【導(dǎo)讀】本文敘述了其注塑模具設(shè)計(jì)的一般流程，包括塑膠件的工藝分析；模具具體結(jié)構(gòu)的設(shè)。相比其他注塑模設(shè)計(jì)，本文采用目前模具設(shè)計(jì)中先進(jìn)的熱流道技術(shù)，包括噴嘴。的設(shè)計(jì)、流道板的具體參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)等等。在整個(gè)設(shè)計(jì)工作中，本文主要運(yùn)用3D軟件。Pro/E來完成產(chǎn)品的造型，此外還利用了。

　　

【正文】 型 、 DD型 、 EA型 、 EB型 、 EC型和 ED型 ，其中以 D字母開頭的四種型號適用于自動 切 斷澆口模具的模架 [3]。 選擇模架 市場上，模架的種類有很多，不同廠家生產(chǎn)出來的模具也存在差異。具體選哪種模架形式主要根據(jù)個(gè)人的愛好及所具有的加工設(shè)備而定。 根據(jù) 前面的分析 ，確定采用點(diǎn)澆口，選擇龍記公司提供的小 水口標(biāo)準(zhǔn)模架庫。模架的尺寸型號根據(jù)型芯型腔 的長寬來確定 的。型芯型腔總的 長 度為 880mm，寬 為 390mm以及 一模 一 腔的布局 形式，根據(jù)前面提到的經(jīng)驗(yàn)值數(shù)據(jù)，在型芯型腔較 長 一側(cè)的方向上，左右兩邊 加 上160mm的 距離， 則 總的長度 為 1200mm， 型芯型腔在 寬 的 方向上 ， 由于需要設(shè)計(jì) 側(cè) 抽芯機(jī)構(gòu) ，所以 每 一邊加 上 180mm的 距離，則總的 長度為 750mm。因此選擇尺寸型號為 7501200的模架。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇 A板的厚度為 395mm， B板的厚度為 270mm，因?yàn)橹萍罡叩木嚯x為 221mm，所以選擇標(biāo)準(zhǔn)方鐵 240mm，其它 尺寸按原先的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定。 利用 ，輸入上面所設(shè)定的參數(shù)，調(diào)入模架，并把模仁放置于模架中。由于本次設(shè)計(jì)的模具是熱流道型注塑模設(shè)計(jì)，在模架里面要放置熱流道系統(tǒng)，所以在普通注塑模架的基礎(chǔ)上，在 A板的上面設(shè)計(jì)增加了 兩 塊板，如圖 22所示。 基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 25 圖 22 模架 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 塑料制件在注塑成型時(shí)，塑料在注射機(jī)噴嘴中熔融，經(jīng)過主流道、分流道，最后通過澆口進(jìn)入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻固化后可得到所需的制件。所以注塑模具的澆注系統(tǒng)是指從注射機(jī)噴嘴到型腔的塑料熔體的流動通道。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，占有非常重要的地位，它的設(shè)計(jì)合理與否對注塑的成型周期和制件質(zhì)量（幾何特征、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響。因此，澆注系統(tǒng)的作用是保證塑料熔體順利、平穩(wěn)地填充到型腔當(dāng)中，在這個(gè)過程中，把壓力充分地傳遞到各個(gè)部位，以便于獲得組織緊密、外形清晰的塑料制件。 由于澆注系統(tǒng)在模 具設(shè)計(jì)中的重要地位，所以 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循如下原則： （ 1） 型腔布置和澆口開設(shè) 的部位應(yīng) 對稱，防止溢料現(xiàn)象 的產(chǎn)生 ； （ 2） 型腔和澆口的排列要 合理，盡量 地 縮小 模具 的 外形尺寸； （ 3） 流程 應(yīng)盡可能短，斷面尺寸適當(dāng)（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費(fèi)大），且應(yīng) 盡量減小彎折， 降低 壓力損失 ，縮短填充時(shí)間 ； （ 4） 對多型腔應(yīng)盡可能使塑料熔體在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各個(gè)型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置； （ 5） 在 滿足 充滿 型腔的前提下，澆注系統(tǒng) 的 容積 應(yīng) 盡量小，以減少塑料的耗量； （ 6） 澆口位置要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不應(yīng)影響塑件的外觀。 （ 7）澆注系統(tǒng)的排氣要良好，能夠順利地引導(dǎo)熔融塑料填充到型腔的各個(gè)深度，不產(chǎn)成渦流和紊流，并能使模腔內(nèi)的氣體順利排除 [3] [4] [10]。 基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 26 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包含了主流道的設(shè)計(jì)、冷料井的設(shè)計(jì)、分流道的設(shè)計(jì)、澆口的設(shè)計(jì)等。其中 澆口又稱進(jìn)料口，是連接 分流道末端 與型腔 入口 之間的一段細(xì)短的流道（直接澆口除外），它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。 澆口的位置對制件的質(zhì)量 有直接的影響，位置選擇不當(dāng)會產(chǎn)生變形、熔接痕、凹陷等等。 所以在一般的 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 ，澆口的設(shè)計(jì)要注意以下幾點(diǎn)： （ 1）澆口的位置應(yīng)使充模的流程最短； （ 2）澆口的位置應(yīng)有利于排氣； （ 3）澆口的位置的選擇應(yīng)該避免制件的變形； （ 4）澆口的位置避免選擇在細(xì)長薄壁上； （ 5）澆口的位置設(shè)計(jì)應(yīng)該避免產(chǎn)生熔接痕 [2] [11]。 這是傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，對于本次 畢業(yè) 設(shè)計(jì)， 采用的是熱流道型注塑模具設(shè)計(jì)，所以澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與熱流道 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 結(jié)合在一起，流道和澆口的直徑大小，主流道與分流道的布置 等內(nèi)容將在熱流道系統(tǒng)中提及，所以這部分將 省略。 熱流道 系統(tǒng) 概述 熱流道系統(tǒng)是相對于冷流道系統(tǒng)說的，熱流道注塑模是無流道凝料注塑模中最常見的一種，是注塑成型技術(shù)發(fā)展的新階段。由于快速自動化注塑成型工藝的發(fā)展，熱流道注塑模具正逐步推廣使用，且應(yīng)用的廠家越來越廣泛，積累起來的技術(shù)成果也與日俱增。 熱流道注塑模 與一般注塑模具 （冷流道注塑模具）相比，具有 以下 幾方面的優(yōu)勢： （ 1）由于有加熱器，流道凝料不需脫模，整個(gè)注塑過程可實(shí)現(xiàn)自動化 ， 從而大大提高了材料利用率； （ 2） 對澆口系統(tǒng)的統(tǒng)一控制， 使長流程流道成為可能，保證多型腔注塑生產(chǎn)的一致性，提高了制件的精度； （ 3） 澆注系統(tǒng)更人性化，通過溫度控制可實(shí)現(xiàn)充模過程的平衡； （ 4）減少進(jìn)料系統(tǒng)壓力損失，充分利用注塑壓力，有利于保證制件質(zhì)量 ； （ 5） 與雙分型面的三板模相比，流道更短； （ 6） 保壓時(shí)間更長，減小塑料制件的收縮率。 如前所述， 熱流道模具可分為 單型腔熱流道模具、多型腔熱分流道模具 (外加熱 )、閥式澆口熱流道模、內(nèi)加熱的熱分流道模具 等四種 。 典型的熱流道結(jié)構(gòu)，主要由主流道噴嘴、流道板、噴嘴、加熱和測溫元件 以及其他安裝和緊固零件組成。 熱流道系統(tǒng) 的塑料熔料輸送過程可描述為：注射機(jī)料筒射來的熔體經(jīng)過主流道分送到流道板中的分流道，最后經(jīng)過噴嘴將熔體射進(jìn)模具的型腔內(nèi)，熔體進(jìn)入型腔需經(jīng)澆口的調(diào)節(jié) [12]。 基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 27 噴嘴 熱流道噴嘴是熱流道系統(tǒng)的終端，它包括加熱器，熱電偶和澆口。