【正文】 直分型面。為了使凝料從其中順利推出，需設(shè)計成圓錐形，錐角為 20~60，表面粗糙度 Ra m,主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注塑機(jī)及一定溫度、壓力的塑料熔體要冷熱交替反復(fù)接觸，屬易損件，對材料的要求較高，因而模具的主流道部分常設(shè)計成可拆。一般采用碳素工具鋼即 T8A、 T10A 等。把它熱處理到 53~57HRC。取主流道的球面 半徑為. 分流道的設(shè)計 分流道是指主流道末端與澆口之間的通道。此副模具采用圓形的截面形狀，對于壁厚小于 3mm,質(zhì)量在 200g 以下的塑件，截面的直徑可采用如下的的經(jīng)驗公式： D=第 30 頁 共 39 頁 = = 其中 D 是分流道的直徑， L 是分流的長度， W 是塑件的質(zhì)量，此副模具選分流道的截面積為 D=2mm,由于分流道與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑 料的熔體的流動狀態(tài)較為理想，因而分流道的內(nèi)表面粗糙度 Ra 要求比較高，一般取 左右。分流道在分型面上的布置的形式，它必須遵循以下兩方面的原則，即一方面排列緊湊，縮小模具板面的尺寸，一方面流程盡量短，鎖模力力求平衡，該模具采用平衡式的分流道。 分流道的布置 分流道的布置也根據(jù)型腔的位置而定，型腔位置確定要考慮模具在分型面上力的平平衡問題，它的要求是反作用力，以及鎖模力就作用于主流道中心。根據(jù)流體力學(xué)和熱力學(xué)原理可知，圓形橫截面流動陰力最小，熱量損失小，熔體降溫最慢。 澆口的設(shè)計 澆口亦稱進(jìn)料 口，是連接分流道與型腔的通道。它是整個澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵的部位，也是最薄點。其形狀、大小及位置應(yīng)根據(jù)塑件大小、形狀、壁厚、成型材料及塑件技術(shù)要求等進(jìn)行而確定。澆口分限制性澆口和非限制性澆口，該塑件采用的是限制性澆口，它一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，有利于塑料進(jìn)入，使其充滿型腔。另一方面改善塑料熔體進(jìn)入型腔的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質(zhì)量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分開的作用。 設(shè)計中，澆口的位置及尺寸的要求是比較嚴(yán)格的，初步試模，必要時還需要修改。因此澆口的位置的開設(shè)，對成型性能及成型質(zhì)量的影響是很大的。一般在選擇澆口位置時，需要根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝及特征，成型質(zhì)量和技術(shù)要求，綜合分析。一般要滿足以下原則： 第 31 頁 共 39 頁 (1) 盡量縮短流動距離。 (2) 澆口應(yīng)開設(shè)在塑件的壁厚。 (3) 必須盡量減少或避免產(chǎn)生熔接痕。 (4) 應(yīng)有利于型腔中氣體的排除。 (5) 考慮分子定向的影響。 (6) 避免產(chǎn)生噴射和蠕動。 (7) 不在承受彎曲沖擊載荷的部位設(shè)置澆口。 (8) 澆口位置的選擇應(yīng)注意塑件的外觀質(zhì)量。 經(jīng)過分 析，我們可以設(shè)計直徑為 1 的圓柱形，有利于成型效果。 冷料穴的設(shè)計 用一個井穴將主流道延長以按收冷料，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產(chǎn)生的井穴稱為冷料穴。 冷料穴一般設(shè)計在主流道對面的動模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些。深度約為直徑的 1~ 倍。冷料穴除了具有容納冷料的作用外，同時還具有在開模時將主流道和分流道的冷料勾住，使其保留在動模一側(cè)，便于脫模。本次設(shè)計中我們采用了直徑為 5 的冷料穴和拉料針。 9 排氣系統(tǒng)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 排氣系統(tǒng) ABS 料 在熔化時，會產(chǎn)生氣體，所以當(dāng)塑料在充滿型腔時及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣，如果在型腔中不及時排除干凈，可以會在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及充填缺料等缺陷。另一方面氣體的受壓產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度，還可能造成塑件碳化或燒焦。注射成型時的排氣可采用如下四種方式排氣： 1 利用配合間隙排氣； 2 在分型面上開設(shè)排氣槽排氣； 3 利用排氣守排氣； 第 32 頁 共 39 頁 4 強制性排氣； 該模具是采用利用配合間隙排氣。