支架

2 注塑产品分析

塑件为支架，所以要求有较好的物理力学性能，如强度、刚度、韧性、弹性、吸水性等。塑件的表面光洁度要求较高。同时还要考虑材料的安全性、经济性、刚度及工艺性。 2.1 塑件的材料性能

ABS 为浅黄色粒状或珠状不透明树脂，无毒、无味，吸水率低。收缩率为0.3——0.8，密度为1.03——1.07g/cm，抗弯强度41-76MPa，拉伸弹性模量1587-2277MPa,允许含水量0.10%。具有优良的物理机械性能，极好的低温抗冲击性能，优良的电性能、耐磨性、尺寸稳定性、耐化学性、染色性。易于加工成型。ABS耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，易溶于醛、酮、酯及某些氯化烃中。 ABS的缺点是可燃，热变形温度较低，耐侯性较差。燃烧特点：易燃；离火继续燃烧；火焰黄色，浓黑烟；软化，起泡；丙烯腈味。广泛应用于制造汽车内饰件、电器外壳、手机、电话机壳、旋钮、仪表盘等诸多方面。 2.2 成型特点及条件

（1）吸收性能强，塑料在成型前必须充分预热干燥，含水量应小于0.3%。对于要求表面光泽的零件，塑料在成型前更应进行长时间的预热干燥。

（2）流动性中等，溢边值0.04mm.

（3）塑料的加热温度对塑料的质量影响较大，温度过高易于分解（分解温度是250度）。成型时采用较高的加热温度和较高的注射压力。 2.3 塑件结构工艺性

零件壁厚基本均匀，所有壁厚均大于塑件的最小壁厚0.8mm，注射成型时应不会发生填充不足现象。

2.4 塑件体积和质量的计算 运用Pro/E软件分析可得：

（1）单个塑件 体积V=5.34 cm，质量m=5.34×1.05=5.61g。

（2）两个塑件和浇注系统凝料 总体积V总 =16.02 cm，总质量m总 =16.82g

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3

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图1支架立体图 3 注塑机设备的分类 3.1 注塑机的确定

注射机是注塑成型的主设备，注塑机的技术参数和性能与塑料性质和注塑成型工艺有着密切的关系。注塑成型设备的进一步完善和发展必将推动注塑成型技术的进步，为注塑制品的开发和应用创造条件。新型工业和塑料的发展和应用对注塑成型机械和设备提出了更高的要求，使之向品种多、规格全、高效、高速、高精度、低能耗和低噪音方向发展。

（1）按合模装置的特征分类

按合模装置的特征可分为液压式、液压机械式和机械式注塑机。 （2）按注塑机的用途分类

按用途可分为通用和专用注塑机。专用注塑机又可分为热固性型、排气型、转盘式玻璃纤维增强塑料等注塑机。

（3）按注塑机加工能力分类

注塑机加工能力主要由合模力和注塑量参数表示，国际上通用的表示法是同时采用注塑量和合模力来表示。按其加工能力可分为超小型、小型、中型、大型、和超大型注塑机。

（4）按设备外形特征分类 a. 卧式注塑机

卧式注塑机是最常见的形式。其合模装置和注塑装置的轴线呈水平一线排列。它具有机身低，易于操作和维修，自动化程度高，安装较平稳等特点，是目前应用最广泛的一种。

b. 立式注塑机

注塑机的合模装置和注塑装置的轴线呈垂直一线排练。 c. 角式注塑机

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注塑机的合模装置和注塑装置的轴线互成垂直排列。

塑件的材料为ABS，其密度为1.03——1.07g/cm3，取其平均密度为1.05g/cm3。使用Pro/E软件画出外壳的三维实体图，应用软件自动计算出图形的体积为V塑=5.34cm3,，所以塑件的质量Mz =?V塑=1.05g/cm×5.34cm=5.61g。注塑机的实际注射量通常为理论注射量的80%左

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3

右。其注射量应大于塑件体积与浇注系统体积之和，综合意识所述，初步选定注塑机为XS—ZY—60型。其技术参数见表-1

机型编号 螺杆直径 喷嘴 球半径 孔半径 最大注塑量 注射压力 锁模力 最大注塑面积 模具最大厚度 模具最小厚度 最大开模行程 定位圈直径 顶出中心孔径 模板尺寸 机器外型尺寸(L×W×H) cm/g MPa KN cm3/ mm mm mm mm Mm mm mm 3XS—ZY—60 mm mm 38 12 φ4 60 122 500 130 200 70 180 φ55 φ55 330×440 3160×850×1550 表-1注塑机XS—ZY—60型

3.2 注塑机相关参数的校核

a、最大注射量校核

最大注射量和制品的质量或体积有直接关系。两者必须相适应,不然会影响制品产量和质量.若最大注射量小于制品的质量,就会造成制品的形状不完整或内部组织疏松,制品强度下降

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等缺陷;而注射量过大,注射机利用率低,浪费电能,而且可能导致塑料分解。因此，为了保证正常的注塑成型，注射机的最大注射量应稍大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边）。通常注射机的实际注射量最好在注射机的最大注射量的80%以内。当注射机最大注射量以最大注射容积标定时，为保证正常的注射成型，注射机的最大注射容积应等于或大于所需塑料容积，既

