【文章內容簡介】 點澆口自動脫模以及帶螺紋塑件脫模等。 脫模機構的設計原則脫模機構的設計原則：1）保證塑件不因頂出而變形損壞及影響外觀，這是對脫模機構最基本的要求。2）為使推出機構簡單、可靠，開模時應使塑件留于動模，以利用注射機的移動部分的頂桿或液壓缸的活塞推出塑件。3）推出機構運動要準確、靈活、可靠、無卡死與干涉現(xiàn)象。 脫模力的計算脫模力：將制品從包緊的型芯上脫出時所需克服的阻力。計算脫模力時應考慮以下幾個方面：1）由收縮包緊力造成的制品與型芯的摩擦阻力，該值應由實驗確定。2）由大氣壓力造成的阻力。3）由塑件的粘附力造成的脫模阻力。4）推出機構運動摩擦阻力。理論分析和實驗證明，脫模力的大小還與制品的厚度及幾何形狀有關，因此將制件分別進行脫模力計算。這次設計的是薄壁制品，并且應按矩形斷面來計算所需脫模力，根據(jù)文獻[9]P179公式： （71）式中，K2為無量綱系數(shù)；K2值還可以從文獻[17]中選??；為矩形制品的平均壁厚；E為塑件的彈性模量，MPa；S為塑件成型收縮率；L為制件對型芯的包容長度，；為模具型芯的脫模斜度，；為制品與型芯之間的摩擦系數(shù)，；為塑料的泊松比，；A為盲孔制品型芯在垂直于脫模方向上的投影面積。公式中相關參數(shù)的確定：a=240mm，b=150mm，=6mm，E=103Mpa，S=，L=30mmf=，=1，A=39450mm2，k2=，=。所以脫模力為 推出零件尺寸的確定在推出機構中最重要的零件是推件板和推桿，推件板的厚度和推桿的直徑的確定又是設計的關鍵，下面從剛度和強度計算兩方面介紹推件板厚度和推桿直徑的計算公式。 推桿直徑的確定根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式，文獻[9]P81公式可得推桿直徑（mm）的公式 （72）式中，d為推桿的最小直徑，mm；K為安全系數(shù)，可?。籐為推桿的長度，mm；這里；F為脫模力N；這里；n為推桿數(shù)目；這里；E為鋼材的彈性模量，Mpa；這里；所以推桿的最小直徑為 實際設計中取。推桿直徑確定后，還應進行強度校核，根據(jù)文獻[9]P182公式 式中，為推桿的許用應力，Mpa；為推桿所受的應力，Mpa；其他符號同前述。所以 推桿結構選用A型推桿，如圖71所示圖71 型推桿 [18] 推板厚度的計算根據(jù)所設計的模具機構的脫模方式，脫模過程及推出零件的分析，制件主要是由推板通過推動推桿將其從型芯上推出的。所以此處推件板厚度的確定相當是一個校核比較的步驟。根據(jù)所選標準模架的尺寸，推件板的厚度為20mm,由于脫模力較小，經校核，該厚度完全滿足要求。第8章 模流分析在注射模中冷卻系統(tǒng)是通過冷卻水的循環(huán)將塑料熔體的熱烈?guī)С瞿＞叩?，冷卻通道中的冷卻水是處于層流狀態(tài)還是湍流狀態(tài)，對于冷卻效果有顯著影響。從下圖可以看出模具冷卻時間約占整個注射循環(huán)周期的2/3，因此縮短注射循環(huán)周期的冷卻時間是提高生產效率的關鍵。圖81 冷卻時間示意圖[19]（冷卻、模具開模、填充、保壓） 冷卻系統(tǒng)的設計原則1）注意凹模和型芯的熱平衡，在冷卻系統(tǒng)的設計中，要把注意力放在型芯的冷卻上。2）精密模具中出入口水溫相差應在2186。C以內，普通模具也不要超過5186。C。3）采用多而細的冷卻管道比采用獨根大冷卻管道好，一般管道直徑為8~25mm。