(shè)計；支承座。????????????????
The?graduation?project?is?to?enable?us?to?study?the?integrated?use?ofmechanical?manufacturing?processes?in?the?basic?theory,?combined?with?the?production?of?practical?knowledge?learned?in?practice,?independent?analysis?and?resolution?of?process?issues,?has?designed?a?medium-complexity?parts?of?the?process?specification?capabilities?fixture?design?and?application?of?basic?principles?and?put?laws?and?the?development?fixture?design,?the?ability?to?complete?the?fixture?structural?design,?but?also?are?familiar?with?and?use?of?relevant?manuals,?charts?and?other?technical?information?and?preparation?of?technical?documents?and?practice?for?basic?skills.Through?the?entire?design?process,?show?that?the?mold?can?be?achieved?in?this?plastic?parts?required?for?processing.?According?to?the?subject's?main?task?is?to?design?calculator?shell?injection?mold?design.?Also?is?to?design?an?injection?mold?to?produce?plastic?parts?calculator?shell?products,?in?order?to?achieve?automation?to?increase?production.?The?specific?structure?for?the?calculator?shell,?the?mold?is?the?side?of?a?single-gate?injection?mold?parting?line.?As?the?plastic?shell?has?an?oval?hole,?set?the?straight?guide?column,?the?advantage?is?to?simplify?institutions?so?that?mold?shape?narrowed?significantly?reduce?manufacturing?costs?of?the?mold.?Indicates?that?the?mold?through?the?mold?design?can?achieve?calculator?shell?quality?and?process?technology?requirements.?
Keywords: plastic mold; injection molding; mold design；fulcrum bearing.
目錄?
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第一章 緒論
1.1?塑料與塑料模具概述
1.1.1?塑料的優(yōu)缺點
1.2?塑料的組成
1.3?塑料的分類
1.4?塑料制品與塑料模具
1.4.1?塑料制品
1.4.2?塑料模具?
1.5?塑料的注塑成型??
第二章?注塑模結(jié)構(gòu)
2.1?注塑成型原理及注塑過程
2.2?注射模具結(jié)構(gòu)組成
第三章?塑件設(shè)計及分析?
3.1?制品材料性能
3.1.1?ABS的成型特性與工藝參數(shù)?
3.1.2?收縮率
? 3．2?制件分析
3.2.1?制品形狀
3.2.2?尺寸精度
3.2.3?表面質(zhì)量?
第四章?成型件設(shè)計
4.1?成型件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
4.2?成型件鋼材的熱處理要求.?
4.3?型腔、型芯工作部位尺寸的確定?
4.4 壁厚的計算?
4.5?成型件配合尺寸的公差要求
第五章?分型面的設(shè)計???
5.1?制品在分型面的位置
?5.2?分型面的形式?
5.3?分型面的選擇原則?
5.4?分型面的選擇?
第六章?澆注系統(tǒng)的設(shè)計?
6.1?澆注系統(tǒng)設(shè)計原則?
6.2?主流道設(shè)計
6.2.1?主流道設(shè)計要點
?6.2.2?分流道設(shè)計要
6.2.3分流道的截面形狀??
6.2.4澆口套的設(shè)計?
?6.3?澆口的設(shè)計
6.3.1?澆口的選擇
?6.3.2?澆口位置選擇??
6.3.3?澆口形式的確定
第七章?注塑機與標準模架的選擇?
7.1?注塑機簡述
7.2?注塑機的類型
7.3?注塑機的組成.
?7.4?最大注射量
7.5注射壓力的確定?
7.6?所需鎖模力的確定
7.7?初選注塑機
?7.8?選擇模架?
7.9?注射機性能參數(shù)校核??
7.9.1?注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核
7.9.2?模具在注射機上的安裝
第八章?推出結(jié)構(gòu)的設(shè)計
8.1?合模導向機構(gòu)的設(shè)計?
?8.2?推出機構(gòu)的組成及各部分作
?8.3?推出機構(gòu)的分類??
?8.4?推出機構(gòu)的設(shè)計原則
?8.5?確定推出方式及推桿位置
? 8.6?復位桿的設(shè)計
第九章?冷卻系統(tǒng)的設(shè)計
9.1?模溫對制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的影響?
9.1.1?溫度對制品質(zhì)量的影響?
9.1.2?溫度對制品生產(chǎn)效率的影響
9.2?模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計???
9.2.1?冷卻水口的設(shè)計?
9.2.2?冷卻回路的設(shè)計
9.3?模具加熱系統(tǒng)的設(shè)計?
第十章?排氣槽的位置及排氣方式?
10.1?排氣槽位置的確定
10.2?注射模的排氣方式?
第十一章?制品的脫模設(shè)計
11.1?脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則
11.2?脫模結(jié)構(gòu)的分類?
總結(jié)
參考文獻
第一章 緒論
模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等。?
近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大近年來許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件。?
日本的模具產(chǎn)能約占全球的40%，居世界第一位，每年向國外出口大量模具。模具行業(yè)在美國工業(yè)總產(chǎn)值中所占的比重呈現(xiàn)出不斷下降的態(tài)勢，但是美國模具在全球模具的高端產(chǎn)品仍然占據(jù)著重要地位。德國擁有世界領(lǐng)先的汽車、船舶等制造技術(shù)，受上游行業(yè)需求影響，德國模具在世界上具有較為重要的地位。所以在許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低。
1.1?塑料與塑料模具概述?
1.1.1?塑料的優(yōu)缺點??
塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力條件下具有流動性，可以被模塑成型為一定的幾何形狀和尺寸，并在成型固化后保持其既得形狀不發(fā)生變化。?
組成：聚合物合成樹脂（40%——100%）。?
輔助材料：增塑劑??填充劑??穩(wěn)定劑??潤滑劑??著色劑??發(fā)泡劑??增強材料除了上述助劑外，塑料中還可加入阻燃劑、發(fā)泡劑、抗靜電劑等。輔助材料作用：改善材料的使用性能與加工性能，節(jié)約樹脂材料（貴）。?
