Golf車(chē)型支架注塑工藝分析及模具設(shè)計(jì)（優(yōu)秀含CAD圖紙+設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）
Golf車(chē)型支架注塑工藝分析及模具設(shè)計(jì)（優(yōu)秀含CAD圖紙+設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）,golf,車(chē)型,支架,注塑,工藝,分析,模具設(shè)計(jì),優(yōu)秀,優(yōu)良,cad,圖紙,設(shè)計(jì),說(shuō)明書(shū),仿單
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
題 目
(包括副標(biāo)題)
Golf車(chē)型支架注塑工藝分析及模具設(shè)計(jì)
教師姓名
職 稱(chēng)
學(xué) 院
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
班 級(jí)
成果形式
A論文 B設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) C實(shí)物 D軟件 E作品
■ □ □ □ □
任務(wù)下達(dá)時(shí)間
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求：
課題內(nèi)容：
1． 掌握用UG設(shè)計(jì)塑料模具。
2． 掌握塑料模具知識(shí)
3． 掌握三維設(shè)計(jì)。
4． 完成對(duì)應(yīng)塑料模具的三維設(shè)計(jì)并獲得二維工程視圖。
課題要求：
獨(dú)立思考，認(rèn)真學(xué)習(xí)，更好的掌握三維設(shè)計(jì)和塑料模具知識(shí)。運(yùn)用UG完成塑料
模具的造型。采用UG為軟件平臺(tái)，進(jìn)行塑料制品的三維設(shè)計(jì)，利用分析軟件注塑成
型過(guò)程進(jìn)行模擬，獲得該零件模具設(shè)計(jì)參數(shù)，并設(shè)計(jì)出其注塑成形模具。完成對(duì)應(yīng)塑
料模具的三維設(shè)計(jì)并獲得二維工程視圖，為三維數(shù)控加工提供三維數(shù)字化模型。
2．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度計(jì)劃：
周 次
工作內(nèi)容
早進(jìn)入階段
第一、二周
第三、四、五周
第六、七、八周
第九、十周
第十一、十二周
第十三周
搜集資料，對(duì)塑件進(jìn)行工藝分析，確定工藝方案。
模具總體結(jié)構(gòu)和注射機(jī)的確定，繪制模具結(jié)構(gòu)裝配草圖。
模具各系統(tǒng)理論計(jì)算與校核。
繪制模具裝配總圖及所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖。
編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，整理修改畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。
準(zhǔn)備畢業(yè)答辯各項(xiàng)工作。
教研室（學(xué)科組）主任簽字：
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告
Golf車(chē)型支架注塑工藝分析及模具設(shè)計(jì)
學(xué) 院：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
2012 年 12 月 20 日
開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求
1．開(kāi)題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作前期完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)、專(zhuān)家組及學(xué)院教學(xué)院長(zhǎng)審查后生效；
2．開(kāi)題報(bào)告必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼；
3．畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告應(yīng)包括以下內(nèi)容：
（1）研究的目的；
（2）主要研究?jī)?nèi)容；
（3）課題的準(zhǔn)備情況及進(jìn)度計(jì)劃；
（4）參考文獻(xiàn)。
4．開(kāi)題報(bào)告的撰寫(xiě)應(yīng)符合科技文獻(xiàn)規(guī)范，且不少于2000字；參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇，包括中外文科技期刊、教科書(shū)、專(zhuān)著等。
5．開(kāi)題報(bào)告正文字體采用宋體小四號(hào)，1.5倍行距。附頁(yè)為A4紙型，左邊距3cm，右邊距2cm，上下邊距為2.5cm，字體采用宋體小四號(hào)，1.5倍行距。
6．“課題性質(zhì)”一欄：
理工類(lèi)：A..理論研究 B.工程設(shè)計(jì)C..軟件開(kāi)發(fā)D. 應(yīng)用研究 E.其它
經(jīng)管文教類(lèi)：A.理論研究 B.應(yīng)用研究 C.實(shí)證研究 D.藝術(shù)創(chuàng)作 E.其它
“課題來(lái)源”一欄：
A.科研立項(xiàng) B.社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐 C.教師自擬 D.學(xué)生自選
“成果形式”一欄：
A.論文 B.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) C.實(shí)物 D.軟件 E.作品
畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
課題題目
Golf車(chē)型支架注塑工藝分析及模具設(shè)計(jì)
課題性質(zhì)
A B C D E
□ □ □ ■ □
課題來(lái)源
A B C D
□ □ ■ □
成果形式
A B C D E
■ □ □ □ □
同組同學(xué)
開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容（可另附頁(yè)）
指導(dǎo)教師意見(jiàn)（課題難度是否適中、工作量是否飽滿、進(jìn)度安排是否合理、工作條件是否具備等）
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
專(zhuān)家組及學(xué)院意見(jiàn)（選題是否適宜、各項(xiàng)內(nèi)容是否達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）大綱要求、整改意見(jiàn)等）
專(zhuān)家組成員簽字： 教學(xué)院長(zhǎng)（簽章）：
年 月 日
（附頁(yè)）
一 課題研究目的
1.選題的依據(jù)
模具行業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分，具有廣闊的市場(chǎng)前景。模具是工業(yè)的基礎(chǔ)工藝裝備， 在電訊、汽車(chē)、摩托車(chē)、電機(jī)、電器、儀器、家電、建材等產(chǎn)品中，80%以上都要依靠模具成形，用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)是衡量一個(gè)國(guó)家制作業(yè)水平高低的重要標(biāo)志之一，隨著對(duì)塑料模具的需求日益增加，塑料模在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性也日益突出,國(guó)內(nèi)注塑模在質(zhì)與量上都有了較快的發(fā)展。但是與國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)相比，我國(guó)還有大部分企業(yè)仍然處于需要技術(shù)改造、技術(shù)創(chuàng)新、提高產(chǎn)品質(zhì)量、加強(qiáng)現(xiàn)代化管理以及體制轉(zhuǎn)軌的關(guān)鍵時(shí)期。模具行業(yè)作為制造業(yè)的重要組成部分，具有廣闊的市場(chǎng)前景。放眼未來(lái)，模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術(shù)含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無(wú)圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營(yíng)國(guó)際化的方向發(fā)展。
2.選題的意義
⑴ 通過(guò)這次對(duì)Golf車(chē)型支架注塑工藝分析及模具設(shè)計(jì)，在綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)（機(jī)械制圖、工程材料、公差配合與技術(shù)測(cè)量、塑料成型工藝與設(shè)備等技術(shù)基礎(chǔ)課等等）以及查閱工程手冊(cè)，深入理解并掌握注射模設(shè)計(jì)的基本原理和方法以及塑料模具的設(shè)計(jì)流程，了解一些模具行業(yè)的新技術(shù)，掌握塑料制品的設(shè)計(jì)及成型工藝的選擇、一般塑料制品成型模具的設(shè)計(jì)、塑料制品的質(zhì)量分析及工藝改進(jìn)、塑料模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)的能力。
⑵ 著重培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力（主要包括設(shè)計(jì)、計(jì)算，CAD繪圖及三維UG軟件以及Moldflow應(yīng)用能力），培養(yǎng)自己綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)基本理論、基本方法分析和解決測(cè)量與控制其它相關(guān)工程實(shí)際問(wèn)題的能力，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和獨(dú)立思考的工作作風(fēng)，使能得到充分運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際生產(chǎn)的能力，從而得到鍛煉的機(jī)會(huì)，為今后從事機(jī)械方面的工作和研究打下一個(gè)較好的基礎(chǔ)。
⑶ 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)新知識(shí)和網(wǎng)上檢索信息的能力。
二 主要研究?jī)?nèi)容
1.模具設(shè)計(jì)方案
圖一 Golf車(chē)型支架
⑴ 注塑件設(shè)計(jì)
圖一為Golf車(chē)型支架實(shí)體
① 功能設(shè)計(jì)
② 材料選擇
選擇PC/ABS，具有良好的機(jī)器強(qiáng)度、韌性和阻燃性，其中PC優(yōu)點(diǎn)為耐熱性、韌性、沖擊強(qiáng)度、強(qiáng)度阻燃性、ABS優(yōu)點(diǎn)為良好加工型、表觀質(zhì)量和低密度。
③結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
④注塑工藝參數(shù)
⑤繪制圖樣
⑵ 塑件的幾何形狀結(jié)構(gòu)
壁厚、拔模斜度的確定等。
⑶ 分型面的確定、型腔數(shù)的確定和型腔布局、型芯型腔結(jié)構(gòu)形式的確定
⑷ 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
① 流道設(shè)計(jì)（包括主流道、分流道)
主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動(dòng)通道。主流道小端尺寸為3.5~4.5mm。在多型腔或單型腔多澆口時(shí)應(yīng)設(shè)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(dòng)通道。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左右即可。
② 澆口設(shè)計(jì)
澆口亦稱(chēng)進(jìn)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(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件性能和質(zhì)量的影響很大。
③ 冷料穴
④ 成型部件設(shè)計(jì)
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱(chēng)為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等
⑸ 注射模具的推出機(jī)構(gòu)包括推桿、復(fù)位桿、推桿固定板、推板等的設(shè)計(jì)
⑹ 模具模架設(shè)計(jì)、排氣機(jī)構(gòu)及引氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、合模導(dǎo)向及定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
