【正文】 一般性設(shè)計(jì)，能專心于創(chuàng)造性勞動(dòng)，解決模具中的關(guān)鍵 技術(shù)問(wèn)題。模具標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)模架由專業(yè)廠大批量生產(chǎn)和供應(yīng)，各模具廠主要完成型腔部分的加工和裝配。 4． 有利于模具技術(shù)的國(guó)際交流和組織模具出口，打入國(guó)際市場(chǎng)； 因此，模具標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)提高模具設(shè)計(jì)和制造水平，提高模具質(zhì)量、縮短制模周期、降低成本、節(jié)約金屬和采用新技術(shù)，都具有重要意義。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別主要在于適用范圍，前者的模板尺寸 B L≤ 560mm 900mm，而后者的模板尺寸B L 為 630mm 630mm ～ 1250mm 2021mm 。 塑料注射模中小型模架的結(jié)構(gòu)型式可按以下特征分類： 1． 按結(jié)構(gòu)特征可分為基本型和派生型。派生型有 9種，即 P P P P P P P P P9。序號(hào) 3 為分別采用帶頭導(dǎo)柱、有肩導(dǎo)柱和有肩定位導(dǎo)柱。 各種模架的特點(diǎn)及用途 見(jiàn)表 41。根據(jù)塑件大小，決定采用模板 B L為 630mm 630mm 的模架，如圖 41所示，其中 A＝ 50mm， B＝ 50mm， C＝ 300mm。 第 四 章 標(biāo)準(zhǔn) 模架與注射機(jī) 選擇 17 表 41 各種模架的特點(diǎn)及用途 型式 型號(hào) 特點(diǎn)及用途 基 本 型 A1型 定模采用兩塊模板， 動(dòng)模采用一塊模板，設(shè)置推桿推出機(jī)構(gòu)。用于直流道，采用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的注射模 A3型 定模采用兩塊模板，動(dòng)模采用一塊模板，設(shè)置推件板推出機(jī)構(gòu)。適用范圍同 A3 派 生 型 P1～ P4 型 P1～ P4 型由基本型 A1～ A4 對(duì)應(yīng)派生而成。其他特點(diǎn)和 用途同 A1～ A4 P5型 動(dòng)、定模各由一塊模板組合而成。 P7 對(duì)應(yīng)于 P6， P9對(duì)應(yīng)于 P8，只去掉定模座板的螺釘。選用的是推桿 Φ 25 315。選用的是導(dǎo)套 Φ 40 40 GB4169． 4－ 84 帶頭導(dǎo)柱。選用的是推板 354 630 40 和推板 354 630 25 GB4169． 8－ 84 模板。 表 42 各零件的功能 零件名稱 功能及用途 推桿 為直桿式推桿，可以改制成拉桿或直接用作回程桿。導(dǎo)套內(nèi)孔直徑系列與導(dǎo)柱直徑相同 模板 主要 用作塑料注射模中的各種板類零件（不包括推板和墊塊）。 選擇注射機(jī) 模 具 尺寸大小為 560 630 500， 由 Pro/ENGINEER軟件進(jìn)行模型分析（ Model Analysis）得澆注 件體積為 1135cm3，質(zhì)量 g 為 ， 曲面投影面積 為 11290cm2，查 《 手冊(cè) 》 表 348，選擇 SZ1600/4000，其主要技術(shù)參數(shù)如表 43所示。 最大注射量的校核 為確保塑件質(zhì)量，注射模一次成形的塑料重量（塑件和流動(dòng)凝料重量之和）應(yīng)在公稱注射量的 35％～ 75％范圍內(nèi)，最大可達(dá) 80％，最低不應(yīng)小于 10％。 中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 20 計(jì)算注射機(jī)公稱注射容量，按手冊(cè)式 3－ 104得： )( 3cmVV c ???? ? 式中 V— 注射機(jī)的公稱注射容量（ cm3）； Vc— 注射機(jī)理論注射容量（ cm3）； α — 注射系數(shù)。 α 包括塑料密度變化和漏損因素等。 澆注件 的體積 V’ 為 1135cm3。 ??VV 故最大注射量符合要求。成形所需注射壓力與塑料品種、塑件的形狀及尺寸、注射機(jī)類型、噴嘴及模具流動(dòng)的阻力等因素有關(guān)。 