多用角架擱板的注塑模具設(shè)計(jì)及其仿真加工設(shè)計(jì)

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 多用角架擱板注塑模具設(shè)計(jì)及其仿真加工 THE DESIGN OF INJECTION MOULD OF MULTI-PURPOSE HORN WEAR SHELF AND SIMULATION PROCESSING 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱 專業(yè)名稱 指導(dǎo)教師 20**年 5月 27日 摘要 注射模具是模具工業(yè)的重要發(fā)展方向，也是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志。模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的應(yīng)用從根本上改變了傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)和模具生產(chǎn)方式，大大提高了生產(chǎn)效率、產(chǎn)

2、品品質(zhì)以及企業(yè)自身的競(jìng)爭(zhēng)力。 本文根據(jù)多用角架擱板實(shí)物模型進(jìn)行了模型特征重構(gòu)，在此基礎(chǔ)上基于 PRO/E軟件設(shè)計(jì)出一套合理的注射模具。首先分析了多用角架擱板制件的工藝特點(diǎn)，包括材料性能、結(jié)構(gòu)工藝性、成型特性與條件等，并選擇了成型設(shè)備。然后介紹了香皂盒注射模的分型面選擇、型腔數(shù)目及布置形式，重點(diǎn)介紹了澆注系統(tǒng)、成型零件、冷卻系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。然后選擇模架，并對(duì)注射機(jī)的工藝參數(shù)進(jìn)行了校核。在此基礎(chǔ)上，本文講訴了如何運(yùn)用Mastercam軟件對(duì)多用角架擱板凸模進(jìn)行仿真加工。 關(guān)鍵詞 注射模具；PRO/E；Mastercam；仿真加工

3、 Abstract Injection molding is an important direction of development of mold industries, it also is an important indicator of the level of one country’s industry. The application of molding CAD/CAE/CAM fundamentally changed the way of traditional product development and manufacturing

4、 method, improved production efficiency, the quality of products and competitiveness of interprises. The model was reconstructed based on the real multi-purpose horn wear shelf. Appropriate injection mold was designed based on PRO/E. First, the technological characteristics of the multi-purpose hor

5、n wear shelf were analyzed, including material properties, the process of the structure, forming characteristics and conditions, and the forming equipment were selected. Then the parting line was selected, the number of cavity and layout were determined. A specific introduction was made on the gatin

6、g system, the cooling system, the forming parts and the stripping institutions. Then the standard mould bases were selected, and checked the technological parameters of the forming equipment. On this basis, this paper also tells about how to use the Mastercam to complete the simulation processing of

7、 multi-purpose horn wear shelf. Keywords Injection mold PRO/E Mastercam simulation processing 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 目 錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1模具工業(yè)的地位和發(fā)展前景 1 1.2課題內(nèi)容和意義 1 2塑件成型工藝性分析 3 2.1塑件結(jié)構(gòu)分析 3 2.2塑件的工藝性分析 3 2.2.1塑件材料的選擇 3 2.2.2 塑件的壁厚 5 2.2.3 塑件的表面質(zhì)量 5 2

8、.2.4 塑件的精度等級(jí) 6 2.2.5 塑件的脫模斜度 6 2.3 PP塑件的注射工藝 7 3 分型面的選擇 9 3.1 分型面位置的確定 9 3.2 型腔數(shù)目的確定 10 4 注射機(jī)型號(hào)的選擇 11 4.1 體積質(zhì)量的計(jì)算 11 4.2 注射機(jī)的選擇 11 4.3 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 12 5 注射過(guò)程與模流分析 14 5.1 MoldFlow分析軟件簡(jiǎn)介 14 5.2 網(wǎng)格劃分 14 5.3 塑件的最佳澆口位置分析 15 5.4 塑件的流動(dòng)性分析 16 5.4.1 氣穴和熔接痕 16 5.4.2 注射位置處壓力 17 5.4.3充填時(shí)間 17 5.4

9、.4 鎖模力 18 5.5塑件的冷卻分析 18 5.6 MoldFlow分析總結(jié) 19 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 6.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 20 6.2 主流道的設(shè)計(jì)和計(jì)算 20 6.3 澆口的設(shè)計(jì) 21 6.4校核主流道的剪切速率 21 7注塑模具成型零件及模具體的設(shè)計(jì) 22 7.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 7.2成型零件鋼材的選用 22 7.3成型零件工作尺寸的計(jì)算 22 7.3.1凹模徑向尺寸的計(jì)算 22 7.3.2凹模深度尺寸的計(jì)算 23 7.3.3凸模徑向尺寸的計(jì)算 23 7.3.4 凸模高度尺寸的計(jì)算 23 7.4 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23 7.

10、5 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24 7.5.1脫模力的計(jì)算 24 7.5.2塑件脫出機(jī)構(gòu) 25 7.6 模架的確定 26 7.7模架各尺寸的校核 26 8冷卻系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 8.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27 8.1.1 模具溫度調(diào)節(jié)的必要性 27 8.1.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 27 8.1.3 冷卻水道的設(shè)計(jì) 27 8.2排氣和引氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29 9模具的裝配與調(diào)試 31 10 基于Mastercam X2的仿真加工 33 10.1 Mastercam X2軟件簡(jiǎn)介 33 10.2 多用角架擱板凸模加工 34 10.2.1 加工坯料及對(duì)刀點(diǎn)的確定 34 10.2

11、.2規(guī)劃曲面挖槽粗加工刀具路徑 34 10.2.3 工件參數(shù)設(shè)置 35 10.2.4 曲面挖槽粗加工實(shí)體加工模擬 35 10.2.5規(guī)劃分型面淺平面精加工刀具路徑 36 10.2.6分型面淺平面精加工實(shí)體加工模擬 36 10.2.7規(guī)劃等高外形精加工刀具路徑 37 10.2.8 曲面等高外形精加工實(shí)體加工模擬 37 10.2.9 規(guī)劃3圓鼻刀曲面平行精加工刀具路徑 38 10.2.10曲面平行精加工實(shí)體加工模擬 39 10.2.11 規(guī)劃頂面平行銑削精加工刀具路徑 39 10.2.12 頂面平行銑削精加工平行銑削實(shí)體加工模擬 40 10.3生成加工NC代碼 40 結(jié)論

12、42 致謝 43 參考文獻(xiàn) 44 45 1 緒論 1.1模具工業(yè)的地位和發(fā)展前景 塑料注射成型所用的模具稱為注射成型模，簡(jiǎn)稱注射模。它是實(shí)現(xiàn)注射成型工藝的重要工藝裝備。塑料模具為模具總量近 40％，而且這個(gè)比例還在不斷上升。這類模具主要是兩類：一類是大型模具，一類是精密模具。大型模具主要是以汽車儀表板，保險(xiǎn)杠和家電產(chǎn)品模具為代表的成型模具。精密模具是以集成電路、塑封模具為代表的成型模具。注射模具被歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家譽(yù)為“磁力工業(yè)”。很大部分工業(yè)產(chǎn)品依賴注射模具才得以規(guī)模生產(chǎn)、快速擴(kuò)張，由于注射模具對(duì)社會(huì)生產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的巨大推動(dòng)作用和自身的高附加值，世界模具工業(yè)，尤其是注射模具工業(yè)發(fā)