⑺ 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
① 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
為了得到優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，必須對(duì)溫度進(jìn)行控制。為了提高生產(chǎn)效率，需要設(shè)計(jì)高效的冷卻系統(tǒng)。合理的設(shè)計(jì)回來(lái)要計(jì)算出回路的總面積，總長(zhǎng)度和冷卻水體積流體的計(jì)算，其中的數(shù)據(jù)也需查資料；回路的布置要根據(jù)回路設(shè)置的基本原則。
② 加熱裝置的設(shè)計(jì) 、
2.研究方法、手段、步驟及注意
⑴ 利用相關(guān)材料及參考資料，以及查閱圖書(shū)館的相關(guān)手冊(cè)。并利用網(wǎng)絡(luò)資源了解塑料模具的相關(guān)理論知識(shí)。
⑵ 明確塑件設(shè)計(jì)要求 ，設(shè)計(jì)注塑件的工程圖，從制品的塑料品種，塑件形狀，尺寸精度，表面粗糙度等各方面考慮注塑成型工藝的可行性和經(jīng)濟(jì)性。
⑶ 論證注塑成型方案。
⑷ 利用AUTOCAD繪制注塑模的裝配圖和零件圖。
⑸ 利用UG對(duì)注塑模型腔進(jìn)行三維建模，并通過(guò)模具開(kāi)合模運(yùn)動(dòng)仿真運(yùn)用CAD技術(shù)可對(duì)模具開(kāi)模、合模以及制品被推出的全過(guò)程進(jìn)行仿真，從而檢查出模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理處，并及時(shí)更正，以減少修模時(shí)間。
⑹ 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì): 參考各種資料了解各種澆注系統(tǒng)，選擇最合適的澆注系統(tǒng)。
⑺ 溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì): 根據(jù)的模具大小和形狀，選擇合適的溫控系統(tǒng)布局，使模具溫控達(dá)到最好的效果。
⑻ 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì):塑件要順利而不影響質(zhì)量地從型芯口脫模，必須設(shè)置合適的脫模機(jī)構(gòu)。
⑼ 采用Moldflow注射過(guò)程參數(shù)分析 ,可以模擬塑料熔體在模腔中的流動(dòng)與保壓過(guò)程，其結(jié)果對(duì)改進(jìn)模具澆注系統(tǒng)及調(diào)整注塑工藝參數(shù)有著重要的指導(dǎo)意義，同時(shí)還可檢驗(yàn)?zāi)＞叩膭偠群蛷?qiáng)度、制品的翹曲性、模壁的冷卻過(guò)程等。
⑽ 注意模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制必須符合機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（比如彈簧），其畫(huà)法與一般機(jī)械圖畫(huà)法原則上沒(méi)有區(qū)別，只是為了更清楚地表達(dá)模具中成型制品的形狀，澆口位置的設(shè)置，在模具總圖的俯視圖上，可將定模拿掉，而只畫(huà)動(dòng)模部分的俯視圖。 模具總裝圖應(yīng)該包括必要尺寸，如模具閉合尺寸，外形尺寸，特征尺寸（與注塑機(jī)配合的定位環(huán)尺寸），裝配尺寸，極限尺寸（活動(dòng)零件移動(dòng)起止點(diǎn)）及技術(shù)條件，編寫(xiě)零件明細(xì)表等。 通常主要工作零件加工周期較長(zhǎng)，加工精度較高，因此應(yīng)首先認(rèn)真繪制，而其余零部件應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件。
三 研究的總體安排和進(jìn)度計(jì)劃
第1周： 搜集資料和確定工藝方案 ，性能方面的資料和有關(guān)注塑工藝方面的資料，主要有《 機(jī)械工程材料》、《塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)》、《模具制造工藝學(xué)》等。
第2周： 對(duì)塑件進(jìn)行工藝分析包括結(jié)構(gòu)特征、塑料的性能及成型工藝分析。
第3周： 模具總體結(jié)構(gòu)形式（包括分型面位置確定、型腔數(shù)量的確定、型腔排列方式的確定、模具結(jié)構(gòu)形式的確定）和注射機(jī)的初步確定。
第4周、第5周： 估算塑件體積和重量，初選成型設(shè)備。擬定成型工藝模具結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)，繪制模具結(jié)構(gòu)裝配草圖。
第6周、第7周： 模具計(jì)算與校核：成型尺寸的計(jì)算；主要零部件的強(qiáng)度、剛度校核；標(biāo)準(zhǔn)模架選擇；模具與成 型設(shè)備之間相關(guān)尺寸的校核；冷卻系統(tǒng)的計(jì)算。
第8周、第9周： 澆注系統(tǒng)的形式選擇和截面尺寸的計(jì)算，推出方式和機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。
第10周、第11周： 繪制模具裝配總圖及所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖。
第12周： 編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，整理修改畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。
第13周： 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯各項(xiàng)工作。
四 參考文獻(xiàn)
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1,圖一 Golf車(chē)型支架,Golf車(chē)型支架注塑工藝分析及模具設(shè)計(jì),2,Golf車(chē)型支架注塑工藝分析及模具設(shè)計(jì),一 模具設(shè)計(jì)方案 1. 材料選擇 2.塑件結(jié)構(gòu)分析 （1）壁厚 （2）脫模斜度 （3）圓角 （4）尺寸精度 （5）塑件的表面質(zhì)量,3,,3.分型面的確定 4.注射機(jī)的選擇 5.澆注系統(tǒng)的確定 6.注射模具的推出機(jī)構(gòu) 包括推桿、復(fù)位桿、推桿固定板、推板等的設(shè)計(jì) 7.模具模架設(shè)計(jì)、排氣機(jī)構(gòu)及引氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、抽芯 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、合模導(dǎo)向及定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 8. 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng),4,,二 研究主要方法、手段、步驟及注意 1.利用相關(guān)材料及參考資料 2. 明確塑件設(shè)計(jì)要求 3.論證注塑成型方案 4.利用AUTOCAD繪制注塑模的裝配圖和零件圖。 5.利用UG對(duì)注塑模型腔進(jìn)行三維建模 6.采用Moldflow注射過(guò)程參數(shù)分析 7.注意模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制必須符合機(jī)械制 圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（比如彈簧）。,5,,謝謝各位老師！,,,Golf車(chē)型支架注塑工藝分析及模具設(shè)計(jì),一.塑件工藝性分析 1.塑件材料的選擇 塑件材料為ABS 2.塑件的形狀 （1）塑件的形狀要便于成型 （2）壁厚 （3）脫模斜度 （4）塑件的加強(qiáng)筋 （5）塑件的圓角,,,（6）塑件上的孔 （7）塑件的表面粗糙度 3.塑件三維造型,,圖1 塑件三維實(shí)體造型,,二.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.Moldflow選擇最佳澆口,圖2 最佳澆口位置分析,,2.主流道的設(shè)計(jì) 3.分流道的設(shè)計(jì),圖3 澆口套,圖4 分流道布置,,5.Moldflow澆注系統(tǒng)的分析 （1）填充時(shí)間 （2）氣穴分析,圖7 充填時(shí)間 圖8 氣穴分析,（3）流動(dòng)前沿溫度 （4） 熔接痕,圖9 流動(dòng)前沿溫度 圖10 熔接痕,,三.冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1.冷卻水道的布置,圖11 冷卻水道的布置,2.冷卻系統(tǒng)Moldflow分析 （1）回路冷卻介質(zhì)溫度 （2）回路管壁溫度,圖12 回路冷卻介質(zhì)溫度 圖13 回路管壁溫度,,（3）制品最高溫度 （4）凍結(jié)時(shí)間,圖14 制品最高溫度 圖15 凍結(jié)時(shí)間,四.翹曲分析,圖16 所有因素引起的變形,五.塑件的分型及成型零件的設(shè)計(jì),1.分型面的設(shè)計(jì),,圖17 三板模中的三個(gè)分型面 圖18 分型面3,2.凹模的設(shè)計(jì),,圖19 型腔,3.凸模的設(shè)計(jì),圖20 型芯,,六.排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì),圖19 型芯與頂桿、司筒組合圖,,七.注塑機(jī)的選擇 根據(jù)UG建模分析，塑件與流道凝料的體積14.712cm3選擇注塑機(jī)，然后校核。 選擇注塑機(jī)：XS-Z-60,表1 注塑機(jī)參數(shù),八.模具的裝配,圖20 模具整體造型,謝謝！,
畢 業(yè) 論 文
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
Golf車(chē)型支架注塑工藝分析及模具設(shè)計(jì)
The Mold Process Analysis and Injection Mold Design of bracket Golf Car
摘 要
模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的主要工藝設(shè)備之一。模具工業(yè)的發(fā)展水平在很大程度上決定了現(xiàn)代工業(yè)以及技術(shù)發(fā)展的水平。而注射模具在各類(lèi)模具中又占有相當(dāng)大的比例，因此，注射模具對(duì)工業(yè)的發(fā)展具有重大意義。
本論文以Golf車(chē)型支架塑件為對(duì)象，詳細(xì)介紹其注射模具設(shè)計(jì)過(guò)程。設(shè)計(jì)中主要運(yùn)用UG,Moldflow,AUTOCAD等軟件，首先進(jìn)行塑件實(shí)體測(cè)繪作出其零件圖，根據(jù)其零件圖，運(yùn)用三維繪圖軟件UG進(jìn)行塑件三維實(shí)體造型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行必要的工藝性分析。然后確定注射機(jī)，并對(duì)其主要參數(shù)校核。通過(guò)Moldflow軟件對(duì)澆道系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)、以及翹曲變形相關(guān)參數(shù)的分析。通過(guò)其分析結(jié)果，確定了澆口采用點(diǎn)澆口、模具采用三板模、冷卻系統(tǒng)采用階梯式水路。最后運(yùn)用UG和模具專(zhuān)家系統(tǒng)EMX，根據(jù)一定的計(jì)算數(shù)據(jù)，對(duì)澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、成型零件、限位裝置、模架進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)和三維造型。最后完成模具的裝配圖、型腔圖、型芯圖。
運(yùn)用UG,Moldflow,EMX軟件,提高注塑模具設(shè)計(jì)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，減少盲目調(diào)機(jī)，降低不良率，降低成本，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。
關(guān)鍵詞：注射模具；UG；Moldflow分析；EMX
Abstract
The mold is one of the main process equipment in the modern industrial production.Mold industry largely determines the level of development of modern industry and the level of technological development.And In all kinds of mold,the injection mold occupy a considerable proportion,so the injection mould is of great significance to the development of industry.
