【文章內(nèi)容簡介】 圖 3分型面示意圖 schemes of parting surface 線輪注塑模具 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔為止的一種完 整的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對制品質(zhì)量影響很大。它 的作用是將塑料熔體順利地充滿到模具行腔深處 ,以獲得外形輪廓清晰 ,內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制件 .分為普通流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。 該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，其包括：主流道、 澆口、 冷料穴。 澆 注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 [10] 1） 澆注系統(tǒng)與塑件一起在分型面上 ,應(yīng)有壓降 ,流量和溫度的分布的均衡布置； 2） 結(jié)合型腔布置考慮，盡可能采用平衡式分流道布置； 3） 盡量縮短熔體的流程，以便降低壓力損失、縮短充模時(shí)間； 4） 澆口尺寸、位置和數(shù)量的選擇十分關(guān)鍵，應(yīng)有利于熔體流動(dòng)、避免產(chǎn)生湍流、渦流、噴射和蛇形流動(dòng)，有利于排氣和補(bǔ)縮，且應(yīng)設(shè)在塑件較厚的部位，以使熔料從后斷面移入薄斷面，以利于補(bǔ)料； 5） 避免高壓熔體對模具型芯和嵌件產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移的產(chǎn)生； 6） 澆注系統(tǒng)凝料脫出應(yīng)方便可靠，凝料應(yīng)易于和制品分離或者易于 切除和整修； 7） 熔接痕部位與澆口尺寸、數(shù)量及位置有直接關(guān)系，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)要預(yù) 12 先考慮到熔接痕的部位、形態(tài)，以及對制品質(zhì)量的影響； 8） 盡量減少因開設(shè)澆注系統(tǒng)而造成的塑料凝料用量； 9） 澆注系統(tǒng)的模具工作表面應(yīng)達(dá)到所需的硬度、精度和表面粗糙度，其中澆口應(yīng)有 IT8 以上的精度要求； 10） 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮儲存冷料的措施； 11） 盡可能使主流道中心與模板中心重合，若無法重合應(yīng)使兩者的偏離距離盡可能小。 線輪注塑模具 主流道的設(shè)計(jì) 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動(dòng)和開模時(shí)主流道凝料的順利拔出。 ． 主流道尺寸 1）主流道小端直徑 d=注射機(jī)噴嘴直徑 +1～ 2mm =4+1～ 2mm 取 d =6（ mm） （ ） 這樣便于噴嘴和主流道能同軸對準(zhǔn) ,也能使的主流道凝料能順利脫出 2）主流道球面半徑 主流道入口的凹坑球面半徑 R,應(yīng)該大于注射機(jī)噴嘴球頭半徑的 ～ 之 ,兩者不能很好的貼 合 ,會讓塑件熔體反噴 ,出現(xiàn)溢邊致使脫模困難 . R=注射機(jī)噴嘴球頭半徑 +～ 1mm =12+～ 1mm=13mm （ ） 3）主流道長度 L 一般按模板厚度確定，但為了減小充模時(shí)壓力降和減少物料損耗，以短為好，小模具控制在 50 之內(nèi)在出現(xiàn)過長流道時(shí)，可以將主流道襯套挖出深凹坑，讓噴嘴伸入模具。本設(shè)計(jì)中結(jié)合該模具的結(jié)構(gòu) 取 L=35（ mm） 4）主流道大端直徑 D=d+2Ltgα （ 錐 度 α 為 2176。 ～ 6176。 ，取 α =3176。 ） （ ） ≈ 9 取 D=9（ mm） 2． 主流道襯套的形式及尺寸 13 主 流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理，常采用碳素工具鋼，如 45 鋼、 T8A、 T10A等，熱處理硬度為 53～ 58HRC。 圖 4 澆注口簡圖 The diagram of Pouring enter 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，它的作用是增加和控制塑料進(jìn)入型腔的流速并封閉裝填在型腔內(nèi)的塑料，以保證充填實(shí)，確保制品質(zhì)量。澆口的形狀、位置和尺寸對制品的質(zhì)量影響很大。 ． 澆口的主要作用有如下幾點(diǎn)： [11] 1）熔體充模后，首先在澆口處凝結(jié)，當(dāng)注射機(jī)螺桿抽回時(shí)可防止熔體向流道回流； 2）熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時(shí)會產(chǎn)生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模； 3）易于切除澆口尾料； 4）對于多型腔模具，澆口能用來平衡進(jìn)料。