【文章內容簡介】 41 制品質量屬性分析 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算澆注系統(tǒng)的凝料在設計之前是不能確定準確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經驗按照塑件體積的 ～1 倍來計算。本次設計澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的 倍來計算。流道凝料的體積： (41)3312 . cmV???流道凝料的質量： (42)?所需注射量： (43)333210 .789cc??公稱注射量： (44)333 . mV?? 注塑機的選擇注塑成型機按結構形式可分為立式、臥式、和直角式三類。立式注塑機是注射柱塞（或螺桿）垂直裝設，鎖模裝置推動模板也沿垂直方向移動，主要優(yōu)點是占地面積小，安裝或拆卸小型模具很方便，容易在動模上（下模）安放嵌件，嵌件不易塑料三通管成型工藝及模具設計第 12 頁 (共 65 頁)傾斜或墜落。其缺點是制品自模具中頂出后不能靠重力下落，需靠人工取出，這就有礙于全自動操作，但附加機械手取產品后，也可實現(xiàn)全自動操作。臥式注塑機是注射柱塞或螺桿與合模運動方向均沿水平裝設，其優(yōu)點是機體較低容易操縱和加料，制件頂出后可自動墜落，故易實現(xiàn)全自動操作。直角式注塑機是注塑機柱塞或螺桿與合模運動方向相互垂直，這種注塑機的主要優(yōu)點是結構簡單，便于自制，適用于單件生產中心部位不允許留有澆口痕跡的平面制件，同時常利用開模時絲桿的轉動來拖動螺紋型芯或型環(huán)旋轉，以便脫下塑件?？紤]到生產成本和易于實現(xiàn)自動化，選擇臥式注塑成型機，塑件靠自身重力下落比較合適，且重心較低安裝穩(wěn)妥。根據(jù)以上計算，初步選定公稱注射量為 335cm3，注射機型號為 SZ320/1250，其主要技術參數(shù) [1]見表 41。表 41 注塑機參數(shù)理論注塑容量 335cm3 螺桿直徑 48mm注射壓力 145MPa 注射速率 140g/s塑化能力 19g/s 螺桿轉速 10～200r/min鎖模力 1250kN 拉桿內間距 415415mm移模行程 360mm 最大模具厚度 550mm最小模具厚度 150mm 鎖模型式 雙曲肘模具定位孔直徑 φ160mm 噴嘴球半徑 SR15mm噴嘴口孔徑 4mm 工藝與安裝參數(shù)校核1) 注塑量校核注射量以容積表示，最大注射容積為： (45)33max ????最小注射容積為： (46)33in ..2.有關成形工藝計算第 13 頁 (共 65 頁)由于實際注射量為 V0=，V min＜V 0＜V max 所以注塑量滿足所需。2) 鎖模力校核由 PRO/E 軟件分析可知塑件在分型面上的投影面積（如圖 42）：圖 42 分型面投影面積分析 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 A 澆 即流道凝料在分型面上的投影面積 A 澆 的值。A 澆 是塑件在分型面上的投影面積 A 塑 的 ～ 倍。通常取 A 澆 = 塑 。塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積： ??????塑塑澆塑總（48）查表 [1]得 PVC 的型腔平均計算壓力 pm=35MPa，安全系數(shù) K=～，這里取 K=，則鎖模力： ???? k℃NpKAFm總（49）所以注塑機鎖模力滿足要求。3) 最大注射壓力校核查表 [1]可知 PVC 所需注射壓力為 80～130MPa，這里取 p0=90MPa，安全塑料三通管成型工藝及模具設計第 14 頁 (共 65 頁)系數(shù) K′=～，這里取 K′=，則 （410）145MPap＜ ???℃K所以注塑機注射壓力滿足要求。 PVC 的注塑成型過程及工藝參數(shù) 注射成型工藝過程1) 預烘干→裝入料斗→預塑化→注射裝置準備注射→注射→保壓→冷卻→脫?！芗拖鹿ば?) 清理模具、涂脫模劑→合?！⑸?注塑工藝參數(shù)塑料三通管所選材料為 PVC,查表 [1]可得 PVC 的注塑成形條件。