【文章內(nèi)容簡介】 從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，它有主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。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。 主流道 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀和尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此必須使熔體的溫度將和壓力損失最小。主流道如圖所示： 13 圖 31 主流道 主要參數(shù)：錐角 α =2176。； 內(nèi)表面粗糙度 Ra= m。 小端直徑 D=d+(～ 1)mm,d=4mm,所以 D=5mm； 半徑 R=r+(1～ 2)mm,r=12mm, 所以 R=13mm； 材料為 T8A； 由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨加工和熱處理。 澆口套的設計 澆口套的結(jié)構(gòu)形式有：一種是澆口套與定位圈做成整體的，用螺釘直接固定在定模座板上，一般用于小型注射模。 14 圖 32 澆口套 另一種是澆口套和定位圈設計成兩個零件的形式，以臺階的形式固定在定模座板上，在該套模具設計中采用的是第一種方法。 澆口套的形式和尺寸如上圖： 分流道的設計 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)向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡量短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。 分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形， U 形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小以減少傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的凝料脫模較困難，所以一般制成梯形流道。該模具采用的是 U 形流道，而且各處的截面面積相等，這種流道有利于脫模。 冷料穴的設計 冷料穴一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道末端，起作用是存放料流前端的冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫，此外，開模時 15 又能將主流道凝料從定模板中拉出，冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端直徑，冷料穴和分流道的尺寸如下圖所示： 圖 33 拉料桿 型腔型芯 和型芯的 確定 型腔的結(jié)構(gòu)和固定 型腔是成型塑件外表面的主要零件，按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式的和組合式的，整體式的是在整塊金屬模版上加工而成，其特點是牢固，不易變形，不會使塑件產(chǎn)生拼接線痕 跡，但缺點是整體式型腔加工困難，熱處理不方便，常用于形狀簡單的中小型模具上。組合式型腔結(jié)構(gòu)是由兩個以上的零部件組合而成。根據(jù)以上分析由于塑件的形狀比較簡單，型腔加工起來比較容易，所以本套模具采用的是整體式的型腔，加工時要保證型腔的精度要求，并選擇合理的熱處理方式。 型芯的結(jié)構(gòu)和固定 型芯是成型塑件內(nèi)表面的主要零件，主要有主型芯、小型芯、螺紋型芯、和螺紋型環(huán)等。對于該塑件而言，需要一個主型芯和四個小型芯，還 16 需要另外一個型芯，于其它的形式就不作介紹了。 1. 主型芯的結(jié)構(gòu)設計 主型芯的結(jié)構(gòu)可以分為 整體式的和組合是的兩種。 （ 1） 整體式型芯的特點是：結(jié)構(gòu)牢固，但加工不方便，消耗的模具鋼多，主要用于工藝試驗或小型模具上形狀簡單的型芯。 （ 2） 組合式型芯的結(jié)構(gòu)特點：加工方便，這種結(jié)構(gòu)是將型芯單獨加工后，再鑲?cè)肽０逯校@種結(jié)構(gòu)的型芯與整體式結(jié)構(gòu)相比可以節(jié)省材料。 在本套模具中的主型芯采用組合式的，主型芯的固定是用進限位釘固定。 主 型芯的結(jié)構(gòu)設計 小型芯是用來成型塑件上的小孔或槽。小型芯單獨制造后，再嵌入模板中，小型芯采用直接固定在限位釘上。