【正文】 p 為 型 腔 內(nèi) 壓 力 ， 現(xiàn) 取 50Mpa ； E 為 彈 性 模 量 ， 按 預(yù) 硬 化 塑 料 模 具 鋼5 10 M pE ?? ； ? 為 允許變形量， 。 將以上數(shù)據(jù)代入后可得 443351 .5 0 5 0 3 0 1 7 .6 7 m m2 .2 1 0 0 .0 5C p hS E ? ??? ? ??? 現(xiàn)側(cè)壁最小壁厚處為 70mm，完全滿足剛度要求。 19 型腔底板厚度計算 對于底板的底平面直接與定?；騽幽０寰o貼的情況，其厚度僅需根據(jù)經(jīng)驗決定即可。這里根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架決定，查文獻(xiàn) [14]厚度為 32mm。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要 用于保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間的準(zhǔn)確對合，起定位和定向作用。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式，其設(shè)計的基本要求是導(dǎo)向精確，定位可靠，并且有足夠的強(qiáng)度，剛度和耐磨度。 這里模具對導(dǎo)向無特別要求，所以采用一般的導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)就可以了，在此我們只對導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是利用導(dǎo)柱和導(dǎo)向孔之間的配合來保證模具的對合精度，導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容包括 ： 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的典型結(jié)構(gòu)；導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔的配合以及導(dǎo)柱的數(shù)量和布置等。 導(dǎo)柱 導(dǎo)柱設(shè)計要點如下 [15]： 1）導(dǎo)柱的直徑視模具的大小 而定，但必須具有足夠的抗彎強(qiáng)度，且表面要耐磨，芯部要堅韌，因此導(dǎo)柱材料一般為低碳鋼滲碳淬火，或碳素工具鋼 T8A、T10A 淬火處理， 硬度為 50~55HRC。 2）導(dǎo)柱長度應(yīng)高于凸模端面 6~8mm， 以免在導(dǎo)柱未導(dǎo)正時凸模先進(jìn)入型腔與其碰撞而損壞。 3）導(dǎo)柱端部常設(shè)計成錐形和半球形，便于導(dǎo)柱順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。 4）查文獻(xiàn) [16]導(dǎo)柱的配合精度。導(dǎo)柱與導(dǎo)向孔通常采用間隙配合 H7/f6 或H8/f8。 5） 導(dǎo)柱直徑尺寸按模具模板外形尺寸而定，模板尺寸越大，導(dǎo)柱中心距也越大。 導(dǎo)向孔 最簡單的導(dǎo)向孔是直接在模板上 開孔加工簡單，適用于精度要求不高且小批量生產(chǎn)的模具。然而為了保證導(dǎo)向精度和檢修方便，導(dǎo)向孔常采用鑲?cè)雽?dǎo)套的形式，導(dǎo)向孔（包括導(dǎo)套）的設(shè)計要點如下 [15]： 1)導(dǎo)向孔最好為通孔，否則導(dǎo)柱進(jìn)入未開通的導(dǎo)向孔（盲孔）時，孔內(nèi)空氣無法逸出，產(chǎn)生反壓力，給導(dǎo)柱運動造成阻力。 2)為使導(dǎo)柱比較順利地進(jìn)入導(dǎo)套在導(dǎo)套前端應(yīng)倒有圓角通常導(dǎo)套采用淬火鋼或銅等耐磨材料制造，但其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱的硬度，以改善摩擦及防止導(dǎo)柱從導(dǎo)套拉出。 20 3)查文獻(xiàn) [16]導(dǎo)套孔的滑動部分按 H8/h8 間隙配合，導(dǎo)套外徑按 H7/m6 過度配合。 4)導(dǎo)套 的安裝固定方式：臺階式導(dǎo)柱，利用軸肩防止開模時拔出導(dǎo)套；直導(dǎo)套用螺釘起止動作用。 本模具采用直導(dǎo)套，該零件為標(biāo)準(zhǔn)件，其結(jié)構(gòu)見文獻(xiàn) [4]。 導(dǎo)柱的數(shù)量和布置 注射模的導(dǎo)柱一般取 2~4 根，其數(shù)量和布置形式根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式和尺寸來確定。此設(shè)計中導(dǎo)柱選用四根，為四角不對稱布置，以防止定模板和動模板方向裝反，造成模具表面損傷。 21 第 7 章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計 脫模機(jī)構(gòu)是指注射成型后，使塑件從凸模或凹模上脫出的機(jī)構(gòu)，按脫模動作的動力源對脫模機(jī)構(gòu)分類，有手動脫模、機(jī)動脫模、汽動和液壓脫模等不同類型；如按推出機(jī)構(gòu)動作特點 分類，可分為一次推出、二次推出、順序脫模、點澆口自動脫模以及帶螺紋塑件脫模等。 