座椅后護罩的注射模設計-滑塊抽芯塑料注塑模含NX三維及10張CAD圖帶模流

座椅后護罩的注射模設計-滑塊抽芯塑料注塑模含NX三維及10張CAD圖帶模流,座椅,護罩,注射,設計,滑塊抽芯,塑料,注塑,nx,三維,10,cad,圖帶模流 摘 要本次設計的是江淮客車6668G座椅后護罩的注塑模具。所用材料是當前應用較為廣泛的材料ABS。在設計中，分析塑件的工藝性。模具結構可采用一模兩腔，側澆口進料，注射機采用HTF80XA型號，并對其相關的數據進行校核。首先根據UG 軟件設計出分型面，進而設計出型腔、 型芯及斜導柱滑塊抽芯機構， 通過各種手冊選擇標準模架的繪制，并且進行澆注系統(tǒng)、脫模機構、冷卻系統(tǒng)等模具重要結構的設計。最后對設計過程中的相關零部件進行了計算和校核，在無誤的基礎上進行了模具總裝，并利用 AUTOCAD 軟件繪制出總裝及各主要零件的二維工程圖，設計出一套塑料注塑模具此次設計的過程中查閱了大量的模具設計資料，通過江淮客車6668G座椅后護罩塑料模具的設計與應用，實現了江淮客車6668G座椅后護罩制作工藝上的突破，同原有的設計方法相比，模具的應用不但提高了生產效率而且提升了產品的質量，模具整體設計的思路和要求符合現代設計潮流和未來的發(fā)展方向關鍵詞：座椅后護罩；一模兩腔；側澆口；冷卻系統(tǒng)；注塑模具AbstractThis design is the injection mould for the back cover of 6668G seat of Jianghuai Bus. The material used is ABS which is widely used at present. In the design, the technological properties of plastic parts are analyzed. The mold structure can be used with one mold and two cavities, side gate feed, injection machine adopts HTF80XA model, and check the relevant data. Firstly, the parting surface is designed according to UG software, and then the core-pulling mechanism of cavity, core and inclined guide pillar slider is designed. The drawing of standard die frame is selected through various manuals, and the design of important die structures such as pouring system, demoulding mechanism and cooling system is carried out. Finally, the relevant parts in the design process are calculated and checked, and the die assembly is carried out on the basis of correctness. The two-dimensional engineering drawings of the assembly and the main parts are drawn by AUTOCAD software, and a set of plastic injection mould is designed.The design process consulted a large number of mold design information, through the design and application of the plastic mold for the 6668G seat back shield of Jianghuai Bus, a breakthrough in the manufacturing process of the 6668G seat back shield of Jianghuai Bus was achieved. Compared with the original design method, the application