農(nóng)作物育苗容器模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

周志博，胡紹綱

（1.江西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330000；2.華東交通大學(xué) 理工學(xué)院，江西 南昌 330100）

1 農(nóng)作物育苗容器的結(jié)構(gòu)特性分析

農(nóng)作物育苗容器容器模具的結(jié)構(gòu)及尺寸見圖1，由于該尺寸及結(jié)構(gòu)相對比較簡單，則采用MT5的精度。該塑件的壁厚均為2 mm。為了使該塑件受力均勻，采用圓角過渡結(jié)構(gòu)。此設(shè)計(jì)采用ABS 材料，其是乙烯、丁二烯、丙烯腈3 種單位的三元共聚物，綜合了三者的共同特性。此材料是一種白色帶點(diǎn)黃的物質(zhì)，密度一般為1.05 g/cm3，是一種非常常用的原材料，加工的各種性能相對于其他原材料更好。該材料收縮率較低，一般為0.3%～0.8%，價(jià)格也比較低，其表面具有一定的硬度，而且耐熱和耐腐蝕，是綜合性能性能良好的可降解環(huán)保材料。

2 分型面的選擇

由于該育苗容器的結(jié)構(gòu)相對比較簡單，且為了滿足大批量生產(chǎn)的需求，采用一模四腔的結(jié)構(gòu)，分型面選擇塑件的下端面。在具體的分型面工藝制作中，應(yīng)圍繞CAD三維建模的技術(shù)功能，選用二維平面出圖后，再進(jìn)行三維建模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過反復(fù)多次地調(diào)整和參數(shù)修正，確保分型面與育苗容器的主體能夠?qū)崿F(xiàn)完全契合，適應(yīng)不同類型、大小和體積農(nóng)作物種子的育苗需求。

3 注塑機(jī)的選擇

根據(jù)計(jì)算育苗容器體積為7.9 cm3，質(zhì)量為8.3 g，由于本次設(shè)計(jì)采用的是ABS材料，其密度為1.05 g/cm3，因此，通過有關(guān)公式計(jì)算可知澆注系統(tǒng)凝料體積為54.4 cm3。根據(jù)其凝料體積可選擇XS-ZY-125型注射機(jī)。

4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)查閱XS-ZY-125型注射機(jī)有關(guān)參數(shù)，噴嘴的直徑為4 mm，噴嘴的外球面半徑為12 mm，主流道的長度由定模板及定模座板所決定，設(shè)計(jì)取100 mm。主流道小端直徑取5 mm，大端直徑經(jīng)過有關(guān)計(jì)算取8.5 mm，主流道球面直徑可設(shè)為14 mm。分流道的長度應(yīng)選擇適中，即可取80 mm。

5 成型零件的計(jì)算

成型零件中主要包括凹模和凸模，主要計(jì)算徑向尺寸和深度尺寸，通過有關(guān)公式計(jì)算結(jié)果如下，其收縮率為0.3%～0.8%，材料ABS的平均收縮率為ˉS=0.5%。下列4個(gè)公式分別為型腔和型芯的徑向和深度公式，

型腔徑向尺寸公式：

型腔深度尺寸公式：

型芯徑向尺寸公式：

型芯深度尺寸公式：

式中：x——修正系數(shù)，Δ——外表面徑向基本尺寸公差，δ——模具制造公差。

成型零件尺寸計(jì)算見表1。

表1 成型零件尺寸計(jì)算表Tab.1 The dimension calculation of formed parts

6 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及其支撐零件的設(shè)計(jì)

由于該塑件為薄壁件，通過計(jì)算其脫模力為FC為1 155.53 N。由于此設(shè)計(jì)為一模四腔，塑件較小，則可利用單根推桿將一個(gè)塑件推出，因此，此設(shè)計(jì)需要4根推桿來做推出機(jī)構(gòu)且每根推桿的直徑為8 mm。

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)一般采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其主要零件為導(dǎo)柱和導(dǎo)套。由于該模具結(jié)構(gòu)比較簡單，可直接采用帶頭導(dǎo)柱，其結(jié)構(gòu)簡單適合小型模具生產(chǎn)，且直接與導(dǎo)向孔配合。導(dǎo)柱表面粗糙度為0.8 μm，導(dǎo)柱固定部分與模板之間采用H7/m6 的過渡配合。導(dǎo)套結(jié)構(gòu)采用直導(dǎo)套的形式，加工方便，可用于簡單的模具。導(dǎo)套固定部分表面粗糙度一般為0.8 μm。

由上可知導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可采用帶頭導(dǎo)柱和直導(dǎo)套相互配合的形式，且其配合精度采用H7/f7。

7 模架的選擇

模架為注射模的框體，它可以將導(dǎo)柱導(dǎo)套、定模以及其座板、墊塊等組合起來，構(gòu)成一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)體系，起到保護(hù)和固定作用。模架選擇應(yīng)該選擇稍微大一些，可采用直澆口C 型模具，需采用250 mm×250 mm的模架。

8 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于根據(jù)塑件的形狀及尺寸，還有型腔分布等多方面因素的影響，冷卻管道采用直徑為8 mm，并設(shè)置2 根管道冷卻效果有所提升。則其冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)見圖2。

圖2 冷卻系統(tǒng)示意圖Fig.2 The schematic diagram of cooling system

當(dāng)塑料熔體注入型腔時(shí)，若型腔內(nèi)部還存在各種氣體，從而會導(dǎo)致塑件的表面形成氣泡和凹陷等缺陷。因此排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尤其重要，對于本次設(shè)計(jì)的模具簡單，可利用推桿與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，對于其他的排氣方式，該方式簡單且效果更為明顯。

9 相關(guān)參數(shù)的驗(yàn)證及校核

通過塑件的尺寸，根據(jù)注塑機(jī)的額定注塑量、注射壓力和鎖模力等數(shù)據(jù)的計(jì)算，該幾個(gè)數(shù)據(jù)小于其性能參數(shù)，符合其設(shè)計(jì)要求。

10 結(jié)語

通過CAD三維建模設(shè)計(jì)和工藝描述，詳細(xì)闡述了育苗容器的結(jié)構(gòu)特征和材料特性，為標(biāo)準(zhǔn)化大批量生產(chǎn)提供了設(shè)計(jì)依據(jù)。隨著三維建模和材料學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的環(huán)保型和高質(zhì)量農(nóng)作物育苗容器被研發(fā)出來，對提升農(nóng)作物育苗效率、成功率和工藝水平產(chǎn)生積極的效果。