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)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(jī)構(gòu)最基本的要求。 2）為使推出機(jī)構(gòu)簡單、可靠，開模時應(yīng)使塑件留于動模，以利用注射機(jī)的移動部分的頂桿或液壓缸的活塞推出塑件。 3）推出機(jī)構(gòu)運動要準(zhǔn)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(yīng)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(yīng)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(jī)構(gòu)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(guān)，因此將制件分別進(jìn)行脫模力計算。 這次設(shè)計的是薄壁制品 ? ?/ ? ，并且應(yīng)按矩形斷面來計算所需脫模力，根據(jù)文獻(xiàn) [9]P179 公式： ? ?? ?228 c o s ta n 0 . 11E S L fFAK? ? ?? ???? （ 71） 式中 ， K2 為 無量綱系數(shù)； K2 值還可以從文獻(xiàn) [17]中選??； 2? 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， 2mm ； ? 為 模具型芯的脫模斜度， ??? ； f 為 制品與型芯之間的摩擦系數(shù)，ABS 為 ； ? 為 塑料的泊松比， ABS 為 ； A 為 盲 孔制品型芯在垂直于脫模方向上的投影面積， 2mm 。 公式中相關(guān)參數(shù)的確定： a=240mm， b=150mm， 2? =6mm， E= 103Mpa， S= ， L=30mm 22 f=， ? =1， A=39450mm2， k2=， ? =。 所以脫模力為 ? ?? ?228 c o s ta n 0 . 11E S L fFAK? ? ?? ???? ? ?? ?328 6 1 . 8 1 0 5 1 0 3 0 c o s 1 0 . 2 ta n 1 0 . 1 3 9 4 5 01 0 . 3 2 1 . 0 0 3 5? ? ?????? 推出零件尺寸的確定 在推出機(jī)構(gòu)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(shè)計的關(guān)鍵，下面從剛度和強(qiáng)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(xiàn) [9]P81 公式可得推桿直徑（ mm）的公式 1/ 42LFdKnE??? ???? （ 72） 式中 ， d 為 推桿的最小直徑， mm； K 為 安全系數(shù)，可取 ? ； L 為 推桿的長度， mm；這里 190mmL? ； F 為 脫模力 N；這里 ? ； n 為 推桿數(shù)目；這里9n? ； E 為 鋼材的彈性模量， Mpa；這里 10E??； 所以推桿的最小直徑為 1/ 42LFdKnE??? ???? 1 / 42351 9 0 3 8 . 5 1 01 . 5 7 . 8 m m9 2 . 1 1 0?????????? 實際設(shè)計中取 10mmd? 。 推桿直徑確定后，還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核，根據(jù)文獻(xiàn) [9]P182 公式 ? ?24Fnd????? 式中 ， ??? 為 推桿的許用應(yīng)力， Mpa； ? 為 推桿所受的應(yīng)力， Mpa；其他符號同前述。 所以 ? ?3224 4 3 8 .5 1 0 5 4 .5 M p a9 3 .1 4 1 0Fnd??? ??? ? ? ? 推桿結(jié)構(gòu)選用 A 型推桿，如圖 71 所示 23 圖 71 型推桿 [18] 推板厚度的計算 根據(jù)所設(shè)計的模具機(jī)構(gòu)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(dāng)是一個校核比較的步驟。根據(jù)所選標(biāo)準(zhǔn)模架的尺寸，推件板的厚度為 20mm,由于脫模力較小，經(jīng)校核，該厚度完全滿足要求。 24 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(chǎn)效率的關(guān)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(shè)計原則 1）注意凹模和型芯的熱平衡，在冷卻系統(tǒng)的設(shè)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(yīng)在 2186。C 以內(nèi)，普通模具也不要超過 5186。C。 3）采用多而細(xì)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(yīng)采用常溫下的水，通過調(diào)節(jié)水流量來調(diào)節(jié)模具溫度。 