13、展較快，當(dāng)前全球模具工業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到 600 億~650 億美元，是機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值的兩倍，其中注射模具工業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到 240 億至 260 億 。 縱觀發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)模具工業(yè)的認(rèn)識(shí)與重視，我們感受到制造理念陳舊則是我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展滯后的直接原因。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力，它已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。因此，模具是國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品，現(xiàn)代模具是多學(xué)科知識(shí)集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動(dòng)相對(duì)密集。目前，我國(guó)模具工業(yè)的當(dāng)務(wù)之急是加快技術(shù)進(jìn)步，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增加高檔模具的比重，質(zhì)中求效益，提高模具的

14、國(guó)產(chǎn)化程度，減少對(duì)進(jìn)口模具的依賴。 現(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上依賴于模具標(biāo)準(zhǔn)化、優(yōu)質(zhì)模具材料的研究、先進(jìn)的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、專用的機(jī)床設(shè)備，更重要的是生產(chǎn)技術(shù)的管理等。21世紀(jì)模具行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率，縮短設(shè)計(jì)及制造周期，降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具行業(yè)的應(yīng)變能力，滿足用戶需要。 在科技發(fā)展中，人是第一因素，因此我們要特別注重人才的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，培養(yǎng)更多的模具人才，搞好技術(shù)創(chuàng)新，提高模具設(shè)計(jì)制造水平。在制造中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，逐步走向網(wǎng)絡(luò)化、智能化環(huán)境，實(shí)現(xiàn)模具企業(yè)的敏捷制造、動(dòng)態(tài)聯(lián)盟與系

15、統(tǒng)集成。我國(guó)模具工業(yè)一個(gè)完全信息化的、充滿著朝氣和希望而又實(shí)實(shí)在在的新時(shí)代即將到來(lái)。 1.2課題內(nèi)容和意義 本次設(shè)計(jì)的課題設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括以下幾點(diǎn)： 1.進(jìn)行多用角架擱板塑件的三維造型設(shè)計(jì)； 2.從塑料品種、塑件形狀、尺寸精度、表面粗糙度等方面考慮注塑成型工藝的可行性和經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)行塑件成型的工藝性分析； 3.根據(jù)塑件的質(zhì)量和模具型腔數(shù)大致確定模具的結(jié)構(gòu)，初步確定注射機(jī)型號(hào)，了解注射機(jī)與模具有關(guān)的技術(shù)參數(shù)； 4.考慮塑件成型位置及分型面選擇，模具型腔數(shù)，型腔的排列，流道布局及澆口位置設(shè)置來(lái)進(jìn)行凸、凹模零件設(shè)計(jì)； 5.將模具三維模型導(dǎo)入CAM軟件中，進(jìn)行注塑成型模具三維型面的數(shù)控仿真

16、加工； 6.由模具三維結(jié)構(gòu)圖繪制出二維裝配圖，依據(jù)裝配圖完成模具主要零件的設(shè)計(jì)和圖樣繪制。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)注塑成型模具的設(shè)計(jì)，可了解常用塑料的性能、塑料制品的設(shè)計(jì)原則及方法，掌握注射模具常用結(jié)構(gòu)的組成、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合，并由此熟悉注射成型工藝及仿真加工的全過(guò)程。通過(guò)學(xué)習(xí)現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)制造方法，積極開展CAD/CAM技術(shù)在注射模具設(shè)計(jì)中的推廣應(yīng)用, 從而提高自己進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的工作能力。 2塑件成型工藝性分析 2.1塑件結(jié)構(gòu)分析 在家居用品中，擱板的使用越來(lái)越受歡迎，各式各樣的擱板既可用作廚房碗碟的收納工具、客廳的CD架、臥房床頭的書架

17、等實(shí)用工具，還可以是一件靚麗的裝飾品，倘若使用得當(dāng)，擱板可以瞬間為家居增色。本設(shè)計(jì)中的多用腳架擱板能夠用來(lái)放置塑料盆一類的日用品。其結(jié)構(gòu)外形如下圖2-1所示，其橢圓形凸臺(tái)是用來(lái)使得相同的擱板豎直連接在一起，方便您裝拆且為您節(jié)省空間的同時(shí)，也已成為一件靚麗的裝飾品。 正面 反面 圖2-1 多用角架擱板外形 2.2塑件的工藝性分析 2.2.1塑件材料的選擇 塑件的材料要在保證產(chǎn)品的使用性能、物理性能、力學(xué)性能、耐腐蝕性能和耐熱性能

18、的前提下，盡量選用價(jià)廉且成型性能又好的塑料。該產(chǎn)品用于承載物品，要求有較好的力學(xué)性能，有較大的強(qiáng)度和剛性，屈服強(qiáng)度高，彎曲疲勞壽命要高；有穩(wěn)定的化學(xué)性能，對(duì)接觸物（水、洗化用品）有很好的耐腐蝕性，衛(wèi)生程度較高，日常使用時(shí)無(wú)毒安全，成型工藝性較好，所選的塑料流動(dòng)性好，易于成型，有較高的表面光澤；市場(chǎng)價(jià)格盡量低，產(chǎn)品有較大的利潤(rùn)空間和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。ABS 常用作電器外殼，機(jī)械強(qiáng)度較高，但是耐熱性差，洗浴時(shí)的較高溫度會(huì)使該材料產(chǎn)生較大變形。PA 化學(xué)穩(wěn)定性較差，注射成型時(shí)熔融溫度范圍窄，熱穩(wěn)定性差，溫度控制較復(fù)雜。PC 價(jià)格昂貴 ，成本太高，化學(xué)穩(wěn)定性差，不耐堿、酮、脂等，成型工藝較復(fù)雜，常用來(lái)制造光

19、學(xué)零件。PP價(jià)格低廉，化學(xué)穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度較高，成型工藝性較好，主要用來(lái)制造日用品。通過(guò)以上分析可以看出，PP 是制造塑料置物架的最佳材料，幾種常用塑料相關(guān)資料見表 2-1。 表2-1 幾種常用塑料相關(guān)資料 塑件品種 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 使用溫度 化學(xué)穩(wěn)定性 性能特點(diǎn) 成型特點(diǎn) 主要用途 ABS 線型結(jié)構(gòu) 非結(jié)晶型 小于 70℃ 較好 機(jī)械強(qiáng)度較好，有一定的耐磨性。但耐熱性較差，吸水性較差 成型性能好,成型前原料要干燥 應(yīng)用廣泛，如電器外殼、汽車儀表盤、日用品等 聚

