【文章內(nèi)容簡介】 (1) 分流道的截面形狀常用的流道截面形狀有圓形、梯形、U形和六角形等。在流道設計中要減少在流道內(nèi)壓力損失，則希望流道的截面積大；要減少傳熱損失，又希望流道的表面積小，因此可用流截面積與周長的比值來表示流道的效率；表53 分流道截面優(yōu)缺點分析截面形狀熱量損失加工性能流動阻力最終效果矩形大易大差圓形小較難小好梯形較小易較小一般U形較小易小比較好通過上表可知，圓形截面的效果最好，但是加工難度比較高，考慮到經(jīng)濟性，采用U形的分流道截面形狀。分流道在模具中均勻分布，因為U形截面的熱量損失小，而且加工容易，效率較高且能夠保證各型腔進料均勻，保證塑件的質量比較高。分流道的直徑計算經(jīng)驗公式如下 (52)式中：D各級分流道的直徑（mm） W流經(jīng)該分流道的熔體重量（g） L流過熔體的分流道長度（mm）W= L=120mm 推出D=，考慮到分澆道的最小直徑，所以取D=分流道斷面尺寸的選擇要看塑件的大小、注塑速度、分流道長度、流動性等因素。 ～，當分流道的直徑在5～6mm一下的時候，對注塑液的流動性影響較大，當直徑大于8mm時，對流動性影響較小。故分道流道寬度b=4mm，半徑R=b/2=2,深度h=2=,為了能夠使塑料流動平衡均勻，使排列緊湊流程盡量短，使脹模力的中心與注射機鎖模力中心一致。表54 表各種材料允許的最小分流道直徑塑料種類D塑料種類DPEABS,SANPS,POMPSF,PPOPP,PCPMMA 表55 各種塑料分流道直徑推薦值塑料種類D塑料種類DABS,SAN～PP～POM～PE～PMMA8～PPO～PMMA8～PS～PA6～HPVC～PC～綜合表3和表4的數(shù)據(jù)可得，當采用ABS塑料的時候一級分流道直徑可選在D1==。 分流道圖紙 澆注質量仿真 分子流向仿真 由于采用一模十二腔，塑件成型尺寸較小，綜合分析后分流道布置如 圖53所示： 澆道布置 冷料穴的設計冷料穴位于主流道正對面的動模板上，或處于分流道末端。其作用是捕集料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而影響塑件質量，開模時又將主流道的凝料拉出。冷料穴的直徑宜大端直徑，長度約為主流道大端直徑。此次模具設計是不帶頂料桿的冷料穴，其作用僅是為了捕集料流前鋒的“冷料”。 這類冷料穴的底部由一個以主流道下端半徑為半徑的半球。6 冷卻系統(tǒng)的設計 模具溫度的影響注射模具的溫度是指模具型腔的表面溫度，對于大型塑件是指模具型腔表面多點溫度的平均值。在注射成型過程中，模具溫度直接影響到塑件的質量(如收縮率、翹曲變形、耐應力開裂性和表面質量等)，并且對生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性的作用，因此，必須采用溫度調節(jié)系統(tǒng)對模具的溫度進行控制。模具溫度調節(jié)系統(tǒng)包括冷卻和加熱兩個方面，對于大多數(shù)要求較低模溫(一般低于80 ℃ )的塑料(如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS 等)，只需設置模具的冷卻系統(tǒng)即可，因為，通過調節(jié)水的流量就可達到調節(jié)模具溫度的目的。但對于要求模溫較高(80 ? 120 ℃ )的塑料(如聚碳酸醋、聚礬、聚苯醚等)以及大型注射模具，需設置加熱系統(tǒng)。因為大型模具散熱面積廣，有時單靠注人高溫塑料來保持模具溫度是不夠的。(1) 模具溫度調節(jié)對塑件質量的影響塑件的質量與模具的溫度有密切關系，低的模具溫度可降低塑件的成型收縮率，避免塑件收縮產(chǎn)生凹陷，降低脫模后的塑件變形，從而提高塑件尺寸精度。從塑件的耐應力開裂能力來看，結晶型塑料結晶度越高該能力就越低，因此也應降低模溫。但模具溫度過低將影響塑料的流動，造成充模流動阻力大、不易充滿型腔、內(nèi)部應力過大等缺陷，使塑件易出現(xiàn)翹曲、扭曲、流痕、銀絲、注不滿等問題。提高模具溫度可以改善塑件的表面質量，使塑件的表面粗糙度降低。高的模具溫度，對于結晶性聚合物，結晶在模內(nèi)充分達到平衡，因此，提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定，避免后結晶現(xiàn)象造成尺寸和力學性能的變化(特別是玻璃化溫度低于室溫的聚烯烴類塑件)。