【文章內(nèi)容簡介】 第三章 澆注系統(tǒng)的設計由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道稱為澆注系統(tǒng)，通常由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。它向型腔中的傳質(zhì)，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設計及加工的復雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設計中的主要內(nèi)容之一。1）了解塑料的成型性能和塑料熔體的流動性。2）采用尺量短的流程，以減少熱量與壓力損失。3）澆注系統(tǒng)的設計應有利于良好的排氣。4）防止型芯變形和嵌件位移。5）便于修整澆口以保證塑件外觀質(zhì)量。6）澆注系統(tǒng)應結合型腔布局同時考慮。7）流動距離比和流動面積比的校核。 本課題洗衣機上蓋的澆注方式采用從蓋子一端直接澆口澆注的方式，因此模具的澆注系統(tǒng)只有主流道，這樣可以使模具結構緊湊，熔體流動阻力小，有利于消除深腔處氣體。 主流道的設計 主流道尺寸計算（1） 主流道長度主流道長度L，由附錄D可知，取L = 60 mm進行設計（2） 主流道小端直徑 主流道小端直徑 d = 注射機噴嘴直徑 + （ ～ 1）mm d =5mm（3） 主流道錐度主流道錐角一般應在2176?！?176。，取α= 4176。，所以流道錐度α/2=2176。（4） 主流道大端直徑主流道大端直徑d ′= d+2 L主tg（α/2）,式中（α=4176。）d ′=5+260tg（4176。/2）mm≈9mm（5） 主流道的球面半徑主流道的球半徑 SR = 注射機噴嘴球頭半徑+（1 ～ 2）mm =（10 +）mm = 。（6） 球面配合高度球面配合高度為 3 ～ 5 取h= 5mm（7）主流道的凝料體積 V主=∏/3 L主(R2主+ r2主+ R主r主) V主=()60(++) mm 3==（8）主流道當量半徑 Rn=（+）/2 mm = 主流道澆口套的形式 主流道襯套的形式有兩種：一是主流道襯套與定位圈設計成整體式，一般用于小型模具；二是主流道襯套與定位圈設計成兩個零件，然后配合在固定在模板上。 主流道為標準件可以選擇。主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交換地反復接觸，屬易損件，對材料要求較高，因而模具的主流道部分常設計成可拆卸更換的襯套式（俗稱澆口套），對材料的要求很嚴格，小型模具可以將主澆口套和定位圈設計成一個整體。澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等，本設計用T10A。熱處理要求淬火53 ～ 57 HRC，保證足夠的硬度，但是其硬度應低于與注射機噴嘴的硬度。見圖21：圖21 主流道交口套圖主流道的形狀為圓錐形，以便熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。主流道的尺寸直接影響到熔體的流速和沖模時間。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交口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨加工和熱處理。分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用，多型腔模具必須設置分流道，單型腔大型腔塑件在使用多個點澆注時也要設置分流道，分流道是塑料熔體進入型腔前的通道，可通過優(yōu)化設置分流道橫截面的形狀，尺寸大小和方向，使塑料熔體平穩(wěn)充型，從而保證最佳的成型效果。 影響分型面設計的因素 1）制品的幾何形狀，壁厚，尺寸大小及尺寸的穩(wěn)定性，內(nèi)在質(zhì)量和外在質(zhì)量要求。2）塑料的種類，亦即塑料的流動性，熔融溫度和熔融溫度區(qū)間，固化溫度以及收縮率。3) 注射機的壓力，加熱溫度及注射速度。4) 主流道及分流道的脫落方式5) 型腔的布置，澆口位置及澆口形式的選擇。1) 塑料經(jīng)分流道時的壓力損失及溫度損失要小。2) 分流道的固化時間應稍后于制品的固化時間，以利于壓力的傳遞及保壓。3) 保證塑件迅速而均勻的進入各個型腔。4) 分流道的長度應該盡量短，其容積要小。5) 型腔的布置，澆口位置及澆口形式的選擇。 常用分流道的截面面形狀有圓形、梯形、U字形和六角形等。要減少流道內(nèi)的壓力損失，則希望流道的截面積大，流道的表面積小，以減少傳熱損失，因此可用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率。圓形截面效率最高（即比表面最小），由于正方形流道凝料脫模困難，實際使用側(cè)面具有斜度為 5176?！?10176。的梯形流道。淺矩形及半圓形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用，當分型面為平面時，可采用梯形或U字型截面的分流道。從上述分析，該模具分流道截面采用梯形截面，其加工性能好，而且塑料熔體的熱量散失，流動阻力均不大。在設計時應盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡量避免熔體溫度降低，同時還要考慮減小分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。（1）一級分流道的長度 由于流道設計簡單，根據(jù)兩個型腔的結構設計，分流道較短，故設計時盡量選小一點的，單邊分流長度L分=50mm。（2）分流道尺寸具體計算1） 分流道的當量直徑 分流道的橫截面尺寸應根據(jù)塑件的大小，壁厚，形狀與所用塑件的工藝性，注射速率及分流道的長度等因素來確定，對于常見的壁厚（2～3）mm的塑件，材料為ABS的，～。根據(jù)公式（416）計算出來的直徑太小，考慮模具加工因素，故舍去。