它將熔體輸送到模具的型腔中。 熱流道噴嘴也是熱流道系統(tǒng)的購置部件，包括主流道噴嘴和注射點(diǎn)的噴嘴。 主流道噴嘴，也稱中央噴嘴，有關(guān)零件組成部件也被稱為主流道杯。主流道噴嘴可直接注射成型塑料制件的型腔，也就是沒有分流道和流道板，這種熱流道噴嘴被稱為單噴嘴。另外一類的主流道噴嘴下游有多個(gè)噴嘴注射型腔，這是多噴嘴的熱流道系統(tǒng)。 本文設(shè)計(jì)的是后者，注射機(jī)射來的熔體經(jīng)過主流道杯送到流道板里面的分流道，后經(jīng)注射點(diǎn)的噴嘴由澆口進(jìn)入模具型腔內(nèi)。 另外一種就是注射點(diǎn)的噴嘴，許多場合，這種購置的噴嘴沒有澆口套零件，由模具制造者將澆口制造在定模上。不帶澆口的噴嘴，有輸出的流道，把熔體導(dǎo)入到注射點(diǎn)。 噴嘴是熱流道系統(tǒng)中的復(fù)雜部件，其種類繁多。 分類也有很多種，以下是其中一些分類形式： 從加熱類型分類，噴嘴有 外部加熱、內(nèi)部加熱、兩者混合加熱。 從功能分類，分主流道噴嘴和注射點(diǎn)噴嘴。 從澆口類型分類，有 開式噴嘴 、 頂針式噴嘴 、 開關(guān)式噴嘴和邊緣式噴嘴 ，熱流道行業(yè)通常以澆口的類型來命名噴嘴。 從 注射點(diǎn)的數(shù)目 分類， 分單噴嘴和多點(diǎn)噴嘴。 除了按以上的形式來分類外，還有按噴嘴的流道分類、按澆口布置和噴嘴的殼體分類等等 [13]。 頂針式噴嘴 也有不同的種類，大體 可分為三類：加熱魚雷頂針 、 魚雷頂針 、 管道頂針 [13]。其中，加熱魚雷頂針式噴嘴 有較小的徑向直徑，較多地用于多型腔的小制件注塑。 根據(jù)這三類頂針 各自 的性質(zhì)， 本次設(shè)計(jì) 選用 不 帶澆口的 加熱 魚雷頂針式噴嘴，型號為 KBS13，噴嘴的外直徑為φ 25mm,噴嘴 的 流道 直徑 D為φ 8mm，澆口直徑 d為φ 1mm，噴嘴長度 L＝ 104mm 圖 23 頂針式噴嘴 流道板 熱流道的流道板是整個(gè)熱流道系統(tǒng)的中心部件，它的作用是 將主流道噴嘴傳輸來的塑料熔體經(jīng)流道 平衡的輸送 到各 個(gè) 注射點(diǎn)的噴嘴 里面 。 流道板的結(jié)構(gòu)繁多，而且 隨著模具行業(yè)的不斷發(fā)展，該部件的技術(shù)也在不斷發(fā)展。流道板 常見有 管式和板式結(jié)構(gòu)。 其中 管式流道板雖然體積小、 熱效率高、防腐蝕，但是需專門設(shè)計(jì)，而且加工和裝配也較為困難。 所以常用的是板式結(jié)構(gòu)，而且是外加熱的。 基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 28 板 式結(jié)構(gòu)的 流道板懸架在熱板框中，上有定模固定板，下有定模板 （有時(shí)會在定模板上添加一塊板） 。 流道板是由電加熱器加熱的高溫器件，四周是 低溫模板。為了與外界絕熱，流道板的上下平面以及它的四周和模板間都有間隙。 在模具中央軸線上，流道板與定模板（或 附加 板）之間配有中心定位銷 ，中心定位銷與流道板是緊密配合的。流道板的邊緣還設(shè)計(jì)有止轉(zhuǎn)定位銷，它在模板平面的徑向，必須有足夠的間隙，它只能限制流道板的轉(zhuǎn)動。 流道板上的這兩種定位銷保證了流道板與其他部件的定位精度，保證了流道板與噴嘴的流道的對準(zhǔn) ，同時(shí)防止流道板產(chǎn)成過大的熱應(yīng)力和熱變形。 熱流道板的選擇或設(shè)計(jì)有些基本要求必須滿足 ：對于多型腔的塑料 充模要有合理的分配；流道板加熱升溫較快，且溫度控制可靠有效；流道板與模具的絕熱良好，且與噴嘴間無熔體泄漏等等。 為了熔體能平衡地輸送到注射點(diǎn)的噴嘴上，流道板上的流道就應(yīng)該有合理的幾何參數(shù)，流道的長 度和直徑首先在滿足注射點(diǎn)的數(shù)目和排布的情況下，輸送熔體的流動速率也要合理。為了 實(shí)現(xiàn)充模的平衡，可以通過兩個(gè)途徑來實(shí)現(xiàn)： （ 1）通過設(shè)計(jì)相等的流徑長度，給予幾何參量的平衡，也就是自然平衡。這種平衡是基于對各注射點(diǎn)流徑的排布，對所有的型腔的流道、澆口的長度都是相等的。流道分叉后，常見的有一分二、一分三 和 一分四 ，將流道合理的縮小。 （ 2） 根據(jù)流徑長度的不同，以各注射點(diǎn)有相同壓力降為基礎(chǔ)，對流道截面積進(jìn)行補(bǔ)償，也就是流變學(xué)平衡。這種平衡相對于自然平衡，流道的長度較短，總的體積較小，因此流道板較簡單、體積小、重量輕。 