1、帶金屬嵌件的塑料二通管注射成型模具設(shè)計(jì)摘要：本課題主要研究了帶金屬嵌件的塑料二通管注射成型模具結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)對(duì)嵌件的放置、側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)及分型面的選擇進(jìn)行了分析研究。通過(guò)查閱文獻(xiàn)，咨詢導(dǎo)師提出了最佳設(shè)計(jì)方案，并對(duì)模具結(jié)構(gòu)的相關(guān)尺寸和力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了校核，實(shí)現(xiàn)塑件的順利脫模，以保證自動(dòng)化生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：聚丙烯，嵌件，側(cè)抽芯，注塑模具- 1 -Design of two-way plastic tube with a metal insert injection mold Abstract: This paper studies the two-way pipe plastic injection mold

2、structure with metal inserts, inserts placed emphasis on the measured pumping select core structure and sub-surface were analyzed. Through literature, consulting advisor and proposed the best design, and related dimensions and mechanical parameters were checked mold structure, to achieve a smooth mo

3、ld plastic parts to ensure automated production. Key words: Polypropylene, inserts, measuring core pulling, injection mold- 2 -目 錄1 前言11.1 國(guó)內(nèi)外模具發(fā)展?fàn)顩r11.2 模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)21.3 本課題研究的目的及意義32. 塑件分析42.1 塑件要求分析42.2 塑件材料選擇52.3 塑件結(jié)構(gòu)分析52.3.1 收縮率52.3.2 脫模斜度62.3.3 尺寸精度62.3.4 表觀質(zhì)量62.3.5 工藝參數(shù)63 分型面的選擇84 注塑機(jī)的確定94.1型腔數(shù)的確

4、定94.2 注塑壓力校核104.3 鎖模力校核104.4 開(kāi)模行程校核115 成型零件設(shè)計(jì)125.1 成型零件尺寸計(jì)算125.1.1 型腔尺寸計(jì)算125.1.2 型芯尺寸計(jì)算135.2 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)145.2.1 模具型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)145.2.2 模具型芯、側(cè)型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)155.3 成型零件厚度的確定166 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)176.1 主流道及其襯套設(shè)計(jì)17I6.2 分流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)186.2.1 分流道排布186.2.2 分流道截面196.2.3 澆口設(shè)計(jì)206.3 冷料井和拉料桿設(shè)計(jì)217 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)227.1 抽芯距的確定227.2 斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算227.3 滑塊與導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì)

5、237.4 定位裝置設(shè)計(jì)247.5 鎖緊裝置設(shè)計(jì)248 脫模頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)268.1 頂出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)268.2 脫模力計(jì)算269 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)289.1 冷卻水道參數(shù)計(jì)算299.2 冷卻水道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3010 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3211 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)3412 結(jié)論.35參考文獻(xiàn)36致謝37II1 前言模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品生產(chǎn)水平的重要標(biāo)志，以為模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。隨著我國(guó)加入WTO,我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 1.1 國(guó)內(nèi)外模具發(fā)展?fàn)顩r近年來(lái)，我國(guó)塑料模具有了很大的進(jìn)步。在塑料模具方面，已能生產(chǎn)34英寸大屏幕彩電塑殼模

6、具，6kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具。內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置得宜采用，少數(shù)單位采用了具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具，完全消除了制件的交口痕跡。氣體輔助注射技術(shù)已成功得到應(yīng)用。在精度方面，塑料模型腔制造精度可達(dá)0.02到0.05mm（國(guó)外可達(dá)0.05到0.01mm），分型面接觸間隙為0.02mm，模板的彈性變形為0.05mm，型腔的表面粗糙度值為Ra0.2到0.25um，塑料模壽命已達(dá)100萬(wàn)次（國(guó)外可達(dá)300萬(wàn)次），模具制造周期仍比國(guó)外長(zhǎng)2到4倍。這標(biāo)志著模具總體水平參數(shù)指標(biāo)與國(guó)外相比仍有較大差距。在歐美，目前模具的3D設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到了70%到89%，

7、基本超越了CAD二維繪圖的初級(jí)階段，Pro/E、UG等軟件的應(yīng)用很普遍。此外CAE技術(shù)在歐美也已經(jīng)逐漸成熟，在注射模具設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE分析軟件，模擬塑料的沖模過(guò)程，分析冷卻過(guò)程，預(yù)測(cè)成型過(guò)程中可能發(fā)生的缺陷。在沖模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE軟件，模擬金屬變形過(guò)程，分析應(yīng)力應(yīng)變的分布，預(yù)測(cè)破裂、起皺和回彈等缺陷。例如，意大利COMAU公司應(yīng)用CAE技術(shù)后，試模時(shí)間減少了50%以上。歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用數(shù)控高速銑，三軸聯(lián)動(dòng)的比較多，也有一些是五軸聯(lián)動(dòng)的，轉(zhuǎn)數(shù)一般在15000到30000r/min。采用高速銑削技術(shù)可大大縮短制模時(shí)間。經(jīng)高速銑削精加工后的模具分型面，僅需略加拋光便可使用，節(jié)省了大量修模

8、拋光時(shí)間。因此增加數(shù)控高速銑床，是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點(diǎn)之一。 對(duì)于本課題帶金屬嵌件的塑件，金屬嵌件應(yīng)有其設(shè)計(jì)基本原則以及固定方式：嵌件應(yīng)盡可能采用圓形或?qū)ΨQ形狀，這樣可以保證收縮均勻；嵌件周圍的壁厚應(yīng)足夠大。由于金屬嵌件與塑料制品的收縮量不同，因此會(huì)使嵌件四周產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力而造成制品開(kāi)裂，若金屬嵌件四周的塑料壁厚越大，則制品開(kāi)裂的可能性就越?。唤饘偾都度氩糠值闹苓厬?yīng)有側(cè)角，以減少周圍塑料冷卻時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力集中；模具內(nèi)的金屬嵌件在塑料成型過(guò)程中受到高壓熔體流的沖擊，可能發(fā)生位移或變形，同時(shí)塑料還可能擠入嵌件在上面預(yù)留或螺紋線中，影響嵌件只用，因此嵌件必須可靠定位。嵌件在模具內(nèi)固定的方式很多，