對于多澆口的單型腔模具，澆口還能用以控制熔接痕的位置。 ． 澆口尺寸的確定 澆口的截面積一般為分流道截面積的 3%～ 9%，截面的形狀多為矩形（寬度與厚度的比為 3： 1）或圓形；澆口長度約為 ～ 左右。在設(shè)計(jì)的時(shí)候一般取小值，在 以便在試模時(shí)修正。澆 口最終的具體尺寸根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和零件的尺寸和形狀的要求確定。 3． 澆口位置的選擇 14 澆口位置與數(shù)量對制品質(zhì)量影響很大，選擇澆口位置時(shí)應(yīng)遵循如下原則： 1）澆口應(yīng)設(shè)在能使型腔的各部位、各角落同時(shí)充滿的位置； 2）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件較厚的部位，以使熔料從厚斷面移入薄斷面，以利于補(bǔ)料； 3）澆口應(yīng)設(shè)在有利于排除型腔中氣體的部位； 4）口應(yīng)設(shè)在避免塑件表面產(chǎn)生熔合紋的部位； 5）對于帶 有長型心的模具，澆口應(yīng)設(shè)置在能使進(jìn)料沿型心軸向均勻進(jìn)行，以免型 被熔體沖擊而變形； 6）澆口的設(shè)置應(yīng)避免熔體的斷裂； 7）澆口的設(shè)置應(yīng)不影響 塑件的外觀； 8）澆口不要設(shè)置在塑件使用中承受彎曲載荷或沖擊載荷的部位。 ． 澆口結(jié)構(gòu)的形式 注射模的澆口結(jié)構(gòu)形式較多，不同類型的澆口其尺寸、特點(diǎn)及應(yīng)用情況個(gè)不相同。按澆口的特征可分為限制澆口（既封閉式澆口，在分流道與型腔之間有突然縮小的阻尼式澆口）和非限制澆口（既開放式澆口，又稱直接澆口或主流道式澆口）；按澆口形狀可分為點(diǎn)澆口、扇形澆口、盤形澆口、環(huán)行澆口及薄片式澆口；按澆口的特征性質(zhì)可分為潛伏式澆口、護(hù)耳澆口；按澆口所在的塑件的位置可分為中心澆口和側(cè)澆口等。 本模具采用直接澆口 ，又稱主流道型 澆口（即主流道作為直接澆口），在單型模腔內(nèi)，塑料熔體直接流入型腔，因而壓力損失小，進(jìn)料速度快，成型比較容易，另外，它傳遞壓力好，保壓補(bǔ)縮作用強(qiáng)，模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造方便，但除去澆口困難，適合各種塑料成型，尤其加工熱敏性及搞黏度材料成型，高質(zhì)量的大型或深腔殼體，箱形塑料等等。 圖 5 主流道型澆口示意圖 The schemes of Mainstream way type gate 線輪注塑 模具澆注系統(tǒng)凝料的脫出機(jī)構(gòu) 15 通常采用直接澆口的模具，其澆注系統(tǒng)凝料一般與塑件連在一起。塑件脫出時(shí)，先用拉料桿拉住冷料穴，使?jié)沧沧⑾到y(tǒng)留在動(dòng)模一側(cè)，然后用推桿或拉料桿推出，靠其自重而脫落。 線輪注塑模具 冷料穴的設(shè)計(jì) 在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機(jī)噴嘴和主流道入口這一段熔體因輻射散熱 而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機(jī)料筒以內(nèi)約10～ 25mm 的深度有個(gè)溫度逐漸升高的區(qū)域，這時(shí)才達(dá)到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動(dòng)性能及成形性能不佳，如果這里相對較低的冷料進(jìn)入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個(gè)井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴（冷料井）。 冷料穴的作用是儲存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭及熔體流動(dòng)的前鋒冷料，以防止冷料進(jìn)入型腔而影響制件質(zhì)量。 主流道冷料穴常設(shè)在主流道的末端 ，開模時(shí)應(yīng)將主流道中的冷凝料拉出 ,所以冷料穴直徑宜稍大于主流道大端直徑 .由于該模具具有垂直分型面即側(cè)向分型，冷料穴分別開在左右瓣合模上，開模時(shí)，將主流道中的凝料拉出來；側(cè)向分型時(shí)，冷料穴中的凝料會制動(dòng)脫落。 其中 D為主流道大端直徑 ,該模具取 d=D=9 (mm), 其中 3為主流道的冷料穴，這樣 設(shè)計(jì)的好處是不 僅 能容納熔料的冷峰，同時(shí)還可以配合拉料桿巧妙的拉出凝料，見圖 6。 