十六芯插座蓋模具設計【三維PROE】【動畫仿真】【12張CAD圖紙和文檔所見所得】【注塑模具JA系列】

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哈爾濱理工大學學士學位論文 十六芯插座蓋模具設計 摘 要 隨著現(xiàn)代模具工業(yè)的飛速發(fā)展，計算機輔助設計在模具工業(yè)中應用越來越多，其中PRO/E軟件為傳統(tǒng)的模具設計帶來了巨大的便利。PRO/E是一套由設計至制造的機械自動化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化、基于特征的實體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能。 在本文中，概述了CAD技術在國內(nèi)外的發(fā)展狀況，介紹了CAD在模具工業(yè)中的使用和發(fā)展情況，介紹了在我國研究和發(fā)展模具CAD技術的必要性和迫切性；詳細介紹了模具的設計過程及利用PRO/E軟件制作的模具。通過了解和掌握塑料尼龍及十六芯插座蓋塑料模具設計的有關知識，主要完成注射塑料模具的成型部分、澆注系統(tǒng)、脫模機構、模體等部分的設計，并利用功能強大的CAD軟件PRO/E進行三維造型及模具工過程的動畫設計。 通過本次設計，不僅掌握了注射模具的基本設計過程和設計要領，并了解了塑料的基本成型工藝，以及軟件PRO/E的實體建模、裝配建模、制圖基礎、工過程動畫設計等各個環(huán)節(jié)的基本操作規(guī)則及運用方法，從而可以利用軟件PRO/E或其它三維設計軟件完成模具的整體設計。 關鍵詞　注射模具；塑料；Pro/E軟件； Sixteen core jack top design Abstract With the quick development of modern Injection Mould industry , Computer Aided Design (CAD) is used more and more, There into PRO/E software Brings huge advantage for traditional Injection Mould design. PRO/E is the mechanical automation software that the manufacturing is arrived in one set of cause design, and is the product modelling system of a new generation, and is the substance modelling system of the parameterization and characteristic baseded on, and possesses the single data base function. In this paper, the Internal and overseas general situation is summarized. The appliance and development of CAD in Injection Mould industry is introduced. Essentiality and anxiety of developing and researching internal CAD in the field of Injection Mould are introduced; the process of Injection Mould design and got-up Injection Mould by PRO/E software are introduced detailed.In the design process, through the understanding and mastering the plastics Nylon and sixteen core jack top, primarily complete to the plastics mould of type part, injection system, and design the system for the plastics taking off and the frame of mold the etc. And make use of the PRO/E which is one of the CAD software with mighty functions to accomplish 3D shapes and Animation of worker's course. After finishing this design, we not only control the basic process and the main points of the injection mould’s design, but also understood entity that the plastics's fundamental type craft, and the solid