9、例如，圓柱形嵌件一般插入到模具的孔內(nèi)固定。對(duì)于在圓環(huán)形嵌件中沒(méi)有螺紋孔時(shí)，可以采用插入式方法定位，即將嵌件直接裝插在模具內(nèi)定位。當(dāng)注射壓力不大，且螺牙很細(xì)（M3.5以下）時(shí)，有通孔的螺紋嵌件也可直接插在模具的光滑芯桿上定位，此時(shí)塑料可能擠入到一小段螺紋牙中，但并不妨礙多數(shù)螺紋牙的使用，這樣安放嵌件會(huì)使操作大為簡(jiǎn)便；嵌件自由伸出長(zhǎng)度不宜超過(guò)其定位部分直徑的2倍，否則應(yīng)在模具上設(shè)置支柱，以免嵌件彎曲。在實(shí)際生產(chǎn)中，成型帶嵌件的塑料制品會(huì)降低生產(chǎn)效率，且生產(chǎn)不易自動(dòng)化，因此在設(shè)計(jì)塑料制品時(shí)此類嵌件就應(yīng)盡可能不用。1.2 模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)模具CAD/CAE/CAM軟件正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)

10、化方向發(fā)展。模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時(shí)各個(gè)功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與分享，從而支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測(cè)試及生產(chǎn)管理的全過(guò)程，達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳效益的目的。模具設(shè)計(jì)、分析及制造的3D化要求新一代設(shè)計(jì)軟件以立體直觀的感覺(jué)來(lái)設(shè)計(jì)模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便的用于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的CAE分析、模具可制造性評(píng)價(jià)和數(shù)控加工、成型過(guò)程模擬及信息的管理與共享。模具檢測(cè)、加工設(shè)備向精密高效多功能方向發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)廠家使用較多的有意大利、美國(guó)、日本等國(guó)的高精度測(cè)量機(jī)，并具有數(shù)字化掃描功能。實(shí)現(xiàn)了從測(cè)量實(shí)物到建立數(shù)學(xué)模型，再輸出工程車那個(gè)圖紙從而實(shí)現(xiàn)模具制造全過(guò)程

11、，成功實(shí)現(xiàn)了逆向工程技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。此外數(shù)控電火花加工機(jī)床、高速銑削機(jī)床（HSM）在模具加工中日益受到重視。模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用也日益廣泛，使用模具標(biāo)準(zhǔn)件件不但能縮短模具制造周期，且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。因此模具標(biāo)準(zhǔn)件額應(yīng)用必將日益廣泛。目前我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，但在整個(gè)模具設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上與德國(guó)、美國(guó)、日本的發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在相當(dāng)大的差距。在經(jīng)濟(jì)全球化的新形勢(shì)下，隨著資本、技術(shù)和勞動(dòng)力市場(chǎng)的重新整合，我國(guó)裝備制造業(yè)將成為世界裝備制造業(yè)基地。而在現(xiàn)在制造業(yè)中，無(wú)論哪一行的工程裝備，都越來(lái)越多的采用模具工業(yè)提供的產(chǎn)品。為了適應(yīng)用戶對(duì)模具制造的高精度、短交貨期、低成本

12、的迫切需求，模具工業(yè)應(yīng)廣泛應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)加速模具工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，滿足各行各業(yè)對(duì)模具這一基礎(chǔ)工藝裝備的迫切需求，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)模具工業(yè)的跨越式發(fā)展1。1.3 本課題研究的目的及意義本課題對(duì)帶金屬嵌件的塑料二通管注射成型模具進(jìn)行設(shè)計(jì)。并重點(diǎn)解決嵌件放置和側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。根據(jù)設(shè)計(jì)要求查閱搜集相關(guān)文獻(xiàn)資料，達(dá)到搜集論文證據(jù)資料的目的。通過(guò)對(duì)該類模具文獻(xiàn)資料的分析提出自己構(gòu)思的最佳設(shè)計(jì)方案，并利用相關(guān)軟件設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、成本低廉、便于操作的注塑模具。通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)研究，提高設(shè)計(jì)者個(gè)人的專業(yè)素質(zhì)，深化對(duì)注射模具的理解掌握，強(qiáng)化未來(lái)求職就業(yè)、快速適應(yīng)相應(yīng)崗位的實(shí)踐能力；為推動(dòng)我國(guó)塑料產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出自己

13、的一點(diǎn)貢獻(xiàn)，使我國(guó)在這方面能更快的與國(guó)際水平相接軌。2 塑件分析每個(gè)塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，都要考慮其使用要求，外觀要求，經(jīng)濟(jì)效益以及客戶的特殊要求和現(xiàn)有的制造能力等諸多因素。具體應(yīng)重點(diǎn)考慮塑件的物理力學(xué)性能，如強(qiáng)度、剛度、韌性、吸水性以及對(duì)應(yīng)力的敏感性；成型工藝性，如流動(dòng)性，成型收縮率及收縮率的各向差異等2。2.1 塑件要求分析 本課題是設(shè)計(jì)帶金屬嵌件的塑料二通管（管件）的注塑模具，與常用塑料擠出管材外觀要求一致，白色不透明，表面光滑，無(wú)凹痕，要求滿足使用性能的要求。本課題塑件二維圖及實(shí)體圖如下。 圖2.1 塑件平面圖Figure 2.1 Plastic Plans2.2 塑件材料選擇塑件的選擇在滿