分流道的直徑D′=（～）D計算，此時取D′==9=8mm2） 由于分流道的橫截面為梯形，設梯形的下底面寬度為X，根據(jù)表46設置梯形的高h=5mm，則梯形的面積為A分=（X+X+25tan8。）h/2=（X+。）5再根據(jù)該面積的與當量直徑為5mm的圓面積相等，可得（X+5tan8。）5=∏/4D分2=82mm計算得X=9，則上底約為10mm（3）凝料體積1）分流道的長度L分=50mm2）分流道的面積 A分=（9+10）/25 mm2=225mm23）凝料體積 V分=50225 mm3=127500mm3=13cm3（4）校核分流道剪切速率1）確定注射時間：查表48，可知t=1s2）計算分流道體積流量：q分=（V分+V塑）/t=（13+）/ cm3/s=3)由公式（420）可得剪切速率：221。分= q分/（∏R分3）=103/[(8/2)3]s1=103 s1該分流道的最佳剪切速率處于主流道和澆口道的最佳剪切速率5102～5103s1之間，所以，分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。 分流道表面粗糙度和脫模斜度分流道表面不必很光滑，～，這是因為相對較粗糙的表面能增加外層塑料流動的阻力，使與其表面相接觸的塑料熔體凝固并形成一層絕熱層，從而利于內(nèi)部的塑料熔體的保溫。有以上可得，此處取Ra=，另外脫模斜度一般在5～10o之間，這里取脫模斜度8o。 澆口的設計澆口是連接分流道與型腔之間的一段細流道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件質(zhì)量影響很大。：1）型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結，防止其倒流；2)易于切除澆口凝料；3)對于多型腔的模具，用以平衡進料；該塑件要求顏色均勻一致，無黑點、雜質(zhì)等缺陷，表面質(zhì)量要求較高，采用一模一腔注射，為便于調(diào)整充模時的剪切速率和封閉時間，因此采用側(cè)澆口。其截面形狀簡單，易于加工，便于試模后修正。1)計算側(cè)澆口的深度 根據(jù)表410，可得側(cè)澆口的深度h計算公式為h=nt=2=式中t是塑件的厚度，n是塑料成型系數(shù)，對于ABS材料，其成型系數(shù)n=。在工廠進行設計時，澆口深度常常先取小值，以便今后在試模的時候可以調(diào)整，～，故此處的深度取h=。 根據(jù)表410可得側(cè)澆口的寬度計算公式 B=nA1/2/30=25571/2/30mm≈8mm其公式中A=2557 mm2為凹模的內(nèi)表面積。 ～，這里取L澆=。1）計算澆口的當量半徑 由面積相等可知∏R澆2=Bh，由此可知澆口的當量半徑為R澆=(Bh/∏)1/2校核澆口的剪切速率確定注射時間：查表48，可知t=1s計算澆口的體積流量：q澆=V塑/t=103mm3/s1計算澆口的剪切速率：221。澆= q澆/∏R澆3221。澆=103/[(5)3/2]s1=10103 s1 該側(cè)澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率5103～5104s1之間,所以主流道的剪切速率校核合格。 校核主流道的剪切速率（1） 計算主流道的體積流量q主=（V主+V分+nV塑）/t=（++1）/=（2） 計算主流道的的剪切速率 y主= q主/(∏R主3) =（）/()=103s1主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳速率5102～5103s1之間，所以，主流道的剪切速率校核合格。第四章 成型零件的結構設計及計算（1）凹模的結構設計凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模的結構的不同可將其分為整體式，整體嵌入式，組合式和鑲拼式四種。根據(jù)對塑件的結構分析，本設計中采用整體式凹模。如圖41所示：圖41 定模圖（2）凸模（型心）的結構設計凸模是成型零件內(nèi)表面的成型零件。通常可以分為整體式和組合式兩種類型。通過對塑件的結構分析可知，該塑件的型心也采用整體式，因塑件抱緊力較大，所以設在動模部分；凸模結構如圖42所示：圖42 動模圖（3）滑塊的結構設計凸模是成型零件一側(cè)外表面的凸起的成型零件。必須鑲嵌在動模固定板里進行滑動完成側(cè)向抽芯，還要用楔緊塊進行固定。所以結構如圖43所示：圖43 滑塊圖根據(jù)對成型塑件的綜合考慮，該塑件的成型零件要有足夠的剛度，強度，耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時考慮機械加工性能。又應為該塑件為大批量生產(chǎn)，所以構成凸凹模選用高合金鋼Cr12。對于成型塑件的側(cè)芯來說，由于脫模時與塑件的磨損嚴重，因此鋼材也選用Cr12。（1）凹模的尺寸計算 1)凹模的橫向尺寸的計算塑件外部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換L1=70177。=相應的塑件制造公差 Δ1= L1M=[(1+ Scp) ls1x1Δ1]+δz 上式中：塑件的平均收縮率Scp為：%——%，所以平均收縮率為（+）/2＝。x1————是系數(shù)，查表415可知 。Δ1————是塑件上相應尺寸的公差,Δ1=——塑件上相應的尺寸制造公差，中小型塑件=1/6Δ1=代入數(shù)值有L1M=[(1+ Scp) ls1x1Δ1]+δz =[（1+）]0+ =+ 2) 凹模深度的計算 塑件的厚度成型是通過凸凹模的配合而成型的，為了在凹模上設置分流到，取凹模的最深處的厚度為10mm。（2） 凸凹模尺寸計算1）橫向尺寸的計算塑件外部橫向尺寸的轉(zhuǎn)換L1=83177。=相應的塑件制造公差Δ1=L1M=[(1+ Scp) Hs1x1Δ1]+δz上式中：塑件的平均收縮率Scp為：%——%，所以平均收縮率為（+）/2＝。x1————是系數(shù)，查表415可知 。Δ1