模具畢業(yè)論文

1、<p><b>　　1. 引言</b></p><p>　　1.1 模具在加工工業(yè)中的地位</p><p>　　我國模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、搞復(fù)雜程度、高一致性、搞生產(chǎn)率和代銷費，是其他加工制造方法所不能比擬的。

2、國際模具及五金塑膠產(chǎn)業(yè)供應(yīng)協(xié)商會負(fù)責(zé)人羅百輝指出，在信息社會和經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展的進(jìn)程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方面發(fā)展。伴隨著產(chǎn)品技術(shù)含量的不斷提高，模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化、無圖畫、精細(xì)化、自動化方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化方向發(fā)展。</p><p>　　我國塑料模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比存在很

3、大的差距，但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和改革及開放方針引導(dǎo)下，我國注塑模得到迅速發(fā)展，高效率、自動化、大型、微型、精密、無流道、氣體輔助、高壽命模具在整個塑料模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。而塑料制品在日常社會中得到廣泛利用，模具技術(shù)己成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。國內(nèi)注塑模在質(zhì)與量上都有了較快的發(fā)展。</p><p>　　塑料制品在汽車、機(jī)電、儀表、航天航空等國家支柱產(chǎn)業(yè)及與

4、人民日常生活相關(guān)的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。塑料制品成形的方法雖然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市場中塑料成形模具產(chǎn)量中約半數(shù)是注塑模具。</p><p>　　目前，我國模具生產(chǎn)廠點約有3萬多家，從業(yè)人數(shù)80多萬人。2005年模具出口7.4億美元，比2004年的4.9億美元增長約50％，均居世界前列。2006年，我國塑料模具總產(chǎn)值約300多億元人民幣，其中出口額約58億元人民幣。除自產(chǎn)自用外，市場

5、銷售方面，2006年中國塑料模具總需求約為313億元人民幣，國產(chǎn)模具總供給約為230億元人民幣，市場滿足率為73.5%。在我國，廣東、上海、浙江、江蘇、安徽是主要生產(chǎn)中心。廣東占我國模具總產(chǎn)量的四成，注塑模具比例進(jìn)一步上升，熱流道模具和氣輔模具水平進(jìn)一步提高。</p><p>　　注塑模具在量和質(zhì)方面都有較快的發(fā)展，我國最大的注塑模具單套重量己超過50噸，最精密的注塑模具精度己達(dá)到2微米。制件精度很高的小模數(shù)齒輪

6、模具及達(dá)到高光學(xué)要求的車燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模，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及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在CAD/CAM技術(shù)得到普及的同時， CAE技術(shù)應(yīng)用越來越廣，以 CAD/CAM/CAE一體化得到發(fā)展，模具新結(jié)構(gòu)、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，特別是汽車、家電等工業(yè)快速發(fā)展，使得注

7、塑模的發(fā)展迅猛。</p><p>　　模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價格低等特點，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。  近年來，國內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件

8、。</p><p>　　1.2 模具的發(fā)展趨勢</p><p>　　經(jīng)過近幾年的發(fā)展，塑料模具已顯示出一些新的發(fā)展趨勢： </p><p>　　1、大力提高注塑模開發(fā)能力。</p><p>　　將開發(fā)工作盡量往前推，直至介入到模具用戶的產(chǎn)品開發(fā)中去，甚至在尚無明確用戶對象之前進(jìn)行開發(fā)，變被動為主動。這種做法打破了長期以來模具廠只能

9、等有了合同，才能根據(jù)用戶要求進(jìn)行模具設(shè)計的被動局面。   </p><p>　　2、注塑模具從依靠鉗工技藝轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽楷F(xiàn)代技術(shù)。</p><p>　　隨著模具企業(yè)設(shè)計和加工水平的提高，注塑模具的制造正在從過去主要依靠鉗工的技藝轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕揽考夹g(shù)。這不僅是生產(chǎn)手段的轉(zhuǎn)變，也是生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變和觀念的上升。這一趨勢使得模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷提高，模具精度越來越高，生產(chǎn)周

10、期越來越短，鉗工比例越來越低，最終促進(jìn)了模具工業(yè)整體水平不斷提高。與此趨勢相適應(yīng)，生產(chǎn)模具的主要骨干力量從技藝型人才逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)型人才是必然要求。</p><p>　　3、模具生產(chǎn)正在向信息化迅速發(fā)展。</p><p>　　在信息社會中，作為一個高水平的現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是CAD/CAM的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前許多企業(yè)已經(jīng)采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CI

11、MS、ERP等技術(shù)及其它先進(jìn)制造技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，這些都是信息化的表現(xiàn)。向信息化方向發(fā)展這一趨向已成為行業(yè)共識。</p><p>　　4、注塑模向更廣的范圍發(fā)展。</p><p>　　隨著人類社會的不斷進(jìn)步，模具必然會向更廣泛的領(lǐng)域和更高水平發(fā)展?，F(xiàn)在，能把握機(jī)遇、開拓市場，不斷發(fā)現(xiàn)新的增長點的模具企業(yè)和能生產(chǎn)高技術(shù)含量模具企業(yè)的業(yè)務(wù)很是紅火，利潤水平和職工收入都很好。因此，模具企業(yè)應(yīng)

12、把握這個趨向，不斷提高綜合素質(zhì)和國際競爭力。</p><p>　　隨著市場的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會不斷發(fā)展，因此對模具的要求也越來越高。為了滿足市場需要，未來的塑料模具無論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工都必將有較快發(fā)展。超大型、超精密、長壽命、高效模具；多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會不斷發(fā)展，隨之將產(chǎn)生一些特殊的、更為先進(jìn)的

13、加工方法。各種模具型腔表面處理技術(shù)，如涂覆、修補(bǔ)、研磨和拋光等新工藝也會不斷得到發(fā)展。</p><p>　　1.3 畢業(yè)設(shè)計的意義</p><p>　　通過此次畢業(yè)設(shè)計進(jìn)一步的對模具設(shè)計專業(yè)的了解，熟練掌握模具的工作流程。另外，在具有必備的基礎(chǔ)理論知識和專門知識的基礎(chǔ)上，重點掌握從事模具設(shè)計與制造專業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H工作所需基本能力和基本技能，包括塑料模具設(shè)計與制造能力，利用模具moldflow

14、,UG，CAD/CAM等軟件進(jìn)行模具設(shè)計的能力等等。</p><p>　　1.4 本文主要研究內(nèi)容</p><p>　　利用Moldflow注塑模具分析軟件，針對插線板底蓋塑料模具進(jìn)行填充、保壓、冷卻、變形等流動方案分析，并進(jìn)行工藝參數(shù)、澆口位置、冷卻系統(tǒng)等方面的設(shè)計；</p><p>　　研究分析結(jié)果，綜合分析其合理性；</p><p>