14、足塑件使用時(shí)所受溫度，強(qiáng)度，壓力等條件下，應(yīng)盡可能價(jià)格低廉，以減少成本。此外還要求所選材料有保證順利生產(chǎn)的可能性，即成型工藝應(yīng)便于控制和調(diào)整。由于此塑件帶有金屬嵌件，并且金屬的收縮率相對(duì)較大，與塑料不容易結(jié)合，為保證成型的塑件不產(chǎn)生裂痕，故應(yīng)選擇收縮率與金屬（銅）的收縮率相接近的塑料。根據(jù)以上諸多條件，故選用PPr（三型無(wú)規(guī)共聚聚丙烯），其也是目前市場(chǎng)上用于成型管材所使用最為廣泛的材料之一。PPr管材除具有一般塑料重量輕、強(qiáng)度好、耐腐蝕、不結(jié)垢、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)外，還具有以下主要特點(diǎn)：（1）無(wú)毒，衛(wèi)生，屬綠色建材。PPr原料屬聚烯烴，其分子由碳，氫元素組成，無(wú)毒性，衛(wèi)生性能優(yōu)良； （2）耐熱，

15、保溫，屬節(jié)能產(chǎn)品。PPr管維卡軟化溫度為131.3，最高使用溫度為95,長(zhǎng)期（50年）使用溫度可高達(dá)70.該產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)為0.24W/m，僅為鋼管導(dǎo)熱系數(shù)的1/200，用于熱水管道保溫節(jié)能效果極佳；（3）安裝方便、可靠,采用熱熔同質(zhì)連接,數(shù)秒鐘即可完成一個(gè)接頭連接,與金屬管及用水器連接采用優(yōu)質(zhì)金屬嵌件管件,安全可靠。 PPr冷熱水管的應(yīng)用領(lǐng)域有：建筑物內(nèi)的冷熱水系統(tǒng)，包括集中供熱系統(tǒng)；建筑物內(nèi)的采暖系統(tǒng)，包括地板，壁板的采暖及輻射采暖系統(tǒng)；可直接飲用的純凈水供應(yīng)系統(tǒng)；中央（集中）空調(diào)系統(tǒng)；農(nóng)業(yè)，園林灌溉系統(tǒng)；雨水管網(wǎng)；游泳池管網(wǎng)；太陽(yáng)能設(shè)施的管網(wǎng)。2.3 塑件結(jié)構(gòu)分析2.3.1 收縮率塑料的

16、實(shí)際收縮率在注塑成型過(guò)程中，會(huì)受到眾多因素的影響，因而收縮率的計(jì)算和選擇，也只能使用近似值。共聚聚丙烯的收縮率范圍為1%2.5%，依據(jù)相關(guān)原則，確定其收縮率為1.7%。2.3.2 脫模斜度在塑件的內(nèi)外表面脫模方向應(yīng)設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度，否則會(huì)發(fā)生脫模困難，如過(guò)大退出力推出時(shí)易拉壞擦傷塑件。脫模斜度受很多因素的影響，如：（1）制品精度要求越高，脫模斜度越??； （2）尺寸大的制品應(yīng)采用較小的脫模斜度； （3）制品形狀越復(fù)雜，脫模斜度越大； （4）制品收縮率大，脫模斜度越大；（5）壁厚越大，脫模斜度越大。根據(jù)諸多因素的影響，查詢相關(guān)資料單邊脫模斜度推薦值3，PPr脫模高度在30到50mm之間的脫模斜度

17、取1°。2.3.3 尺寸精度 塑件尺寸精度的影響因素有很多，主要是由模具在制造過(guò)程中工藝條件的變化引起的成型收縮率的波動(dòng)，同時(shí)也會(huì)因?yàn)槟p等因素造成尺寸不斷變化，活動(dòng)配合間隙的變化以及制模脫模斜度都會(huì)影響塑料制件的精度。塑件精度的確定應(yīng)該合理，在滿足使用要求的前提下應(yīng)盡可能選用低精度等級(jí)。 最終結(jié)合塑件使用要求，確定本課題塑件的標(biāo)注公差尺寸選用一般精度等級(jí)MT4，未標(biāo)注公差尺寸為MT6。2.3.4 表觀質(zhì)量塑料制品的表面狀態(tài)的改善除了成型工藝上盡可能避免冷疤、云紋等缺陷外，模具型腔粗糙度起著決定性的作用，而且模具在使用中由于型腔磨損而使表面變粗糙，應(yīng)及時(shí)予以維護(hù)。塑件的表面粗糙度大都

18、在0.20.8um之間。本課題中為保證模具的加工難度適中，將粗糙度定為0.4um。2.3.5 工藝參數(shù)根據(jù)PPr的各方面性能參數(shù)，并查閱相關(guān)資料，確定了PPr部分工藝參數(shù)，如表2.1。表2.1塑件部分工藝參數(shù)Table 2.1 Plastic part of the process parameters項(xiàng)目數(shù)值項(xiàng)目數(shù)值成性收縮率/%1.7噴嘴溫度/210220制品平均壁厚/mm4模具溫度/80100脫模斜度/°1注射壓力/MPa3060尺寸公差MT4、MT6保壓壓力/MPa2030粗糙度Ra/ um0.4注射時(shí)間/s0-3機(jī)筒溫度/前段200220保壓時(shí)間/s15-40中段19021

19、0冷卻時(shí)間/s15-30后段180190成形周期/s40-903 分型面的選擇分型面是模具處于閉合狀態(tài)時(shí)動(dòng)模和定模相接處的面。一個(gè)塑件可以有單分型面，雙分型面，甚至多分型面。分型面選擇應(yīng)遵循的原則有： （1）分型面位置應(yīng)設(shè)在塑件脫模方向上最大的投影邊緣部位； （2）有利于塑件脫模，開(kāi)模時(shí)盡量將塑件留在動(dòng)模上； （3）確保表面質(zhì)量； （4）有利于模具加工； （5）有利于排氣； （6）盡量避免測(cè)抽芯，從而簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)； （7）便于金屬嵌件的安放。根據(jù)以上原則，并保證嵌件能高效穩(wěn)定的安放，本課題采用單分型面。且嵌件放置于側(cè)型芯上（俗稱走滑塊），并采用型芯，組合式型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4 注塑機(jī)的確定根據(jù)塑