of the mold not only improved the production efficiency, but also improved the quality of the product, and the idea and requirements of the overall design of the mold were met. Consistent with Modern Design Trend and Future Development DirectionKey words: seat rear cover; one mold two cavity; side gate; cooling system; injection mold目錄摘 要IAbstractII1 緒論11.1 塑料簡介11.2 注塑成型及注塑模12 塑件結構分析32.1 塑件的材料選擇42.2 塑件的結構和尺寸精度表面質量分析42.2.1 塑件的結構設計42.2.2 塑件尺寸及精度42.2.3 塑件表面粗糙度52.3 計算塑件的體積、質量53 塑件成型方案設計63.1 分型面選擇63.2 型腔數的確定63.3 型腔布局73.4 澆注系統(tǒng)的類型和位置的選擇73.5 成型零件結構設計83.5.1型腔設計83.5.2型芯設計93.6 脫模機構的設計113.6.1 脫模機構的選用原則：113.6.2推桿和扁頂桿推出機構設計113.6.3 脫模力的計算123.7 導向與定位機構設計133.8 排氣及引氣系統(tǒng)的設計143.9模溫調節(jié)系統(tǒng)的設計143.10側向抽芯機構類型選擇163.11模架選用183.12 注塑模具的工作原理204 模具零件設計214.1 模具成型零件尺寸計算214.2模具強度與剛度校核214.3澆注系統(tǒng)的設計224.3.1 主流道的設計224.3.2分主流道的設計234.3.3澆口的設計244.4模具冷卻系統(tǒng)的設計245 注射機的選用及相關參數的校核255.1 相關參數255.2最大注塑量校核265.3 鎖模力校核275.4 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核275.5 開模行程校核28第6章 Moldflow的注塑模擬成型分析296.1模型網格劃分及修復296.2澆注方案的選擇316.3 充填時間分析326.4流動前沿溫度分析336.5 頂出時體積收縮率346.6 鎖模力的分析356.7 凍結層因子分析366.8 熔接痕分析376.9 變形量分析386.10 溫度、零件39總結40致謝41參考文獻42IV1 緒論模具制造是國家經濟建設中的一項重要產業(yè)，振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)。日益受到人們的重視和關注?！澳＞呤枪I(yè)生產的基礎工藝裝備”也已經成為廣大業(yè)內人士的共識。在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產品中。60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產制件所具備的高精度。高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗。是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”。用模具生產的最終產品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產業(yè)，是技術成果轉化的基礎，同時本身又是高新技術產業(yè)的重要領域。 1.1 塑料簡介塑料是以樹脂為主要成分的高分子材料，它在一定的溫度和壓力下具有流動性?？梢员荒Ｋ艹尚蜑橐欢ǖ膸缀涡螤詈统叽纾⒃诔尚凸袒蟊３制浼鹊眯螤疃话l(fā)生變化。塑料有很多優(yōu)異性能，廣泛應用于現代工業(yè)和日常生活，它具有密度小，質量輕，比強度高，絕緣性能好，介電損耗低，化學穩(wěn)定性高，減摩耐磨性能好，減振隔音性能好等諸多優(yōu)點。另外，許多塑料還具有防水、防潮、防透氣、防輻射及耐瞬時燒蝕等特殊性能1。塑料以從代替部分金屬、木材、皮革及無機材料發(fā)展成為各個部門不可缺少的一種化學材料，在國民經濟中，塑料制作已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一。 