作為日常用品，塑料的用途已經(jīng)廣為人知，但由于它們的一些特殊優(yōu)點，塑料在工業(yè)中的應(yīng)用也已經(jīng)非常普遍，主要有以下幾個方面：??
a.密度小、質(zhì)量輕
b.比強度高?
c.絕緣性能好、介電損耗低
d.化學穩(wěn)定性高
e.減摩、耐磨性能好
f.減振、隔音性能好
塑料的缺點：?
a.耐熱性差，高溫下強度下降；?
b.有的塑料燃燒時，釋放處刺激性、腐蝕性等有害氣體；?3導熱差，膨脹系數(shù)大，高溫下易變形；?4在日光、大氣、高溫作用下產(chǎn)生老化；?5有的塑料制品，機械強度低。?
從精度方面講，塑料制品的使用范圍也受到一定限制。換句話說就是，如果采用成型加工的方法生產(chǎn)塑料制品，要達到某一精度所遇到的加工難度要比金屬制品成形時來得大。因此，在目前的塑料成型加工行業(yè)中，塑料制品的精度（即公差等級）有其自己單獨的標準。
1.2?塑料的組成?
塑料是以聚合物為主體，添加各種助劑的多組分材料。根據(jù)不同的功能，塑料所用的助劑可分為：增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、填充劑、增強劑、交聯(lián)劑、著色劑、發(fā)泡劑等。??
1.3?塑料的分類?
根據(jù)合成樹脂在受熱后所表現(xiàn)的性能不同來劃分，一般分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。?
常見的熱塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS、有機玻璃(聚甲基丙烯酸酯)、聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)(尼龍)、聚碳酸酯(PC)、苯乙烯—丙烯腈(SAN)等。常見的熱固性塑料有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂(EP)、氨基樹脂、醋酸樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯、聚氨基甲酸酯(PUR)等。?
若按塑料的用途分類，又可分為通用塑料和工程塑料兩大類。?
1.4?塑料制品與塑料模具?
1.4.1?塑料制品?
塑料制品就是塑料用各種不同的模具和各種不同的成型工藝制造出來的，具有一定形狀，一定使用功能和一定使用價值的產(chǎn)品。到目前為止，塑料已經(jīng)成為在鋼鐵、木材、水泥之后的第四大工業(yè)基礎(chǔ)材料。
1.4.2?塑料模具?
塑料模具是一種用于壓塑、擠塑、注射、吹塑和低發(fā)泡成型的組合式塑料模具，它主要包括由凹模組合基板、凹模組件和凹模組合卡板組成的具有可變型腔的凹模，由凸模組合基板、凸模組件、凸模組合卡板、型腔截斷組件和側(cè)截組合板組成的具有可變型芯的凸模。模具凸、凹模及輔助成型系統(tǒng)的協(xié)調(diào)變化。可加工不同形狀、不同尺寸的系列塑件。塑料模具包括：注射模（也稱注塑模）、壓縮模、傳遞模、擠出模?中空吹塑模、真空成型模、壓縮空氣成型模、旋轉(zhuǎn)成型模、發(fā)泡成型模、空氣輔助成型模、水輔助成型模等多種塑料成型模具。?
在上述各種塑料模具中，由于注射模具有高效精密、可成型各種復雜制品，工藝先進等諸多其它成型模具所不及的特點，而成為塑料制品成型工藝中最重要的并且起主導作用的是模塑成型工藝裝備。?
1.5?塑料的注塑成型?
注塑成型的簡單過程為：將粒狀或粉狀塑料經(jīng)注塑機的料斗加到加熱的料筒內(nèi)，塑料受熱熔融，在注塑機的螺桿或活塞的壓力推動下，經(jīng)噴嘴進入模具型腔，塑料充滿型腔，經(jīng)冷卻硬化定型，脫模后而得到具有一定形狀的塑件。?
塑料的成型方法有注塑、擠壓、吹塑、發(fā)泡膨脹、壓縮、壓延、熱成型等，其中應(yīng)用最廣泛的是壓延、擠壓和注塑成型三種。
?第二章?注塑模結(jié)構(gòu)
2.1?注塑成型原理及注塑過程
注塑機的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。
注射成型是一個循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施壓注射—充模冷卻—啟模取件。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環(huán)。
2.2?注射模具結(jié)構(gòu)組成
注射模的結(jié)構(gòu)組成主要是成型零件，澆注系統(tǒng)，導向部件，脫模機構(gòu)，抽芯機構(gòu)，模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)。
第三章?塑件設(shè)計及分析?
3.1?制品材料性能?
本塑件采用ABS材料，下面對其成型特性進行分析。?
3.1.1?ABS的成型特性與工藝參數(shù)?
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS樹脂微黃色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐熱，耐化學腐蝕，丁二烯使聚合物具有優(yōu)越的柔性，韌性；苯乙烯賦予聚合物良好的剛性和加工流動性。因此ABS樹脂具有突出的力學性能和良好的綜合性能。同時具有吸濕性強，但原料要干燥，它的塑件尺寸穩(wěn)定性好，塑件盡可能偏大的脫模斜度。ABS塑料主要的性能指標：擠出機的螺桿長徑比通常比較高，L/D為18~22之間，壓縮比為（2.5~3.0）：1，宜用漸變型帶魚雷頭螺桿，料筒溫度分別為：料斗部150~160℃，料筒前部180~190℃，模頭溫度185~195℃，模具溫度180~200℃，其次吹塑成型溫度可控制在140~180℃之間。
3.1.2?收縮率?
ABS具有較高的機械強度，流動性好，易于成型，成型收縮率小，理論計算收縮率為0.55%，溢料值為0.04mm，比熱容較低，在模具中凝固較快，模塑周期短，制件尺寸穩(wěn)定，表面光澤?
