【正文】 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部位溫度基本上保持均勻，以便型腔里的塑料熔體能同時凝固。二、利用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模具溫度的恒定，能減少塑件成型收縮率的波動，提高塑件尺寸精度的穩(wěn)定性。三、對于結(jié)晶塑料（PE）,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。四、提高模具溫度能改善塑件表面質(zhì)量，過低的模溫會使塑件輪廓不清晰并產(chǎn)生明顯的熔接痕，導(dǎo)致塑件表面粗糙提高。以上幾個方面對模具溫度的要求有互相矛盾的地方，在選擇模具溫度時，應(yīng)根據(jù)使用情況著重滿足塑件的主要性能要求。模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)對生產(chǎn)率的影響主要由冷卻時間來體現(xiàn)。通常，注射到形腔內(nèi)的塑料熔體的溫度為200℃左右，塑件從形腔中取出的溫度在60℃以下。熔體在成型時釋放出的熱量中約有5％以輻射、對流的形式散發(fā)到大氣中，其余95％需由冷卻介質(zhì)水帶走，否則由于塑料熔體的反復(fù)注入將使模溫升高。為了保持模溫的穩(wěn)定，在每一循環(huán)中，都必須由冷卻系統(tǒng)把塑料熔體的熱量帶走。因此模具的冷卻時間主要取決于冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。根據(jù)牛頓冷卻定律，冷卻系統(tǒng)從模具中帶走的熱量為Q=kA△T/3600式中： Q——模具與冷卻系統(tǒng)所傳遞的熱量，J K——冷卻管道也壁與冷卻介質(zhì)間的傳熱膜系數(shù)， A——冷卻介質(zhì)的傳熱面積， △T——模具與冷卻介質(zhì)之間溫度差， T——冷卻時間，s。由上式可知，當(dāng)所需傳遞的熱量不變時，可通過提高傳熱膜系數(shù)k、提高模具與冷卻介質(zhì)溫度差△T及增大冷卻介質(zhì)的傳熱面積A等三種方法來縮短冷卻時間，提高生產(chǎn)效率。 所需冷卻時間的計算塑件在模具內(nèi)的冷卻時間，通常是指塑料熔體從充滿形腔時起到可以開模取出塑件時的這一段時間?？梢蚤_模的標(biāo)準(zhǔn)是塑件已充分固化，具有一定強度和剛度，在開模推出時不不致變形、開裂。目前主要有三種衡量塑件已充分固化的準(zhǔn)則。（1）、塑件最大壁厚中心部分的溫度已冷卻到該種塑料的熱變形溫度以下。（2）、塑件截面內(nèi)的平均溫度已達(dá)到所規(guī)定的塑件出模溫度。（3）、對于結(jié)晶型塑料，最大壁厚的中心層溫度達(dá)到固熔點，或者結(jié)晶度達(dá)到某一百分比。目前，尚無精確的冷卻時間計算公式，只能借助于一些簡化公式或經(jīng)驗公式對冷卻時間做粗略的計算，例如，對于上述的第一準(zhǔn)則，可假定塑件的熱量只沿著垂直于型腔壁的方向傳遞，即簡化成一維導(dǎo)熱問題。并假定塑料的注射溫度不變，而且塑件內(nèi)、外表面的溫度在充型時降低到模具的溫度并維持恒定。求解上式，并經(jīng)簡化，便可得到冷卻時間 的解析到達(dá)式。同理可以獲得第二條準(zhǔn)則的冷卻時間 的簡化公式。第三條準(zhǔn)則中的冷卻時間 依靠經(jīng)驗獲得。 