15、　　對產(chǎn)品成型方案進(jìn)行工藝參數(shù)、澆口位置、冷卻系統(tǒng)等的優(yōu)化并加以比較，確定最佳成型方案；</p><p>　　利用UG和AutoCAD繪制插線板底蓋模具圖和成型零件圖。</p><p><b>　　2、塑件及原料信息</b></p><p>　　2.1 塑件成型工藝性分析</p><p>　　應(yīng)用Pro/ENGINEE

16、R Wildfire 5.0繪制模具的三維視圖，如圖1和圖2所示。</p><p>　　圖1 插線板底蓋內(nèi)側(cè)</p><p>　　圖2 插線板底蓋外側(cè)</p><p>　　在應(yīng)用Pro/ENGINEER Wildfire 5.0繪制模具的三維視圖的基礎(chǔ)上導(dǎo)出的塑件插線板底蓋的三視圖，如圖3所示。</p><p>　　圖3 插線板底蓋三視

17、圖</p><p>　　制件說明：插線板后蓋零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,具有內(nèi)外側(cè)孔與側(cè)凹,故成型時需采用抽芯機(jī)構(gòu)。 由塑件表面質(zhì)量有要求，制件表面不能留有澆口與頂出痕跡。另外，由產(chǎn)品圖可見,插線板后蓋零件在形狀、尺寸等方面差異很大, 如此大的差異要在同一副模具中注射成型,一方面也給加工制作、注射成型帶來很大的難度, 另一方面給設(shè)計帶來較大的難度。綜合以上因素,模具整體結(jié)構(gòu)方案如下所述。</p><p&g

18、t;<b>　　2.2工藝要求</b></p><p>　　外觀要求：工件是插線板底蓋，工藝要求不高，只要沒有明顯的工件填充不足、變形以及彎曲等影響使用的注塑缺陷，就可以使用，所以設(shè)定工件的制造公差。</p><p>　　體積計算：該產(chǎn)品材料為PVC，查書本（新編塑料模具設(shè)計手冊）得知其密度為1.38克/立方厘米，收縮率為0.1%～0.5%，平均收縮率為0.3﹪。使用

19、PRO/E軟件畫出三維實體圖，軟件能自動計算出所畫圖形塑件的體積和質(zhì)量。</p><p>　　2.3 制件材料的選擇</p><p>　　對于這種大批量生產(chǎn)的小制件，所選材料一般是聚氯乙烯，英文縮寫PVC。聚氯乙烯本色為微黃色半透明狀，有光澤。隨助劑用量不同，分為軟、硬聚氯乙烯，軟制品柔而韌，手感粘，硬制品的硬度高于低密度聚乙烯，而低于聚丙烯，在屈折處會出現(xiàn)白化現(xiàn)象。常見制品：板材、管材

20、、鞋底、玩具、門窗、電線外皮、文具等。是一種使用一個氯原子取代聚乙烯中的一個氫原子的高分子材料。</p><p>　　2.3.1 主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　密度（ g/cm3）： 1.35～1.45</p><p>　　比容 （cm3/g ）： 0.69～0.74</p><p>　　吸水率 (24h) （%） ： 0.07～0.

21、4</p><p>　　收縮率 （% ）：0.6～1.5</p><p>　　熔點 (0C) ：160～212</p><p>　　抗拉屈服強(qiáng)度 （Mpa） ： 35～50</p><p>　　拉伸彈性模量 （Mpa )： 2.4～4.2</p><p>　　彎曲強(qiáng)度 （Mpa） ：90</p><

22、p>　　沖擊強(qiáng)度 （kJ/m2 ）：58 </p><p>　　硬度 HB ：16.2</p><p>　　體積電阻率（ ） ：6.71</p><p>　　擊穿電壓 （Kv/mm ）：26.5</p><p>　　2.3.2 工藝特性</p><p>　　聚氯乙烯具有如下成型加工工藝特性：1、熱穩(wěn)

23、定性差。為避免材料過熱分解，應(yīng)盡量避免一切不必要的受熱現(xiàn)象，嚴(yán)格控制成型溫度，避免物料在料筒內(nèi)滯留時間過長(特別是生產(chǎn)啟動和班次交接時)，并應(yīng)盡量減少塑化過程中的摩擦熱。聚氯乙烯熔融粘度高，熔融加工工藝中應(yīng)盡量避免使用分子量太高的品級，配料中應(yīng)加入適當(dāng)潤滑劑以增加物料流動性，穩(wěn)定劑應(yīng)采用效率較高的有機(jī)錫類，如馬來酸二丁基錫、二月桂酸二正辛基錫等。注塑成型不宜采用柱塞式注塑機(jī)。2、聚氯乙烯熔體粘度高，需要較高的成型壓力，為避免熔體破裂，注

24、塑、擠出時宜采用中、低速，避免高速。3、聚氯乙烯熱分解時放出氯化氫，對設(shè)備有腐蝕作用，加工的金屬設(shè)備應(yīng)采取電鍍的防護(hù)措施或采用耐腐鋼材。4、聚氯乙烯熔體冷卻速度快(比熱容僅為836—1170kJ／(kg?K)，且無相變熱)，成型周期短。</p><p>　　2.4 模具材料的選擇</p><p>　　模具材料選用牌號為3547-692A、制造商為Geon的PVC。其性質(zhì)有：熔體密度為1.

25、06，固體密度為1.19，彈性模量為3280MPa。材料的推薦工藝參數(shù)如圖4所示。</p><p>　　圖4 工藝參數(shù)</p><p>　　2.5 PVC成型工藝參數(shù)</p><p><b>　　表1成型工藝參數(shù)</b></p><p>　　2.6 對塑件設(shè)計的原則和要求</p><

26、;p>　　塑料制件主要是根據(jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計，由于塑件有特殊的機(jī)械性能，因此設(shè)計塑件時必須充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點，補(bǔ)償其缺點，在滿足使用要求的前提下，塑件的形狀盡可能地做到簡化模具結(jié)構(gòu)，符合成型工藝特點，在設(shè) 計時必須考慮： </p><p>　　1、塑件的物理機(jī)械性能，如強(qiáng)度、剛性、韌性、彈性、吸水性等；</p><p>　　2、塑料的成型工藝性，如流動性；</p>

27、<p>　　3、塑料形狀應(yīng)有利于充模流動、排氣、補(bǔ)縮，同時能適應(yīng)高效冷卻硬化（塑性塑料）或快速受熱固化（熱固性塑料）；</p><p>　　4、塑件在成型后收縮情況及各向收縮率差異；</p><p>　　5、模具總體結(jié)構(gòu)，特別是抽芯與脫出塑件的復(fù)雜程度；</p><p>　　6、模具零件的形狀及制造工藝。</p><p>　　除此之

28、外，還應(yīng)考慮塑件設(shè)計原則：</p><p>　　1、在滿足性能和使用條件下，盡可能使結(jié)構(gòu)簡單、壁厚均勻、連接可靠、裝使用方便；</p><p>　　2、結(jié)構(gòu)合理，用簡單的加工方法就能完成模具的制作；</p><p>　　3、減小成型加工后的輔助加工。</p><p>　　3 型腔布局與校核</p><p>　　型腔數(shù)