但是，模具溫度過高將導致成型周期延長和塑件發(fā)脆的缺陷。模溫過高又會使冷卻時間大大延長，易造成滋邊、脫模變形等。模溫高，則熔體冷卻速度慢，收縮率波動大。如果模具溫度不均勻，型腔與型芯溫差過大，則塑件收縮不均勻，導致塑件產(chǎn)生翹曲變形，影響塑件的形狀和尺寸精度。不均勻的冷卻也會使制品表面光澤不一，出模后產(chǎn)生熱變形。因此，必須合理控制模具溫度，才能確保塑件的質量。(2) 模具溫度調節(jié)對生產(chǎn)效率的影響在塑件成型周期中，冷卻時間占了很大比例，一般可占成型周期的2 / 3 。由于冷卻所需的時間長，使得注射成型生產(chǎn)率的提高受到了阻礙，因此，縮短成型周期中的冷卻時間便成了提高生產(chǎn)率的關鍵。影響冷卻時間的因素很多，如冷卻管道與型腔的距離、塑料種類和塑件厚度、開模溫度、模具熱傳導率、冷卻介質(水)初始溫度及流動狀態(tài)等。縮短冷卻時間，可通過增大冷卻介質流速、增大傳熱面積和調節(jié)塑料與模具的溫差來實現(xiàn)。此外，冷卻管道距型腔表面越近，則冷卻效果就越好。因考慮到距離太小，則每一個冷卻管道影響型腔表面的范圍較小，型腔不易達到均勻冷卻。冷卻管道距型腔表面太近，就會減小模具型腔表面的強度，在型腔內(nèi)熔融塑料壓力的作用下易發(fā)生變形，影響塑件尺寸精度及外觀質量。綜合這兩種情況，一般冷卻管道的管壁距型腔表面的距離取15~25 mm 。塑件的厚度、開模溫度及冷卻水溫度對降低冷卻時間有顯著影響。因此，可以從產(chǎn)品設計和工藝設置入手來減少冷卻時間，提高生產(chǎn)效率。(3) 對模具溫度的要求塑料品種不同則對于模具的溫度要求也不同。對模具溫度總的要求是：使模具溫度達到適宜制品成型的工藝條件要求，能通過控溫系統(tǒng)的調節(jié)，使模腔各個部位上的溫度基本相同。在較長時間內(nèi)，即在生產(chǎn)過程中的每個成型周期中，模具溫度應均衡一致。 冷卻系統(tǒng)主要設計原則(1) 盡量保證塑件的收縮均勻。維持模具的熱平衡；，孔徑越大，責對塑件的冷卻效果越均勻，根據(jù)經(jīng)驗，一般冷卻水孔中心線與行腔壁的距離應為冷卻水管直徑的12倍（常為1215mm）冷卻水管的中心距一般為冷卻水管直徑的35倍，冷卻水管的直徑一般為812mm，但是不能超過14mm；，當塑件的壁厚均勻時，冷卻水管與行腔表面的距離應該處處相等，當塑件的壁厚不均勻時，厚壁處應該加強冷卻，冷卻水管應該靠近行腔，距離小但是也不應小于10mm；，一般在注塑時，澆口附近的溫度最高，距澆口越遠的溫度越低，因此要加強澆口處的冷卻。即冷卻水從澆口附近流入；，如果進水與出水的溫差較大，將使模具的溫度分布不均勻，尤其對于流程很長的大型塑件，料溫越流越低，對于矩形模具，通常沿模具寬度方向開設水孔，進水與出水的溫差不大于5度（精密模具的溫差要控制在2度以內(nèi)）；，對以收縮大的塑件（如聚乙烯）應沿收縮方向開設冷卻水孔，對于不同形狀的塑件，冷卻水管的排列形式也不進相同。具體排列形式自行考慮；，為了不影響操作，進出口水管接頭通常設在注射機背面的模具同一側；：推管孔，小型芯孔等發(fā)生干涉現(xiàn)象，設計是要全盤考慮；，以免模具在搬運過程中造成損壞，最好在進出口位置打出標志如IN AND OUT； 冷卻回路尺寸的確定及布置（1）水道孔徑與流量及流速有直接關系。水道中的水流處于紊流狀態(tài)，由于冷卻水道的位置、結構形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會影響模具的冷卻，因此用塑件的平均壁厚來確定水孔直徑。 ，尺寸較小，確定水孔直徑為8mm 。通過調節(jié)水溫、水速來滿足要求。（2）水孔位置的確定水孔的中心位置距離型腔表面不可太進，太進則使型腔壁面溫度不均，同時當型腔壓力大時，可使正對水孔的型腔壁面壓潰變形。水孔間的位置不可太遠也不能太近?！?d之間為好，所以我們此處采用間距L=2d=28=16mm（3）水道布置方式水道布置一般分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種形式。串聯(lián)水道的優(yōu)點為水道中間若有堵塞能夠及時發(fā)現(xiàn)，但是如果流程長，溫度不易均勻，流動阻力大。并聯(lián)水道的優(yōu)點是分幾路通水，流動阻力小，溫度較均勻。缺點為中間有堵塞時不易發(fā)現(xiàn)。