20、件的特點(diǎn)，所選注塑機(jī)應(yīng)為中小型即可。查閱相關(guān)資料，確定的注塑機(jī)是由億利達(dá)精密機(jī)器廠有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為：E-100（316/100）4。注塑機(jī)相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表4.1。表4.1 注塑機(jī)技術(shù)參數(shù)Table 4.1 Technical parameters of the Injection molding machine 項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)理論注射量/cm³213螺桿直徑/mm45注射壓力/ MPa130允許模具厚度X/mm125X350螺桿直徑/mm45噴嘴球半徑/mm10頂出力/kN27.5模板最大開(kāi)距/mm670鎖模力/kN1000頂出行程/mm804.1型腔數(shù)的確定根據(jù)注塑機(jī)的最大注射量

21、確定型腔數(shù)。注塑機(jī)的最大最大注塑質(zhì)量按國(guó)際慣例是指注塑在常溫下密度=1.05g/ cm3的普通聚苯乙烯的對(duì)空注塑量（g），在注入模具時(shí)由于流動(dòng)阻力增加，加大了沿螺桿的逆流量，故實(shí)際注射量取機(jī)器最大注射量的85%。 （式4.1） 對(duì)于其他非聚苯乙烯的結(jié)晶型塑料，由于從固態(tài)到熔融態(tài)密度變化較聚苯乙烯變化更大，因此還要乘以一校正系數(shù)0.9。故對(duì)于其他非聚苯乙烯的結(jié)晶型塑料的實(shí)際最大注射量為： （式4.2） 式中常溫下某種結(jié)晶型塑料的密度，g/cm3 那么結(jié)合式4.1和式4.2注塑某種結(jié)晶性塑料時(shí)模具的型腔數(shù)最多為： 式中 為一個(gè)塑件的質(zhì)量和它均分到澆注系統(tǒng)質(zhì)量之和。 考慮到澆注系統(tǒng)的存料以及塑件的分

22、布問(wèn)題，將型腔數(shù)定為4。型腔對(duì)稱分布， 如圖4.1所示。 圖4.1 型腔分布圖Figure 4.1 Distribution cavity4.2 注塑壓力校核注塑壓力校核是校驗(yàn)注塑機(jī)的最大注塑壓力能不能滿足該制品的成型需要。制品成型壓力是有注塑機(jī)類型、噴嘴形式、塑料流動(dòng)性、澆注系統(tǒng)和型腔的流動(dòng)阻力等因素決定的4。塑件成型所需壓力應(yīng)在注塑機(jī)的最大注射壓力范圍內(nèi)才能保證塑件順利成型。本課題塑件所需的注射成型壓力為3060MPa，遠(yuǎn)在注塑機(jī)額定注射壓力范圍內(nèi)，故符合要求。4.3 鎖模力校核 當(dāng)高壓塑料熔體充滿模具型腔時(shí)，會(huì)在型腔內(nèi)產(chǎn)生很大的力，力圖使模具沿分型面漲開(kāi)，其值等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上

23、的總投影面積乘以型腔內(nèi)塑料壓力。為保證順利生產(chǎn)，注塑機(jī)的額定鎖模力應(yīng)大于塑件成型時(shí)所需的鎖模力。型腔內(nèi)塑料熔體的壓力： （式4.3）式中 螺桿對(duì)料筒內(nèi)塑料熔體的壓力； 損耗系數(shù)（1/32/3）。塑件所需鎖模力為： （式4.4）式中：為制件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積； 型腔內(nèi)塑料熔體的壓力。 結(jié)合式4.3和4.4，本課題所需的鎖模力為： 本課題塑件所需鎖模力約為145kN，該數(shù)值在所選注塑機(jī)額定鎖模力范圍之內(nèi)，故符合要求。4.4 開(kāi)模行程校核注塑機(jī)的開(kāi)模行程并不是無(wú)限的，塑件自動(dòng)脫落所需的開(kāi)模距離應(yīng)小于注塑機(jī)的最大開(kāi)模行程。對(duì)于本課題開(kāi)模行程與模厚有關(guān)，而且在情況下，采用下式進(jìn)行校核：

24、（式4.5） 式中 注塑機(jī)模板間最大開(kāi)距，mm； 模具厚度，mm； 推出距離，mm； 塑件高度，包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)，mm； 為完成抽芯距離所需的開(kāi)模距離，mm。 對(duì)于本課題： =270+37+100+10=417mm670mm 經(jīng)計(jì)算開(kāi)模距離小于模具的最大開(kāi)模距離，故符合要求。5 成型零件設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)的核心工作就是成型零件的設(shè)計(jì)。成型零件設(shè)計(jì)的是否合理直接關(guān)系到塑件的外觀，加工工藝以及裝配的難以程度等。成型零件一般由型腔、型芯、等組成，本課題根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)需要，型腔由動(dòng)模，定模以及滑塊組成，成型芯包括動(dòng)模型芯和側(cè)型芯，其中側(cè)型芯鑲嵌在滑塊中。5.1 成型零件尺寸計(jì)算5.1.1 型腔尺寸計(jì)算

25、 （1）型腔徑向尺寸計(jì)算為統(tǒng)一計(jì)算基準(zhǔn)，規(guī)定型腔的最小尺寸為名義尺寸LM，偏差為正，塑件的最大尺寸為名義尺寸,偏差為負(fù)值。則根據(jù)以下公式計(jì)算： 塑件平均尺寸： （式5.1） 型腔平均尺寸： （式5.2） 式中：塑件平均收縮率。型腔名義尺寸： （式5.3） 結(jié)合以上三個(gè)公式，模仁部分型腔尺寸經(jīng)計(jì)算為（mm），其中經(jīng)查閱相關(guān)資料，。 滑塊部分型腔徑向尺寸的計(jì)算，由于存在嵌件，故采用以下公式： （式5.4） 式中 D塑件平均尺寸，mm； 嵌件尺寸，mm； S 塑件收縮率，mm； 制造偏差，mm。 帶入數(shù)值計(jì)算： 則滑塊部分型腔徑向尺寸為（mm）。 （1）型腔深度尺寸計(jì)算型腔深度尺寸以最小尺寸為名義尺