但由于本套模具中的小型芯細長，將面臨著小型芯固定在哪個模板上的 問題，如果小型芯固定在動模一側(cè)，在開合模過程中模板相對移動，小型芯的強度可能不夠，因此必須較核型心的強度。 成型零部件的設計 型腔壁厚和底板厚度的計算 在注塑成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應該具有足夠的強度和剛度。如果型腔壁厚和底板的厚度不夠，當型腔中產(chǎn)生的內(nèi)應力超過型腔材料本身的許用應力 [σ ]時，型腔將導致塑性變形，甚至開裂。與此同時，若剛度不足將導致過大的彈性變形，從而產(chǎn)生型腔向外膨脹或溢料間隙。因此，有必要對型腔進行強度和剛度的計算，尤其重要的是精度要求高 的大型塑件的型腔，不能僅憑經(jīng)驗確定。 根據(jù)大型模具按剛度條件設計，按強度校核；小型模具按強度條件設計，按剛度條件校核。 在本套模具中采用的圓形型腔所以計算時要用圓形型腔的側(cè)壁和底板厚度的計算公式。 按強度條件計算側(cè)壁厚度： 17 S≥ r ? ?? ? ???????? ?? 12 p? ? （ 33） [σ ]—— 材料的許用應力； P—— 模腔壓力； R—— 凹模型芯內(nèi)半徑或型芯外半徑； S—— 凹模側(cè)壁厚度； 定模板常采用 45 鋼 ,T8,T10, CrWMn 等 制造。在該模具中滑塊的材料采用 CrWMn,因為 CrWMn 是低合金冷作塑模鋼切削加工比較容易，淬火性、耐磨性、拋光性都比結(jié)構(gòu)鋼好，熱處理變形也比較小，在塑模鋼中價格比較便宜，適合于在大批量塑料制件生產(chǎn)中制造熱塑性塑料所用的凸模和凹模等零部件，并且允許這些零部件的形狀比較復雜精度比較高。而且該種材料適合用于熱處理變形小的型腔、型芯或鑲件和增強塑料的成型模具。 CrWMn 的許用應力 [σ ]=600MPa； 型腔壓力 P=40 80%=32MPa； r=20mm。 所以 S≥ 6 ???????? ??? 1322600 600 ≥ 取 S=； 圓形型腔底板厚度的計算： H≥ ? ?? pr （ 34） ≥ 60 0 2?? ≥ 取 H=7mm； 成型零件工作尺寸的計算 成型零件工作尺寸是指直接用來構(gòu)成塑件形面的尺寸，例如型腔和型芯的徑向尺寸、深度和高度尺寸孔間距離尺寸、孔或凸臺至某成型面的距 18 離尺寸，螺紋成型零件的徑向尺寸和螺距尺寸。型腔型芯的工作尺寸的精度直接影響塑件的精度，該塑件是普通的圓形塑件而且精度不高 ，所以塑件精度容易保證。 成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種：一種是平均值法，見平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算：另一種方法是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進行計算；前一種方法簡便但不適合精密塑件的模具設計，后一種方法復雜，但能保證較好的精度，由于該塑件是普通的塑件，所以采用平均值法，從經(jīng)濟方面考慮也更合適。 計算成型零部件工作尺寸要考慮的因素有： （ 1）：塑件的收縮率波動； （ 2）：模具成型零件的制造誤差： （ 3）：模具成型零件的磨損； （ 4）：模具安裝配合誤差； 查《塑料成型工藝于模具設 計》從附錄 B 中查的該材料的最大收縮率Smax=%, 最 小 收 縮 率 Smin=%, 由 此 該 塑 件 的 平 均 收 縮 率 S=（ ） /2 100%=% 該塑料件收縮率波動誤差為： δ s=(SmaxSmin)Ls δ s1= 40=20mm δ s2= 12=6mm δ s3= 4=2mm 型腔徑向和型芯徑向尺寸的計算： 小型芯的尺寸如圖所示： 19 圖 44 小型芯 其徑向尺寸計算： （ lm1） 0???=[(1+S) ls＋ ] 0??? （ 45） =[(1+) 5＋ ] 0??? = 上述兩式中修正系數(shù) x=1/2～ 2/3，即當塑件尺寸較大、精度要求低時取小值，反之取大值。上述兩式取 x=2/3。 型腔的徑向尺寸計算： 塑件的基本尺寸 Ls 是最大尺寸，其公差 D 為負偏差。 Lm1) ???0 =[(1+s)] ???0 20 =[(1+) ] ? = ? (Lm2) ???0 =[(1+s) D] ???0 =[(1+) ] ? = ? (Lm3) ???0 =[(1+s) D] ???0 =[(1+) ] ? = ? 型腔深度的計算： （ Hm） ???0 =[(1+S)HsxD] ???0 =[(1+) ] ? = ? (Hm） ???0 =[(1+S)HsxD] ???0 =[(1+) ] ? = ? (Hm） ???0 =[(1+S)HsxD] ???0 =[(1+) ] ? = ? 21 圖 45 型腔 模架的選用 模架是設計、制造塑料注射模的基礎部件。