modeling, the assembly and the engineering drawing in PRO/E, Animation of worker's course, graphics the foundation to the basic operation rule and application method of the each link. Finally, we can make use of the Pro/E and other 3D soft ware to complete the mould overall design. Keywords Plastics; The injection mould for plastics; PRO/E; 不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印 - - 目 錄 十六芯插座蓋模具設計 I 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 現(xiàn)代模具發(fā)展概況 1 1.2 中國模具發(fā)展概況 1 1.3 國內(nèi)外模具發(fā)展概況 2 1.4 線對板連接器 3 1.5 本章小結................................................................................................... 4 第2章 塑件與注射模具 5 2.1 塑料 5 2.1.1 塑料的結構、成分 5 2.1.2 塑料的使用性能及用途 5 2.1.3 塑料的選用 5 2.2 塑件結構 7 2.3 表面質量 8 2.4 注射模具 8 2.4.1 注射模具設計的幾個部分 9 2.5 本章小結................................................................................................... 9 第3章 注射機的確定和型腔設計 10 3.1 注射機型號的確定 10 3.1.1 最大注射量的校核 10 3.1.2 鎖模力的校核 10 3.2成型零件的結構設計 11 3.2.1分型面位置的確定 11 3.2.2型腔數(shù)目的確定 12 3.2.3型腔結構設計 13 3.3 澆注系統(tǒng)的設計 16 3.3.1 主流道的結構設計 16 3.3.2 澆口套 16 3.3.3 分流道設計 17 3.3.4 分流道的形狀及尺寸 17 3.3.5 澆口的設計 18 3.4 澆注系統(tǒng)的平衡 19 3.5 冷料穴的設計 19 3.6 本章小結................................................................................................. 20 第4章 模具零部件設計 21 4.1 模體概述 21 4.2動模固定板和定模固定板 21 4.3支承塊 21 4.4導向零件 22 4.4.1導柱的設計 22 4.4.2導套的設計 22 4.5拉料桿 23 4.6動模墊板設計 23 4.7彈簧 24 4.8頂板導柱 24 4.9本章小結.................................................................................................. 24 第5章 模具工作過程的動畫設計 25 5.1 裝配 25 5.1.1 子組的裝配 25 5.1.2 模具的整體裝配 26 5.2 動畫設計 27 5.3 本章小結................................................................................................. 31 結 論 32 參考文獻 34 致 謝 33 附錄A英文翻譯 35 附錄B 46 附錄C 47 千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行 - 46 - 第1章 緒論 1.1 現(xiàn)代模具發(fā)展概況 在現(xiàn)代機械制造業(yè)中，模具工業(yè)已成為國民經(jīng)濟中一個非常重要的行業(yè)。許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)在很大程度上依賴于模具的設計和制造技術，特別是在汽車、輕工、電子和航天等領域中尤為重要。模具制造能力的強弱和水平的高低，已經(jīng)成為衡量一個國家機械制造水平的重要標志之一。它關系著產(chǎn)品質量和經(jīng)濟效益的提高，直接影響了國民經(jīng)濟中許多行業(yè)的發(fā)展。 1.2 中國模具發(fā)展概況 20世紀80年代以來，中國的模具工業(yè)發(fā)展十分迅速，一直以每年約15％的增長速度發(fā)展。目前，中國約有17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國的模具工業(yè)總產(chǎn)值已達245億元人民幣，具體情況見表1-1。 