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摘要：

在打印機(jī)塑料零件的模具設(shè)計時，要對塑料零件的形狀、尺寸及其精度要求以及注射成型工藝進(jìn)行分析，從而確定模具分型面、型腔數(shù)目、澆口形式等。

關(guān)鍵詞：

模具設(shè)計；塑料零件；注塑成型

1注塑件的工藝分析

塑料注射成形是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將粒狀或粉狀的塑料加入到注塑機(jī)的料斗，由螺桿帶動塑料前行進(jìn)入料筒，由料筒壁的加熱器及螺桿的摩擦作用使塑料在料筒內(nèi)加熱至熔融狀態(tài)，在螺桿的高壓推動下，以一定的速度和壓力經(jīng)澆注系統(tǒng)進(jìn)入閉合模具中，經(jīng)過保壓冷卻凝固成形后開模，模具推出機(jī)構(gòu)推出制件，從而獲得具有一定形狀和尺寸的塑料制件。模具設(shè)計應(yīng)根據(jù)塑件的使用要求及相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，選擇合理的工藝方案。

（1）注塑件的結(jié)構(gòu)形狀分析。該塑件是打印機(jī)上一個部件，受到振動、摩擦等情況比較多，制件材料要求韌性好，表面粗糙度低。制件結(jié)構(gòu)簡單，形狀規(guī)則，大批量生產(chǎn)。采用單分型面注塑模有利于降低模具復(fù)雜程度，有利于模具加工制造。

（2）注塑件的性能指標(biāo)及成型特性分析。工件材料為HIPS，是PS的改性材料，分子中含有5%~15%橡膠成份，韌性好、沖擊強(qiáng)度高，成型加工性能好、著色力強(qiáng)。HIPS制品不透明，吸水性低，可不需預(yù)先干燥。主要性能指標(biāo)：彎曲強(qiáng)度13.8~55.1MPa；拉伸強(qiáng)度13.8~41.4MPa；斷裂伸長率為15%~75％；維卡軟化點(diǎn)185°~220°F。

（3）注塑成型工藝參數(shù)分析。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和推薦值，初步確定成型工藝參數(shù)選擇往復(fù)螺桿式注塑機(jī)，由公稱注射量選定注射機(jī)。打印機(jī)零件的注塑模采用單分型面注塑模，一模四腔。產(chǎn)品材料HIPS，其密度為1.035~1.04g/cm3，收縮率為0.3~0.8，計算其平均密度設(shè)為1.04g/cm3，平均收縮率為0.5%。計算后并據(jù)現(xiàn)有設(shè)備選擇為德國產(chǎn)注射機(jī)Demag/50T注塑機(jī)。

2注塑件模具設(shè)計

（1）分型面的確定。結(jié)合該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),分型面在塑件的最大投影面積上，中間線處即為分型面。

（2）型腔數(shù)目的確定。型腔數(shù)目的確定主要考慮塑件的尺寸、模具制造成本、注塑成型的效益、模具制造難度等因素，初定為一模四腔，經(jīng)濟(jì)合理，采用平衡式排布。

（3）模架選擇。現(xiàn)有的模具模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，選擇模仁的材料是H13，經(jīng)計算模具尺寸為300mm×350mm，經(jīng)經(jīng)驗(yàn)計算后取型芯板厚度80mm，型腔板厚度90mm，墊板厚度90mm，為避免干涉，型芯板和型腔板之間取1mm間隙。

（4）澆注系統(tǒng)設(shè)計。注射模的澆注系統(tǒng)是是為填充型腔而開設(shè)于模具中的一系列通道，由主流道、分流道、冷料穴（或冷料井）和澆口組成。主流道：主流道主要參數(shù)：錐角=1.2°；內(nèi)表面粗糙度Ra=0.8μm；小端直徑D=4mm；澆口套圓弧半徑R=13mm；材料S50C；澆口套與定位圈配合采用H9/f9的配合，澆口套與模板之間配合采用H7/m6的配合。①分流道：圓形斷面形狀，直徑為4mm，分流道長度L=25mm，面粗糙度值選為0.16，采用平衡式布置形式。②冷料穴（或冷料井）和拉料桿：冷料穴位于分流道末，分流道加工時直接將冷料穴加工出來，截面與分流道相同；拉料桿選用前面帶錐度的，材料為SKH51，硬度為56~60HRC，固定在底針板上。③澆口：采用潛伏式澆口。

（5）導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)。注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)選擇導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向（導(dǎo)柱上有開設(shè)油槽）：①導(dǎo)柱：材料：GCr15軸承鋼HRC60左右；長度：210mm；直徑：ф30mm；ф35mm。②導(dǎo)套：材料：GCr15軸承鋼HRC60左右；長度：87mm；內(nèi)直徑：ф30mm，外直徑：ф42mm，下端直徑：ф47mm；壁厚：6mm。

（6）頂出系統(tǒng)設(shè)計。使用頂針脫模，采用的是DME標(biāo)準(zhǔn)件，使用的是默認(rèn)材質(zhì)即：SKD61。

（7）成型零件工作尺寸計算。成型零件的工作尺寸計算是指計算凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸。凹、凸模的尺寸精度直接影響塑件的尺寸精度。本設(shè)計采用的是鑲拼式型腔，如果是利用計算公式計算型腔壁厚的話比較煩瑣，且不能保證在生產(chǎn)中的精確性，我們可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值來取。此設(shè)計取模具型腔凹模壁厚為25mm，模套壁厚取90mm。

（8）排氣設(shè)計。此模具不額外設(shè)計排氣系統(tǒng)，直接利用排氣槽、分型面排氣，同時還可利用頂針，推桿等的間隙排氣。（9）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計。HIPS材料成形條件比較好，不需要加熱系統(tǒng)。冷卻水路的布局方式及冷卻水孔的直徑大小據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置。

3模具工作行程

模具裝備圖及三維圖如圖1、圖2所示。單分型面注射模是注射模具中最簡單、最基本的一種形式，約占注射模具的70%，只有一個分型面，可根據(jù)需要設(shè)計為單型腔模具，也可以設(shè)計為多型腔模具。單分型面注射模的工作過程為：合模———鎖模———注射———保壓———補(bǔ)塑———冷卻———開模———推出塑件。具體工作過程如下：在導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向定位下，動模和定模閉合，并由注射機(jī)鎖模機(jī)構(gòu)提供的鎖模力鎖緊；然后開始注射，熔融狀態(tài)的塑料熔體經(jīng)澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔；待熔體充滿型腔并經(jīng)過保壓、補(bǔ)塑、冷卻定型后開模，開模時，注射機(jī)開模系統(tǒng)帶動動模后退，模具從動模和定模分型面分開，塑件包緊在型芯上隨動模一起后退，拉料桿將主流道凝料從澆口套中拉出；因斜導(dǎo)柱在定模上，分開時同時帶動滑塊運(yùn)動，完成側(cè)抽芯動作；當(dāng)動模移動一定距離后，注射機(jī)的頂桿接觸模具的底針板，推出機(jī)構(gòu)開始工作，使頂針和拉料桿分別將塑件及澆注系統(tǒng)凝料從動模和冷料穴中推出落下，得到制件，至此完成一個注射周期。

作者：李春玲 單位：江西工業(yè)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院