【正文】 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)摩擦阻力。這次設(shè)計(jì)的是薄壁制品，并且應(yīng)按矩形斷面來(lái)計(jì)算所需脫模力，根據(jù)文獻(xiàn)[9]P179公式： （71）式中，K2為無(wú)量綱系數(shù)；K2值還可以從文獻(xiàn)[17]中選??；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(duì)型芯的包容長(zhǎng)度，；為模具型芯的脫模斜度，；為制品與型芯之間的摩擦系數(shù)，；為塑料的泊松比，；A為盲孔制品型芯在垂直于脫模方向上的投影面積。所以脫模力為 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(jì)的關(guān)鍵，下面從剛度和強(qiáng)度計(jì)算兩方面介紹推件板厚度和推桿直徑的計(jì)算公式。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 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(hào)同前述。所以此處推件板厚度的確定相當(dāng)是一個(gè)校核比較的步驟。第8章 模流分析在注射模中冷卻系統(tǒng)是通過(guò)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(duì)于冷卻效果有顯著影響。圖81 冷卻時(shí)間示意圖[19]（冷卻、模具開(kāi)模、填充、保壓） 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則1）注意凹模和型芯的熱平衡，在冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要把注意力放在型芯的冷卻上。C以內(nèi)，普通模具也不要超過(guò)5186。3）采用多而細(xì)的冷卻管道比采用獨(dú)根大冷卻管道好，一般管道直徑為8~25mm。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。應(yīng)避免冷卻管道開(kāi)設(shè)在塑件熔合紋的部位。模具溫度穩(wěn)定，冷卻速度均衡，可以減小塑件的變形。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(gè)溫度基本上保持均勻，以便型腔里的塑料熔體能同時(shí)凝固。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(shí)收縮率的波動(dòng)，提高塑件尺寸精度的穩(wěn)定性。例如，對(duì)與結(jié)晶型塑料，因?yàn)槟剌^低，制件的結(jié)晶度低，較低的結(jié)晶度可以降低收縮率。3）力學(xué)性能。但對(duì)于聚碳酸酯一類的高黏度無(wú)定形塑料，其應(yīng)力開(kāi)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(kāi)裂傾向。提高模具溫度能改善制件的表面質(zhì)量，過(guò)低的模具溫度會(huì)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。保持所需要模溫，并使之穩(wěn)定，可縮短成型時(shí)間，從而縮短了成型周期，提高了制品的生產(chǎn)率。查文獻(xiàn)[9]表106，得知制品的冷卻時(shí)間t2為67s。 冷卻管道直徑和管道空數(shù)，用20186。C，水呈湍流狀態(tài)，模具平均溫度為60186。1）塑料制品在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量Q查表得ABS的單位熱流量2）冷卻水的體積流量根據(jù)文獻(xiàn)[9]P220公式 （81）式中，為冷卻介質(zhì)的體積流量，；為單位時(shí)間（每分鐘）內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量，；1為單位重量的制品在凝固時(shí)所放出的熱量，；為冷卻介質(zhì)的密度，；為冷卻介質(zhì)的比熱容，；為冷卻介質(zhì)出口溫度，；為冷卻介質(zhì)進(jìn)口溫度。