26、寸，同時(shí)有正公差，其對(duì)應(yīng)塑件最大高度尺寸，偏差為負(fù)偏差。塑件高度平均尺寸： (式5.5)型腔深度平均尺寸： (式5.6) 式中 制造偏差。因型腔容易修淺，則型腔深度計(jì)算公式為： (式5.7)帶入公式經(jīng)計(jì)算： 經(jīng)計(jì)算，動(dòng)模仁部分型腔深度為。 同理，滑塊部分型腔深度為。5.1.2 型芯尺寸計(jì)算（1）型芯徑向尺寸計(jì)算 用成型新成型塑件內(nèi)孔時(shí)，在公差標(biāo)注中，規(guī)定型芯的最大尺寸為名義尺寸，其偏差為負(fù)，而對(duì)應(yīng)的塑件內(nèi)表面最小尺寸為名義尺寸，偏差為正。 塑件上孔的平均尺寸為： (式5.8) 型芯的平均尺寸： (式5.9) 型芯的名義尺寸： (式5.10) 結(jié)合以上公式，型芯下半部的名義尺寸為： 同理可得，型

27、芯上半部分名義尺寸經(jīng)計(jì)算為。（2）型芯高度尺寸計(jì)算 型芯高度尺寸計(jì)算與型腔深度尺寸計(jì)算一致，本課題型芯容易修長(zhǎng)，故取負(fù)修模余量，則按下式計(jì)算： (式5.11)結(jié)合式5.5和式5.6，型芯高度的名義尺寸為： 5.2 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)成模具型腔的零件統(tǒng)稱為成型零件，它主要包括凹模、凸模、型芯、鑲塊、各種成型桿成形環(huán)。要求其要有足夠的強(qiáng)度，剛度以及適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙纫猿惺芩芰系臄D壓力和流動(dòng)的摩擦力以及保證制品的光亮美觀。本課題成型零件采用T8A優(yōu)質(zhì)鋼，淬火處理，硬度要求達(dá)到54-58HRC。5.2.1 模具型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型腔是成型塑件外表面的零件，按其結(jié)構(gòu)分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式、大面積鑲嵌

28、組合式和四壁拼合式五中。本設(shè)計(jì)采用接近于整體嵌入式的方法將主要型腔分為動(dòng)模、定模兩部分。動(dòng)定模的結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。 （1）動(dòng)模 （2）定模 圖5.1 動(dòng)定模三視圖Figure 5.1 Moving and stationary mold insert three views5.2.2 模具型芯、側(cè)型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本課題所設(shè)計(jì)的型芯采用最常用的軸間與底板連接的方式，并且用銷釘防止型芯和側(cè)型芯的旋轉(zhuǎn)。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)要求，裝配后型芯與側(cè)型芯需相互垂直放置，兩型芯頂端以H9/f9配合，材料及技術(shù)要求與模仁相同。型芯、側(cè)型芯結(jié)構(gòu)如圖5.2所示。 （1）型芯 （2）側(cè)型芯圖5.2 型芯及側(cè)型芯三視圖Figur

29、e 5.2 Core and side core three views5.3 成型零件厚度的確定由于本課題中所涉及的塑件結(jié)構(gòu)較為不規(guī)則，并且壁厚也存在著差異，故采用估算的方法確定模尺寸大小。結(jié)合塑件大小，采用以下三點(diǎn)確定模尺寸。（1）塑件最外邊到動(dòng)定模側(cè)邊距離不小于15mm。產(chǎn)品與產(chǎn)品的距離，若沒(méi)有流道，常取10mm以上；若有流道，常取30mm以上。 （2）產(chǎn)品頂端至定模底面距離大于10mm。 （3）產(chǎn)品底端至動(dòng)模底面距離大于15mm。根據(jù)以上三點(diǎn)確定模長(zhǎng)寬高，并且取整，還要與模具中心線對(duì)稱。經(jīng)確定動(dòng)定模尺寸小于1818（mm），可以用銑刀在模板裝配模仁的四個(gè)角“開(kāi)框”，形成避空角，再將其裝

30、配到模板中，并用四個(gè)M8螺釘固定。圖5.3為凹模和凸模固定在模板中的示意圖。 圖5.3 成型零件固定方式Figure 5.3 Molded parts fixation6 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是塑料熔體由注射機(jī)噴嘴通向模具型腔的流動(dòng)通道。它一般由主流道、分流道、澆口、冷料井四部分組成。澆注系統(tǒng)在模具結(jié)構(gòu)中的作用：引導(dǎo)塑料熔體平穩(wěn)的進(jìn)入型腔，使之按要求填充型腔額每個(gè)角落；使型腔內(nèi)的氣體順利的排出；在熔體填充型腔凝固的過(guò)程中，能充分的把壓力傳到型腔的各部位，以獲得外形清晰，尺寸穩(wěn)定的塑料制品。好的澆注系統(tǒng)還能縮短成型周期，節(jié)省原料，提高生產(chǎn)效率5。6.1 主流道及其襯套設(shè)計(jì)主流道是指進(jìn)階注塑機(jī)噴嘴

31、到分流道為止的那一段流道，物料在主流道中不改變方向，主流道一般分為圓柱形或圓錐形。由于其直接與注塑機(jī)噴嘴碰撞接觸，且同時(shí)穿過(guò)幾塊板，而需要單獨(dú)設(shè)計(jì)成一個(gè)襯套的結(jié)構(gòu)，并需選用優(yōu)質(zhì)鋼，經(jīng)過(guò)熱處理來(lái)提高硬度。主流道的設(shè)計(jì)就是確定主流道襯套的規(guī)格和相關(guān)尺寸。主流道襯套的凹坑球半徑應(yīng)比噴嘴球頭半徑大12mm，避免漏料和無(wú)法脫出；主流道小端直徑應(yīng)比注塑機(jī)噴嘴直徑大0.51mm，常取48mm，視制品大小及補(bǔ)料要求決定；大端直徑應(yīng)比分流道深度大1.5mm以上，其錐角不宜太大，一般2°6°。 圖6.1 主流道襯套Figure 6.1 Sprue bushing 圖6.2 主流道襯套和定位環(huán)F

