楊玉霞 蔣曉 苗雅麗
（濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 濟(jì)源 459000）
摘要:對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)和材料的性能進(jìn)行分析，計(jì)算出了塑件的體積、質(zhì)量以及投影面積，采用側(cè)向抽芯的方法對(duì)四個(gè)小圓孔進(jìn)行了抽芯，對(duì)成型零件的工作尺寸進(jìn)行了計(jì)算，并選擇出了合適的分型面，對(duì)注射機(jī)的選擇進(jìn)行了校核，保證注射機(jī)選擇的合理性，針對(duì)模具中導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)以及澆口系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和校核。
關(guān)鍵詞：側(cè)向抽芯；注射模具；注射機(jī)
1塑件分析
1.1塑件結(jié)構(gòu)特性
支撐座的零件圖，如圖1所示。
立式支撐座的材質(zhì)為ABS，其密度為1.03～1.07g/cm3。ABS材料的耐熱性以及耐化學(xué)腐蝕性均較好，且具有高強(qiáng)度，高韌性，高彈性的特點(diǎn)，具有一定的表面硬度。利用UG軟件建?？梢詼y(cè)得塑件的體積大小為V＝78.5cm3，塑件質(zhì)量m＝=82.43g。
1.2型腔數(shù)目和排列方式
立式支撐座的產(chǎn)品質(zhì)量有一定要求，外觀質(zhì)量要做到光滑無(wú)氣泡，澆口痕跡不能明顯的出現(xiàn)在塑件外表面，由于制件是大批量生產(chǎn)，因此本設(shè)計(jì)選用一模兩腔的布局。
1.3分型面設(shè)計(jì)
針對(duì)于此次塑件的分型面選擇了兩個(gè)分型面方案，方案一的分型面選擇了零件的上部?jī)蓚€(gè)圓孔上方。經(jīng)過(guò)分析得出，這個(gè)方案不僅僅不利于塑件的側(cè)向抽芯，需要制作很高的一個(gè)滑塊，而且也不利于模具的排氣。
方案二分型面，選在了塑件的中心部位。根據(jù)型芯和型腔進(jìn)行分型，澆注系統(tǒng)中的凝料停在了動(dòng)模的一邊。當(dāng)動(dòng)模移動(dòng)適當(dāng)?shù)奈恢煤?，澆注系統(tǒng)凝料與塑件從頂桿中頂出。如圖2所示為這次分型面的選擇方案。
根據(jù)計(jì)算出的塑件體積塑件質(zhì)量以及型腔的布局，初次選擇注塑機(jī)的型號(hào)為SZ-250/120[1]。
2澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1澆口套設(shè)計(jì)
主流道一般設(shè)計(jì)為錐形，主流道錐角為2°。根據(jù)設(shè)計(jì)的參數(shù)知道，嘴球面半徑為13mm所以SR=13+2=15mm。而注塑機(jī)上噴嘴的內(nèi)孔直徑應(yīng)該小于主流道圓錐孔徑小端直徑[1]。根據(jù)關(guān)系式：d=噴嘴直徑+（0.5~1）mm，因此d=3.5+0.5=4mm。澆口套的形式采用嵌入式結(jié)構(gòu)，把澆口套與定位圈制作成兩個(gè)零件來(lái)裝配在一起。
2.2分流道設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)分流道的時(shí)候應(yīng)該保證：塑料熔體在充模過(guò)程中損失的熱量和壓力盡可能的小，流道可以從各個(gè)澆口同時(shí)進(jìn)行充模。常用分流道截面形式為圓形和梯形。經(jīng)過(guò)兩種分流道截面形狀的對(duì)比，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)考慮，此次設(shè)計(jì)的分流道截面為圓形截面。
2.3澆口設(shè)計(jì)
在進(jìn)行澆口設(shè)計(jì)的時(shí)候，盡量的讓澆口處于保持平衡的狀態(tài)，保證型腔布局讓凝料進(jìn)料均衡，開(kāi)設(shè)在型腔和澆口位置的力應(yīng)該對(duì)稱(chēng)，防止出現(xiàn)溢料現(xiàn)象。一模兩腔是這次設(shè)計(jì)所采用的布局，根據(jù)塑件技術(shù)要求規(guī)定塑件正面是不允許出現(xiàn)澆口接痕，因此采用側(cè)澆口的澆注形式[2]。塑件的質(zhì)量決定了澆口的寬度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法可知b=1.5~5mm，通過(guò)本次塑件的形狀結(jié)構(gòu)，選擇的澆口寬度為3mm，澆口的長(zhǎng)度L在滿(mǎn)足強(qiáng)度范圍內(nèi)下越小越好，通常取L=0.5~2mm，h一般取1.0~1.4，根據(jù)本次塑件的形狀結(jié)構(gòu)，選擇的澆口寬度為3mm，長(zhǎng)度為2mm，高度為1mm。
3成型零件設(shè)計(jì)及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1型腔的設(shè)計(jì)
型腔主要是對(duì)塑件外表面進(jìn)行成型的零件[3]，型腔按照其結(jié)構(gòu)形式的不同可以做成整體式和嵌入式兩種，整體式的型腔結(jié)構(gòu)主要用在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的模具中，而此次設(shè)計(jì)的模具的塑件上有通孔，采用整體式加工不容易對(duì)型腔進(jìn)行孔的加工，因此需要采用嵌入式的結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)型腔。
3.2型芯的設(shè)計(jì)
和型腔一樣，為了和型腔配合在一起，也需要將型芯設(shè)計(jì)成嵌入式結(jié)構(gòu)，也是為了便于型芯的加工和后期的維修。