表 1-1 中國模具工業(yè)進出口情況 年份 生產(chǎn)廠家 產(chǎn) 值 （億元） 進口模具 （萬美元） 出口模具 （萬美元） 1984 6000 15 2429 130 1994 10000 130 76500 3890 1999 17000 245 88274 13285 在過去的10余年間，我國的模具工業(yè)和模具技術得到了快速發(fā)展。但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，還不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需要。未來十年，中國模具工業(yè)和模具工業(yè)和模具技術的主要發(fā)展方向將包括： 1.提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平。 2.在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術。 3.大力發(fā)展快速制造原型和快速制造模具技術。 4. 在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。 5.提高模具標準化水平和模具標準件的使用率。 6.發(fā)展優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術。 7.逐步推廣高速銑削在模具加工的應用。 8.進一步研究和開發(fā)模具的拋光技術和設備。 9.研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。 我國的模具行業(yè)與國外的差距見表1-2 表 1-2 我國的模具行業(yè)與國外的差距 國際 國內(nèi) 生 產(chǎn) 加 工 型腔加工 基本上采用數(shù)控加工，高速銑削應用也比較普遍 通用機床為主，少量數(shù)控，高速銑削剛開始應用 CAD/CAM/CAE技術 已基本普及 應用面較小 三坐標測量 已普及應用 較少應用 制造 精度 μm 塑料模 0.005~0.01 0.02~0.04 壓鑄模 0.01~0.03 0.02~0.05 沖壓模 0.002~0.005 0.005~0.02 生 產(chǎn) 周 期 汽車覆蓋件模具 半年左右 一年左右 大型塑料模具 3~4個月 8~10個月 高精度多工位級進模 2~4個月 4~6個月 模 具 壽 命 同類同檔次模具，國內(nèi)約為國外的1/2~1/4 標 準 化 程 度 70%以上，標準件品種規(guī)格多、質量高、交貨快 30%以下，標準件品種少、質量低、交貨期長 專 業(yè) 化 水 平 專業(yè)廠生產(chǎn)的商品模具占行業(yè)總產(chǎn)值的70%以上 專業(yè)廠生產(chǎn)的商業(yè)模具占行業(yè)總產(chǎn)值的30% 經(jīng) 濟 效 益 工業(yè)先進國家10萬~20萬美圓/年·人 3萬~5萬元人民幣/年·人 1.3 國內(nèi)外模具發(fā)展概況 根據(jù)國際專用工具協(xié)會和亞洲模具協(xié)會聯(lián)盟的綜合估計，全球的主要模具生產(chǎn)國家和地區(qū)如下： 1.日、美、德、法等工業(yè)發(fā)達國家 它們發(fā)展速度快，市場規(guī)模大，內(nèi)需充足，可吸納本國生產(chǎn)的各類模具。其技術檔次高，具備開發(fā)各種模具的能力。 2.發(fā)展中國家/地區(qū) 包括韓國、新加坡、馬來西亞、葡萄牙等國家和中國臺灣、香港地區(qū)。屬出口導向型，發(fā)展模式大致為由傳統(tǒng)勞動密集產(chǎn)業(yè)開始從事工業(yè)化生產(chǎn)，漸漸步入技術岔集和資本密集產(chǎn)業(yè)的出口，模具工業(yè)已由初期的低精密度向較高精密度發(fā)展。 3.經(jīng)濟發(fā)展迅速的大國 如中國大陸、印度等。其人口眾多，長期重視基礎工業(yè)發(fā)展，模具工業(yè)技術主要集中在少數(shù)大型國有企業(yè)。我國自實行改革開放以來，經(jīng)濟發(fā)展迅速，帶動模具工業(yè)迅速發(fā)展。 1.4 線對板連接器 本設計中的線對板連接器規(guī)格是：2.54系列；間距: 2.54mm；針數(shù): 16；端接方式: 壓接。 產(chǎn)品廣泛應用于：數(shù)碼相機、計算機主板、各種移動存儲盤、讀卡器、無繩電話機、程控交換機、DVD、lcm/led顯示屏模塊、電子玩具及光電等諸多領域，液晶顯示器、汽車GPS導航領域、商用電子設備、家用電器和其它采用輔助電路的通用工商業(yè)領域。LPV 連接器，連接器被大量地應用在硬盤驅動器和處理器的界面中。 相關產(chǎn)品展示： 圖1-1 連接器應用在硬盤驅動器中 圖1-2 連接器應用在處理器 圖1-3 ERNI 的DIN 41612/IEC 60603-2 歐式連接器產(chǎn)品 1.5 本章小結 本章介紹了現(xiàn)代模具發(fā)展概況、中國模具發(fā)展概況、國內(nèi)外模具發(fā)展概況、線對板連接器。講解了模具現(xiàn)在發(fā)展的情況，與國內(nèi)外的發(fā)展的對比，以及這些年我國模具發(fā)展概況，模具應用在線對板連接器方向上的發(fā)展。 