29、目的確定因素主要根據(jù)四個，分別根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、鎖模力、塑件精度、以及注射量來確定。</p><p>　　模具有單型腔模具與多型腔模具之分，其中，單型腔模具的結(jié)構(gòu)簡單，制造的成本低，周期短，工藝參數(shù)易于控制，塑件精度高，但是生產(chǎn)效率低、造成塑件的成本高；而多型腔模具則提高了塑件的生產(chǎn)率，降低了成本，但是另一方面造成了模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本與周期長，工藝參數(shù)難于控制，塑件的精度低等。</p><p&

30、gt;　　所以根據(jù)要求合理的選擇型腔的數(shù)量對降低生產(chǎn)的成本是很重要的。該塑件結(jié)構(gòu)沒有側(cè)向孔的成形，行腔形狀雖然有些復(fù)雜，根據(jù)形狀，采用組合鑲嵌型芯的方法，將成型零件分成幾部分后，使制造方便，利用推桿推瓶子內(nèi)部型芯脫模，動作可靠，也不影響瓶子的外觀；采用標(biāo)準(zhǔn)模架，省去了不必要的加工麻煩，減少了加工時間，從而減少了人力、物力、才力，提高了生產(chǎn)效率。該制件精度要求高，又是分批量生產(chǎn)，而且其螺紋需要采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，所以型腔數(shù)量確定及校核如下：

31、</p><p>　　根據(jù)市場經(jīng)濟(jì)及生產(chǎn)效率的要求，本模具采用一模兩腔型腔結(jié)構(gòu)，即型腔數(shù)目 。因型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關(guān)，因此有任何一個參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。一般根據(jù)注射機(jī)料筒塑化速率確定型腔數(shù)量；</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　式中 ——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一

32、般取0.8；</p><p>　　——注射機(jī)最大注塑量，g；</p><p>　　——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量，；</p><p>　　——單個塑件的質(zhì)量，。</p><p>　　式中、、也可以為注射機(jī)最在注射體積（cm3）、澆注系統(tǒng)凝料體積（cm3）、單個塑件的體積（cm3）。</p><p><b>　　由此

33、可求出：</b></p><p>　　故取 可滿足設(shè)計要求。</p><p>　　此外，為了降低模具的復(fù)雜程度，保持一定的生產(chǎn)效率，增加模具的可靠程度，所以確定采用一模兩腔。</p><p>　　因為是采用一模兩腔的方式，所以型腔的布置也比較簡單，擬采用對稱排列。如圖5所示：</p><p><b>　　圖5 型腔

34、布局</b></p><p>　　4 注射機(jī)的選擇及校核</p><p>　　設(shè)計模具時，應(yīng)詳細(xì)地了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計出合乎要求的模具，應(yīng)了解的技術(shù)規(guī)范有：注射機(jī)的最大注射量、最大注射壓力、最大鎖模力、最大成型面積、模具最大厚度和最小厚度、最大開模行程以及機(jī)床模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸。</p><p>　　4.1 注射容量的計算&l

35、t;/p><p>　　注射容量是選擇注射機(jī)的重要參數(shù)，它在一定程度上反映了注射機(jī)的注射能力。在確定了單個塑件的體積和模腔數(shù)量就可大體計算多模塑件的體積，再加上澆注系統(tǒng)中主流道、分流道、澆口、冷井的體積，就是一模的塑料的總體積V塑，在選擇注塑機(jī)的注射容量V注時可以用下式計算。</p><p><b>　　以容量計算時，</b></p><p><

36、;b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中 V注--注射機(jī)最大注射容量，cm3；</p><p>　　V塑--成型塑件與澆注系統(tǒng)體積總和，cm3；</p><p>　　0.8—最大注射容量的利用系數(shù)。</p><p>　　由以上塑件的尺寸，用三維制圖軟件Pro/E近似計算如圖6所示。</p>&l

37、t;p>　　圖6 塑件質(zhì)量屬性</p><p><b>　　插線板底蓋的體積：</b></p><p>　　估算澆注系統(tǒng)的體積：</p><p><b>　　插線板底蓋的質(zhì)量：</b></p><p>　　估算澆注系統(tǒng)的質(zhì)量：</p><p><b>　

38、　塑件總體積：</b></p><p><b>　　塑件總重量：</b></p><p><b>　　根據(jù)公式得：</b></p><p><b>　　或滿足注射量:</b></p><p>　　式中 </p><p&g

39、t;<b>　　所以，有</b></p><p>　　這樣說明在選用注射機(jī)時，最大注射容量要不小于76cm3 或注射量不小于55g。</p><p>　　4.2 應(yīng)用Moldflow進(jìn)行流動分析</p><p>　　流動分析用于預(yù)測熱塑性高聚物在模具內(nèi)的流動。Moldflow通過程序，模擬從注塑點開始逐漸擴(kuò)散到相鄰點的 流動前沿，直到流動前沿

40、擴(kuò)展并填充完制件上最后一個點，完成流動分析計算。進(jìn)行流動分析是為了獲得最佳保壓階段設(shè)置，從而盡可能地較低由保壓引起的制品收縮、翹曲等質(zhì)量缺陷。</p><p>　　圖7 體積收縮率 圖8 頂出時的體積收縮率</p><p>　　由圖7和圖8可知，在所選的材料和注塑機(jī)等條件下應(yīng)用Moldflow對制件的分析結(jié)果證明收縮率較均勻。又因為收縮率

41、的結(jié)果越均勻越好。所以此種選擇較為合理。</p><p>　　圖9 注射位置處壓力XY圖 圖10 速度/壓力切換是的壓力</p><p>　　由圖9可知此處采用了曲線保壓方式，且有利于得到較均勻的制件收縮率分布。由圖10可知將制件填滿的最小壓力是138.4MPa，所以所選注塑機(jī)的壓力最小要大于138.4MPa。</p><p>　

42、　4.3 注射機(jī)的選擇</p><p>　　因材料為PVC，單個工件的體積為30.6，選擇螺桿式注塑機(jī)的型號為： SZ-250/160，其轉(zhuǎn)速為20-30 轉(zhuǎn)／秒，噴嘴形式為直通式。</p><p>　　注射機(jī)的其他參數(shù)如下表2：</p><p><b>　　表2 注射機(jī)參數(shù)</b></p><p>　　4.4 注

43、射機(jī)的校核</p><p>　　4.4.1 注射量的校核</p><p>　　由前面計算可知單件塑件重量為，澆注系統(tǒng)重量為，則每次注射所需塑料量為： </p><p><b>　　塑件總體積： </b></p><p>　　注射機(jī)的最大注射量187×0.8=149.6>60.6g。</p>

44、;<p><b>　　所以能滿足要求</b></p><p>　　4.4.2 鎖模力校核</p><p>　　注射成型時，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關(guān)，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現(xiàn)溢料現(xiàn)象，應(yīng)使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆

45、注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機(jī)額定鎖模離，即：</p><p><b>　　（4-2）</b></p><p>　　式中為單個塑件在分型面上的投影面積，mm2 ;</p><p>　　為澆注系統(tǒng)在分型面上的投影與型腔不重疊部分的面積，mm2 ；</p><p>　　P為塑料熔體在型腔中的成型壓力，Mpa&

46、lt;/p><p>　　為注塑機(jī)的額定銷模力，N</p><p>　　、初步估算各為、3.85cm2，注射壓力由圖9知：最大注射壓力為133.2Mpa，因此有：</p><p>　　而＝1600KN>1578.77KN</p><p><b>　　則鎖模力滿足要求。</b></p><p>　　

47、4.4.3 注射壓力的校核</p><p>　　塑件成型所需要的壓力是有注射機(jī)類型、噴嘴形式、塑件流動性、澆注系統(tǒng)和型腔的流動阻力等因素決定的，我們設(shè)計模具時，可根據(jù)塑料的注射成型工藝確定塑件的注射壓力與注射機(jī)額定壓力相比較，材料PVC的注射成型工藝參數(shù)中塑件的注射壓力為80-140MPa。，用moldflow軟件分析得到壓力，如下圖11，可知注射壓力為137.8MPa，小于我們所選注射機(jī)的180MPa。故滿足

48、要求。即注射機(jī)的公稱注射壓力要大于成型壓力，要 > 。</p><p>　　又因為=180MPa =137.8MPa（80~140MPa ）</p><p><b>　　即 > </b></p><p>　　∴ 注射機(jī)的注射壓力合格。</p><p><b>　　圖11 壓

49、力</b></p><p>　　4.4.4 開模行程的校核</p><p>　　注射機(jī)開模行程是有限的，開模行程應(yīng)該滿足分開模具取出塑件的需要。因此，塑料注射成型機(jī)的最大開模距離必須大于取出塑件所需的開幕距離。為了保證開模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對于雙分型面注射模具，需要滿足下式：</p><p><b>　?。?-3）</

50、b></p><p>　　式中 —模具開模行程；</p><p>　　—推出距離（脫模距離，H1=10mm）</p><p>　　—塑件高度；（H2=14mm）</p><p>　　—定模板與中間板之間的分開距離。（）</p><p>　　則 =10+14+90+5~10=122mm&

51、lt;/p><p>　　注射機(jī)最大開合模行程 。</p><p><b>　　故滿足要求。</b></p><p>　　4.4.5 模具厚度與注射機(jī)閉合高度的校核</p><p>　　模具厚度H和注射機(jī)閉合高度的校核可以按照下式進(jìn)行校核。</p><p>　　Hmin>H>Hmax<

52、;/p><p>　　式中 Hmin -----注射機(jī)允許最小模厚（Hmin =205mm）</p><p>　　Hmax ----注射機(jī)允許最大模厚（Hmax =400mm）</p><p>　　由于模具厚度H=324mm，400>324>205，故能滿足要求。</p><p>　　由以上各個參數(shù)校核可以得出所選的注射機(jī)完全能夠

53、滿足本次塑件的注射成型要求。</p><p>　　5 產(chǎn)品澆注方案的設(shè)計</p><p>　　5.1 分型面的選擇</p><p>　　分型面是模具動模和定模的結(jié)合處，在塑件的最大外形處，是為了塑件和凝料的取出而設(shè)計的，分型面有單分型面與多分型面之分，而且根據(jù)塑件的形狀有平面、曲面和斜面幾種。</p><p>　　影響選取分型面的因素很多

54、，合理的選擇分型面是使塑件能完好成型的先決件。選擇分型面時，應(yīng)從以下幾個方面考慮：</p><p>　　1、分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓處，使塑件易于脫模；</p><p>　　2、塑件在開模后留在動模上；</p><p>　　3、分型面上的痕跡不影響塑件的外觀；</p><p>　　4、澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；</p&g

55、t;<p>　　5、使推桿痕跡不留在塑件外觀表面上；</p><p>　　6、便于模具的制造。</p><p>　　綜上所述，可得如圖12所示的分型面滿足要求：</p><p><b>　　圖12 分型面</b></p><p>　　5.2 注塑產(chǎn)品有限元模型的建立</p><p&

56、gt;　　本設(shè)計的研究對象為插線板底蓋注塑模具，將塑件修復(fù)后的proe模型通過STL導(dǎo)入Moldflow/MPI模塊，在MPI中進(jìn)行有限元劃分。</p><p>　　5.2.1 制件模型的導(dǎo)入</p><p>　　將制件的proe模型先另存為STL格式，然后將其導(dǎo)入Moldflow中。在導(dǎo)入對話框選擇雙層面進(jìn)行操作。得到如圖13所示的未經(jīng)處理的零件圖</p><p&g

57、t;　　圖13 處理前的模型</p><p>　　5.2.2 制件有限元的初始劃分</p><p>　　對已經(jīng)導(dǎo)入Moldflow中的未經(jīng)處理前得模型進(jìn)行有限元劃分，初始劃分結(jié)果如圖14所示，初始化統(tǒng)計結(jié)果如圖15所示。</p><p>　　圖14 模型的初步網(wǎng)格劃分</p><p>　　圖15 初步網(wǎng)格統(tǒng)計</p>

58、<p>　　由上面的網(wǎng)格統(tǒng)計對話框可以得到：表面三角形單元為4206個，節(jié)點為2093個，沒有柱體單元，連通區(qū)域1個；自由邊0條，共用邊6309條，交叉邊0條；配向不正確單元0個，相交單元0個，完全重疊單元0個，復(fù)制柱體0個；最小縱橫比1.16，最大縱橫比24.29，平均縱橫比2.50；匹配百分比90.6%，相互百分比91.3%。</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)可以很清晰的看出初始有限元劃分的問題所在

59、，最大縱橫比>10影響后續(xù)分析，所以應(yīng)該對網(wǎng)格進(jìn)行修復(fù)。</p><p>　　5.2.3 制件有限元模型的完善</p><p>　　由于MPI模塊在生成網(wǎng)格時，由于模型的幾何形狀、大小等原因，會產(chǎn)生單元的重疊和交叉，縱橫比的不合理，出現(xiàn)自由邊和不連貫等問題，所以要對網(wǎng)格進(jìn)行進(jìn)一步的修改和調(diào)整。在本設(shè)計中出現(xiàn)的主要問題是縱橫逼的 不合理 ，所以主要是降低縱橫比。</p>

60、<p>　　縱橫比表示的是一個單元的邊寬度和其邊上的高的關(guān)系。而且縱橫比是一個很重要的因素，它影響到分析的精度。在一些敏感區(qū)域，對縱橫比就顯得更加重要，通常情況下，縱橫比的平均值最大不得超過10。</p><p>　　降低縱橫比的方法一般有：自動修補(bǔ)、合并節(jié)點、交換共用邊、插入節(jié)點以及對某區(qū)域重新劃分網(wǎng)格。進(jìn)行一系列修復(fù)后得到的處理后的網(wǎng)格劃分如圖16所示，網(wǎng)格統(tǒng)計結(jié)果如圖17所示。</p>

