【正文】 程很長(zhǎng)，使得前鋒熔料到達(dá)型腔末端時(shí)溫度過(guò)低。通常注射工藝上會(huì)采取增大注射壓力的辦法來(lái)提高熔料的流動(dòng)性。因此該模具考慮了采用熱流道澆注系統(tǒng)。普通 澆注系統(tǒng)中要產(chǎn)生大量的料柄，在生產(chǎn)小制品時(shí)澆注系統(tǒng)凝料的重量可能超過(guò)制品重量。由于不需廢料的回收、挑選、粉碎、染色等工序，故省工、省時(shí)、節(jié)能降耗。熱澆口有利于壓力傳遞，在一定程度上能克服塑件由于補(bǔ)料不足而形成的凹陷、縮孔、變形等缺陷 .熱流道注 射模在注射成型過(guò)程中，澆注系統(tǒng)內(nèi)的熔料始終處于熔熔狀態(tài)，流道暢通無(wú)阻，壓力損失小，熔料易于填充，而且澆注系統(tǒng)不需脫模，在下一次成型時(shí)，與從注塑機(jī)料筒來(lái)的新料一起，再注入型腔，使流道凝料大大減少。在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模具在模具總量中的比例還將逐步提高。根據(jù)各種顯示數(shù)據(jù)的表明，我國(guó)模具市場(chǎng)的總體趨勢(shì)是穩(wěn)定提升的，在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模具的發(fā)展速度將繼續(xù)高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。 盡管在很多方面，熱流道模具與冷流道模具相比有顯著的優(yōu)點(diǎn)，但熱流道模具也存在一些缺 點(diǎn)與不足。 （ 1）模具的總體成本上升。如果制件為小批量生產(chǎn)，成本價(jià)格貴是影響熱流道模具廣泛使用的主要問(wèn)題之一。由于熱流道模具需要精密的加工機(jī)械作保證，所以熱流道系統(tǒng)與模具的配合要求極為嚴(yán)格，否則在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多嚴(yán)重問(wèn)題，如噴嘴與澆口相對(duì)位置不好導(dǎo)致制品質(zhì)量嚴(yán)重下降等。 （ 4）熱輻射難以控制，熱流道系統(tǒng)最大的毛病就是流道的熱量損耗，是一個(gè)需 要解決的重大課題。 由于快速自動(dòng)化注塑成型工藝的發(fā)展，熱流道注塑模具正在我國(guó)逐漸推廣使用。 雖然目前我國(guó)的熱流道模具技術(shù)有了很大的進(jìn)步，但是在模具設(shè)計(jì)和模具加工工藝、制造精度、表面粗糙度、加工模具的復(fù)雜程度以及模具的制 造周期和使用壽命方面等與國(guó)外相比差距十分明顯。 針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)熱流道模具存在的情況，我國(guó)的熱流道模具工業(yè)主要發(fā)展趨勢(shì)要包括以下幾個(gè)方面：熱流道元件的小型化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化；提高熱流道模具材料的耐磨性和耐熱性； 主流道設(shè)計(jì) 本塑件所用的材料為 超高沖擊強(qiáng)度 PP，根據(jù)其流動(dòng)性特點(diǎn)，主流道設(shè)計(jì)的主要參數(shù)如下： 根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》初步得型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸： 噴嘴前端孔徑： d=10mm 噴嘴前端球面半徑： 0R =20mm； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系： mm 2)~(1RR 0 ?? ； 式（ ） mm 1)~(0 .5d d 0 ?? ； 式（ ） 取主流道球面半徑： R=21mm； 取主流 道的小端直徑： d=11mmm； 圖 澆注系統(tǒng)示意圖 加熱管功率的計(jì)算 熱流道澆注系統(tǒng)如圖 3． 9所示，主流道和分流道均在熱流道板內(nèi)，在分流道周圍鉆有 4個(gè)孔，孔內(nèi)插入管式加熱器，功率為每根 1 700W，而且在 2個(gè)分澆口套外各套一個(gè)功率為 500W的螺旋式加熱圈熱流道板相當(dāng)于延伸了注塑機(jī)噴嘴，使得熔料流程大為縮短，有利于熔料的填充。加熱管功率一般憑經(jīng)驗(yàn)按每 kg熱流道板需 0． 1到 0． 15kW之間： TWCP 860/tt( 21 ）? 式（ ） 式中 ： P— 加熱器功率， kW W— 流道板重量， kg C— 鋼材比熱，碳鋼為 0． 115J／ (kg? K) T— 升溫時(shí)間，一般取 0． 5~1h T— 熱流道板溫度， ℃ t— 室溫， ℃ 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。熱流道噴嘴也是熱流道系統(tǒng)的購(gòu)置部件，包括主流道噴嘴和注射點(diǎn)的噴嘴。主流道噴嘴可直接注射成型塑料制件的型腔，也就是沒(méi)有分流道和流道板，這種熱流道噴嘴被稱為單噴嘴。 