第2章 塑件與注射模具 2.1 塑料 2.1.1 塑料的結構、成分 塑料的主要成分是樹脂，樹脂有天然樹脂和合成樹脂兩種。無論是什么種類的樹脂，都屬于高分子化合物，簡稱高聚物。高聚物可分為線型高聚物、體型高聚物、網(wǎng)型高聚物。線型高聚物成型前具有可溶性和可熔性，成型后仍具有這種特性，因而可多次成型，體型高聚物成型前是可溶和可熔的，而成型硬化后，就變成既不溶解又不熔融的固體，所以不能再次成型。 樹脂是塑料中必不可少的部分，塑料之所以具有可塑性或流動性，就是樹脂所賦予的。樹脂的主要作用是將塑料的其它成分加以粘合，并決定塑料的類型（熱塑性或熱固性）和主要性能，塑料中的樹脂主要是合成樹脂，其次是纖維素酯，樹脂在塑料中的比例約為40~50%，另外，塑料還包括填充劑、增塑劑、著色劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、阻燃劑、防靜電劑等多種成分，使塑料不但美觀，而且改善塑料及塑件的綜合性能，使其滿足不同塑件的使用要求。 2.1.2 塑料的使用性能及用途 塑料的優(yōu)點：重量輕、比強度（強度與密度之比）比剛度高、優(yōu)良的耐磨、自潤滑和吸震性能、粘結能力強、優(yōu)越的化學穩(wěn)定性、優(yōu)良的電絕緣性能、有些塑料具有優(yōu)良的光學性能和著色范圍寬，可染成各種色調(diào)。由于塑料具有這些優(yōu)點，因此在現(xiàn)代工業(yè)和日用產(chǎn)品中，越來越多用到塑料制品，特別應用于光學儀器和包裝工業(yè)方面，發(fā)展尤為迅速。但是由于要求其耐磨性要高，抗沖擊韌性要好，因此對塑料的成份，注塑整個過程的工藝，設備，模具等，都要作出大量工作，以保證塑件的表面質量良好，從而達到使用的要求。 2.1.3 塑料的選用 常用塑料可分為：熱塑性塑料和熱固性塑料兩種。熱塑性塑料的合成樹脂都是線型或支鏈型高聚物，因而受熱變軟，甚至成為可流動的穩(wěn)定粘稠液體，在此狀態(tài)時具有可塑性，可塑成一定形狀的塑件，冷卻后保持既得的形狀，如再加熱又可變軟塑制成另一形狀，如此可以反復進行多次。節(jié)省原料又可減小污染，因此選用熱塑性塑料。 考慮到該塑件的應用場合，要有一定的硬度和剛性，綜合考慮各種塑料的綜合性能，選用尼龍66塑料。 尼龍66樹脂： 1．名稱為聚己內(nèi)酰胺，俗名尼龍66； 2．結構式為[NH（CH2）6CO]； 3．分子量達到15000～22000； 4．性能如表2-1所示。 表2-1尼龍66性能表 序號 指 標 名 稱 指 標 型號 Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型 1 外 觀 乳白色均勻顆粒 3 相對密度(20℃) 1.10～1.15 4 熔 點(℃) 250～260 5 顆 粒 度 (N/g) ≥40 6 燃燒性 HB 7 熱變形溫度(1.81MPa，℃) 60～70 8 成型收縮率(%) 1～2 9 體積電阻(Ω.cm) 1013 10 體積電阻(Ω) 1013 11 相對粘度 2.7～2.8 2.8～2.9 ≥2.9 12 拉伸強度 ≥60 ≥65 ≥70 13 靜彎曲強度( MPa) ≥80 ≥90 ≥100 14 缺口沖擊強度(KJ/m2) ≥7 ≥8 ≥9 5．產(chǎn)品為半透明或不透明乳白色結晶形聚合物。具有優(yōu)良的耐磨性，自潤滑性，機械強度較高。耐酸、堿以及鹵代烷、烴類、酯類和酮類溶劑，易溶于極性溶劑如苯酚、甲酸、硫酸等。 6．成型工藝尼龍66較易受熱氧化而發(fā)黃，采用真空干燥，避免高溫氧化分解，也有利于除去微量水分。干燥溫度（85±5）℃，干燥時間5～8小時。 注射成型溫度240～290℃，注射壓力60～220MPa，模具溫度為20～90℃。 2.2 塑件結構 2.2.1 幾何形狀 十六芯插座蓋的結構如圖2-1所示。 圖2-1十六芯插座蓋的結構圖 塑件的幾何形狀應盡可能保證有利于成型的原則，即在開模取出時，盡可能不采用復雜的瓣合分型與側抽芯。因此，塑件的內(nèi)外表面形狀要盡量避免旁側凹陷部分。本塑件為線對板連接器的頂蓋部分。 2.2.2 脫模斜度 由于塑料冷卻后產(chǎn)生收縮，會使塑件緊緊包住模具型芯或型腔中的凸起部分，為了便于從塑件中抽出型芯或型腔中取出塑件，防止脫模時拉傷或擦傷塑件，因此塑件內(nèi)外表面沿脫模方向應具有足夠的脫模斜度。Error! 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FO=15 kN P模A分×100=30×4.5×100 =13.5 即鎖模力的校核合適。 3.2 成型零件的結構設計 3.2.1 分型面位置的確定 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則。 1.件質量考慮 (1).確保塑件尺寸精度。選擇分型面時，應考慮減小由于脫模斜度造成塑件的大小端尺寸差異。由于本塑件相對高度較小，而且有自身斜度，所以可以上面為分型面。 (2).確保塑件表面要求。分型面應盡可能選擇在不影響塑件外觀的部位以及塑件外觀的要求，而且分型面處所產(chǎn)生的飛邊應容易修整加工。 (3).