32、igure 6.2 Sprue bushing and locating ring 除尺寸外，還應(yīng)考慮其與定位環(huán)的組合方式，本課題采用直身型定位環(huán)，其外圓直徑應(yīng)比注塑機(jī)定位孔直徑小0.2mm。主流道襯套用螺釘鎖在定模扳上，這樣可以有效地縮短主流道的長(zhǎng)度。圖6.1表示了主流道襯套的結(jié)構(gòu)與尺寸。 圖6.2為主流道襯套和定位環(huán)的組合方式示意圖。6.2 分流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)分流道是熔體從澆口套出來(lái)后進(jìn)入模腔前的過(guò)渡段。起著改變料流方向并向各型腔均勻輸送熔料的作用。為確保成型效果，要求熔體沿分流道流動(dòng)時(shí)溫度下降盡量小，壓力損失盡量小，從這個(gè)角度出發(fā)，分流道的長(zhǎng)度應(yīng)短而截面積應(yīng)大；但為了減少澆注系統(tǒng)的存料量，分

33、流道尺寸也不能大，否則廢料會(huì)很多。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合塑件壁厚、形狀、結(jié)構(gòu)發(fā)雜程度、型腔數(shù)目等具體情況綜合考慮為佳。6.2.1 分流道排布 分流道的布置有平衡式和非平衡式兩種，多型腔模設(shè)計(jì)時(shí)型腔布置和分流道布置應(yīng)同時(shí)加以考慮，設(shè)計(jì)原則有： （1）盡量保證各型腔能同時(shí)充滿，均衡補(bǔ)料，以保證各塑件的尺寸、性能盡量一致。 （2）各型腔的間距恰當(dāng)，應(yīng)有足夠的空間排布冷卻水道、螺釘?shù)龋⒂凶銐虻慕孛娣e承受注塑壓力。 （3）在滿足以上要求的情況下盡量縮短六道長(zhǎng)度、降低澆注系統(tǒng)凝料重量。 （4）型腔和澆注系統(tǒng)投影面積的重心應(yīng)盡量接近注塑機(jī)鎖模力的中心，一般在模板的中心上。根據(jù)以上原則，本課題采用平衡式進(jìn)膠方式

34、，如圖6.3所示。圖6.3 分流道布置Figure 6.3 Shunt arrangement6.2.2 分流道截面分流道常見(jiàn)斷面形狀有圓形、正六邊形、梯形、U形、半圓形、矩形等數(shù)種，希望選取易加工，且在相同流道長(zhǎng)度和流道體積的情況下流動(dòng)損失和熱量損失都最小的斷面形狀。 圖6.4 分流道截面Figure 6.4 Runner section結(jié)合相關(guān)資料，經(jīng)比較各流道優(yōu)缺點(diǎn)，本課題最終選擇U形斷面的流道。這種流道，只加工在一個(gè)模板上，節(jié)省機(jī)加工費(fèi)用且熱量損失、與阻力損失均不太大，故為最常用形式。其斷面尺寸高度h為寬度w的12/3倍，底部圓形直徑常用尺寸有：4、6、8、10、12等。其斜邊與分模線

35、的垂線呈5°10°的斜角。其斷面形狀及尺寸如圖6.4所示。6.2.3 澆口設(shè)計(jì)本課題采用邊緣式澆口，邊緣澆口具有矩形，或接近于矩形的斷面形狀。其優(yōu)點(diǎn)是便于機(jī)加工，容易修剪，容易調(diào)整到最佳的工藝條件。為了使型腔能夠完全充滿，在設(shè)計(jì)澆口位置，在設(shè)計(jì)澆口位置或確定澆口數(shù)量時(shí)，需要考慮流動(dòng)比，實(shí)踐證明最大流動(dòng)比是由流道通道的最大流動(dòng)長(zhǎng)度與流通通道的厚度之比來(lái)確定的，型腔厚度增大時(shí)最大流動(dòng)距離相應(yīng)增長(zhǎng)6。當(dāng)澆注系統(tǒng)和型腔的各段斷面尺寸不相同時(shí)，流動(dòng)比應(yīng)按下式計(jì)算： （式6.1） 式中 Li流路各段長(zhǎng)度，mm； i流路各段厚度，mm。 分析塑件最大流動(dòng)距離，帶入數(shù)值計(jì)算： 經(jīng)查詢，計(jì)算

36、結(jié)果小于聚丙烯流動(dòng)比240200，故符合要求。圖6.5 澆口Figure 6.5 Gate6.3 冷料井和拉料桿設(shè)計(jì) 冷料井位于主流道和分流道末端用來(lái)存儲(chǔ)料流前端的冷料，防止冷料充入模腔而影響產(chǎn)品質(zhì)量，冷料井的底部形狀由拉料桿頭部構(gòu)成，拉料桿的作用是抓住流道凝料使其脫出主流道襯套，粘附在動(dòng)模側(cè)，同時(shí)還兼具把澆注系統(tǒng)凝料頂出模具的作用6。 主流道冷料井其形狀大體分為圓柱形，直徑一般與分流道直徑相等，過(guò)稍大一點(diǎn)也可。深度一般為510mm。本課題采用最常用的Z型頭拉料桿。其結(jié)構(gòu)如圖所示。 圖6.6 拉料桿Figure 6.6 Pulling rod7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)因塑件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，存在類似

