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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告
題目：水龍頭把手的塑料注射模具設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
導(dǎo) 師
2013 年 3 月 19 日
1.設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r
本階段的主要任務(wù)是完成外文文獻(xiàn)的翻譯，對(duì)塑件進(jìn)行更深層次的分析和理解，包括塑件的幾何特性與物理特性，以及塑件材料的性能等。 通過(guò)以上分析，基本上完成了塑件的二維的裝配圖及三維裝配圖，同時(shí)深刻體會(huì)到Pro/e,cad軟件功能的強(qiáng)大；大概了解了注塑機(jī)在選用過(guò)程中所依據(jù)的原則，及所選注塑機(jī)的型號(hào)與參數(shù)；大概了解了注塑模具工藝過(guò)程與流程圖。
零件圖
2.存在問(wèn)題及解決措施
對(duì)零件結(jié)構(gòu)的理解還不是很到位
然后，在設(shè)計(jì)裝配過(guò)程中未考慮冷卻系統(tǒng)。
通過(guò)與同學(xué)的探討及老師的指點(diǎn)，使我對(duì)自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)有了更深一步的認(rèn)識(shí)。我深深明白了設(shè)計(jì)與實(shí)際要緊密結(jié)合，要多動(dòng)腦，勤思考。平時(shí)要多練習(xí)軟件。
3.后期工作安排
3.1首先要完成裝配圖中冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其次按照畢業(yè)設(shè)計(jì)后期的進(jìn)度，完成自的任務(wù)。
3.2后期工作安排如下：
8-10周：完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝配圖的繪制；
11-12：完成三位建模，并進(jìn)行模型裝配；
13-14周：完善裝配模型，撰寫(xiě)畢業(yè)論文
15周： 畢業(yè)答辯。
指導(dǎo)教師簽字：
2013年 月 日
多自由曲面產(chǎn)品注塑模具分型線的自動(dòng)確定
邵 健11 ,呂震22 ,柯映林11
( 1. 浙江大學(xué)現(xiàn)代制造工程研究所, 浙江 杭州 310027
2. 浙江大學(xué)城市學(xué)院, 浙江 杭州 310015
【關(guān)鍵詞】:模具,分型線,特征識(shí)別,有限元
【摘 要】: 為有效地確定多自由曲面產(chǎn)品模具分型線問(wèn)題, 提出了一種將特征識(shí)別技術(shù)和有限元方法相結(jié)合的模具分型線確定方法。在該方法中, 首先, 提出了基于圖的特征識(shí)別方法來(lái)對(duì)產(chǎn)品中的側(cè)凹特征進(jìn)行識(shí)別, 并在識(shí)別的基礎(chǔ)上對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行簡(jiǎn)化; 然后, 提出了基于有限元的離散方法, 對(duì)簡(jiǎn)化的產(chǎn)品模型的所有組成面進(jìn)行離散, 并根據(jù)網(wǎng)格面的可視性來(lái)判別組成面的可視性; 最后, 將產(chǎn)品中的所有組成面分成可視面組、不可視面組和退化面組, 并通過(guò)抽取可視面組或不可視面組的最大邊環(huán)來(lái)確定模具的分型線。研究實(shí)踐表明, 通過(guò)該方法可以有效地解決多自由曲面產(chǎn)品模具分型線的確定問(wèn)題, 提高模具設(shè)計(jì)的效率。
中圖分類號(hào): T P391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
1引言
模具型腔的設(shè)計(jì)過(guò)程一般包括脫模方向的選擇、分型線的確定和分型面的生成3個(gè)步驟。其中分型線的確定是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，不但影響到后續(xù)分型面的生成，還對(duì)整個(gè)模具的結(jié)構(gòu)和成本有很大的影響.對(duì)于一些規(guī)則產(chǎn)品，模具分型線的確定是比較簡(jiǎn)單的，但對(duì)于一些包含自由曲面的產(chǎn)品，模具的分型線往往難以確定。在一般的模具型腔設(shè)計(jì)過(guò)程中,分型線往往由模具工程師通過(guò)一些經(jīng)驗(yàn)的方式來(lái)判斷確定。但通過(guò)這種方式來(lái)確定模具的分型線，設(shè)計(jì)效率不高，同時(shí)由于設(shè)計(jì)者的疏忽也有可能造成分型線確定失誤的問(wèn)題。因此探索分型線的自動(dòng)生成技術(shù)是模具設(shè)計(jì)自動(dòng)化的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。
2 相關(guān)研究
對(duì)分型線的確定，有3類典型的方法：1）文獻(xiàn)[2] 等提出的通過(guò)拉伸零件最大投影輪廓線的方法來(lái)確定產(chǎn)品的分型線；2）文獻(xiàn)[3] 等提出的通過(guò)對(duì)塑件模型切片來(lái)生成分型線的方法；3）文獻(xiàn)[4]等提出的通過(guò)對(duì)注塑件表面進(jìn)行分組并抽取最大邊環(huán)來(lái)自動(dòng)生成分型線的方法。在這3 種方法中，都沒(méi)有考慮產(chǎn)品中的側(cè)凹特征對(duì)模具分型線的影響，對(duì)于多自由曲面產(chǎn)品，無(wú)法有效地確定模具的分型線。文獻(xiàn)[5]等雖在文獻(xiàn)[ 4] 的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),但對(duì)于多自由曲面產(chǎn)品, 也無(wú)法有效地確定模具的分型線。
為此，本文提出了一種將特征識(shí)別技術(shù)和有限元方法相結(jié)合的模具分型線確定方法，不但考慮了側(cè)凹特征對(duì)模具分型線確定的影響，提出了基于圖的特征識(shí)別方法對(duì)產(chǎn)品中的側(cè)凹特征進(jìn)行識(shí)別，還提出了基于有限元方法對(duì)包含自由曲面的產(chǎn)品模型的表面進(jìn)行離散，以解決自由曲面在模具分型線的確定過(guò)程中可能產(chǎn)生的歧義，加快模具分型線的自動(dòng)確定過(guò)程。與前述的3類分型線確定方法相比，該方法的主要特點(diǎn)在于:1.在確定模具分型線前, 首先對(duì)產(chǎn)品中的側(cè)凹特征應(yīng)用提出的側(cè)凹特征識(shí)別方法進(jìn)行識(shí)別, 并根據(jù)特征識(shí)別的結(jié)果簡(jiǎn)化產(chǎn)品模型, 從而避免了側(cè)凹特征對(duì)模具分型線的影響；2.型簡(jiǎn)化后, 應(yīng)用有限元離散方法對(duì)產(chǎn)品模型的表面進(jìn)行離散, 并根據(jù)網(wǎng)格面的可視性來(lái)綜合判斷產(chǎn)品模型表面的可視性, 消除自由曲面在判斷面可視性時(shí)的不確定性。
3 基本概念
3.1表面的可見(jiàn)性
產(chǎn)品的表面一般由平面和自由曲面組成, 一些簡(jiǎn)單的產(chǎn)品往往都由平面組成, 但一些外形和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品, 其表面則既包含平面, 也包含自由曲面。對(duì)于平面來(lái)說(shuō), 因?yàn)槠浞ㄏ蛭┮? 所以一定為可視、不可視或過(guò)渡面中的一種。但對(duì)于曲面來(lái)說(shuō), 由于其法向并不惟一, 既有可能全為可視或不可視, 也有可能部分可視、部分不可視。因此, 要判斷曲面的可視性, 必須應(yīng)用有限元方法。在有限元模型中, 產(chǎn)品模型的表面往往離散為一些小的單元模型。由于這些單元的表面都為平面, 可以方便地判斷出這些單元的可視性.表示模具的脫模方向，表示面F的法向，則可根據(jù)如下規(guī)則來(lái)判斷面的可視性：如果>0, 則F為可視面；如果<0, 則為不可視面；如果=0則Ft為過(guò)渡面。
3.2 單一表面和復(fù)雜表面
所有表面的產(chǎn)品可以轉(zhuǎn)化為二維網(wǎng)格對(duì)各組成部分進(jìn)行有限元分析。網(wǎng)格包含以下三種類型：(a)可見(jiàn)網(wǎng)眼(b)無(wú)形的網(wǎng)(c)過(guò)渡網(wǎng)格。設(shè)表示模具的脫模方向,表示面Fi的法向，則可根據(jù)如下規(guī)則來(lái)判斷網(wǎng)格的可視性：如果>0, 則為可視網(wǎng)格；如果<0, 則為不可視網(wǎng)格；如果=0, 則為過(guò)渡面。一些簡(jiǎn)單的產(chǎn)品往往都由平面組成, 但一些外形和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品, 其表面則既包含平面, 也包含自由曲面。對(duì)于平面來(lái)說(shuō), 因?yàn)槠浞ㄏ蛭┮? 所以一定為可視、不可視或過(guò)渡面中的一種。但對(duì)于曲面來(lái)說(shuō), 由于其法向并不惟一, 既有可能全為可視或不可視, 也有可能部分可視、部分不可視。因此, 要判斷曲面的可視性, 必須應(yīng)用有限元方法。在有限元模型中, 產(chǎn)品模型的表面往往離散為一些小的單元模型。由于這些單元的表面都為平面, 可以方便地判斷出這些單元的可視性。一般情況下表示模具的脫模方向,L 表示單元面F的法向。如圖2 所示, 圖2a 為可視表面, 所有的單元面均為可視單元面; 圖2b 為不可視表面, 所有的單元面均為不可視單元面; 圖2c 為可視、不可視同存表面, 在其單元面中, 既存在可視單元面, 又存在不可視單元面和過(guò)渡單元面。其中“+”表示可視單元面, “-”表示不可視單元面,“0”表示過(guò)渡單元面。
4 確定分型面的過(guò)程
4.1 簡(jiǎn)化的產(chǎn)品模型
因?yàn)閭?cè)凹特征的存在會(huì)直接影響到模具分型線的正確確定。因此, 在確定模具的分型線前, 首先要對(duì)產(chǎn)品中的側(cè)凹特征進(jìn)行識(shí)別, 并對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。識(shí)別特征的方法較多[7] , 本文提出了一種基于圖的特征識(shí)別方法。在識(shí)別過(guò)程中, 首先將產(chǎn)品模型用面屬性鄰接圖( FaceAt tribute Adjacency Graph, FAAG)[8] 的方式表示，然后通過(guò)在產(chǎn)品FAAG 中搜索側(cè)凹特征子圖的方式來(lái)識(shí)別側(cè)凹特征。
圖1 所示為3 種典型類型的側(cè)凹特征的子圖。圖1a 為一凹類型的側(cè)凹特征及其子圖U，該側(cè)凹特征只有一個(gè)特征生成面( 側(cè)凹特征附著的面) n1 , 在割集( 將側(cè)凹特征的子圖從產(chǎn)品FAAG 圖中分離出來(lái)的一組邊) A c 中, 所有的邊都為凸邊，在子圖U中，所有的邊都為凹邊；圖1b 為一凸類型的側(cè)凹特征及其子圖U, 該側(cè)凹特征也只有一個(gè)特征生成面n1 , 在割集Ac 中, 所有的邊都為凹邊, 在子圖U 中,所有的邊都為凸邊; 圖1c 所示為一通孔類型的側(cè)凹特征, 該側(cè)凹特征有兩個(gè)特征生成面n1 , n8 , 在割集Ac 中, 所有的邊都為凸邊, 在子圖U 中, 所有的邊都為凹邊。在子圖匹配的過(guò)程中, 如果對(duì)產(chǎn)品的FAAG 應(yīng)用遍歷方式進(jìn)行搜索, 則搜索的時(shí)間將會(huì)非常長(zhǎng)。因此, 在實(shí)際的搜索過(guò)程中, 總是先找到產(chǎn)品中所有的特征生成面然后再確定子圖的割集, 并利用割集將產(chǎn)品的FAAG 圖分解為兩部分, 一部分為產(chǎn)品FAAG, 一部分為側(cè)凹特征FAAG。側(cè)凹特征識(shí)別后, 為了方便模具分型線的確定, 還需要對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行簡(jiǎn)化, 簡(jiǎn)化的過(guò)程即產(chǎn)品FAAG 重構(gòu)的過(guò)程。
