成形所需注射 压力与塑料品种、塑件的形状及尺寸、注射机类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。 根据经验,现在对塑件的流动性和黏度做比较,可知道成形所需注射压力大致如下: 1.塑料熔体流动性好,塑件形状简单,壁厚者所需注射压力一般小于 70MPa。 2.塑料熔体粘度较低,塑件形状一般,精度要求一般者,所需注射压力通常选为 70 至 100 MPa。 3.塑料熔体具有中等粘度(PS、PE 等) ,塑件形状一般,有一定精度要求者,所需 注射压力选为 100 至 140 MPa。 4.塑料熔体具有较高粘度(PMMA、PPO、PC、PSF 等) ,塑件壁薄、尺寸大,或壁厚 不均匀,尺寸精度要求严格的塑件,所需注射压力约在 140 至 180 MPa。 本次的产品设计为手机后盖的塑件,整体结构为小型零件,对粘度的要求不高,所 以本次注射机的注射压力为 153MPa,应能满足此项要求。 (5)模具与注射机安装部分相关尺寸校核; 1.模具闭合高度长宽尺寸与注射机模板尺寸和拉杆间距相适合,故满足要求。 2.模具闭合高度校核:模具实际厚度 H=200mm 注射机最小闭合厚度 Hmin=180mm,即 H>Hmin,故满足设计要求。 3.4 浇注系统设计 浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。 浇注系统设计好 坏对制品性能、外观和成型难易程度影响颇大 3.4.1 浇注系统的设计原则 结合型腔的布置考虑,尽可能采用平衡式分流道布置。 尽量缩短熔体的流程,以便降低压力损失,缩短充模时间。 浇口尺寸位置和数量的选择十分关键,应有利于熔体的流动、避免产生湍流、 涡流、喷射和蛇形流动,并有利于排气。 4. 避免高压熔体对模具型芯和嵌件产生冲击,防止变形和位移的产生。 5. 浇注系统凝料脱出应方便可靠,凝料应易于和制品分离或易于切除和修整。 6. 熔接痕部位与浇口尺寸、数量及位置有直接关系,设计浇注系统时要预先考虑 到熔接痕的部位、形态以及以制品质量的影响。 7. 尽量减小因开设浇注系统而造成的塑料用量。 8. 浇注系统的模具工作表面应达到所需的硬度、精度和表面粗糙度,其中浇注口 应有 IT8 以上的精度要求。 9. 设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。 10. 应尽可能使主流道中心与模板中心重合。若无法重合也应使两者的距离尽量缩 小。 1. 2. 3. (浇注系统的组成) 1-主流道;2-浇口;3,4-次分流道;5-塑件;6-冷料井 本次设计中的材料 ABS 属于非牛顿流体,在流动过程中,其表观粘度随剪切速率的变 化而发生显著的变化,对假塑性流体而言,剪切速率增大时,表观粘度会降低,温度对 ABS 的表观粘度也有很大影响,跟普通液体相比,ABS 又具有很大的可压缩性,当压力增 高时,其表观粘度增加,由于塑料在注射模浇注系统中和型腔内的温度、压力和剪切速率 是随时变化的,在设计浇注系统时,综合加以考虑,以期在充模以尽可能低的表观粘度和 较快的速度充满型腔,在保压阶段,又能通过浇注系统使压力充分传递到型腔各部分,此 外,制件的外形、尺寸和对外观的要求也影响整个浇注系统的形状和尺寸,本制件上表面 要求光滑,所以,不宜在表面开设浇道,而应采用内浇口。 3.4.2 主流道设计 主流道是指熔融塑料由注射机喷嘴喷出后最先经过的部位,与注射机喷嘴同轴,因为 与熔融塑料、注射机喷嘴反复接触、碰撞,一般不直接开设在定模板上,为了制造方便, 都制成可拆卸的浇口套,用螺钉或配合形式固定在定模板上。 熔料注入模具最先经过的一段流道,直接影响到填充时间及流动速度。其浇口选择不 能太大和太小。浇口太小,熔料流动过程中冷却面相对增大,热量消耗大,注射压力损失 也大,但浇口太大,会造成材料的浪费。因此,合理的主浇道参数,一般情况下取值如下: 1)d=d1+(0.5~1) 式中 d1—注射机喷嘴孔直径(mm) d—主流道口直径(mm) 所以本设计采用 d1 为 4mm,得出 d 取为 5mm。 ? о о о 2)α =2 ~4 对流动性较差的塑料可取 3 ~6 。 