本文設(shè)計(jì)的是后者，注射機(jī)射來(lái)的熔體經(jīng)過(guò)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)。不帶澆口的噴嘴，有輸出的流道，把熔體導(dǎo)入到注射點(diǎn)。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。 從澆口類型分類，有開(kāi)式噴嘴、頂針式噴嘴、開(kāi)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(lái)命名噴嘴。 除了按以上的形式來(lái)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。 從注射點(diǎn)的數(shù)目分類，分單噴嘴和多點(diǎn)噴嘴。 本次設(shè)計(jì)選用閥式澆口熱流道噴嘴 MV15~60，型號(hào)為 KBS13，噴嘴的外直徑為φ28mm,噴嘴的流道直徑 D為 φ8mm，澆口直徑 d為 φ1mm，噴嘴長(zhǎng)度 L＝ 94mm。 針閥式熱流道系統(tǒng)的工作原理是：將熱嘴及熱流道板安裝在注射模具上，利用加熱的原理，使塑料從注塑機(jī)炮筒出來(lái)后始終保持熔融狀態(tài)。 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(lái)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。流道板常見(jiàn)有管式和板式結(jié)構(gòu)。所以常用的是板式結(jié)構(gòu)，而且是外加熱的。流道板是由電加熱器加熱的高溫器件，四周是低溫模板。 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(duì)準(zhǔn)，同時(shí)防止流道板產(chǎn)成過(guò)大的熱應(yīng)力和熱變形。 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(zhǎng)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(dòng)速率也要合理。這種平衡是基于對(duì)各注射點(diǎn)流徑的排布，對(duì)所有的型腔 的流道、澆口的長(zhǎng)度都是相等的。 （ 2）根據(jù)流徑長(zhǎng)度的不同，以各注射點(diǎn)有相同壓力降為基礎(chǔ)，對(duì)流道截面積進(jìn)行補(bǔ)償，也就是流變學(xué)平衡。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。流道直徑小于 φ6mm 將使傳輸壓力降過(guò)大，流道直徑大于 φ10mm 則會(huì)使熔體在流道中花費(fèi)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，但是大型制件的流道直徑有達(dá)到 φ16mm。在多層分流道直徑計(jì)算時(shí)，推薦采用下式： 3/111 ??? jjj Ndd 式 （ ） 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)。它為系統(tǒng)提供合乎質(zhì)量要求的壓縮空氣。 控制元件 ——控制氣體壓力、流量及運(yùn)動(dòng)方向的元件，如各種閥類（電磁閥，速度控制閥）。 磁性開(kāi)關(guān)氣缸是指在氣缸的活塞上安裝有磁環(huán)，在缸筒上直接安裝磁性開(kāi)關(guān)，磁性開(kāi)關(guān)用來(lái)檢測(cè)氣缸行程的位置，控制氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 氣缸如下圖所示。開(kāi)關(guān)內(nèi)裝有舌簧片、保護(hù)電路和動(dòng)作指示燈等，均用樹(shù)脂塑封在一個(gè)盒子內(nèi)。當(dāng)永久磁鐵返回離 開(kāi)時(shí)，磁場(chǎng)減弱，兩簧片彈開(kāi)，則開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。 圖 氣缸 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 所示。下面的裝配步驟是大多廠家所執(zhí)行的。 （ 2）磨削支撐墊的高度，公差為 177。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）。 （ 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(lái)計(jì)算。然后再次安裝流道板。 流道板在受熱之后會(huì)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(huì)產(chǎn)生高壓泄料】【 13。型芯也有整體式和組合式之分，形狀簡(jiǎn)單的主型芯和模板可以做成整體式，形狀比較復(fù)雜或形狀雖不復(fù)雜，但從節(jié)省貴重鋼材，減少加工工 作量考慮多采用組合式型芯。 凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其結(jié)構(gòu)不同可分為整體式、整體嵌入式，局部鑲嵌式、大面積鑲拼組合式和四壁拼合式五種。