經(jīng)過綜合考慮，我們采用內(nèi)循環(huán)式的冷卻水道布置方式，如圖61所示：圖 水道的布置設置冷卻效果好的冷卻水回路的模具是縮短成型周期、提高生產(chǎn)效率最有效的方法，下面介紹冷卻回路設置的基本原則：（1） 冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大。（2） 冷卻水道離模具型腔表面的距離要適當。（3） 水道出入口的布置要使得出入口溫差小。（4） 冷卻水道應沿著塑料收縮方向設置。（5） 冷卻水道的布置應避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位。冷卻回路有外接直通式，平面回路式、多層回路式、冷卻水道的形式是根據(jù)塑件的形狀確定的。本設計由于采用整體嵌入式型腔，且型腔外形為矩形，故水道布置在模板上，其具體結構如圖所示：如圖6－2冷卻水道注：冷卻水孔打空后，應用堵頭堵住不需要的通道。 水道的整體形式 冷卻時間計算為使模具表面溫度均勻，型腔與冷卻回路的分布狀態(tài)也就是距離和間隔問題值得重視冷卻回路通常按制件形狀及所需溫度分為直通式、圓周式、多級式、螺旋線式、渦旋式、平面U 形彎曲式、垂直U 形彎曲式、噴射式。 擴散管式、隔離板式。 擋板式GL 又可按流量和回路數(shù)目分為直列冷卻和并列冷卻M按模具內(nèi)是由《塑料模設計手冊》，冷卻時間依塑件種類、塑件壁厚而異，一般用下式計算： (61)式中： ——最低冷卻時間（s）； ——塑件平均壁厚（mm）； ——塑件平均熱擴撒率（mm2/s）； ——模具平均溫度（℃）； ——熔體平均溫度（℃）； ——塑件脫模時平均溫度（℃）。式中：s= 查表得 =45℃ =240℃ =30℃熱擴散率的計算公式： (62)式中：a熱擴散率（mm2/s）； 塑料熱導率 (W/) 塑料比熱容(J/) 塑料密度kg/式中：=代入數(shù)據(jù)計算得： a=由《塑料模設計手冊》，取＝20s。計算用水量的多少來確定孔徑是否合適。 用水量M的計算計算公式為 (63)式中: Q1每次注射由冷卻系統(tǒng)傳去的熱流量（W） M每一次注射所需的單位時間用水量（kgs） 水的必定壓熱容J/kg。K 水的入口溫度（℃） 水的出口溫度（℃） =4179 =10 M=我們水道選擇為直徑8mm的，水流量為M=5kgs》表61 主要取值溫度℃020406080Cp值42214183417941914199表62 冷卻水道在穩(wěn)定紊流下的流速與流量水管直徑（mm）最低流速（ms）流量（min）8101215 成型周期計算注塑成型周期涉及不止流道大小和直徑啊，還有澆口的大小、運水、注塑機和注塑工藝等都有一定的關系，目前來說把因素考慮全的話，還沒有比較科學的計算方法。注射成型周期一般用下式計算： (64)式中： Ti——沖模時間，由PROE計算總注塑質量（包括澆注系統(tǒng)），查《塑料模設計手冊》表5－49，取Ti=； Tn——保壓時間，取20s； Tc——冷卻時間；Tc=20s Tr——其余時間，包括脫模區(qū)間及開閉模時間，取Tr=40s。代入數(shù)據(jù)計算得：T=7 模具材料選擇 模具滿足工作條件要求(1）耐磨性坯料在模具型腔中塑性變性時，沿型腔表面既流動又滑動，使型腔表面與坯料間產(chǎn)生劇烈的摩擦，從而導致模具因磨損而失效。所以材料的耐磨性是模具最基本、最重要的性能之一。硬度是影響耐磨性的主要因素。一般情況下，模具零件的硬度越高，磨損量越小，耐磨性也越好。另外，耐磨性還與材料中碳化物的種類、數(shù)量、形態(tài)、大小及分布有關。（2）強韌性模具的工作條件大多十分惡劣，有些常承受較大的沖擊負荷，從而導致脆性斷裂。為防止模具零件在工作時突然脆斷，模具要具有較高的強度和韌性。模具的韌性主要取決于材料的含碳量、晶粒度及組織狀態(tài)。（3）疲勞斷裂性能模具工作過程中，在循環(huán)應力的長期作用下，往往導致疲勞斷裂。其形式有小能量多次沖擊疲勞斷裂、拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂。模具的疲勞斷裂性能主要取決于其強度、韌性、硬度、以及材料中夾雜物的含量。（4）高溫性能當模具的工作溫度較高進，會使硬度和強度下降，導致模具早期磨損或產(chǎn)生塑性變形而失效。因此，模具材料應具有較高的抗回火穩(wěn)定性，以保證模具在工作溫度下，具有較高的硬度和強度