本设计采用 α =3°。 α —主流道锥角 3)H—按具体情况选择,一般取 3~8mm,H 取为 5mm。 H—球面配合高度 4)R=R1+(1~3) 式中 R1—注射机喷嘴球面半径(mm) , R1 为 6mm,R 取为 8mm。 5) r—为主浇道与分浇道过渡处采用的圆角半径, 按具体情况选择, 一般取 1~3mm, 现在选择其为 1.5mm。 6)L 应尽量缩短,本设计取 75mm。 3.4.3 分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道。多型腔模具一定设置分流道,大型塑件由于使用 多浇口进料也需设置分流道。 1. 分流道的设计要点: (1)流经分流道的熔体温度和压力的损失要少。为此,分流道一要短,二要使粗糙度 降到最低,三是容积要小,四是少弯折。 (2)要使分流道的固化时间稍慢于制品的固化时间,以利保压、补缩和压力传递; (3)要使熔料能迅速而又均匀地进入各型腔,故在多型腔设计时,在保证模具结构强 度前提下,力求采用平衡进料,而且在保证模具结构强度前提下,力求紧凑、集 中。 (4)便于加工,便于使用标准刀具,免于制造专用刀具。 2.分流道的截面形状 分流道的截面类型有圆形、梯形、U 形、半圆形等,根据塑件的材料流动性较好,长 度较短,可以采用圆形分流道且呈直线布置。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷 却,只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想,因此分流道的内表面粗糙度 Ra 并不 要求很低,一般取 1.6μ m 左右即可,这样表面稍不光滑,有助于塑料熔体的外层冷却皮 层固定,从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差,以保证熔体流动时具有适宜的剪 切速率和剪切热。 3. 分流道的布置 分流道的布置取决于型腔的布局,两者互相影响。分流道的布置形式分平衡式和非平 衡式两种。平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道,其长度、形状、断面尺寸等都 必须对应相等,达到各个型腔的热平衡和塑料流动平衡。因此各个型腔的浇口尺寸可以相 同,达到各个型腔同时均衡进料。非平衡式布置的主要特点是主流道至各个型腔的分流道 长度各不相同(或加上型腔大小不同) 。为了使各个型腔同时均衡进料,各个型腔的浇口 尺寸必定不相同。因此,本塑件的分流道采用了平衡式布置。 3.4.4 浇口形式 选择浇口形式应该遵循以下原则: 1. 尽可能采用平衡式设置; 2. 型腔排列进料均衡; 3. 型腔布置和浇口开设部位力求对称,防止模具承受偏载而产生溢料现象; 4. 确保耗料量小; 5. 不影响塑件外观。 根据以上原则和零件的实际情况, 为了使从主流道来的熔融塑料能均衡地以最短的流 程到达各浇口并同时充满各型腔,本设计上壳采用非平衡式的分流道布置形式,下壳决定 选用针点浇口进胶,这种浇口适用于成型壳、盒、罩和容器等制品,是应用广泛的手机成 型的浇口形式。它的优点为:由于浇口小,熔体通过点浇口时流速增大,前后压差大,提 高了充模的速度,从而可获得外表清晰,有光泽的制品;熔体流过点浇口时由于摩擦阻力 使部分能量转变为热量,使熔体温度略升高,粘度下降,改善了流动性,这对薄壁制品是 有利的;其缺点:浇口尺寸小,充模阻力大,对熔体粘度较高的塑料会产生充填不满的缺 陷;为了取出点浇口式浇注系统凝料,要增加一个分型面,模具具有两个分型面的三板式 结构,结构比较复杂。 a b c 图 3 主流道,分流道,及浇口的设计 3.5 分型面设计 定模和动模相接触的面称为分型面,分型面的形状有平面、斜面、阶梯面和曲面等。 分型面的选择就有利于脱模,取在塑件尺寸最大处,并使塑件留在动模部分,有利于塑件 的外观质量和精度要求。 合理选择分型面,有利于制品的质量提高,工艺操作和模具的制造。因此,在模具设 计过程中是一个不容忽视的问题,选择分型面一般根据以下的原则: 1. 