本設(shè)計采用準(zhǔn)則一計算，塑件最大壁厚中心部分溫度達(dá)到熱變形溫度時所需的冷卻時間 = S= S式中： —— 塑料注射溫度，200 ℃； —— 模具溫度，65 ℃； —— 塑件的壁厚，3 mm ； —— 塑料的熱擴(kuò)散率， /s 。 —— 塑料的熱變形溫度，80 ℃ 。由上式計算可知。 冷卻水道的設(shè)計需要冷卻的熱量是一定的。對于冷卻管道的直徑（圓形冷卻水道）或橫截面積和單位體積內(nèi)冷卻管道的數(shù)量是一定的，這兩方面此消彼長。亦就是冷卻管道橫截面已確定，冷卻流道數(shù)也隨著基本確定。橫截面面積大些，流道數(shù)量就少些，面積小些，流道數(shù)量就多些。基于這個思想先假定一橫截面積去確定流產(chǎn)數(shù)量，進(jìn)而布置各流道的位置。看此假定的結(jié)果是否具有嚴(yán)重的錯誤性。如：由橫截面所確定的流道數(shù)過多或過少等；還要對假設(shè)進(jìn)行修正與改進(jìn)。得到一個適合于此模具的冷卻系統(tǒng)橫截面的選擇還要與冷卻時間T這個因素相關(guān)，冷卻時間T的大小，也就意味著效率的高低T越小、效率越高，成反比關(guān)系。所以冷卻水道橫截面的大小還要和冷卻效率的高低有關(guān)。不論流動的起因如何，流體在壁面上流動又有層流和紊流兩種狀態(tài)，紊流時，對流傳遞作用得到強化，換熱性較好，故一般換熱設(shè)備內(nèi)多為紊流。因此在分析計算對流換熱問題必須注意確定它的流動狀態(tài)。流道設(shè)計與橫截面、流道數(shù)、冷卻時間、流動狀態(tài)與流道布局。 冷卻水道與模具成型表面距離示意圖冷卻水道傳熱面積及水道數(shù)目的設(shè)計計算，在冷卻水道傳熱面積及水道數(shù)目的計算中，因為自然對流和輻射散熱帶走的熱量占總需散熱量的比例很小，所以忽略模具自然對流、輻射散發(fā)到空氣中的熱量和模具傳給注射機的熱量。 冷卻水道傳熱面積計算單位質(zhì)量的塑件傳給模具的熱量可計算如下Q=()+ 式中：Q——單位質(zhì)量塑料從注入模具到脫模放出的熱量， kJ/kg。 ——塑料的比熱容， kJ/kg℃。 ——塑料熔體注入模具時的溫度，200 ℃； ——塑件脫模時的溫度，68℃； ——結(jié)晶型塑料的熔化潛熱， kJ/kg。 Q= kJ/kg = 567 kJ/kg 冷卻時所需冷卻介質(zhì)的體積流量= 式中： ——冷卻介質(zhì)的體積流量，/min。 ——單位時間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量， kg/min。 ——冷卻介質(zhì)的密度， kg/。 ——冷卻介質(zhì)的比熱容， kJ/kg℃； ——冷卻介質(zhì)出口溫度，25 ℃； ——冷卻介質(zhì)入口溫度，20 ℃。把上述數(shù)據(jù)代入式 得： = /min 冷卻水道傳熱面積的計算冷卻水道總傳熱面積可按下式計算 = = = 式中： ——冷卻水道總傳熱面積，； ——冷卻水道也壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù)9108 kJ/(h℃)。 ——模溫與冷卻介質(zhì)溫度之間的平均溫差，3℃。模具65 塑件 68。= = = 14436 kJ/(h℃)式中： ——與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)，25℃； ——冷卻介質(zhì)在圓管中的流速，m/s,可按下式計算： = = m/s ——冷卻水道的直徑， m， 冷卻水道數(shù)目的計算 由冷卻水道傳熱面積，可求水道數(shù)目如下：式中： —— 冷卻水道數(shù)目 ； —— 冷卻水道開設(shè)方向的模具長度，流道長度取型腔的寬度方向長度 m 型腔壁厚示意圖 = 23 個 m ，所以此流道設(shè)計是合理的。