In this thesis,the bracket of Golf car for the study,detailing its injection mold design process.This design mainly uses the UG,Moldflow,AUTOCAD,etc.First,the physical mapping for plastic parts and make their parts diagram,according to its parts diagram,the use of three-dimensional graphics software —UG,for three-dimensional solid modeling plastic parts,on this basis,need the necessary analysis of the process.Then determine the injection machine,and its main parameters to be checked.Through analysis of relevant parameters which blong to the Gating system,cooling system,and warpage by the Moldflow.By results of its analysis to determine the gate using point gate,mold using three plate mold,cooling system using stepwise waterways.Further,we use UG and mold expert system EMX,according to some calculations,carried out the specific design and three-dimensional modeling for Gating system,cooling system,ejection system, exhaust system,guiding mechanism,molded parts,stopper,mold.Finally to complete the mold assembly drawing,cavity diagram,core diagram.
Using UG, Moldflow, EMX software to improve injection mold design efficiency and improve product quality,reduce blind transfer machines,lower defect rate,reduce costs and enhance competitiveness.
Keywords：Injection Molding；UG；Moldflow analysis；EMX
目 錄
1 前 言 1
1.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2 課題意義 2
1.3 設(shè)計(jì)總體方案 2
2 塑件工藝性分析 4
2.1 材料的選擇 4
2.2 塑件的外形 4
2.3 塑件測(cè)繪 6
2.4 塑件三維實(shí)體造型 6
3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8
3.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 8
3.2 澆口的設(shè)計(jì) 8
3.3 Moldflow在選擇澆口位置中的應(yīng)用 9
3.3.1 產(chǎn)品的網(wǎng)格劃分 9
3.3.2 最佳澆口位置的分析 9
3.3 主流道的設(shè)計(jì) 10
3.4 分流道及其平衡布置 11
3.5 Moldflow澆注系統(tǒng)的分析 11
3.5.1 Moldflow注塑工藝參數(shù)的設(shè)定 12
3.5.2 模擬結(jié)果分析 12
3.6 抓料銷(xiāo)的設(shè)計(jì) 15
4 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16
4.1 冷卻計(jì)算 16
4.2 冷卻水道的布置 17
4.3 冷卻系統(tǒng)Moldflow分析 18
4.4 翹曲分析 20
5 塑件的分型及成型零件設(shè)計(jì) 22
5.1分型面的設(shè)計(jì) 22
5.2 凹模的設(shè)計(jì) 23
5.3 凸模的設(shè)計(jì) 23
6 頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 25
6.1 頂出行程 25
6.2 頂桿的形狀與尺寸選擇 25
6.3 司筒頂出 26
6.4 復(fù)位桿 26
7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 27
7.1小導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 27
7.2 大導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 28
8 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29
9 三板模限位裝置設(shè)計(jì) 30
9.1 限位拉桿設(shè)計(jì) 30
9.2 尼龍扣塞設(shè)計(jì) 31
10 注塑機(jī)選用 32
10.1 注射量計(jì)算 32
10.2 注塑機(jī)的選擇 33
10.3 注塑機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 33
11 模具的裝配與試模 36
11.1 模具的裝配順序 37
11.2 試模 37
11.3 模具的維護(hù) 38
結(jié) 論 39
參考文獻(xiàn) 40
附件1：外文原文 42
附件2：外文資料翻譯譯文 62
致 謝 78
畢業(yè)論文
1 前 言
1.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
近年來(lái)，中國(guó)塑料模具水平已有很大提高。如在大型塑料模具方面，已能生產(chǎn)單套重量達(dá)到50t以上的注塑模；在精密塑料模具方面，精度已達(dá)到2μm，達(dá)到高光學(xué)要求的車(chē)燈模具以及制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具等也能生產(chǎn)；在多腔塑料模具方面，已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模；在高速模具方面，已能生產(chǎn)擠出速度達(dá)6m/min以上的高速塑料異型材擠出模具以及主型材雙腔共擠、軟硬共擠、雙色共擠、后共擠、再生料共擠出。
在生產(chǎn)手段方面，模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用面大為擴(kuò)展，采用高速加工及RP/RT等先進(jìn)技術(shù)也越來(lái)越多，模具的商品化率及模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用覆蓋率都有較大幅度的提高，熱流道模具的占有率也有較大提高。另外，三資企業(yè)的快速發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了企業(yè)管理水平及塑料模具制造設(shè)計(jì)水平的提高，有些企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了信息化管理以及全數(shù)字化無(wú)圖制造。
在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平又上了一個(gè)臺(tái)階，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，能支持CAE技術(shù)對(duì)成型過(guò)程，比如充模和冷卻等方面進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的迅速發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)蓬勃發(fā)展，如華中理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件、北航華正軟件工程研究所開(kāi)發(fā)的CAXA系統(tǒng)等，這些軟件具有適應(yīng)我國(guó)在模具方面的現(xiàn)實(shí)情況，如能在微機(jī)上應(yīng)用、價(jià)格低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。
模具市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)是平穩(wěn)向上的，在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具的發(fā)展速度，在模具行業(yè)中的占有率將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)塑料模具將提出越來(lái)越高的要求。因此，大型、精密、長(zhǎng)壽命、復(fù)雜、塑料模具的發(fā)展將高于總體模具市場(chǎng)的發(fā)展速度。熱點(diǎn)模具網(wǎng)
國(guó)外模具水平近年來(lái)發(fā)展的速度也比較快，在高速銑削加工方面，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)r/min~r/min，快速進(jìn)給速度可達(dá)到30m/min~40m/min，換刀時(shí)間可提高到1s~2s，加速度可達(dá)19。大幅度提高了加工效率，并可獲得Ra≤0.08μm的表面粗糙度。并且，可加工硬度達(dá)60HRC的模塊，形成了對(duì)電火花成形加工的挑戰(zhàn)。高速切削加工和傳統(tǒng)切削加工相比較還具有溫升低(加工工件只升高3℃)、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在它向更高的智能化、敏捷化、集成化方向發(fā)展。高速銑削必須與相應(yīng)的軟件、刀具、加工工藝及其夾緊頭相配合。
在國(guó)外在模具生產(chǎn)中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制造(CAD/CAM)技術(shù)已取得了十分成功的應(yīng)用。由計(jì)算機(jī)輔助軟件完成三維造型和型腔的數(shù)控加工，它大幅度的縮短了模具生產(chǎn)周期，提高了工作效率。