鎖模力的校核 高壓塑料熔體充滿模腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生使模具沿分型面分開(kāi)的脹模力，此脹模力等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積和型腔壓力的乘積。 型腔壓力可按 《 手冊(cè) 》 式 3107 粗略計(jì)算 )( M P akpp c ???? 式中 pc— 型腔壓力（ MPa）； p— 注射壓力（ MPa）； k— 壓力損耗系數(shù)，取 。 故注射機(jī)的鎖模力符合要求。 定位圈尺寸 注射機(jī)固定模板臺(tái)面中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱為定位孔，直徑為 125mm。定位圈高度 10mm 小于定位孔深度 11mm。 模具外形尺寸 注射模外形尺寸應(yīng)小于注射機(jī)工作臺(tái)面的有效尺寸。 模具厚度 模具厚度為 500mm，滿足手冊(cè)式 3110： mmHmmHmmH m 7 7 05 0 03 8 0 m a xm i n ????? 式中 Hm— 所設(shè)計(jì)的模具厚度（ mm）； Hmin— 注射機(jī)允許的最小的模具厚度（ mm）； Hmax— 注射機(jī)允許的最大的模具厚度（ mm）。 開(kāi)模行程的校核 開(kāi)模取出塑件所需的開(kāi)模 距離必須小于注射機(jī)的最大開(kāi)模行程。 對(duì)于 本 設(shè)計(jì)的 雙 分型面注射模具，其開(kāi)模行程按手冊(cè)式 3－ 112校核： mmSmmaHH 750730104203001021 ????????? 式中 S— 注射機(jī)最大開(kāi)模行程（移動(dòng)模板臺(tái)面的距離）（ mm）； H1— 塑件脫模距離（ mm）； H2— 包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度 (mm)。 根據(jù)以上分析，所選用的 SZ1600/4000 型注射機(jī)，完全符合要求。 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是注射模設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)注射成形周期和塑件質(zhì)量（外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響。 2）型腔布置和澆口開(kāi)設(shè)部位 應(yīng)該 力求對(duì)稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 2．熱量及壓力損失要小。 3．確保均 衡進(jìn)料。 4．塑料耗量要少。 5．消除冷料。 6．排氣良好。 7．防止塑件出現(xiàn)缺陷。 8．塑件外觀質(zhì)量 。 9．生產(chǎn)效率。 10．塑料熔體流動(dòng)特性，充分利用熱塑性塑料熔體的假塑性行為。 第五 章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 主流道設(shè)計(jì) 主流道位于模具中心塑料熔體入口處，將注射機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道和型腔。主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動(dòng)速度和 充模時(shí)間，甚至塑件的內(nèi)在質(zhì)量。由于選用注射機(jī)的型號(hào)為 SZ1600/4000，其噴嘴球半徑是 SR20，噴嘴口半徑是 R5，則主流道始端直徑 D＝ 20+＝ ，球面凹坑 R2＝ R1+＝ 3mm，半錐角 α ＝ ， L＝ 50mm。若沿圓周進(jìn)行拋光，產(chǎn)生側(cè)向凹凸面后，使主流道凝料難以拔出。 （ 1）常用的分流道截面形狀有圓形、梯形、Ｕ字形、和六角形等。眾所周知，圓形具有最大體積和最小表面積的特點(diǎn)，故圓形截面的效率最高。 （ 2）分流道的截面尺寸取決于塑件的成形體積、塑件壁厚、塑件形狀、所用塑料的工藝性能、注射速率以及分流道的長(zhǎng)度等因素。 （ 3）分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。