以防止模腔在塑料充?；蛘弑簳r(shí)發(fā)生變形。因此對(duì)于形狀簡(jiǎn)單、容易制造或者形狀復(fù)雜，但可以采用加工中心、數(shù)控機(jī)床、仿形機(jī)床或電加工等 特殊方法加工的場(chǎng)合是適宜的。這樣不僅提高了型腔的強(qiáng)度，而且大大提高了加工精度和塑件的質(zhì) 量。 理論分析與實(shí)踐證明，大型模具的剛度是主要問(wèn)題，而強(qiáng)度是次要問(wèn)題。聚丙烯所允許撓曲量在 0． 03—0． 04mm。 式（ ） mmH s ?? ??? mmm ?????? mmH m 1 3)( ??????? 型腔尺寸計(jì)算 型腔徑向尺寸 mcpssm LLL ?? ??????? )4/3( 式（ ） 式中 mL 為型芯徑向尺寸 sL 為塑件內(nèi)形基本尺寸 mmLs ?? ?? mmm ???? mmL m 6 3 7)( ?? ?????? 型腔高度尺寸計(jì)算 mcpssm hhh ?? ??????? )4/3( 式（ ） mmhs ?? ?? mmm ???? mmh m )( ?? ?????? 6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 在注塑生產(chǎn)過(guò)程中，塑件冷卻時(shí)間約占整個(gè)注塑生產(chǎn)周期的 80％。常用的方法是用水對(duì)模具進(jìn)行冷卻，即在注塑完成后通循環(huán)冷水到靠近型腔的制件上或制件上的孔內(nèi)，以便迅速使模具冷卻。 （ 2）在保證模具材料有足夠的機(jī)械強(qiáng)度的前提下，冷卻水道的排布應(yīng)盡量緊密。 （ 4）冷卻水道到型腔表面的距離應(yīng)盡量相等。 （ 6）冷卻水道避免設(shè)計(jì)在塑件的熔接痕處】【 14。雖然塑料在充模階段就開(kāi)始冷卻，但是塑件帶入的熱量主要是在保壓階段和保壓之后的冷卻時(shí)間內(nèi)除去的，當(dāng)制品冷卻到熱變形溫度以下，即可開(kāi)模取出制品。 ?塑件脫模時(shí)的平均溫度，取 70℃ ； 1?塑料熱擴(kuò)散系數(shù)，2mm/s，查表可知取 2mm/s。 制件的冷卻時(shí)間加上開(kāi)模取出制件等輔助時(shí)間就是該塑件的成型周期，冷卻時(shí)間 t通常占成型周期的 75%左右，由此可以估算出單位時(shí)間成型制件數(shù)和單位時(shí)間放出的總熱量。忽 略空氣對(duì)流，輻射，以及與注塑機(jī)接觸所傳導(dǎo)的熱量，根據(jù)熱平衡原理，單位時(shí)間內(nèi)塑料熔體凝固釋放的熱量應(yīng)該等于冷卻水所帶走的熱量，于是根據(jù)公式有： )(CWQq2111v ??? ?? 式（ ） 式中 ： vq—冷卻水的體積流量； W—單位時(shí)間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料的 質(zhì)量， kg/min； 1Q—單位質(zhì)量的塑料制品在凝固時(shí)候所放出的熱量， KJ/Kg； ρ—冷卻水的密度， Kg/ ； 1C—冷卻水的比熱容， KJ/Kg.℃ ； 1?—冷卻水的出口溫度； 2—冷卻水的進(jìn)口溫度， ℃ 。經(jīng)過(guò)計(jì)算本模具的成型周期是 52s。 冷卻水的比熱容) 1 ℃（ ???。 則水的體積流量是： )(C WQq 211 1v ??? ?? =min/m3 水孔直徑的選擇 根據(jù)體積流量選擇水孔直徑 d=30mm； 冷卻水在管道內(nèi)的流速 2vd60q4V π? 式（ ） = 冷卻水流動(dòng)狀態(tài)的校核 冷卻水的雷諾數(shù)為： ?dVRe ?? 式（ ） = 43 141000 6 ??? ? 式中：?—冷卻水的運(yùn)動(dòng)粘度，2m； 由于?eR10000，因此冷卻水是處于穩(wěn)定湍流狀態(tài)。 圖 冷卻水管的分布 7 排氣系統(tǒng) 大型注塑模的排氣問(wèn)題顯得特別重要，除了利用分型面、型芯、推桿等間隙排氣外，尚需要另設(shè) 專用排氣隙，其設(shè)計(jì)原則如下。 （ 2）排氣隙尺寸其深度以易于排氣而不溢料或溢料很少為準(zhǔn)，具體數(shù)值由塑料熔體的黏度特性決定，其延續(xù)部分深度可增大 ~。此外，也可在距離型腔周圍約 10mm的距離處，加工一封閉的環(huán)形槽通向大氣，其排氣效果也很好。最好是在分型面的全部周邊上進(jìn)行排氣，稱之為全周排氣槽。 (3)型芯、型腔的加熱冷卻系統(tǒng)。在使用了熱流遭的模具中，一方面熱流道需要加熱而另一方面模具需要冷卻。聚丙烯 (PP)的成型溫度在 160℃ ~260℃ ，其模具溫度應(yīng)控制在55~65。大型注射模加熱裝置～般為電加熱棒加熱，它有方便、易控制等優(yōu)點(diǎn)，但必須防止局部過(guò)熱。推出是注射成型過(guò)程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定制品的質(zhì)量，因此，制品的推出是不可忽視的。正因如此 ，在分型面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量注意，開(kāi)模后使塑件能留在