【正文】 特別是 對(duì)大型塑件、容器類和精密塑件，排氣槽將對(duì)它們的品質(zhì)帶來(lái)很大的影響，對(duì)于在高速成 型 中排氣槽的作用更為重要。 圖 45 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零件圖 排氣槽的設(shè)計(jì) 當(dāng)塑料熔體充填型腔時(shí)，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。 斜倒柱的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)抽芯距較小，斜導(dǎo)柱的傾角可取10176。 抽芯距的計(jì)算 將側(cè)型芯從成型位置抽至不妨礙塑件的脫模位置所移動(dòng)的距離，稱為抽芯距。本設(shè)計(jì)采用的是斜導(dǎo)柱 。錐面定位則用于動(dòng)、定模之間的精密定位 導(dǎo)向 機(jī)構(gòu) 的作用： （ 1）定位作用； （ 2）導(dǎo)向作用； （ 3）承受一定的側(cè)向壓力。按作用分為模外定位和模內(nèi)定位。 冷卻水道布置圖如 43 所示。缺點(diǎn)是外連接過(guò)多，容易碰壞?？梢赃B接成單路循環(huán)或多路并行循環(huán)。本課題所用為外連接直通式，外連接直通式是最簡(jiǎn)單的聯(lián)通方式。對(duì)于不同形狀的塑件冷卻水孔的排列形式也不同。 （ 2） 冷卻管道的布置。 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （ 1） 冷卻水回路布置的基本原則： 1) 冷卻水道應(yīng)盡量多 ； 2) 截面尺寸應(yīng)盡量大； 3) 冷卻水道離模具型腔表面的距離應(yīng)適當(dāng)； 4) 適當(dāng)布置水道的出入口； 5) 冷卻水道應(yīng)暢通無(wú)阻； 6) 冷卻水道的布置應(yīng)避開(kāi)塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位 。推桿與推桿孔一段配合長(zhǎng)度為推桿直徑的 ~2 倍，推桿和模體的配合性質(zhì)一般為 H8/f7 或 H7/f7，配合間隙值以熔料不溢料為標(biāo)準(zhǔn)。 對(duì)于推桿 和推管 的固定通常采用固定板固定推桿在推板上的形式 。 表 48 ABS 與脫模力有關(guān)的某 些性能 塑料名稱 拉伸 彈性模量E/(MPa) 成型收縮率 S（％） 與鋼的摩擦因 數(shù) f 泊松比 ? ABS 1800 0. 5 將 表 55 的 數(shù) 據(jù) 代入 公 式得脫模力為 )1c os1s i )(( )(1c os)211( ???? ????????? ?? ??F ）（ ??? （ 2）成型塑件內(nèi)部 圓筒 小型心的脫模力計(jì)算 因?yàn)? ???? tr? ，所以此處視為厚壁圓筒塑件 ， 其脫模力的計(jì)算公式如下： Affr E S LF )c o ss i n1)(c o s2c o s 21()t a n(2221 ???????????? ???? 將表 55 的數(shù)據(jù)代入公式得脫模力為 )()1c o s1s i )(1c o o s ()1t a ( 22221 ????????????????????????F )()( N????? 脫模機(jī)構(gòu) 由于 頂桿具有制造簡(jiǎn)單、滑動(dòng)阻力小、 放置位置自由度大 、脫模效果好等優(yōu)點(diǎn)， 因而推桿脫模機(jī)構(gòu)是最常用的脫模機(jī)構(gòu)， 本課題塑件無(wú) 復(fù)雜的結(jié)構(gòu)， 但有兩個(gè)小孔， 因此選擇 用圓形頂桿 結(jié)合推管 形式進(jìn)行脫模。 ； f －塑件與鋼材之間的摩擦系數(shù)； t －塑件的壁厚（ mm），這里為 ； A －塑件與開(kāi)模方向垂直的平面上的投影面積， 當(dāng)塑件底部有通孔時(shí)， A 項(xiàng)視為 0。 ），一般取 1～ 2176。 脫模力的計(jì)算 從動(dòng)模一側(cè)的主型芯上脫出制品所需施加的外力就是脫模力，它包括制品收縮對(duì)型芯的摩擦力和大氣壓力等作用力，其大小與制品的壁厚、斷面形狀、塑料的收縮性、剛性、對(duì)成型 零件的摩擦系數(shù)、成型工藝上的注射壓力、開(kāi)模時(shí)間以及脫模斜度、型芯的加工紋向等因素有關(guān)，在計(jì)算中要考慮到 全部 因素較為困難，因此只考慮主要的因素 即可。 由于型芯的包緊力最大，因此推出的作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近型芯，推出力應(yīng)作用塑件剛度、強(qiáng)度最大的部位，作用面應(yīng)盡可能大。在設(shè)計(jì)推出脫模機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)遵循下列原則 (1) 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè) ： 模具開(kāi)啟后塑件及澆口凝料都留在帶有脫模機(jī)構(gòu)動(dòng)模上，以便于脫模裝置在 注射機(jī)推桿的驅(qū)動(dòng)下完成脫模動(dòng)作。脫模機(jī)構(gòu)的作用包括塑件等的脫出、取出兩個(gè)動(dòng)作。 因此有 S=24+47+（ 5～ 10） mm=76～ 81 mm 580mm，校核合格。 （ 2） 模具 高度尺寸 240mm， 170mm240mm320mm（模具的最大厚度和最小厚度），校核合格。 模具 各尺寸 的校核 根據(jù)所選注射機(jī)來(lái)校核模具設(shè)計(jì)的尺寸。 經(jīng)過(guò)上述的計(jì)算，模架 外形 尺寸確定為 ：長(zhǎng) 寬高 =400mm 250mm 240mm。 （ 3） C 板（墊塊）尺寸。 （ 2） B板尺寸。 （ 1） A板尺寸。此壁厚可用經(jīng)驗(yàn)公式確定。 各 模架 尺寸 的 確定 選用標(biāo)準(zhǔn)模架可以簡(jiǎn)化模具的設(shè)計(jì)與制造，一旦某一型號(hào)模架確定下來(lái)，就可以得到已經(jīng)設(shè)計(jì)好的尺寸數(shù)據(jù)。 （ 3）支撐板 支撐板是墊在固定板背面的模板，它的作用是防止型芯或型腔、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等零件脫出，增強(qiáng)這些零件的穩(wěn)固性并承受型芯和型腔等傳遞 過(guò) 來(lái)的成 型 壓力。固定板應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度來(lái)承受開(kāi)模力的作用。因此，座板的輪廓尺寸和固定孔必須與成型設(shè)備上模具的安裝板相適應(yīng)。 中小型模架有四種基本類型，本次設(shè)計(jì)模架選用 A1 型。根據(jù)對(duì)塑件的綜合分析，這里的 凹、凸模的鋼材我們可以選用 40Cr。 Scp=% 177。 型芯徑向尺寸 0]43)1[(zlsSc plM ?????? 表 45 型芯徑向尺寸 制品尺寸 制品公差 制品徑向最小尺寸 ls 模具制造公差及收縮率 計(jì)算結(jié)果 ? ? ? ? ? ? 6??z?6??z?zlsSc pL M ?????? 0]43)1[(zHsSc pH M ?????? 0]32)1[( ? ? 6??z? Scp=% ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 型芯高度尺寸 0]32)1[(zHsSc ph M ?????? 表 46 型芯高 度尺寸 制品尺寸 制品公差 制品高度最小尺寸 Hs 模具制造公差及收縮率 計(jì)算結(jié)果 ? ? Scp=% ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 中心距尺寸 2])1[( zM LsSc pL ???? 