4.2 產(chǎn)品模型轉(zhuǎn)化
簡(jiǎn)化模型后,產(chǎn)品將會(huì)被轉(zhuǎn)換成采用離散曲面模型,采用有限元分析方法。無(wú)論怎樣的平面,曲面或自由曲面產(chǎn)品模型可以表示為2維表面網(wǎng)格，轉(zhuǎn)換過(guò)程如圖4所示。該產(chǎn)品模型可以描述為；其中Ω代表了產(chǎn)品的模型；代表模型的每個(gè)表面；M代表表面的號(hào)碼，這樣一來(lái)，每一個(gè)外表面即可表示為；其中m表示橫向的網(wǎng)格數(shù)量，n表示縱向的網(wǎng)格數(shù)量。三角形或四邊形網(wǎng)格是當(dāng)前常用的轉(zhuǎn)化過(guò)程。雖然網(wǎng)格的數(shù)量是由經(jīng)驗(yàn)確定的,有一些原則是可以照辦，例如網(wǎng)格的數(shù)量的多少表面與表面的曲率有關(guān)。網(wǎng)格的數(shù)量越大,其表面曲率越大。
4.3 分離復(fù)雜表面
產(chǎn)品中可視、不可視同存的表面, 稱為復(fù)合產(chǎn)品表面, 而對(duì)于單一的可視面或不可視面, 則稱為單一產(chǎn)品表面。在確定模具的分型線前, 必須將復(fù)合產(chǎn)品表面分解為單一產(chǎn)品表面, 從而在將這些產(chǎn)品表面歸入可視或不可視面組時(shí), 就不會(huì)產(chǎn)生二義性。在對(duì)復(fù)合產(chǎn)品表面進(jìn)行分解前, 首先要獲取這些產(chǎn)品表面對(duì)應(yīng)脫模方向的最大外輪廓線, 以最大輪廓線為界, 復(fù)合產(chǎn)品表面就可以分解為單一產(chǎn)品表面。在分解過(guò)程中, 首先要做1個(gè)垂直于產(chǎn)品脫模方向的平面為投影平面, 并將產(chǎn)品表面投影到投影平面上。投影后, 首先找到產(chǎn)品表面在投影平面上的投影輪廓線, 然后沿脫模方向拉伸投影輪廓線并與產(chǎn)品表面相交, 則所確定的交線即為該產(chǎn)品表面的最大外輪廓線。如圖3 所示為復(fù)合產(chǎn)品表面的分解過(guò)程示意。圖中的PD表示產(chǎn)品的脫模方向, Λ表示投影平面。S+ 和S- 為經(jīng)過(guò)分解后的單一產(chǎn)品表面,S+ 表示可視表面, S- 表示不可視表面。
4.4分型線的確定
模具的分型線即為產(chǎn)品中可視面組和不可視面組的最大邊環(huán), 因此, 為了正確地確定模具的分型線, 首先要將產(chǎn)品中所有過(guò)渡面調(diào)整到可視面組或不可視面組中去。在調(diào)整過(guò)程中, 首先要判斷過(guò)渡面最大輪廓線與可視面組或不可視面組最大邊環(huán)的關(guān)系。
(1) 如果過(guò)渡面的大輪廓線在可視面組的最大邊環(huán)內(nèi), 則將過(guò)渡面調(diào)整到可視面組中去, 調(diào)整規(guī)則表述為.
(2) 如果過(guò)渡面的最大輪廓線在不可視面組的最大邊環(huán)內(nèi), 則將過(guò)渡面調(diào)整到不可視面組中去, 調(diào)整規(guī)則表述為: 其中, G1 表示產(chǎn)品中的可視面組, G2 表示產(chǎn)品中的不可視面組, G3 表示產(chǎn)品中的過(guò)渡面組, 表示過(guò)渡面組G3 中的第i個(gè)面I， 表示的最大輪廓, 表示可視面組的最大邊環(huán), 表示不可視面組的最大邊環(huán)。設(shè)過(guò)渡面組G3中調(diào)整到G3中的面組為, 調(diào)整到G2 中的面組為, 則最后確定的模具的分型線為。
5 實(shí)例研究
本文提出的多自由曲面產(chǎn)品模具分型線的確定方法已在注塑模具型腔設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn), 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)基于U G 平臺(tái), 開(kāi)發(fā)工具為VC+ + 和UG/Open, U G/ Open 是基于UG 平臺(tái)的一組2 次開(kāi)發(fā)工具, 包括U G/ Open 應(yīng)用程序界面( A pplicat io nPro gramming Inter face, API) , UG/ Open Grip 等。該開(kāi)發(fā)工具可以使用戶方便地對(duì)產(chǎn)品B- r ep 模型中的幾何和拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行操作, 實(shí)現(xiàn)用戶的自定義功能。
圖4 所示為某汽車車燈產(chǎn)品的產(chǎn)品模型。在產(chǎn)品模型中, 不但存在側(cè)凹特征, 同時(shí)模型表面也存在自由曲面, 因此在確定零件的模具分型線前, 首先要對(duì)產(chǎn)品模型中的側(cè)凹特征進(jìn)行識(shí)別并對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。因?yàn)榇_定的脫模方向?yàn)閆 軸方向, 所以在產(chǎn)品模型中, 實(shí)際的側(cè)凹特征為產(chǎn)品側(cè)壁的通風(fēng)孔。產(chǎn)品中另外的特征, 由于其特征方向都與脫模方向一致, 并不構(gòu)成真正的側(cè)凹特征。圖4b 所示為經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化后的產(chǎn)品模型。產(chǎn)品模型簡(jiǎn)化后, 即可應(yīng)用有限元方法對(duì)簡(jiǎn)化產(chǎn)品模型的表面進(jìn)行離散。本例中采用的網(wǎng)格為四邊形網(wǎng)格, 網(wǎng)格單位為8, 離散后的產(chǎn)品模型如圖4c 所示。對(duì)所有的網(wǎng)格面確定其可視性, 并由此來(lái)判斷模型表面的可視性。由于在該產(chǎn)品模型中并不存在復(fù)合產(chǎn)品表面, 可以直接將所有的產(chǎn)品表面歸入可視面組、不可視面組和過(guò)渡面組中。在將所有的過(guò)渡面通過(guò)調(diào)整規(guī)則調(diào)整到可視面組和不可視面組之后, 即可確定模具的分型線。圖4d 所示為最終經(jīng)系統(tǒng)自動(dòng)確定的該測(cè)試產(chǎn)品的模具分型線。
6 結(jié)束語(yǔ)
本文提出了一種將特征識(shí)別技術(shù)和有限元方法相結(jié)合的模具分型線確定方法, 可以有效地確定多自由曲面產(chǎn)品的模型分型線的問(wèn)題, 從而縮短模具設(shè)計(jì)的周期, 提高模具設(shè)計(jì)的效率。通過(guò)對(duì)數(shù)十個(gè)多自由曲面產(chǎn)品的測(cè)試表明, 系統(tǒng)自動(dòng)確定的模具分型線與設(shè)計(jì)師依據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷確定的模具分型線的情況完全吻合。目前, 該方法已經(jīng)應(yīng)用于筆者所開(kāi)
發(fā)的注塑模具型腔設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)中, 運(yùn)行情況良好。
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圖1 三種類型表面
圖2 單一表面及復(fù)雜表面
（a）凸 (b)凹 (c)穿透
圖3 3種類型的削弱特征和重復(fù)選擇
圖4 轉(zhuǎn)化的過(guò)程
圖5 復(fù)雜表面的拆分
圖6 UG軟件的界面
圖7 一個(gè)塑造部分的分型線確定
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
題目：水龍頭把手的塑料注射模具設(shè)計(jì)
系 別 機(jī)電信息系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
導(dǎo) 師
2012 年 11 月 20 日
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1.課題的目的與意義
背景和意義:我國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高，尤其是塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。本設(shè)計(jì)題目涉及目標(biāo)均為工程實(shí)際零件，通過(guò)對(duì)塑件的實(shí)體測(cè)繪，完成基本參數(shù)的采集，然后運(yùn)用《塑料模具設(shè)計(jì)》《塑料成型工藝》等知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生利用CAD等軟件完成模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。本設(shè)計(jì)旨在鍛煉學(xué)生在技術(shù)應(yīng)用能力上達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的基本要求，在塑料成型工藝與塑料模具設(shè)計(jì)技術(shù)方面得到全面提高。
1.2.塑料模具的前景與市場(chǎng)
近年來(lái)，國(guó)塑料模具發(fā)展速度相當(dāng)快。目前，塑料模具整個(gè)模具行業(yè)中所占比重約為30%。隨著國(guó)汽車、家電、電子通訊、各種建材迅速發(fā)展，預(yù)計(jì)未來(lái)模具市場(chǎng)，塑料模具占模具總量的比例仍將逐步提高，且發(fā)展速度將快于其他模具。以汽車為例，隨著汽車產(chǎn)銷量高速增長(zhǎng)，汽車模具潛市場(chǎng)十分巨大。據(jù)介紹，生產(chǎn)汽車時(shí)，各種功能性零部件都要靠模具成型，僅制造款普通轎車約需200件內(nèi)飾件模具，而制造保險(xiǎn)杠、儀表盤(pán)、油箱、方向盤(pán)等所需的型塑料模具，從模具行業(yè)生產(chǎn)能力看，目前滿足率僅約50%。建筑領(lǐng)域，塑料建材大量替代傳統(tǒng)材料也大勢(shì)所趨，預(yù)計(jì)2010年全國(guó)塑料門(mén)窗塑管普及率將達(dá)到30%～50%，塑料排水管市場(chǎng)占率將超過(guò)50%，都大大增加對(duì)模具的需求量。應(yīng)該說(shuō)，塑料模具的應(yīng)用潛力不可低估的。專家預(yù)測(cè)，型、精密、設(shè)計(jì)合理的注塑模具將受到市場(chǎng)普遍歡迎。
全國(guó)塑料加工業(yè)域分布相類似，珠三角、長(zhǎng)三角的塑料制品加工業(yè)位居前列，浙江、江蘇廣東塑料模具產(chǎn)值全國(guó)模具總產(chǎn)值中的比例也占到70％?，F(xiàn)，這3個(gè)省份的不少企業(yè)已意識(shí)到塑模的無(wú)限商機(jī)，正積極組織模具產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)制造。最近，由杭州娃哈哈集團(tuán)精密機(jī)械制造公司研制的腔防盜瓶蓋注塑模具通過(guò)浙江省省級(jí)鑒定。該模具采用的三次頂強(qiáng)制脫模技術(shù)、平衡式熱流道系統(tǒng)、瓶蓋模通用模架具較強(qiáng)的創(chuàng)新性，模具性能質(zhì)量達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。據(jù)寧海模具協(xié)介紹，去年以來(lái)，該縣積極鼓勵(lì)企業(yè)更新技術(shù)設(shè)備，全力推進(jìn)工藝產(chǎn)品創(chuàng)新，引導(dǎo)條件的企業(yè)從生產(chǎn)環(huán)節(jié)向研發(fā)、銷售高附加值模具拓展，型注塑模具制造又新的拓展，現(xiàn)已能夠生產(chǎn)成套的8千克雙缸洗衣機(jī)、汽車保險(xiǎn)杠、汽車整體儀表板、汽車內(nèi)飾件等大型成套模具65英寸背投電視機(jī)殼模具。寧波躍飛模具限公司經(jīng)營(yíng)部的位工作人員告訴記者,今年他們廠接到有關(guān)塑模產(chǎn)品的訂單較上年所增加。
