排氣蓋注射模具設計分析范文

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摘要：對排氣蓋塑件進行了結構及工藝分析，確定了以塑件頂端作為分型面，選擇一模兩腔并進行型腔排位，確定了主流道和分流道口的形狀和尺寸，選擇了合適的導向與定位機構并合理布局；選擇了模架、設計出合理的側抽芯機構與頂出機構等，并對設計的機構進行校核。

關鍵詞：排氣蓋；注射模具；模具設計；側向抽芯

1產品工藝性分析

1.1塑件結構分析

塑件為外徑70mm，高度50mm，壁厚4mm的圓筒狀，頂端與側面各有一個直徑22mm、10mm的通孔，給定塑件公差尺寸按SJ1372-788級精度。由UG軟件分析得單個塑件體積為51.71cm3。經過計算及考慮到型腔對稱布置，選用一模兩腔，完成注射需要塑料體積總量為165.48cm3，按注射機最大注射量的80%來篩選注射機，選定SZ-250/100型號注射機。塑件整體結構較為簡單，各個部分壁厚均勻。因此應該不會出現因塑料末端充滿型腔時過早固化而造成填充不足，或塑料前鋒不能較好融合而形成熔接縫等現象，塑件幾何形狀能夠滿足成型工藝要求[1]。

1.2塑件工藝分析

聚氯乙烯（PVC）呈白色或淺黃色粉末狀，一般需要添加增塑劑經過改性后使用。該塑件需要具有一定的強度，選定材料為硬聚氯乙烯。純聚氯乙烯的密度為1.4g/cm3，硬聚氯乙烯的密度在1.35～1.45g/cm3之間，收縮率在0.1%～0.5%之間。熔體粘度大在成型過程中可能會出現流動性不佳的現象，在注射時要注意對壓力的控制，模具內的流道橫截面積要盡量大，長度不宜過長。聚氯乙烯的粘流溫度為136℃，但在140℃時便會分解，因此要嚴格控制料溫，加入增塑劑降低粘流溫度或者同時加入穩定劑以提高分解溫度，以便成型加工。

2模具結構設計

2.1分型面的設計

1）由于塑件頂端有通孔，不宜采用點澆口且對外觀要求不高，因此選用模具結構簡單的單分型面注射模具。在設計分型面時考慮到型芯、型腔加工難度，飛邊對塑件外觀的影響，塑料熔體的澆注及排氣等因素，經過比較選定了以塑件頂端作為分型面。2）如圖1所示，以塑件頂端作為分型面。型腔大部分位于動模板一側，分型面處產生的飛邊會留在塑件頂端位置，相對容易清理修整。拼合縫對塑件外觀產生影響較小。由于側孔部分留在動模，因此在設計側抽芯機構時，可以采用分型與側抽芯同時進行的方式，而不需要采用順序脫模等復雜機構，使模具整體結構得到簡化。綜合考慮模具零件加工難度，模具結構復雜程度的影響，選定次分型方案。3）經過計算及考慮到型腔對稱布置，選用一模兩腔。型腔布局采用左右對稱式排位，在保證各個型腔同時進料的同時，又能夠充分利用模具的有效面積，從而節省了模具費用。

