底支座的結(jié)構(gòu)工藝及塑料模具的設(shè)計要點

喬慧

關(guān)鍵詞：底支座 ?注塑模 ?冷卻 ?澆注系統(tǒng)

隨著科技水平的提升和工業(yè)專業(yè)化進(jìn)程的步伐加快，相關(guān)企業(yè)開發(fā)和研制出的工程塑料性能愈加優(yōu)越，下游企業(yè)開始要求相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)制造的成品需要由注塑成型工藝來完成，在軍工、家電、汽車、通信、建筑等行業(yè)都用到了模具，從而使塑料模具在諸多的領(lǐng)域中得到使用，促進(jìn)了塑料模具的發(fā)展。

模具制造制件具有較高的精度，復(fù)雜性也較高，這是其他的生產(chǎn)加工方式所不具備的，所以在評估企業(yè)生產(chǎn)制造水平的時候，模具生產(chǎn)水平的高低是一個關(guān)鍵性的評估指標(biāo)。以目前的情況來看，模具正向著高速、高精密度、高產(chǎn)出收益等方向發(fā)展。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計，在2010年到2016年之間，我國出口模具獲得的金額由21.96億美元提升到47.01億美元，未來仍將保持穩(wěn)定的增長。在20世紀(jì)初期，我國的進(jìn)口與出口的比值是3.69：1，因此，我國的制造業(yè)發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)出落后的狀態(tài)，其中注塑模具制造業(yè)尤為突出。針對這個情況，抓緊時間開發(fā)和引進(jìn)先進(jìn)的制造技術(shù)，有利于改善我國注塑模具制造業(yè)的落后現(xiàn)狀，滿足快速增長的市場需求。

一、塑件的相關(guān)設(shè)計分析

1.塑件的相關(guān)設(shè)計要求

（1）對于塑件而言，其最大壁厚≤0.5cm。塑件外形尺寸是很小的，塑料熔體的流程相對較短。熱塑性塑料是構(gòu)成本塑件的主要材料，因為這種材料的具有很好的流動性，便于注塑成形。

（2）塑件的底支座較簡單，該零件是一方套類同時還有側(cè)孔，需確保塑件形狀以及塑件的尺寸能夠滿足要求。

（3）由于凹凸模的形狀，為了日后損壞以后方便維修、降低維修難度，不設(shè)計整體形式，只要插入適當(dāng)?shù)那都纯?。嵌件多則引起形腔強(qiáng)度降低、剛度也不能滿足要求。

2.選取塑件材料并對其性能進(jìn)行分析

此次選取的塑件用做底支座，這就要求它具有較好的絕緣（絕熱）性，所以塑料要多選幾種進(jìn)行比對，進(jìn)而選出最佳的塑料底座。比對內(nèi)容包括塑件的化學(xué)性能、熱性能、經(jīng)濟(jì)性能等。

因聚苯乙烯熔融的過程中具有較好的流動性以及熱穩(wěn)定性，因此方便成型加工。由聚苯乙烯制成的成型塑件，其收縮率是0.4%，成型塑件尺寸穩(wěn)定，同時還具備了較低的吸水率，所以通常情況下不需要進(jìn)行干燥操作。要使聚苯乙烯分解其實并不太容易，它具有較大的熱膨脹系數(shù)，也容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

二、注塑機(jī)的選取以及有關(guān)參數(shù)的校訂

1.計算注射量及鎖模力

計算注射量。經(jīng)Pro/E建模分析得出，32.33cm3為塑件的體積（V1），34.43g為塑件的質(zhì)量（M1），對于未知的流道凝料的質(zhì)量可用M2來表示，即M2=0.6*V1。此模具是一模兩腔的形態(tài)，注射量：V=1.6V1=103.456cm3，M=Vxp=103.456x1.065=110.18g。

2.注射機(jī)的選擇

根據(jù)上述計算得到的生產(chǎn)周期注射量，選用的注射機(jī)是XS-ZY-125型注射機(jī)，技術(shù)參數(shù)如下：理論注塑容積：125cm3、移模行程：30cm、螺桿直徑：4.2cm、最小模具厚度：20cm、注射時間：0.7s、最大成形面積：32cm、注射方式為螺桿式、噴嘴口直徑：0.4cm、鎖模力：900kN、最大模具厚度：30cm、注塑壓力：120Mpa、合模方式為液壓-機(jī)械、塑化能力：4（g/s）、噴嘴球半徑：1.2cm、拉桿內(nèi)間距：36.8cm、注射行程：11.5cm。

三、模具的相關(guān)設(shè)計

1.明確分型面位置

在模具型腔中，若想保證塑件能夠成型，一定要保證塑料凝固;若想將塑件從模具中取出，需使模具的型腔弄開，定模以及動模是模具的兩個構(gòu)成部分。分型面即為可分離的接觸表面，以將塑件和澆注系統(tǒng)凝料取出。若塑件出現(xiàn)了側(cè)凹/側(cè)凸等現(xiàn)象，此時需將側(cè)向型芯安放在動模這邊。在選擇分型面的時候，其抽芯的方向需由側(cè)向凹孔（淺的）抑或側(cè)向凸臺（短的）來決定，若相反，在開合模方向放置即可。

2.設(shè)計排氣槽

在型腔使用塑料溶體進(jìn)行填充的時候，一定要快速地將型腔內(nèi)的空氣排出，空氣的來源包括兩個方面，一是澆注系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的空氣，二是塑料受熱產(chǎn)生的空氣。若不立即排出，空氣經(jīng)過壓縮會產(chǎn)生較高的溫度，進(jìn)而使塑件發(fā)生局部燒焦等;若填充的數(shù)量不夠會產(chǎn)生氣泡、接縫等現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致塑件的強(qiáng)度不夠。本次設(shè)計所使用的是小型模具，在模具向外排氣的時候可利用分型面進(jìn)行排氣，固設(shè)計排氣槽而就是多余的了。