20、酰胺(尼龍) 線型結(jié)構(gòu)結(jié)晶型 小于 70℃(尼龍6) 較好,不耐強(qiáng)酸和氧化劑,能溶于甲酚,苯酚,濃硫酸等 抗拉強(qiáng)度,印度,耐磨性,自潤(rùn)滑性突出,吸水性強(qiáng) 熔點(diǎn)高,熔融溫度范圍較窄,成型前原料要干燥.熔體黏度低,要防止溢料,制品易產(chǎn)生變形等特點(diǎn) 耐磨零件及傳動(dòng)件,如齒輪,凸輪等,電氣零件中的骨架外殼,閥類零件 聚碳酸酯(pc) 線型結(jié)構(gòu)非結(jié)晶型 小于130℃耐寒性好,脆化溫度-100℃ 有一定的化學(xué)穩(wěn)定性,不耐堿,酮,酯等 透光率較高,介電性能好,吸水性小,力學(xué)性能好,抗沖擊,抗蠕變性能突出,但耐磨性較差 熔融溫度高,熔體粘度大,成型前原料需干燥,粘度

21、對(duì)溫度敏感,制品要進(jìn)行后處理 在機(jī)械上用作齒輪,凸輪,蝸輪,滑輪等,電機(jī)電子產(chǎn)品零件,光學(xué)零件等 聚丙烯(pp) 線型結(jié)構(gòu)結(jié)晶型 10-120℃ 較好 耐寒性差,光養(yǎng)作用下易降解老化,力學(xué)性能比聚乙烯好 成型時(shí)收縮率大,成型性能較好,易產(chǎn)生變形等缺陷 板,片,透明薄膜,繩,絕緣零件,汽車零件,閥門配件,日用品等 PP 塑料的相關(guān)參數(shù)見表 2-2。 表2-2 PP塑料相關(guān)參數(shù) 性能項(xiàng)目 試驗(yàn)條件 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) 測(cè)試數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)單位 基本性能 熔體流動(dòng)速率 23℃,2.16kg ASTM D-1238 30 g/10min 密度 --- A

22、STM D-1505 0.9 g/cm3 機(jī)械性能 拉伸屈服強(qiáng)度 50mm/min ASTM D-638 270 Kg/ cm2 彎曲模量 --- ASTM D-790 6000 Mpa 續(xù)表2-2 性能項(xiàng)目 試驗(yàn)條件 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) 測(cè)試數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)單位 機(jī)械性能 洛氏硬度 --- ASTM D-785 100 R標(biāo)尺 彎曲強(qiáng)度 --- GB 9341 >50 Mpa 熱性能 維卡軟化點(diǎn) 1kgf ASTM

23、D-1525 152 ℃ 熱變形溫度 4.6kg/ cm2 ASTM D-648 105 ℃ 2.2.2 塑件的壁厚 塑件的壁厚對(duì)其質(zhì)量有很大的影響，壁厚過(guò)小不能滿足使用強(qiáng)度和剛度的要求，而本產(chǎn)品對(duì)強(qiáng)度和剛度的要求較高。壁厚太大則浪費(fèi)原材料，在大批量生產(chǎn)時(shí)造成生產(chǎn)成本提高，利潤(rùn)空間降低；注射成型時(shí)則易造成塑件內(nèi)部產(chǎn)生氣穴，外部產(chǎn)生凹陷；冷卻時(shí)需要更長(zhǎng)的冷卻時(shí)間，增加了冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)和加工的難度。從以上諸方面考慮，應(yīng)在滿足使用的前提下對(duì)塑件進(jìn)行最大限度的薄壁化。同一塑件的壁厚應(yīng)當(dāng)盡可能一致，塑件壁厚不同將導(dǎo)致收縮不同，最終導(dǎo)致變形或開裂。 PP 塑料最小壁厚及推薦壁厚見表 2-5

24、。 表 2-5 PP 塑料最小壁厚及推薦壁厚 塑件材料 最小壁厚 小型零件推薦壁厚 中型零件推薦壁厚 大型零件推薦壁厚 PP 0.85 1.45 1.75 2.40—3.20 本產(chǎn)品屬于中型塑件，推薦壁厚為 1.75mm，但是考慮到塑件的力學(xué)要求，應(yīng)使用較大壁厚，這里取壁厚為 2mm。 2.2.3 塑件的表面質(zhì)量 塑件的表面粗糙度和外觀質(zhì)量決定了塑件的表面質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，原材料的質(zhì)量、成型工藝和模具表面粗糙度都會(huì)影響到塑件的表面粗糙度，尤其是以型腔壁的表面粗糙度影響最大。因此，模具的型腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素。產(chǎn)品的外觀面應(yīng)有很好的光澤度且非常光滑

25、，對(duì)表面粗糙度要求較高，應(yīng)不大于 1.60，產(chǎn)品的內(nèi)表面與使用無(wú)關(guān)且不影響外觀，對(duì)表面粗糙度無(wú)太高要求，為了降低模具制造成本 ，凸模成型表面的粗糙度設(shè)計(jì)為 3.20。PP 材料通過(guò)注射成型所能達(dá)到的表面粗糙度范圍是0.10~1.60，滿足塑料角架擱板的表面粗糙度要求。使用注射成型時(shí)幾種常用材料所能達(dá)到的塑件表面粗糙度見表 2-3。 表 2-3 使用注射成型時(shí)幾種常用材料所能達(dá)到的塑件表面粗糙度 材料 Ra 參數(shù)范圍/um 0.025 0.05 0.10 0.20 0.40 0.80 1.60 3.20 6.30 ABS ----- ----- -

26、---- ----- ----- ----- ----- PC ----- ----- ----- ----- ----- ----- PA ----- ----- ----- ----- ----- PP ----- ----- ----- ----- ----- PE ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- 2.2.4 塑件的精度等級(jí) 影響塑件精度的因素很多，如模具制造精度及其使用后的磨損程度，塑料收縮率的波動(dòng)，成型工藝條

27、件的變化等。在一般生產(chǎn)過(guò)程中，為了降低模具的加工難度和模具的生產(chǎn)成本，在滿足塑料使用要求的前提下將盡可能地把塑件尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。目前我國(guó)頒布了工程塑料模塑塑料件尺寸公差的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T14486-1993。該標(biāo)準(zhǔn)將塑件分成 7 個(gè)精度等級(jí)，MT1的精度要求最高，一般不采用。見表2-4 表 2-4 PP 材料模塑件公差等級(jí) 材料代號(hào) 模具塑料 公差等級(jí) 標(biāo)注公差尺寸 未注公差尺寸 高精度 一般精度 PP 聚丙烯 MT3 MT4 MT6 MT2 MT3 MT6 MT2 MT3 MT5 根據(jù)此表和塑件的設(shè)計(jì)使用要求，塑件的精度選用MT3。

