本次设计选用的模具材料为钢材。如只考 虑材料的冷却效果时,若热率越高,从熔融塑料吸收热量越迅速,冷却得越快。本塑件采 用冷却水做冷却介质。我们知道水的比热大,以冷却水出、入处口温差小为好,一般控制 在 5 C 以内。冷却水在通道中的流速,以尽可能高为好,其流动状态以湍流为佳,即雷 诺系数 Re>10 为宜。塑料的热性能,对冷却时间有重大影响。绝大多数塑料的热导率和热 扩散率都很低,但可通过加入添加剂、改性剂加以改善。 根据表 6 确定冷却时间 表 6 塑件壁厚与冷却时间的关系 制件厚 度(mm) 0.5 0.8 1.0 1.3 1.5 1.8 2.0 2.3 2.5 3.2 1.8 2.9 4.1 5.7 7.4 9.3 11.5 13.7 20.5 2.5 3.8 5.3 7.0 8.9 11.2 13.4 15.9 23.4 冷却时间 ? ` (s) ABS PA HDPE 1.8 3.0 4.5 6.2 8.0 10.0 12.5 14.7 17.5 25.5 2.3 3.5 4.9 6.6 8.4 10.6 12.8 15.2 22.5 LDPE PP 1.8 3.0 4.5 6.2 8.0 10.0 12.5 14.7 17.5 25.5 PS 1.0 1.8 2.9 4.1 5.7 7.4 9.3 11.5 13.7 20.5 2.1 3.3 4.6 6.3 8.1 10.1 12.3 14.7 21.7 PVC 4 ? 根据上表,本塑件材料为 ABS,壁厚为 1.2mm,故冷却时间为 2.9-4.1s。 3.9.4 冷却参数计算 1.计算所需冷却水体积流量: 应用公式: V = 式中: G?i 来计算; 60C ? (t1 ? t2 ) V —冷却水的体积流量(m3/min) G ——单位时间内注入模具的塑料质量(kg/h) ? i ——塑料成型时在模内释放的热量(J/kg) C ——冷却水的比热容(J/kg?K) ? ——冷却水的密度(kg/m3) t1 ——冷却水的出口温度(℃) t 2 ——冷却水的进口温度(℃) 塑件质量 M 塑=8.788g,用 PROE 作出浇注系统的三维图,计算出浇注系统的总质量为 5.812g,每小时注射 240 次, G =(8.788+5.812) ? 240/1000=3.504Kg; 计算得 V = G?i 5 3 =2.13?3?10 /60/10 /4200/(25-20)= 60C ? (t1 ? t2 ) -3 3 =0.834 ? 10 (m /min) 参考《塑料模具技术手册》 ,选定冷却水道直径为 8mm 。 2.求冷却水在水孔内的传热速度 v v= 3.求冷却水孔与冷却水间的传热系数 ? 4V -3 2 =4?0.834?10 /3.14/(6/1000) /60=0.23(m/s) 2 ?d ?( ? v)0.8 0.8 0.2 =8.4?(996?0.61) /0.002 ?= 0.2 d =1.04?10 (W/m ?K) 4.传热水孔总传热面积的计算: 公式 A= 3 2 ( ? =8.4) G? i 3600? (Tw ? T? ) 2 式中:A——冷却水孔总传热面积(m ) G——单位时间内注入模具的塑料质量(kg/h) ? ——冷却水的传热系数(W/m2?K) C——冷却水的比热容(J/kg?K) ? ——冷却水的密度(kg/m3) TW——模具温度(℃) T? ——冷却水的平均温度(℃) 计算得: A = G? i 3600? (Tw ? T? ) 5 3 =3.504?3?10 /3600/1.04/10 /「40-(25-20)/2」 2 =0.009(m ) 2 则传热水孔总传热面积应为 0.009m 5.冷却水孔总长度计算 公式 式中 L= G?i 3600?? ( ? vd ) 0.8 (Tw ? T? ) G?i =1.51m 3600?? ( ? vd ) 0.8 (Tw ? T? ) L——冷却水孔总长度(m) L= 则冷却水孔总长度应为 1.51m 6.冷却水道孔数计算: 公式 n= A ? dl 计算 n= A =0.0024/3.14/0.002/0.29=1.32 ? dl 因为模具采用的设计是一模两腔设计,选用铜管以防止漏水,会降低冷却作用故采用 14 根水道。 3.9.5 冷却回路的设计 根据本次设计的塑件形状及其所需冷却温度分布要求以及浇口位置等, 设计出冷却回 路。冷却通道之间也可采用内部钻孔法沟通,用堵头使之形成规定的冷却回路。 冷却回路的水孔数量尽可能多、孔径尽可能大,一般的来说,冷却水孔中心线与型腔 的距离应为冷却通道直径的 1—2 倍(通常为 12—15mm) ,冷却通道之间的中心距约为水 孔直径的 3—5 倍,通道一般在 8mm 左右以上。 冷却水孔至型腔表面的距离应尽可能相等当塑件壁厚均匀时, 冷却水孔与型腔壁厚不 均匀时,应在厚壁处强化冷却。 合理确定冷却水接头位置,进出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧面。为 了不影响操作,通常应设在注射机的背面,水管接头多采用自动密封接头。 综合以上冷却水孔的布置要点同时还要兼顾水道与其它件是否产生干涉, 本次设计的 冷却水道采用直通式,不会与其他零件产生干涉,水道中插入铜管防止漏水。 3.10 凹模的设计 凹模:结构形式有整体式、整体嵌入式、镶拼式,由于手机外壳模具采用一模两腔, 塑件形状不太复杂,因此可以采用整体嵌入式凹模,结构简单,安装方便。 3.11 凸模的设计 凸模:分为主型芯和内侧抽,由于凸模的加工比较简单,结构牢固,并且手机外壳的 内形简单,采用整体嵌入式主型芯;采用八个斜滑顶杆来对手机内部进行侧抽。 四、结束语 总的来讲,设计已经过去了,这部分的难点是复杂曲面的设计,并决定以后模具设计 中分模面的设计及侧向抽芯的设计。通过塑料顾问分析得到最佳浇口在内侧,也可以保证 了产品外观, 以及采用特殊推杆放置在浇口位置。 通过塑料顾问进行模流分析来修改材料, 浇口形状,分流道形状,产品结构,这些修改都可以在做分型面之前完成,也就不用再把 整套模具再重新做一次。采用侧向成型芯才能满足塑件成型上的要求。 通过这次模具设计,使我加深了模具方面的认识,在这个过程中,培养了我独立思考 题、解决问题的能力。这次设计的完成得益于组中成员之间的团结合作,锻炼了我们的合 作能力和团队精神。 在整个毕业设计的过程中,我碰到了许许多多的问题,除了老师们的指 导之外, 同学们也给予了很多帮助。 虽然他们也在努力地做着他们地毕业设计, 但是每当我向他们求助地时候,他们总会积极地帮助我。所以,在此对那些无 私帮助过我的同学们致以崇高的敬意。由于知识水平的关系,设计中必然会存 在着很多的不足之处,在此希望各位老师同学们给予批评指导!最后,再次感 谢在设计过程中帮助过我的每一位老师和同学。