得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?。ㄋ疁貫?5186。得5）冷卻管道總面積A根據(jù)文獻(xiàn)[9]P220公式 （84）式中，為冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)的傳熱膜系數(shù)，；為模溫與冷卻介質(zhì)溫度之間的平均溫差。得 實(shí)際冷卻系統(tǒng)布置以上只是理論計(jì)算的結(jié)果。因?yàn)閷?duì)于冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的最終目的是為了使模具溫度穩(wěn)定、冷卻速度均勻，從而保證尺寸精度，防止出現(xiàn)因收縮不均勻而產(chǎn)生的翹曲變形。另外，制品零件圖上的技術(shù)要求也明確提出了較高的表面要求：零件必須光滑、平整，不得有縮孔、酥松等缺陷，不得有翹取及變形。以下是模流分析的結(jié)果如圖82所示：圖82 翹曲模流分析從圖82中可以看出制品的成型后總體翹曲基本上維持在一個(gè)比較低的水平（與制品本身的長(zhǎng)寬高相比較），除了在制品的四個(gè)角上所產(chǎn)生的翹曲較大外。在最終的實(shí)際設(shè)計(jì)中，因?yàn)閯?dòng)模板處有較多的頂桿和較大的斜頂，不利于安置水道，最終決定只在定模板上安排兩個(gè)冷卻回路，6根冷卻管道。圖83 水管接頭結(jié)構(gòu)[13] 排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)排氣是注射模具設(shè)計(jì)中不可忽視的一個(gè)問(wèn)題。排氣方式有：1）用分型面排氣。3）利用頂桿運(yùn)動(dòng)間隙排氣。5）開(kāi)設(shè)排氣槽（當(dāng)以上措施仍不足以滿足快速、完全排氣時(shí)，應(yīng)在模具適當(dāng)部位開(kāi)設(shè)排氣槽或排氣）。從下圖的模流分析的結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。完全可以通過(guò)分型面，型芯與模板配合間隙，頂塊的運(yùn)動(dòng)間隙和頂桿的運(yùn)動(dòng)間隙來(lái)快速、完全地排氣，此處我們沒(méi)有必要另設(shè)排氣槽。在模具設(shè)計(jì)的最后對(duì)注射量、注射壓力、鎖模力和安裝尺寸做一次校核，保證所設(shè)計(jì)的模具和所選的注射機(jī)符合要求。 注射壓力的校核注射壓力的校核是檢驗(yàn)注射機(jī)的最大注射壓力能否滿足成型的需要。由于制品成型時(shí)所需的注射壓力，與塑料品種、注射機(jī)類型、噴嘴形狀、制品形狀的復(fù)雜程度以及澆注系統(tǒng)等因素有關(guān)，一般難以精確計(jì)算。如圖85所示，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所選注射機(jī)的最大注射壓力。根據(jù)文獻(xiàn)[9]P113公式（53）型腔內(nèi)塑料熔體的推力T推（N）為： 式中，為型腔內(nèi)塑料熔體沿注射機(jī)軸向的推力，N；為塑料與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積，mm；為型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力，MPa；為型腔內(nèi)塑料熔體的壓力，MPa；為注射壓力，MPa；為壓力損耗系數(shù)，隨塑料品種，注射機(jī)形式，噴嘴阻力；流道阻力等因素變化，~，取k=。 模具安裝部分的尺寸的校核為了使注射模具能順利地安裝在注射機(jī)上并生產(chǎn)出合格的制件，在設(shè)計(jì)模具時(shí)必須校核注射機(jī)與模具安裝部分有關(guān)的尺寸，校核模具最大高度和最小高度，模具的長(zhǎng)度模具的寬度等。完全可以在注塑機(jī)上進(jìn)行安裝。 填充控制原理：塑料在填充過(guò)程中，在料桶中受到螺桿的剪切和加熱圈而塑化。由于在填充過(guò)程中料桶的體積保持不變（塑料的壓縮比較小，密度的變化相對(duì)來(lái)說(shuō)可以忽略），因此注塑機(jī)的體積注射速率正比于螺桿的線性推進(jìn)的速度。