然而，塑料模具盡管成時(shí)下最誘人的“奶酪”，但櫻桃好吃樹(shù)難栽。由于塑料零配件形狀復(fù)雜、設(shè)計(jì)靈活，模具材料、設(shè)計(jì)水平及加工設(shè)備均較高要求，并不人人都可以輕易涉足的。專家認(rèn)為，目前中國(guó)國(guó)外水平相比還存在較大差距，眼前需盡快突破制約模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展的三大瓶頸：是加大塑料材料注塑工藝的研發(fā)力度；二是塑模企業(yè)應(yīng)向園區(qū)發(fā)展，加快資源整合；三模具試模結(jié)果檢驗(yàn)等裝水平必須盡快跟上，否則塑料模具發(fā)展將受制約。
1.3.塑料模具的的發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1模具日趨大型化。
1.1.2模具的精度將越來(lái)越高。10年前精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)已達(dá)到2-3微米，1微米精度的模具也將上市。
1.1.3多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對(duì)鋼材的性能要求越來(lái)越高。
1.1.4熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高。
1.1.5隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。
1.1.6標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。
1.1.7快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。
1.1.8隨著車輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時(shí)對(duì)壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來(lái)越高的要求。
1.1.9以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程進(jìn)一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于機(jī)械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高，對(duì)塑料模具的要求也越來(lái)越高。
1.1.10模具技術(shù)含量將不斷提高。
2．本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1.主要內(nèi)容和要求
2.1.1在開(kāi)始設(shè)計(jì)階段。手機(jī)和查閱有關(guān)本次設(shè)計(jì)的相關(guān)資料.
2.1.2測(cè)繪塑料產(chǎn)品的產(chǎn)品圖。
2.1.3對(duì)塑料的特點(diǎn)分析和成該型塑料模具的結(jié)構(gòu)分析，初步完成本次模具設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)。
2.1.4學(xué)習(xí)和熟練掌握計(jì)算機(jī)的CAD和PRO/E等軟件，完成本次模具設(shè)計(jì)所需的技術(shù)報(bào)告。
2.1.5小結(jié)，并完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
2.2.研究方法和步驟
2.2.1繪制的二維圖
2.2.2收集論文相關(guān)資料，同時(shí)對(duì)所獲材料進(jìn)行分類歸納加工整理，力求條理清晰。在對(duì)所要求成型的產(chǎn)品有個(gè)初步的了解，在接受設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)以后就要對(duì)塑料的品種 和批量的大小以及尺寸精度與技術(shù)條件，有個(gè)整體的概念。
2.2.3分型面設(shè)計(jì)
2.2.4注射機(jī)的選擇
2.2.5根據(jù)制品尺寸設(shè)計(jì)成型零部件
2.2.6型腔壁厚的設(shè)計(jì)
2.2.7澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2.2.8推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.2.9導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.2.10溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
2.2.11模架的選擇
2.2.12模計(jì)說(shuō)明
2.2.13模具的裝配
2.2.14試模
2.2.15修模
3.模具的難點(diǎn)和特點(diǎn)
此制品用于部件的連接。制品材料為：ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物），此材料有良好的耐化學(xué)腐蝕、表面硬度、加工性和染色性。制品的壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。ABS有較強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工，經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色。
此制品是批量生產(chǎn)，所以我將設(shè)計(jì)一套塑料成型模具。在設(shè)計(jì)模具時(shí)需要考慮制品的一些特點(diǎn)。
根據(jù)模具的大小和形狀，選擇合適的溫控系統(tǒng)布局，使模具溫控達(dá)到最好效果塑件的尺寸精度有一定的要求，外型需光潔不得有劃傷，總體尺寸大小適中。
三．完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫(xiě)）
第1周：前期準(zhǔn)備，查閱資料，了解課題；
2-4周：完成開(kāi)題報(bào)告，進(jìn)行開(kāi)題檢查；
5-7周：完成中期報(bào)告，進(jìn)行中期檢查；
8-10周：完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝配圖的繪制；
11-12：完成三位建模，并進(jìn)行模型裝配；
13-14周：完善裝配模型，撰寫(xiě)畢業(yè)論文
15周： 畢業(yè)答辯。
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指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)
指導(dǎo)老師：
年 月 日
所在系審查意見(jiàn)：
系主管領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目：水龍頭手把的塑料
注射模具設(shè)計(jì)
系 別： 機(jī)電信息系
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： B090201
學(xué) 生： 曹 磊
學(xué) 號(hào)： B09020101
指導(dǎo)教師： 王 蕊
2013年05月
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目：水龍頭手把的塑料
注射模具設(shè)計(jì)
系 別： 機(jī)電信息系
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)：
學(xué) 生：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
2013年05月
水龍頭手把的塑料注射模具設(shè)計(jì)
摘要
本文基于CAD技術(shù)對(duì)水龍頭手把注塑模具進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)分析，確定了可行的總體設(shè)計(jì)方案。運(yùn)用Pro.E軟件對(duì)塑件進(jìn)行建模，使用并且對(duì)模具進(jìn)行了分析，優(yōu)化了澆口位置。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)，采用側(cè)澆口的雙分型面結(jié)構(gòu)，模具采用一模兩腔，且模具采用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)以及推件板推出機(jī)構(gòu)。同時(shí)，詳細(xì)地?cái)⑹隽四＞叱尚土慵ㄐ托?、型腔的尺寸?jì)算過(guò)程以及各重要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程。設(shè)計(jì)方案在保證塑件質(zhì)量與模具結(jié)構(gòu)合理的前提下盡量做到模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易加工、使用性好。
最后則是模具的裝配環(huán)節(jié)，包括制定裝配步驟、明確注意事項(xiàng)等。
通過(guò)本設(shè)計(jì)，可以對(duì)注塑模具有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問(wèn)題，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理；通過(guò)對(duì)AutoCAD的學(xué)習(xí)，可以建立較簡(jiǎn)單零件的零件庫(kù)，從而有效的提高工作效率。
關(guān)鍵詞:開(kāi)關(guān)把手；注塑模；CAD；雙分型面
I
Water cooler outlet handle plastic injection mold design
Abstract
This article is based on CAD technology for water dispenser outlet handle injection mold design. By analyzing the structure of plastic parts, the feasible overall design scheme is determined. . Using the Pro E software for modeling, plastic parts and the die are analyzed, and optimize the gate location. According to plastic parts structure, use the side gate double parting surface design of mould with one module and two cavities, and the mould adopts the inclined guide pillar core-pulling mechanism and push plate to launch.