5） 一般冷卻管道中心線與型腔壁的距離應(yīng)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(yīng)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(yīng)避免冷卻管道開設(shè)在塑件熔合紋的部位。 模具溫度對制品質(zhì)量和生產(chǎn)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(fù)雜的塑件，經(jīng)常會出現(xiàn)因收縮不均勻而產(chǎn)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(diào)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(jié)晶型塑料，因為模溫較低，制件的結(jié)晶度低，較低的結(jié)晶度可以降低收縮率。但是，結(jié)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(dāng)?shù)奶岣吣＞邷囟龋顾芗Y(jié)晶均勻。 3） 力學(xué)性能 。 對于結(jié)晶形塑料，結(jié)晶度越高，塑件的應(yīng)力開裂傾向越大，故從減小應(yīng)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 25 定形塑料，其應(yīng)力開裂傾向與塑件中的內(nèi)應(yīng)力的大小有關(guān)，提高模溫有利于減小制件中的內(nèi)應(yīng)力，也就減小了其應(yīng)力開裂傾向。 4） 表面質(zhì)量 。 提高模具溫度能改善制件的表面質(zhì)量，過低的模具溫度會使制件輪廓不清晰并產(chǎn)生明顯的熔接痕，導(dǎo)致制件表面粗糙度提高。 5） 生產(chǎn)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(chǎn)率。 冷卻系統(tǒng)的分析計算 產(chǎn)量計算 由產(chǎn)品圖得知，制品的最大壁厚達(dá)到了 6mm，故冷卻時間應(yīng)以厚度為計算依據(jù)。查文 獻(xiàn) [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(shè)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 1 2 3 ( 2 .4 6 7 1 5 ) 8 4 .4t t t s? ? ? ? ? ? ? ? 所以制品的產(chǎn)量為 。 冷卻管道直徑和管道空數(shù) 現(xiàn)已知產(chǎn)量為 ，用 20186。C 的水作為冷卻介質(zhì)，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 2Q 10 kJ / kg?? 231Q 1 2 .7 8 3 .5 1 0 4 .4 7 1 0 k J / hWQ? ? ? ? ? ? 2）冷卻水的體積流量根據(jù)文獻(xiàn) [9]P220 公式 ? ?11 1 2v 1WQq c? ? ?? （ 81） 式中 ， vq 為冷卻介質(zhì)的體積流量， 3m/min ； W 為單位時間（每分鐘）內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量， kg/min ； Q 1 為單位重量的制品在凝固時所放出的熱量， kJ/kg ； ?為冷卻介質(zhì)的密度， 3kg/m ； 1c 為冷卻介質(zhì)的比熱容， kJ/(kg C) ； 1? 為冷卻介質(zhì)出口溫度， C ； 2? 為冷卻介質(zhì)進(jìn)口溫度， C 。 得 ? ? 31 31 1 2 4 .4 7 1 0 / 6 0 1 0 4 .1 8 7 ( 2 5 2 0 )v 1WQq c? ? ? ??? ? ? ? 10 m / m in??? 26 3） 冷卻水的管道直徑 d，查文獻(xiàn) [9]P217 表，為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取 6mmd? 冷卻水在管道 內(nèi)的流速 v 根據(jù)文獻(xiàn) [9]P221 公式 4V2qv=d? （ 82） 式中 ， v 為 冷卻介質(zhì)的流速， m/s ； Vq 為 冷卻介質(zhì)的體積流量， 3m/s ； d 為 冷卻管道的直徑， m 。 得 324 4 3 . 6 1 03 . 1 4 ( 6 / 1 0 0 0 ) 6 0V2qv= d????? ? 4） 冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù) h 查文獻(xiàn) [9]221 表取?（水溫為 25186。C 時），再根據(jù)文獻(xiàn) [9]P217 公式 87 ( )fvh d ?? （ 83） 式中 ， f 為 與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)； ? 為 冷卻介質(zhì)在一定溫度下的密度，3kg/m ； v 為 冷卻介質(zhì)在原管中的流速， m/s ； d 為 冷卻管道的直徑 m。 得 ? ?0 .80 .24 .1 8 7 fvh d??? ? ?? ? 8 10 2k 2 87