3．2?制件分析
3.2.1.方案一：產(chǎn)品是支承座，不是外觀要求高的外觀件，只要結(jié)構(gòu)尺寸做標準就可以了，經(jīng)過分析，如果孔不采用滑塊抽芯，而是采用上下成型，那么產(chǎn)品兩邊的就需要兩個滑塊成型，這種結(jié)構(gòu)產(chǎn)品尺寸成型在兩個滑塊上誤差大，如圖：
滑塊
滑塊
方案二：直徑為4mm的兩個小孔采用滑塊側(cè)抽，這樣產(chǎn)品側(cè)面的凹坑就直接上下動定模上成型，不需要滑塊，滑塊只需要抽芯兩個孔和底面的R形狀，這樣零件的大部分尺寸都成型在動模上，尺寸精度高，成型在型腔的凹坑凸模是沒有精度要求的尺寸，所以這種方案最合理，這樣的話，分型面選擇如圖所示：
分型面
分型面
3.2.2?尺寸精度?
根據(jù)制品圖可知，該制品的復雜程度一般。壁厚雖不是很均勻，但整體外形尺寸不大，有利于成形。?
3.2.3?表面質(zhì)量?
該制品的外表要求光滑、無毛刺，沒有其他特殊要求，是比較容易實現(xiàn)的。通過以上分析可知，制品的總體要求不是很高，加工和成形都可以得到保證。?
（2）拋光性能優(yōu)良。?
（3）耐磨性和抗疲勞性能好。?
本產(chǎn)品采用的原材料ABS為一般性熱塑性塑料。因此，其使用比較廣泛，對ABS的幾種應(yīng)用環(huán)境及所選用的鋼材進行對比后，并在其中選擇比較適合本次設(shè)計的材料，因此應(yīng)該選用的鋼材型號為CrWMn鋼。由于塑料模具形狀往往比較復雜，據(jù)統(tǒng)計塑料模具的鋼材成本費用占整個模具制造成本不到20%，而切削加工成本占絕大部分（約75%），因此選擇模架材料時應(yīng)考慮其加工性能，所以本次設(shè)計采用的鋼材型號為45鋼。
第四章?成型件設(shè)計?
4.1?成型件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
型腔又叫凹模，它是成型塑件外表面的凹狀零件。（包括零件的內(nèi)腔和實體兩部分）。它的結(jié)構(gòu)取決于塑料制品的成型需要和加工與裝配的工藝要求，通?？煞譃檎w式和組合式兩大類。
（1） 整體式型腔
整體式型腔是由整塊鋼材直接加工而成。這種型腔的結(jié)構(gòu)簡單，牢固可靠，不易變形，成型的塑料制品質(zhì)量較好。但當塑料制品形狀復雜時，其型腔的加工工藝性較差。因此，在先進的型腔加工機床尚未普遍使用之前，整體式型腔適用于形狀簡單的小型塑料制品的成型。
（2） 組合式型腔
組合式型腔是由兩個以上的零件組合而成的。這種型腔改善了加工性，減少了熱處理變形，節(jié)約了模具貴重鋼材，但結(jié)構(gòu)復雜，裝配調(diào)整比較麻煩，塑料制品表面可能有鑲拼痕跡，組合式型腔的牢固性差。因此，這種型腔主要用于形狀復雜的塑料制品的成型。
綜上所述：因為本次設(shè)計的塑件外表面形狀較為簡單，塑件的體積較 小，質(zhì)量及精度要求較高，所以通過整體式型腔和組合式型腔的比較，選用整體式型腔較好。
4.2?成型件鋼材的熱處理要求?
（1）成型件用的鋼材均應(yīng)進行調(diào)質(zhì)處理以消除內(nèi)應(yīng)力；?
（2）成型表面有粗糙度要求的零件材料，其熱處理后的表面硬度最低不的底于HRC32，一般均應(yīng)達到HRC45以上，否則難以達到拋光效果；
（3）精密、復雜、小型的型腔、型芯、鑲件可選用65Nb、CG-2和012Al，CrWMn等。?
4.3?型腔、型芯工作部位尺寸的確定?
查手冊知ABS塑料的收縮率是0.3%～0.8%，則ABS塑料的平均收縮率為?Scp?=?(?0.3%?+?0.8%?)?/?2?=?0.55%?。下表為計算的尺寸。?
表4-2型腔工作尺寸計算?
類別?模具名稱?塑件尺寸?計算公式?
型腔芯尺寸???
型腔的計算?????
模腔工作尺寸的計算
成型零件工作尺寸按平均收縮率計算，按MT5級公差查塑件的尺寸偏差計算公式如下[1]：
凹模（型腔）徑向尺寸計算公式：
凹模（型腔）深度尺寸計算公式：
凸模（型芯）徑向尺寸計算公式：：
凸模（型芯）高度尺寸計算公式
成型中心距尺寸計算公式：Lm=[Ls(1+Scp)]±δ
式中：Scp——塑料平均收縮率/（％）；
δz——為模具制造公差/mm；
δc——為模具磨損公差/mm；
Δ——為塑件公差/mm；下標s、m分別代表塑件和模具，一般取δz＝Δ/3，δc＝Δ/6。
材料的平均收縮率取0.55％，根據(jù)上面的公式，可計算出型芯、型腔的工作尺寸，如表3-1所示。
表3-1型腔、型芯工作尺寸計算
類別
塑件尺寸
計算公式
型腔或型芯的工作尺寸
型腔徑向尺寸
21.870+0.0825
35.910+0.098
59.990+0.115
14.880+0.0675
9.890+0.055
型腔深度尺寸
3.900+0.045
9.910+0.055
型芯徑向尺寸
11.870-0.0675
4.150-0.045
3.120-0.035
型芯高度尺寸
1.090-0.035
19.30-0.0825
注：1．Δ為塑件的公差，塑件上未變注公差可按MT5級精度取得。
2.模具制造公差δz一般?。?/3～1/4）Δ，考慮到模具的經(jīng)濟加工精度，在此，δz取IT6或IT7級精度公差值。
3.當δz取經(jīng)濟加工精度、其公差值反而大于（1/3～1/4）Δ時，δz取（1/3～1/4）Δ。
4.4壁厚的計算?