1.2 注塑成型及注塑模將塑料成型為制品的生產方法很多，最常用的有注射，擠出，壓縮，壓注，壓延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，幾乎的有的熱塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形復雜、尺寸精度較高、易于實現全自動化生產等一系列優(yōu)點。因此廣泛用于塑料制件的生產中，其產口占目前塑料制件生產的30%左右。但注射成型的設備價格及模具制造費用較高，不適合單件及批量較小的塑料件的生產。要了解注射成型和注射模，首先得了解注射機的一些基本知識，注射機是注射成型的主要設備，依靠該設備將粒狀塑料通過高壓加熱等工序進行注射。注射機為熱塑性或熱固性塑料注射成型所用的主要設備，按其外形可分為立式、臥式、直角式三種，由注射裝置、鎖模裝置、脫模裝置，模板機架系統(tǒng)等組成。注射成型生產中使用的模具叫注射模，它是實現注射成型生產的工藝裝備。注射模的種類很多，其結構與塑料品種、塑件的復雜程度和注射機的種類等很多因素有關，其基本結構都是由動模和定模兩大部分組成的。定模部分安裝在注射機的固定板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上，在注射成型過程中它隨注射機上的合模系統(tǒng)運動。注射成型時動模部分與定模部分由導柱導向而閉合。一般注射模由成型零部件、合模導向機構、澆注系統(tǒng)、側向分型與抽芯機構、推出機構、加熱和冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及支承零部件組成2 。注射模、塑料原材料和注射機通過注射成型工藝聯系在一起。注射成型工藝的核心問題就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔體，并把它注射到型腔中去，在控制條件下冷卻定型，使塑件達到所要求的質量。注射機和模具結構確定以后，注射成型工藝條件的選擇與控制便是決定成型質量的主要因素。注射成型有三大工藝條件，即：溫度、壓力、時間。在成型過程中，尤其是精密制品的成型，要確立一組最佳的成型條件決非易事，因為影響成型條件的因素太多，有制品形狀、模具結構、注射裝備、原材料、電壓波動及環(huán)境溫度等。塑料模具的設計不但要采用CAD技術，而且還要采用計算機輔助工程（CAE）技術。采用CAE技術，可以完全代替試模，CAE技術提供了從制品設計到生產的完整解決方案，在模具制造加工之前，在計算機上對整個注射成型過程進行模擬分析，準確預測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設計者能盡早發(fā)現問題。都有著重大的技術經濟意義3。2 塑件結構分析在模具設計之前需要對塑件的工藝性如形狀結構、尺寸大小、精度等級和表面質量要進行仔細研究和分析，只有這樣才能恰當確定塑件制品所需的模具結構和模具精度。本設計課題-座椅后護罩如圖所示，具體結構和尺寸詳見圖紙，該塑件結構較為簡單，生產量大，要求較低的模具成本，成型容易，精度要求高。座椅后護罩二維圖座椅后護罩三維立體圖2.1 塑件的材料選擇設計中選擇的座椅后護罩材料為ABS，ABS無毒，無氣味，呈微黃色，成型的塑料有較好的光澤，不透明，密度為1.05。ABS價格便宜原料易得，是目前產量最大、應用范圍最廣的工程塑料之一。是一種良好的熱塑性塑料。2.2 塑件的結構和尺寸精度表面質量分析2.2.1 塑件的結構設計（1）、脫模斜度 脫模斜度的大小與制品形狀、壁厚及收縮率有關。斜度過小，不僅會使制品尺寸困難，而且易使制品表面損傷或破裂，斜度過大時，雖然脫模方便，但會影響制品尺寸精度，并浪費原材料。通常塑件的脫模斜度約取0.51.5，塑件材料ABS的型腔脫模斜度為0.35130/，型芯脫模斜度為30/1。（2）、塑件的壁厚 選擇壁厚時應力求塑件各處壁厚盡量均勻，以避免塑件出現不均勻收縮等成型缺陷。塑件壁厚一般在14，最常用的數值為23。本產品壁厚均勻，周邊和底部壁厚均為1-2左右。（3）、塑件的圓角為防止塑件轉角處的應力集中，改善其成型加工過程中的充模特性，增加相應位置模具和塑件的力學角度，需要在塑件的轉角處和內部聯接處采用圓角過度。在無特殊要求時，塑件的各連接角處均有半徑不小于0.51的圓角。一般外圓弧半徑大于壁厚的0.5倍，內圓角半徑應是壁厚的0.5倍。