德、美、日、意、法等發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家在模具制造設(shè)計(jì)領(lǐng)域仍然處于國(guó)際領(lǐng)先水平，許多發(fā)展中國(guó)家，甚至是其它發(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)習(xí)采用他們的一些先進(jìn)的模具方面的技術(shù)。在亞洲，以日本和韓國(guó)模具技術(shù)水平為最高，其他國(guó)家與之還有很大的差距，不過(guò)他們正在以快速的速度發(fā)展著，國(guó)家與國(guó)家之間的交流會(huì)使之發(fā)展更快。
模具對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)是重要的工藝設(shè)備，它被用來(lái)成型具有一定尺寸和形狀的各種制品。在各種加工工業(yè)中廣泛地使用各種模具，每種材料成型模具按成型方法不同又可分為若干種類(lèi)型。其中隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，塑料模具的不斷發(fā)展。近年來(lái)，人們對(duì)各種設(shè)備要求越來(lái)越高，這就為塑料制品的發(fā)展提供了更為廣闊的市場(chǎng)前景。
1.2 課題意義
隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的快速發(fā)展、以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。塑料模具在各類(lèi)模具中的地位也越來(lái)越突出，成為各類(lèi)模具設(shè)計(jì)、制造與研究中最具有代表意義的模具之一。注塑模具已經(jīng)成為制造塑料制造品的主要手段，具有很大的市場(chǎng)需求量。所以選擇Golf車(chē)型支架注塑工藝分析與模具設(shè)計(jì)作為我畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題。本課題應(yīng)用性強(qiáng)，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，如注塑成型、工藝分析、模具設(shè)計(jì)以及二維三維軟件的應(yīng)用。
通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)，將會(huì)在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉：
1.塑件材料選擇及成型工藝的分析及一般塑件成型模具的設(shè)計(jì)能力
2.掌握模具設(shè)計(jì)常用的軟件如UG、Moldflow等，及理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力
3.使自己在文檔組織與檢索方面的能力得到提高
4.提高自己的學(xué)習(xí)、思考、解決問(wèn)題的能力。
1.3 設(shè)計(jì)總體方案
本畢業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)實(shí)際，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為：Golf車(chē)型支架制品測(cè)繪、注塑模具設(shè)計(jì)、說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)。
1. 首先進(jìn)行制品的測(cè)繪,由于條件的限制,采用了游標(biāo)卡尺測(cè)繪,測(cè)繪時(shí)采用多次測(cè)量取其平均值。然后根據(jù)其測(cè)繪零件圖，利用UG對(duì)塑件進(jìn)行三維實(shí)體造型。
2. 對(duì)塑件進(jìn)行必要的工藝性分析，明確塑件設(shè)計(jì)要求。
3. 本設(shè)計(jì)采用了一模兩腔的結(jié)構(gòu)來(lái)選擇注塑機(jī)，并對(duì)注射量、鎖模力、模具高度與注射機(jī)閉合高度關(guān)系、開(kāi)模行程等方面進(jìn)行校核。
4.設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng),澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴等組成。注射機(jī)噴嘴的中心線與主流道的中心線在同一條直線上。分流道的半徑與塑料種類(lèi)以及所需熔融塑料的體積有關(guān)。為了減小料流轉(zhuǎn)向過(guò)渡時(shí)受到的阻力，主流道與分流道采用圓角過(guò)渡。為了確保熔融塑料幾乎能同時(shí)到達(dá)每個(gè)型腔的進(jìn)料口，分流道要采用平衡式排列。在澆口方面，采用點(diǎn)澆口, 點(diǎn)澆口一種常見(jiàn)的澆口形式，在脫模時(shí)能自動(dòng)切斷澆口凝料。冷料穴的作用是儲(chǔ)存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭或者熔體流動(dòng)的前鋒冷料，以防止冷料進(jìn)入型腔后影響塑件質(zhì)量。最后通過(guò)Moldflow對(duì)澆口位置、以及整個(gè)澆口系統(tǒng)的分析，確定澆注系統(tǒng)。
5.再進(jìn)行冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì),本設(shè)計(jì)采用了循環(huán)階梯式水道。最后通過(guò)Moldflow對(duì)初定的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行分析，確定冷卻系統(tǒng)。
6.然后進(jìn)行成型零件、頂出系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、三板模限位裝置等的設(shè)計(jì)
7.最后對(duì)模架進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而繪制模具總裝配圖。
2 塑件工藝性分析
2.1 材料的選擇
塑料是一種以合成或天然的高分子化合物為主要成分，在一定的溫度和壓力條件下，可塑制成一定形狀，當(dāng)外力解除后，在常溫下仍能保持其形狀不變的材料。塑料同金屬材料和陶瓷材料一起，成為當(dāng)今社會(huì)的三大類(lèi)主要結(jié)構(gòu)材料。
塑料具有很多優(yōu)點(diǎn)，塑料的密度一般為，是三類(lèi)材料中密度最小的，具有較高的比強(qiáng)度；塑料還具有優(yōu)良的電絕緣性和熱絕緣性，良好的耐磨性和耐磨性和耐蝕性以及優(yōu)異的成型工藝性。塑料的這些優(yōu)點(diǎn)使其得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，塑料存在著一些缺點(diǎn)，如強(qiáng)度、硬度較低，容易老化等。
本設(shè)計(jì)模具主要用于手機(jī)前蓋，材料采用ABS（丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物），屬于熱塑性材料。
1.ABS使用性能：
ABS具有良好的光澤，且質(zhì)硬、堅(jiān)韌、有剛性，機(jī)械性能適中，是一種良好的的殼體材料。它宜于印刷，以及電鍍等表面處理。它的低溫沖擊性能也比較好，尺寸穩(wěn)定。ABS能耐水、無(wú)機(jī)酸堿鹽的侵蝕，但不耐有機(jī)溶劑，由于它綜合性能較好，沖擊韌性、機(jī)械強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性、電性能良好，易于成形和機(jī)械加工。表面有較好的光澤，能電鍍金屬化處理，易印刷，因此特別適用于作家用電器外殼及各種制品的外殼，還可做一些非承重載荷結(jié)構(gòu)件。
2.ABS成型性能：
(1)一般的ABS熔點(diǎn)為170℃左右，分解溫度為260℃，收縮率為千分之5；
(2)無(wú)定性料，流動(dòng)性中等，比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好，溢邊值為0.04毫米左右。
(3)吸濕性強(qiáng)，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)熱干燥。
(4)成型時(shí)易取高料溫、高模溫，但料溫過(guò)高易分解（分解溫度為≥250℃）。對(duì)于精度較高的塑件，模溫宜取50℃~60℃，對(duì)光澤、耐熱塑件，模溫宜取60℃~80℃。注塑壓力高于聚苯乙烯。用柱塞式注射機(jī)成型時(shí)，料溫為180℃~230℃，注射壓力為1000~1400kgf/cm3。用螺桿式注射機(jī)成型時(shí)，料溫為160℃~220℃，注射壓力為700~1000 kgf/cm 3。
2.2 塑件的外形
1.塑件的形狀必須便于成型以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低成本、提高生產(chǎn)率和保證制品的質(zhì)量。塑件的形狀還要有利于提高制品的強(qiáng)度和剛度。該塑件沒(méi)有側(cè)壁凹槽或與制品脫模方向垂直的孔，這樣可以在開(kāi)模時(shí)容易取出塑件，并可避免采用瓣合分型或側(cè)抽芯等復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)和在制品分型面位置上留下飛邊。
2.壁厚必須合理。塑件的壁厚不宜過(guò)小，這是因?yàn)樵谑褂蒙媳仨氂凶銐虻膹?qiáng)度、剛度；在裝配時(shí)能夠承受緊固力；在注塑成型時(shí)熔體能夠充滿型腔；在脫模時(shí)能夠承受脫模機(jī)構(gòu)的沖擊和振動(dòng)。壁厚不宜過(guò)大，否則用料過(guò)多，不但增加成本，而且增加成型時(shí)間和冷卻時(shí)間，延長(zhǎng)注塑周期，另外也容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷、翹曲等缺陷。塑件壁厚大小主要取決于塑料品種、制品大小以及注塑工藝條件。該塑件壁厚均勻，使塑件在成型時(shí)能夠保持良好的流動(dòng)狀態(tài)。
3.脫模斜度，為了便于塑件脫模以防脫模時(shí)擦傷制品表面，與脫模方向平行的制品表面一般應(yīng)具有合理的脫模斜度。脫模斜度的大小主要取決于塑料的收縮率、塑件的形狀和壁厚以及制品的部位。但應(yīng)注意當(dāng)制品有特殊要求或精度要求較高時(shí)應(yīng)選用較小的斜度，高度不大的還可以不要脫模斜度，較高的、較大的選用較小的斜度；塑件形狀復(fù)雜的，不易脫模的，應(yīng)取較大的斜度；在開(kāi)模時(shí)，為了讓制品留在凸模上，內(nèi)表面斜度比外表面斜度?。幌喾?，為了讓制品；留在凹模一邊，外表面斜度應(yīng)比內(nèi)表面斜度小。綜上所述，該塑件整體形狀比較簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)、容易脫模，為了便于加工，減小成本，所以該塑件脫模斜度整體為1o。