61、;<p>　　圖16 修復(fù)后網(wǎng)格 圖17 修復(fù)后網(wǎng)格統(tǒng)計</p><p>　　由上面的網(wǎng)格統(tǒng)計對話框可以得出：表面三角形單元為4130個，節(jié)點為2055個，沒有柱體單元，連通區(qū)域1個；自由邊0條，共用邊6195條，交叉邊0條；配向不正確單元0個，相交單元0個，完全重疊單元0個，復(fù)制柱體0個；最小縱橫比1.16，最大縱橫比8.22，平均縱橫比2.42；匹配百分比90.6

62、%，相互百分比91.4%。</p><p>　　由上分析結(jié)果可以看出：最大縱橫比<10，而且其他參數(shù)也符合要求，所以可以進(jìn)行流動、冷卻和翹曲分析，并且可以得到比較精確的結(jié)果。</p><p>　　5.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　5.3.1 主澆道</p><p>　　在臥式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為使凝料

63、能從其中順利拔出，需設(shè)計成圓錐形，錐角為2°～6°,在這里錐角選擇為。由于初選注射機(jī)的型號為SZ-250/160，查表得噴嘴圓弧球半徑為SR12mm，噴嘴孔直徑為￠4mm 。主流道通常設(shè)計在主流道襯套（澆口套）中，為了方便注射，主流道始端的球面必須比注射機(jī)的噴嘴圓弧半徑大1～2mm，防止主流道口部積存凝料而影響脫模，通常將主流道小端直徑設(shè)計的比噴嘴孔直徑大0.5～1mm。其中，澆口套主流道大端直徑D應(yīng)盡量選得小些。如

64、果D過大模腔內(nèi)部壓力對澆口套的反作用也將按比例增大，到達(dá)一定程度澆口套容易從模體中彈出。</p><p>　　根據(jù)公式 </p><p><b>　　式中 ；</b></p><p>　　—流經(jīng)主流道的熔體容積(包括各個型腔、各級分流道、主流道，以及冷料穴的容積)（）；</p><p&

65、gt;　　—因熔體材料而異的常數(shù)。查新編模具設(shè)計手冊可知硬質(zhì)PVC的=2.3。</p><p>　　澆注系統(tǒng)的熔體容積在第4章計算可知，=60.6。代入公式計算主流道大端直徑得:</p><p>　　如下圖18所示為主流道各部尺寸：</p><p>　　圖18 主流道尺寸</p><p>　　主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如：T8A、T10

66、A等材料制造，如處理硬度53—57HRC。澆口套與模板之間的配合采用H7/h6的過渡配合，澆口套與定位圈采用H9/f9的配合。</p><p>　　定位環(huán)使?jié)部谔缀妥⑸錂C(jī)噴嘴孔起對正定位，定位環(huán)與注射機(jī)定位孔配合直徑應(yīng)按選用的注射機(jī)的定位孔直徑設(shè)計，一般比定位孔直徑小0.1到0.3mm，以便于裝模，定位環(huán)的材料選用T8A。</p><p>　　5.3.2 分澆道</p>&

67、lt;p>　　分流道指塑料熔體從主流道進(jìn)入多腔模各個型腔的通道，對熔體流動起分流轉(zhuǎn)向作用，要求熔體壓力和熱量在分流道中損失小。常用分流道的截面面形狀有圓形、梯形、U字形和六角形等。要減少流道內(nèi)的壓力損失，則希望流道的截面積大，流道的表面積小，以減少傳熱損失，因此可用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率。圓形截面效率最高（即比表面最小），由于正方形流道凝料脫模困難，實際使用側(cè)面具有斜度為 5°～ 10°的梯形

68、流道。淺矩形及半圓形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用，當(dāng)分型面為平面時，可采用梯形或U字型截面的分流道。而分流道的截面尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的成形體積、塑件壁厚、塑件形狀、所用塑料的工藝性能、注射速率以及分流道的長度等因素來確定。</p><p>　　從上述分析，為了減少流道的熱量損失考慮到流道的效率，該模具分流道截面采用圓形截面，如圖19所示。</p><p>　　圖19 分流

69、道截面</p><p><b>　　5.3.3 澆口</b></p><p>　　(1)確定澆口的形狀</p><p>　　本設(shè)計中采用潛伏式澆口如圖20所示。</p><p>　　圖20 潛伏式澆口</p><p><b>　　潛伏式澆口的優(yōu)點：</b></p&g

70、t;<p>　　潛伏式澆口一般設(shè)在塑件側(cè)面較隱蔽處，所以不影響塑件的美觀。</p><p>　　塑件成形后頂出時澆口與塑件自動拉斷，所以容易實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。</p><p><b>　?。?）確定澆口位置</b></p><p>　　澆口位置的選擇要考慮以下原則：</p><p>　　盡量縮短流動距離 。&

71、lt;/p><p>　　避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷。</p><p>　　澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處。</p><p>　　考慮分子定向的影響。</p><p>　　減少熔接痕提高熔接強(qiáng)度。</p><p>　　在選定成型方案之前，對制品進(jìn)行最佳澆口位置的分析。如圖21所示：</p><p>&

72、lt;b>　　圖21 澆口匹配性</b></p><p>　　5.3.4 澆注方案設(shè)計</p><p>　　現(xiàn)有兩種澆注系統(tǒng)設(shè)計方案：在材料和注射機(jī)以及其他條件一致的條件，選擇只有兩個澆口位置和有四個澆口位置的情況對制件進(jìn)行分析。從Moldflow模擬分析的結(jié)果可以得出最佳的澆注系統(tǒng)設(shè)計方案。</p><p>　　方案一：兩個澆口位置</p

73、><p>　　如圖22所示為設(shè)有兩個澆口位置的制件方案圖。注射位置在主流道上，且有且僅有一個（圖22中黃色點的位置）。</p><p>　　圖22 澆注方案一</p><p>　　方案二：四個澆口位置</p><p>　　由于制件太長，所以改用四個澆口的澆注系統(tǒng)。澆注位置在主流道上（黃的點處），如圖23所示。</p><p&

74、gt;　　圖23 澆注方案二</p><p>　　5.4 冷料穴和脫料裝置</p><p><b>　?。?）冷料穴</b></p><p>　　冷料穴一般設(shè)置在主流道的末端，它的作用是用來儲存注射間歇期間，噴嘴前端由散熱造成的溫度降低而產(chǎn)生的冷料。在注射時如果它們進(jìn)入流道，將堵塞流道并減緩料流速度；進(jìn)入型腔，將在塑件上出現(xiàn)冷疤或冷斑。影響