（4）、孔由于型芯對熔體有分流作用，所以在孔成型時周圍易產生熔接痕，導致孔的強度降低，故設計孔時孔時孔間距和孔到塑件邊緣的距離一般都尖大于孔徑，孔的周邊應增加壁厚，以保證塑件的強度和剛度。2.2.2 塑件尺寸及精度根據我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照塑件的尺寸與公差數值標準來確定。根據任務書和圖紙要求，本產品采用MT6級精度。 2.2.3 塑件表面粗糙度塑料制品的表面粗糙度一般為Ra 0.021.25之間，模腔表壁的表面粗糙度應為塑件的1/2，即Ra 0.010.63。模具在使用過程中由于型腔磨損而使表面粗糙度不斷增加，所以應隨時給以拋光復原。本次產品表面粗糙度為外表面Ra0.2，內表面Ra0.81.6。2.3 計算塑件的體積、質量本次設計中，塑件的質量和體積采用3D測量，在三維軟件中，使用塑模部件驗證功能，可以測得塑件的體積6.931，因ABS的密度為1.05，即可以得出該塑件制品的質量約為7。實測塑件體積3 塑件成型方案設計3.1 分型面選擇將模具適當地分成兩個或幾個可以分離的主要部分，它們的接觸表面分開時能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當成型時又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為分型面，它是決定模具結構的重要因素，每個塑件的分型面可能只有一種選擇，也可能有幾種選擇。合理地選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。選擇分型面時，應從以下幾個方面考慮：1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處；2）使塑件在開模后留在動模上；3）分型面的痕跡不影響塑件的外觀；4）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；5）使推桿和扁頂桿痕跡不露在塑件外觀表面上；6）使塑件易于脫模。綜合考慮各種因素，并根據本模具制件的外觀特點，受用平面分型面，并選擇在塑件的最大平面處，開模后塑件留在動模一側。分型面的選擇3.2 型腔數的確定 因為本設計座椅后護罩結構簡單，生產量大，塑件的尺寸較大，為提高塑件成功概率，并從經濟型的角度出發(fā)，節(jié)省生產成本和提高生產效率，采用一模二腔，進行加工生產。3.3 型腔布局型腔的布局與澆注系統(tǒng)的布置密切相關,型腔的排布應使型腔每個區(qū)域都通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等的分得所需的壓力,以保證塑料熔體均勻地充滿型腔,使塑件內在質量均一穩(wěn)定。這就要求型腔與主流道之間的距離盡可能短，同時采用平衡流道，以求達到良好的澆注質量。型腔布局由圖所示。 型腔布局方式3.4 澆注系統(tǒng)的類型和位置的選擇本設計中采用普通側澆口澆注系統(tǒng)。正確設計澆注系統(tǒng)對獲得優(yōu)質的塑料制品極為重要。普通流道澆注系統(tǒng)的組成一般包括以下幾個部分：1主澆道 2第一分澆道 3第二分澆道 4第三分澆道5澆口 6型腔 7冷料穴在設計澆注系統(tǒng)時應考慮下列有關因素：a)、塑料成型特性：設計澆注系統(tǒng)應適應所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質量。b)、模具成型塑件的型腔數：設置澆注系統(tǒng)還應考慮到模具是一模二腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設計。c)、塑件大小及形狀：根據塑件大小，形狀壁厚，技術要求等因素，結合選擇分型面同時考慮設置澆注系統(tǒng)的形式、進料口數量及位置，保證正常成型，還應注意防止流料直接沖擊嵌件及細弱型芯受力不均以及應充分估計可能產生的質量弊病和部位等問題，從而采取相應的措施或留有修整的余地。d)、塑件外觀：設置澆注系統(tǒng)時應考慮到去除、修整進料口方便，同時不影響塑件的外表美觀。e)、冷料：在注射間隔時間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質量，故設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施6。 3.5 成型零件結構設計一般包括型腔、型芯、型環(huán)和鑲塊等。