鉴于大家对机械模具设计十分关注，我们编辑小组在此为大家搜集整理了“基于PROGRAM模块的台灯塑料注塑模具设计”一文，供大家参考学习!
4 模具设计 4.1 塑料配方说明 塑料配方设计是塑料制品成型加工中在加工设备和工艺参数确定之后所必须进行的重要环节,设计水平的高低直接关系到塑料制品的最终使用性能的优劣,也是应用现代技术对塑料进行改性的过程,其技术含量极高.一个成功配方的产生是多年实践经验与应用高新技术的结局.塑料是以高分子聚合物为主要成分,加入一定量添加剂而组成的一种混合物,添加剂是由一系列为改变塑料的某些性能而添加的混合物,通常为填充剂,增塑剂,稳定剂,润滑剂,着色剂等.根据PS的特性及使用性能要求,配方中应含有以下添加剂. 填充剂——玻璃微珠；PS成型后易产生内应力,添加玻璃微珠使塑料的流动性好,残余内应力分布均匀,使光的漫反射率为80%~88%。 增韧剂——SBS,ABS,EPR；PS的冲击性能很差,是一种十分脆的材料,增韧改性是必须的。 光稳定剂——氧化锌；塑料制品在日光或强荧光下，，由于吸收紫外光的能量，引发氧化反应，导致聚合物降解，使制品的外观或内在性能变坏，这一过程称为光氧化或光老化。 润滑剂——硬脂酸及其盐类；对塑料的表面去润滑作用,防止塑料在成型加工时黏模,同时提高塑料制品表面光洁度。 着色剂——粉红色；在塑料制品中，需要着色的大约占80%左右，着色的目的有1：增加制品美感，以吸引消费者的购买欲望2：提高产品的耐候性，主要是通过着色剂防紫外线功能而实现的。 抗菌剂——磷酸锆系银离子抗菌剂；考虑到该产品人们可能会作为玩具把玩,因此需要做此设计.很多塑料制品的表面会滋生致病细菌，与人接触后可能导致如感冒，咽炎，流行性脑膜炎，肺结核等疾病的传播。塑料抗菌改性是在树脂中加入抗菌剂，其逸出塑料表面后，可将沾在塑料表面的细菌杀死或抑制细菌的繁殖，保持自身的清洁状态。 4.2 分型面的确定 根据分型面的选择原则： （1）便于塑件脱模； （2）在开模时尽量使塑件留在动模； 4-1 分型面的位置 （3）外观不遭到损坏； （4）有利于排气和模具的加工方便。 结合该产品的结构,分型面确定在塑件的最大投影面积上.如图4-1所示。 4.3型腔数目的确定 注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素： （1）塑件的尺寸精度； （2）模具制造成本； （3）注塑成型的生产效益； （4）模具制造难度。 考虑到该塑件是一般日用品,查手册得塑件的经济精度推荐4级,这个产品是两个壳件的组合,所以初定为一模两腔最合理.排列形式如图4-2所示。 4.4浇口确定 PS料的流动性好,可适用于各种浇口,为了不影响外观,简化模局结构,确定使用侧浇口。 4.5模具材料的选择 现有的模具模架已经标准化,所以在模具材料的选择时主要是根据制品的特性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料.如何合理的选择模具钢,是关系到模具质量的前提条件,如果选材不当 图4-2 型腔的排布形式 则所有的精密加工所投入的工时,设备费用将浪费。 在选择模具钢时,首先必须考虑材料的使用性能和工艺性能,从使用性能考虑:硬度是主要指标之一,模具在高应力作用下欲保持尺寸不变,必须有足够的硬度,当承受冲击载荷时还要考虑折断,崩刃问题,所以韧性也是一重要指标,耐磨性是决定模具寿命的重要因素,从PS特性看,这三项指标是必须要满足的,此外还有红硬性,抗压屈服强度和抗弯强度和热疲劳能力的指标。 从工艺性能考虑:要热加工工艺好,加工温度范围宽,冷加工性能如切削,铣削,抛光等加工性能好,此外还要考虑淬透性和淬硬性,热处理变形和氧化脱碳等性能.另外从经济考虑,要求材料来源广,价格低。 查手册选择模仁的材料是4Cr13.属马氏体类型不锈钢,该钢机械加工性能较好,经热处理(淬火及回火)后,具有优良的耐腐蚀性能,抛光性能,较高的强度和耐磨性,适于制造承受高负荷,高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具,透明塑料制品模具等.有关参数如下: 物理性能。临界温度（℃）AC1：820 ； AC3： 1100； 线膨胀系数：10.5(在20~100℃) 热导率：27.6W.(M.K)-1 (在20℃左右) 弹性模量（MP ）210000~223500 (20℃左右) 4.6浇注系统设计 注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的传质，传热，传压情况决定着塑件的内在和外表质量，它的布置和安排影响着成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中的主要内容之一。 