【正文】 分流道處的最佳剪切速率處于 5 ～ 5 之間，因而所設(shè)計(jì)的分流道內(nèi)的剪切速率 滿足要求。 確定分流道表面粗糙度和脫模斜度。 在一般情況下，模具對(duì)分流道的表面粗糙度要求不是很低，取值在 Ra 在 m～ m之間即可，在此處，我們?nèi)? m。另外，一般脫模斜度在 ～ 之間即可，在次處設(shè)計(jì)的斜度為 滿足要求。 對(duì) 澆口 進(jìn)行設(shè)計(jì) 澆口也叫做進(jìn)料口，它是連接分流道與型腔的通道。除了直接交口以外，它是澆注系統(tǒng)中截面積最小的，但也是關(guān)鍵的。澆口的外形尺寸及位置對(duì)塑件的質(zhì)量及系能影響重大。 由于本課 題中的塑件要 求變形缺陷和裂紋，要求表面質(zhì)量較高，采用的是一腔四模的布局。在這里采用側(cè)澆口以便于調(diào)整充模時(shí)的封閉時(shí)間和剪切速率，并且側(cè)澆口的截面形狀也比較簡(jiǎn)單，容易加工，試模后的修正也很方便。澆口的位置開在分型面上，并且從型腔的邊緣部分進(jìn)料。 設(shè)計(jì)側(cè)澆口的外形尺寸 （ 1） 側(cè)澆口深度的計(jì)算。根據(jù)參考文獻(xiàn)【 1】的表 26，可以得到側(cè)澆口深度的計(jì)算公式： h=nt= 2= 上式當(dāng)中： t表示塑件厚度，這里去 t=2mm；你、 n表示塑料成型系數(shù)，對(duì)于PMMA，塑料成型系數(shù) n 取 值為 。為了試模后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)便于修模，且根據(jù)參考文獻(xiàn)【 1】表 27推薦的澆口深度 h取值 ～ 。所以在這里取澆口深度 h= (2)側(cè)澆口寬度的計(jì)算。根據(jù)參考文獻(xiàn)【 1】表 26可以得到側(cè)澆口寬度 B的計(jì)算公式為： B＝ ＝ ≈ 。 又由于表中推薦澆口寬度 B 取值范圍為 ～ 5mm。則在這里取 B=5mm。 上式中， n表示塑料的成型系數(shù)，對(duì)于 PMMA 取值 ； A表示凹模的內(nèi)表面積，約等于塑件外表面積。 （ 1） 測(cè) 澆口長(zhǎng)度的計(jì)算。根據(jù)參考文獻(xiàn)【 1】中表 26 中測(cè)澆口長(zhǎng)度 的推薦范圍 ～ ，在這里取 =。 校驗(yàn)測(cè)澆口 的 剪切速率 （ 1）注射時(shí)間的確定：根據(jù)參考文獻(xiàn)【 1】查表 23，根據(jù)公稱注射量取得注射時(shí)間t=2s。 (2)澆口體積流量的計(jì)算： ＝ ＝ ＝ 。 (3)澆口剪切速率的計(jì)算： 查閱參考文獻(xiàn)【 1】依據(jù)公 式 22 223 有澆口剪切速率的計(jì)算公式： ＝ ，在式中 表示矩形澆口的當(dāng)量半徑， ＝ A 表示澆口面積， L表示澆口實(shí)際周長(zhǎng) ；則 A= L＝ 12 則 ＝ ≈ ＝ 。則 ＝ ＝ ≈ ，查閱參考文獻(xiàn)【 1】表 28 得到 PMMA 允許的最大剪切速率為 4 ；而 ＝ ＜ 則澆口尺寸設(shè)計(jì)滿足要求。 校驗(yàn)主流道的剪切速率 在上面的計(jì)算過(guò)程中，我們分別求出了塑件的體積、主流道的當(dāng)量半徑、主流道的體積和分流道的體積。澆口的體積很小，在計(jì)算過(guò)程中的影響不大，可以忽略不計(jì) ，通過(guò)以上的數(shù)據(jù)，我們就可以求出主流道熔體的剪切速率，然后進(jìn)行校驗(yàn)。 (1)主流道熔體體積流量的計(jì)算： ＝ ＝ ＝ (2)主流道剪切速率的計(jì)算： ＝ ＝ ≈ 由于主流道最佳剪切速率處于 5 ～ 5 之間，因而所設(shè)計(jì)的分流道內(nèi)的剪切速率滿足要求。 冷料穴的設(shè)計(jì)及其計(jì)算。 為了防止冷料進(jìn)入模具型腔而 導(dǎo)致冷卻不均 影響塑件的表面質(zhì)量，需要 在主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上設(shè)置冷料穴以儲(chǔ)存塑料熔體前鋒的冷料。