37、于“死角”的結(jié)構(gòu)，只靠簡(jiǎn)單的型芯與型腔無(wú)法成行脫出塑件，可采用的側(cè)抽芯方法有：滑塊、斜頂、油壓缸、齒輪處理機(jī)構(gòu)等。本課題采用最基礎(chǔ)也是最常用的側(cè)抽芯方法：滑塊與斜導(dǎo)柱。7.1 抽芯距的確定為順利的脫出塑件、側(cè)型芯或側(cè)向瓣合?；瑝K應(yīng)從成型位置外移到不妨礙制件平行退出的位置，此移動(dòng)的距離稱為計(jì)算抽拔距。在設(shè)計(jì)模具時(shí)還應(yīng)加上25mm的安全距離作為實(shí)際抽拔距7。抽芯距S的計(jì)算公式為： （式7.1）帶入數(shù)值經(jīng)計(jì)算： 經(jīng)計(jì)算抽拔距S為34mm。7.2 斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)斜導(dǎo)柱時(shí)，應(yīng)考慮其尺寸、傾斜角度、材料、固定及配合方式等。本課題斜導(dǎo)柱材料選用T8A，淬火處理，硬度達(dá)54-58HRC。驅(qū)動(dòng)部分直徑d

38、取14mm，固定臺(tái)階mm，其長(zhǎng)度計(jì)算過(guò)程如下。斜導(dǎo)柱全長(zhǎng)按如下公式計(jì)算： （式7.2） 式中 斜導(dǎo)柱抽拔角，25°； h斜導(dǎo)柱固定板厚度，34mm； d斜導(dǎo)柱工作部分直徑，14mm； S抽芯距，34mm。 帶入數(shù)值經(jīng)計(jì)算： 則斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)為129mm。斜導(dǎo)柱與滑塊斜孔之間存在0.2mm的間隙。圖7.1為斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)圖。 圖7.1 斜導(dǎo)柱Figure 7.1 Angle pin 7.3 滑塊與導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì) 圖7.2 滑塊 圖7.3 倒滑槽 Figure 7.2 Slider Figure 7.3 Down chute本課題的滑塊做成了組合式，即分成滑塊和成型芯兩部分。這樣可以單獨(dú)制造，降低加

39、工難度，滑塊上設(shè)有通孔，方便維修或更換側(cè)型芯。其成型部分和滑動(dòng)部分分別經(jīng)熱處理和淬火，以便達(dá)到所需要的硬度和耐磨性。對(duì)于倒滑槽與滑塊的配合要求是運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不過(guò)緊不過(guò)松，本課題采用最常用的T型倒滑槽，而且為了方便加工出表面質(zhì)量和高精度的倒滑槽，故采用壓塊壓住滑塊，并用螺釘緊固?；瑝K與倒滑槽各面以H8/f7相配合，其中左右兩面留出0.51mm的間隙，倒滑槽表面硬度為：HRC5256?；瑝K與倒滑槽如圖7.2和圖7.3所示。7.4 定位裝置設(shè)計(jì)分型抽芯結(jié)束后，當(dāng)滑塊與斜導(dǎo)柱相互離開(kāi)時(shí)，滑塊必須停留在剛要分離的位置上，以便合模是斜導(dǎo)柱能順利進(jìn)入滑塊斜孔，為此必須設(shè)滑塊定位裝置。本課題采用四個(gè)彈簧鋼球定位

40、，到位后鋼球落入凹槽，彈簧鋼絲直徑取1.5mm，以鋼球代替止動(dòng)銷，不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，壽命較長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)緊湊，常在小型模具中被廣泛使用。定位裝置如圖7.4所示。 圖7.4 滑塊定位裝置Figure 7.4 Slider positioning device7.5 鎖緊裝置設(shè)計(jì)鎖緊裝置主要有兩個(gè)作用是保證側(cè)型芯準(zhǔn)確復(fù)位和承受注塑壓力對(duì)側(cè)型芯的沖擊。在注射時(shí)滑塊會(huì)受到注射壓力帶來(lái)的側(cè)向推力，由于斜導(dǎo)柱的剛度較差，故采用鎖緊裝置來(lái)承受這一推力。由于本課題是直接在定模扳上加工出模仁的凹槽，并且滑塊較大，受力也較大，故鎖緊裝置采用與模板加工成一體的整體式，牢固可靠。鎖緊塊的斜角應(yīng)略大于斜

41、導(dǎo)柱的斜角，這樣開(kāi)模時(shí)鎖緊塊的斜面能很快離開(kāi)滑塊，不會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，它一般比斜導(dǎo)柱斜角大2°到3°。圖7.5為本課題所設(shè)計(jì)的鎖緊裝置。圖7.5 鎖緊裝置Figure 7.5 Slider positioning device8 脫模頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)制品成型之后能自動(dòng)的從模具之中取出來(lái)靠的是頂出系統(tǒng)。頂出系統(tǒng)要保證制品從模具中安全、順利、無(wú)損傷的地被“取”出來(lái)，初次之外該裝置還應(yīng)保證模具閉合時(shí)，不與其他零件發(fā)生干涉地回復(fù)到頂出錢(qián)額初始位置，以便能夠重復(fù)不斷地生產(chǎn)。頂出系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)針對(duì)制品的留模形式，采用何種方式頂出，要頂出多少距離，模具如何復(fù)位等問(wèn)題綜合考慮，從而設(shè)計(jì)出具有針對(duì)

42、性的頂出系統(tǒng)7。8.1 頂出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)頂出機(jī)構(gòu)有多種，包括頂針頂出、頂板頂出、司筒頂出。每種方式都有其各自的優(yōu)勢(shì)。本課題采用最常用的頂出機(jī)構(gòu)：頂針頂出。并由于頂出位置的塑件厚度為4mm，采用的頂針頂出的部分為2mm，故使用階梯式頂針，以增加頂針強(qiáng)度。頂針在排位時(shí)，要布置在產(chǎn)品難以脫模的位置，且要均勻布置。另外避免分布在塑件的薄平面上，以防頂破、頂白或變形。頂桿配合面Ra=0.8um，其余Ra=1.6um，圖8.1表示了頂桿的尺寸結(jié)構(gòu)。 圖8.1 推桿Figure 8.1 Putter8.2 脫模力計(jì)算總包容面積等于型芯表面積： （式8.1）式中 型芯平均半徑，9.5mm； 型芯總長(zhǎng)， 28m