螺桿的運(yùn)動(dòng)是由注塑機(jī)的液壓回路控制的。如前所述，由于注塑過(guò)程中制品的截面不斷變化的，即熔前面積是不斷變化的，要想保持注塑過(guò)程中的熔前速度一致，必須根據(jù)變化的熔前面積實(shí)時(shí)調(diào)整螺桿的推進(jìn)速度，這一點(diǎn)在實(shí)用中非常困難。根據(jù)模流分析的結(jié)果，本制品在注塑過(guò)程中，建議采用以下的螺桿位置螺桿速度控制曲線如圖89所示：圖89 本制品在注塑過(guò)程中建議的螺桿位置速度曲線 保壓過(guò)程控制保壓壓力控制對(duì)于減小飛邊和防止機(jī)械損傷有非常重要的意義。保壓壓力一般為注塑壓力的80%~90%，建議采用保壓壓力控制曲線如圖810所示，有助于減小注塑壓力和鎖模力，保持良好的制品質(zhì)量。后填充階段包含保壓和冷卻兩個(gè)過(guò)程。過(guò)長(zhǎng)會(huì)使得保壓不均勻，塑料內(nèi)部應(yīng)力增大，塑件容易變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生應(yīng)力開(kāi)裂。保壓曲線分為兩部分，一部分是恒定壓力的保壓，大約需要2～3s，稱為恒定保壓曲線；另一部分是保壓壓力逐步減小釋放，大約需要1s，稱為延遲保壓曲線。如果恒定保壓曲線變長(zhǎng)，制件體積收縮會(huì)減小，反之則增大；如果延遲保壓曲線斜率變大，延遲保壓時(shí)間變短，制件體積收縮會(huì)變大，反之則變??；如果延遲保壓曲線分段且延長(zhǎng)，制件體積收縮變小，反之則變大。當(dāng)型腔完全充滿時(shí)，保壓開(kāi)始；當(dāng)熔料前端停止流動(dòng)時(shí)，說(shuō)明型腔已經(jīng)補(bǔ)縮到一定程度，或者說(shuō)熔料已經(jīng)不再前進(jìn)，此時(shí)恒定保壓結(jié)束，延遲保壓開(kāi)始；當(dāng)澆口完全凝固時(shí)，噴嘴對(duì)型腔的補(bǔ)料結(jié)束，保壓結(jié)束。當(dāng)熔料溫度下降到它所對(duì)應(yīng)的不流動(dòng)溫度后，熔料變不再流動(dòng)。 保壓切換控制注塑填充過(guò)程中當(dāng)型腔快要充滿時(shí)，螺桿的運(yùn)動(dòng)從流動(dòng)速率控制轉(zhuǎn)換到壓力控制。保壓切換對(duì)于成型工藝的控制有非常大的意義。保壓切換以后，螺桿停止旋轉(zhuǎn)，只是通過(guò)螺桿的向前擠壓推動(dòng)熔料前進(jìn)，壓力較小。保壓切換的選擇應(yīng)該適當(dāng)，過(guò)早或者過(guò)遲的保壓切換都對(duì)成型不利。過(guò)遲的保壓切換將導(dǎo)致注塑壓力增大，甚至出現(xiàn)飛邊。例如圖811所示，當(dāng)注塑壓力達(dá)到某一定值時(shí)即進(jìn)行保壓切換。圖811 壓力切換當(dāng)注塑壓力達(dá)到時(shí)發(fā)生壓力切換，此時(shí)從上圖中可以看見(jiàn)只有很小一部分制品還未被填充（用紅圈表示）。因此這個(gè)壓力切換點(diǎn)的選擇還是比較合適的。并且在模流分析和模具工程分析（CAE）的基礎(chǔ)上，對(duì)注塑工藝進(jìn)行了分析，對(duì)其中的模具的冷卻、制品的翹曲、螺桿速度、保壓控制和保壓切換進(jìn)行了詳盡的論述。致 謝經(jīng)過(guò)連續(xù)幾個(gè)月的緊張工作，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。我的成就感不是因?yàn)樵O(shè)計(jì)出了一套較為復(fù)雜的模具，而是因?yàn)槎昧四＞咴O(shè)計(jì)的核心設(shè)計(jì)思想，了解到了模具設(shè)計(jì)的具體過(guò)程。在此，首先要感謝指導(dǎo)老師。同時(shí)，我也要感謝我的父母。我要將此次設(shè)計(jì)獻(xiàn)給他們，表達(dá)我對(duì)他們忠心的感激。參考文獻(xiàn)[1] 王剛、單巖編 Moldflow模具分析應(yīng)用事例[M[.北京: 清華大學(xué)出版設(shè)，2005[2] G Brittong, TS Beng and Y wang. 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