4.塑件的加強(qiáng)筋，為了確保塑件的強(qiáng)度和剛度而又不至于使制品的壁厚過(guò)大，可在制品適當(dāng)?shù)奈恢蒙显O(shè)置加強(qiáng)筋。有的加強(qiáng)筋還能改善成型時(shí)熔體的流動(dòng)狀況。該塑件在邊緣處有規(guī)則的布置20個(gè)加強(qiáng)筋，在塑件的內(nèi)表面有4個(gè)柱位，在每一個(gè)柱位的根部有4個(gè)對(duì)稱(chēng)分布的加強(qiáng)筋。在整個(gè)塑件一共有36個(gè)加強(qiáng)筋。這樣使塑件壁厚均勻，即省料又提高了強(qiáng)度、剛度，避免了氣泡、縮孔、凹陷、翹曲等缺陷。這些加強(qiáng)筋的尺寸都不大，每一個(gè)加強(qiáng)筋的中心距都大與了兩倍壁厚，且這些加強(qiáng)筋布置的方向與熔體流動(dòng)的方向一致，這樣有利于熔體充滿型腔，避免了熔體流動(dòng)被攪亂。
5.塑件的圓角，該塑件上外輪廓上的4個(gè)轉(zhuǎn)角處采用圓弧過(guò)渡，這樣可以在一定程度上避免應(yīng)力集中，提高強(qiáng)度，改善熔體在型腔中的流動(dòng)狀況，有利于充滿型腔，便于脫模。
6.塑件上的孔，該塑件上的有4個(gè)孔，孔的形狀簡(jiǎn)單，有1個(gè)圓孔，3個(gè)方孔。這樣減少了模具制造的難度。
7塑件的表面粗糙度，塑件的外觀要求越高，表面粗糙度值應(yīng)越小。塑件的表面粗糙度主要與模具型腔表面的粗糙度有關(guān)。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明塑件則根據(jù)使用情況決定它們的表面粗糙度。該塑件表面沒(méi)有提出特殊要求，通常，一般情況下外表面要求光潔，沒(méi)有特殊要求時(shí)塑件內(nèi)部表面粗糙度可取Ra=3.2μm。
2.3 塑件測(cè)繪
塑件的材料為ABS，用游標(biāo)卡尺對(duì)零件進(jìn)行測(cè)繪。該制品是模具生產(chǎn)出來(lái)的成千上萬(wàn)個(gè)塑件中的一個(gè)，由于產(chǎn)品從模具中取出后，冷卻到室溫時(shí)會(huì)尺寸收縮。塑料制品收縮不僅與樹(shù)脂本身的熱脹冷縮性能有關(guān)，還與加工成型時(shí)的各種參數(shù)有關(guān)，塑件在出模后不可避免會(huì)產(chǎn)生一定的變形，因此在設(shè)計(jì)模具時(shí)，要對(duì)該塑件的測(cè)量數(shù)值需要進(jìn)行必要的分析處理。如對(duì)該塑件尺寸誤差進(jìn)行修正，一般是將理論的塑料產(chǎn)品尺寸放大，放大倍數(shù)為：1+塑料材料的收縮率，然后繪出塑料產(chǎn)品圖，這張是模具組立圖設(shè)計(jì)的圖樣依據(jù)，也是加工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)、裝配的基本依據(jù)。塑件主要幾何尺寸如圖3-1所示：
圖2-1 塑件基本尺寸
2.4 塑件三維實(shí)體造型
運(yùn)用三維繪圖軟件UG進(jìn)行塑件的模型構(gòu)造。 NX 具有高性能的機(jī)械設(shè)計(jì)和制圖功能，為制造設(shè)計(jì)提供了高性能和靈活性，以滿足客戶(hù)設(shè)計(jì)任何復(fù)雜產(chǎn)品的需要。 根據(jù)塑件的測(cè)繪圖，對(duì)零件進(jìn)行三維造型。三維造型選用UG軟件，三維造型的所有參數(shù)與塑件測(cè)繪修正后的數(shù)據(jù)一致。打開(kāi)三維軟件UG，新建名為MOLD1.prt的文件,先后用到的方法有拉伸、抽殼、求和等工具,最后保存文件。
塑件的三維造型如圖2-2所示：
圖2-2 塑件實(shí)體造型
3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道。其作用是引導(dǎo)熔體平穩(wěn)地充滿型腔；使型腔內(nèi)的氣體能順利的排出，避免氣體影響塑件的質(zhì)量；并將注射壓力傳遞到型腔各部位,以獲得組織致密、外形清晰、尺寸穩(wěn)定的塑件。澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料井等幾部分組成。
3.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
1.流程要短，減少熱量、壓力損失及塑料消耗量,同時(shí)縮短了充模時(shí)間。
2.排氣良好，使料流平穩(wěn)順利的充滿型腔。
3.防止嵌件位移及型芯變形。
4.防止塑件翹曲變形和表面形成冷斑、冷等缺陷。
5.合理選擇冷料穴。
3.2 澆口的設(shè)計(jì)
澆口亦稱(chēng)進(jìn)料口，是連續(xù)分流道與型腔的“大門(mén)”，除了直接澆口外，它在澆注系統(tǒng)中中是截面最小的部位，但作為澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)質(zhì)量、塑件性能的影響很大。澆口的作用是使從分流道送來(lái)的熔料在進(jìn)入型腔時(shí)產(chǎn)生加速度，型腔充滿塑料以后，澆口處塑料首先冷凝封閉，防止預(yù)塑時(shí)型腔內(nèi)還未凝固的熔體回流，以致在塑件上出現(xiàn)縮孔和凹陷。
澆口的設(shè)計(jì)與塑料塑件的塑料性能、形狀大小，注塑工藝參數(shù)、模具結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。澆口的截面尺寸要小、長(zhǎng)度要短，這樣才能增大料流速度，并且快速冷卻封閉。同時(shí)也便于與塑件分離或切除，且澆口的痕跡要不明顯。
澆口的形式多種多樣，有直接澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口和潛伏式澆口等等。澆口的作用很重要，采用何種澆口、其開(kāi)設(shè)位置對(duì)塑件成型性能和質(zhì)量影響都很大，因此為了提高質(zhì)量，合理選擇澆口的開(kāi)設(shè)位置是重要環(huán)節(jié)。同時(shí)模具結(jié)構(gòu)也受到澆口位置的影響?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表以及質(zhì)量。一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項(xiàng)原則：
1.澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件斷面最厚處，這樣利于熔體填充及補(bǔ)料。
2.澆口位置距型腔各個(gè)部位的距離應(yīng)盡量一致，并使熔料充模流程最短，流料變向最少。
3.澆口的位置應(yīng)有利于型腔內(nèi)氣體的排出。
4.澆口的尺寸及位置選擇應(yīng)盡量避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)
5.澆口位置的選擇應(yīng)減少或避免塑件的熔接痕，提高熔接痕的強(qiáng)度。
6.應(yīng)避免側(cè)面沖擊細(xì)長(zhǎng)型芯或嵌件。
3.3 Moldflow在選擇澆口位置中的應(yīng)用
在傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)中，往往是依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)模具，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，并隨著注塑模具的發(fā)展，僅靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)并不能完全設(shè)計(jì)出合適的模具。澆口位置的選擇非常重要，直接影響到塑件在注塑過(guò)程中的充填行為、收縮行為、翹曲變形、塑件的最終尺寸、表面質(zhì)量和機(jī)械性能水平等。例如當(dāng)澆口的位置選擇不當(dāng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生熔接痕，將降低塑件的強(qiáng)度。在實(shí)際注射成型中，如果單純依靠以前的經(jīng)驗(yàn)來(lái)不斷地對(duì)注塑模具進(jìn)行調(diào)試，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且難度又很大。隨著注塑模具CAD/CAE技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，其中最具有代表性的是Moldflow軟件，在模具設(shè)計(jì)中應(yīng)用Moldflow軟件對(duì)模具設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬和分析，代替實(shí)際的調(diào)試，預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的缺陷并進(jìn)行修改，可以提高設(shè)計(jì)注塑模具的成功率，從而降低制造成本、縮短開(kāi)發(fā)周期口。
3.3.1 產(chǎn)品的網(wǎng)格劃分
對(duì)塑件的劃分采用表面網(wǎng)格，由三角形單元組成表面網(wǎng)模型，中面網(wǎng)格創(chuàng)建在模型壁厚的中間處，與中面網(wǎng)格不同的是表面網(wǎng)格創(chuàng)建在模型的上下表面，對(duì)于一般的薄壁塑件，采用表面網(wǎng)格對(duì)塑件進(jìn)行劃分。在生成網(wǎng)格模型時(shí)，由于模型的單元的尺寸大小、幾何形狀等緣故，將產(chǎn)生單元的交叉和重疊，縱橫比不合理，出現(xiàn)不連貫和自由邊等問(wèn)題。由于網(wǎng)格劃分合理與否對(duì)將來(lái)的分析結(jié)果有直接的影響，要對(duì)初始劃分的有限元進(jìn)行調(diào)整與修改。
具體的網(wǎng)格信息如下：三角形單元6766個(gè)，節(jié)點(diǎn)3377個(gè)，柱體0個(gè)，網(wǎng)格體積為97.7595 cm3，連通區(qū)域?yàn)?，自由邊0個(gè)，共用邊10149個(gè)，交叉邊0個(gè)，配向不正確單元0個(gè)，相交單元0個(gè)，完全重疊單元0個(gè)，三角形最小縱橫比為1.166，最大縱橫比為8.317，平均縱橫比為3.165，網(wǎng)格匹配率為89.6%。網(wǎng)格滿足要求，網(wǎng)格合理。
3.3.2 最佳澆口位置的分析
MoldFlow給出的分析結(jié)果如圖3-1：
圖3-1 最佳澆口位置分析
最佳澆口位置所在區(qū)域以圖像形式給出，如圖3-1所示，塑件中間的深色區(qū)域?yàn)樽罴褲部趨^(qū)域。根據(jù)分析結(jié)果初步把澆口位置設(shè)為塑件正中間，然后根據(jù)這個(gè)澆口位置進(jìn)行設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)以及充模時(shí)間、氣穴、熔接痕分析結(jié)果，最后確定澆注系統(tǒng)。