At the same time, the molding parts are described in detail including the size of the core and cavity calculation process and the design process of the important institutions. Design scheme in guarantee the quality of plastic parts and mould structure is reasonable under the premise of try to do the mould structure is simple, low cost, easy processing and good usability.
Key words:Water dispenser switch handle; Injection mold; CAD; Double parting surface
I
目 錄
1 緒論 1
2 產(chǎn)品工藝性分析 3
2.1 產(chǎn)品材料分析 3
2.2 塑件結(jié)構(gòu)和尺寸精度分析 5
2.2.1 其塑件的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖如下： 5
2.2.2 產(chǎn)品形狀分析 6
3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
3.1 總體方案擬訂 9
3.1.1 型腔數(shù)目的確定 10
3.1.2 分型面的設(shè)計(jì) 10
3.2注射機(jī)的選擇 11
3.3型腔數(shù)目的校核 12
3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12
3.4.1 主流道的設(shè)計(jì) 13
3.4.2 分流道的設(shè)置 14
3.4.3 澆口設(shè)計(jì) 14
3.4.4 冷料穴設(shè)計(jì) 15
3.5成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
3.5.1定模板的結(jié)構(gòu)形式 16
3.5.2 動(dòng)模板的結(jié)構(gòu)形式 17
3.5.3 型芯的結(jié)構(gòu)形式如下： 17
3.6 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 20
3.6.1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 20
3.6.2 溫度調(diào)節(jié)對(duì)生產(chǎn)力的影響 21
3.6.3 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 21
3.7 頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24
3.7.1 澆口凝料的頂出 24
3.7.2 塑料件的頂出 25
3.8導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 26
3.8.1.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功用 26
3.8.2、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 26
3.8.3 承受一定的側(cè)向壓力 27
3.9排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28
3.10 斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 28
3.10.1 斜導(dǎo)柱的形狀及技術(shù)要求 28
3.10.2 斜導(dǎo)柱的傾斜角 29
3.10.3斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度 29
.3.11滑塊設(shè)計(jì) 30
.3.12.導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì) 31
.3.13脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 32
3.13.1 設(shè)計(jì)原則 32
3.13.2 頂出部件 32
4 注射機(jī)的校核 33
4.1 鎖模力的校核 33
4.2 開(kāi)模行程的校核 33
5 模具材料的選擇 35
總結(jié) 36
參 考 文 獻(xiàn) 37
致 謝 38
環(huán)保和經(jīng)濟(jì)技術(shù)型分析 39
三維裝配圖 42
I
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
1 緒論
1.1我個(gè)塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)
塑料是20世紀(jì)才發(fā)展起來(lái)的新材料，目前世界上塑料的體積產(chǎn)量已經(jīng)趕上和超過(guò)了鋼材，成為當(dāng)前人類使用的一大類材料。我國(guó)的塑料工業(yè)正在飛速發(fā)展，塑料制品的應(yīng)用已深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)。塑料工程通常是指塑料制造與改性，塑料成型與制品加工。塑料制品與模具設(shè)計(jì)是塑料工程中的重要部分，是塑料工業(yè)中不可少的環(huán)節(jié)。
采用模具生產(chǎn)制件具有生產(chǎn)效率高，質(zhì)量好，切削少，節(jié)約能源和原材料，成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，模具成型已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，成為多種成型工藝中最具有潛力的發(fā)展方向。模具是機(jī)械，電子等行業(yè)的基礎(chǔ)工業(yè)，它對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展起著越來(lái)越大的作用。
一個(gè)國(guó)家模具生產(chǎn)能力的強(qiáng)弱，水平的高低，直接影響著許多工業(yè)部門(mén)的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和老產(chǎn)品更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高。我國(guó)為了優(yōu)先發(fā)展模具工業(yè)，制訂了一系列優(yōu)惠政策，并把它放在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分重要的戰(zhàn)略地位。對(duì)塑料模具的全面要求就是能高效地生產(chǎn)出外觀和性能均符合使用要求的制品。
塑料成型模具是成型塑料制品的工具。塑料成型模具應(yīng)能生產(chǎn)并滿足給定的形狀、尺寸、外觀和內(nèi)在性能要求的制品。要求模具能被高效率的應(yīng)用，且操作簡(jiǎn)便，并達(dá)到自動(dòng)化水平。要求模具有合理的結(jié)構(gòu)，制造容易且成本低廉。也要求模具有足夠的使用壽命。
近年來(lái)塑料成型模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率，自動(dòng)化，大型，精密，長(zhǎng)壽命模具總產(chǎn)量中所占比例越來(lái)越大，在各種塑料模具中來(lái)看，注射模具在生產(chǎn)中占的比例是最大的，在生產(chǎn)中起著重要的作用。注射成型模具是塑料先加在注塑機(jī)的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔融后，在注射機(jī)的螺桿式活塞推動(dòng)下，經(jīng)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔，塑料在模具型腔內(nèi)固化定型，這就是注塑成型的簡(jiǎn)單過(guò)程。注塑成型所用的模具叫注塑模具。注塑模具主要用于熱塑性塑料制品的成型，但是近幾年來(lái)也越來(lái)越多的用于熱固性塑料成型。注塑成型在塑料制件成型中占有很大的比重，世界塑料成型模具產(chǎn)量中的約半數(shù)以上為注塑模具。
在這次設(shè)計(jì)中充分運(yùn)用了所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中來(lái)，在設(shè)計(jì)的塑料件也是利用注射模具來(lái)成型的，本套設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)主要放在哈夫模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)，如注射機(jī)的選擇和校核、分型面的選擇、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分流道的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等方面。在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要用到的設(shè)計(jì)軟件有Pro/ENGINEE和AutoCAD。首先用Pro/ENGINEE進(jìn)行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行三維造型，然后根據(jù)三維造型通過(guò)Pro/ENGINEE來(lái)設(shè)計(jì)注射模具。
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2 產(chǎn)品工藝性分析
2.1 產(chǎn)品材料分析
該塑件材料選用的是工程塑料ABS，ABS材料是丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物。這三種組分各自的特性，使ABS具有良好綜合力學(xué)性能。丙烯腈使ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕及表面硬度，丁二烯使ABS堅(jiān)韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性。