28、2.2.5 塑件的脫模斜度 塑件冷卻后產(chǎn)生收縮時(shí)會(huì)緊緊包在凸模上，或由于粘附作用緊貼在型腔內(nèi)。為了便于脫模，防止塑件表面在脫模時(shí)出現(xiàn)頂白、頂傷、劃傷等，在塑件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使其表面有合理的脫模斜度。脫模斜度的選擇要遵循以下原則： （1）塑件精度要求高時(shí)，應(yīng)采用較小的脫模斜度； （2）較高較大的塑件尺寸，應(yīng)選用較小的脫模斜度； （3）形狀復(fù)雜的、不易脫模的，應(yīng)選用較大的脫模斜度； （4）塑件的收縮率大的應(yīng)選用較大的脫模斜度值； （5）塑件壁較厚時(shí)，會(huì)使成型收縮增大，脫模斜度應(yīng)采用較大數(shù)值。 常用塑料的脫模斜度見表 2-6。由于 PP 塑料的收縮率很大，所以應(yīng)選擇較大的脫模斜度，選擇脫模斜

29、度為3。。 表 2-6 常用塑件的脫模斜度 塑料名稱 脫模斜度 型腔 型芯 PE PP PA 25’—45’ 20’—45’ HPVC 35’—40’ 30’—50’ PS ABS POM 35’—1/30’ 30’—40’ 熱固性塑件 25’—40’ 20’—50’ 2.3 PP塑件的注射工藝 PP塑件的注塑工藝參數(shù)如下表2-7 表2-7 PP塑件的注塑工藝參數(shù) 預(yù)烘干 不需要,如貯藏條件不好,在80℃下烘干1小時(shí) 溫度 喂料區(qū)溫度/℃ 30～50 料筒/℃ 后段 160～180 中段 1800～200

30、0 前段 200～230 噴嘴/℃ 220～300 熔料/℃ 220～280 模具/℃ 40～80 壓力 注射/Mpa 70～120 保壓/Mpa 50～60 背壓/Mpa 5～20 續(xù)表2-7 預(yù)烘干 不需要,如貯藏條件不好,在80℃下烘干1小時(shí) 時(shí)間 注射/s 1～5 保壓/s 20～50 冷卻/s 20～50 成型周期/s 40～120 螺桿轉(zhuǎn)速/ 30～60 3 分型面的選擇 3.1 分型面位置的確定 分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可

31、分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能有一個(gè)或兩個(gè)以上的分型面。它的合理選擇是塑件能夠完好成型的條件，不僅關(guān)系到塑件的脫模，而且涉及模具結(jié)構(gòu)和制造成本。合理的分型面不但能滿足制品各方面的性能要求，而且使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也會(huì)有令人滿意的成本。在選擇分型面的時(shí)候，應(yīng)該遵循以下幾個(gè)原則： （1）符合塑件脫模的基本要求，就是能使塑件從模具內(nèi)取出，分型面位置應(yīng)設(shè)在塑件脫模方向最大的投影邊緣部位； （2）分型線不影響塑件外觀，即分型面應(yīng)盡量不破壞塑件光滑的外表面； （3）確保塑件留在動(dòng)模一側(cè)，利于推出且推桿痕跡不顯露于外觀面； （4）應(yīng)盡量避免形成側(cè)孔、側(cè)凹，若需要滑塊成型，力求滑塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，盡量避免

32、定?；瑝K； （5）確保塑件質(zhì)量，例如：將有同軸度要求的塑件部分放到分型面的同一側(cè)等； （6）滿足模具的鎖緊要求，將塑件投影面積大的方向放在定、動(dòng)模的合模方向上，而將投影面積小的方向作為側(cè)向分型面； （7）合理安排澆注系統(tǒng)，特別是澆口位置； （8）有利于模具加工。 從塑件模型可以看出，將塑件周邊把手的最下端側(cè)面作為分型面。分析本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用要求，選擇主分型面為塑件的上表面。見圖3-1。 圖3-1 分型面示意圖 分型面設(shè)計(jì)方法有陰影曲面分型面、裙邊分型面、側(cè)面影像曲線分型面、復(fù)制曲面、延伸曲面、合并曲面等設(shè)計(jì)方法。在主分型面的設(shè)計(jì)中，采用復(fù)制塑件上表面的方法，并進(jìn)行相關(guān)的

33、編輯。具體設(shè)計(jì)過(guò)程為： （1）復(fù)制塑件上表面。 （2）延伸塑件分型面邊至工件表面。 （3）合并曲面，使分型面為一個(gè)整體。 應(yīng)用Pro/e創(chuàng)建出的分型面見圖 3-2。 正面 反面 圖3-2 主分型面 3.2 型腔數(shù)目的確定 為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)能力相配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件的精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目。型腔數(shù)目的確定一般遵循以下原則： （1）型腔的數(shù)目及排列形式與澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)有關(guān)。型腔的數(shù)目及排列形式的設(shè)計(jì)要考慮到后者的結(jié)構(gòu)； （2）模具加

34、工條件好，加工精度高時(shí)可以增加型腔數(shù)目，反之應(yīng)減少型腔數(shù)目； （3）型腔越多，模具加工周期越長(zhǎng)。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮加工周期； （4）多型腔模具的可靠性及靈活性不如單型腔。但在空間利用和能耗上優(yōu)于單型腔； （5）型腔的數(shù)目與塑件外形尺寸有關(guān)。一般尺寸較小的塑件采用多型腔，尺寸較大的塑件采用少型腔，甚至單型腔； （6）模具中每增加一個(gè)型腔，制品尺寸精度將降低 4%。 型腔數(shù)目的確定要考慮到塑件精度。多用角架擱板的外形尺寸較大，考慮到模具結(jié)構(gòu)形式和模架的結(jié)構(gòu)尺寸，以及制造費(fèi)用和各種成本費(fèi)等因素，應(yīng)采用一模一腔。 4 注射機(jī)型號(hào)的選擇 4.1 體積質(zhì)量的

35、計(jì)算 通過(guò) PRO/E 建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算塑件的質(zhì)量屬性，計(jì)算結(jié)果見圖 4-1。 圖4-1 塑件質(zhì)量屬性的計(jì)算 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，澆注系統(tǒng)的凝料體積按照塑件體積的0.2~1倍來(lái)估算。在該設(shè)計(jì)中，采用直流道，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此澆注系統(tǒng)的凝料按照塑件體積的0.3倍來(lái)估算，故一次注入模具型腔內(nèi)的塑料熔體的總體積（單個(gè)塑件的體積和澆注系統(tǒng)的凝料體積之和）為 V總 =（1 + 0.3）V塑 = 1.3 313 .333 cm3 =407.333 cm3 式(4.1) 式中 V總 ——表示型腔內(nèi)的塑料