塑料注射模具的成型零件必須有足夠的強度和剛度，如壁厚度不夠表現(xiàn)剛度不足，即型腔產(chǎn)生過大的彈性變形，可能會發(fā)生溢料或使制品精度降低；也可表現(xiàn)為強度不夠，即型腔發(fā)生塑性變形甚至破裂。理論分析和實踐證明，對于大尺寸的型腔，主要為剛性不足為主，應(yīng)按剛度條件計算；而小尺寸型腔則以強度不足為主，應(yīng)按強度條件計算。剛度計算的條件則由于模具特殊性，可以從以下幾方面加以考慮：?
（1） 要防止溢料：?
（2） 應(yīng)保證塑件精度；
（3）要有利于脫模。?
上述要求在設(shè)計模具時其剛度條件應(yīng)以這些項中最苛刻者（允許最小的變形值）為設(shè)計標準，但也不宜無根據(jù)地過分提高標準，以免浪費材料，增加制造困難。型芯的強度、剛度計算相當于桿類零件的校核計算。??
型腔壁和底版厚度的計算比較復雜且繁瑣，為了簡化模具設(shè)計，一般采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)或查有關(guān)的模具設(shè)計手冊。?
根據(jù)矩形型腔壁厚尺寸的經(jīng)驗數(shù)據(jù)（查?《中國模具設(shè)計大典》表9.4-14），得出矩形型腔短邊尺寸b<102時，整體式型腔底壁厚為T=（0.12~0.13）b=0.12*20mm≈2.4mm。型腔壓力/Mpa<49(注塑)時型腔側(cè)壁厚度
S/mm=0.2L+17，L為型腔大尺寸，其側(cè)壁厚度取S/?mm=0.2L+17?≈23mm。?
4.5?成型件配合尺寸的公差要求?
1.零件無論凹模、凸模、型芯、成型小型芯（側(cè)型芯）其固定部分按H7/m6
加工；側(cè)型芯的配合與小型芯的配合相同。?
第五章?分型面的設(shè)計?
5.1?制品在分型面的位置?
制品在模具中的位置，直接影響到模具結(jié)構(gòu)的復雜程度、模具分型面的確定、澆口的設(shè)置、制品的尺寸精度和質(zhì)量等。因此，開始制定模具方案時，首先必須正確考慮制品在其中的位置，然后再考慮具體生產(chǎn)條件（包括模具制造的）、生產(chǎn)批量所需的機械化和自動化程度等其他設(shè)計問題。
5.2?分型面的形式?
分開模具以便能取出制品和澆注系統(tǒng)冷料的面，稱為分型面。?
模具設(shè)計開始的第一步，就是選擇分型面的位置。分型面的選擇受到塑件形狀，壁厚，成型方法，后處理工序，塑料外觀，塑件尺寸精度，塑件脫模方法，模具類型，型腔數(shù)目，模具排氣，嵌件，澆口位置與形狀以及成型機的結(jié)構(gòu)等的影響。?
在模具制造不良或鎖模力不足的情況下，模內(nèi)熔融塑料會通過分型面濺出，在塑件上形成較厚的飛邊，經(jīng)修整后還會留下明顯的殘痕。?分型面有多種形式，常見的有：?
（1） 水平分型面；?（2）斜分型面；?（3）曲面分型面；?（4）階梯分型面；?（5）垂直分型面。?本次設(shè)計采用垂直分型面。
5.3?分型面的選擇原則?
確定分型面的一般原則：?
（1）?分型面應(yīng)選在塑件的最大截面處，否則無法脫模和加工型腔，無論塑料以何方位布置型腔，都應(yīng)將此作為首要原則。?
（2）盡可能將塑件留動模一側(cè),?因為動模一側(cè)設(shè)置和制造脫模機構(gòu)簡便易行，為了讓塑件留在動模一側(cè)，將型芯設(shè)在動模邊，依靠薄壁塑件對型芯足夠的包緊力，但遇到厚壁塑件或沒有型芯，將塑件型腔設(shè)在動模側(cè)。
?（3）有利于保證塑件精度。??
（4） 有利于保證外觀質(zhì)量。?
（5） 考慮滿足塑件的使用要求
（6） 盡量減小塑件在合模平面上投影面積，以減小所需鎖模力。
（7） ?長型芯應(yīng)置于開模方向。?
（8）有利于排氣，應(yīng)將分型面置于熔體充模流動的末端。?
（9）應(yīng)有利于簡化模具結(jié)構(gòu)，為此在按排制件在型腔中方位時，盡可能避免側(cè)向分型或抽芯。特別是避免在定模部分側(cè)向抽芯。?
（10）非平面分型面的選擇應(yīng)有利于型腔加工和脫模方便。應(yīng)注意分型面上力的平衡。?
（11）便于加工：能平面分模不斜面分模，能斜面分模不曲面分模。一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。?
（12）斜面分?；蚯娣帜r，分模面要定位
5.4?分型面的選擇?
根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)，為了凝料的取出及制件的合理落料，分型面一般選在塑件的最大截面處
分型面
第六章?澆注系統(tǒng)的設(shè)計?
澆注系統(tǒng)的作用是將熔融狀態(tài)的塑料填充到模具型腔內(nèi)，并在填充及凝固過程中將注射壓力傳遞到塑料個部位，而得到所要求的塑件。注射模的澆注系統(tǒng)和熱塑性擠塑模相似，一般由主澆道（澆口）、分流道（澆道）、進料口、冷料穴四部分組成.?
6.1?澆注系統(tǒng)設(shè)計原則?
1.確保塑料充滿整個型腔???
??2.保證塑料熔體流動平穩(wěn)???
??3.應(yīng)盡量減短流程?????
4. 4.流道表壁的粗糙度要低?????
5.防止制品變形和翹曲??
? 6.防止型芯變形和嵌件位移?
??7.去除澆口應(yīng)盡量方便，且不影響制品質(zhì)量?
8. 8.合理設(shè)計冷卻穴.?
6.2?主流道設(shè)計?
主流道是塑料熔體進入模具型腔是最先經(jīng)過的部位，它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動，開模時主流道凝料又能順利拉出來，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間，由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復接觸和碰撞，通常不直接開在定模上，而是將它單獨設(shè)計成主流道套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。主流道套通常又高碳工具鋼制造并熱處理淬硬。塑件外表面不許有澆口痕，又考慮取料順利，對塑件與澆注系統(tǒng)聯(lián)接處能自動減斷。
6.2.1?主流道設(shè)計要點?
