【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 41 制品質(zhì)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(shè)計(jì)之前是不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的 ～1 倍來計(jì)算。本次設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的 倍來計(jì)算。流道凝料的體積： (41)3312 . cmV???流道凝料的質(zhì)量： (42)?所需注射量： (43)333210 .789cc??公稱注射量： (44)333 . mV?? 注塑機(jī)的選擇注塑成型機(jī)按結(jié)構(gòu)形式可分為立式、臥式、和直角式三類。立式注塑機(jī)是注射柱塞（或螺桿）垂直裝設(shè)，鎖模裝置推動(dòng)模板也沿垂直方向移動(dòng)，主要優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，安裝或拆卸小型模具很方便，容易在動(dòng)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(shè)計(jì)第 12 頁 (共 65 頁)傾斜或墜落。其缺點(diǎn)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(dòng)操作，但附加機(jī)械手取產(chǎn)品后，也可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。臥式注塑機(jī)是注射柱塞或螺桿與合模運(yùn)動(dòng)方向均沿水平裝設(shè)，其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較低容易操縱和加料，制件頂出后可自動(dòng)墜落，故易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。直角式注塑機(jī)是注塑機(jī)柱塞或螺桿與合模運(yùn)動(dòng)方向相互垂直，這種注塑機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于自制，適用于單件生產(chǎn)中心部位不允許留有澆口痕跡的平面制件，同時(shí)常利用開模時(shí)絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)來拖動(dòng)螺紋型芯或型環(huán)旋轉(zhuǎn)，以便脫下塑件?？紤]到生產(chǎn)成本和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，選擇臥式注塑成型機(jī)，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(jì)算，初步選定公稱注射量為 335cm3，注射機(jī)型號(hào)為 SZ320/1250，其主要技術(shù)參數(shù) [1]見表 41。表 41 注塑機(jī)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(zhuǎn)速 10～200r/min鎖模力 1250kN 拉桿內(nèi)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(guān)成形工藝計(jì)算第 13 頁 (共 65 頁)由于實(shí)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(jì)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(jī)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(shè)計(jì)第 14 頁 (共 65 頁)系數(shù) K′=～，這里取 K′=，則 （410）145MPap＜ ???℃K所以注塑機(jī)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(yù)烘干→裝入料斗→預(yù)塑化→注射裝置準(zhǔn)備注射→注射→保壓→冷卻→脫?！芗拖鹿ば?) 清理模具、涂脫模劑→合模→注射 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(jī)類型 螺桿式預(yù)熱 溫度：70℃～ 90℃時(shí)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(shí)間 注射時(shí)間：15s～60s 高壓時(shí)間：0s～5s 冷卻時(shí)間：15s～60s 總周期：40s～130s螺桿轉(zhuǎn)速 28r/min5 塑料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)中最重要的問題之一。澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體塑料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第 15 頁 (共 65 頁)從注塑機(jī)噴嘴到模具型腔為止的一種完整的輸送通道。它具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對(duì)塑件質(zhì)量具有決定性的影響。它的設(shè)計(jì)合理與否，影響著模具的整體結(jié)構(gòu)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(nèi)在質(zhì)量?jī)?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(jī)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(jī)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(jīng)過的通道，且與注塑機(jī)噴嘴在同一條軸線上。② 分流道 主流道末端至澆口的整個(gè)通道。分流道的功能是使熔體過渡和轉(zhuǎn) 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(jí)分流道和二級(jí)分流道，甚至多級(jí)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(nèi)，并有序的填滿型腔，且對(duì)補(bǔ)縮具有控制作用。④ 冷料穴 通常設(shè)置在主流道和分流道轉(zhuǎn)彎處的末端。其功用為儲(chǔ)存熔料前鋒的冷料。2) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則① 澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上，應(yīng)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(shí)間；③ 澆口位置的選擇，應(yīng)避免產(chǎn)生湍流和渦流，及噴射和蛇形流動(dòng)，并有利于排 氣和補(bǔ)縮； ④ 避免高壓熔體對(duì)型芯和嵌件產(chǎn)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(shí)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(yīng)達(dá)到所需精度和粗糙度，其中澆口須有 IT8 以上精度。 主流道設(shè)計(jì)塑料三通管成型工藝及模具設(shè)計(jì)第 16 頁 (共 65 頁)主流道是熔融塑料進(jìn)入模具型腔時(shí)最先經(jīng)過的部位，其截面尺寸直接影響塑料的流動(dòng)速度和填充時(shí)間，如果主流道截面尺寸太小，則塑料在流動(dòng)時(shí)的冷卻面積相對(duì)增加，熱量損失大，使熔體粘度增大，流動(dòng)性降低，注射壓力損失也相應(yīng)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(shí)間延長(zhǎng)，降低了生產(chǎn)效率。同時(shí)主流道截面尺寸過大還容易使塑料在流動(dòng)中產(chǎn)生紊流和渦流，在塑件中出現(xiàn)氣泡，從而影響其質(zhì)量。因此，主流道的設(shè)計(jì)應(yīng)恰當(dāng)?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(jī)噴嘴射出的塑料熔體導(dǎo)入分流道和型腔，其形狀為圓錐形，便于充模時(shí)既能順利通過又能在脫模時(shí)拔出。其尺寸直接影響到塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間，甚至塑料的內(nèi)在質(zhì)量。另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。主流道呈圓錐形，便于充模時(shí)既能順利通過又能在脫模時(shí)拔出，錐角 α=2176?！?176。，內(nèi)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(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第 17 頁 (共 65 頁)噴嘴窩球面半徑 SR＝噴嘴球面半徑＋ (1～2)㎜,因?yàn)樽⑺軝C(jī)噴嘴球面半徑是15㎜，這里 SR 取 16㎜；圓錐角 α為 2176。～6176。，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(jī)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(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)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(shí)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(shè)計(jì)冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，其作用是冷料、拉料和頂料。冷料穴直徑應(yīng)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(jī)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(duì)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(dāng)開模時(shí)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(shè)置桿件。本設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì) 3㎜。圖 54 冷料穴 分流道設(shè)計(jì) 分流道的布置形式分流道是主流道與澆口之間的進(jìn)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(shí)可省去分流道。在分流道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體溫度的降低，同時(shí)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(zhǎng)度長(zhǎng)度應(yīng)盡量取短，且少?gòu)澱邸Ｔ撃＞叩姆至鞯赖拈L(zhǎng)度短，如圖 55 所示。第一級(jí)分流道：45mm。第二級(jí)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(dòng)阻力最大，傳熱最快，熱量損失最大，因此對(duì)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(dòng)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(shí)在動(dòng)模和定模上開設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dòng)阻力小，機(jī)械加工簡(jiǎn)單。故本設(shè)計(jì)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(dāng)量半徑一般可以采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算分流道當(dāng)量直徑： （53）?8.?=式中， —塑件的質(zhì)量（g），為164g；1—單向分流道的長(zhǎng)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(shí)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(shè)計(jì)第 20 頁 (共 65 頁)6）式中：Q n—注射機(jī)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(nèi)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(shè)計(jì)澆口是連接流道與型腔之問的一段細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位。澆口的形狀、位置和尺寸對(duì)制品的質(zhì)量影響很大。澆口的主要作用有如下幾點(diǎn)：1) 熔體充模后，首先在澆口處凝固，當(dāng)注射螺桿抽回時(shí)可防止熔體向流道回流；