平衡式布置從主流道至各個(gè)型腔的分流道，其長(zhǎng)度、形狀、斷面尺寸等都必須對(duì)應(yīng)相等，達(dá)到各個(gè)型腔的熱平衡和塑料流動(dòng)平衡。 圖 51 分流道的布置 中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 24 （ 4）分流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)。分流道轉(zhuǎn)折處以圓弧過(guò)渡。 3）表面粗糙度達(dá)到 。 5）分流道與澆口的連接處加工成斜面，并用圓弧過(guò)渡，有利于塑料熔體的流動(dòng)及填充，如圖所示。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對(duì)塑件質(zhì)量影響很大。根據(jù)塑件形狀，澆口采用圓形截面。所設(shè)計(jì)的塑件僅是中型、薄壁塑件，不適合使用非限制性澆口，故采用限制性澆口。 點(diǎn)澆口的特點(diǎn)是：澆口位置限制小。開(kāi)模時(shí)澆口可自動(dòng)拉斷，有利于自動(dòng)化操作。壓力損失大，模具必須采用三板式模具結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并要采用順序分模機(jī)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)采用四個(gè)點(diǎn)澆口，圓形截面，澆口長(zhǎng)度取 2mm， 開(kāi)設(shè)在定模板上。 澆口位置的選擇 澆口位置與數(shù)目對(duì)塑件質(zhì)量的影響極大。 2．有利于塑料熔體流動(dòng)。 4．考慮塑件受力狀況。由于塑件澆口附近殘余應(yīng)力大、強(qiáng)度差，一般能承受拉應(yīng)力，而不能承受彎曲應(yīng)力和沖擊力。塑料熔體在型腔內(nèi)的匯合處常會(huì)形成熔接痕，導(dǎo)致該處強(qiáng)度降低。本設(shè)計(jì)采用四個(gè)澆口。 圖 53 澆口位置和數(shù)目情況 澆口斷面尺寸 取點(diǎn)澆口處剪切速率 γ G＝ 105s1，由《手冊(cè)》式 317可計(jì)算點(diǎn)澆口半徑： 3131??????? ?????????? ?? GG QnnR 故澆口截面直徑為 2mm。若澆注系統(tǒng)的尺寸確定不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致壓力損失過(guò)大，從而直接影響到熔體充模所需的型腔壓力。此外，它還是對(duì)模腔壁厚及其它受力構(gòu)件進(jìn)行剛度計(jì)算與強(qiáng)度校核的理論依據(jù)。注射機(jī)螺桿半徑 RS=，噴嘴內(nèi)半徑 RN=， L＝ 25cm 帶入《手冊(cè)》式（ 322）、（ 323）、（ 324）、（ 326）、（ 328）： ? ?? ? M P aRRRRn LQKp nSnNNSnnE)( )4()(32)4(3339。 ??????????? ?? ? ?? ? M P aRRRRn LLQKp nnSnnS)( )4()(3)(2)4(31322139。?????????????????????????????????????? M P aRRnRRLQKp nnnGnG)( )()4()(3)(2)4(21313239。 排氣設(shè)計(jì) 從某種意義上來(lái)講，注射模也是一種置換裝置，即塑料熔體進(jìn)入模腔，同時(shí)置換出模腔內(nèi)的空氣。此外，塑料熔體會(huì)產(chǎn)生微量分解的氣體。 排氣不良的危害性 1）在塑件上形成氣泡、銀紋、接縫，使表面輪廓不清，甚至充模不滿； 2）嚴(yán)重時(shí)在塑件表面產(chǎn)生焦痕； 3）降低充模速度，影響成形周期； 4）形成斷續(xù)注射，降低生產(chǎn)效率。 中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 28 第六 章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 塑料注射模溫度調(diào)節(jié)能力，不僅影響到塑件質(zhì)量，而且也決定著生產(chǎn)效率。 模溫調(diào)節(jié)的重要性 模溫對(duì)塑件質(zhì)量的影響 熱塑性塑料熔體注入型腔后，釋放大量熱量而凝固。模溫對(duì)塑件質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在如下六個(gè)方面。