用流變學(xué)平衡設(shè)計(jì)流道，其計(jì)算結(jié)果要在一定的工藝條件下得到 [14][15]。 本次設(shè)計(jì)為一模 兩 腔，而且制件需要 左右的側(cè) 抽芯結(jié)構(gòu)，為了保證塑料熔體在相等的壓力和相同的溫度和速率輸送到每個(gè)型腔，所以選擇一字型熱流道板， 流道設(shè)計(jì)為 一 層次的排布方式， 如圖 24所示。 圖 24 （ a） 流道板上常見的流道直徑為φ 6－φ 10mm。流道直徑小于φ 6mm 將使傳輸壓力降過大，流道直徑大于φ 10mm 則會使熔體在流道中花費(fèi)時(shí)間過長，但是大型制件的流道直徑有達(dá)到φ 16mm。 為了充模的平衡性， 流道 的 直徑 根據(jù)自然平衡 的方法來計(jì)算。在多層分流道直徑計(jì)算時(shí)，推薦采用下式 [13] 基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 29 3/1 11 ?? ? jjj Ndd （ 11） 式中 jd —— 上游流道的直徑； 1?jd —— 下游流道的直徑； 1?jN —— 下游流道分支數(shù)。 由于設(shè)計(jì)的注射點(diǎn)噴嘴的流道直徑為 8mm,根據(jù)上式，算得上游流道的直徑為 10mm。 注塑模的熱流道 系統(tǒng)的裝配 這次設(shè)計(jì)的注塑模熱流道部分主要由噴嘴，流道板 等 組成，如圖 25所示。 基于 并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 30 圖 25 熱流道 安裝分解圖 在模具生產(chǎn)廠家，為了保證熱流道系統(tǒng)無塑料熔體的泄漏，各部件之間的裝配精度 和 安裝次序都要有很高的要求。下面的裝配步驟是大多廠家所執(zhí)行的。 （ 1） 將注射點(diǎn)的噴嘴安裝在定模板中，校核所有噴嘴的裝配平面高度，公差為177。 。 （ 2） 磨削支撐墊的高度，公差為177。 。 （ 3） 在不安放金屬密封圈的情況下，試裝流道板，校核止轉(zhuǎn)銷是否有必需的間隙。如果用螺栓聯(lián)接的，將流道板固定在定模板上（或附加板上） 。 （ 4） 用螺栓將墊板固定在定模板上（或附加板上）。 （ 5） 配合所有的承壓圈，獲得制造商推薦的間隙，間隙的大小要根據(jù)噴嘴加熱后的膨脹系數(shù)等來計(jì)算。 （ 6） 拆卸流道板，在噴嘴上放置金屬密封圈 ，該高度應(yīng)該高于噴嘴平面約 。然后再次安裝流道板。（如果不安裝密封圈，步驟 6就不執(zhí)行） （ 7） 固定定模座板 。 流道板在受熱之后會線膨脹，每 100℃ 的升溫， 100mm就有 的膨脹，如果 裝配 不正確，很容易會產(chǎn)生高壓泄料 [16]。 初選注塑機(jī) 任何注塑模具如果沒有注塑機(jī)就會失去應(yīng)有的作用，所以注塑機(jī)和注塑模具在注塑成型中是一個(gè)不可分離的整體。模具設(shè)計(jì)人員除了必須了解注塑成型工藝的規(guī)程外，還應(yīng)熟悉有關(guān)注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)格和使用性能，這樣才能使設(shè)計(jì)出來的模具便 于在注塑機(jī)上安裝和使用。 隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，注塑成型工藝和注塑機(jī)也不斷的改進(jìn)。 1959年世界上第一臺往復(fù)螺桿式注塑機(jī)的問世，推動了注塑成型工藝的發(fā)展。近年來，注塑機(jī)的發(fā)展很快，種類日益增多，分類方式也較多，至今還沒有一套完全統(tǒng)一的分類方法。目前用的較多的分類方法有以下幾類。 （ 1） 按外形特征分類，分立式注塑機(jī)、臥式注塑機(jī)、直角式注塑機(jī)和多工位注塑機(jī)。 （ 2） 按 塑料在料筒中的塑化方式分類，分柱塞式注塑機(jī)和螺桿式注塑機(jī)。 （ 3） 按合模裝置的特征分類，分液壓式 、液壓機(jī)械式和機(jī)械式。 目前，注塑機(jī)的規(guī)格各國還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn) ，有 的以注射量為主要參數(shù)，有的以鎖模力為主要參數(shù)，國際上趨于用注射容量（指注射壓力為 100MPa時(shí)的理論注射容量） /鎖?；?并 行工程 汽車保險(xiǎn)杠 熱 流道模具 設(shè)計(jì) 31 力來表示注塑機(jī)的主要特征 [4]。 本文所選 注塑機(jī)的 依據(jù)是根據(jù)注塑機(jī)