注射成形機類型 螺桿式預熱 溫度：70℃～ 90℃時間：4～6h料筒溫度 后段：160℃～ 170℃中段：165℃～180℃前段：170℃～190℃模具溫度 30℃～60℃注射壓力 80MPa～130MPa成形時間 注射時間：15s～60s 高壓時間：0s～5s 冷卻時間：15s～60s 總周期：40s～130s螺桿轉速 28r/min5 塑料模具結構設計 澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)設計是注塑模具設計中最重要的問題之一。澆注系統(tǒng)是引導塑料熔體塑料模具結構設計第 15 頁 (共 65 頁)從注塑機噴嘴到模具型腔為止的一種完整的輸送通道。它具有傳質、傳壓和傳熱的功能，對塑件質量具有決定性的影響。它的設計合理與否，影響著模具的整體結構及其工藝操作的難易程度。 澆注系統(tǒng)的功能澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利的充滿到模腔深處，以獲得外形輪廓清晰，內在質量優(yōu)良的塑料制件。因此要求充模過程快而有序，壓力損失小熱量散失少，排氣條件好，澆注系統(tǒng)凝料易于與制品分離或切除。1) 澆注系統(tǒng)的組成無論用于何種類型的注塑機模具，其澆注系統(tǒng)一般由四部分組成：① 主流道 指由注射機噴嘴出口起到分流道入口為止的一段流道。它是塑料熔體 首要經過的通道，且與注塑機噴嘴在同一條軸線上。② 分流道 主流道末端至澆口的整個通道。分流道的功能是使熔體過渡和轉 向。單型腔模具中分流道是為了縮短流程。多型腔模具中分流道是為了分配 物料，通常有一級分流道和二級分流道，甚至多級分流道組成。③ 澆口 指分流道末端與模腔入口之間狹窄且短小的一段通道。它的功能是使塑 料熔體加快流速注入模腔內，并有序的填滿型腔，且對補縮具有控制作用。④ 冷料穴 通常設置在主流道和分流道轉彎處的末端。其功用為儲存熔料前鋒的冷料。2) 澆注系統(tǒng)設計原則① 澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上，應有壓降、流量和溫度分布的均衡布置；② 盡量縮短流程，以降低壓力損失，縮短充模時間；③ 澆口位置的選擇，應避免產生湍流和渦流，及噴射和蛇形流動，并有利于排 氣和補縮； ④ 避免高壓熔體對型芯和嵌件產生沖擊，防止變形和位移；⑤ 澆注系統(tǒng)凝料脫出方便可靠，易于塑件分離或切除整修容易；⑥ 熔合縫位置須合理安排，必要時配置冷料穴或溢料槽；⑦ 盡量減少澆注系統(tǒng)的用料量；⑧ 澆注系統(tǒng)應達到所需精度和粗糙度，其中澆口須有 IT8 以上精度。 主流道設計塑料三通管成型工藝及模具設計第 16 頁 (共 65 頁)主流道是熔融塑料進入模具型腔時最先經過的部位，其截面尺寸直接影響塑料的流動速度和填充時間，如果主流道截面尺寸太小，則塑料在流動時的冷卻面積相對增加，熱量損失大，使熔體粘度增大，流動性降低，注射壓力損失也相應增大，造成成型困難。反之，如果主流道截面尺寸太大，則使流道容積增大，塑料耗量增多。且塑件冷卻定型時間延長，降低了生產效率。同時主流道截面尺寸過大還容易使塑料在流動中產生紊流和渦流，在塑件中出現(xiàn)氣泡，從而影響其質量。因此，主流道的設計應恰當?shù)剡x擇主流道截面尺寸。主流道通常位于模具中心塑料熔體入口處，它將注射機噴嘴射出的塑料熔體導入分流道和型腔，其形狀為圓錐形，便于充模時既能順利通過又能在脫模時拔出。其尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間，甚至塑料的內在質量。另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸，因此設計中常設計成可拆卸更換的澆口套。主流道呈圓錐形，便于充模時既能順利通過又能在脫模時拔出，錐角 α=2176。～4176。，內壁粗糙度 Ra=,噴嘴的球窩深度 h=3~5㎜,噴嘴的球窩半徑 SR=噴嘴的球面半徑+（1～ 2）㎜主流道一般由主流道襯套構成，如圖 51 所示。圖 51 主流道襯套查參考資料 [1]得,主流道小端直徑 （51）1d?噴 嘴 半 徑 +(~1)m塑料模具結構設計第 17 頁 (共 65 頁)噴嘴窩球面半徑 SR＝噴嘴球面半徑＋ (1～2)㎜,因為注塑機噴嘴球面半徑是15㎜，這里 SR 取 16㎜；圓錐角 α為 2176?！?176。，這里取 6176。，噴嘴窩深度一般為 3～5㎜ ，這里 h 取 4㎜；流道大端直徑： （52）2120dltgm???定位圈的外徑按注塑機的定位孔直徑確定，由 M6～M8 的螺釘固定在定模固定板上。