3.3 主流道的設(shè)計(jì)
主流道是指連接注射機(jī)噴嘴與分流道或型腔的進(jìn)料通道。負(fù)責(zé)將塑料熔體從噴嘴引入模具,其形狀、大小直接影響塑料的流速及填充時(shí)間。為了使塑料凝料能從主流道中順利拔出,需將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形,具有α=2°~6°的錐角,內(nèi)壁為Ra0.8μm以下的表面粗糙度,小端直徑應(yīng)大于噴嘴直徑約0.5~1mm,凹坑半徑R也應(yīng)比噴嘴頭半徑大1~2mm,以便凝料順利拔出。根據(jù)以上所述和注塑機(jī)的配合要求,本設(shè)計(jì)的澆口套尺寸如圖3-2所示：
圖3-2 澆口套形式
3.4 分流道及其平衡布置
分流道是主流道和澆口之間的進(jìn)料通道。其作用是通過(guò)流道截面及方向變化使熔料平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換流向,并均衡分配給各個(gè)型腔。常見(jiàn)分流道的截面形狀有圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等幾種形式,從壓力損失考慮,圓形截面分流道最好。分流道截面尺寸應(yīng)按塑料制品的體積、形狀、壁厚、塑料品種、注射速率、分流道長(zhǎng)度等因素確定。圓形截面分流道直徑一般取d = 2~12mm 。分流道表面不要求太光潔,表面粗糙度通常取Ra1.25~2.5μm。本設(shè)計(jì)采用梯形分流道
在分流道的布置中，本設(shè)計(jì)采用平衡式布置,這樣一模兩腔可以均衡布置,使熔融塑料幾乎同時(shí)到達(dá)每個(gè)型腔的進(jìn)料口,這樣,塑料到每個(gè)型腔的壓力和溫度是相同的,塑件的品質(zhì)理應(yīng)相同。如圖3-3所示：
圖3-3 分流道布置形式
3.5 Moldflow澆注系統(tǒng)的分析
Moldflow軟件提供了流道設(shè)計(jì)向?qū)?，可以根?jù)模型自動(dòng)設(shè)計(jì)流道，但是在本例中，我們使用手工方式設(shè)計(jì)流道，將3.3和3.4主流道以及分流道的數(shù)據(jù)導(dǎo)入，手工設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)就是可以根據(jù)自己的需求設(shè)計(jì)主流道和分流道的長(zhǎng)度、直徑、角度等。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖3-4：
圖3-4 Moldflow澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.5.1 Moldflow注塑工藝參數(shù)的設(shè)定
1.模具溫度。模具表面溫度為80℃
2.熔體溫度。熔料溫度，選擇溫度為260℃。
3.本例模擬采用“自動(dòng)控制方式”進(jìn)行。
4.速度/壓力切換。速度和壓力控制轉(zhuǎn)換點(diǎn)的設(shè)置，在充填階段，首先對(duì)注塑機(jī)的螺桿進(jìn)行速度控制，等充填到某個(gè)狀態(tài)時(shí)，將速度控制方式轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫刂?。本例采用“充填體積%”來(lái)設(shè)置速度/壓力切換點(diǎn)，當(dāng)充填體積達(dá)到99%的時(shí)候進(jìn)行速度與壓力的切換。
5.保壓控制。保壓及冷卻過(guò)程中的壓力控制。包括保壓壓力與充填時(shí)間。液壓壓力與時(shí)間、最大機(jī)器壓力百分比、充填壓力百分比與時(shí)間。本例采用充填壓力百分比與時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行控制，保壓壓力為充填壓力的80%，保壓時(shí)間選擇10s。
6.開(kāi)模時(shí)間。是指頂出產(chǎn)品時(shí)模具打開(kāi)的時(shí)間。本文設(shè)置開(kāi)模時(shí)間為5s。
3.5.2 模擬結(jié)果分析
1.填充分析
圖3-5 充填時(shí)間
填充時(shí)間顯示了模腔填充時(shí)每隔一定間隔的料流前鋒位置。如圖4-5在填充開(kāi)始時(shí)，顯示為暗藍(lán)色，最后填充的地方為紅色。此時(shí)所選的澆口位置在塑件正中心所以到邊緣的流程最短，料流變向最少。從充填時(shí)間來(lái)看只有0.86秒，充填時(shí)間越短，注塑效率越高，越能提高經(jīng)濟(jì)效益。并且大部分流程在同一時(shí)間結(jié)束，料流前鋒在同一時(shí)間到達(dá)模型末端，所以填充比較均勻，其流型是平衡的。
2.氣穴分析
圖3-6 氣穴
氣穴定義在節(jié)點(diǎn)位置，當(dāng)材料從各個(gè)方向流向同一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)就會(huì)形成氣穴。氣穴是由于熔體前沿匯聚，最終在制品內(nèi)部或者模腔表層產(chǎn)生的氣泡。揮發(fā)性氣體的存在、塑料流動(dòng)性較差和塑件表層比中心冷卻快等是產(chǎn)生氣穴的主要原因。氣穴的存在對(duì)塑件的強(qiáng)度和外觀質(zhì)量都有較大的影響氣穴將顯示在其真正出現(xiàn)的位置。
如圖4-6，該結(jié)果顯示在可能發(fā)生氣穴的地方顯示紅色線條，氣穴在至少兩個(gè)流動(dòng)前沿匯合的地方，或者在流動(dòng)路徑的末端。但當(dāng)氣穴位于分型面時(shí)，氣體可以排出。，從圖中氣穴分布看出，氣穴基本上都分布在零件的分型面上，而且氣穴分布在邊緣，氣體很容易通過(guò)分型面的間隙排出，沒(méi)有困氣現(xiàn)象，排氣良好，不用專(zhuān)門(mén)設(shè)置排氣孔，可有效地避免表面瑕疵及焦痕的問(wèn)題。
3.流動(dòng)前沿溫度分析
圖3-7 流動(dòng)前沿溫度
流動(dòng)前沿處溫度指塑料熔體流到型腔各處的溫度，最先充填的區(qū)域由于冷卻時(shí)間最長(zhǎng)則流動(dòng)前沿處溫度最低。流動(dòng)前沿處溫度差異越大，塑件翹曲變形越大，塑件越容易產(chǎn)生開(kāi)裂等缺陷。
如圖3-7所示澆注方案的流動(dòng)前沿處溫度，從圖中可以看出最高流動(dòng)前沿處溫度區(qū)域、最低流動(dòng)前沿處溫度區(qū)域、最高最低流動(dòng)前沿處溫度。從圖中看出整個(gè)塑件的流動(dòng)前沿溫度的分析陰影顏色基本上全是紅色232.6.所以流動(dòng)前沿處溫度差異不大。
4.熔接痕分析
圖3-8 熔接痕
熔接痕又稱(chēng)熔合紋、夾水線。幾乎所有的塑料制件在注塑成型中，都會(huì)產(chǎn)生溶接痕，差別只是在于大小、深淺或長(zhǎng)短上。熔接痕產(chǎn)生的原因是：注射時(shí)遇到鑲件、空洞、柱狀物等，導(dǎo)致料流破開(kāi)，然后料流又重新匯合，或多澆口注射時(shí)形成的多股流匯合。有些是由于澆口設(shè)計(jì)不當(dāng)，致使料流最后的熔合位置處在表面上而形成熔接痕。但由于塑件有孔和拐角的存在使熔接痕避免不了。
如圖3-8，通過(guò)模擬分析發(fā)現(xiàn)該方案熔接痕位置分布均勻, 黑色部分是熔接痕，模具澆注系統(tǒng)會(huì)對(duì)型腔內(nèi)的溫度場(chǎng)產(chǎn)生影響，從而影響塑件注塑成型時(shí)熔體流動(dòng)前沿的溫度分布, 當(dāng)熔體前沿的溫度比較高, 且各股熔體前沿的溫差在10℃以?xún)?nèi), 塑件內(nèi)的各股熔體融合良好, 熔接痕的強(qiáng)度較高。而本方案的熔接痕處前沿溫度都為232℃，溫差為零，所以熔接痕的強(qiáng)度很高，不會(huì)影響制品的使用。且熔接痕大部分都是出現(xiàn)在塑件的內(nèi)表面上，不影響外表面的美觀。
通過(guò)Moldflow對(duì)最佳澆口位置，充填時(shí)間、氣穴、流動(dòng)前沿溫度、熔接痕分析，綜合的考慮，本設(shè)計(jì)中采用點(diǎn)澆口，點(diǎn)澆口垂直設(shè)于制品的平面上如圖4-9，其優(yōu)點(diǎn)是：開(kāi)模時(shí)澆口可自動(dòng)切斷實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)成型，澆口周?chē)鷼埩魬?yīng)力小，且點(diǎn)澆口尺寸很小，因此，去除澆口后殘留痕跡小，不顯眼，不影響外觀。
圖3-9 點(diǎn)澆口
3.6 抓料銷(xiāo)的設(shè)計(jì)
在三板模中抓料用的是抓料銷(xiāo)，抓料銷(xiāo)一般可作為標(biāo)準(zhǔn)間，它固定在上固定板上。如圖3-10所示
圖3-10 抓料銷(xiāo)
當(dāng)三板模第一個(gè)分型面分型時(shí)，抓料銷(xiāo)拉出流道使其與制品分離。當(dāng)三板模第二個(gè)分型面分型時(shí)，在水口推板的作用下抓料銷(xiāo)與流道分離。此模具結(jié)構(gòu)的分型順序不能調(diào)換，否則不能起到應(yīng)有的作用。
4 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
模具溫度對(duì)塑料熔體的沖模流動(dòng)、充填難易、固化定型、制品收縮等有著直接的影響，進(jìn)而影響塑件的尺寸精度和形狀、表面光澤、內(nèi)應(yīng)力及生產(chǎn)率等。所以合理地控制模具溫度，可穩(wěn)定在模塑過(guò)程中的注塑條件，提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。
注射模冷卻系統(tǒng)應(yīng)該能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，從模具中帶走規(guī)定的熱量，從而保證每個(gè)型腔的溫度穩(wěn)定在需要的范圍內(nèi)。模具中冷卻通道設(shè)計(jì)滿足兩個(gè)基本原則：迅速冷卻、均勻冷卻。
在設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)從多方面考慮：
(1) 冷卻水道離型腔表面的距離應(yīng)盡量相等，在保證模具材料有足夠的機(jī)械強(qiáng)度的前提下，冷卻水道盡可能設(shè)置在靠近型腔表面的位置。水管壁離型腔表面不得太近，亦不能太遠(yuǎn)一般不超過(guò)管徑的3倍，以12~15mm為宜。
(2) 冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大。在保證模具材料有足夠的機(jī)械強(qiáng)度的前提下，冷卻水道應(yīng)安排的盡量緊密。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，水道孔的直徑一般取8~12mm；水道管壁間距離不得超過(guò)5d。