1.為了使凝料順利拔出，主流道的小端直徑D應(yīng)稍大于注射機噴嘴直徑d，通常為??D=d+（0.5~1）mm；?
2.主流道內(nèi)壁的表面粗糙度應(yīng)在Ra0.8um以下，拋光時沿軸向進行。主流道的長度L，一般按模板厚度確定。為了減少充模時的壓力損失和物料損耗，主流道長度，越短越好，L一般控制在60mm以內(nèi)；?
3.主流道錐角α一般為2°～4°，過大的錐角會產(chǎn)生渦流，卷入空氣。過小的錐角使凝料脫模困難，還會使充模時熔體的流動阻力過大。粘度大的可選3°～6°（但應(yīng)力求與鉸刀的斜度一致）。?
4.主流道入口的凹坑球面半徑R2也應(yīng)大于注射機噴嘴球頭半徑R1，通常為R2=R1+（1~2）mm。?
5.主流道的出口端應(yīng)有較大的圓角，其半徑r約為1/8D。?
為了便于主流道凝料拔出，初步設(shè)計主流道形狀尺寸，主流道設(shè)計成圓錐型，其錐角為2°～6°，因為ABS塑料流動性較好，所以錐角取4°，內(nèi)壁粗糙度Ra取0.4μm。主流道的長度L由定模座板厚度確定，一般L不超過60?mm。?
6.2.2?分流道設(shè)計要點
分流道是主流道與澆口之間的進料通道。在多型腔模具中分流道必不可少，而在單型腔模具中，有時可省去分流道。在分流到設(shè)計時應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時考慮減小流道的容積.?分流道一般開在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓形和正方形截面流道的比面積最?。鞯辣砻娣e于體積之比值稱為比表面積），塑料熔體的溫度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形
6.2.3分流道的截面形狀?
常用的流道截面形狀有圓形、梯形、U形和六角形等在流道設(shè)計中要減小在流道內(nèi)的壓力損失，則希望流道的截面積大；要減小傳熱損失，又希望流道的表面積小，因此可用流道的截面積與周邊長的比值來表示流道的效率。此值愈大則流道的效率愈高
本設(shè)計采用的分流道如圖示：
6.2.4澆口套的設(shè)計?
澆口套的設(shè)計：為標準件可選購。澆口套常用鋼材是T8A、T10A。熱處理要求：50～55HRC。設(shè)計時應(yīng)注意：?
（1）進料口處為球面（SR）；?（2）配合要求H7/J7或H6；?（3）粗糙度：Ra（0.4～0.8）μm。?
6.3?澆口的設(shè)計
6.3.1?澆口的選擇?
澆口按照結(jié)構(gòu)形式和特點，常用的澆口可分為以下幾種形式：直接澆口,中心澆口,側(cè)澆口,環(huán)形澆口,輪幅式澆口點澆口。???
由于側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充滿模具型腔，其截面形狀多為矩形（扁槽），改變澆口的寬度與厚度可以調(diào)節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結(jié)時間。這類澆口可以根據(jù)塑件的形狀特征選擇其位置，加工和修整方便，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應(yīng)性均較強。并根據(jù)本次設(shè)計塑件選用的材料，及制品的使用環(huán)境與性能要求，且分型面將模具分成動模和定模兩部分，采用側(cè)澆口，一模四腔，一次成型4個塑件制品?？蓱?yīng)用在立式或臥式注射機上。?
6.3.2?澆口位置選擇?
合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高塑件質(zhì)量的一個重要設(shè)計環(huán)節(jié)。另外，澆口位置的不同還會影響模具的結(jié)構(gòu)。因此，在開設(shè)澆口時應(yīng)注意以下幾點?
1. 避免熔體破裂在塑件上產(chǎn)生缺陷?
2. 考慮分子定向?qū)λ芗阅艿挠绊?
3.有利于流動、排氣和補縮?
4.在多腔模中，各個型腔澆口方位必須保持一致
5.減少熔結(jié)痕和提高熔結(jié)痕的強度?
6.校核流動距離比?
7.澆口位置應(yīng)使?jié)部诒阌谛拚?
8.防止料流將型芯或嵌件擠歪變形?
綜上所述，本次設(shè)計澆口采用的形式是側(cè)澆口，其位置設(shè)置在制品的凹邊中間處且澆口槽開在動模上。
6.3.3?澆口形式的確定?
澆口類型有直接澆口?，側(cè)澆口?，扇形澆口，薄片澆口?，環(huán)形澆口等。（1）澆口截面形狀和尺寸的確定要根據(jù)制品的尺寸；大小、壁的厚?。ǔ叽绱蟮?、壁厚的，澆口尺寸要適當放大些，反之要取小尺寸）、塑料的品種（流動性好的，尺寸取值應(yīng)偏小，反之取大值尺寸）以及制品的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的澆口形式而定；（2）先取小值，試模后根據(jù)情況再修正。（小尺寸可以修大，太小了就無法修小了）結(jié)合制品的形狀、尺寸精度和外觀要求均不高等特點，且為了開模時冷料與制品可以自動分離，利于自動化操作，澆口去除后殘留痕跡小，減小熔接不良現(xiàn)象，采用側(cè)澆口。?
側(cè)面澆口是一般常用的澆口,它的結(jié)構(gòu)最為簡單.只是在工模的一邊加工此澆口,藉此將流道及成品連接.?
第七章?注塑機與標準模架的選擇?
7.1?注塑機簡述?
注射成型機（簡稱注射機或注塑機）是將熱塑性塑料或熱固性料利用塑料成型模具制成各種形狀的塑料制品的主要成型設(shè)備。?
7.2?注塑機的類型?
注塑機的類型有:立式、臥式、全電式，但是無論那種注塑機，其基本功能有兩個：?
（1）加熱塑料，使其達到熔化狀態(tài)；?
（2）對熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔。?
7.3?注塑機的組成?
注塑機通常由注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳達動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、加熱及冷卻系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)等組成。?