在材料方面，選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理。這里采用 T8A，淬火熱處理硬度為 HRC53。圖 52 為定位圈三維實體圖， 53 為主流道襯套及定位圈尺寸。 圖 52 定位圈 圖 53 主流道襯套及定位圈尺寸 冷料穴的設計冷料穴位于主流道正對面的動模板上，其作用是冷料、拉料和頂料。冷料穴直徑應大于主流道大端直徑，底部常作成曲折的鉤形或下陷的凹槽。冷料穴的主要形式有：1) 底部帶有推桿的冷料穴 這類冷料穴的底部由一根推桿組成，推桿裝于推桿固定板上。因此它常與推桿或推桿脫模機構連用，但僅適用于韌性塑料。2) 底部帶有拉料桿的冷料穴 這類冷料穴的底部由一根拉料桿組成，裝于型芯固定板上，常見結構有球頭型，菌頭型，倒錐頭型，圓錐頭型。3) 底部無桿的冷料穴 對具有垂直分型面的注射模，冷料穴置于左右兩半模的中心線上，當開模時分型面左右分開，塑件與流道凝料一起取出，冷料穴底部不用設置桿件。本設計采用帶球形頭底部無桿的冷料穴（如圖 54） ，起到拉料作用 ，一般情況塑料三通管成型工藝及模具設計第 18 頁 (共 65 頁)下，主流道冷料穴圓柱體的直徑為 6～12㎜，其深度為 6～10㎜，本設計 3㎜。圖 54 冷料穴 分流道設計 分流道的布置形式分流道是主流道與澆口之間的進料通道。在多型腔模具中分流道必不可少，而在單型腔模具中，有時可省去分流道。在分流道設計時應考慮盡量減少在流道內的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時還要考慮減小流道的容積?？紤]本塑件，采用分流道如圖 55 所示。圖 55 分流道布置形式 分流道的長度長度應盡量取短，且少彎折。該模具的分流道的長度短，如圖 55 所示。第一級分流道：45mm。第二級分流道：43mm。 分流道的形狀及尺寸1) 分流道形狀分流道的截面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形、U 形等多種。常用的分流道的橫截面形狀及橫截面尺寸如表 51 所示。在流過同等橫截面積的條件下，橫截面為正方形的流動阻力最大，傳熱最快，熱量損失最大，因此對熱塑性塑料注射模而言，不宜采用正方形的分流道。而圓形橫截面流動阻力小，熱量損失最小，熔體降溫也最慢，但從加工來說，它需要同時在動模和定模上開設半截面，要使兩者完全吻合，制造較困難。半圓形和矩形截面的分流道比表面積（即表面積/體積比）較大，塑料模具結構設計第 19 頁 (共 65 頁)較少采用。而梯形截面的分流道，熱量散失和流動阻力小，機械加工簡單。故本設計選擇梯形橫截面分流道。表 51 常用的分流道的橫截面形狀及橫截面尺寸圓形橫截面分流道 D 5 6 (7) 8 (9) 10 11 12H 6 7 () 10 (11) 15U 形橫截面分流道r 3 () 4 () 5 6B 5 6 (7) 8 (9) 10 11 12r 1~5 1~5 (1~5) 1~5 (1~5) 1~5 1~5 1~5梯形橫截面分流道H 4 () 5 6 () 7 82) 分流道斷面尺寸的當量半徑一般可以采用下面的經驗公式來計算分流道當量直徑： （53）?8.?=式中， —塑件的質量（g），為164g；1—單向分流道的長度（mm），取88mm。FL3) 分流道截面尺寸查第 93 頁 [2]，可知：。 （54）?。 （55）18H 分流道剪切速率的校核1) 注射時間：θ 可由表 [1]中查得 θ=2) 制品體積：V=(～)Q n=335cm3=268cm3 （5塑料三通管成型工藝及模具設計第 20 頁 (共 65 頁)6）式中：Q n—注射機公稱注射量。3) 熔體的體積流量： （57）3314268cmVq???4) 剪切速率： （58）133 05... ssRn ??????????該分流道的剪切速率處于注射模主流道和分流道的最佳剪切速率5102～ 5103（s 1）之間，所以分流道內的熔體的剪切速率合格。 分流道表面粗糙度分流道表面粗糙度要求不是很低，一般取 即可，~.m??aR。?? 澆口的設計澆口是連接流道與型腔之問的一段細短通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部位。澆口的形狀、位置和尺寸對制品的質量影響很大。澆口的主要作用有如下幾點：1) 熔體充模后，首先在澆口處凝固，當注射螺桿抽回時可防止熔體向流道回流；