若模溫過(guò)低，會(huì)降 低塑料熔體流動(dòng)性，使塑件輪廓不清，甚至充模不滿；模溫過(guò)高，會(huì)使塑件脫模時(shí)和脫模后發(fā)生變形，使其形狀和尺寸精度降低。采用允許的低模溫，有利于減小塑料的成形收縮率，從而提高塑件的尺寸精度。 3．塑件變形 模具型芯與型腔溫差過(guò)大，會(huì)使塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形。需采用合適的冷卻回路，確保模溫均勻，消除塑件翹曲變形。 5．力學(xué)性能 適當(dāng)?shù)哪?，可使塑件力學(xué)性能大為改善。對(duì)于粘性大的剛性塑料，使用高明我，可使其應(yīng)力開(kāi)裂大大降低。過(guò)低的模溫會(huì)使塑件輪廓不清，產(chǎn)生明顯的銀絲、云紋等缺陷，表面無(wú)光澤或粗糙度增加等。塑料熔體凝固時(shí)釋放出的熱量中約有 5％以輻射、對(duì)流的方式散發(fā)到大氣中，其余 95％由模具的冷卻介質(zhì)（一般是水）帶走。據(jù)統(tǒng)計(jì)，模具的冷卻時(shí)間約占整個(gè)注射成形周期的 2/3 至 4/5，因此縮短注射成形周期內(nèi)的冷卻時(shí)間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。 JTAQ ?? ?? 式中 α — 冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)間的傳熱系數(shù)（ W/m2 由上式可知，當(dāng)需傳遞熱量 Q不變時(shí)，可通過(guò)以下三條途徑來(lái)縮短冷卻時(shí)間。 K）； C— 冷卻介質(zhì)的比熱容（ J/kg S/m2）； d— 冷卻管 道直徑 (m)。 2．提高模具與冷卻介質(zhì)間的溫差 Δ T )( CTTT o?? ??? 式中 Tw— 模溫（ oC）； Tθ — 冷卻介質(zhì)溫度（ oC）。 3．增大冷卻介質(zhì)的傳熱面積 A dLnA ?? 式中 L— 模具上一根冷卻水孔長(zhǎng)度（ m） 。 顯然，應(yīng)在模具上開(kāi)設(shè)尺寸盡可能大，數(shù)量盡可能多的冷卻通道，以增大傳熱面積，縮短冷卻時(shí)間，達(dá)到提高生產(chǎn)效率目的。確定適當(dāng)?shù)臒峤粨Q時(shí)間，是模具設(shè)計(jì)者的重要任務(wù)。 影響冷卻時(shí)間的因素 1．模具材料 從機(jī)械強(qiáng)度出發(fā)，通常選鋼材為模具材料。在選擇模具材料時(shí)，應(yīng)去掉非鋼不可的觀點(diǎn)，視具體情況在保證模具剛度和強(qiáng)度條件下 ，可選擇熱導(dǎo)率大的材料作為鑲嵌件使用，對(duì)提高冷卻效果，縮短冷卻時(shí)間極為有利。以冷卻水出、入口處溫差小為好，一般控制在 5 oC以內(nèi)。因?yàn)橥牧鞯臒醾鬟f效率為層流的 10～ 20 倍。絕大多數(shù)塑料的熱導(dǎo)率 λ 和熱擴(kuò)散 k都很低，但可通過(guò)加入填充劑、改性劑予以改善。通常冷卻 時(shí)間與塑件厚度的平方成正比。通常為使模腔表面溫度均勻，冷卻水孔的孔徑與位置，應(yīng)與塑料熔體帶入的熱量成比例。 第六 章 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 6．模具溫度 系指與塑料接觸的模腔表面溫度。選擇合適的模溫會(huì)縮短成形周期，提高塑件質(zhì)量，減少?gòu)U品率。 冷卻時(shí)間 的計(jì)算 塑件在模具內(nèi)的冷卻時(shí)間，通常是指塑料熔體從充滿型腔時(shí)起到可以開(kāi)模取出塑件時(shí)止這一段時(shí)間。具體有三種標(biāo)準(zhǔn)，由于所設(shè)計(jì)的塑件是均勻壁厚，故采用第二種計(jì)算。塑件截面內(nèi)平均溫度達(dá)到規(guī)定的脫模溫度時(shí)，所需冷卻時(shí)間的簡(jiǎn)化計(jì)算公式為： ? ? )(12)4045()40200(8ln)1000 2()(8ln227222239。 冷卻參數(shù)計(jì)算 注射模用常溫（ 20oC）的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為 28oC，并且冷卻水在通道內(nèi)呈湍流狀態(tài)，假設(shè)模具平均溫度為 40 o