36、熔體的總體積； V塑 ——表示塑件的體積。 4.2 注射機(jī)的選擇 根據(jù)塑件體積估算注射機(jī)的公稱注射量，計(jì)算如下： V公 = V塑 / 0.8 = 407.333 / 0.8 = 509.1 cm3 式(4.2) 式中 V公 ——表示注射機(jī)的公稱注射量。 根據(jù)以上計(jì)算，并考慮到模具尺寸和開模行程較大，初步選定公稱注射量為1000 cm3 ，型號(hào)為 XS-ZY-1000 的注射機(jī)，其主要參數(shù)見表 4-1。 表4-1 注塑機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 理論注塑容量/cm3 1000 注射方式 螺桿式 螺桿柱塞直

37、徑/mm 85 注射行程/mm 260 注射壓力/Mpa 121 模板最大厚度/mm 700 螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min) 21-83 模板最小厚度/mm 300 鎖模力/KN 4500 電機(jī)功率/KW 40 模板最大行程/mm 700 拉桿空間/mm 650550 4.3 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 （1）注射壓力的校核 由表2-2可知，PP塑料所需的注射壓力為70~120MPa，該注射機(jī)的公稱注射壓力為121MPa，則： k 1p 0 = 1 .3 90 = 117＜121 MP a 式

38、(4-3) 式中 k1 ——表示注射壓力安全系數(shù) k1 =1.25~1.4，取 k1 =1.3； p0——表示 PP 塑料所需的注射壓力，取 p0=90Mpa。 所以，注射機(jī)注射壓力合格。 （2）鎖模力的校核 塑件在分型面上的投影面積A。應(yīng)用PRO/E創(chuàng)建塑件在分型面方向上的投影面，并測(cè)量投影面積，見圖 4-2。A =103502mm2 。 圖 4-2 塑件投影面積的計(jì)算 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為A澆 ，即流道凝料包括澆口在分型面上的投影面積，是塑件在分型面上的投影面積A的 0.2~0.5 倍。由于本產(chǎn)品流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，無(wú)分流道，因此流道凝料投影面積可以適當(dāng)取小。

39、A澆 =0.2 A =0.2 103502 mm2 =20700.4 mm2 式（4.4） A總 = A澆 + A =20700.4 mm2 +103502 mm2 =124202.4 mm2 式（4.5） F脹 = A總 p模 =124202.4 mm2 22Mpa=2292.45KN 式（4.6） 式中 F脹 ——表示模具型腔內(nèi)的脹型力； p模 ——模具型腔內(nèi)的壓力，通常取注射壓力的 20%~40%，范圍是 20~40Mp。 對(duì)于粘度較大的精度較高的

40、塑料制品應(yīng)取較大值，PP 屬于低等粘度、精度要求一般的塑件，因此取 22MPa 作為p的值。 由表 4-1 可知注射機(jī)的公稱鎖模力F鎖 =4500KN。鎖模力安全系數(shù)k2 =1.1~1.2，這里取k2 =1.2， k2F脹 =1.2F脹 =1.22292.45KN=2750.94KN

41、著塑料CAE軟件市場(chǎng)。MPI全稱為Moldflow Plastic Insight，是用于注塑模流分析的強(qiáng)大CAE軟件，是目前公認(rèn)的模流分析最佳軟件，包括以下幾個(gè)模塊：填充保壓(Flow)、冷卻(Cool)、翹曲(Wrap)、纖維取向(Fiber)、結(jié)構(gòu)應(yīng)力(Stress)和收縮(Shrink)、氣體輔助成型分析(Gas)等。運(yùn)用MoldFlow軟件,可以得到制品的實(shí)際最小壁厚,優(yōu)化制品結(jié)構(gòu),降低材料成本,縮短生產(chǎn)周期,保證制品能全部充滿,可以得到最佳的澆口數(shù)量與位置,合理的流道系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng),并對(duì)型腔尺寸、澆口尺寸、流道尺寸和冷卻系統(tǒng)尺寸進(jìn)行優(yōu)化，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行試模、修模，大大提高模具質(zhì)量，

42、減少修模次數(shù)。運(yùn)用MoldFlow軟件也可以確定最佳的注射壓力、保壓壓力、鎖模力、模具溫度、熔體溫度、注射時(shí)間、保壓時(shí)間和冷卻時(shí)間，以注塑出最佳的塑料制品。 5.2 網(wǎng)格劃分 用MoldFlow軟件進(jìn)行分析前，首先用Pro/E將設(shè)計(jì)好的三維圖轉(zhuǎn)換成STL格式，然后導(dǎo)入MoldFlow中進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 圖5-1所示為多用角架擱板導(dǎo)入MoldFlow后進(jìn)行網(wǎng)格劃分后的結(jié)果。 圖5-1 多用角架擱板網(wǎng)格劃分結(jié)果 模流分析的第一步是網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響后面的諸多分析，又由于此塑件有許多散熱孔，縱橫比肯定會(huì)很大，所以劃分網(wǎng)格之后要仔細(xì)的對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行修改。網(wǎng)格劃分的結(jié)果將直接影響

43、最終分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本次分析采用雙層面網(wǎng)格，經(jīng)修整網(wǎng)格后，網(wǎng)格單元數(shù)為5792個(gè)，匹配率為88.6%，最大縱橫比為15.256，基本符合MoldFlow分析所要求的網(wǎng)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 對(duì)處理后的網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)結(jié)果再次分析，可以看出自由邊、交叉邊、相交單元數(shù)目均為零，最大縱橫比小于20，匹配百分比大于85%，網(wǎng)格符合后續(xù)分析的要求。再次進(jìn)行網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖5-2。 圖5-2處理后的網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)結(jié)果 5.3 塑件的最佳澆口位置分析 澆口位置的不同，不僅影響流程長(zhǎng)短，而且影響熔接痕的方位和熔接的強(qiáng)度，直接影響塑件制造質(zhì)量和模具制造成本。使用MoldFlow對(duì)澆口位置進(jìn)行分析，結(jié)果見圖5-3?？?/p>

44、以看出該塑件的最佳澆口位置在幾何中心處。 圖5-3最佳澆口位置 5.4 塑件的流動(dòng)性分析 5.4.1 氣穴和熔接痕 氣穴的出現(xiàn)有可能導(dǎo)致短射的發(fā)生，造成填充不完全和保壓不充分，形成最終制件的瑕疵，甚至可能由于氣體的壓縮產(chǎn)生熱量出現(xiàn)焦痕，嚴(yán)重影響注塑產(chǎn)品的內(nèi)部力學(xué)性能，不能保證制品的整體質(zhì)量，所以應(yīng)該盡量消除和改善氣穴。 氣穴形成的原因分成兩類： 1) 由于熔體冷卻固化時(shí)體積收縮，產(chǎn)生在制品厚壁或凸臺(tái)、加強(qiáng)筋等壁厚不均勻出的氣穴。 2) 由于排氣不良等原因，造成熔體中水分或需揮發(fā)成分被封閉在成型材料中所形成的起泡。 本產(chǎn)品的氣穴分析結(jié)果見圖5-4。圖中粉紅色圈表示氣穴，可