3.對澆注過程所需要的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計

將塑料融化之后，使用注射機(jī)噴嘴將融化了的塑料注射到模具型腔內(nèi)，注射過程中所經(jīng)過的通道即為澆注系統(tǒng)，該系統(tǒng)所起到的功能是使塑料熔體充滿型腔。對澆注系統(tǒng)的正確設(shè)計可以確保塑件的優(yōu)質(zhì)性。在本次設(shè)計中，因加工成本、模具尺寸等條件的制約，所以運用了一模兩腔的形態(tài)作為本次設(shè)計的形式，側(cè)澆口的流道就是澆注系統(tǒng)。

（1）對主流道以及澆口套的設(shè)計。塑料溶體的入口處一般都會有溶體的主流道，其作用是將塑料溶體引入到模具的分流道內(nèi)（塑料溶體需經(jīng)過注塑機(jī)噴嘴之后才能進(jìn)入主流道），主流道設(shè)計成圓錐形，這樣利于溶體的移動，還便于拉出凝料。主流道的大小不但對溶體的流動速度有影響，同時也對充模的時間有影響，因主流道與高溫材料等有很對次接觸，所以在定模上不會直接打開。主流道是由獨立設(shè)計的澆口套所形成的，這樣利于優(yōu)質(zhì)鋼的加工以及熱處理等操作的實施。

（2）分流的設(shè)計。分型面上一般都會有分流道，這樣利于分流和轉(zhuǎn)向。分流道的布置隨與型腔的排列有關(guān)，但分流道的布置盡可能按以下原則進(jìn)行：排列要緊湊，模具板面的尺寸要縮小;流程不能長，需保證鎖模力的平衡。本次在布置模具流道的時候，所用的方式是平衡對稱式的，長度要短、彎度要小。

設(shè)計時，要求將流道內(nèi)的壓力損失盡可能降低，另外傳熱損失也是同樣的，但是流道的表面積不可過大，截面積不能太小，這就用到了流道效率。流道效率=流道的截面積/周長，如0.25D的圓形，0.195D的梯形等，截面大端寬度用D來表示。證實圓形截面是最好的，但成本較大。

此外，只有經(jīng)過模板兩側(cè)的加工，才能形成圓形分流道，合模時若想將兩側(cè)半圓對齊，會有一定的難度?？偨Y(jié)，用梯形截面0.195D不但令工藝得到了保障，同時熱量散失的也少，流動阻力也不會過大。

（3）澆口設(shè)計。利用側(cè)澆口，矩形是該斷面的形狀，這不但方便加工，還便于去澆口，對塑件的外觀不會有太大的影響。經(jīng)驗值：b=0.3cm，t=0.15cm，l=0.1cm;b、t、l分別代表寬度、厚度、長度。

（4）冷料穴的設(shè)計。冷料穴位于主流道或分流道的最后端，其目的是對前鋒的冷料起到收集效果。所用的冷料穴通常其底部會有拉料桿，其作用是在開模時實現(xiàn)拉凝料的功效。

四、對推出機(jī)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計

設(shè)置推出機(jī)構(gòu)所起到的效果是將成型后的塑件從模具中脫出，同時脫出的還有澆注系統(tǒng)凝料，此外經(jīng)注塑機(jī)開模之后使塑件制品推出。在設(shè)計推出機(jī)構(gòu)時，需遵從以下原則：一是盡可能將其設(shè)計在動模上;二是確保在進(jìn)行推出操作時，制品不會出現(xiàn)變形、損壞等狀況;三是確保塑件外觀不受損壞;四是結(jié)構(gòu)可靠。在進(jìn)行推出和復(fù)位操作時，動作要靈活，結(jié)構(gòu)簡單。推出機(jī)構(gòu)可以推出多種零件，此次設(shè)計所用的是推桿推出機(jī)構(gòu)，也就是利用推桿將型芯上的塑件推出。推出機(jī)構(gòu)在以下幾方面表現(xiàn)得尤為突出，即制造、修配方便、阻力小、靈活性高、推桿損壞后方便更換等。

五、對合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計

注射模開始施工時，為了使塑件外形的精度能夠得到保證，同時也要保證尺寸的精度，就一定要保證動模成型零件、定模成型零件的定位要準(zhǔn)確無誤，所以對合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的安裝是必不可少的。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)置完成時，選用導(dǎo)柱導(dǎo)套合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的原因是合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的側(cè)向作用力通常較大。

六、小結(jié)

現(xiàn)代制造業(yè)中，無論哪一行業(yè)的工程裝備，都越來越多地采用由模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了適應(yīng)用戶對模具制造的高精度、短交貨期、低成本的迫切要求，模具工業(yè)正廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)來加速模具工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，滿足各行各業(yè)對模具這一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切需求。實踐表明，模具塑件質(zhì)量不但能夠滿足設(shè)計的有關(guān)要求，同時其結(jié)構(gòu)具有合理性、動作可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1]李和平，肖根福.模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述[J].井岡山學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2006 （1）.

[2]李大鑫，張秀棉.模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述[J].模具制造，2005（2）.

[3]姜愛菊，吳宏武.微注射成型技術(shù)的最新進(jìn)展[J].塑料工業(yè)，2008（8）.

[4]葛秀珍.底支座注塑模具設(shè)計及制造[J].設(shè)備管理與維修，2019（2）.

[5]鐘佩思，沈友徽，馬靜敏等.模具先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢綜述[J].模具制造，2005（3）.

[6]黃虹.塑料成型加工與模具[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

（作者單位：青島工程職業(yè)學(xué)院）