7.4?最大注射量?
最大注射量是指注射機螺桿（或柱塞)做一次最大注射行程（S）時，注射裝置所能達到的最大注射量，它反映了注射量的加工能力。?
注射機的最大注射量應(yīng)大于成型塑料制品所需塑料的熔融量（包括模內(nèi)澆注系統(tǒng)合飛邊在內(nèi)）。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，通常注射機的實際注射量最好為注射機最大注射量的80％。因此，選用的注射機的最大注射量為：?
V機≥?2V塑件?/0.80?式中：????V機?—?額定注射量（g）；?V塑件—?塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（cm3）；?經(jīng)過計算該塑料制件體積為9.5cm3。?由澆注系統(tǒng)尺寸先計算澆注系統(tǒng)的體積V澆≈9cm3，?則總體積??????????V塑件?=?4*9.5?cm3?+9cm3=47cm3?滿足注射量?????
???V機?≥V塑件/0.80?
其中???????????
?V塑件//0.80?=?47/0.8cm3=58.75cm3?
7.5注射壓力的確定?
注射壓力是指螺桿（或柱塞)施加于料筒中熔融塑料上單位面積的壓力（MPa），它用來克服熔料從料筒中注入模具型腔所遇到的一切阻力，并使制品有一定的密度。?
注射機的注射壓力必須大于制品成型所需要的壓力，即不但夠用還應(yīng)有余才保
險。應(yīng)該滿足：?
Pmax機≥P成型
?
式中：?Pmax機—?注塑機最大注射壓力（MPa）；?
P成型—?制品成型所需要的成型壓力（MPa）。?
查手冊知ABS成型時的壓力P成型=70～150MPa。?
7.6?所需鎖模力的確定?
鎖模力是指注射機的合模裝置對模具所能施加的最大加緊力。型腔壓力有頂開模具的趨勢，因此所需鎖模力應(yīng)該滿足如下原則：注射機鎖模力必須大于或稍大于塑料充滿型腔時注射壓力模內(nèi)產(chǎn)生的張力，即????????F機≥AP面模?
式中：?F機??—??注塑機的最大鎖模力（MPa）；?
P模??—??塑料成型時型腔壓力（MPa）
，ABS的型腔壓力???P模?=?88MPa；?
A面?—?澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積之和（m2）
?A面=?4×1488+3*973mm2=6925mm2
????????????
AP面模
?=?88Mpa×0.006925m2
?=609.4KN
7.7?初選注塑機?
根據(jù)以上分析、計算，查《塑料制品及其成型模具設(shè)計》表0.10初選注射機型號為：XS-ZY-125。其有關(guān)參數(shù)如下
由以上計算結(jié)果初選注塑機：
注塑機型號：XS-ZY-125
主要參數(shù)如下：
最大理論注塑量（ps）：146 ；
螺桿直徑：45cm；
注塑壓力：104Mpa
注塑行程 ：375cm ；
鎖模力 ：900KN
最大注塑面積：320 cm2
最大模具厚度：300mm
最大開模行程：380mm ；
7.8?選擇模架?
模架是設(shè)計、制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件。?
根據(jù)以上分析，計算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。查標準模架手冊選用：P3—200250—05—Z1GB/T12556?.1—1990???????
模板厚度：A=25mm?動模板厚度：B=25mm?墊塊厚度：??C=60mm?
模具厚度：??H模?=(?25+25+60+30+60)?mm?=200mm?模具外形尺寸：250?mm×250?mm×200?mm??
模具厚度滿足關(guān)系式：?Hmin???≤?H????≤Hmax?式中：????Hmin?—?允許使用的模具最小厚度；???????????Hmax?—?允許使用的模具最大厚度。
7.9?注射機性能參數(shù)校核?
開始設(shè)計注射模時，首先需要選擇確定模具的結(jié)構(gòu)、類型和一些最基本的參數(shù)和尺寸，如型腔的個數(shù)和需要的注射量、制品在分型面上的投影面積、成型時需要用的工藝合模力、注射壓力、模具的厚度和安裝固定尺寸以及開模行程等。這些數(shù)據(jù)均與注射機的技術(shù)規(guī)格密切相關(guān)，如果二者之間不能匹配，則模具將無法使用，此時只能重新選擇確定模具的結(jié)構(gòu)類型或更換注射機機型。為了了解模具結(jié)構(gòu)類型與注射機機型是否匹配，必須將二者之間的有關(guān)數(shù)據(jù)進行校核。對于多數(shù)注射模，其型腔數(shù)量與注射機的塑化能力、最大注射量以及合模力等參數(shù)有關(guān)，此外，還受到制品的精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟性等因素影響。?
7.9.1?注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度的校核??????
由于在初選注射機和選用標準模架時是根據(jù)以上四個技術(shù)參數(shù)及計算壁厚等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度不必進行校核，已符合所選注射機要求。?
7.9.2?模具在注射機上的安裝??????
模具投影的最大長度應(yīng)小于注射機模板長度；模具的最大寬度應(yīng)小于模板拉桿外圓之間的間距。?
從標準模架外形尺寸看小于注射機的拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以所選注射機規(guī)格滿足要求
第八章?推出結(jié)構(gòu)的設(shè)計?
8.1?合模導向機構(gòu)的設(shè)計?
合模導向是保證動、定?；蛟谏?、下模合模時，正確地定位和導向的零件。
合模導向機構(gòu)主要有導柱導向和錐面定位兩種形式，通常采用導柱導向定位。??????????????
導向機構(gòu)的作用有以下三點：
?(1)?定位作用?
?(2)?導向機構(gòu)??
(3)?承受一定的側(cè)向壓力??
8.2?推出機構(gòu)的組成及各部分作。
圖8-1推出機構(gòu)?
在注射成型的每一個環(huán)節(jié)中，塑件必須從型腔或型芯上脫出，脫出塑件的機構(gòu)稱為推出機構(gòu)。如圖8-1所示，推出機構(gòu)主要由以下零件組成：復位桿、推桿固定板、推桿等組成。其它形式的推出機構(gòu)，組成部件有所不同。?