45、以看出氣穴存在于塑件的側(cè)壁上且數(shù)量很少，結(jié)果理想。 圖5-4氣穴分析 熔接痕是由兩股或多股熔體的流動(dòng)前沿交匯在一起形成的。熔接痕會(huì)影響外觀質(zhì)量，一般來(lái)說(shuō)，塑件的外觀面應(yīng)沒(méi)有熔接痕或熔接痕較少。產(chǎn)生熔接痕的主要原因有以下幾點(diǎn)：塑件有孔等局部結(jié)構(gòu)；因壁厚變化產(chǎn)生競(jìng)流效應(yīng)；料筒溫度過(guò)低或材料粘度過(guò)大；注射壓力過(guò)低；排氣不暢。 熔接痕不易避免，但可以采用以下措施調(diào)整和減少：調(diào)整澆口位置和尺寸，將熔接痕轉(zhuǎn)移到非外觀面；在一定范圍內(nèi)提高熔體和模具溫度，使熔體前沿融合時(shí)不產(chǎn)生熔接痕。 本產(chǎn)品的熔接痕分析結(jié)果見圖5-5?？梢钥闯鋈劢雍鄢霈F(xiàn)在橢圓孔的周圍和側(cè)壁上。其中孔周圍的熔接痕不可避免，側(cè)壁上的

46、熔接痕不在主外觀面上，不影響外觀，總體結(jié)果良好。 圖5-5熔接痕分析 5.4.2 注射位置處壓力 如圖5-6所示為制品進(jìn)料口位置的壓力在填充、保壓、冷卻一系列過(guò)程中的變化圖，可以看出最大注射壓力為46MPa，小于注塑機(jī)的注射壓力，所以選用的注塑機(jī)滿足設(shè)計(jì)要求。隨后壓力迅速降到37MPa，為保壓壓力，一直持續(xù)12s左右，12s以后，壓力下降為0。 圖5-6 注射位置處壓力XY圖 5.4.3充填時(shí)間 塑件填充時(shí)間的分析結(jié)果見圖5-7，可以看出，塑件完全填充，填充時(shí)間為1.725s，時(shí)間較短，左右兩側(cè)對(duì)稱填充，填充效果良好。 圖5-7填充時(shí)間分析 5.4.4 鎖模力 鎖

47、模力的分析結(jié)果見圖5-8，可以看出，速度壓力轉(zhuǎn)換后的最大壓力小于270t即2700KN，小于注射機(jī)對(duì)應(yīng)的最大鎖模力4500KN。這里根據(jù)模流分析結(jié)果數(shù)據(jù)對(duì)注射機(jī)進(jìn)行了再次校核，校核合格，符合生產(chǎn)要求。 圖5-8鎖模力 5.5塑件的冷卻分析 冷卻分析的目的是通過(guò)模擬模具內(nèi)熱量傳遞的情況，優(yōu)化管道的設(shè)置或檢驗(yàn)既成設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品成型的質(zhì)量。冷卻系統(tǒng)性能的高低決定了冷卻的效果和產(chǎn)品最終的質(zhì)量。影響冷卻系統(tǒng)性能的主要因素有塑料熔體與模具間的熱傳導(dǎo)速率和模具與冷卻劑間的傳導(dǎo)速率。冷卻系統(tǒng)的性能決定于冷卻管道的設(shè)置和冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短。 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析結(jié)果見圖5-9?？梢钥闯觯鋮s液進(jìn)口溫度為

48、26.85，出口溫度為28.70。 圖5-9冷卻分析 5.6 MoldFlow分析總結(jié) 應(yīng)用MoldFlow軟件對(duì)最佳澆口位置、流動(dòng)性以及冷卻進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)澆口位置選擇正確；氣穴存在于塑件的側(cè)壁上且數(shù)量很少，結(jié)果理想;熔接痕出現(xiàn)在橢圓孔的周圍和側(cè)壁上,其中孔周圍的熔接痕不可避免，側(cè)壁上的熔接痕不在主外觀面上，不影響外觀，總體結(jié)果良好；看出最大注射壓力為46MPa，小于注塑機(jī)的注射壓力，所以選用的注塑機(jī)滿足設(shè)計(jì)要求;塑件完全填充，填充時(shí)間為1.725s，時(shí)間較短，左右兩側(cè)對(duì)稱填充，填充效果良好；速度壓力轉(zhuǎn)換后的最大壓力小于270t即2700KN，小于注射機(jī)對(duì)應(yīng)的最大鎖

49、模力4500KN。然而冷卻液進(jìn)口溫度為26.85，出口溫度為28.70，溫差為1.85，說(shuō)明冷卻系統(tǒng)的冷卻能力有待提高，可以采取適當(dāng)增加冷卻水道的方法來(lái)解決這一問(wèn)題。 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機(jī)噴嘴到型腔的通道，關(guān)系到成型的質(zhì)量。澆注系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能把注射機(jī)的壓力充分、平穩(wěn)、均勻地傳遞到型腔的各個(gè)部分，這樣才能獲得較高的表面質(zhì)量。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則為： （1）能順利地使熔融塑料充滿型腔，可以順利排氣，防止渦流產(chǎn)生； （2）盡量縮短流程，少折彎，從而減小壓力損失； （3）澆口凝料應(yīng)易去除； （4）一模多腔

50、時(shí)，應(yīng)使各個(gè)型腔同步澆注，保證各個(gè)塑件一致； （5）澆注系統(tǒng)的斷面和長(zhǎng)度應(yīng)盡量取小值，減小凝料體積； （6）澆注系統(tǒng)開設(shè)兩個(gè)及以上澆口時(shí)，應(yīng)當(dāng)防止?jié)沧⑾到y(tǒng)的不均勻收縮導(dǎo)致的塑件翹曲變形。 6.2 主流道的設(shè)計(jì)和計(jì)算 主流道是塑料熔融體進(jìn)人模具型腔時(shí)最先經(jīng)過(guò)的部位，它將注射機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)人分流道或型腔．其形狀為圓錐形，便于熔體順利地向前流動(dòng)，開模時(shí)主流道凝料又能順利地拉出來(lái)。另外，由于澆口套與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。 （1）主流道的計(jì)算 1) 主流道的尺寸：在Pro/E創(chuàng)建的模架上通過(guò)測(cè)量可得主流道的長(zhǎng)度L=113mm。 2)