(3) 冷卻水道的布置應(yīng)避免塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位。
(4) 盡量降低冷卻水道的出入口溫差，對(duì)于一些中、大型模具，由于冷卻水道很長(zhǎng)，則入水與出水的溫差就較大，使模具的溫度分布不均勻，從而影響冷卻效果。從均勻冷卻的方案考慮，對(duì)于冷卻液在出、入口處的溫差，一般控制在5℃以下。。
(5) 制品較厚的部分應(yīng)特別加強(qiáng)冷卻。
4.1 冷卻計(jì)算
所需冷卻水量按下式計(jì)算：
（4-1）
式中 —通過(guò)模具的冷卻流量（g）；
—單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入模具的塑料重量（g）；
—每克塑料的熱容量（J/g）；
—出水溫度（℃）；
—入水溫度（℃）；
—熱傳導(dǎo)系數(shù)；
經(jīng)計(jì)算得：W=220g
再由下式可求出冷卻水道的直徑d：
(4-2)
式中：—冷卻液密度（g/m2）；
L—冷卻水道的長(zhǎng)度（cm）；
經(jīng)計(jì)算水道直徑d約為mm，設(shè)計(jì)水道直徑d取6mm。
4.2 冷卻水道的布置
冷卻水道的位置取決于制品的形狀和不同的壁厚。原則上冷卻水道應(yīng)設(shè)置在塑料向模具熱傳導(dǎo)困難的地方，根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，冷卻水道應(yīng)圍繞模具所成型的制品，且盡量排列均勻一致。
在模板上直接設(shè)置冷卻水道同樣應(yīng)遵循冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，使冷卻水道盡量靠近型腔表面和盡量圍繞型腔，使制品在成型過(guò)程中冷卻均勻。
如果模具中成型制品的部分，是以鑲件方式鑲?cè)肽０?，其冷卻水道的分布，最好采用圍繞鑲件的方式。相交水道通常采用以過(guò)盈配合方式插入鑲件，使冷卻液改變流向。
綜上所述，對(duì)本制品而言，由于形狀較復(fù)雜，塑料難以充填等，需要進(jìn)行均勻的冷卻，才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量；采用循環(huán)水道冷卻，使入水口和出水口的溫差控制在5℃以?xún)?nèi)。本模具的冷卻水道直徑為6mm，并且圍繞型腔布置。具體分布如圖4-1所示：
圖4-1 冷卻水道布置三維造型
4.3 冷卻系統(tǒng)Moldflow分析
使用Moldflow公司的MPI/Cool模塊對(duì)注塑成型模具進(jìn)行冷卻分析, 可以提前預(yù)測(cè)模具的冷卻效果, 盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題, 為我們?cè)O(shè)計(jì)合理的冷卻系統(tǒng)提供了最佳的解決方案, 這對(duì)提高制品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量以及降低模具制造成本都具有重要的指導(dǎo)意義。如圖4-2為Moldflow冷卻管道布置。
圖4-2 Moldflow冷卻管道布置
1.回路冷卻介質(zhì)溫度
圖4-3 回路冷卻介質(zhì)溫度
回路冷卻介質(zhì)溫度，是冷卻水流經(jīng)冷卻管路時(shí)的溫度變化。進(jìn)出模具的冷卻水溫度在一定程度上決定和反映了模具的溫度。進(jìn)水溫度低，冷卻水與模具之間的熱交換就迅速，模具的溫度下降得就快。出水溫度反映出模具的溫度，而進(jìn)出模具的水溫差則直接反映出模具溫度的均勻程度。一般情況下，冷卻水溫度的升高不超過(guò)3℃。越高的值可能顯示越廣的模具表面溫度范圍。由圖4-3可知，進(jìn)、出口水溫差僅為0.14℃以?xún)?nèi)，水溫升高較小，冷卻水路的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)可以達(dá)到冷卻要求。
2.回路流動(dòng)速率
圖4-4 回路流動(dòng)速率
圖4-4為冷卻水的流速分布。由圖可知在一個(gè)回路中冷卻液流經(jīng)某一單元時(shí)的流動(dòng)率。該方案中每條水路流速都為3.387L/min,流速均勻，模具冷卻速度快。
3.回路管壁溫度
圖4-5 回路管壁溫度
回路管壁溫度是在周期上的平均基本結(jié)果，顯示了管壁冷卻回路的溫度。溫度分布應(yīng)該在冷卻回路上平衡的分布?？拷破返幕芈窚囟葧?huì)增加，這些熱區(qū)域也會(huì)使冷卻液加熱。溫度不能大于入口溫度的5℃。圖4-5中管壁最高溫度為28.13℃，入口溫度為23.63℃，溫差為4.5℃，低于5℃，滿足要求。
4.制品最高溫度
圖4-6 制品最高溫度
當(dāng)冷卻結(jié)束后，塑件溫度應(yīng)低于推出的頂出溫度，在材料ABS中推薦的頂出溫度為100℃，從圖4-6可以看出，保壓冷卻結(jié)束后塑件的最高溫度為43.87℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于100℃，說(shuō)明冷卻管道布局合理。
5.制品達(dá)到頂出溫度的時(shí)間
圖4-7 制品達(dá)到頂出溫度的時(shí)間
如圖4-7，該結(jié)果顯示所有制品單元凍結(jié)到頂出溫度的時(shí)間，時(shí)間只有4.742s，說(shuō)明均勻凍結(jié)，并且較快?？s短了冷卻周期，提高了生產(chǎn)效率。
綜上所述，設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)滿足冷卻效果。
4.4 翹曲分析
翹曲變形是指塑料制品的形狀偏離模具型腔的形狀所規(guī)定的范圍, 它是塑料制品常見(jiàn)的缺陷之一。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展, 對(duì)塑料制品的外觀質(zhì)量和使用性能要求越來(lái)越高, 翹曲變形程度作為評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)之一也越來(lái)越多地受到模具設(shè)計(jì)者的關(guān)注與重視。翹曲形成的原因有澆口位置的影響，冷卻不均勻，收縮不均勻等等原因。
通過(guò)Moldflow軟件可以模擬塑件成型過(guò)程, 對(duì)成型結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè), 減少失誤, 從而確定改進(jìn)方案和措施。
圖4-1 所有因素引起的變形 圖4-2 X方向所有因素引起的變形
圖4-3 Y方向所有因素引起的變形 圖4-4 Z方向所有因素引起的變形
從圖4-2中看出在X方向所有因素引發(fā)的變形為0.1633mm，在圖4-3中Y方向所有因素引發(fā)的變形為0.2249mm，在圖4-4中Z方向所有因素引發(fā)的變形為0.2354。在圖4-1中所有方向上所有因素引發(fā)的變形為0.3022mm。
綜上所述，該塑件的翹曲變形很小，滿足成型要求。
5 塑件的分型及成型零件設(shè)計(jì)
5.1分型面的設(shè)計(jì)
分型面的設(shè)計(jì)要便于模具加工制造，應(yīng)盡量選擇平直的分型面，這樣的分型面壁較好處理，對(duì)于分型面不在同一平面的模具，為了避免合模時(shí)動(dòng)、定模兩部分發(fā)生碰撞，以及減小模具制造的難度可以利用一些角度很小的角作為分型面發(fā)生變化的部位。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：
（1）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；
（2）便于塑件順利脫模，盡量使塑件開(kāi)模時(shí)留在動(dòng)模一邊；
（3）保證塑件的精度要求；
（4）滿足塑件的外觀質(zhì)量要求；
（5）便于模具加工制造；
（6）對(duì)成型面積的影響；
（7）對(duì)排氣效果的影響；
（8）對(duì)側(cè)向抽芯的影響。
由于制品要求點(diǎn)澆口，所以采用了三板模機(jī)構(gòu)，設(shè)置了3個(gè)分型面，一次分型完成澆口與塑件分離，二次分型是為了取出冷固凝料，三次分型是為了推出塑件，三個(gè)分型面如圖5-1。在分型面3處，脫模時(shí)，塑件包緊在凸模型芯上，用頂出機(jī)構(gòu)將塑件頂出，如圖5-2.
圖5-1 三板模中的三個(gè)分型面
圖5-2 模具分型面3
5.2 凹模的設(shè)計(jì)
對(duì)塑料制品成型時(shí)，凹模的作用是形成制品的的外表面。根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式，凹模大體上可分為整體式結(jié)構(gòu)、整體嵌入式結(jié)構(gòu)、局部嵌入式結(jié)構(gòu)、底面鑲嵌式結(jié)構(gòu)和側(cè)壁拼合式結(jié)構(gòu)五種類(lèi)型?？紤]到塑件的結(jié)構(gòu)較小所以在這里采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)。這樣一來(lái)以便于修模并且可以適當(dāng)?shù)臏p少成本。其外形輪廓如圖5-3所示：
圖5-3 型腔
5.3 凸模的設(shè)計(jì)
凸模在模具中的作用是形成制品的內(nèi)表面。凸模又稱(chēng)型芯。凸模分為整體式凸模和整體嵌入式凸模。在本次的設(shè)計(jì)中采用整體嵌入式凸模，采用的結(jié)構(gòu)是嵌入式結(jié)構(gòu)。其外形輪廓如圖5-4所示：
圖5-4 型芯
6 頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
頂出系統(tǒng)的作用是將塑件成型后，順利地把塑件及澆道凝料推出模外。頂出系統(tǒng)一般由頂桿、拉料桿、推板、頂桿固定板等零件組成。在設(shè)置頂出系統(tǒng)時(shí)，首先需要確定當(dāng)模具開(kāi)啟后，制品的留模形式（留動(dòng)模部分或留定模部分），推出機(jī)構(gòu)必須是建立在制品所滯留的模具部分中。通常，由于注塑機(jī)的頂出系統(tǒng)設(shè)置在動(dòng)模板一側(cè)，因此大多數(shù)模具的頂出系統(tǒng)安裝在動(dòng)模中。。
頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：
（1）必須有足夠的強(qiáng)度及剛度，使塑件出模后不致于變形；
（2）推力要均勻。推力面盡可能要大，其推力應(yīng)設(shè)計(jì)在塑件承受力較大的地方如筋部、凸緣及殼體壁部等部位；
（3）推件不應(yīng)設(shè)計(jì)在零件外表面，以免影響塑件外觀質(zhì)量；
（4）推出系統(tǒng)要?jiǎng)幼黛`敏可靠、動(dòng)作平穩(wěn)并便于更換于維修。