表 47 中心距尺寸 制品尺寸 制品公差 換算尺寸 模具制造公差及收縮率 計(jì)算結(jié)果 90177。通過(guò)對(duì)塑件的分析可以知道這里采用的是整體裝配式凸模，這種方式屬于組合式的一種。 凹模徑向尺寸計(jì)算 公式 表 43 凹模徑向尺寸 制品尺寸 制品公差 △ 制品徑向最大尺寸 ls 模具制造公差及收縮率 計(jì)算結(jié)果 LM ? ?? Scp=% ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 凹模深度尺寸計(jì)算 公式 表 44 凹模深度尺寸 制品尺寸 制品公差 制品高度最大深度 尺寸 Hs 模具制造公差及收縮率 計(jì)算結(jié)果 10177。）（塑分主主 nVVV 3????????q度差。而整體嵌入式凹模可以使用一般機(jī)加工方法加工各凹模，由于容易測(cè)量，也能保證一致性，它能節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼，嵌入模板后具有足夠的剛度和 強(qiáng)度，使用可靠且置換方便，適用于小塑件的多型腔模。按照凹模結(jié)構(gòu)的不同可以將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四 種。本設(shè)計(jì)只有主流道冷料穴，采用的是 Z形拉料桿匹配的冷料穴。 （ 1） 計(jì)算主流道的體積流量 （ 2） 計(jì)算主流道的剪切速率 主流道內(nèi)熔體的 剪切速率處于 主流道 的最佳剪切速率 5 102～ 5 103 s1之間，所以， 主流道 的剪切速率校核合格。 133 43 ??? ???? ? 該矩形側(cè)澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率 5 103～ 5 104 s1之間，所以，澆口的剪切速率校核合格。 （ 2）側(cè)澆口剪切速率的校核 1）計(jì)算澆口的當(dāng)量半徑。綜合考慮以上原則，選用側(cè)澆口作為本設(shè)計(jì)的澆口形式。 澆口設(shè)計(jì)需遵循下述原則： (1) 澆口尺寸及位置選擇應(yīng)避免熔體破裂而產(chǎn)生噴射及蠕動(dòng)（蛇形流） ； (2) 澆口位置應(yīng)有利于流動(dòng)，排氣和補(bǔ)料 ； (3) 澆口位置應(yīng)使流程最短 ,料流變向最少 ,并防止型心變形 ； (4) 澆口位置及數(shù)量應(yīng)有利于減少熔接痕和增加熔接強(qiáng)度 ； (5) 澆口位置應(yīng)考慮定位作用對(duì)塑件性能的影響 ； (6) 澆口位置應(yīng) 盡量開(kāi)設(shè)在不影響塑件外觀的部位 ； 根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動(dòng)距 離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚處 。 ）（分分分。因此本設(shè)計(jì)采用圓形流道。為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，希望流道的橫截面積大、表面積小， 因此可用流道的截面積與其周邊長(zhǎng)度的比值表示流道的效率 。 （ 3）分流道的當(dāng)量半徑 因?yàn)樵撍芗馁|(zhì)量 m 塑＝ ＜ 200g， 分流道的 當(dāng)量直徑可按下式 計(jì)算 ）（分塑分 6 5 6 5 44 ???? LD D 分 為分流道當(dāng)量直徑 ， ABS 分流道直徑推薦值為 ，綜合考慮后 本次設(shè)計(jì)取 D 分 為 5mm。 （ 2）分流道的長(zhǎng)度 由于流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，根據(jù)兩個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道較短，設(shè)計(jì)時(shí)可選小些。