51、 主流道小端直徑：d=注射機(jī)噴嘴尺寸+（0.5~1）mm=（7.5+0.5）mm=8mm。 3) 主流道大端直徑： 式（6.1） 式中。 4) 主流道球面半徑： SR0=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+(1~2)mm=（18+2）mm=20mm 式（6.2） 5) 球面的配合高度：h=3mm。 （2）主流道的凝料體積 式（6.3） （3）主流道的當(dāng)量半徑 式（6.4） （4）主流道澆口套的形式：主流道澆口套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購(gòu)。主流道小端入口處與注射

52、機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，易磨損，對(duì)材料要求嚴(yán)格，所以設(shè)計(jì)中采T8A，熱處理淬火表面硬度為50~55HRC。并且主流道球面需進(jìn)行硬化處理。 6.3 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是連接流道和型腔的進(jìn)料通道。澆口的作用是：塑料熔體通過(guò)澆口時(shí)剪切速率增高，粘度降低，有利于充型；注射完畢后，塑料熔體會(huì)在澆口處凝固，防止熔體倒流；開模時(shí)使塑件和凝料易分離。澆口的形式和澆口位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大。最佳澆口位置已在第五章模流分析中論述過(guò)，在此不再分析。澆口分為直接澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、耳形澆口等 。其中，點(diǎn)澆口適用于殼、盒類塑件，應(yīng)用非常廣泛?？紤]到本設(shè)計(jì)零件高度小，采用大水口澆注對(duì)零件表面質(zhì)量影響不大，且模架

53、設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單，故采用大水口澆注。 6.4校核主流道的剪切速率 主流道體積流量： 式（6.5） 剪切速率： 式（6.6） 該主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率5102~5103S-1之間，所以，主流道的剪切速率合格。 7注塑模具成型零件及模具體的設(shè)計(jì) 7.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1) 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。根據(jù)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)采用嵌入式凹模。

54、(2) 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種類型。通過(guò)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析，選用嵌入式凸模。 7.2成型零件鋼材的選用 成型零件材料選用的要求如下： 1) 材料高度純潔； 2) 良好的冷、熱加工性能； 3) 拋光性能優(yōu)良； 4) 淬透性高； 5) 耐磨性和抗疲勞性能好； 6) 具有耐腐蝕性和一定的耐熱性； 7) 在這里采用廣泛用于制造塑料和壓鑄模型腔的45鋼，45鋼調(diào)質(zhì)處理后有較好的綜合力學(xué)性能。 7.3成型零件工作尺寸的計(jì)算 成型零件工作尺寸計(jì)算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進(jìn)行計(jì)算；

55、另一種是按極限收縮率、極限制造公差和極限磨損量進(jìn)行計(jì)算。前一種計(jì)算方法簡(jiǎn)便，但不適用于精密塑件的模具設(shè)計(jì)；后一種計(jì)算方法能保證所成型的塑件在規(guī)定的公差范圍內(nèi)，但計(jì)算比較復(fù)雜。 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的塑件精度要求只需一般精度等級(jí)就能滿足要求，所以采用平均值法計(jì)算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照塑件零件圖中給定的公差計(jì)算。 7.3.1凹模徑向尺寸的計(jì)算 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換： ，相應(yīng)的塑件制造公差； ，相應(yīng)的塑件制造公差； 式(7-1) 式(7-2) 式中 LM1 ——表示凹模對(duì)應(yīng)于ls1的徑向尺寸； LM2 ——表示凹模對(duì)應(yīng)于ls2 的徑向尺寸； x1x2——

56、表示系數(shù),隨塑件精度和尺寸變化，這里取 0.7； Scp ——表示塑件的平均收縮率,PP 的收縮率為 1%~3%,平均收縮率為 2%； ——是塑件上相應(yīng)尺寸制造公差，對(duì)于中小型零件取 7.3.2凹模深度尺寸的計(jì)算 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換： ，相應(yīng)的塑件制造公差。 式(7-3) 式中 x ——數(shù)，隨塑件精度和尺寸變化，一般在 0.5-0.7 之間,這里取0.6。 7.3.3凸模徑向尺寸的計(jì)算 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換： ，相應(yīng)的塑件制造公差； 式(7-4) 式中 lM1——表示凹模對(duì)應(yīng)于ls1的徑向尺寸； x1——表示系數(shù),隨塑件精度和尺寸變化，

57、這里取 0.7； Scp——表示塑件的平均收縮率,PP 的收縮率為1%~3%,平均收縮率為 2%； ——是塑件上相應(yīng)尺寸制造公差，對(duì)于中小型零件取 7.3.4 凸模高度尺寸的計(jì)算 塑件尺寸的轉(zhuǎn)換： ，相應(yīng)的塑件制造公差。 式(7-5) 式中 x ——表示系數(shù)，隨塑件精度和尺寸變化，一般在 0.5~0.7 之間,這里取 0.6。 7.4 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 每套塑料模具都要設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu),在模具工作時(shí),導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以維持動(dòng)模與定模的正確合模,合模后保持型腔的正確形狀。同時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以引導(dǎo)定模按順序合模，防止型芯在合模過(guò)程中損壞，并能承受一定的側(cè)向力。對(duì)于三板模式

58、結(jié)構(gòu)模具，導(dǎo)柱可以承受卸料板和定模型腔板的重載作用。對(duì)于大型模具的脫模機(jī)構(gòu)，或者脫模機(jī)構(gòu)中有細(xì)長(zhǎng)推桿時(shí)，需要導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來(lái)維持機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)。 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有兩類：導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、面和合模銷精定位裝置。本設(shè)計(jì)采用的是導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)柱主要有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是帶頭直通式導(dǎo)柱，另一種是有肩導(dǎo)柱，本設(shè)計(jì)選擇直通式導(dǎo)柱。導(dǎo)套可分為直導(dǎo)套、帶頭導(dǎo)套。導(dǎo)向孔通常需要打通，使導(dǎo)柱進(jìn)入時(shí)氣體逸出，不產(chǎn)生反向壓力，本設(shè)計(jì)選擇的導(dǎo)套為帶頭導(dǎo)套。 導(dǎo)柱導(dǎo)套間經(jīng)常有相對(duì)滑動(dòng)，采用間隙配合（常用H7/f7或H8/f8）；導(dǎo)柱導(dǎo)套與模板間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)但是要準(zhǔn)確定位，采用過(guò)渡配合（常用H7/k6或H7/m6），形式和配合見圖7-

59、1。 圖7-1導(dǎo)柱導(dǎo)套的形式和配合 7.5 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 從模具中推出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)，也稱為推出機(jī)構(gòu)或頂出機(jī)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要遵循以下原則： （1） 脫模機(jī)構(gòu)通常設(shè)置在模具的動(dòng)模一側(cè)，因?yàn)槊撃C(jī)構(gòu)的動(dòng)力來(lái)自于注射機(jī)的推 出機(jī)構(gòu)，這樣動(dòng)力可以直接傳遞到脫模機(jī)構(gòu)。 （2） 脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)保證塑件在推出過(guò)程中不產(chǎn)生變形或頂白，頂桿的布置要正確。 （3） 推出位置應(yīng)盡可能選在塑件的非外觀面或表面質(zhì)量要求較低的面，保證推出痕 跡不影響外觀。 （4） 脫模機(jī)構(gòu)的行程要合適，不能過(guò)大或過(guò)小。 （5） 脫模機(jī)構(gòu)在模具閉合時(shí)應(yīng)能正確復(fù)位。 7.5.1脫模力的計(jì)算