6.1 頂出行程
頂出行程一般規(guī)定使被頂出的制品脫離模具5~10mm， 在成型一些形狀簡(jiǎn)單且脫模斜度較大的桶形制品，也可使頂出行程為制品深度的2/3。本設(shè)計(jì)的頂出行程為19mm。
6.2 頂桿的形狀與尺寸選擇
頂桿多為圓形結(jié)構(gòu)，頂桿是最常用、最簡(jiǎn)單的一種形式，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)塑件。頂桿應(yīng)盡量短，頂出時(shí)，一般將塑件頂?shù)礁哂谛颓唬ɑ蛐托荆?0mm左右即可。頂桿桿的端面應(yīng)高出所在型腔的底面或型芯頂面0.05-0.1mm。頂桿與其配合孔采用H7/f7配合，保持一定同軸度。頂桿數(shù)量在保證推出前提下，越少越好。在頂桿頂出系統(tǒng)中一定要設(shè)計(jì)復(fù)位機(jī)構(gòu)。
頂桿需要進(jìn)行淬火處理，使其具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性。本模具采用了八根直徑為φ3的圓形頂桿并經(jīng)過(guò)熱處理。推桿的設(shè)計(jì)如圖6-1所示：
圖6-1 頂桿
6.3 司筒頂出
司筒也稱(chēng)為頂管、推管。司筒頂出時(shí)頂出力大且均勻，當(dāng)產(chǎn)品上有圓形的通孔或盲孔，而膠位又必須設(shè)置頂出時(shí)，采用司筒頂出很適合。
司筒結(jié)構(gòu)分為內(nèi)針和外套，其中內(nèi)針用于成型，固定在動(dòng)模固定板上；司筒外套用于頂出，固定在頂針板上。頂出的時(shí)候，隨著注塑機(jī)頂棍頂動(dòng)頂針板，從而帶動(dòng)司筒將塑件從司筒內(nèi)針上脫出。由于該塑件4個(gè)柱位里有4個(gè)盲孔，所以采用4個(gè)司筒，如圖6-2。
圖6-2 司筒
6.4 復(fù)位桿
頂桿在將制品頂出后，其頂端位置會(huì)高于型芯（型腔）表面很多，在下一次合模（模具合緊之前）時(shí)，必須使其退回到頂出前的初始位置，以免碰壞型腔（或型芯），因此在頂出機(jī)構(gòu)中必須設(shè)有復(fù)位桿幫助頂桿回位。復(fù)位桿與推桿一起固定在推桿固定板上，設(shè)置了4根，位置均布于推板固定板的四周，位于模具型腔和澆注系統(tǒng)之外。在合模過(guò)程中，復(fù)位桿的前端面與定模板相接觸才開(kāi)始復(fù)位，合模和復(fù)位同時(shí)完成。
復(fù)位桿的設(shè)計(jì)如圖6-3所示：
圖6-3 復(fù)位桿
7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向裝置包括兩個(gè)部件，即導(dǎo)柱和導(dǎo)套，具有保證模具精確閉合，保護(hù)型芯，并防止注射時(shí)模板因受力而偏移等作用。
在三板模中分為大導(dǎo)柱（水口邊釘）和小導(dǎo)柱，小導(dǎo)柱和二版模的導(dǎo)柱一樣。
7.1小導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
小導(dǎo)柱如圖7-1，一般安裝在動(dòng)模上，導(dǎo)套安裝在定模上。根據(jù)模具的形狀和大小,在模具型腔的周邊要設(shè)導(dǎo)柱和導(dǎo)套,本設(shè)計(jì)小導(dǎo)柱的數(shù)量采用四根。導(dǎo)柱的布置最好能保證模具的動(dòng)定模只能按一個(gè)方向合模,防止在裝配或合模時(shí)因方位搞錯(cuò)而使型腔損壞,本設(shè)計(jì)采用四根直徑相同的導(dǎo)柱對(duì)稱(chēng)布置,并且開(kāi)設(shè)了環(huán)槽，這樣避免了安裝錯(cuò)誤和出現(xiàn)以上問(wèn)題。導(dǎo)出導(dǎo)套如圖7-2以及導(dǎo)柱固定位置如圖7-3所示:
圖7-1 小導(dǎo)柱
圖7-2 導(dǎo)套
圖7-3 導(dǎo)柱固定位置
7.2 大導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
大導(dǎo)柱也就是水口邊釘，在三板模中它往往是倒裝的，即水口邊釘是固定在上固定板上。在三板模開(kāi)模過(guò)程中，主要是水口推板和前模板在水口邊釘上滑動(dòng)，如圖7-4、圖7-5。
圖7-4 大導(dǎo)柱與導(dǎo)套
圖7-5 大導(dǎo)柱
當(dāng)模具模板很重時(shí)，為保證水口邊釘不至于受壓彎曲變形，其直徑要足夠。由于模架上面一般都帶有水口邊釘，所以可不考慮其直徑尺寸。
8 排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
為了使塑料熔體能順利充填模具型腔，在充模過(guò)程中必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過(guò)程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利地排出模外。如果某一局部排氣不良，則該部的氣體被壓縮而升溫，導(dǎo)致熔體熱分解變質(zhì)，色澤變焦黃。如果滯留在型腔內(nèi)的氣體過(guò)多，在塑件上還會(huì)形成氣泡、空洞、表面輪廓不清及充填不滿等缺陷，因此在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮型腔的排氣問(wèn)題。
1.排氣槽的位置應(yīng)按以下原則選定:
（1）料流的最終點(diǎn)。
（2）兩股料流的匯合點(diǎn)。
（3）型腔內(nèi)容易滯留氣體的部分。
（4）型腔的盲孔的底部等
2.注射模常用的排氣方式:
（1）利用分型面排氣
（2）利用配合間隙排氣
（3）利用排氣塞排氣。
由圖3-6可知，氣穴基本上都分布在零件的分型面上，而且氣穴分布在邊緣，氣體很容易通過(guò)分型面的間隙排出，沒(méi)有困氣現(xiàn)象，排氣良好，不用專(zhuān)門(mén)設(shè)置排氣孔，可有效地避免表面瑕疵及焦痕的問(wèn)題。如圖，也可以利用推桿、司筒等與凸、凹模之間的配合間隙進(jìn)行排氣如圖8-1。
圖8-1 型芯與頂桿、司筒組合圖
9 三板模限位裝置設(shè)計(jì)
為保證三板模能夠按次序開(kāi)模，必須要設(shè)計(jì)一套限位裝置，必須要設(shè)計(jì)一套限位裝置，以精確控制相關(guān)各板的移動(dòng)距離，保證產(chǎn)品及澆注系統(tǒng)凝料的脫出。這套限位裝置有多種形式，這本三板模設(shè)計(jì)中，采用大、小定距拉桿和尼龍扣塞組成。
9.1 限位拉桿設(shè)計(jì)
限位拉桿有兩種，一種是大拉桿如圖12-2，也稱(chēng)為細(xì)水口限位拉桿；另一種是小拉桿如圖12-1，也稱(chēng)為賽打螺釘或三打螺釘；它們的頭部攻有螺紋，可鎖在模板上，尾部有臺(tái)階，可以定位，限位就是靠這個(gè)臺(tái)階。
小拉桿的位置一般是在大拉桿的附近，但不能與導(dǎo)柱、導(dǎo)套等沖突，通常取4根，且要均勻?qū)ΨQ(chēng)分布，以使力量平衡，小拉桿的位置要以模具中心為坐標(biāo)原點(diǎn)取整數(shù)，以方便加工。
大拉桿一般放在長(zhǎng)短導(dǎo)柱之間，這樣不至于干涉取產(chǎn)品，大拉桿通常取4根，且要均勻?qū)ΨQ(chēng)分布，以使力量平衡，其位置要以模具中心為坐標(biāo)原點(diǎn)取整數(shù)，以方便加工。
圖9-1 小拉桿 圖9-2 大拉桿
在實(shí)際設(shè)計(jì)中，經(jīng)常采用組合式拉桿結(jié)構(gòu)，這有點(diǎn)類(lèi)似于將小拉桿與大拉桿通過(guò)螺釘連接在一起的形式，如圖9-3、圖9-4所示
圖9-3 組合式拉桿
圖9-4 組合式拉桿
9.2 尼龍扣塞設(shè)計(jì)
尼龍扣塞也稱(chēng)為尼龍扣基、尼龍柱銷(xiāo)如圖9-5。尼龍扣塞的主要作用在于延遲前、后模板的分型。只有開(kāi)模力大于尼龍扣塞對(duì)前模板的摩擦力時(shí)，模具才能夠從前、后模處分開(kāi)。
尼龍扣塞這種結(jié)構(gòu)是在尼龍膠圈上面套一個(gè)螺釘，然后把它固定在后模板上，可通過(guò)調(diào)整螺釘?shù)乃删o來(lái)控制尼龍膠圈的膨脹，在開(kāi)模過(guò)程中，利用尼龍扣塞和模板孔之間的摩擦力帶動(dòng)模板運(yùn)動(dòng)。
圖9-5 尼龍扣塞
10 注塑機(jī)選用
注塑機(jī)是將熱塑性塑料或熱固性塑料利用成形模具制成各種塑料制品的主要成形設(shè)備，通常有注塑裝置、鎖模裝置、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等組成。塑料注塑機(jī)按用途可以分為熱塑性塑料通用注塑機(jī)和專(zhuān)用注塑機(jī)；按外形可以分為臥式注塑機(jī)、立式注塑機(jī)和直角式注塑機(jī)；按塑料在料筒內(nèi)的塑化方式可以分為柱塞式注塑機(jī)和螺桿式注塑機(jī)。
10.1 注射量計(jì)算
通過(guò)UG建模分析，如圖10-1所示，塑件的體積為=4.904。
圖10-1 體積測(cè)量
流道凝料的體積還是個(gè)未知數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.2倍到1倍來(lái)估算。這里選擇0.5倍來(lái)估算。由于選擇一模兩腔，所以注射量為：
（10-1）
式中：—塑件的體積；
—次注入模具型腔塑料熔體的總體積；
—型腔數(shù)目。
10.2 注塑機(jī)的選擇
根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇注射機(jī)，國(guó)產(chǎn)注塑機(jī)型號(hào)：XS—Z—125
具體參數(shù)如表10-1
表10-1 注塑機(jī)參數(shù)
型號(hào)
XS—Z—125
螺桿（柱塞）直徑／mm
42
最大注射容量/ cm3
125
注射壓力/( 105Pa)
150
鎖模力/(kN)
900
最大注射面積/ cm2
360
模具厚度
最大/mm
300
最小/mm
200
模板行程/mm
300
噴嘴
孔直徑/mm
4
球半徑/mm
12
定位孔直徑/mm
100
注射時(shí)間s
1.8
10.3 注塑機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核
注射量是指注射機(jī)在生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行一次注射成型時(shí)所能注射出溶膠的最大容積，代表了此種型號(hào)注塑機(jī)的最大注塑能力。一臺(tái)注射機(jī)的最大注射量有時(shí)會(huì)受到影響，如受注射成型工藝條件的影響而有些波動(dòng)，因而在實(shí)際生產(chǎn)中常用公稱(chēng)注射量或是理論注射量來(lái)間接的表示注射機(jī)的加工能力。在設(shè)計(jì)的模具中一模所用
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