冷卻流道的設(shè)計需要讓冷卻介質(zhì)在流道中處于紊流的狀態(tài),這樣有利于冷卻介質(zhì)的充分吸熱,讓模具系統(tǒng)充分散熱,從而使流道數(shù)目減少。因此冷卻水道的直徑開的不要那么大，如果直徑太大而冷卻介質(zhì)在流道中很可能處于層流狀態(tài)，這樣所需水道數(shù)目就很多。但流道直徑也不能太小，如果太小的話冷卻面積也會很小，則冷卻水道的數(shù)目也會增加。冷卻水道的設(shè)計應(yīng)該是：在在保證冷卻介質(zhì)把一定量的熱量帶走的情況下，使冷卻水道的數(shù)目最少。5 模架設(shè)計模架是用于固定模具，與注塑機相連的一個部件，它在一定程度上能保證模具的運動成型精度。對模架的一個重要要求是，模架要滿足一定的剛度要求，就是在受有一定的靜載荷的作用下，其模架板面不會出現(xiàn)很大的變形彎曲，若出現(xiàn)變形彎曲則會影響成型零件的定位，進(jìn)而影響塑件尺寸精度、表面外面質(zhì)量等，所以在精密注塑模具設(shè)計等要求比較高的模具中，模架必須進(jìn)行一定的剛度校核。模架一般包括頂出機構(gòu)、脫模機構(gòu)、導(dǎo)向機構(gòu)、限位、復(fù)位、聯(lián)接定位等零部件。 脫模機構(gòu)的設(shè)計注射成型后，使塑件從凸?；虬寄Ｉ厦摮龅臋C構(gòu)稱為脫模機構(gòu)，它由一系列的推出零件和輔助零件組成，可具有不同的脫模動作。由于塑件的開頭與尺寸千變?nèi)f化，因此脫模機構(gòu)具有多種類型，如按推出動作的動力源對機構(gòu)分類，有手動脫模、機動脫模、氣動和液壓脫模等不同糊弄 如按推出機構(gòu)動作特點分類，又可分為一次推出（簡單脫模機構(gòu)）、二次推出、順序脫模、點澆口自動脫落以及帶螺紋塑件脫模等不同類型。由于脫模機構(gòu)各類繁多，所以脫模機構(gòu)的設(shè)計是一項既復(fù)雜而又靈活的工作，需要不斷積累實踐經(jīng)驗，而且在設(shè)計中應(yīng)敢于改革創(chuàng)新。 脫模機構(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，這是對脫模機構(gòu)最基本的要求。在設(shè)計時必須正確分析塑件對模具粘附力的大小和作用位置，以便選擇合適的脫模方式和恰當(dāng)?shù)耐瞥鑫恢茫顾芗胶饷摮?。同時推出位置應(yīng)盡量選擇塑件內(nèi)表面或隱蔽處，使塑件外表面不留推出痕跡。（2）為使推出機構(gòu)簡單、可靠，開模時應(yīng)使塑件留在動模，以利用注射機移動部分的頂桿或液壓缸的活塞推出塑件。（3）推出機構(gòu)運動要準(zhǔn)確、靈活、可靠、無卡死與干涉現(xiàn)象。機構(gòu)本身應(yīng)有足夠的剛度和耐磨性。 脫模阻力的計算將塑件從包緊的型芯上脫出時所需克服的阻力稱為脫模阻力，它主要包括由塑件的收縮引起的塑件與型芯的摩擦阻力和大氣壓力。脫模阻力的計算是設(shè)計脫模機構(gòu)的依據(jù)。由于計算形狀復(fù)雜塑件的脫模阻力相當(dāng)困難，因此將塑件所需的脫模阻力簡化為厚壁塑件與薄壁塑件兩種類型，每種類型又按圓形、矩形塑件的兩種不同幾何形狀分別進(jìn)行計算。本設(shè)計的平均壁厚為3mm，內(nèi)孔直徑約為220。