3.3抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)的零件整體為矩形，在零件的底部和上部有四個(gè)圓形小孔，利用一次分型無(wú)法進(jìn)行，無(wú)法對(duì)零件進(jìn)行成型，因此針對(duì)這四個(gè)圓形小孔采用側(cè)向抽芯的方法進(jìn)行四個(gè)圓形小孔成型。利用斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)側(cè)滑塊完成側(cè)向抽芯動(dòng)作，通過(guò)檔位裝置固定開(kāi)模時(shí)側(cè)滑塊的位置，在進(jìn)行合模的時(shí)候，通過(guò)鎖緊塊對(duì)滑塊進(jìn)行鎖緊。這種結(jié)構(gòu)動(dòng)作可靠，在進(jìn)行抽芯的時(shí)候不需要進(jìn)行手動(dòng)操作，能夠提高生產(chǎn)效率，并且多適用于抽芯力不大的型芯。根據(jù)本次設(shè)計(jì)零件的特點(diǎn)，選擇此次設(shè)計(jì)的抽芯結(jié)構(gòu)為斜導(dǎo)柱側(cè)滑塊抽芯結(jié)構(gòu)。經(jīng)計(jì)算，抽芯距s=21mm，抽拔力。
3.4斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
斜導(dǎo)柱的作用是為了驅(qū)動(dòng)滑塊的移動(dòng)，斜導(dǎo)柱軸向與開(kāi)模方向之間的夾角被稱(chēng)為斜導(dǎo)柱的傾斜角（α），經(jīng)計(jì)算，α取23°為最佳選擇。斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度L=101mm。
3.5脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
推出零件在脫模機(jī)構(gòu)中有很多種，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的模具比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)采用頂桿進(jìn)行推出塑件。脫模力是產(chǎn)品從型芯上脫離所需要對(duì)其施加的一種作用力，經(jīng)計(jì)算脫模力：F≈740N。
為了擺脫型芯對(duì)制件的包緊力，需要通過(guò)脫模機(jī)構(gòu)來(lái)克服型芯對(duì)制件包緊力，因?yàn)橹萍男螤顬槠矫娼Y(jié)構(gòu)，可以采用圓形頂桿分布在受力面積較大的位置進(jìn)行退出。常用的推桿直徑為6~12mm，通過(guò)脫模力的計(jì)算可以確定出每個(gè)塑件件分別采用6根頂桿進(jìn)行頂出，經(jīng)計(jì)算頂桿的長(zhǎng)度h桿=106mm，頂桿直徑d≈8mm。
4注射機(jī)參數(shù)校核
4.1注射容量校核
如果要讓注射機(jī)把塑料的顆粒進(jìn)入到模具內(nèi)，它的容量必須要小于注射機(jī)額定注射量的80%，由于采用的是一模兩件，因此n=2，單個(gè)塑件的體積經(jīng)使用UG軟件測(cè)得為78.5cm3。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法可知澆注系統(tǒng)需要的塑料容量為單個(gè)塑件體積的0.2~0.6倍，經(jīng)計(jì)算V≈235.5cm3，所選的注塑機(jī)的注塑容量為250cm3，大于計(jì)算出的容量，因此滿(mǎn)足容量要求
4.2注塑壓力校核
ABS材料的注射壓力范圍在60~100MPa，根據(jù)本次塑件的結(jié)構(gòu)以及體積的大小，確定產(chǎn)品材料所需的注射壓力大小為80MPa，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品材料的額定壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于注射機(jī)的最大注射壓力，因此選擇出注射機(jī)的壓力符合要求。
4.3鎖模力校核
在進(jìn)行注塑成型時(shí)，熔體布滿(mǎn)模具型腔的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)讓模具分型面兩邊分開(kāi)的脹模力，的模具脹模力沿著分型面均勻分布，這個(gè)力大小是塑件的投影面積和型腔內(nèi)部壓力的乘積。作用在這個(gè)面積上的總力應(yīng)該小于注射機(jī)的額定鎖模力，要不然就會(huì)在注射成型時(shí)因鎖模不緊而發(fā)生跑料現(xiàn)象。經(jīng)計(jì)算，注塑機(jī)的鎖模力為1200kN，塑件的鎖模力為1080kN，因此所選注塑機(jī)的鎖模力符合要求。
4.4開(kāi)模行程校核
模具注射完畢后需要將塑件取出，取出塑件需要有足夠的開(kāi)模行程，已知注射機(jī)的開(kāi)模行程不會(huì)隨著模具的厚度方向的尺寸的變化而變化，可以通過(guò)注塑機(jī)的調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行調(diào)整，因此注塑機(jī)的開(kāi)模行程大于模具取塑件時(shí)的開(kāi)模行程就可以。經(jīng)計(jì)算：H1+H2+(5~10)=54+82+10=146mm，Smax=320mm，經(jīng)過(guò)校核，注塑機(jī)的最大開(kāi)模行程大于計(jì)算出的脫模的開(kāi)模行程，所以注塑機(jī)的開(kāi)模行程滿(mǎn)足要求。
參考文獻(xiàn)
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[3]葉邦彥.機(jī)械工程英語(yǔ)(第2版)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：32-36.
作者簡(jiǎn)介：楊玉霞（1980-），講師，碩士，籍貫：河南濟(jì)源，濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師，研究方向：機(jī)械CAD/CAM。
蔣曉（1987-）,助教，碩士，籍貫：河南濟(jì)源，濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師，研究方向：機(jī)械工程。
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