分型面應選在塑件外形最大輪廓處。 2.技術規(guī)格考慮 (1).鎖模力考慮。即盡可能減少塑件在分型面上的投影面積。當塑件在分型面上的投影面積接近于注射機的最大注射面積時，有產(chǎn)生溢料的可能。模具的分型面尺寸在保證一定的型腔不溢料邊距的情況下，應盡可能減小分型面接觸面積，從而可以增加分型面的接觸應力，防止溢料，并簡化分型面的加工。 (2).模板間距考慮。在該模具中，動模的高度約為20mm，定模的高度約調(diào)20mm,.模具的閉合高度為40mm，脫模時，分型面需要打開1mm才能離開凹模，接著繼續(xù)開模約32mm才能讓出塑件及澆注系統(tǒng)脫模時需要占用的空間。這樣要求注射機在開模結束后動、定模板之間的最小間距為35mm，附錄A中注射機的移模行程為100mm，滿足要求。 3. 模具結構考慮 (1).盡量簡化脫模部件。為便于塑件脫模，應使塑件在開模時盡可能留于動模部分（因為塑件的頂出機構通常都設在動模部分）。 (2).方便澆注系統(tǒng)的布置。 (3).便于排溢，為了有利于氣體的排出，分型面盡可能與料流的末端重合，即底座底面。 (4).模具總體結構簡化，盡量減少分型面數(shù)目，盡量采用平直分型面。 (5).便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。 (6).便于模具加工制造。 (7).對側向抽芯的影響。 (8).模具制造難易性考慮。 綜上所述，由于該件外觀質量要求高，尺寸精度要求較高，且裝配精度要求高，但結構相對簡單，模具將會采用一個分模面，一個分型面。為了便于模具加工制造，應盡可能選擇平直分型面，易于加工，易于成型。如圖2-1所示，采用A－A 這樣一個平直的分型面， A－A上面為上型腔成型部分 ，A－A下面為下型腔成型部分，并且應當保證上下型腔在分型面處的齒廓線配合在一起，這樣才能保證整個的塑件成型，本設計的型腔單獨設計成一個模塊 ，固定在模板上，固定時應加一個銷釘，防止旋轉。 圖3-1 分型面結構圖 3.2.2 型腔數(shù)目的確定 型腔數(shù)目的確定可以有多種原則。 1.用的注射機的最大注射量確定型腔數(shù)； 2.注射機最大鎖模力確定型腔數(shù)； 3.塑件精度確定型腔數(shù)； 4.性確定型腔數(shù)。 本設計的型腔的數(shù)量為“一出四”即一模四腔，已考慮了本產(chǎn)品的生產(chǎn)批量（大批量生產(chǎn)）和注射機型號。因此我們設計的模具為多型腔的模具?？紤]到模具成型零件和抽芯結構以及出模方式的設計，模具的型腔排列方式如圖3-2所示。 圖3-2模具的型腔排列方式圖 在本例中，我們采用第一種方法來確定型腔數(shù)目： (3-1) 式中：為型腔數(shù) 為注射機公稱注射量的利用系數(shù),般取0.75～0.85, 這里取0.80。 為注射機的質量公稱注射量，g。 為澆注系統(tǒng)及飛邊等的塑料質量，g。 為單個型腔中的塑件質量，g。 在本設計中由于所選的注射成型機的最大注射量比所需的大出很多，所以確定型腔數(shù)為四是可以的了。 3.2.3 型腔結構設計 成型零件在工作時是直接與塑料接觸，并成型塑件的，其形狀復雜，精度與光潔度要求較高。因此在選擇結構時要既考慮保證成型塑件，又要便于制造加工。成型零件整體方式強度、剛度好，結構簡單，而鑲拼式成型零件的剛性不如整體式成型零件，且易在塑件表面留下鑲拼線痕跡，而且模具的結構復雜?？紤]本塑件的待塑部分和嵌件的結構，動模采用鑲拼組合方式，但采用這方式可以使便于加工，保證精度。所以采用鑲拼組合方式的動模模具的模具結構，使模具型腔的加工簡化。動定模型腔結構如圖3-3、圖3-4所示。 圖3-3定模結構圖 圖3-4動模結構圖 成型工作尺寸計算。 a．頂圓直徑尺寸 利用公式： (3-2) 式中，為型腔內(nèi)形長尺寸，mm 為塑件外徑長度基本尺寸，mm。 為塑件公差，=0.46 mm。 為塑料平均收縮率，已知為2%。 為綜合修正系數(shù)，一般情況，=1/2。 為模具成型尺寸設計公差， 一般 =(1/8～1/4) =0.058～0.115。 以塑件的基本外形尺寸25.164 mm為例，得 =（25.164+25.164×2%-1/2×0.46） =25.437mm 同理，型腔的其它內(nèi)形部分也應用式（3-2）計算。 b．型腔深度尺寸公式 （3-3） 式中，為型腔深度尺寸，mm。 為塑件高度基本尺寸，mm。 其它各項同上，下同。 以塑件的基本高度尺寸7mm為例，得： H=(7+7×2％-1/2×0) =7.14mm 同理，型腔的其它深度尺寸也應用式（3-3）計算。 矩形凹模壁厚計算： 式中：t —凹模壁厚; P —模內(nèi)壓力，一般取25-45MPa； H —凹模側壁高度； E —彈性模量，鋼為； —常數(shù)。 動模墊板厚度計算 式中：F —動模墊板所受的總壓力； L —支撐塊的距離； B —動模墊板寬度; —許用抗彎強度; K —修正系數(shù)，一般取0.6-0.75 . 3.3 澆注系統(tǒng)的設計 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道，其由主流道、分流道、澆口及冷料穴組成。 3.3.1 主流道的結構設計 主流道是指從注射機噴嘴與模具接觸的部位起，到分流道為止的這一段。