ABS屬于熱塑性塑料，外觀為粒狀或粉狀,呈微黃色,不透明但成型的塑件具有較好的光澤。ABS無(wú)毒，無(wú)味。密度1.02～1.05g/cm3成型溫度范圍（180℃--240℃）,成型時(shí)有較好的流動(dòng)性。ABS材料具有較高的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降(抗寒性)；有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性，耐油性，化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工，且易著色。ABS幾乎不受酸、堿、鹽、及水和無(wú)機(jī)鹽的影響，溶于酮、醛、酯、氯代烴中，不溶于大部份醇類及烴類溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹。ABS塑料表面不可接觸受冰醋酸，植物油等化學(xué)藥品，否則會(huì)引起應(yīng)力開(kāi)裂。
此外，ABS的缺點(diǎn)是耐熱性不高，低電解強(qiáng)度，低拉伸率，熱變形溫度為93℃，脆化溫度為-27℃,使用的溫度范圍為-40℃～100℃，而且ABS的耐氣候性也差，紫外線作用下容易氧化降解，從而會(huì)導(dǎo)致制件變硬發(fā)脆。
2.2 ABS工藝性能分析
塑料成型工藝特性是塑料在成型加工過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的特有性質(zhì)，下面，對(duì)注塑材料ABS工藝特性進(jìn)行分析：
(1) 收縮性 塑料從溫度較高的模具中取出冷卻到室溫后，其尺寸或體積會(huì)發(fā)生收縮變化，這種性質(zhì)稱為收縮性。收縮性的大小以單位長(zhǎng)度塑件收縮量的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，稱為收縮率。一般對(duì)于大型模具的收縮率計(jì)算，我們采用實(shí)際收縮率進(jìn)行計(jì)算：SS=a-b/b×100% （SS:實(shí)際收縮率；a:模具或塑件在成型溫度時(shí)的尺寸；b：塑件在室溫時(shí)的尺寸；c：模具在室溫時(shí)的尺寸） 對(duì)我所設(shè)計(jì)的零件屬于小型的模具，所以采用SJ=c-b/b×%（SJ：為計(jì)算收縮率） 由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)條件的原因，沒(méi)有辦法自己去測(cè)量出：c、b值。于是我們通過(guò)查找資料《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》附錄B常用塑料的收縮率，可得：ABS塑料成型收縮率為：0.003-0.008，由于塑件的結(jié)構(gòu)，模具的結(jié)構(gòu)，成型工藝條件等都會(huì)影響塑料的收縮率的變化。我們?nèi)∫粋€(gè)相對(duì)平均值：0.55%。
(2) 流動(dòng)性 塑料在一定的溫度、壓力作用充填模具開(kāi)腔的能力，稱為塑料的流動(dòng)性。塑料的流動(dòng)性差，就不容易充滿開(kāi)腔，易產(chǎn)生缺料或熔接痕等缺陷。但流動(dòng)性太好，又會(huì)在成型時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的飛邊。ABS材料屬于熱塑性塑料，分子成線型，具有良好的流動(dòng)性。其次：料溫，壓力，模具結(jié)構(gòu)都會(huì)影響塑料的流動(dòng)及充模能力。
(3) 吸濕性 吸濕性是指塑料對(duì)水分的親疏程度。按吸濕或粘附水分能力的大小分類，ABS塑料屬于吸濕性塑料，吸水率為:0.05%-0.5%。在注塑成型過(guò)程中比較容易發(fā)生水降解，成型后塑件上出現(xiàn)氣泡，銀絲與斑紋等缺陷。因此，在成型前必須進(jìn)行干燥處理。一般干燥溫度取80-90℃，干燥時(shí)間為兩小時(shí)。
(4)熱敏感性 塑料的化學(xué)性質(zhì)對(duì)熱量的敏感程度稱為熱敏性。熱敏性塑料在成型過(guò)程中很容易在不太高的溫度下發(fā)生熱分解、熱降解，從而影響到塑件的性能，色澤和表面質(zhì)量等，另處，塑料熔體發(fā)生熱分解或熱降解時(shí)，會(huì)釋放出一些揮發(fā)性氣體，這些氣體一般具有腐蝕性，或有毒，不管是對(duì)人，還是模具都會(huì)造成一定的影響。ABS塑料成型溫度為210℃-250℃，經(jīng)查中國(guó)人力資源專家網(wǎng)提供的材料經(jīng)驗(yàn)值得，到達(dá)260℃變色，于料溫達(dá)到280℃時(shí)，塑料出現(xiàn)分解。于是注塑成型時(shí)，一般取210℃-250℃。
綜上所述：ABS收縮比較大，成型收縮后，對(duì)型芯具有比較大的包裹力。ABS溶融時(shí)具有良好的流動(dòng)性；較低的熱敏性；屬于吸濕性塑料。于是在成型時(shí)需要控制好，成型溫度，壓力，注射前的干燥處理等。
表2.1 ABS材料性能、工藝參數(shù)表
密 度
1.05
拉伸強(qiáng)度
33～49
收縮率
0.003～0.008
拉伸彈性模量
1.8
熔 點(diǎn)
130～160
彎曲強(qiáng)度
80
熱變形
溫度（45N/cm2）
65～98℃
彎曲彈性模量
1.4
壓縮強(qiáng)度
18～39
模具溫度
25～70℃
缺口沖擊強(qiáng)度
11～20
噴嘴溫度
180～190℃
硬 度
R62～86
中段溫度
210～230℃
外 觀
微黃色或白色不透明
后段溫度
200～220℃
吸水率
0.05～0.5
干燥溫度
80～90℃
特 點(diǎn)
耐熱、表面硬度高，尺寸穩(wěn)定、耐化學(xué)、易成型加工，可渡鉻
注射壓力
70～100MPa
塑化形式
螺桿式柱塞式
干燥時(shí)間
2H
保壓壓力
30-80MPa
背壓壓力
3-20MPa
比 重
1.05
注塑時(shí)間
3-5s
保壓時(shí)間
10-30s
表2.1 ABS材料性能、工藝參數(shù)表
2.2 塑件結(jié)構(gòu)和尺寸精度分析
塑件結(jié)構(gòu)工藝性，直接關(guān)系到其成形模具結(jié)構(gòu)、類型、生產(chǎn)周期與成本。只有符合模塑工藝要求塑件設(shè)計(jì)，才能順利成形，確保內(nèi)在與外觀質(zhì)量，達(dá)到高效率生產(chǎn)和低成本的目地。
2.2.1 其塑件的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖如下：
圖2.1 塑件結(jié)構(gòu)圖
技術(shù)說(shuō)明：
(1) 材料為ABS
(2) 按自由公差
(3) 表面不允許有流紋
2.2.2 產(chǎn)品形狀分析
(1) 形狀結(jié)構(gòu)
從產(chǎn)品圖2-1可以看出，產(chǎn)品的內(nèi)側(cè)有凹陷，外側(cè)有手柄，且為完全對(duì)稱。故在設(shè)計(jì)模具時(shí)必須給予充分的考慮和重視，針對(duì)本產(chǎn)品的凹陷與其的完全對(duì)稱，模具結(jié)構(gòu)采用了哈夫塊機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)塑件的完整和功能要求。及內(nèi)陷設(shè)置內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)，外部設(shè)置斜導(dǎo)柱分型。
(2) 脫模斜度
由于制品在冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)緊緊包住型心或行腔突出的部分，為了使制件能夠順利從模具中取出或者脫模，必須對(duì)塑件的設(shè)計(jì)提出脫模斜度的要求，要求在塑件設(shè)計(jì)時(shí)或者在模具設(shè)計(jì)時(shí)給予充分的考慮，設(shè)計(jì)出脫模斜度。目前并沒(méi)有精確的計(jì)算公式，只能靠前人總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)資料。塑件的脫模斜度與塑料的品種，制件形狀以及模具結(jié)構(gòu)均有關(guān)，一般情況下取0.5度，最小為15分到20分。下表為常用的脫模斜度：
表2.2 幾種塑料的常用脫模斜度
制品斜度
聚酰胺
通用
聚酰胺
增強(qiáng)
聚乙稀
聚甲基丙稀酸甲脂
聚丙烯
聚碳酸脂
ABS塑料
脫模
斜度
型腔
20′-40′
20′-50′
20′-45′
20′-40′
25′-45′′
35′-1o
35′-1o30′′
型心
25′-40′
20′-40′
20′-45′
30′-1o
20′-45′
30′-50′
35′-1o
(3）塑件壁厚
塑料制品應(yīng)該有一定的厚度，這不僅是為了塑料制品本身在使用中有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且也是為了塑料在成型時(shí)有良好的流動(dòng)狀態(tài)。
塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件幾何尺寸以及成型工藝等眾多因素的制約。根據(jù)成型成型工藝的要求，應(yīng)盡量使制件各部分壁厚均勻，避免有的部位太厚或者太薄，否則成型后會(huì)因收縮不均勻而使制品變形或產(chǎn)生縮孔，凹陷燒傷或者填充不足等缺陷。熱塑性塑料的壁厚應(yīng)該控制在1mm—4mm之間。太厚，會(huì)產(chǎn)生氣泡和缺陷，同時(shí)也不易冷卻。
由產(chǎn)品圖可知，其形狀較為規(guī)則，結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜：從產(chǎn)品的壁厚上來(lái)看，壁厚為2.0mm，壁厚較均勻，有利于零件的成型；為便于脫模，產(chǎn)品內(nèi)表面設(shè)30′的脫模斜度，這里采用half模具，因此外表面不需設(shè)脫模斜度。
(4) 圓角
塑件的邊緣和邊角帶有圓角，可以增強(qiáng)塑件某部位或者整個(gè)塑件的機(jī)械強(qiáng)度從而改善成型時(shí)塑料在模腔內(nèi)流動(dòng)條件，也有利于塑件的頂出和脫模。因此塑件除了使用上的要求采用尖角或者不能出現(xiàn)圓角外，應(yīng)該盡量采用圓角特征。塑件上采用還可以使模具成型零部件加強(qiáng)，排除成型零部件熱處理或使用時(shí)可能產(chǎn)生的應(yīng)力集中問(wèn)題。由塑件的產(chǎn)品圖可知：產(chǎn)品所有邊緣均帶有圓角特征，最大圓角特征R=1mm，最小圓角特征r=0.3mm
(5) 尺寸精度分析
塑件的尺寸精度是指成型后所獲得的塑件產(chǎn)品尺寸和圖紙中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取決于塑料因材質(zhì)和工藝條件引起的塑料收縮率范圍大小，模具制造精度、型腔型芯的磨損程度以及工藝控制因素。而模具的某些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又在相當(dāng)大程度的影響塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度應(yīng)盡量選擇的低些。對(duì)于本產(chǎn)品，圖紙未注明尺寸精度，我們?nèi)T10級(jí)精度。IT8=0.72mm.