K1VZ?V1

K1是注射机最大注射量的利用系数，一般取 K1=0.8 VZ是注射机最大注射量，cm3

V1是所需塑料的容积（包括流道及浇口凝料和飞边），cm3

因塑料的体积与压缩率有关，所以所需塑料体积为 ： V1=KSVM

KS是塑料收缩率，KS=0.5

VM是塑料制品的体积（包括流道及浇口凝料和飞边） cm3

零件质量为5.61 g,(1.05g/ cm3), Vj=5.61×（1+0.005）/1.05 g/ cm3=5.37cm3

本模具浇注系统采用热流道技术+冷流道+侧浇口，无飞边冷流道浇口凝料体积为Va﹤1 cm3，取Va=1 cm3

Vf= 0

此外，以上计算中的VM表示制品的总体积（包括流道及浇口凝料和飞边）。所以 VM= n Vj+ nVa+ Vf n 为型腔数； n=2

Vj为一个塑料制品的体积，cm3 V a为浇注系统的体积，cm3 Vf为飞边的体积，cm

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VM=5.37cm3+1 cm3= 6.37cm3

根据XS—ZY—60型注射机机械参数表知：实际射胶量=理论射胶量×0.9=60cm3 VZ=60 cm3 K1VZ=48 cm3> 6.37cm3=VM b、注射压力校核

注射压力校核的目的是校验注射机的最大注射压力能否满足塑料制品成型的需要。为此，注射机的最大注射压力应稍大于塑料制品成型所需的注射压力。

p? pz

ip是注射机的最大注射压力，Mpa

i查表得知其注射压力为122Mpa.

pz是塑料制品成型时所需的注射压力，MPa，它由注射机类型，喷嘴形式，塑料流动性，浇注系统及型腔的流动阻力等因素确定，一般pz=40~100MPa。

根据经验得知： p? pz

ic、锁摸力的校核

锁模力又称合模力，是指注射机的合模装置对模具所施加的最大夹紧力。当溶体充满型腔时，注射压力在型腔内所产生的作用力总是力图使模具延分型面张开，为此，注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力与塑料制品及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积。而型腔内的塑料经过注射机的喷嘴和模具的浇注系统后，其压力损失很大。故

pq = K

y pz

pq是型腔内熔体压力，MPa

pz是柱塞或螺杆施加于料筒熔体的压力，MPa Ky是压力损失系数，一般取Ky=1/3~2/3。

型腔内熔体压力的大小及其分布与很多因素有关，如塑料流动性，注射机类型，喷嘴形式，模具流道阻力，注射压力，注射速度，塑料制品壁厚与形状等等。在工程实际中，可以

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6mm

5.4 分流道设计 5.4.1 分流道的设计要点

分流道是主流道与浇口之间的通道，是指塑料熔体从主流道进入多腔模的各个型腔或单腔模多处进料的通道，起分流和转向作用。在多型腔的模具中分流道必不可少，而在单型腔的模具中，有的则可省去分流道。在分流道设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能的避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。

由于工件的两侧不对称，且两侧高出中间部分较多，采用直接浇注方式可能会由于注射压力的原因造成材料达不到型腔的上方，影响塑件的质量，所以设置分流道，动型腔的两侧浇注。

分流道的设计要点：

（1）. 分流道的表面不要求很光滑，表面粗糙度一般在1.25?m～2.5?m 即可，这可以增加对外层塑料熔体流动的阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层，有利于保温。但表壁不得凹凸不平，以免对分型和脱模不利。

（2） 当分流道较长时，在分流道末端应开设冷料井，以容纳注射开始时产生的料流“前锋”，保证塑件的质量。

（3） 分流道可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动、定模板上，合模后形成分流道形状。

（4） 分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。 5.4.2 分流道截面形状的确定

分流道截面形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U型等，如（图—4）所示。圆形和正方形截面流道的比表面积最小（流道表面积与体积之比值成为比表面积），塑料熔体的温度下降少，阻力亦小，流道的效率最高。但是，在生产实际中，这两种形状的加工都比较困难，而且正方形截面不易脱模，所以在生产实际中较常用的截面形状为梯形、半圆形及梯形。结合外壳注塑件的特征，在本次设计中采用半圆形分流道，如图4b半圆型或者叫U型所示。原因是这种截面的流道在生产实际中较为实用，而且加工也不困难。

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a b c d 图4分流道截面形状的种类

5.4.3 分流道尺寸的确定

选取材料为ABS，查表得其分流道的推荐值为4.8——9.5，所以取其分流道直径为8。 5.4.4 分流道的布置

分流道的布置方式有平衡式布置和非平衡式布置两种。平衡式是指分流道到各型腔浇口的长度、断面形状、尺寸都相同的布置形式。它要求各对应部位的尺寸相等，这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的，使成型的塑件力学性能基本一致。当然，有时候由于塑件外形比较复杂，这种形式的布置会增加分流道的长度。非平衡式布置是指分流道到各型腔浇口长度不相等的布置，这种布置使塑料进入各型腔有先后，不利于均衡送料，但对于多型腔的模具，为不使流道过长，也常采用。为了达到同时充满型腔的目的，各浇口的断面尺寸要求不同，必须通过多次试模才能实现。 5.4.5 选择分流道的布置方式