澆注凝料 定模板 U形冷料穴 型芯 圖 6 主流道冷料穴 The cold material acupuncture point of mainstream way 線輪注塑模具 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 排氣系統(tǒng)對確保塑件成型質(zhì)量起著重要的作用，排氣方式有以下幾種： 1)利用排氣槽； 2)利用型芯、鑲件、推桿等配合間隙； 3)對于大中型、深型腔塑件為了防止塑件在頂出時(shí)造成真空而變形，必須設(shè)置進(jìn)氣裝置。 開設(shè)排氣槽應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1)根據(jù)進(jìn)料口的位置，排氣槽應(yīng)開設(shè)在型腔最后充滿的地方； 2)盡量把排氣槽開設(shè)在模具的分型面上； 3)對于流速較小的塑件，可利用模具的分型面及零件配合的 間隙進(jìn)行排氣； 4)排氣槽的尺寸要視塑料種類而定，通常為 ~，一般情況下， ABS、HIPS、 PC、 PMMA、 SAN 為 ；而高流動(dòng)性的塑料如 PP、 PE、 PA，若沒有加填充劑則為 ； 5)當(dāng)型腔最后充填部位不在分型面上，其附近又無可供派氣的推桿或可活動(dòng)的型芯時(shí)，可在型腔相應(yīng) 部位鑲嵌經(jīng)燒結(jié)的金屬塊（多孔合金塊）以供排氣。 該套模具的排氣方式 采用 利用制品推桿的配合間隙，分型面以及活動(dòng)型芯滑塊 之間的配合間隙來進(jìn)行排氣。 線輪注塑模具 成型零件工作尺寸計(jì)算 凹模（型腔）和凸模（型芯）工作部分的尺寸計(jì)算 [13] 1）凹模內(nèi)形尺寸的計(jì)算 塑料制品的外形尺寸取決于凹模的內(nèi)形尺寸，凹模內(nèi)形尺寸由如下公式計(jì)算： D M ＝ [ D(1 + SCP ) xΔ ] + δ M ＝ [140(1 + ) 34 ] + = (mm) （ ） 2)凸模外形尺寸的計(jì)算 塑料制品的內(nèi)孔尺寸取決于凸模的外形尺寸，凸模外形尺寸的計(jì)算公式如下： dp ＝ [ d(1 + SCP) + xΔΔ ]0p?δ （ ） dp1 = [38(1 + ) + 34 ]? =? (mm) dp2 = [14(1 + ) + 34 ]00138－ . =? (mm) 3)凹模高度尺寸的計(jì)算 當(dāng)塑料制品高度尺寸為 0H?Δ 時(shí) : 17 HM ＝ [ H(1 + SCP) + xΔ ]?δM0 ＝＝ [20(1 + ) + 34 ] ? =? (mm) （ ） 式中： D M— 凹模內(nèi)形公稱尺寸 ； D— 塑料制品外形公稱尺寸； dp— 凸模 外形 公稱尺寸； HM— 凹模高度公稱尺寸； H— 塑料制品的高度公稱尺寸； δ m— 凹模制造公差，一般為（ 18 ～ 14 ） ΔΔ ， 本設(shè)計(jì)取 18 ； δ p— 凸模制造公差，一般為（ 18 ～ 14 ） ΔΔ ， 本設(shè)計(jì)取 18 ； Δ — 塑料制品公差； x — 修正系數(shù)，一般為 12 ～ 34 ，本設(shè)計(jì)取 34 ； SCP— 塑料的平均收縮率 。 線輪注塑模具 型腔側(cè)壁的計(jì)算及校核 在注射成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度。如果型腔壁厚和底版的厚度不夠，當(dāng)型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過型腔材料本身的許用應(yīng)力是，型腔將導(dǎo)致塑件變形，甚至開裂。與此同時(shí)，若剛度不足將導(dǎo)致過大的彈性變形 ，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對型腔進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算 ： 1） 對圓形整體型腔側(cè)壁厚度按剛度條件校核 ： ? ? 314 ）（ ?Ephs ? （ ） 按（ ）計(jì)算結(jié)果 為 ，而實(shí)際上最薄的壁厚是 8mm，所以符合要求。 2） 對圓形整體型腔側(cè)壁厚度按強(qiáng)度條件校核 ： ? ?? ? ?????? ??? 12 21）（ prs ? ? （ ） 按（ ）計(jì)算結(jié)果 為 ，設(shè)計(jì)中的壁厚為 8mm，所以符合要求； 18 3） 對圓形整體型腔底版厚度按剛度條件校核 ? ? 314 ）（ ?Ephhs ? （ ） 按（ ）計(jì)算結(jié)果 為 ，設(shè)計(jì)中的實(shí)際最小厚度為 16mm，所以符合要求 ； 4） 對圓形整體型腔底版厚度按強(qiáng)度條件校核 ? ? ）（ ?prhs ? （ ） 按 ()計(jì)算結(jié)果 為 ，設(shè)計(jì)中的實(shí)際厚度為 16mm，所以符合要求 式中 r— 凹模內(nèi)半徑（ mm）， p— 型腔壓力，一般為 25～ 45MPa [σ ]— 彎曲許用應(yīng)力（ MPa），具體值為 40Cr 785（ MPa）