熔融塑料首先經(jīng)過主流道，，主流道的斷面形狀常為圓形。主流道截面面積過小，塑料在流動過程中冷卻面積相對增加，熱量損失大，黏度增加，流動性降低，成型壓力損失大，造成成型困難；如主流道截面面積過大，會使流道容積增大，塑料耗量增多，而且會使塑料流動過程中壓力減弱，冷卻時間延長，容易產(chǎn)生紊流或渦流，使塑件產(chǎn)生氣孔，影響塑件質量。 為了便于凝料從主流道中拔出，主流道設計成圓錐形，其半錐角～內(nèi)壁必須光滑，表面粗糙度應有Ra0. 24。其小端直徑D2=D1+（0.5~1）mm,常取4~8mm。主流道大端處應呈圓角，其半徑常取r=1~3 mm，以減小料流轉向時的阻力。主流道的一端常設計成帶凸臺的圓盤，高度為5~10mm,并與注射機固定模板的定位孔間隙配合，襯套的球形凹坑深度常取3~5mm,R2=R1+（1~2mm）。在保證塑件成型良好的前提下，主流道的L盡量短，否則將會使主流道凝料增多，塑料損耗量大，且增加壓力損失，使塑料降溫過多而影響注射成型。通常主流道L可小于或等于60 mm,詳見圖3-7所示。 3.3.2 澆口套 由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞，所以模具的主流道部分通常設計成可拆卸的主流道襯套，簡稱澆注套或澆口套，可用45#表面淬火。澆注套的主要作用是：a.使模具安裝時進入定位孔方便而在注射機上很好的定位，與注射機噴嘴孔吻合，并能經(jīng)受塑料的反壓力，不致被推出模具。b.作為澆注系統(tǒng)的主流道，將料筒內(nèi)的塑料過渡到模具內(nèi)，保證料流有力暢通地達到型腔，在注射過程中不應有塑料溢出，同時保證主流道凝料脫出方便。結構如圖3-7所示。 圖3-7澆口套 3.3.3 分流道設計 在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應設置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設計應滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。 3.3.4 分流道的形狀及尺寸 分流道是裝配線圖中定模腔板下的水平的流道。為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等，本塑件采用圓形截面，圓形截面加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動阻力小，因此分流道設計成圓形截面，便于分流道和主流道凝料脫模，取干道直徑為6mm，其與干道垂直的分澆道直徑為4 mm。 1.分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra 并不要求很低，一般取1.6μm 左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。實際加工時，用銑床銑出流道后，稍微省一下模，省掉加工紋理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配備了專業(yè)的省模女工，即用打磨機，沙紙，油石等打磨工具將模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。） 2.分流道的布置形式 流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關，有多種不同的布置形式，但應遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式，如圖3-2所示。 3.3.5 澆口的設計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質量的影響很大，因此合理選擇澆口位置是提高塑件質量的重要環(huán)節(jié)。選擇澆口位置時應遵循以下原則，并根據(jù)具體情況決定：澆口的位置選擇應盡量避免產(chǎn)生噴射和蠕動；澆口應開設在塑件斷面最厚處，以利于塑料添充及補料；澆口位置的選擇應使塑料的流程最短，料流變向最少，以減少流動能量的損失；應有利于型腔內(nèi)的氣體排出，以免由于氣體被壓縮產(chǎn)生高溫，使塑件局部碳化燒焦；應減少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度，無特殊需要，最好不要開設一個以上的澆口，否則會增加熔接痕的數(shù)量；應防止料流將型腔、型芯、嵌件擠壓變形，對于有細長型芯的圓筒形塑件，應避免偏心進料，以防止型芯彎曲。 1.澆口的選用 澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。我們將采用限制性澆口。限制性澆口一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動狀態(tài)，迅速均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進入型腔時的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。