【導(dǎo)讀】模具有“工業(yè)之母”之稱，是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)。模具工業(yè)是機械工業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。具，以其生產(chǎn)制件所表現(xiàn)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)效率和低耗能耗材，是一般機械加工不可比擬的，越來越引起國家各產(chǎn)業(yè)部門的重視。國外將模具比喻為“金。模具工業(yè)直接為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化服務(wù)，模具工業(yè)自身又大量采用高新技術(shù)，模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三。維的模具形腔是材料成型。20世紀(jì)90年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產(chǎn)值在1990年僅。今后預(yù)計每年仍會以10℅~15℅的速度快速增長。成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。使我國成為世界超級制造大國的重要原因。還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，成型收縮范圍及收縮率大,

　　

【正文】 腔與制件之間，使制件附粘在型腔的情況比熱塑性制件更甚，因此，必須引入引氣系統(tǒng)。]15[ 在注塑成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。流動性差的塑料如 PC， POM等，要求模具溫度高，溫度過低會影響塑料的流動，增大流動剪切力，使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，出現(xiàn)冷流痕，銀絲，注不滿等缺陷。普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度，為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內(nèi)，可以提高成型效率。對于高熔點，流動性差的塑料，流動距離長的制件，為了防止填充不足，有時也在水管中通入溫水把模具加熱。 HDPE 推薦的成型溫度為210270℃，模具溫度為 3070℃ 。 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率； 模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減少塑件的變形 對塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質(zhì)量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)； 溫度對塑件質(zhì)量的影響有相互矛盾的地方，設(shè)計時要根據(jù)材料特性和使用要求偏重于主要要求。 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 27 根據(jù)塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式； 希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量； 采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好； 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡可能做到結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低廉； 從成型溫度和使用要求看，需要對該模具進行冷卻，以提高生產(chǎn)率。 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 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）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好； （ 3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗表明，冷卻水管中心距 B 大約為 ~，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為~。最小不要小于 10。 （ 4）澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳； （ 5）應(yīng)降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過 5℃ （ 6）冷卻水的開設(shè)方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設(shè)水孔。 （ 7）合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機構(gòu)發(fā)生干涉。 ]7[ 從計算的結(jié)果看，工作臺散發(fā)的熱量比塑料熔體釋放的熱量還多，也就是模具不需要冷卻系統(tǒng)就能很好的達到冷卻效果，這顯然不符合實際，說明了 Q臺 的計算結(jié)果錯誤，或者是前面的某些地方取值不合理。從 Q對 和 Q輻 的計算來看，三者的值應(yīng)該相差不大，但有關(guān) Q臺 的計算參考資料很少，因為簡單的計算是以塑料熔體釋放出的熱量 Q1 為總熱量，全部由冷卻介質(zhì)帶走，（設(shè)計時為了全面的考慮問題，懂得有關(guān)冷卻因素的聯(lián)系，所以對有關(guān)因素全面考慮。）根據(jù)實際情況，這些熱量應(yīng)分別由凹模和型芯的冷卻系統(tǒng)帶走，實驗表明，約 1/3 的熱量被凹模帶走，其余由型芯帶走。模具應(yīng)由冷卻系統(tǒng)帶走的熱量： Q冷 =（ Q1 + Q2 ）－（ Q對 + Q輻 + Q臺 ） 因為現(xiàn)在無法得到 Q臺 的正確值，所以計算以簡單計算原則，取 Q總 = Q1 。 28 冷卻系統(tǒng)的計算 冷卻介質(zhì)體積流量的計算 模具冷卻時所需冷卻介質(zhì)的體積流量可按下式計算 )( 211 1 ??? ?? c WQqv 式中 vq 冷卻介質(zhì)的體積流量（ min/2m ） W 單位時間注入模具中的塑料熔體質(zhì)量（ min/kg ） ? 冷卻介質(zhì)的密度 3/mkg 1c 冷卻介質(zhì)的比熱容（ CkgJ ??/ ） 1? 冷卻介質(zhì)出口溫度（ C? ） 2? 冷卻介質(zhì)進口溫度（ C? ） 1Q 單位時間內(nèi)塑件在凝固所放出的熱量（ hJ/ ） 其計算公式如下： ??? ??? )( 4321 CQ 式中 2C 塑料比熱容（ CkgKJ ??