此值由下表查知：
表2.3 精度等級(jí)選用推薦值
類別
塑料品種
建議采用的等級(jí)
高精度 一般精度 低精度
1
PS
3 4 5
ABS
聚甲苯丙烯酸甲脂
PC
PSU 聚砜
PF
氨基塑料
30％玻璃纖維增強(qiáng)塑料
2
聚酰胺6.66 610 9.10 10
4 5 6
氯化聚乙醚
PVC硬
3
POM
5 6 7
PP
PE低密度
4
PVC
6 7 8
PE高密度
表2-3 精度等級(jí)選用推薦值
由于沒(méi)有規(guī)定制品尺寸精度，查表2-3取4-5級(jí)精度。
(6)表面質(zhì)量分析
該零件的表面除要求沒(méi)有流紋、缺陷、毛刺，沒(méi)有特別的表面質(zhì)量要求，屬一般精度要求。而且有較好的光潔度；曲線光滑，必要圓角，避免尖角；塑件表面具有良好的耐磨性。
(7) 塑件的體積和質(zhì)量
根據(jù)水龍頭把手的尺寸和技術(shù)要求，有工程圖繪制其三維實(shí)體模型。通過(guò)Pro/E實(shí)體分析。其體積為：V=4.95238095，ABS的密度為1.05；所以其質(zhì)量為5.2g。
3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 總體方案擬訂
對(duì)任何塑料件的模具設(shè)計(jì)都有一定的程序，首先要確定該塑件使用哪一種澆口形式，因?yàn)槟壳皾部诘男问胶芏啵⑶矣貌煌臐部谛问娇梢缘玫讲煌乃芗Ч?，得到的塑件表面質(zhì)量也不同等，因此確定澆口形式也是至關(guān)重要的。本次設(shè)計(jì)選取的是側(cè)澆口。我設(shè)計(jì)了兩種方案如下；
表3-1 初級(jí)方案
圖3.1方案一
圖3.2方案二
方案一的弊端在于，當(dāng)模具分型時(shí)，型芯的包緊力太大，有可能造成手柄被拉斷，以及模具壁的損壞，方案二因?yàn)榉中蜁r(shí)型芯小，包緊力也小，很容易脫出來(lái)，并且哈夫模容易分開(kāi)，用頂板頂出。因此選方案二。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
3.1.1 型腔數(shù)目的確定
對(duì)于一個(gè)塑件的模具設(shè)計(jì)的第一步驟就是型腔數(shù)目的確定。
單型腔模具的優(yōu)點(diǎn)是：塑件精度高；工藝參數(shù)易于控制；模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；模具制造成本低，周期短。缺點(diǎn)是：塑件成型的生產(chǎn)率低、成本高。單型腔模具適用于塑件較大，精度要求較高或者小批量及試生產(chǎn)。
多型腔模具的優(yōu)點(diǎn)是：塑件成型的生產(chǎn)率高，成本低。缺點(diǎn)是：塑件精度低；工藝參數(shù)難以控制。模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜；模具制造成本高，周期長(zhǎng)。多型腔模具適用于大批量、長(zhǎng)期生產(chǎn)的小塑件。由于制品尺寸精度要求不高，且尺寸屬于小中型，產(chǎn)量為大批量，所以選擇采用一模兩腔。
3.1.2 分型面的設(shè)計(jì)
(1) 分型面設(shè)計(jì)原則
分開(kāi)模具取出塑件的面稱為分型面，如何確定分型面位置，需要考慮的因素比較多。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件工藝性、精度、推出方法、模具制造、排氣等因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較。注射模有一個(gè)分型面或多個(gè)分型面，分型面的位置，一般垂直于開(kāi)模方向，分型面的形狀有平面和曲面等。
分型面的確定主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
1) 塑料在型腔中的方位
在安排制件在型腔中的方位時(shí)，要盡量避免與開(kāi)模運(yùn)動(dòng)相垂直的方向避側(cè)凹或側(cè)孔。
2) 分型面與開(kāi)模方向
一般分型面與注射機(jī)開(kāi)模方向垂直的平面，但也有將分型面作減傾斜的平面或彎折面，或曲面，這樣的分型面雖加工困難，但型腔制造和制品脫模較易。有合模對(duì)中錐面的分型面，自然也是曲面。
3）分型面位置
4）除了應(yīng)開(kāi)設(shè)在制件中斷面輪廓 最大的地方才能使制件順利地從型腔中脫出外，還應(yīng)考慮以下幾種因素：
a. 因分型面 不可避免地要在制件中留下溢料痕跡或接合縫的痕跡，故分型面最好不要選在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。
b. 從制件的頂出考慮分型面 要盡可能地使制件留在動(dòng)模邊，當(dāng)制件的壁厚較大但內(nèi)孔較小時(shí)，則對(duì)型芯的包緊力很小，常不能確切判斷制件中留在型芯上還是在凹模內(nèi)。這時(shí)可將型芯和凹模的主要部分都設(shè)在動(dòng)模邊，利用頂管脫模，當(dāng)制件的孔內(nèi)有管件（無(wú)螺紋連接）的金屬嵌中時(shí)，則不會(huì)對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力。
根據(jù)本塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為了方便塑件澆注后脫模、排氣、塑件的外觀質(zhì)量等要求，此次設(shè)計(jì)我選擇了兩個(gè)分型面，分型面的位置選擇如下圖所示：
圖3.3分型面一
圖3.4分型面二
3.2注射機(jī)的選擇
注射機(jī)是注射成型熱塑性塑料的主要設(shè)備，注射成型時(shí)，注塑機(jī)塑化塑料，并將塑化好的塑料注入模具，并在成型結(jié)束時(shí)將模件推出，注塑機(jī)的類型很多，考慮到塑件的類型選擇螺桿型注塑機(jī)，此類注塑機(jī)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)，操作簡(jiǎn)單，方便維修，便于現(xiàn)代化管理。初選型號(hào)為XS-ZY-500，其主要參數(shù)如下：
額定注射量500
噴嘴圓弧半徑18mm
螺桿（柱塞）直徑65mm
噴嘴孔直徑7.5mm
注射壓力145MPa
頂出形式中心液壓頂出，中心距100mm
注射行程/mm 200 動(dòng)、定模固定板尺寸/mm×mm 700×850
注射方式 螺桿式 拉桿空間/mm 540×440
鎖模力/KN 3500 合模方式 液壓-機(jī)械
最大成型面積1000液壓泵流量200(L/min)
模板最大行程700mm 液壓泵壓力6.5Mpa
模具最大厚度450mm 電動(dòng)機(jī)功率22Km
模具最小厚度300mm 機(jī)器外形尺寸/mm×mm×mm 6500×1300×2000
3.3型腔數(shù)目的校核
根據(jù)公式：n≤（kMn-M2）/m 見(jiàn)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》
k——注射機(jī)最大注射量利用的系數(shù)
Mn——注射機(jī)允許最大的注射量
M2——澆注系統(tǒng)所需的體積
M1——單個(gè)塑件的體積
所以有n≤（0.8×500-4.2）/5.2
≈76.1 取整數(shù)76
由此可知n=2符合要求。
3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機(jī)的噴嘴射出后，到進(jìn)入模具型腔以前所流動(dòng)的一段路徑的總稱，主要應(yīng)包括主流道、分流道、進(jìn)料口、冷料穴等幾部分。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮塑料成型特性、塑件大小及形狀、型腔數(shù)、注射機(jī)安裝板大小等因素。
3.4.1 主流道的設(shè)計(jì)
主流道通常位于模具中心塑料熔體入口處，它將注射機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔。由于主流道要與高溫塑料熔體及注射要機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，所以在注射模中主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套。根據(jù)注射機(jī)噴嘴的尺寸，選擇澆口套如下圖：
圖3.5澆口套
為了使塑料熔體按順序的向前流動(dòng)，開(kāi)模時(shí)塑料凝料能從主流道中順利的拔出，需將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，具有2°～6°的錐角，內(nèi)壁有Ra=0.8μm以下的表面粗糙度，拋光時(shí)應(yīng)沿軸向進(jìn)行。若沿圓周進(jìn)行拋光，產(chǎn)生側(cè)相凹凸面，使主流道凝料難以拔出。
熱塑性塑料的主流道襯套與注射機(jī)噴嘴的尺寸：主流道始端直徑D=d+（0.5～1）mm，球面凹坑半徑+（0.5～1）mm，半錐角a為1°～2°，盡可能縮短長(zhǎng)度L（小于60mm為佳）。
本套模具主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：
(1) 為便于凝料從主流道中拉出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角=3° ，內(nèi)壁粗糙度為Ra=6.3um，整個(gè)主流道都在襯套中，并未采取分段組合形式。
(2) 主流道大端處呈圓角，其半徑R=1mm，以減小料流在轉(zhuǎn)向時(shí)過(guò)渡的阻力。
(3) 為使熔融塑料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道和注射機(jī)的噴嘴緊密接觸，主流道對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑，其半徑+(1～2 )mm，取主流道球面半徑 =20mm。其小端直徑 +( 0.5～1 ) mm,取=8mm。凹坑深取h=3.7 mm。
圖3.6主流道
3.4.2 分流道的設(shè)置
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，分流道應(yīng)能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。本設(shè)計(jì)采用一出二側(cè)入式澆口。分流道布局如圖所示：
圖3.7分流道
3.4.3 澆口設(shè)計(jì)
澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，起著調(diào)節(jié)控制料流速度，補(bǔ)料時(shí)間及防止倒流等作用。澆口的形狀，尺寸和進(jìn)料位置等對(duì)塑件成型質(zhì)量影響很大，塑件上的一些質(zhì)量缺陷，如縮孔，缺料，白斑，拼接縫，質(zhì)脆和翹曲等往往是由于澆口設(shè)計(jì)不合理而產(chǎn)生的，因此正確設(shè)計(jì)澆口是提高塑料件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。
澆口設(shè)計(jì)與塑料性能，塑件形狀，截面尺寸，模具結(jié)構(gòu)及注射工藝參數(shù)等因素有關(guān)?？偟囊笫鞘谷哿弦暂^快的速度進(jìn)入并充滿型腔，同時(shí)在充滿后能適時(shí)冷卻封閉，因此澆口的截面要小，長(zhǎng)度要短，這樣可增大料流速度，快速冷卻封閉，且便于塑件與澆口凝料分離，不留明顯的澆口痕跡，保證塑件外觀質(zhì)量。澆口的截面積通常為分流道的截面面積的0.03～0.09。澆口截面積通常有矩形和圓形兩種。澆口長(zhǎng)度約為0.5～2mm左右。澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限值，然后在試模是逐步修正。
在注塑模具中常用的澆口形式有如下幾種：直接澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、側(cè)澆口、重迭式澆口、扇形澆口、平縫式澆口、盤(pán)形澆口、圓環(huán)形澆口、輪輻式澆口與爪形澆口、護(hù)耳澆口。澆口的開(kāi)設(shè)的位置對(duì)制品的質(zhì)量影響很大，在確定澆口的位置時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1) 澆口應(yīng)設(shè)在能使型腔的各個(gè)角落都可以同時(shí)填滿的位置。
(2）澆口應(yīng)設(shè)置在制品壁厚較厚的部位，使熔體從厚斷面流向薄斷面，以利于補(bǔ)料。
(3）澆口的部位應(yīng)選在易于排除型腔內(nèi)空氣的位置。