4）普通模具的冷卻水應采用常溫下的水，通過調節(jié)水流量來調節(jié)模具溫度。5）一般冷卻管道中心線與型腔壁的距離應為冷卻管道直徑的1~2倍，冷卻管道的中心距約為管道直徑的3~5倍。6）應盡可能使所有冷卻管道孔分別到各處型腔表面的距離相等。應避免冷卻管道開設在塑件熔合紋的部位。 模具溫度對制品質量和生產效率的影響1）變形。模具溫度穩(wěn)定，冷卻速度均衡，可以減小塑件的變形。對于壁厚不一致和形狀復雜的塑件，經常會出現(xiàn)因收縮不均勻而產生翹曲變形的情況。因此，必須采用合適的冷卻系統(tǒng)，使模具凹模與型芯的各個溫度基本上保持均勻，以便型腔里的塑料熔體能同時凝固。2）尺寸精度。利用溫度調節(jié)系統(tǒng)保持模具溫度的恒定，能減少制件成型時收縮率的波動，提高塑件尺寸精度的穩(wěn)定性。在可能的情況下采用較低的模溫能有助于減小塑件的成型收縮率。例如，對與結晶型塑料，因為模溫較低，制件的結晶度低，較低的結晶度可以降低收縮率。但是，結晶度不利于制件的穩(wěn)定性，從尺寸的穩(wěn)定性出發(fā)，又需要適當?shù)奶岣吣＞邷囟?，使塑件結晶均勻。3）力學性能。對于結晶形塑料，結晶度越高，塑件的應力開裂傾向越大，故從減小應力開裂的角度出發(fā)，降低模溫是有利的。但對于聚碳酸酯一類的高黏度無定形塑料，其應力開裂傾向與塑件中的內應力的大小有關，提高模溫有利于減小制件中的內應力，也就減小了其應力開裂傾向。4）表面質量。提高模具溫度能改善制件的表面質量，過低的模具溫度會使制件輪廓不清晰并產生明顯的熔接痕，導致制件表面粗糙度提高。5）生產效率。保持所需要模溫，并使之穩(wěn)定，可縮短成型時間，從而縮短了成型周期，提高了制品的生產率。 冷卻系統(tǒng)的分析計算 產量計算由產品圖得知，制品的最大壁厚達到了6mm，故冷卻時間應以厚度為計算依據(jù)。查文獻[9]表106，得知制品的冷卻時間t2為67s。由于該制品開模時無法自動墜落，必須手工取出，設開模取出制品的時間t3為15s，再加上注射時間t1=，故制品的成型周期為 。 冷卻管道直徑和管道空數(shù)，用20186。C的水作為冷卻介質，其出口溫度為25186。C，水呈湍流狀態(tài)，模具平均溫度為60186。C，模仁寬度為200mm。1）塑料制品在固化時每小時釋放的熱量Q查表得ABS的單位熱流量2）冷卻水的體積流量根據(jù)文獻[9]P220公式 （81）式中，為冷卻介質的體積流量，；為單位時間（每分鐘）內注入模具的塑料質量，；1為單位重量的制品在凝固時所放出的熱量，；為冷卻介質的密度，；為冷卻介質的比熱容，；為冷卻介質出口溫度，；為冷卻介質進口溫度。得3）冷卻水的管道直徑d，查文獻[9]P217表，為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取冷卻水在管道內的流速v根據(jù)文獻[9]P221公式 （82）式中，為冷卻介質的流速，；為冷卻介質的體積流量，；為冷卻管道的直徑。得4）冷卻管道孔壁與冷卻介質之間的傳熱膜系數(shù)h查文獻[9]221表?。ㄋ疁貫?5186。C時），再根據(jù)文獻[9]P217公式 （83）式中，為與冷卻介質溫度有關的物理系數(shù)；為冷卻介質在一定溫度下的密度，；v為冷卻介質在原管中的流速，；d為冷卻管道的直徑m。