為了提高模具質(zhì)量，縮短模具制造周期，組織專 業(yè)化生產(chǎn)現(xiàn)規(guī)定我國注射模國家標注有兩個，即GB/T12556 —— 1990《塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件》和 GB/T12555 —— 1990《塑料注射模大型模架》。前者適用于模板尺寸為 B L≤ 560mm900mm；后者的模板尺寸 B L 為（ 630mm 630mm） ～ (1250mm 2021mm)。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國的部分地區(qū)形成了自己的標準，該設計采用標準模架。 模具高度尺寸的確定 現(xiàn)在各塊板的厚度已經(jīng)標準化，所需要的只是選擇，如何選擇合理的厚度，這里有兩個尺寸需要注意： （ 1）：凸模底板厚度和凹模底板厚度；在注射成型時型腔中有很大成型壓力，當塑件和凝料在分型面上的投影面積很大時，茹凸模底板厚度不夠，則極有可能使模架發(fā)生變形或者破壞，所以凸模底板厚度尺寸需要校核才能確定。 （ 2）：推板推出距離；在分模時塑件一般是粘結(jié)在型芯上的，需要推桿或推板推出一定的距離才能脫離型芯，該塑件的高度為 24mm 黏結(jié)在型芯上的尺寸約為 24mm，所以當推出距離為 24 mm 時就能使塑件和型芯分離，如果 C 板 的高度太小，則推出的距離不夠使塑件脫離型芯，在本套模具中推出塑件的距離即塑料高度要小于墊塊減去推板和 推桿固定板的厚度。 22 由于該模具采用一模兩腔根據(jù)塑件的大小、高度、壁厚的計算以及模架的空間能夠裝下螺釘，選用模架的大小為 200 mm 250mm。 查國家標準模架的組合尺寸為： 模板： 寬度 B0=200 ㎜， 長度 L=250 ㎜， 厚度 A=20mm、 B=25 ㎜； 座板：寬度 B1=250 ㎜ , 定模 厚度 H1=25㎜，動模 H2=25 ㎜； 墊板： 寬度 B3=40 ㎜， 厚度 C=50 ㎜； 支承板： 厚度 H3=32 ㎜； 推桿固定板板： 厚度 h1=16 ㎜； 推板 ： 厚度 h2=16 ㎜，寬度 B2=118 ㎜； 導柱： 直 徑 d=10 ㎜； 導套： 直徑 d1=14 ㎜； 推桿： 直徑 d2= ㎜； 結(jié)構(gòu)零部件的設計 墊塊的設計 用于支承動模成型部分并形成推出機構(gòu)運動空間的零件稱為墊塊。在該設計中墊塊設計成了一個單獨的零件，這樣比較經(jīng)濟。墊塊的材料采用45 鋼。 定模座板和動模座板的設計 定模座板：使定模固定在注射機的固定工作臺面上的模板。 動模座板：使動模固定在注射機的移動工作臺面上的模板 設計模板在注射機上安裝時需注意： 模板外形尺寸不受注射機拉桿間距的影響；小型模具一般只在定模座板上設置定位 孔，大型模具則在定、動模板上均需設置定位孔，設備的定位孔徑與模具的定位圈尺寸需配合良好；定、動模安裝孔的位置和孔徑與注射機固定板及移動模板的一系列螺紋孔相匹配，以便安裝、壓緊模具。 動、定模板的厚度： 動、定模板是分別與注射機的移動工作臺面和固定工作臺面接觸的模板，對鋼度與強度要求不高，一般可采用 Q235 和 45鋼，該設計中采用 45 23 鋼調(diào)質(zhì)處理硬度為 230～ 270HB。 導向與定位機構(gòu) 注射模的導向機構(gòu)主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向機構(gòu)用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構(gòu)的運動導向。錐 面定位機構(gòu)用于動定模之間的精密對中定位。該塑件的精度要求一般所以用導柱導套導向即可。導柱既可以設置在動模一側(cè)，也可以設置在定模一側(cè)，應根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來確定，在本套模具設計中導柱設置在動模一側(cè)。 （ 1）：導柱的設計 國家標準規(guī)定了導柱的兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導柱和有肩導柱，大型而長的導柱應開設油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導柱導向的摩擦。若導柱需要支撐模板的重量大，特別對于大型，精密模具，導柱的直徑需要進行強度校核。由于該模具是中小型的模具所以導柱的直徑可以根據(jù)模架進行選擇，不用進行強度校核。而且模具中選用的是帶頭導 柱。 1）：形狀 導柱的前端應做成錐臺形或半球形，以使導柱能順利的進入導向孔，由于半球形加工比較困難，所以導柱的前端做成了錐臺形。 導柱的 結(jié)構(gòu)