/ ） 3? 熔體注入模具的溫度（ C? ） 4? 塑件脫模溫度（ C? ） ? 結(jié)晶形塑料的熔化質(zhì)量焓（ kgKJ/ ） 取 HDPE 的密度為 3/cmg ， 比熱容為 kgKJ/ 水的比熱容為 CkgJ ??/ ，密度為 3/cmg 取模具平均溫度為 60C? 假設(shè)出口溫度 45C? ，用常溫（ 20C? ）的水冷卻介質(zhì)。 所以 ??? ??? )( 4321 CQ = kgKJ/ 29 m i n/)2045( 3mq ???? m in/ 33 m??? 由于模具尺寸在 500~600 之間內(nèi)因此取冷卻水管的直徑 d=8mm 冷卻水在管道的流速 24dqV v?? smsm /43 ??? ??? ?? 求冷卻管道傳熱面積 A 查得傳熱系數(shù) K在 3x510左右 因此 ????kA 160 3355]2/)2045(60[103mm???????? 求模具應(yīng)開設(shè)的冷卻管道數(shù)目 dlAn ?? 32 ?????? ?? 條 冷卻水道的排布方式如下圖所示 圖 冷卻水道布置圖 30 5 模具裝配圖 最后的模具裝配圖如下圖所示 圖 模具裝配圖 31 結(jié) 論 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，塑料工業(yè)將繼續(xù)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。其次介紹了注塑件的一般設(shè)計原則，對塑件的特征如倒圓角、加強筋等做了說明，從實際來看，幾乎所有的注塑件都遵循這些原則。在做好注塑成型的準(zhǔn)備工作之后，接著介紹了模具設(shè)計的內(nèi)容，冷流道注塑模具無外乎包括四大系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和機構(gòu)系統(tǒng)。在澆注系統(tǒng)的設(shè)計中根據(jù)經(jīng)驗公式取流道橫截面形狀，確定澆口尺寸，對流道剪切速率進行校核；溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)說明了設(shè)計的一般步驟，確定冷卻時間，計算體積流量等；頂出系統(tǒng)說明了推桿的安裝要求，并進行強度校核。 本模具的設(shè)計重點 在于內(nèi)螺紋抽芯與滑塊的設(shè)計。在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)模具的其實可以很廣，有很多可以創(chuàng)新的地方。如在脫內(nèi)螺紋時，用齒輪齒條抽芯時，發(fā)現(xiàn)螺紋套有可能出現(xiàn)不平行的現(xiàn)象，需要加多一個從動螺紋軸。但是螺紋軸的加工比較復(fù)雜，因而設(shè)計了一個浮到板。一方面可以解決螺紋軸轉(zhuǎn)動不平衡，另一方面有助于減少螺紋套的磨損，也有利于鎖模。在設(shè)計抽外螺紋時，開始就想著用斜導(dǎo)柱來抽螺紋，經(jīng)過一段工產(chǎn)習(xí)實后，發(fā)現(xiàn)外螺紋需要抽芯的距離只是 2mm，因此就改為用彈簧來彈開滑塊，從而實現(xiàn)抽芯，這一來可以簡化模具，也可以降低模具的成本和生產(chǎn)周期。在頂出工件 時，由于型芯較長，需要就長就頂出機構(gòu)。但是頂出機構(gòu)一長，生周周期也同時在增加，所以本設(shè)計的頂出機構(gòu)只是頂出很少一段距離，然后用機械手拿出工件。一個工件可以設(shè)計好幾個不同的模具，關(guān)鍵在于如何才能設(shè)計出比較優(yōu)化的方案，這也是我們今后的發(fā)展方向。 32 參 考 文 獻 [1] 羅河勝 .塑料材料手冊 [M].廣州 :廣東科技出版社 ,2021. [2] 齊曉杰 .塑料成型工藝與模具設(shè)計 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021. [3] 王衛(wèi)衛(wèi) . 金屬與塑料成型設(shè)備 [M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021. [4] 傅建軍 . 模具制造工藝 [M] [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021. [5] 塑料模具設(shè)計手冊編寫組 .塑料模具設(shè)計手冊 [M]. 北京 :中國輕工業(yè)出版社 ,1988. [6] 奚永生 .塑料橡膠成型模具設(shè)計手冊 [M]. 北京 :中國輕工業(yè)出版社 ,2021. [7] 王樹勛，蘇樹珊主編 .模具實用技術(shù)設(shè)計綜合手冊 [M]. 廣州 :華南理工大學(xué)出版社， 2021. [8] 成都科技大學(xué)，北京化工學(xué)院，天津輕工業(yè)學(xué)院等合編 .塑料成型模具 [M].中國輕工業(yè)出版社， 1993 [9] 羅伯特， ．塑料注塑制件設(shè)計 [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021. [10] [日 ]葉屋臣一．注射模具設(shè)計和應(yīng)用 [M]．許鶴峰，葉淑靜譯．北京：輕工業(yè)出版社， 1989． [11] 宋玉恒．塑料注射模具設(shè)計實用手冊 [M]．北京：航空工業(yè)出版社， 1998． [12] 《塑料模具設(shè)計手冊》編寫組 .塑料模具設(shè)計手冊 [M]. 北京 :機械工業(yè)出版社，1994 [13] . Helps, A B. Strong, . Zubi, V. D. Hawks amp。 K. E. Kohkonen, The Use ofArtificial Neural Networks in the Prediction ofMachine Operational Settings for Injection Molded Parts, J. In}. Molding Tech., 3(4), 1999, pp. 201211. [14] . Chris, . Alan, amp。 F. Gee, Multiobjective Optimization of a Plastic Injection Molding Process, IEEE Con. Sy., 12(3), 1994, pp. 157168. 33 致 謝 設(shè)計過程中，在同學(xué)跟老師的幫助與指導(dǎo)下，許多問題都能迎刃而解，在這里，首先要感謝學(xué)院能給予我們這次設(shè)計的機會，使我們對模具有了更深入的了解，在設(shè)計過程中查漏補缺。感謝老師對我的指導(dǎo)和督促，老師給我指出了正確的設(shè)計方向。在設(shè)計過程中給預(yù)了我很大的鼓舞。老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計放在心里，保證按質(zhì)按量的完成。同時，也要感謝周圍的同學(xué)，是大家營造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，設(shè)計 的過程中互幫互助。 謝謝你們！