其間隙值約為 ~常用于中小型的簡單模具。 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計 模具溫度對模具的影響 （ 1）模具在成型的過程中，模具的溫度會直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件的質(zhì)量。 （ 2）模具溫度過高，成型收縮大。脫模后塑件變形率大，而且還容易造成溢料和黏模。 （ 3）模具溫度過低，則熔體流動性差，塑件輪廓不清晰，表面還會產(chǎn)生明顯的銀絲或流紋等缺陷。 （ 4）當(dāng)模具的溫度不均勻時，型芯和型腔溫度差過大，塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹取變形，會影響塑件的形狀和尺寸精度。 綜上所述，模具上需要設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以達(dá)到理想的溫度要求。通常溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)兩種。由于本塑件采 用的是 ABS，其黏度低、流動性較好，對模具溫度的要求不高，因此只要設(shè)計冷卻系統(tǒng)就可以了，加熱系統(tǒng)就不需設(shè)計。 冷卻系統(tǒng)的計算很麻煩，在此只進(jìn)行簡單的計算，在單位時間內(nèi)熔體凝固時所放出的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱量，模具溫度設(shè)為40℃。 冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則 （ 1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； （ 2）冷卻水孔數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻。根據(jù)經(jīng)驗，一般冷卻水孔中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻水孔直徑的 1~2 倍，冷卻水孔中心距約為 3~5 倍，水孔直徑一般為 8~12。 （ 3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，當(dāng)塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面的距離應(yīng)處處相等。 （ 4）澆口處加強冷卻。一般在注射成型時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)溫度越低，因此加強澆口處的冷卻。 第 33 頁 共 39 頁 （ 5）盡量降低進(jìn)水和出水的溫度。如果進(jìn)水和出水的溫度過大，將使模具的溫度分布不均勻，尤其對流程很長的大型塑件，料溫越流越低，對于矩形模具，通常沿模具寬度方向開設(shè)水孔，使進(jìn)水與出水溫度差不大于 5℃。 （ 6）合理選擇冷卻水道的形式。 （ 7）合理確定冷卻水管接頭的位置。為不影響操作，進(jìn)出口水管接頭通常設(shè)在注射 機(jī)背面的模具同一側(cè)。 （ 8）冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機(jī)構(gòu)（如推桿孔、小型芯孔等）發(fā)生干涉現(xiàn)象，設(shè)計時要通盤考慮。 （ 9）冷卻水孔進(jìn)出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運過程中造成損壞。 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 冷卻介質(zhì)的選擇 冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水較多，因為水的熱容量大、傳熱系數(shù)大，成本低。用水冷卻，即在模具型腔周圍或內(nèi)部開設(shè)冷卻水道。由于 ABS 的黏度低、流動性好，成型工藝要求模具溫度都不太高，所以常采用水對模具冷卻。 冷卻水的體積流量計算 1v1qWQC? ? ??12（ ） 式中： 1Q — 單位質(zhì)量的塑件制品在凝固時所放出的熱量， ABS為 310～ 400 kgkJ ， 取 24 10 /kJ kg? ； W — 單位時間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑件質(zhì)量（ /minkg ）按每分鐘注 1 次； ? — 冷 卻水的密度（ 1000 3/kgm ）； 1C — 冷卻的比熱容（ /kJ kg ℃）； ?1 — 冷卻水出口溫度（取 25℃ ）； 第 34 頁 共 39 頁 ?2 — 冷卻水進(jìn)口溫度（取室溫的溫度 20℃ ）。 10414 3 2?? ???Vq m i 33 m??? 