43、m； 脫模斜度,1°。對(duì)于的后壁塑件，采用下列公式計(jì)算脫模力： （式8.2） 式中 P單位面積塑件對(duì)型芯的正壓力，Pa，一般取p=（4.8411.76）MPa； f塑件與鋼體材料的摩擦系數(shù)，一般取f=0.10.3。 帶入數(shù)值計(jì)算脫模力： kN 9 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)注塑模具型腔壁的溫度的高低及均勻性對(duì)成型的效率和制品的質(zhì)量影響很大。這就必須要對(duì)模具進(jìn)行冷卻，是模具溫度保持在一定的范圍之內(nèi)，因此模具中存在冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)的主要作用有三點(diǎn)：（1）縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率； （2）高溫熔膠進(jìn)入模腔后，需要進(jìn)行冷卻固化，才能得到所需制品。而整個(gè)成型周期中冷卻固化時(shí)間可以達(dá)到60%到80%，所以

44、設(shè)計(jì)合理的冷卻系統(tǒng)能縮短冷卻時(shí)間，提高生產(chǎn)效率；（3）提高產(chǎn)品質(zhì)量。由于制品形狀復(fù)雜，壁厚不均，充模順序不同等因素，使塑料在固化過(guò)程中，不同位置的溫度不一致，這種熱交換產(chǎn)生的會(huì)直接影響產(chǎn)品尺寸精度等外觀。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念就是保持與塑料特性、制品質(zhì)量相適應(yīng)的溫度，最大限度的消除或減少這種應(yīng)力，改善塑料的物理性能，已得到高質(zhì)量的制品。其工作目的不僅僅使模具冷卻，而且盡量使模具保持保持恒定溫度，控制熔體冷卻速度，冷卻速度太快會(huì)影響填充，太慢又會(huì)因溫度過(guò)高引起制品產(chǎn)生缺陷及成型周期延長(zhǎng)。模具冷卻方法有水冷卻、空氣冷卻、油冷卻等。 （1）用水冷卻模具。即通過(guò)自來(lái)水增壓后流經(jīng)模具并循環(huán)流動(dòng)帶走熱量，水冷

45、在注塑模具中運(yùn)用最多。 （2）用油冷卻。通過(guò)注塑機(jī)本身的輕油，經(jīng)油泵增壓后流經(jīng)模具，并循環(huán)流動(dòng)帶走熱量。（3）空氣冷卻。即通過(guò)空氣壓縮機(jī)壓縮空氣，使之在模具中通行或直接吹到模具上進(jìn)行冷卻。（4）自然冷卻。對(duì)于特簡(jiǎn)單的模具，靠模具自然降溫來(lái)達(dá)到冷卻目的。本課題采用最常用的冷卻方式，用冷卻水冷卻。就是用鉆頭在模具中鉆些管道然后通過(guò)水流進(jìn)行冷卻。冷卻水路設(shè)計(jì)原則有以下幾點(diǎn)8。 （1）冷卻水道要加工方便，拆裝水管接頭方便。 （2）冷卻水道布置要盡量使模具冷卻均勻，盡量減少溫差引起的塑件變形。 （3）加工刀具的規(guī)格盡量統(tǒng)一。 （4）盡可能避免避免冷卻水道留有死水，以免銹蝕堵塞水道。 （5）冷卻水道盡量要

46、冷卻到與塑件有直接接觸的模具材料，盡量避免間接冷卻。9.1 冷卻水道參數(shù)計(jì)算注入模具內(nèi)的塑料熔體所帶入的熱量通過(guò)模具模板進(jìn)入冷卻介質(zhì)，少量散發(fā)到大氣中，它們之間的熱交換速度是決定制品冷卻時(shí)間的決定因素。雖然塑料在充模階段就開(kāi)始冷卻，但是塑料帶入的熱量主要是保壓階段和保壓之后的冷卻時(shí)間內(nèi)除去的，當(dāng)制品冷卻到熱變形一下，即可開(kāi)模取出制品。根據(jù)一維熱導(dǎo)情況下傅立葉微分方程，經(jīng)簡(jiǎn)化可得到冷卻時(shí)間t的解析式： （式9.1） 式中 S制品額壁厚，4mm 塑料注塑溫度，210 型腔壁溫度，80 塑件脫模時(shí)的平均溫度，90 塑料的熱擴(kuò)散系數(shù)，0.067帶入數(shù)據(jù)冷卻時(shí)間t進(jìn)行計(jì)算： 對(duì)于冷卻介質(zhì)用量的計(jì)算，注塑

47、成型時(shí)高溫塑料熔體帶入模具的熱量可計(jì)算如下，塑料制品在固化時(shí)每秒鐘釋放的熱量為： （式9.2）式中：每秒鐘注入模具塑料質(zhì)量，kg/s 單位質(zhì)量注塑熔體在成型過(guò)程中放出的熱量，kJ/s t冷卻時(shí)間 m每次注塑塑料質(zhì)量，0.12kg/次 （式9.3） 式中：塑料的比熱容，1.926kJ/(kg) 塑料熔體注入溫度和制品脫模時(shí)的溫度，210、90 結(jié)晶性塑料的相變潛熱，kJ/kg 代入數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算制品固化時(shí)每秒釋放的熱量為： kJ一般情況下塑料熔體帶入熱量的90%到95%都是通過(guò)模具冷卻通道由冷卻介質(zhì)帶走的，即模具冷卻水單位時(shí)間帶走的熱量。則根據(jù)熱平衡，模具凹模和凸模兩邊每秒鐘冷卻介質(zhì)的體積流量可按下式計(jì)算： （式9.4） （式9.5） 式中 模具冷卻介質(zhì)進(jìn)出口溫度差，3 冷卻介質(zhì)的密度，1kg/m 冷卻介質(zhì)的比熱容，4.2kJ/(kg) 帶入數(shù)值計(jì)算： 9.2 冷卻水道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖9.1 冷卻水路Figure 9.1