60、 多用角架擱板的脫模力 塑件內(nèi)壁長(zhǎng)寬尺寸與壁厚之比，所以此塑件為薄壁矩形塑件。 脫模時(shí)所需的脫模力： 式(7.6) 式中 E ——表示彈性模量,E=1500MPa； L ——表示被包型芯的長(zhǎng)度； S ——表示塑料成型的平均收縮率,S=0.02； ——表示脫模斜度,=； ——表示塑料的泊松比,=0.32； F ——表示塑料與鋼材之間的摩擦系數(shù)， f =0.5； A ——表示塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積，底部有通孔時(shí)為零； K ——表示由 f 和?決定的無(wú)因次數(shù)， K1=f sincos； F ——表示脫模力。 7.5.2塑件脫出機(jī)構(gòu)

61、（1）推桿推出裝置 推桿的截面形狀有圓形、方形、半圓形等。為了便于推桿和推桿孔的加工，應(yīng)盡可能采用圓形截面的推桿。使用歐拉公式計(jì)算圓形推桿的直徑： 式（7.7） 式中d——表示推桿直徑； L——表示推桿長(zhǎng)度； n——表示推桿數(shù)量； k——表示安全系數(shù)，取k=1.1。 由計(jì)算結(jié)果知，推桿的直徑應(yīng)取12mm。推出面積為 式（7.8） 推出應(yīng)力為 <50（抗壓強(qiáng)度） 式（7.9） 脫模力和推桿校核合格。 推桿的布置原則為： （1）推桿應(yīng)盡可能布置在塑件較低處，這樣可以

62、減小推桿長(zhǎng)度。 （2）推桿可根據(jù)需要布置在塑件的拐角處。 （3）推桿應(yīng)盡可能對(duì)稱布置，均勻分布，這樣塑件在頂出時(shí)受力平衡，頂出效果好。 （4）在保證塑件成型質(zhì)量和順利脫模的前提下應(yīng)盡可能減少推桿數(shù)量。 考慮多用角架擱板的對(duì)稱性以及受力對(duì)稱，分析得出可使用6根推桿，左右對(duì)稱分布。 7.6 模架的確定 模架是模具的骨架和基體，模具的每個(gè)零件都要置于模架之中。模架一般包括定模座板、定模板、動(dòng)模板、動(dòng)模墊板、墊塊、動(dòng)模座板、推板、推板固定板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿等。我國(guó)的注射模架已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，選取模架時(shí)要根據(jù)模具特點(diǎn)選擇標(biāo)準(zhǔn)模架。 中小型模架選擇的經(jīng)驗(yàn)公式 W≤W2?10mm

63、 式(7-10) 式中 W——表示塑件在分型面上的投影寬度； W2——表示推板寬度。 L≤lt?d?30mm 式(7-11) 式中 L——表示塑件在分型面上的投影長(zhǎng)度； lt——表示復(fù)位桿在長(zhǎng)度方向上的間距； d ——表示復(fù)位桿直徑。 塑件在分型面上的投影長(zhǎng)度為 495mm，投影寬度為343mm，由式(7-6) 和式(7-7)計(jì)算得推板寬度應(yīng)大于353mm，復(fù)位桿在長(zhǎng)度方向上的間距應(yīng)大于 550mm。在本該設(shè)計(jì)中，采用大水口，一模一腔，推桿推出塑件的方

64、式。選定模架為A2型。選取大模架，模架規(guī)格WL=710mm710mmm。查閱塑料注射模中小型標(biāo)準(zhǔn)模架的尺寸組合來(lái)確定它的有關(guān)尺寸。導(dǎo)柱直徑為 40mm，間距為 474mm650mm，定模座板的厚度為 50mm，墊塊的寬度為 100mm，定模板的厚度為 140mm，動(dòng)模板的厚度為 60mm，動(dòng)模支承板的厚度為 43mm，動(dòng)模底板的厚度為 40mm，推板的厚度為 40mm，推桿固定板的厚度為 25mm，模板的螺釘數(shù)量規(guī)格為16M16，間距為460510mm，推板的螺釘數(shù)量規(guī)格為 4M12，間距為330686mm。 7.7模架各尺寸的校核 （1）模具平面尺寸：343mm495mm＜630mm71

65、0mm（拉桿間距），校核合格。 （2）模具的高度尺寸為483mm，300mm＜483mm＜700mm（模具的最大和最小厚度），校核合格。 （3）對(duì)于單分型面注塑模，模具的開模行程 式(7-12) 式中 H1——表示塑件塑件脫模所需要的推出距離； H2——表示包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度。 S＜700mm（模板最大行程），校核合格。 8冷卻系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8.1.1 模具溫度調(diào)節(jié)的必要性 不同塑料的性能和工藝要求不同，所以對(duì)模具溫度的要求是不同的。常用塑料注射成型時(shí)所需的模溫見表8-1。 表8-1常用塑料注射成型時(shí)所需的模溫() 塑料 模

66、溫 塑料 模溫 聚丙烯 50~60 聚甲醛 50~90 聚苯乙烯 20~70 聚碳酸酯 80~100 ABS 40~70 聚苯醚 100~120 由上表中可以看出，PP材料要求較低的模溫。由于注入的熔融塑料不斷地加熱模具，模溫升高，模具的自然散熱不能保持最佳溫度。所以必須設(shè)置等卻系統(tǒng)。對(duì)于所有塑件，模具溫度不能波動(dòng)過(guò)大。模溫過(guò)高會(huì)使塑件翹曲變形增大，模溫過(guò)低會(huì)使塑料流動(dòng)性變差，易產(chǎn)生熔接痕。通過(guò)冷卻系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)模溫到一恒定范圍。 8.1.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要遵循以下原則： （1）動(dòng)定模要分別冷卻，注意冷卻平衡； （2）冷卻水道布置得越密，模具內(nèi)溫度梯度越小，冷卻效果越好。但是應(yīng)當(dāng)考慮到實(shí)際需要，太多的管道會(huì)增加制造成本并且可能會(huì)與模具的其它機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉； （3）冷卻水道可以穿過(guò)模板與鑲件的交界面，但是不能穿過(guò)鑲件與鑲件的交界面，此處易漏水； （4）盡可能使冷卻水道至塑件表面的距離相等，使冷卻均勻； 8.1.3 冷卻水道的設(shè)計(jì) 本產(chǎn)品的壁厚為2mm，選擇回路直徑為8mm，冷卻水道距