4.6.1主流道 主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，有一定的锥度，目的是便于冷料的脱模，同时也改善料流的速度，因为要和注塑机相配，所以其尺寸与注塑机有关，如图所示： 主要参数： 锥角 =3°； 内表面粗糙度Ra=0.63 ； 小端直径D=d+(0.5~1)mm； 半径R =R +(1~2)mm ； 材料T8A； 由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处理。 4.6.2分流道 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐如表4-1所示。 表4-1流道断面尺寸推荐值
分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取圆形断面形状，直径为6mm。 4.6.3冷料穴 冷料穴一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝，此外，开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出，冷料穴的尺寸 图4-3 冷料穴的尺寸 宜稍大于主流道大端的直径，长度约为主流道大端直径，冷料穴的尺寸如图4-3所示： 4.6.4浇口 浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定，该模具采用侧浇口，其有以下特性: ①形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证； ②试模时如发现不当，容易及时修改； ③能相对独立地控制填充速度及封闭时间； ④对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。 (1) 侧浇口深度尺寸H的确定 H=nt =0.6×1.6 = 0.96mm n塑料系数PS料取0.6； t塑件在浇口位置处的壁厚，该设计取壳体中间壁厚t=1.6 mm。 (经验数据表明，H的取值范围在0.5~2.0mm之间，若按浇口处壁厚计算则H=0.6×5=3mm,超出了经验值，而且由于浇口是易磨损部位，所以开始时取小值是有好处的，这有利于以后的修模) (2) 侧浇口宽度尺寸W的确定 W= （4-1） A型腔一侧的表面积: A=V/t ； V浇注体积 ：V=53.9×10 mm ； t取平均壁厚 =3.3mm 取3mm。 W= = =2.68 取3mm 浇口尺寸如图4-3所示： 4.6.5剪切速率的校核 生产实践表明，当注射模主流道和分流道的剪切速率R=5×10 ~5×10 S 、浇口的剪切速率R=10 ~10 S 时，所成型的塑件质量最好。对一般热塑性塑料，将以上推荐的剪切速率值作为计算依据，可用以下经验公式表示： R= （4-2） 式中 q ——体积流量（CM /S）；R ——浇注系统断面当量半径（CM）。 （1）主流道剪切速率校核 Q =0.8Q /T =73.95÷1.5=49.3 （CM /S） T注射时间，T=1.5（S）； R = =0.27（CM） R主流道的平均当量截面半径； d 主流道小端直径 ， d =0.4 （CM）； d 主流道大端直径，d =0.68（CM） R = = =2.63×10 S （2）分流道剪切速率的校核 第一级分流道： Q = = =27（CM /S） R =0.3（CM） R = = =1.05×10 S 第二级分流道： Q = （CM /S） 因为当量半径和第一级，相同所以，R = R /2 5×10 S （3）浇口剪切速率的校核 R = = =1.42×10 S Q = Q =13.5（cm /s）； 浇口面积S=1×3=3mm ,当量面积S= R 取R =1mm。 从以上的计算结果看，流道与浇口剪切速率的值都落在合理的范围内，证明流道与浇口的尺寸取值是合理的。 4.7模架的确定 4.7.1型腔壁厚和底版厚度计算 在注塑成型过程中，型腔主要承受塑料熔体的压力，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。如果型腔壁厚和底版的厚度不够，当型腔中产生的内应力超过型腔材料本身的许用应力[ ]时，型腔将导致塑性变形，甚至开裂。与此同时，若刚度不足将导致过大的弹性变形，从而产生型腔向外膨胀或溢料间隙。因此，有必要对型腔进行强度和刚度的计算，尤其对重要的，精度要求高的大型塑件的型腔，不能仅凭经验确定。 | ||||||||
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