75、塑件質(zhì)量。同時在開模時，冷料進(jìn)又起到將主流道的凝料從澆口套中拉出的作用。冷料穴直徑應(yīng)大于主流道的大端直徑，其長度約為主流道的大端直徑，這樣有利于物料的流動。</p><p>　　冷料穴設(shè)置在主流道末端相對的動模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或大一些，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。</p><p><b>　?。?）脫料裝置</b&g

76、t;</p><p>　　1、普通澆注系統(tǒng)的凝料的脫出。通常采用側(cè)澆口、直接澆口及盤形環(huán)澆口類型的模具，其澆注系統(tǒng)凝料一般與塑件連在一起。塑件脫出時，先用拉料桿拉住冷料穴，使?jié)沧⑾到y(tǒng)留在動模一側(cè)，然后用推桿或拉料桿推出，靠其自重而脫落。</p><p>　　2、潛伏式澆口澆注系統(tǒng)凝料的脫出。采用潛伏式澆口模具，其脫模裝置必須分別設(shè)置塑件和流道凝料的推出機(jī)構(gòu)，在推出過程中，澆口被拉斷，塑件與

77、澆注系統(tǒng)凝料各自自動脫落?？刹扇∫韵路绞矫摮瞿希豪猛萍袛酀部谀?，利用差動式推桿切斷澆口凝料，其他形式。本設(shè)計中利用的是Z字形拉料桿，如圖24所示。</p><p>　　圖24 拉料桿</p><p><b>　　5.5 排氣方式</b></p><p>　　當(dāng)塑料熔體注入型腔時，如果型腔內(nèi)原有氣體，使蒸汽不能順利地排出，將在制

78、品上形成氣孔,接縫，表面輪廓不清，不能完全充滿型腔，同時還會因氣體被壓縮而產(chǎn)生的高溫灼傷制件，使之產(chǎn)生痕跡，而且型腔內(nèi)氣體被壓縮產(chǎn)生的反壓力會降低充模速度，影響注塑周期和產(chǎn)品質(zhì)量（特別在高速注射時），因此必須考慮排氣問題，注射模成型時排氣通常用如下四種方式進(jìn)行：</p><p><b>　　利用配合間隙排氣</b></p><p>　　在分型面上開設(shè)排氣槽排氣<

79、/p><p><b>　　利用排氣塞排氣</b></p><p><b>　　強(qiáng)制性排氣</b></p><p>　　由于此塑件的成型部分是由幾個組合鑲嵌而成的，之間有比較多的配合間隙（包括分型面），所以在塑件成型的時候可以利用這些配合縫隙排氣，不用特地的開設(shè)排氣槽。</p><p>　　6 不同成型

80、方案的CAE分析及對比研究</p><p>　　6.1 流變分析的目的及方法</p><p>　　對于任何注塑成型來說，最重要的是控制塑料在模具中的流動方式。制品的血多缺陷，如氣穴、熔接痕、短射乃至制品的變形、冷卻時間等都與塑料在模具中的流動方式有關(guān)。</p><p>　　流動分析的目的是預(yù)測熔融體流經(jīng)流道，澆口填充型腔的過程。通過流動模擬，可幫助設(shè)計時確定合理的

81、澆口數(shù)量和布置。優(yōu)化注射成型工藝參數(shù)，預(yù)測所需的注射壓力和鎖模力，發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的成型缺陷。由于塑件熔融體得非牛頓特性和流動過程的非等溫、非穩(wěn)態(tài)性，導(dǎo)致熔融體充模流動過程模擬相當(dāng)困難，需要從連續(xù)介質(zhì)力學(xué)一般理論出發(fā)建立控制方程，借助于數(shù)值方法（有限元、有限差分、邊界元）來求解。</p><p>　　6.2 MPI/Flow流變分析結(jié)果及其比較</p><p>　　6.2.1 MPI充填

82、分析結(jié)果及比較</p><p>　　充填階段從熔體進(jìn)入模腔開始，當(dāng)熔體達(dá)到模具模腔的末端，模具模腔體積被填滿時就完成了填充。充填分析計算出從注塑開始到模腔被填滿整個過程中的流動前沿位置。該分析用來預(yù)測制件，塑件以及相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)置下的充填行為。 充填分析要得到一個合理的填充結(jié)果，才能保證后序的分析在實現(xiàn)制件填充的基礎(chǔ)上進(jìn)行。</p><p>　?。?) 填充時間 填充時間是指熔

83、融體填滿整個型腔所需要的時間。兩種方案的分析結(jié)果分別如圖25和圖26所示。</p><p>　　圖25 填充時間（澆注方案一） 圖26 填充時間（澆注方案二）</p><p>　　從云紋圖中可以看出，云紋線的間距相同，既是熔體流動前沿速度相等，制件各個遠(yuǎn)端幾乎在同一時刻充滿制件，可以達(dá)到平衡充模。方案一的填充時間是1.262s，方案二的填充時間是1.516s。從分析結(jié)果看，

84、雖然方案一的填充時間比方案二要短0.25s，但方案二比方案一要填充的更為均勻。</p><p>　?。?）氣穴位置 氣穴是指在塑料熔融體注射填充過程中，模腔內(nèi)除了原有空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而成的水蒸氣，塑料局部過熱分解產(chǎn)生的底分子揮發(fā)性氣體等。這些氣體若不能通過排氣筒順利排除模腔，將會造成不完全填充和保壓，影響制品成型，并且經(jīng)常會使困氣區(qū)域溫度升高造成制件表面灼傷影響制件脫模后的質(zhì)量。&l

85、t;/p><p>　　圖27 氣穴（澆注方案一） 圖28 氣穴（澆注方案二）</p><p>　　從圖27和圖28可以看出，兩種方案所形成的氣穴都較少，方案二的氣穴要比方案一的更少，而且大多都位于內(nèi)側(cè)和側(cè)面，這樣既不影響制件表面美觀也易于設(shè)置排氣裝置。綜上所述，澆注方案二較好。</p><p>　?。?）速度/壓力切換時的壓力 速度/壓力切換時的

86、壓力可以判斷所選壓力是否能將塑件填滿。</p><p>　　圖29 速度/壓力切換時的壓力（澆注方案一） 圖30 填充不滿的區(qū)域</p><p>　　圖31 速度/壓力切換是的壓力（澆注方案二）</p><p>　　由圖29所示的填充壓力圖及圖30所示的填充不滿的區(qū)域圖可以看出在澆注方案一情況下塑件會出現(xiàn)壓力不足以填滿整個制件的情形。如圖31所示在這種方

87、案下制件能完全被填滿，而在結(jié)束時側(cè)面壓力幾乎為零，這樣就不會留下殘余應(yīng)力，更利于制件的加工。由此也可以判定方案二才是最佳方案。</p><p>　　6.2.2 保壓分析結(jié)果及比較</p><p>　　由于塑料熔融體從熔融態(tài)冷卻到固態(tài)時體積變化很大。注射保壓的目的是對澆口的塑料熔融體保持壓力，使得當(dāng)模腔內(nèi)的塑料制品產(chǎn)生收縮時，塑料熔融體能繼續(xù)充滿模腔。保壓階段對于提高制品的密度，減少收縮和