2.2澆注系統的設計

1）主流道一般呈圓錐形，錐度一般在2°～4°。由于塑件材料熔體的流動性不佳，因此錐度取4°。內壁粗糙度一般取Ra0.63μm。經計算主流道最小直徑d為4.5mm，主流道長度L根據模具具體結構進行設計，總長度應盡量保證L≤75mm。由于定模座板端面到分型面距離為75mm，澆口套球面深度與分流道直徑長度總和暫定10mm，因此主流道總長度為65mm。根據標準澆口套尺寸選擇，選用SB1265-20型號澆口套。2）在一模多腔模具中，分流道會對塑件的成型質量產生很大影響，因此在設計分流道時應主要考慮減少流動阻力，減小容積，避免使熔體經過分流道時產生較大壓力損失及溫度損失。從加工難度和熱量損失角度綜合考慮，U形截面具有各個方面的優勢，因此選擇U形分流道。經計算分流道的截面尺寸為4mm，由于硬PVC屬于高粘度塑料，計算得出的分流道直徑可擴大35%左右。因此分流道直徑取6mm。3）塑件為壁厚均勻的制件，可以只考慮澆口位置對塑件外觀的影響及是否利于排氣。如果將澆口放置在塑件底部會使主流道總長度過長，對熔體壓力、溫度造成影響且會產生原材料的浪費，因此將澆口設計在塑件的頂端位置。4）塑件頂端有中心孔，所以不能采用直接澆口，由于塑件材料為硬質PVC，因此適用的澆口類型只有側澆口與護耳澆口。與護耳澆口相比，側澆口具有與成型制品易分離、加工方便等優勢，因此選用側澆口比較合適。5）選取側澆口的尺寸時，需要根據塑件的大小進行適當調整。塑件質量為72.39g，側澆口參數可按中等塑件大小來選用，由于塑件材料為硬質PVC，流動性差，所以各參數按最大值來選用。澆口高度取1mm，寬度取3mm，長度取1mm。型腔采用嵌入式型腔，考慮在設計推出方式時會采用推管推出方式，如果采用整體式型芯可能會對推管產生干涉，因此采用組合式型芯。2.3推出機構的設計1）塑件脫模時需要克服塑件與模具之間的阻力。阻力的大小取決于塑件的收縮率、壁厚、尺寸形狀、型腔粗糙度、塑件與型腔的接觸面積等。脫模力只有大于兩者造成的阻力時，塑件才能順利脫模，經計算脫模力為140.27N。2）塑件為壁厚4mm的圓筒狀塑件，用于推出的支承面積較為有限。如果使用推桿推出機構，可能會造成塑件變形甚至損壞或者出現使用較多推桿才能滿足推出條件的情況，因此適合的推出機構有推管推出和推件板推出。由于塑件帶有中心孔，因此采用推管推出機構比推件板推出機構更為合適[2-4]。3）經計算，側向型芯抽拔力為166N，側向型芯抽拔距為6.5mm，側型芯的結構其左端為20°的斜面，與楔緊塊的斜面配合，右側安裝壓縮彈簧。在開模時型芯在彈簧的作用下向外側抽芯。合模時，楔緊塊斜面壓著側型芯斜面，使側型芯復位。側型芯彈簧選D=16mm、d=3mm、n=8的圓柱螺旋壓縮彈簧，經過相關計算彈簧彈力為310.9N，其大于抽拔力，因此能夠滿足要求。4）在選用標準模架時，導向機構的尺寸已經給出。導柱的長度應能保證在導柱進入導套之后，型芯再進入型腔，避免各零件之間損壞。因此導柱應比型芯端面高出6～8mm。5）注射模具一般有四根導柱導套，分別位于模板的四個角上，其位置根據模架的選用已經確定。應當注意的是，為防止模具安裝時出現裝錯方向的問題，其中一根導柱應采用不完全對稱的設計。

3模架的選擇

模架尺寸的大小一般與鑲塊的大小成正比關系，即鑲塊的尺寸決定了模架的尺寸。根據設計經驗參數，鑲塊邊沿到模板邊沿之間的距離應不小于35mm,常取50mm以上；定模鑲塊底面到定模板頂端的距離不小于20mm，定模鑲塊厚度不能超過定模板厚度的2/3；動模鑲塊端面到動模板端面的距離不小于30mm；頂出行程應大于塑件高度10～20mm；墊塊厚度等于頂出行程與上下頂出板厚度的總和。根據鑲塊大小推算出定模板厚度約為50mm，動模板厚度約為75mm，墊塊厚度約為100mm。在標準模架尺寸表中進行選擇，A=50mm、B=80mm、C=100mm、L=355mm、lT=280mm、lt=300mm、lM=200mm、lm=335mm。

4校核計算

1）注射壓力、鎖模力校核。所選注射機的注射壓力需要大于塑料熔體成型壓力，即P注射機≥P熔體，查表得注射機的注射壓力P注射機=150MPa,聚氯乙烯的注射壓力P熔體≤150MPa，因此注射機的注射壓力能夠滿足要求。計算模具所需的鎖模力得：F1=PA=40MPa×7175mm2=287kN，查表得所選注射機的額定鎖模力F2=1200kN>287kN=F1，因此鎖模力能夠滿足要求。2）頂出行程、開幕行程的校核。頂出塑件所需的頂出行程為：H1=L+5～10mm=50mm+10mm=60mm，查表得所選注射機的頂出行程為：H2=90mm>60mm=H1，因此注射機的頂出行程能滿足要求。模具所選的開模行程為：H=H1+H2+(5～10)mm=60mm+118mm+10mm=188mm，查表得所選注射機的模板行程為：S=320mm>188mm=H，因此注射機的開模行程符合要求。

參考文獻：

[1]齊曉杰.塑料成型工藝與模具設計[M].北京：機械工業出版社，2012.

[2]劉鐵山.注塑模頂出機構智能化設計系統的研究與開發[D].大連：大連理工大學，2003.

[3]于同敏，劉鐵山.注塑模脫模機構智能化設計系統及關鍵技術研究[J].機械設計與制造，2004(2)：72-75.

[4]姜文博，孫海波.基于Pro/E的注塑模具優化設計[J].南方農機，2016，47(1)：59.

作者：楊玉霞 李艷鈺 雷勇 單位：濟源職業技術學院機電工程系