得5）冷卻管道總面積A根據(jù)文獻[9]P220公式 （84）式中，為冷卻管道孔壁與冷卻介質的傳熱膜系數(shù)，；為模溫與冷卻介質溫度之間的平均溫差。得6）模具上應開設的冷卻管道的孔數(shù)n根據(jù)文獻[9]P221公式 （85）式中，為冷卻管道開設方向上模具長度或寬度。得 實際冷卻系統(tǒng)布置以上只是理論計算的結果。在實際的設計中卻安排有兩個冷卻回路，六根冷卻管道。因為對于冷卻系統(tǒng)的設計的最終目的是為了使模具溫度穩(wěn)定、冷卻速度均勻，從而保證尺寸精度，防止出現(xiàn)因收縮不均勻而產生的翹曲變形。所以安排多個冷卻回路，多根冷卻管道，更加能夠使模具溫度穩(wěn)定、冷卻速度均勻，對保證尺寸精度防止翹曲的效果肯定要比只安排一根冷卻管道所產生的好。另外，制品零件圖上的技術要求也明確提出了較高的表面要求：零件必須光滑、平整，不得有縮孔、酥松等缺陷，不得有翹取及變形。所以最初安排了四個冷卻回路，12根冷卻管道，并且以此為基礎，對注塑過程中產生的翹曲做模流分析。以下是模流分析的結果如圖82所示：圖82 翹曲模流分析從圖82中可以看出制品的成型后總體翹曲基本上維持在一個比較低的水平（與制品本身的長寬高相比較），除了在制品的四個角上所產生的翹曲較大外。在試模過后，根據(jù)實際測量的結果，可以再對注塑工藝過程、水道的布置等方面再作出必要的調整。在最終的實際設計中，因為動模板處有較多的頂桿和較大的斜頂，不利于安置水道，最終決定只在定模板上安排兩個冷卻回路，6根冷卻管道。 冷卻管道接頭設計由于模具結構和冷卻系統(tǒng)的設計，所采用的水管接頭為加長型，加長到96mm,如圖83所示，摘自文獻[13]P229根據(jù)JISB0203 選擇水管接頭的規(guī)格為PT1/8B,選擇悶頭螺釘?shù)囊?guī)格為PT1/8。圖83 水管接頭結構[13] 排氣結構的設計排氣是注射模具設計中不可忽視的一個問題。在注射成型中,如模具排氣不良,型腔內的氣體受壓縮將產生很大的背壓,防止塑料熔體正常快速的充模,同時,氣體壓縮所產生的熱量可能使塑料燒焦,在充模速度大,溫度高,物料黏度低,注射壓力過大和塑料過厚的情況下,氣體在一定的壓縮程度下會滲入塑料制件內部,造成氣孔,組織疏松等缺陷。排氣方式有：1）用分型面排氣。2）用型芯與模板配合間隙排氣。3）利用頂桿運動間隙排氣。4）用側型芯運動間隙排氣。5）開設排氣槽（當以上措施仍不足以滿足快速、完全排氣時，應在模具適當部位開設排氣槽或排氣）。此次設計的制品汽車后視鏡雖然從尺寸上看較大，但是由于模具設計成一模一腔結構，所以包氣并不是特別嚴重.。從下圖的模流分析的結果也證實了這一點。而且從下圖還可以看出包氣的位置主要集中在分型面處。完全可以通過分型面，型芯與模板配合間隙，頂塊的運動間隙和頂桿的運動間隙來快速、完全地排氣，此處我們沒有必要另設排氣槽。圖84 注塑過程中的包氣，圖中紅色為包氣發(fā)生的地方 注塑機與注塑模具的關系注射模具安裝在注射機上使用的，在設計模具時，除了應掌握注射成型工藝過程外，還應對所選注射機的有關技術參數(shù)有全面的了解，才能生產出合格的塑料制件。在模具設計的最后對注射量、注射壓力、鎖模力和安裝尺寸做一次校核，保證所設計的模具和所選的注射機符合要求。 注射量的校核前面我們選擇注射機時的一個重要依據(jù)就是注射量，因此，這里注射量一定是滿足要求的。 注射壓力的校核注射壓力的校核是檢驗注射機的最大注射壓力能否滿足成型的需要。