综合考虑以上原因，采用平衡式布置。 5.4.6 分流道与浇口的连接形式

分流道与浇口通常采用斜面和圆弧连接，这样有利于塑料的流动和填充，防止塑料流动时产生反压力，消耗动能。由于这次设计的分流道的截面形状是采用半圆形，所以为了方便加工，采用圆弧过度。过度圆弧半径为：1-3mm,取2mm。 5.5 浇口设计的原则

浇口是连接流道与形腔之间的一段细短通道，是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度、补料时间及防止倒流作用。浇口的形状、尺寸和进料位置等对塑件成型质量影响很大，塑件上的一些缺陷，如缺料、白斑、熔接痕、翘曲等往往是由于浇口设计不合理产生的。正确设计浇口是提高塑件质量的重要环节。

浇口设计的原则：

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（1）浇口尺寸及位置选择应避免熔体破裂而产生喷射和蠕动。 （2）浇口位置应有利于流动、排气和补料。

（3）浇口位置应使流程最短，料流变向最少，并防止型心变形。 （4）浇口位置及数量应有利于减少熔接痕和增加熔接强度。 （5）浇口位置应尽量开设在不影响塑件外观的部位。 5.5.1 确定浇口的类型

在注塑模设计中常用的浇口有以下几种类型： 1．直接浇口

直浇口又称中心浇口，这种浇口的流动阻力小，进料速度快，在单型腔模具中常用来成型大而深的塑件，它适应各种塑料，特别是黏度高、流动性差的塑料

2．侧浇口

侧浇口又称边缘浇口，其断面一般为矩形，通常开在分型面上，从塑件侧面进料，可按需要合理选择浇口位置，尤其适用于一模多腔。侧浇口的厚度决定着浇口的固定时间，在实践中通常是在容许的范围内首先将侧浇口的厚度加工得薄一些，在试模时再进行修正，以调节浇口的固化时间。

侧浇口广泛应用于中小型制品的多型腔注射模，其优点是截面形状简单、易于加工、便于试模后修正，缺点是在制品的外表面留有浇口痕迹。对于不同形状的塑件，根据成型的需要，侧浇口可设计成多种变异形式。

3．点浇口

点浇口又称针点式浇口，是一种尺寸很小的浇口，塑料融体通过它有很高的剪切速率。它广泛地应用于各类壳型塑件。开模时，浇口可自行拉断。但是点浇口截面积较小，冷凝快，不利于补缩，对壁厚较厚的塑件不宜使用。

4．潜伏式浇口

又称剪切浇口，是由点浇口演变而来，点浇口用于三板模，而潜伏式浇口用于两板模，从而简化了模具结构。潜伏式浇口设在塑件内侧或外恻隐蔽部位，不影响塑件的外形美观。在推出塑件时浇口被切断，但需要有较强的推力，对强韧的塑料不宜采用。 5.5.2 确定浇口的参数

综上所述，浇口选择侧浇口。当塑件材料为ABS，壁厚为1.5—3mm时，侧浇口直径的推荐值为0.5—2mm，所以选择侧浇口直径为1mm。由于塑件质量较小，为小型塑件，起流动

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比不用校核。所以其浇注系统可以确定。如图5

图5浇注系统

6 成型零件设计

成型零部件的结构设计主要是凸、凹模的结构设计，应在保证塑件质量的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。 6.1 行腔及型芯的设计

（1）凹模结构设计

凹模是成型塑件外表面的零部件，按其结构可分为整体式和组合式两大类 整体式

整体式型腔是由整块钢材直接加工而成，其特点是强度、刚度都相对较高，因此，整体式型腔牢固且不易变形。此外，还有无镶拼痕迹的优点。适用于形状简单、机械加工没有困难的模具。如图6所示。

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图6整体式型腔

组合式

当塑件外形比较复杂时，采用整体式凹模加工，其加工过程困难，导致加工工艺性差，若采用组合式凹模可以改善加工工艺性，减少热处理变形，节省优质钢材。组合式凹模类型多样，包括整体镶拼式和局部镶拼式。如图7所示。

a.整体镶拼式

在多型腔模具中，为了节约工时和优质钢材，便于加工，常引入整体镶拼式型腔的设计。这种整体镶拼式型腔，一般作成带台肩的镶件，被镶嵌或固定在模板上。

b.局部镶拼式

局部镶拼式是为了解决型腔某部分加工和热处理困难的问题；容易损坏的部分也经常设计成镶件形式。

（a） 整体嵌入式； （b）局部嵌入式 图7凹模类型

根据外壳塑件的结构特征，同时考虑到加工的难易程度和模具的成本问题，选定凹模为嵌入式结构。 （2） 凸模的设计

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