分型面应该选择在制品最大截面处,这是首要原则。 2. 尽可能使制品留在动模的一侧。 3. 尽可能满足制品的使用要求。 4. 尽可能减小制品在合模方向上的投影面积,以减小所需的锁模力。 5. 不应影响制品尺寸的精度和外观。 6. 尽量简单,避免采用复杂形状,使模具制造容易。 7. 不妨碍制品脱模和抽芯。 8. 有利于浇注系统的合理设置。 9. 尽可能与料流末端重合,有利于排气。 采用针点式浇口,因此以手机外表面投影面积最大处为分型面。 图 4 分型面设计 3.6 标准模架的选择 模架是设计制造塑料注射模的基础部件,其他部件的设计与制造均依赖于它,选择模 架要根据制品的尺寸及大小,同时考虑注射机的参数。 单位: mm 模板宽度 座板宽度 垫块宽度 推板厚度 导柱直径 沉头螺钉 300 350 58 30 30 4-M14 模板长度 座板厚度 垫块厚度 推板宽度 导套直径 拉杆直径 表4 300 25 60 180 30 30 动模板厚度 定模板厚度 动模垫板 推杆固定板厚度 复位杆直径 浇口板厚度 35 35 35 20 20 20 3.7 成型零部件设计 成型零件是与塑料接触的决定制品几何开关的模具零件。它包括凹模、凸模、型芯、 成型镶块及壁厚等,是塑料模具的主要组成部分。 3.7.1 成型零件设计计算 该塑模的成型零件表面的工作尺寸用平均收缩率方法计算。 (1).型腔或型芯的径向尺寸计算 型腔的径向尺寸:DM = [ DS + DS?SCP - 3/4△]+δ Z 型芯的径向尺寸:DM = [ DS + DS?SCP + 3/4△]-δ Z 其中:DS — 塑件名义尺寸,型芯和型腔各自对应。 SCP — 塑件的平均收缩率 △—塑件允许的公差值 δ Z—模具制造公差,本设计是按塑件公差的 1/3— 1/6 来取的。 (2).型腔和型芯的高度尺寸计算 型腔深度尺寸:HM = [ HS + HS?SCP – 2/3△ ] +δ Z 型芯高度尺寸:HM = [ HS + HS?SCP + 2/3△] –δ Z 其中:HS — 塑件高度名义尺寸 SCP、△ 和 δ Z 均与上述意义相同。 (3).型芯之间或成型孔之间中心距尺寸计算 LM = [LS + LS?SCP]±1/2δ Z 其中:LM — 模具中心孔或型芯中心距尺寸 LS — 塑件中心距名义尺寸 此外,凸台高度、起伏凸边高度、起伏凸边位置、非配合圆弧等,一切距离位置尺寸 都属于双向公差的计算。 ABS 的收缩率为 0.3%~0.8%,平均收缩率为: ε scp ? (0.3% ? 0.8%) / 2 ? 0.55% ? 0.0055 表5 塑料制品 模 具 零 件 型 腔 内 形 尺 寸 公 差 等 级 MT 2 MT 2 A 公 差 种 类 计算公式 型腔或型芯 公 差 等 级 尺寸 工作尺寸 100 0 -0.42 0 φ 100.185 Lm = [ LP(1+ ε +δ m ( △] 0 SCP)- 3/4) +0.087 0 58-0.30 3-0.1 0 φ 58.065 +0.074 0 IT7 φ 3.015 +0.036 0 型 腔 深 度 尺 寸 5-0.22 MT 2 B 6-0.24 96 0 46 0 MT 2 +0.38 0 0 Hm=[HP(1+ ε scp )- (2/3)△] +δ m 0 4.878 0 +0.030 IT7 5.870 0 +0.030 96.765-0.087 46.035-0.062 lm =[lP(1+ ε scp) 0 + (3/4)△]-δ m 0 0 +0.26 型 芯 外 形 尺 寸 A 54 0 +0.30 54.495-0.076 0 IT7 φ5 +0.12 0 5.115-0.030 0 φ9 +0.14 0 φ 9.15 0 +0.036 型 芯 高 度 尺 寸 0.6 MT 2 +0.2 0 B 30 +0.2 hm =[hP(1+ ε scp ) +(2/3)△] 0 -δ m 0.7363-0.025 IT7 3.148-0.025 0 0 3.7.2 脱模机构设计和脱模力的计算 由于该塑件的脱模阻力不大,而推杆又加工简单、更换方便、脱模效果好,因此采用 圆形推杆脱模机构。