定冷卻水管的直徑 d 為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取冷卻水孔的直徑 d=8mm 確定冷卻水在管道的流速 ? 24 vqd? ?? ? ? ? ??? ? ? 求冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù) h 87 fh ??? （ ）d 式中： f — 冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)，可查表取 f ? （水溫為 25℃ ）； ? — 冷卻介質(zhì)在一定溫度下的密度（ 1000 3/kgm ）； ? — 冷卻介質(zhì)在流 道中的流速， /ms； d — 冷卻水管的直徑， mm 。 ? ?? ? 100 08 ???h ? ?ChmkJ 023107 3 ???? 確定冷卻管道的總傳熱面積 A 160WQA h ?? ? ? ?? ? 3 ???? ???A 第 35 頁 共 39 頁 m??? 模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻水孔數(shù) An dL?? 式中： L— 冷卻水管的總長度， mm ； ? ? ? ? 2?? ???n ? 從計算結(jié)果看，因塑件算中等，單位時間注射量下，所以需冷卻水道也比較小，但一 條冷卻水道對模具來說是不可取的。因為冷卻不均勻，會使塑件產(chǎn)生很多缺陷。 根據(jù)注射廠的生產(chǎn)現(xiàn)場經(jīng)驗，本設(shè)計在型腔固定板上采用 2 條水道，在型芯固定板上開設(shè) 2 條冷卻水道。水道流量的大小可根據(jù)注射時具體工藝情況進(jìn)行調(diào)整，水孔的開設(shè)詳細(xì)情況見裝配圖。 10 繪制裝配圖 運用 Auto CAD 軟件，按照上述幾章設(shè)計的尺寸，繪制模具裝配總圖及各零件圖?？傃b配圖按照 0圖紙繪制，零件圖則按照 3等 圖紙繪制。圖樣幅面應(yīng)符合國家 ()標(biāo)準(zhǔn) 。 先繪制裝配草圖，經(jīng)指導(dǎo)老師認(rèn)可，才進(jìn)行正式圖的繪制。繪圖過程中嚴(yán)格按照國標(biāo)制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。 裝配圖應(yīng)用足夠說明模具構(gòu)造的投影圖及必要的剖面圖、剖視圖，一般主視圖和俯視圖對應(yīng)繪制。還要注明必要尺寸，如模具高度、輪廓尺寸、開模行程以及裝配保證的有關(guān)尺寸和精度。畫出工件圖，填寫詳細(xì)的零件明細(xì)表和技術(shù)要求。裝配結(jié)構(gòu)圖如圖 第 36 頁 共 39 頁 模具零件材料的選取 大部分零件材料選用的 45。模具零件材料選取如表 模具零件材料 項目 材料 定模固定板 Q235A 定模板 45 下型芯固定板 45 墊板 45 動模固定板 Q235A 推板 45 導(dǎo)柱 20 第 37 頁 共 39 頁 上、下型 芯 4Cr13 導(dǎo)套 20 澆口套 T8A 斜導(dǎo)柱 45 第 38 頁 共 39 頁 總結(jié) 這次畢業(yè)設(shè)計是我獨立的工作工學(xué)習(xí)，通過解決問題的過程中，溫故了以前的知識，更深刻的理解了更多的概念，這是與沒有搞過獨立設(shè)計不能比擬的，其中我也明白了知識的價值，當(dāng)知識被用時，知識就是力量。通過一副模具的設(shè)計，才懂得了知識是建立實踐中的，它需要一絲不茍的精神。而不能不運用知識，就在于我們是否真正的學(xué)好了知識的檢驗。通過這次設(shè)計，它使我懂得了設(shè)計是需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度的。同 時也加強了我查閱資料的能力，此次設(shè)計由于自已的水平有限，設(shè)計中存在漏洞和錯誤之處，望各位老師批評和指導(dǎo)。 第 39 頁 共 39 頁 參考文獻(xiàn) 《工程塑料手冊》 馬之庚主編 機(jī)械工業(yè)出版社 第一版 《 現(xiàn)代模具設(shè)計方法 》 李德群 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 《 模具常用機(jī)構(gòu)設(shè)計 》 袁國定 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 《 模具設(shè)計基礎(chǔ) 》 馮孝中 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 《 實用模具設(shè)計簡明手冊 》 鄧明 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2022 《 模具結(jié)構(gòu)型式與應(yīng)用手冊 》 許發(fā)樾 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2022