在此推出機構(gòu)中，推桿與塑件相接觸，并將塑件推出模外，推板與推桿固定板由螺釘聯(lián)接，用來固定推出零件。?
對推桿推出機構(gòu)來說，為了保證推桿推出塑件后在合模時能回到原來的位置，需要設(shè)置復位機構(gòu)，即復位桿。
8.3?推出機構(gòu)的分類?
1.?按動力來源分：?
（1）手動推出機構(gòu)?開模后靠人工操作推出機構(gòu)來推出塑件。?
（2）機動推出機構(gòu)?利用注射機的開模動作驅(qū)動模具上的推出機構(gòu)，實現(xiàn)塑件的自動脫模。
(3）液壓與氣動推出機構(gòu)?利用注射機上的專用液壓和氣動裝置，將制件推出或從模具中吹出。?
2. ?按模具的結(jié)構(gòu)特征分，推出機構(gòu)可分為：?
（1）簡單的推出結(jié)構(gòu)；
（2）兩次推出的推出機構(gòu)；?
（3）雙向推出機構(gòu)即動定模均有簡單推出零件的機構(gòu)；?
（4）順序推出機構(gòu)即制品結(jié)構(gòu)復雜，有幾個分型面必須按一定的順序分型才能使制品順利推出機構(gòu)，又稱點澆口自動脫模機構(gòu)。?
（5）螺紋制品的模內(nèi)旋轉(zhuǎn)推出機構(gòu)。?
本次采用簡單的推出推出機構(gòu)。
8.4?推出機構(gòu)的設(shè)計原則?
（1）推出機構(gòu)的直徑不易過細，應(yīng)有足夠的強度承受推力，一般推桿直徑為￠2.5~12，對于3以下的推桿，盡量要制成階梯形，以增強其強度。?
（2）推桿的端面裝配后應(yīng)比型腔或鑲件的高處0.08~0.1mm。
（3）推桿與模體的配合間隙不應(yīng)太大，以避免產(chǎn)生飛邊。?
（4）推桿、推板應(yīng)淬火處理。
8.5?確定推出方式及推桿位置?
根據(jù)制品本身的結(jié)構(gòu)特點，本次設(shè)計主要采用簡單的脫模結(jié)構(gòu)，確定在制品的每個型芯底部采用兩個普通的圓形推桿，推桿只起推出制件的作用，本身僅端面參與成型。推出機構(gòu)為機動推出，形式簡單。
8.6?復位桿的設(shè)計?
復位就是將推出制品使之脫模的零部件回復到合模注射時的正確位置的全過程。復位結(jié)構(gòu)有：有復位桿復位；有推桿兼作復位桿復位；有的利用推板復???位或用彈簧復位。這些復位結(jié)構(gòu)都是模具設(shè)計制造中和實際生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛也是最普通最常用的結(jié)構(gòu)。?
本設(shè)計采用￠15復位桿復位，復位桿必需固定在頂桿的同一固定板上，而且各個固定板長度必須相等.本次設(shè)計采用復位桿如圖
第九章?冷卻系統(tǒng)的設(shè)計?
9.1?模溫對制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的影響?
9.1.1?溫度對制品質(zhì)量的影響?
高溫塑料熔體在模具型腔內(nèi)凝固并釋放熱量，模具內(nèi)存在著一個合適的溫度分布，使制品的質(zhì)量的達到最佳。模具溫度調(diào)節(jié)對制品的影響表現(xiàn)在如下幾個方面：?
（1） 變形?
（2）尺寸精度??
（3）力學性能?
（4）表面質(zhì)量?
9.1.2?溫度對制品生產(chǎn)效率的影響???
?? 再注射成型過程中塑料熔體所釋放的熱量約有5%~30%由模具傳導、對流和輻射的方式散發(fā)到大氣中，熱量大部分由冷卻水帶走，因此注射模的冷卻時間主要取決于模具冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。據(jù)統(tǒng)計，模具的冷卻時間約占整個注射循環(huán)周期的2/3，因此縮短注射循環(huán)周期的冷卻時間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。?
9.2?模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計?
模具設(shè)置冷卻裝置的目的：一是防止塑件脫模變形；二是縮短成型周期；三是使結(jié)晶性塑料冷凝形成較低的結(jié)晶度，以得到柔軟性、擾曲性、伸長率較好的塑件。模具冷卻系統(tǒng)的目的，不僅僅是對模具進行冷卻，而且可使模具維持成型制品所需要的恒定溫度。?
熔融塑料由注射機噴嘴射出，進入模具并充滿型腔后，則要求盡可能迅速地冷卻固化，以便保壓定型后出模。因此，要使模具保持塑料冷卻固化所需的最佳溫度，必須對高溫塑料帶入模具的溫度進行有效的調(diào)節(jié)和控制，常用且又簡便的方法就是利用冷卻介質(zhì)水對模具進行循環(huán)冷卻，將模具中多余的熱量帶出模外，以保持制品冷卻所需的最佳模溫。冷卻系統(tǒng)一般在模具上開設(shè)冷卻水道。?
9.2.1?冷卻水口的設(shè)計?
冷卻水孔數(shù)量盡量多，尺寸盡量大的原則可知，冷卻水孔數(shù)量大于或等于3根都是可行的。這樣做同時可實現(xiàn)盡量降低入水與出水的溫度差的原則。根據(jù)書上的經(jīng)驗值取4根，冷卻水口口徑為6mm.
9.2.2?冷卻回路的設(shè)計?
凹模冷卻回路的設(shè)計種類：
（1）外接直通式?
（2） 平面回路式
（3） 多層回路式?
（4） 凹模嵌入式?
因為外接直通式形式的管道加工方便，適合于較淺的矩形型腔。所以本次采用外接直接式。
動模板水路排布
型腔水路排布
9.3?模具加熱系統(tǒng)的設(shè)計?
塑料的熱性能，對冷卻時間有重大影響。絕大多數(shù)塑料的熱導率和熱擴散率都很低，但可通過加入添加劑、改性劑加以改善。根據(jù)表9-1可以確定冷卻時間。?