88、克服制品表面缺陷有重要作用。保壓模擬的目的是預(yù)測保壓過程中型腔內(nèi)的壓力場、溫度場、密度分布和剪切應(yīng)力分布等。</p><p>　?。?） 體積收縮率 體積收縮率是指塑料聚合物從熔融溫度逐步冷卻到周圍溫度時發(fā)生的收縮。影響制件體積收縮率的主要原因是保壓時間和熔體溫度。</p><p>　　圖32 體積收縮率（澆注方案一） 圖33 體積收縮率（澆注方案二）</p>&

89、lt;p>　　從以上兩種分析結(jié)果圖中可以看出，在保壓結(jié)束后澆注方案一的體積收縮率較小，但很不均勻。而澆注方案二的體積收縮率只是比澆注方案一稍大，但比其要均勻很多。所以就體積收縮率的比較結(jié)果來看，澆注方案二較好。</p><p>　　綜上對部分主要流變分析結(jié)果的比較可以看出，兩種方案中，澆注方案二的填充效果較好，氣穴和速度/壓力切換時的壓力較為合理，保壓結(jié)束后體積收縮率較為均勻。所以從Moldflow模擬分析

90、的結(jié)果可知方案二為最佳方案，即選擇四個澆口位置的澆注系統(tǒng)。 </p><p>　　6.3 冷卻分析結(jié)果比較</p><p>　　由于冷卻時間在整個注塑生產(chǎn)周期中幾乎占以上，注塑冷卻系統(tǒng)的設(shè)計直接影響著注塑生產(chǎn)率和制件質(zhì)量。一個完善的冷卻系統(tǒng)設(shè)計能顯著減少冷卻時間，消除由于冷卻不均勻所引起的翹曲變形和內(nèi)部殘余應(yīng)力。</p><p>　　6.3.1 翹曲分析<

91、/p><p>　　所謂翹曲，就是不均勻的內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致的制件缺陷，翹曲分析用于判定采用熱塑性材料成型的制件是否會出現(xiàn)翹曲。注塑成型的制件產(chǎn)生翹曲的原因在于收縮不均勻。制件上不同區(qū)域的收縮不均勻、厚度方向上的收縮不均勻或者材料分子取向平行和垂直的方向上收縮不均勻都會導(dǎo)致翹曲的產(chǎn)生。</p><p>　　圖34 變形，所有因素變形比例子 圖35 X方向變形比例因子

92、</p><p>　　圖36 Y方向變形比例因子 圖37 Z方向變形比例因子</p><p>　　由以上分析可知，該制品總變形中翹曲量最大值為1.254；X方向上為0.7636；Y方向為1.169；Z方向為0.4612，從圖中可見總體變形較大，而且發(fā)生在邊角位置，Y方向的翹曲最大，整個結(jié)果來看，翹曲量偏大，影響塑件，因此要對其進(jìn)行翹曲原因

93、分析。</p><p>　　圖38 變形，冷卻不均 圖39 變形，收縮不均</p><p>　　圖40 變形，取向因素 圖41 變形，角效應(yīng)</p><p>　　由圖38冷卻不均導(dǎo)致的變形、圖39由收縮不均引起的變形、圖40由取向因素引起的變形、圖41由角效應(yīng)引起的變形分析可知，在本設(shè)計中引起翹曲的主要原

94、因是收縮不均，其次是冷卻不均，而其余因素的影響較小可以忽略。又因為翹曲大多發(fā)生在制件四周，而且比較集中，所以有以下兩種冷卻水路設(shè)計方案。</p><p>　　6.3.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計方案確定</p><p>　　下面對澆注方案二進(jìn)一步進(jìn)行冷卻系統(tǒng)的設(shè)計。</p><p>　　冷卻系統(tǒng)設(shè)計方案一：采用11根冷卻水管，管徑為8mm，較稀疏的管道中心間距為30mm，較密

95、集的管道中心間距為16mm，冷卻液選用水，如圖42所示。</p><p>　　圖42 冷卻裝置設(shè)置（冷卻方案一）</p><p>　　冷卻系統(tǒng)設(shè)計方案二：采用4根冷卻水管，管徑為8mm，冷卻液選用水，如圖43所示。</p><p>　　圖43 冷卻裝置設(shè)置（冷卻方案二）</p><p>　　6.3.3 冷卻分析結(jié)果及其比較<

96、/p><p>　　以下為兩種冷卻方案的結(jié)果及其對比分析。</p><p>　?。?）回路管壁溫度 回路管壁溫度也叫冷卻液與管道接觸面的溫度。水路的管壁溫度與冷卻液的入水溫度相差不超過。由圖44和圖45所示的結(jié)果顯示了水路所經(jīng)區(qū)域的熱集中情況。</p><p>　　圖44 回路管壁溫度（冷卻方案一） 圖45 回路管壁溫度（冷卻方案二）</p

97、><p>　　從圖中可以看出，兩種方案的冷卻方式從入水口到出水口的溫度增長均沒有超過 。冷卻方案一的最高回路管壁溫度為，入水口和出水口的溫差為；冷卻方案二的最高回路管壁溫度為，入水口和出水口的溫差為。由此可知，在這種情況下兩種方案效果一樣。</p><p>　　（2） 達(dá)到頂出溫度的時間 達(dá)到頂出溫度的時間也叫制件冷卻時間。理想情況下，制件應(yīng)該盡可能在最短的時間內(nèi)均勻的冷卻。<

98、/p><p>　　圖46 制件冷卻時間（冷卻方案一） 圖47制件冷卻時間（冷卻方案二）</p><p>　　從圖中分析結(jié)果可以看出，兩種方案中冷卻方案一所需的最長冷卻時間為35.72s，最短冷卻時間為1.30s；冷卻方案二所需的最長冷卻時間為36.72s。最短冷卻時間為1.34s。由此可知冷卻方案一的冷卻時間較短，所以就制件的冷卻時間來看，冷卻方案一的設(shè)計較好。<

99、/p><p>　　6.3.4 翹曲分析結(jié)果及其比較</p><p>　　由上分析可知，在本設(shè)計中引起翹曲的主要原因是冷卻不均和收縮不均。在以上兩種冷卻方案下的翹曲分析結(jié)果如圖所示。</p><p>　　圖48 總體翹曲變形（冷卻方案一） 圖49 總體翹曲變形（冷卻方案二）</p><p>　　從圖中的分析結(jié)果可以看出，冷卻方

100、案一的最大翹曲量為1.229mm；冷卻方案二的最大翹曲量為1.224mm?？梢姡鋮s方案二的翹曲值較小，所以就翹曲變形分析結(jié)果來看冷卻方案二的設(shè)計更好。</p><p>　　6.4 方案比較參數(shù)總表</p><p>　　表3 澆注方案比較</p><p>　　由表3可知，雖然澆注方案一的填充時間和體積收縮率的略低與方案二，但是澆注方案一的壓力不夠，塑件填充不