(4）澆口的位置應(yīng)選在能避免制品表面產(chǎn)生熔合紋的部位。當(dāng)無(wú)法避免產(chǎn)生熔合紋的產(chǎn)生時(shí)，澆口的位置的選擇應(yīng)考慮到熔合紋產(chǎn)生的部位是否合適。
(5）澆口的設(shè)置應(yīng)避免引起熔體斷裂的現(xiàn)象。
(6）澆口應(yīng)設(shè)置在不影響制品外觀的部位。
(7）不要在制品中承受彎曲載荷或沖擊載荷的部位設(shè)置澆口，一般制品澆口附近的強(qiáng)度較差。
由于設(shè)計(jì)零件是深腔無(wú)底的圓形結(jié)構(gòu)，又是一模兩腔為保證塑件表面質(zhì)量及美觀效果，本設(shè)計(jì)采用側(cè)入式澆口。
3.4.4 冷料穴設(shè)計(jì)
主流道的末端需要設(shè)置冷料穴以往上制品中出現(xiàn)固化的冷料。因?yàn)樽钕攘魅氲乃芰弦蚪佑|溫度低的模具而使料溫下降，如果讓這部分溫度下降的塑料流入型腔會(huì)影響制品的質(zhì)量，為防止這一問(wèn)題必須在沒(méi)塑料流動(dòng)方向在主流道末端設(shè)置冷料穴以便將這部分冷料存留起來(lái)
冷料穴一般開(kāi)設(shè)在主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，其標(biāo)稱直徑與主流道直徑相同或略大一些，這里取為12mm，最終要保證冷料體積小于冷料穴體積。冷料穴的z形式有多種，這里采用倒錐形的冷料穴拉出主流道凝料的形式。它與推桿配用，開(kāi)模時(shí)倒錐形的冷料穴通過(guò)內(nèi)部的冷料先將主流道凝料拉出定模，最后在推桿的作用下將冷料和和主流道凝料隨制品一起被頂出動(dòng)模。
3.5成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型零件是構(gòu)成模具型腔的零件，通常包括定模板、動(dòng)模、哈夫塊、型芯等。由于哈夫塊直接與高溫高壓的塑料相接觸，它的質(zhì)量直接關(guān)系到塑件的質(zhì)量，因此要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度和耐磨性，以承受塑料的積壓力和料流的摩擦力，達(dá)到足夠的精度和表面粗糙度。
3.5.1定模板的結(jié)構(gòu)形式
圖3.8定模板
3.5.2 動(dòng)模板的結(jié)構(gòu)形式
圖3.9動(dòng)模板
型芯是成型塑件內(nèi)表面的成型零件。根據(jù)型芯所成型零件內(nèi)表面大小不同，通常又有型芯和成型桿之分。型芯一般是指成型塑件中較大的主要內(nèi)型的成型零件，又稱主型芯，成型桿一般是指成型塑件上較小的成型零件，又稱小型芯。
3.5.3 型芯的結(jié)構(gòu)形式如下：
圖3.10型芯1
圖3.11型芯2
a b
圖3.13三維圖
型腔和型芯尺寸的計(jì)算
a. 型腔徑向尺寸的計(jì)算
Lm — 型腔的最小基本尺寸（mm）
Ls — 塑件的最大基本尺寸（mm）
Δ— 塑件公差
S — 塑件平均收縮率（%）
x — 綜合修正系數(shù)取x=3/4。
δz — 模具制造公差，一般為（1/3~1/6），取1/3Δ。
（3.1）
（3.2）
型芯2處
型腔底 Lm=(32+320.55%-3/40.5)
=31.803
型芯底部 Lm=(32+320.55%+3/40.5)
=32.551
型腔上部 Lm=(14+140.55%-3/40.5)
=13.703
型芯上 Lm=(14+140.55%+3/40.5)
=14.452
型芯1
型腔上部 Lm=(12.4+12.40.55%-3/40.5)
=12.093
型芯上部 Lm=(12.4+12.40.55%+3/40.5)
=12.843
型腔底部 Lm=(5.2+5.20.55%-3/40.5)
=4.854
型芯底部 Lm=(5.2+5.20.55%+3/40.5)
=5.6036
B．型腔高度尺寸的計(jì)算
(3.3)
(3.4)
式中 Hm — 型腔的高度最小基本尺寸（mm）
Hs — 塑件的高度最大基本尺寸（mm）
Δ— 塑件公差
S — 塑件平均收縮率（%）
x — 綜合修正系數(shù)取x=2/3。
δz — 模具制造公差，一般為（1/3~1/6），取1/3Δ
型芯2處
型腔 (3.5)
=（34+340.55%-2/30.5）
=33.854
型芯 (3.6)
=（34+340.55%+2/30.5）
=34.520
型芯1
型腔上部 =（0.5+0.50.55%-2/30.5）
=0.169
型芯上部
=（0.5+0.50.55%+2/30.5）
=0.836
型腔底 =（2+20.55%-2/30.5）
=1.677
型芯底
=（2+20.55%+2/30.5）
=2.344
3.6 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
塑料模具的溫度直接影響塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝不同，模具溫度也要求不同。因此在設(shè)計(jì)注射模具時(shí)必須考慮用加熱或冷卻裝置來(lái)調(diào)節(jié)模具的溫度。對(duì)于一般的熱塑性塑料注射成型時(shí)只需考慮冷卻裝置。
3.6.1 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響
主要有以下幾個(gè)方面
(1) 尺寸精度 利用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)保持模具溫度的恒定或采取較低的模溫，可減少塑件成型收縮率的波動(dòng)，提高塑件精度。
(2) 形狀精度 模具型芯與型腔各部分溫差過(guò)大，會(huì)使塑件收縮不均勻而導(dǎo)致翹曲變形，影響塑件的美觀和使用。特別對(duì)于壁厚不一致和形狀復(fù)雜的塑件，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因收縮不均勻而變形的情況，必須采用合適的冷卻回路，使模具型腔各個(gè)部位的溫度基本上均勻。
(3) 表面粗糙度 模溫過(guò)低會(huì)使塑件輪廓不清晰，產(chǎn)生明顯的熔合紋，提高模溫可改善塑件的表面狀態(tài)，使塑件的表面粗糙度降低。
(4) 塑件的力學(xué)性能
3.6.2 溫度調(diào)節(jié)對(duì)生產(chǎn)力的影響
溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)力的影響主要由冷卻時(shí)間來(lái)體現(xiàn)。通常注射到型腔內(nèi)的塑料熔體的溫度為200℃左右，塑件從型腔中取出的溫度在60℃以下。熔體在成型時(shí)釋放的熱量中約有5%以輻射、對(duì)流的形式散發(fā)到大氣中，其余95%需冷卻水帶走，否則由于塑料熔體的反復(fù)注入將使模溫升高。為了保持模溫的恒定，在每一循環(huán)中，必須由冷卻系統(tǒng)把塑料熔體的熱量帶走。因此模具的冷卻時(shí)間主要取決于冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。一般的模具的冷卻時(shí)間占整個(gè)注射循環(huán)周期的2/3，因此縮短成型周期中的冷卻時(shí)間是提高生產(chǎn)率的關(guān)鍵。
3.6.3 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計(jì)算
本塑件在注射成型時(shí)不要求有太高的模溫，因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計(jì)計(jì)算。
(1) 由于制品為空心，按平板類計(jì)算其冷卻時(shí)間
(3.7)
—冷卻所需的時(shí)間s
t—塑件厚度2mm
Tm—塑料熔體注塑溫度查表取170-180℃
Tw—模具溫度查表取50-80℃
Ts—塑料熱變形溫度查表取83-103℃
—塑料的熱擴(kuò)散率9.6×10-4m2/h → 0.267mm2/s
=6.79s
(2）冷卻介質(zhì)體積流量計(jì)算
(3.8)
—冷卻介質(zhì)的體積流量m3/h
—單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量kg/h
—塑料成型凝固時(shí)釋放的熱量40×104J/kg
—冷卻介質(zhì)的比熱容J/kg·℃
—介質(zhì)的密度1.05g/mm3
—冷卻介質(zhì)的出口溫度30℃
—冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度20℃
設(shè)定模具平均工作溫度為40oC，用常溫20oC的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30oC，產(chǎn)量為（初算0.5套/min）0.657kg/h.塑件在硬化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量,查表2-1得ABS的單位熱流量為33x104J/kg,即
= 0.657x33x104=21.68X104(J/kg)
冷卻水的體積流量V
(3.9)
=
()
冷卻水的平均流速
(3.10)
=
=14.53 m/min
=0.24 m/s
式中 q—凹模的冷卻水體積流量，q= 0.73×10 m/min
D—冷卻水管直徑，取d=8 mm
(3) 從表查得的資料表明 管徑為8的冷卻水管所對(duì)應(yīng)的最低流速為1.66 m/s時(shí)才能達(dá)到湍流狀態(tài)，但是由于體積流量q沒(méi)有在表的取值范圍內(nèi)，所以造成了V偏小，如果要達(dá)到湍流狀態(tài)，可以增大體積流量和減小冷卻水管直徑，但是，冷卻的目的就是為了讓制品快速冷卻，提高生產(chǎn)率，同時(shí)改變制品的力學(xué)性能，為了達(dá)到湍流而增大體積流量是沒(méi)有意義的，因?yàn)樵赩較小，既層流時(shí)就可以達(dá)到冷卻效果。
(4) 冷卻水管壁與水交界面的傳熱膜系數(shù)
= (3.11)
=
=1601 (w/mk)
式中 與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理系數(shù)，取7.6。
(5）冷卻管的傳熱面積
A= (3.12)
=
=0.0139m
式中 T—模具與冷卻介質(zhì)平均溫度， T=27.5℃。
[ T= T－（T+T）/2 =50－（20+25）/2 =22.5 ℃ ] (3.13)
(6) 冷卻水孔總長(zhǎng)L
L= (3.14)
L=
=0.55 m
(7) 模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)的冷卻水孔數(shù)
n=L/B =0.55÷0.35 =1.57 (根) 取2根
式中 哈夫模模具厚度，B=0.34m。
(8）冷卻水流動(dòng)狀態(tài)校核
(3.15)
=
=1920<
式中 R—雷諾數(shù)； —水的運(yùn)動(dòng)粘度，=1×10（m/s）；
(9）進(jìn)出口溫差校核
T－T= (3.16)
=
=12.44 ℃
校核的結(jié)果與預(yù)期的相差不大，說(shuō)明實(shí)際應(yīng)用正確。
3.7 頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.7.1 澆口凝料的頂出
由于本套模具采用盤(pán)形澆口澆注，為了確保分流道的脫落，還應(yīng)注意脫澆口裝置的設(shè)計(jì)。
對(duì)于澆口凝料進(jìn)行受力分析可知，脫澆口必須克服拉斷澆口及凝料對(duì)型腔的包緊力，考慮采用拉桿脫料裝置。
工作過(guò)程為：開(kāi)模時(shí)，拉料桿隨著動(dòng)模的下行將澆口凝料拉出，與定模貼和靜止不動(dòng)。當(dāng)?shù)诙畏中烷_(kāi)始后，隨動(dòng)模一起運(yùn)動(dòng)流道凝料與制件一起被推出，從而使凝料從主流道及拉料桿上脫落，完成脫料動(dòng)作。
主要尺寸的計(jì)算：
圖3.14 拉料桿
拉料桿拉料端采用Z形結(jié)構(gòu)（如上圖所示），拉料桿直徑為12mm。
3.7.2 塑料件的頂出
對(duì)制件進(jìn)行受力分析塑料件對(duì)凸模的包緊力主要集中在中間型環(huán)對(duì)型芯的包緊力。
鑒于制件為空心無(wú)底的圓環(huán)形，所以采用推板推出。
為防止推板在頂出過(guò)程中脫落，本設(shè)計(jì)采用頂出版和推桿墊板的方法，具體的方法是在頂桿的頭部加螺紋，并在推板相應(yīng)的位置加螺紋孔。頂桿的固定宜采用頂桿軸肩固定在推桿墊板的方式。
主要參數(shù)計(jì)算：
經(jīng)CAD分析可知：塑料件在脫模方向的投影最大距離為83.25mm，因此開(kāi)模距離為L(zhǎng)=83.25+34+(5～10)mm。
取L=125mm
因?yàn)橥茥U要支撐推板 故直徑取的較大
推桿桿直徑為d=14mm,推桿間隙為0.05mm.