設(shè)計(jì)中常采用碳素工具鋼（ T8A 或 T10A），熱處理淬火表面硬度為 50～ 55HRC。 2 =（ mm） （ 4） 主流道澆口套形式 主流道交口套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購(gòu)。 4） 主流道球面半徑： R=注射機(jī)噴嘴球頭半徑 +（ 1～ 2） mm=12+2=14mm 5） 球面的配合高度： h=3mm （ 2） 主流道的凝料體積 3rrRL 22 ????? ）（ 主主主主主主 RV ? = 47 （ +22+7 2） 247。 （ 1） 主流道尺寸 1） 主流道的長(zhǎng)度： 本次設(shè)計(jì)根據(jù) 模架高度情況 取 50mm 進(jìn)行 初始 設(shè)計(jì) ，根 據(jù)三維圖最終可確定主流道長(zhǎng)度 L 主 為 47mm。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和沖模時(shí)間。 4 模具設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 主流道的設(shè)計(jì) 主流道為一圓錐孔，通常位于模具中心塑料熔體的入口處，其小端正對(duì)注射機(jī)的噴嘴。 翹曲分析結(jié)果顯示：總體翹曲量為 ， x 方向翹曲 ， y 方向翹曲， z 方向翹曲 。 圖 315 回路管壁 溫度 圖 316 冷卻后 塑件 的 平均 溫度 Warp 翹曲分析 引起翹曲的原因主要有收縮不均勻、冷卻不均勻和分子取向不均勻等，在 Moldflow分析軟件中這三種原因?qū)βN曲的影響值都可以分析出來(lái)。 由圖可知，回路管壁的最高 溫度和制品的 平均 溫度分別為 C? 和 C? 。 圖 314 布局 1 冷卻后冷卻 介質(zhì)的溫度 如圖 314 可以看出對(duì)熔融塑件進(jìn)行冷卻后冷卻介質(zhì)的溫度和溫度差 ， 溫度差 為 C? ，一般冷卻介質(zhì)的溫度差不超過(guò) 2～ 3 C? ， 回路冷卻介質(zhì)溫度 滿足要求。 圖 313 制品凍結(jié)時(shí)間 圖 313 顯示從成型周期開(kāi)始到制品完全冷卻至低于頂出溫度所需要的時(shí)間。 影響冷卻系統(tǒng)的因素很多，除了塑料制品的幾何形狀、冷卻介質(zhì)、流量、溫度、冷卻水路的布置、模具材料、塑料熔體溫度、模具溫度、塑件頂出溫度外，還涉及塑料與模具之間非穩(wěn)態(tài)熱循環(huán)交互作用。 圖 312 填充過(guò)程的鎖模力分析結(jié) 果 Cool 冷卻系統(tǒng)的分析 冷卻 分析是用來(lái)分析模具內(nèi)的熱傳遞，主要包括塑件和模具的溫度、冷卻時(shí)間等。由于氣穴分布于制件的邊緣地帶， 靠近 模具的分型 面，而分型面能 起到 很好的 排氣 作用， 除分模面外還有滑板抽芯機(jī)構(gòu) 幫助排氣 ，因此 氣穴的影響并不大。 圖 310 塑件 的熔接痕分析結(jié)果 (5) 氣穴分析 如圖 311 所示是 在填充過(guò)程中 塑件 的氣穴分析結(jié)果，其中粉紅色的點(diǎn)表示氣穴存在的地方。 圖 310 是 塑件 在填充過(guò)程中產(chǎn)生的熔接痕，從圖中 可看出 在制件的 最 后 填充 處及內(nèi)部凸起 的圓柱 處較易形成熔接痕。熔 接 痕的力學(xué)性能一般都會(huì)低于塑件的其他區(qū) 域， 使 整個(gè)塑件的強(qiáng)度 降低，并且 熔接痕 會(huì)影響 塑件的強(qiáng)度和表面質(zhì)量。 塑件體積收縮率如圖 39 所示，體積收縮率達(dá)到%，體積收縮率過(guò)大，制品變形明顯，因此需要適當(dāng)?shù)脑黾幼⑺軌毫Α? 圖 37 速度 /壓力 切換時(shí)的壓力 (3) 縮痕指數(shù)和體積收縮率分析 如圖 3圖 39 所示分別為縮痕 指數(shù)分析結(jié)果 和體積收縮率分析結(jié)果 。 圖 36 塑件 填充時(shí)間