本塑件的壁厚是約4.5mm，材料是ABS，ABS成型十分容易，模溫要求不是很高，一般為40～70℃，低于80℃，故在本次設(shè)計中模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。
第十章?排氣槽的位置及排氣方式?
在設(shè)計注射模時，應(yīng)在模具結(jié)構(gòu)中設(shè)計有排氣系統(tǒng)，其作用是：將型腔中原有的空氣及成形過程中產(chǎn)生的氣體順利排出，以免塑件產(chǎn)生氣泡，疏松等缺陷。常用的排氣方式主要有兩種，其一是利用模具的排氣系統(tǒng)排氣；其二是利用模具的分型面及各部分零件的配合間隙排氣。本次設(shè)計采用分型面排氣方法。?
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10.1?排氣槽位置的確定?
在設(shè)計模具系統(tǒng)排氣時，應(yīng)遵循的原則是：?
（1）排氣槽盡量開設(shè)在分型面上。?
（2）排氣槽最好設(shè)計在塑料流出的末端，以利于排氣。?
（3）排氣槽一般開設(shè)在凹模一側(cè)?
（4）排氣槽的槽深一般為0.025~0.1mm，槽寬取1.5~6.0mm，以不產(chǎn)生飛邊為原則。?
（5）排氣位置最好不要位于操作者一邊，以免溢料濺出發(fā)生危險。?
10.2?注射模的排氣方式?
注射模通常采用以下幾種方式排氣：?
（1）?利用配合間隙排氣??
對于簡單型腔的模具，可以利用推桿、活動型芯、活動鑲件以及雙支點固定的型芯端部與模板的配合間隙進行排氣。這種類型的排氣方式，其配合間隙不能超過0.05?mm，一般為0.03～0.05?mm，視成型塑料的流動性性能的好差而定。??
（2） ?在分型面上開設(shè)排氣槽?
分型面上開設(shè)排氣槽（一般在0.03?mm以內(nèi)）是注射模排氣的主要形式，其形狀可設(shè)計成燕尾形。??
（3）利用排氣塞排氣??
如果型腔最后充填的部位不在分型面上，而其附近又沒有活動型芯或推桿，可在型腔處鑲?cè)肱艢馊?
本次設(shè)計的零件結(jié)構(gòu)相對簡單，排氣量不大，且推出桿比較多，因此直接利用分型面和推桿的配合間隙排氣的排氣方式即可，而不必另設(shè)排氣槽
第十一章?制品的脫模設(shè)計?
11.1?脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則?
脫模機構(gòu)設(shè)計一般應(yīng)遵循如下原則：?
（1） 盡量使制品留在動模一側(cè)，借助開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作。?
（2）防止制品變形或損壞，正確分析制品對型腔的粘附力大小及其所在部位，有針對性地選擇合適的脫模機構(gòu)。使推出重心與脫模阻力中心相重合。?
（3）力求良好的制品外觀。在選擇推出位置時，應(yīng)盡量選擇制品的內(nèi)部或?qū)χ破吠庥^影響不大的部位。?
（4）結(jié)構(gòu)合理可靠，運動靈活，制造方便，推桿應(yīng)具有足夠的強度好剛度
11.2?脫模結(jié)構(gòu)的分類?
（1） 按動力源分類?1）?手動脫模?2）?機動脫模?3）?液壓脫模?4）?氣動脫模?（2）按結(jié)構(gòu)分類?1）?簡單脫模機構(gòu)?2）?二級脫模機構(gòu)?3）?雙脫模機構(gòu)?4）?順序脫模機構(gòu)?5）?螺紋制品脫模機構(gòu)
綜上所述，并結(jié)合本身塑件的結(jié)構(gòu)特點，本次設(shè)計主要采用簡單的脫模結(jié)構(gòu)即普通推桿，只起推出塑件的作用，本身僅端面參與成型。推出機構(gòu)為機動推出，形式簡單。全部采用頂桿頂出
本畢業(yè)設(shè)計的結(jié)構(gòu)設(shè)計告一段路，下面附上模具裝配圖
總結(jié)
?? 本設(shè)計首先說明了塑料工業(yè)的重要地位和當今注塑模具的現(xiàn)狀，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。其次介紹了注塑件的一般設(shè)計原則，對塑件的特性做了說明。從實際來看，幾乎所有的注塑件都遵循這些原則。在做好注塑成型的準備工作之后，接著介紹了模具設(shè)計的內(nèi)容，冷流道注塑模具無外乎包括四大系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和脫模機構(gòu)系統(tǒng)。在澆注系統(tǒng)的設(shè)計中根據(jù)經(jīng)驗公式取流道橫截面形狀，確定澆口尺寸；溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)說明了設(shè)計的一般步驟；頂出系統(tǒng)著重推桿的設(shè)計；該模具屬于簡單脫模機構(gòu)，做完這些工作后，該模具的設(shè)計到此結(jié)束。??
??通過完成畢業(yè)設(shè)計，全面地對大學所學的知識復習了一遍，并鞏固了塑料成形工藝、注塑模具設(shè)計，以及運用所學知識解決實際問題，提高了分析問題、解決問題的能力。掌握了對各種手冊、文獻資料的查詢方法。
感謝
感謝我的指導老師。在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。老師的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。??
?? 然后還要感謝大學三年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵，此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。??
最后感謝成都工業(yè)學院三年來對我的大力栽培。祝愿各位老師和同學在今后的工作和學習中，萬事如意。
參考資料
[1] 《 塑料成型工藝及模具設(shè)計 》閆亞林2007
[2] 《塑料模設(shè)計手冊》 機械工業(yè)出版社 1982
[3] 《塑料模具標準件及設(shè)計應(yīng)用手冊》楊占曉 化學工業(yè)出版社，2008
[4] 《塑料模設(shè)計及案例精選》張杰 閻亞林 高雪芹 趙蘭蓉 電子工業(yè)出版社 2011
[5] 《塑料模具圖冊》閆亞林 2002
[6] 《塑料模具工程師手冊》馮愛新機械工業(yè)出版社 2009
[7] 《機械制圖》 王曉莉 科學出版社 2006
[8]
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