推板及壓板按標(biāo)準(zhǔn)選取規(guī)格：
推板的厚度為40mm。
壓板的厚度為20mm。
3.8導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.8.1.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的功用
任何一副模具在定動(dòng)模之間都設(shè)置有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。其作用有：
1） 定位作用：合模時(shí)維持動(dòng)定模之間的一定方位，合模后保持模腔的正確形狀。
2） 導(dǎo)向作用：合模時(shí)引導(dǎo)動(dòng)默按序閉合，防止損壞型芯，并承受一定的側(cè)向力。
3） 承載作用：采用推件板脫?；蛉迨侥＞呓Y(jié)構(gòu)，導(dǎo)柱有承受推件板和定模型腔板的重載荷作用。
4） 保持運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)作用，對(duì)于大中型模具的脫模結(jié)構(gòu)，有保持機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)靈活平穩(wěn)的作用。
3.8.2、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
(1) 導(dǎo)柱 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱。有的導(dǎo)柱開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦，小型模具和生產(chǎn)批量小的模具主要采用帶頭導(dǎo)柱，大型模具和生產(chǎn)批量大的模具多采用有肩導(dǎo)柱。本次設(shè)計(jì)選擇的是有肩導(dǎo)柱，如圖所示
圖3.15 導(dǎo)柱
(2)導(dǎo)套 直導(dǎo)套多用于較薄的模板，比較厚的模板須采用帶頭導(dǎo)套，導(dǎo)套壁厚通常在3-10mm ，視內(nèi)孔大小而定，大者取大值，帶頭導(dǎo)套軸向固定容易，此次設(shè)計(jì)選擇的是帶頭導(dǎo)套，如圖所示。
圖3.16導(dǎo)套
3.8.3 承受一定的側(cè)向壓力
塑料熔體是以一定的注射壓力注入型腔的，型腔的各個(gè)方向都承受壓力，如果塑件是非對(duì)稱結(jié)構(gòu)或模具設(shè)計(jì)成非平衡進(jìn)料形式，就會(huì)產(chǎn)生單邊的側(cè)向壓力，設(shè)置導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以承受一定的側(cè)向壓力。
設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意：導(dǎo)柱應(yīng)合理均勻分布在模具分型面的四角，導(dǎo)柱至模具的邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度；導(dǎo)柱的高度應(yīng)比型芯端面的高度高出6-8mm，以免在錯(cuò)誤定位時(shí)，型芯進(jìn)入凹模型腔相碰而損壞。
3.9排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
模具型腔在塑料的填充過(guò)程中，除了型腔內(nèi)原有的空氣外，還有因塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，尤其是在高速注射成型時(shí)，考慮排氣是很必要的。一般是在塑料填充同時(shí)，必須將氣體排出模外。否則，被壓縮的氣體產(chǎn)生的高溫會(huì)引起塑件局部碳化燒焦，或使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強(qiáng)度下降，甚至阻礙塑件填充等。為了使這些氣體能從型腔中及時(shí)排出，可采用排氣槽等方法。當(dāng)塑件熔體充填型腔時(shí)，必須順序的排出型腔以及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑件受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順序的排出，塑件由于填充不足而出現(xiàn)氣泡，接縫或表面輪廓不清等缺陷；甚至因氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑件焦化。
考慮該塑件尺寸，屬于中小型簡(jiǎn)單型腔模具，故可以利用推出機(jī)構(gòu)與模板之間的配合間隙進(jìn)行排氣，間隙值為0.03mm。
3.10 斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)
3.10.1 斜導(dǎo)柱的形狀及技術(shù)要求
斜導(dǎo)柱的形狀如圖9.21所示(SJ/T 10519.16—1994)：
(a) (b)
圖3.17 斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式
斜導(dǎo)柱的工作端可以是半球形也可以是錐臺(tái)形，由于車削半球形一般較困難，所以絕大部分的斜導(dǎo)柱都是設(shè)計(jì)成錐臺(tái)形。
設(shè)計(jì)為錐臺(tái)形時(shí)，錐臺(tái)的斜角應(yīng)大于斜導(dǎo)柱的傾斜角，一般θ=α++2~3，這樣設(shè)計(jì)的目的是保證斜導(dǎo)柱工作的可靠性，避免斜導(dǎo)柱錐臺(tái)部分參與側(cè)抽芯，以致于側(cè)滑塊停留位置不符合設(shè)計(jì)要求。斜導(dǎo)柱的固定端可以設(shè)計(jì)成圖9.21(a)或9.21(b)的形式。其固定端與模板之間的配合可以采用H7/m6過(guò)渡配合；其工作端與滑塊斜導(dǎo)孔之間采用H11/b11配合[2]（或者兩者之間采用0.4~0.5mm的大間隙配合）。
斜導(dǎo)柱的材料通常為T(mén)8、T10等碳素工具鋼，亦可以采用20鋼滲碳處理(SJ/T 10519.16—1994)。其熱處理要求一般桿部硬度HRC56~60，大頭部分HRC，表面粗糙度。
本次設(shè)計(jì)中采用圖9.21的斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)，θ=23?，斜導(dǎo)柱的工作部分與斜導(dǎo)孔配合為H11/b11，固定端與模板配合為H7/m6，材料為T(mén)10A，硬度。
3.10.2 斜導(dǎo)柱的傾斜角
在斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)中，傾斜角是決定斜導(dǎo)柱側(cè)向分型機(jī)構(gòu)工作效果的重要的參數(shù)，傾斜角的大小對(duì)斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度、抽芯距、受力狀況等有直接重要影響。選取什么樣的斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)主要看塑件側(cè)孔的方向，從分析RJ45接線座塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，其成型側(cè)孔的型芯抽出方向與開(kāi)合模方向垂直，所以其所用機(jī)構(gòu)為類型1。由受力分析及理論計(jì)算，斜導(dǎo)柱的傾斜角取20?比較理想，在一般的設(shè)計(jì)過(guò)程中取，最常用的是。楔緊塊的楔緊角。通常情況是：如果抽芯距長(zhǎng)時(shí)可取大些，抽芯距短時(shí)可取小些；抽芯力大時(shí)可取小些，抽芯力小時(shí)可取大些。
在本次設(shè)計(jì)中，斜導(dǎo)柱的傾斜角=20?，楔緊塊的楔緊角θ=23?。
3.10.3斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度
當(dāng)側(cè)型芯滑塊的抽芯方向與開(kāi)合模方向垂直時(shí)，斜導(dǎo)柱的工作長(zhǎng)度L與抽芯距S以及傾斜角的關(guān)系如下式所示：
(3.17)
由前知，S=20mm，=20?，則斜導(dǎo)柱的工作長(zhǎng)度L=20/sin20?=58.58
如圖10.22所示，斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度[為：
(3.18)
=14tan20?/2+14tan20?/2+30/cos20?+58.58+(5~10)
=102mm
式中
圖3.18 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度示意圖
.3.11滑塊設(shè)計(jì)
滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)向分型機(jī)構(gòu)中的一個(gè)重要零部件，滑塊的結(jié)構(gòu)可分為整體式和組合式兩種：在滑塊上直接制出側(cè)型芯或側(cè)向型腔的結(jié)構(gòu)稱為整體式，這種結(jié)構(gòu)僅適于形狀十分簡(jiǎn)單的側(cè)向移動(dòng)零件；在一般的設(shè)計(jì)中，把側(cè)向型芯或型塊和滑塊分開(kāi)加工，然后再裝配再一起，這就式所謂的組合式結(jié)構(gòu)。，因?yàn)榇舜位瑝K運(yùn)動(dòng)方式為單一的，所以本次設(shè)計(jì)采用整體式結(jié)構(gòu)，具體如下圖所示：
圖3.19滑塊
滑塊用40CrMnMo制造，要求硬度HRC54~58。
.3.12.導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì)
導(dǎo)滑槽采用T型槽的形式，具體結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖3.20導(dǎo)滑槽結(jié)構(gòu)
導(dǎo)滑槽采用整體式，導(dǎo)滑槽與滑塊導(dǎo)滑部分采用H8/f8間隙配合，表面粗糙度。
3.13脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.13.1 設(shè)計(jì)原則
(1）塑件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作，致使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
(2）正確分析塑件對(duì)模腔的粘附力的大小及其所在部位，有針對(duì)性的選擇合適的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。由于塑料收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施與塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位，作用面積也應(yīng)盡可能大一些，以防塑件變形或損壞。
(3）保證良好的外觀。在選擇頂出位置時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的