只有在注射機額定的注射壓力內才能調整出某一制品所需要的注射壓力，因此注射機的最大注射壓力要大于所要求的注射壓力。由于制品成型時所需的注射壓力，與塑料品種、注射機類型、噴嘴形狀、制品形狀的復雜程度以及澆注系統(tǒng)等因素有關，一般難以精確計算。所以我們采用了模流軟件對注塑成型過程進行計算機模擬(模流軟件Moldflow的具體使用及參數(shù)設置可見文獻[1]、文獻[6]和文獻[8]，這里不再詳細說明使用方法和參數(shù)設置過程)，以獲得注塑壓力的預測值。如圖85所示，遠遠小于所選注射機的最大注射壓力。圖85 注塑壓力的時間分布圖 鎖模力的校核當高壓的塑料熔體充滿型腔時會產生一個朝注射機的軸向很大的推力 T推，該推力應小于注射機額定的鎖模力T合，否則在注射成型時會因鎖模不緊，而發(fā)生溢邊，跑料的現(xiàn)象。根據(jù)文獻[9]P113公式（53）型腔內塑料熔體的推力T推（N）為： 式中，為型腔內塑料熔體沿注射機軸向的推力，N；為塑料與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積，mm；為型腔內塑料熔體的平均壓力，MPa；為型腔內塑料熔體的壓力，MPa；為注射壓力，MPa；為壓力損耗系數(shù)，隨塑料品種，注射機形式，噴嘴阻力；流道阻力等因素變化，~，取k=。將、代入上式，可得小于注射機的合模力，所以不會發(fā)生溢料、跑料現(xiàn)象。 模具安裝部分的尺寸的校核為了使注射模具能順利地安裝在注射機上并生產出合格的制件，在設計模具時必須校核注射機與模具安裝部分有關的尺寸，校核模具最大高度和最小高度，模具的長度模具的寬度等。根據(jù)文獻[14]本副模具采用了標準模架，選擇Ｐ3型模架，模板板尺寸為400mm400mm，外形尺寸大小為400mm500mm屬中小型模架。完全可以在注塑機上進行安裝。模具的最終效果圖如圖887所示：圖86 整副模具的正面視圖圖87 整副模具的軸測圖 注塑工藝控制本注塑工藝安排只是為實際注塑工藝控制提供一個參考或者可以認為是一種建議，具體的工藝安排還需憑借經驗而定。 填充控制原理：塑料在填充過程中，在料桶中受到螺桿的剪切和加熱圈而塑化。塑料的熔體在螺桿運動的驅使下通過噴嘴注入模具型腔。由于在填充過程中料桶的體積保持不變（塑料的壓縮比較小，密度的變化相對來說可以忽略），因此注塑機的體積注射速率正比于螺桿的線性推進的速度。利用這種關系通過控制螺桿的運動進而控制注塑機體積注射速率。螺桿的運動是由注塑機的液壓回路控制的?，F(xiàn)在的注塑機基本上都采用了封閉的控制系統(tǒng)，因而可以實現(xiàn)對注塑過程的多級控制以達到精確控制的目的，如圖88所示：圖88 注塑過程中的多級控制[20]螺桿推進速度的變化，引起注射體積速率的變化，進而達到填充過程中相對均勻的熔前速度。如前所述，由于注塑過程中制品的截面不斷變化的，即熔前面積是不斷變化的，要想保持注塑過程中的熔前速度一致，必須根據(jù)變化的熔前面積實時調整螺桿的推進速度，這一點在實用中非常困難。實際使用中，只能采用分段控制螺桿速度的辦法來達到這個目的（摘自文獻[20]）。根據(jù)模流分析的結果，本制品在注塑過程中，建議采用以下的螺桿位置螺桿速度控制曲線如圖89所示：圖89 本制品在注塑過程中建議的螺桿位置速度曲線 保壓過程控制保壓壓力控制對于減小飛邊和防止機械損傷有非常重要的意義。良好的保壓壓力控制方式有助于減小制品收縮，提高制品的外觀質量。保壓壓力一般為注塑壓力的80%~