在該設(shè)計(jì)中，有主流道和分流道，并且對(duì)塑件的表面要求比較高，所以在主流道和分流道上面都分別設(shè)置了冷料穴 ，采用脫模板推出塑件，因而采用與球頭型拉料桿匹配的冷料穴。開模的時(shí)候可以利用凝料對(duì)球頭的包緊力使凝料從主流道襯套中脫出。 主流道凝料穴深度取為大端直徑的 1 倍，直徑 與大端直徑相同；分流道凝料穴深度取為 ，直徑取為 7mm. 4 對(duì)成型零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及相關(guān)計(jì)算 對(duì)成型零件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì) （ 1）對(duì)凹模的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。凹模的作用是成型 塑件外表 面，對(duì)塑件的表面質(zhì)量有直接影響，它直接決定著塑件的外形。按結(jié)構(gòu)的不同，可以將凹模分為鑲拼式、整體嵌入式、整體式和組合式。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，由于塑件體積比較小綜合考慮后采用整體嵌入式凹模，凹模嵌件結(jié)構(gòu)如下圖所示。 （ 2） 對(duì)凸模（型芯）的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 凸模的作用是成型塑件的內(nèi)表面，一般地，凸模按照結(jié)構(gòu)分為組合式和整體式兩種。又因?yàn)樵摫驹O(shè)計(jì)中塑件的包緊力比較大，所以這里凸模的位置設(shè)在動(dòng)模部分。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。 成型零件鋼材的選擇 對(duì)塑件進(jìn)行分析，因?yàn)樵撍芗枰笈a(chǎn)，成型零件需要有足夠的強(qiáng)度、剛 度、抗疲勞性以及良好的耐磨性，與此同時(shí)還要考慮其機(jī)械加工的工藝性能和拋光性能 。在這里對(duì)嵌入式凹模選擇鋼材 P20。對(duì)于凸模，由于包緊力比較大，脫模時(shí)凸模與塑件的摩擦比較大，凸模會(huì)磨損嚴(yán)重，因而在這里選擇凸模的鋼材為經(jīng)過(guò)滲氮處理的 P20 鋼材。 對(duì)成型零件的 工作 尺寸進(jìn)行計(jì)算。 在模具當(dāng)中，成型零件確定塑件的幾何形狀和尺寸精度。一般地，成型零件主要有凹模、型芯、成型環(huán)成型 以及成型桿。 根據(jù)參考文獻(xiàn)【 1】的的計(jì)算公式（ 226） ～ 式（ 230）中的平均尺寸法進(jìn)行計(jì)算， 塑件的尺寸及其公差在零件圖中已經(jīng)給 定，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算即可。 對(duì)成型零件的 凹模 尺寸進(jìn)行計(jì)算。 （ 1） 計(jì)算凹模的徑向尺寸。 根據(jù)塑件的外部徑向尺寸計(jì)算凹模的 徑向 尺寸。 由圖中 ＝ mm，相應(yīng)地塑件制造公差為 ＝ 則 型腔尺寸 。 式子當(dāng)中 為對(duì)應(yīng)塑料的平均收縮率，查閱參考文獻(xiàn)【 1】表 61 可以得到 PMMA的收縮率為 %～ %，所以其對(duì)應(yīng)的平均收縮率 ＝ ＝ ， 為修正系數(shù) （下同） ，查閱參考文獻(xiàn)【 1】表 210 有 ＝ ， 為塑件相應(yīng)尺寸的制造公差，對(duì)于中小型塑件，取 ＝△ /6，在這里取 =； 則有凹模徑向尺寸： ＝ ＝ （ 2） 計(jì)算凹模的深度尺寸。 根據(jù)塑件的外部深度尺寸計(jì)算凹模的深度尺寸，根據(jù)最大實(shí)體原則， = , ＝ , ＝ , ＝ , ＝ 則 凹模型腔圓柱高度尺寸： ＝ ＝＝ (3)計(jì)算凹模的弧面半徑尺寸。 = ， ＝ ， ＝ , ＝ ， ＝ 。 則凹模型腔圓弧面圓弧半徑尺寸： ＝ ＝ ＝ 對(duì)成型零件的 凸模 尺寸進(jìn)行計(jì)算。 （ 1）計(jì)算凸模的徑向尺寸。 ＝ , ＝ , ＝ , ＝ ， ＝ 。 則 凸模徑向尺寸 : ＝ ＝ (2)計(jì)算凸模上弧面圓弧的尺寸。 = ， ＝ ， ＝ , ＝ ， ＝ 。 則凸模的圓弧面圓弧半徑尺寸： ＝ ＝ ＝ (3)計(jì)算凸模圓柱面高度。 還是有最大實(shí)體原則，由已知條件 = , ＝ , ＝ , ＝ , ＝ 則凸模圓柱面高度尺寸： ＝ ＝ ＝ 塑件的凹模及凸模的成型尺寸如下 圖 所示 定模模仁 型芯 對(duì)成型零件的尺寸及 動(dòng)模墊板厚度進(jìn)行計(jì)算。 塑料模具的成型過(guò)程會(huì)受到進(jìn)入型腔的塑料熔體的高壓作用，如果磨具型腔的強(qiáng)度 和剛度不夠，有可能導(dǎo)致模具型腔的塑性變形甚至破壞，所以在這里我們要通過(guò)強(qiáng)度和剛度要求來(lái)設(shè)計(jì)模具的壁厚和支撐板的厚度。 （ 1） 計(jì)算凹模側(cè)壁的厚度。型腔內(nèi)的壓強(qiáng)大小和凹模的深度直接影響凹模厚度的設(shè)計(jì)， 查閱 參考文獻(xiàn) 【 2】表 419，厚度的計(jì)算依據(jù)剛度計(jì)算公式： S＝ 式子當(dāng)中： E為所選模具材料的彈性模量（ MPa）、 是模具剛度計(jì)算時(shí)允許的變形量大小、 p是型腔壓力值（ MPa）、 h＝ W,W 是影響變形的最大尺寸，在這里 h＝ 30mm。根據(jù)塑料制類型查閱參考文獻(xiàn)【 2】表 420 有： ＝ 25 ＝ 25 m＝ m＝ ；式中 ＝ 。 由以上數(shù)據(jù)可計(jì)算凹模側(cè)壁單邊厚度： S＝ ＝ mm≈ ， 凹模嵌件初定單邊厚度為 15mm。但此厚度不能滿足 的要求，所以在此處應(yīng)將凹模嵌件 用預(yù)應(yīng)力壓入到模板當(dāng)中，這樣可以使模板和型腔共同分擔(dān)型腔壓力。在這里的型腔分布我們采用的是 H 形直線對(duì)成型的布局結(jié)構(gòu)，兩型腔之間的壁厚 ＝ 120（中心距） 80（型腔直徑） =40mm，在本設(shè)計(jì)中，由于不是深大型腔， 40mm 的間隔可以滿足剛度要求。分析型腔的布局，初步估算模板的平面尺寸為 400mm 400mm，其尺寸比型腔的布局尺寸大得多，所以完全滿足要求。 （ 2）計(jì)算動(dòng)模墊板的厚度。動(dòng)模墊板的厚度與模架的兩個(gè)墊塊之間的跨度直接相關(guān)，又依據(jù)之前的型腔布局，模架應(yīng)該選擇在 400mm 400mm 的尺寸范圍之內(nèi)，根據(jù)查閱參考文獻(xiàn)【 2】表 74得到墊塊之間的跨度計(jì)算公式： L＝ W2 ,則 W＝ （ 4002 58） mm＝ 184mm,由此依據(jù)凸模對(duì)動(dòng)模墊板的壓力，以及型芯布局可以計(jì)算出動(dòng)模墊板的厚度。 則有： T＝ ＝ 284 ＝ 。 上面的式子當(dāng)中： 為模具的剛度計(jì)算過(guò)程當(dāng)中允許的變形量。根據(jù)注射塑料品種禪悅參考文獻(xiàn)【 2】中的表 420得到 =25 ＝ 25 （ ＋ 184） ＝ ； L 表示兩墊塊之間的距離， L≈ 184mm； 表示動(dòng)模板墊板長(zhǎng)度，這里取 =300mm； A 表示四個(gè)型芯在動(dòng)模板上面的投影面積。 單個(gè)型芯的投影面積 ＝ = ＝ 四個(gè)型芯的面積 A=4 ＝ 在這里，如果直接按照標(biāo)準(zhǔn)厚度取動(dòng)模板厚度為 45mm＜ ，顯然不符合要求，所以我們采用兩根直徑為 50mm 的支撐住，并將其布置在支撐板的正中間，由此根據(jù)力學(xué)模型，認(rèn)為 n=1，則墊板的厚度計(jì)算為 = T= =＜ 50mm。則 50mm 滿足 要求。 5 對(duì) 脫模推出機(jī)構(gòu)進(jìn)行 設(shè)計(jì)以及相關(guān)計(jì)算 脫模力指將塑件從型芯上脫 離所需克服的阻力，可選擇使用推件板、推桿或者推件板加推桿的組合方式推出，具體采用哪種方式需要經(jīng)過(guò)計(jì)來(lái)決定。 5． 1 對(duì)脫模 力進(jìn)行 計(jì)算 。 （ 1） Φ 74 主型芯的脫模力的計(jì)算