薄壁塑件滿足的條件是塑件壁厚與其內(nèi)孔直徑之比小于1/20，即的塑件。本設(shè)計按塑件橫斷面為矩形環(huán)時計算其脫模力（N） 式中： —— 塑料的拉伸模量，920 Mpa ； —— 塑料成型平均收縮率， ％ ； —— 塑料的泊松比， ； —— 塑件包容型芯的長度147 mm ； —— 塑件的平均壁厚，3mm ； —— 模具型芯的脫模斜度， ； —— 隨和的變化而變化的無量綱數(shù)， 或近似取1 ； —— 盲孔制件型芯在脫模方向上的投影面積，475 ，對于通孔制件，= 0 ，因為在塑件脫模方向上有一個小通孔，是一個不完全的盲孔且塑件凸模周圍并不完全是塑料。 —— 塑料與模具材料的摩擦因數(shù)， 。 得N =2496 N 一個塑件上的脫模力為2496N則一模兩腔的模具的脫模力為4992N。 推桿的設(shè)計 推桿的形式（a）普通推桿。 普通推桿只起頂出塑件的作用，本身僅端面參與成型，分為單節(jié)式推桿、階梯式推桿、和插入式階梯推桿。單階式推桿（頂桿）配合部分和固定部分的尺寸公差一樣，適用于小型模具；階梯式推桿用于推桿直徑較小和頂出距離較大的模具；插入式階梯推桿，插入部分直徑小，是頂桿的工作部分，長度是（46）d，用優(yōu)質(zhì)鋼材制造，插入時采用過渡配合，插入后用釬焊方法固定。 （b）成型推桿 成型推桿除了頂出塑件外，還參與成型。推桿可做成塑件某一部分的形狀，或作為型芯。 頂桿疛部的截面圖 頂桿頭部三維造型本設(shè)計采用推桿推出的方式，但是為了保證模具從第二分型面分開時塑件能夠保留在凸模上，本設(shè)計在推桿的頭部設(shè)計了一個拉塑件的部位，、。此過程如示：由于推桿頭部非圓形，被切掉一部分，成S型，當(dāng)模具在充填時，此空部被塑料熔體所填滿，其凝固后便于塑件聯(lián)為一體，還有塑件收縮包緊力，則可完全保證塑件被留在凸模上，由注塑機推出動力推動推桿頂出塑件，則塑件很容易被取出。 推桿的位置推桿的位置應(yīng)設(shè)在頂出阻力大的地方，當(dāng)頂出力相同時，推桿要均勻布置，保證塑件頂出時受力均勻，不易變形。從本設(shè)計來看塑料板凳的幾個角處塑件剛度最大且頂出時不易變形，所以頂出位置選于此。另外在設(shè)計頂桿布置位置時還要注意，推桿應(yīng)在塑件的非主要表面上、非薄壁處，以免塑件變形，以及因產(chǎn)生頂出痕跡影響塑件外觀。在保證塑件質(zhì)量和順利脫模的情況下，推桿的數(shù)目不宜過多。本塑料板凳的設(shè)計屬于殼、蓋類塑件設(shè)計，因為其中空比例大，所以此類塑件的側(cè)面阻力最大，推桿要設(shè)在端面或靠近側(cè)壁的部分，但注意不要和型芯邊緣的距離太近，以免影響凸模、凹模的強度。 推桿的固定及配合推桿與推桿孔的配合一般為H8/f8 或 H7/e7 ，表面精度一般為= um。用推桿固定板固定，用推板施于推桿力。 推桿尺寸的計算（a）推桿直徑。推桿的受力狀態(tài)可簡化為“一端固定，一端鉸支”的壓桿穩(wěn)定性力學(xué)模型，由歐拉公式簡化得 式中： —— 推桿直徑，mm； —— 安全系數(shù) ， 之間 ， ； —— 推桿長度，245 mm ； —— 脫模阻力， 4992 N ； —— 推桿概數(shù) ，取8 ； —— 推桿材料的彈性模量， 210Mpa 。 得： mm 本設(shè)計對推桿最小直徑取的是8mm ，由上式計算可知，滿足條件。推桿直徑確定后，還應(yīng)進(jìn)行強度校核，有 式中： —— 推桿所受的應(yīng)力， Mpa ； —— 推桿材料的許用應(yīng)力，185 Mpa ； 。由上式得：