我們采用的是側澆口。側澆口又稱邊緣澆口，國外稱之為標準澆口。側澆口一般開設在分型面上，塑料熔體于型腔的側面充模，其截面形狀多為矩形狹縫，調(diào)整其截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時的剪切速率及澆口封閉時間。這種澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進料位置，因此它是廣泛使用的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應性均較強；但注射壓力損失大，對深型腔塑件排氣不便。具體到這套模具，澆口各部分尺寸都是取的經(jīng)驗值。實際加工中，是先用圓形銑刀銑出直徑為Φ4 的分流道，再將材料進行熱處理，然后做一個銅公（電極）去放電，用電火花打出這個澆口來的。 2.澆口位置的選擇 模具設計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設位置對塑件成型性能及質量影響很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結構?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則。 (1).盡量縮短流動距離； (2).澆口應開設在塑件壁厚最大處； (3).必須盡量減少熔接痕； (4).應有利于型腔中氣體排出； (5).考慮分子定向影響； (6).避免產(chǎn)生噴射和蠕動； (7).澆口處避免彎曲和受沖擊載荷； (8).注意對外觀質量的影響。 根據(jù)本塑件的特征，綜合考慮以上幾項原則，每個型腔設計一個進澆點如圖3-8所示。 3.4 澆注系統(tǒng)的平衡 對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設計應盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結構允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。顯然，我們設計的模具是平衡式的，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同。 3.5 冷料穴的設計 在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)約10－25mm 的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。 冷料穴一般開設在主流道對面的動模板上（也即塑料流動的轉向處），其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1－1.5 倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積，冷料穴有六種形式，常用的是端部為Z字形和拉料桿的形式，具體要根據(jù)塑料性能合理選用。本模具中的冷料穴的具體位置和形狀如圖3-8所示. 圖3-8澆注系統(tǒng)圖 3.6 本章小結 本章主要介紹注塑機的選定和型腔設計，通過注射機的最大注射量的校核，鎖模力的校核確定注射機型號。確定成型零件的結構設計，對分型面位置、型腔數(shù)目、型腔結構設計確定。對澆注系統(tǒng)設計分為主流道結構設計、澆口套、分流道、分流道形狀尺寸、澆口的設計過程及計算。確定澆注系統(tǒng)的平衡。最后對冷料穴的設計。 第4章 模具零部件設計 4.1 模體概述 模具除了型腔模以外一般還包括定模型板、定模固定板、動模墊板（或叫支承板）、墊塊（或叫墊腳、模腳、支承塊）、動模固定板、頂出固定板、頂出墊板（或叫頂出底版）、導柱、導套、等組成。 一般定模型板與定模固定板要用銷釘定位，動模固定板與動模墊板要用銷釘定位。模具上所用的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘。模具外表面應光潔，加涂防銹漆防銹。 4.2 動模固定板和定模固定板 動模固定板和定模固定板是模具的最外層裝置，動模固定板的作用是固定連接動模部分和為了安裝在注射機上的板，定模固定板的作用是固定連接定模部分和為了安裝在注射機上的板，因此要有一定的厚度，并有一定的強度。根據(jù)已設計的型腔和型芯模塊的尺寸，可選用相應的標準模板。即定模固定板的外形尺寸為160×215mm，厚度為12mm。動模固定板外形尺寸為160×191mm，厚度為15mm。 4.3 支承塊 它的主要作用是為了推板能完成推頂動作而形成空間所用，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應注射機的模具安裝厚度要求，對于該模具，采用平行墊塊。由于它主要是承受壓力，所以材料可選用HT200。支承塊的長度應該為推板的長度+頂桿的長度+底板下面嵌件的長度+一定的間隔。墊塊的高度計算式如下： （4-1） 式中，h支為支承塊的高度，mm。 h推為推板的高度，mm。 h固為推板固定板的高度，mm。 ∴h支 =8+10+28=46mm 取h墊塊=45mm。 墊塊與動模固定板和動模墊板（動模板）之間可用螺釘定位，如圖4-1所示。 