101、滿由此引起的缺陷十分明顯，而且澆注方案二的填充和體積收縮率都比較均勻。所以綜合考慮，選擇澆注方案二為最佳方案。</p><p>　　表4 冷卻方案比較</p><p>　　由表4可知，雖然冷卻方案一的達(dá)到頂出溫度的時間比冷卻方案二略低，但冷卻方案二的最大翹曲量要比冷卻方案一小，而且兩種方案的進(jìn)出水口溫差均小于5，均符合要求。即兩種方案差不多，但考慮設(shè)計的難易程度以及成本問題，冷卻方案二

102、有較為明顯的優(yōu)勢。所以綜合考慮，選擇方案二為最佳方案。</p><p>　　7 成型零件的設(shè)計</p><p>　　構(gòu)成模具型腔的零部件統(tǒng)稱成型零部件，如凹模（型腔）、凸模（型芯）、形環(huán)和鑲件等。成型零件是塑料注射模具的核心部位，其工作時，直接與塑料熔體接觸，承受熔體料流的高壓沖刷、脫模摩擦等，因此，成型零件不僅要求有正確的幾何形狀、較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，而且還要求有合理

103、的結(jié)構(gòu)，較高強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性。</p><p>　　注射成型時先閉模以形成空腔，而后進(jìn)料成型，因此必須有兩部分（或以上）形成這一空腔。其凹入部分稱為型腔（凹模），凸出部分稱為型芯（凸模）。凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的內(nèi)表面，成形桿用以形成制品的局部細(xì)節(jié)。模具的成形零件主要是凹模型腔和底板厚度的計算，塑料模具型腔在成形過程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過

104、小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低制品尺寸精度并影響順利脫模。因此，應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度計算來確定型腔壁厚，尤其對于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗來確定型腔壁厚和底板厚度。</p><p>　　7.1 型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　型腔也稱凹模， 一般設(shè)在分型面上端。型腔是成型塑件外輪廓的零件，按其結(jié)構(gòu)可

105、分為整體式和組合式兩大類。整體式適用于形狀簡單的塑件，鑲拼組合式適用于形狀復(fù)雜的塑件或加工不便的型腔。由于塑件表面光潔度要求比較高，不允許存在熔接痕跡，而且形狀簡單。因此型腔采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)，型腔嵌入固定板后直接用螺釘固定。如圖50所示。</p><p>　　圖50 型腔</p><p>　　7.2 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　型芯按其結(jié)構(gòu)

106、可分為整體式和組合式兩種。但由于塑件的型芯比較復(fù)雜，為了便于加工，因此采用鑲拼組合式結(jié)構(gòu)，將型芯制成局部鑲嵌式，再鑲?cè)攵鄠€小型芯，共同配合完成塑件的成型。這種結(jié)構(gòu)有利于型芯的加工，加工完成后再鑲?cè)肽０逯?。如圖51所示為鑲件型芯結(jié)構(gòu)。 </p><p><b>　　圖51 型芯</b></p><p>　　7.3 司筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><

107、;p>　　司筒也叫頂管、推管或者中空的頂針，它分為直司筒、階梯型司筒等 。司筒即是在產(chǎn)品上有圓形的通孔或盲孔,而膠位又必須設(shè)置頂出所采用的一種頂出裝置金屬配件. 它由司筒和司筒針組成.司筒裝在頂針板上,司筒針裝在底板上,開模后由司筒頂出包在司筒針上的膠位.本設(shè)計中應(yīng)用的是階梯型司筒，大直徑為6mm小直徑為3mm，如圖52所示。而本設(shè)計中總共應(yīng)用了8根司筒，其分布如圖53所示。</p><p><b&g

108、t;　　圖52 司筒</b></p><p><b>　　圖53 司筒布局</b></p><p>　　7.4 成型零件的工作尺寸計算</p><p>　　所謂工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸。（包括矩形和異形型芯的長和寬），型腔深度和型芯高度和尺寸。</p><p>

109、;　　型腔縱向尺寸和橫向尺寸的計算</p><p><b>　　縱向尺寸的確定：</b></p><p>　　查表得，零件的標(biāo)準(zhǔn)公差值為+0.14mm, 塑件的平均收縮率S為0.8％,模具的制造公差與磨損余量的綜合值m=0.035，縱向最大尺寸D=160mm，系數(shù)x=0.75。據(jù)此，可得型腔縱向最大尺寸：</p><p>　　=160.53+0

110、.035</p><p><b>　　橫向尺寸的確定：</b></p><p>　　查表得，主要系數(shù)與上同，其余為零件的標(biāo)準(zhǔn)公差+0.12mm，模具的制造公差與磨損余量的綜合值m=0.03mm，橫向最大尺寸d=64mm。據(jù)此可得型腔橫向尺寸：</p><p>　　=63.762+0.03</p><p>　　型腔深度方向

111、尺寸的計算</p><p>　　查表得，零件的標(biāo)準(zhǔn)公差值+0,07，塑件的平均收縮率S為0.8％,模具的制造公差與磨損余量的綜合值m=0.02mm，縱向最大尺寸h=14mm，系數(shù)x=0.65。據(jù)此可得型腔深度方向尺寸：</p><p>　　=13.462+0.02</p><p>　　型芯縱向尺寸和橫向尺寸的計算</p><p><b&

112、gt;　　縱向尺寸的確定：</b></p><p>　　查表得，零件的標(biāo)準(zhǔn)公差值+0.14mm，塑件的平均收縮率S為0.8％,模具的制造公差與磨損余量的綜合值m=0.035mm，縱向最小尺寸D=158mm，系數(shù)x=0.75。據(jù)此可得型芯縱向尺寸：</p><p>　　=160.0140.035</p><p><b>　　橫向尺寸的確定：<

113、;/b></p><p>　　查表得，主要系數(shù)與上同，其余零件的標(biāo)準(zhǔn)公差值+0.12mm，模具的制造公差與磨損余量的綜合值m=0.03mm，橫向最大尺寸d=62mm，據(jù)此可得型芯橫向尺寸：</p><p>　　=63.2460.03</p><p><b>　　8 模架的選擇</b></p><p>　　以上內(nèi)容

114、確定之后，便可根據(jù)所定內(nèi)容設(shè)計模架。在學(xué)校作設(shè)計時，模架部分要自行設(shè)計；在生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)計中，盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模架，確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式，規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號。模板周界尺寸使用括號內(nèi)的尺寸時，原組合零件的規(guī)定尺寸允許增減。</p><p>　　根據(jù)前面型腔的布局以及相互的位置尺寸關(guān)系的確定，再結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架，初步選用A1型的標(biāo)準(zhǔn)模架，可符合要求。模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應(yīng)光潔