基于Cimatron定制面板澆注系統(tǒng)設(shè)計

摘 要：模具行業(yè)技術(shù)水品已成為衡量地區(qū)制造水平的一個標(biāo)志，日益發(fā)展的塑料產(chǎn)業(yè)對注塑模具的設(shè)計與生產(chǎn)提出了更高的質(zhì)量、更高的精度、新品開發(fā)時間短的全新要求，必須適應(yīng)這種要求，已經(jīng)是模具行業(yè)普遍的共識。基于Cimatron對模具澆注系統(tǒng)進(jìn)行分析，計算并設(shè)計定制面板澆注系統(tǒng)，結(jié)果證明，基于Cimatron注塑模具設(shè)計具有很多優(yōu)點，比如產(chǎn)品設(shè)計時間縮短、設(shè)計方式靈活等。

關(guān)鍵詞：Cimatron；定制面板；澆注系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.037

注塑模具設(shè)計中一個重要的環(huán)節(jié)是澆注系統(tǒng)的設(shè)計，這個環(huán)節(jié)至關(guān)重要，往往關(guān)系到模具設(shè)計的成敗。本文結(jié)合澆注系統(tǒng)的特點，對典型的設(shè)計方法進(jìn)行分析，并對定制面板澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。

1 主流通道設(shè)計

1.1 主流通道分析

熔融塑料最先通過的是主流道，主流道的尺寸及形狀對熔融塑料充滿模具有很大的影響，所以設(shè)計時必須要使熔融體的壓力及溫度損失減小。面積過于狹小的主流通道，熔融體在流經(jīng)過程中散熱量會增大，相對來說粘度會增大，整體的流動性能會減弱，同時壓力損耗會增大，最終的成形難度加大。但如果主流通道的面積太大的話，會使得熔融體的容積增大，無謂的損耗也同時增大，流動的同時整體壓力也會降低，延長了冷卻時間，湍流更容易產(chǎn)生，導(dǎo)致塑件產(chǎn)生氣孔并影響塑件的整體質(zhì)量。總的來說，小主流道適用于小塑件且塑料熔融體流動性能好；大主流道適用于大塑件且熔融體流動性能差。

1.2 主流道及澆口套結(jié)構(gòu)設(shè)計

塑料熔融體流經(jīng)的第一個通道是主流道，所以主流道的尺寸直接影響熔融體的速度和充模時間。本定制面板的主流道截面形狀選定為圓形，主要目的是增加流通面積的大小。主流道形狀設(shè)計成帶錐度的圓柱形，且錐角取為2°，目的是更加順利地拉出冷凝料。但錐度不宜太大，否則的話熔融體流速變慢。主流道大端面圓角過渡，根據(jù)經(jīng)驗建議其半徑取r=13（mm），本主流道取2mm，目的是減小流動時候的過渡處的阻力。主流道和噴嘴對接處設(shè)計成半球的形狀，目的是熔融體全部進(jìn)入到主流道內(nèi)，而不會發(fā)生溢出現(xiàn)象。澆口套設(shè)計的目的是便于更換，因為流道內(nèi)有高溫的熔融體，且噴嘴與主流道口經(jīng)常接觸碰撞，所以更換時候要方便。澆口套材料選用優(yōu)質(zhì)的碳素鋼，如45號鋼等，經(jīng)過相應(yīng)的熱處理后達(dá)到要求的硬度方可使用。

2 分流通道設(shè)計

分流道的位置設(shè)計在分型面的一側(cè)或兩側(cè)均可。常用的分流道形狀有梯形、圓形、U形、半圓形等，不管采用哪種形狀，分流道應(yīng)該使得流表面與其體積表面比值要小。相對來說U形及梯形更容易制造，且注塑過程中工藝性能好。本定制面板采用梯形分流道，梯形截面分流道計算公式如下：

梯形的側(cè)面斜度α常取6°～10°，底部以圓角相連，上式的適用范圍為塑件壁厚在3.6mm以下，塑件質(zhì)量小于55g，塑料在流道中流動的距離較大產(chǎn)生較大的阻力，因此，應(yīng)在滿足具體條件下，縮短分流道長度[1]。型腔的布局決定了分流道的布局，設(shè)計原則是一定要排列緊湊減小模具的大小。分流道的長度要盡可能的小，并平衡鎖模力的大小。

3 澆口、冷料穴及排溢設(shè)計

邊緣澆口是普通澆口，設(shè)在在分型面上，熔融料從側(cè)面進(jìn)入。本定制面板采用這種澆口，國外把這種澆口稱為標(biāo)準(zhǔn)澆口，是一種廣泛采用的澆口形狀。一般尺寸取寬1.5～5.5mm，厚0.5～2.5mm，長0.6～2mm。這種澆口可以適用于一模多件，極大地提高注塑生產(chǎn)的效率，且便于去除澆口。冷料穴又稱作冷料井，先進(jìn)入主流道的先鋒料冷卻后儲存在冷料穴中，從而避免頭料破壞塑件的整體性能及質(zhì)量。冷料穴的尺寸取決于主流道的尺寸，一般比主流道尺寸大一點即可，位置在主流道的尾部[2]。拉料方式有多種，本定制面板拉料桿采用Z字形。優(yōu)點是不僅可以順暢拉出冷凝料，還可以起到冷料穴的作用。本定制面板采用的排溢方式是在分型面開設(shè)排氣槽。在注塑過程中會產(chǎn)生高溫空氣，使得塑件產(chǎn)生氣泡、局部燒焦炭化、塑件強(qiáng)度下降、影響沖模性能[3]。開設(shè)排氣槽的目的就是讓高溫氣體及時排除模具，避免產(chǎn)生廢品。有些時候排氣槽中會溢出稍許前鋒熔融體，有利于塑件的熔接強(qiáng)度。

4 定制面板澆注系統(tǒng)設(shè)計

4.1 澆注系統(tǒng)相關(guān)尺寸

定制面板澆注系統(tǒng)經(jīng)計算后相關(guān)尺寸如表1。

4.2 澆注系統(tǒng)重要零部件

澆注系統(tǒng)重要結(jié)構(gòu)如圖1～3。

5 結(jié)論

基于Cimatron注塑模具澆注系統(tǒng)設(shè)計，具有設(shè)計靈活、操作簡便、系統(tǒng)集成化程度高的優(yōu)點。應(yīng)用于生產(chǎn)中，澆注系統(tǒng)充模過程流動性好、壓力損失小、效率高，整體的工藝性能滿足生產(chǎn)所需。

參考文獻(xiàn)：

[1]洪慎章.實用注塑成型及模具設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]Floutier.CAD/CAM System for the Mold Industry.Society of Plastics Engineers Technical Conference，ANTEC89：1255-1257.

[3]楊占堯.塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

論文簡介：本人主持的校級橫向課題：《基于Cimatron軟件遙控器面板注塑模具設(shè)計》（項目編號：15KCHX010）部分成果。

作者簡介：鄭鋼，男，工程碩士，講師。