圖 4-1 墊塊與底板連接 4.4 導向零件 在動、定模之間脫模系統(tǒng)中，都要用到導向零件。導向零件的作用是：保證模具在進行裝配和調(diào)模試機時，保證動、定模之間一定的方向和位置。導向零件要承受一定的側向力，起了導向和定位的作用。 導向機構零件包括導柱和導套等。導向結構的總體結構設計原則為。 1．導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度。 2．根據(jù)模具的大小和形狀，一副模具一般需要2~4個導柱。 3．為了保證分型面很好地接觸，導柱和導套在分型面處應有承屑槽，可在導套的孔口倒角。 4．各導柱、導套及導向孔的軸線應保持平行，否則將影響合模的準確性，甚至破壞導向零件。 5．合模時，應保證導向零件首先接觸，避免凸模先進入型腔，導致?lián)p壞成型零件。 4.4.1 導柱的設計 導柱的長度必須比凹模端面的高度高出2mm以上，以免分模后上模沒有完全脫離成型件而擦傷凸模成型表面，脫離后可按任何利于操作的位置放在工作臺上，為了使導柱能順利地進入導向孔，導柱的端部有一定倒角，也可做成圓錐形或球形；導柱滑動部分按H7/f6配合，導柱工作部分的表面粗糙度可為Ra0.4；導柱應具有堅硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此可采用碳素工具鋼（T8）經(jīng)淬火處理使其硬度提高，硬度為HRC55以上。 4.4.2 導套的設計 采用臺階式導套，檢修更換方便，能保證導向精度。為使導柱比較順利地進入導套孔，在導套孔的前端應有倒角；導套孔的滑動部分按H8/f8間隙配合，表面粗糙度為Ra0.4；導套的材料硬度應低于導柱的硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導柱或導套拉毛。 導柱及導套的結構形式及裝配關系如圖4-2所示 圖 4-2導向結構圖 4.5 拉料桿 拉料桿有澆口拉料桿及澆道拉料桿，為了使?jié)部谔變?nèi)的塑料在開模時脫出澆口套或使?jié)驳狼袛噙M料口脫離模具時所用。另外也常用在拉料桿端開設冷料穴作貯存冷料所用。拉料部分的形式應按塑料種類，澆注系統(tǒng)的尺寸形式及模具結構而定。在本設計中由于推板為單板，所以用螺釘將拉料桿固定在推板上，澆口拉料桿的組合形式見圖，由于分澆道不是特別長，所以在此不設計澆道拉料桿。 4.6 動模墊板設計 為了防止鑲嵌在動模型板上的型腔或其它零件后退用的板。動模板的厚度h可用下面計算公式： h=K×100 F=pA 式中： F為動模墊板受的總壓力 (N)； A為塑料制品及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積(mm2); B為動模墊板寬度（mm）; L為支承塊距離（mm）; p 為凹模壓力，一般取25～45MPa; [] 為抗彎許用應力（MPa）; K 為修正系數(shù)，取0.6～0.75。 動模墊板厚度參考尺寸如表4-1所示。 表4-1動模墊板厚度參考尺寸 塑料制品澆注系統(tǒng)投影面積A (cm3) 墊 板 厚 度 (mm) ≤5 <15 >5～10 15～20 >10～50 20～25 >50～100 25～30 >100～200 30～40 >200 >40 塑料制品及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A為： 動模墊板的厚度外形尺寸選用160×191mm，厚度為20mm。 4.7 彈簧 在熱塑性塑料注射模具中，利用彈簧使推桿復位，這在實際生產(chǎn)中應用較多。其優(yōu)點是結構簡單，安裝和更換都很方便。缺點是容易失效，要經(jīng)常更換。在本設計中采用彈簧復位結構。 4.8 頂板導柱 為推板動作導向，成滑動配合，并且增加了動模部分的強度，在動模墊板和固定板之間起到支柱的作用，可以防止動模板固定板變形，可以減少動模板固定板厚度。 4.9 本章小結 本章介紹了模具零部件的設計。首先對模體總體概述，對動模固定板和定模固定板的確定。對支撐塊高度的計算。模具需要導向，對導柱及導套選定設計。確定是否需要拉料桿。對動模墊板進行數(shù)據(jù)確認。最后，確認模具零部件設計中需要的彈簧和頂板導柱。 第5章 模具工作過程的動畫設計 5.1 裝配 將模具分成三個部分進行裝配：上模板部分，下模板部分，推板部分。 5.1.1 子組的裝配 步驟1 單擊菜單文件-新建命令，打開新建對話框，選擇組件類型，輸入新建文件名稱“jing”,然后確定，進入組件工作環(huán)境，選擇子組件，進行裝配。 步驟2 插入-元件-裝配，在文件夾中選擇定模型板，彈出元件放置對話框，選擇放置-固定當前位置，單擊確定如圖5-1。接著重復步驟2操作插入第二個元件導柱，在元件放置對話框中單擊添加約束，相應選擇組件和元件的裝配參考，使其符合條件。重復添加約束，直至符合要求的裝配定位，單擊確定。重復以上步驟，完成整個上模板子組件的裝配如圖5-1所示。 圖5-1上模板子組件的裝配圖 重復子組件1的裝配過程，完成下模板部分，最后將塑件與動模型腔做成圓桿連接，約束類型中軸對齊元件參照選擇塑件的中心軸，組件選擇動模型腔的中心軸顯示完全連接單擊確定，選擇元件和組件的互相平行的兩個基準面作為他們的選轉約