成型零部件直接與塑料接觸，成型塑件的某些部分，承受著塑料熔體壓力，決定著塑件形狀與精度，因此成型零部件的設計是注射模具的重要部分。3.5.1型腔設計型腔是用來成型制品外形輪廓的模具零件，其結構與制品的形狀、尺寸、使用要求、生產批量及模具的加工方法等有關，本設計中采用整體式型腔，其特點是結構簡單，牢固可靠，不容易變形，成型出來的制品表面不會有鑲拼接縫的溢料痕跡，還有助于減少注射模中成型零部件的數量，并縮小整個模具的外形結構尺寸。不過模具加工起來比較困難，要用到數控加工或電火花加工。型腔三維零件圖型腔二維零件圖3.5.2型芯設計本設計中零件結構較為簡單，深度不大，經過對塑件實體的研究，采用嵌入式型芯。這樣的型芯加工方便，便于模具的維護型芯與動模板的配合可采用。型芯三維零件圖型芯二維零件圖3.6 脫模機構的設計塑件從模具上取下以前還有一個從模具的成型零部件上脫出的過程，使塑件從成型零部件上脫出的機構稱為脫模機構。主要由推出零件，推出零件固定板和推桿和扁頂桿，推出機構的導向和復位部件等組成。3.6.1 脫模機構的選用原則：（1）使塑件脫模時不發(fā)生變形（略有彈性變形在一般情況下是允許的，但不能形成永久變形）；（2）推力分布依脫模阻力的的大小要合理安排；（3）推桿和扁頂桿的受力不可太大，以免造成塑件的被推局部產生隙裂；（4）推桿和扁頂桿的強度及剛性應足夠，在推出動作時不產生彈性變形；（5）推桿和扁頂桿位置痕跡須不影響塑件外觀；本設計中采用推桿和扁頂桿推出機構使塑料制件順利脫模。3.6.2推桿和扁頂桿推出機構設計本設計中采用臺肩形式的圓形截面推桿和扁頂桿機構，設計時推桿和扁頂桿與回針鎖定，回針運動時帶動推桿和扁頂桿運動?；蒯樁似矫娌粦休S向竄動。定模板與推桿和扁頂桿孔配合一般為，其配合間隙不大于所用溢料間隙，以免產生飛邊，ABS塑料的溢料間隙為。 推桿和扁頂桿推出機構3.6.3 脫模力的計算脫模力的產生范圍：（脫模）塑件在模具中冷卻定型時，由于體積收縮，產生包緊力。 不帶通孔殼體類塑件，脫模時要克服大氣壓力 。 機構本身運動的磨擦阻力。塑件與模具之間的粘附力。 初始脫模力，開始脫模進的瞬間防要克服的阻力。相繼脫模力，后面防需的脫模力，比初始脫模力小，防止計算脫模力時，一般計算初始脫模力。脫模力的影響因素：a 脫模力與塑件壁厚，型芯長度，垂直于脫模方向塑件的投影面積有關，各項值越大，則脫模力越大。 b 塑件收縮率，彈性模量E越大，脫模力越大。 c 塑件與芯子磨擦力俞大，則脫模阻力俞大。 d 排除大氣壓力和塑件對型芯的粘附等因素，則型芯斜角大到，塑件則自動脫落。本設計主要計算由型芯包緊力形成的脫模阻力。當開始脫模時，模具所受的阻力最大，推桿和扁頂桿剛度及強度應按此時計算，亦即無視脫模斜度（a=0） Q=8tESlf/(1-m)(1+f) （kN）式中，Q脫模最大阻力（kN） t塑件的平均壁厚（cm） E塑料的彈性模量（N/） S塑料毛坯成型收縮率（mm/mm） l包容凸模長度（cm） f塑料與鋼之間的摩擦系數 m泊松比，一般取0.380.49查表得，S=0.005，E=1.810N/cm已知，t0.12cm，l=4.5cm，f=0.28 Q=80.121.8100.0054.00.28/(1-0.43)(1+0.28)=1.32kN-摩擦阻力（N）-摩擦系數，一般取0.151.0，本設計取0.5-因塑件收縮對型芯產生的正壓力（N）-塑件對型芯產生的單位正壓力，一般取812MPa,本設計取10MPa-塑件包緊型芯的側面積（2）3.7 導向與定位機構設計導向機構的作用：保證模具在進行開合模時，保證公母模之間一定的方向和位置。導向零件承受一定的側向力，起了導向和定位的作用,導向機構零件包括導柱和導套等。 1. 導向結構的總體設計（1） 導向零件應合理的均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具的強度，防止壓入導柱和導套后發(fā)生變形。（2） 根據模具的形狀和大小，一副模具一般需要2-4個導柱。如果，模具的凸模與凹模合模有方位要求時，則用兩個直徑不同的導柱，或用兩個直徑相同，但錯開位置的導柱。（3） 由于塑件通常留于公模，所以為了便于脫模導柱通常安裝在母模。（4） 導柱和導套在分型面處應有承屑槽（5） 導柱導套及導向孔的軸線應保證平行（6） 合模時，應保證導向零件首先接觸，避免公模先進入模腔，損壞成型零件。2. 導柱的設計（1） 有單節(jié)與臺階式之分（2） 導柱的長度必須高出公模端面68mm（3） 導柱頭部應有圓錐或球形的引導部分（4） 固定方式有鉚接固定和螺釘固定（5） 其表面應熱處理，以保證耐磨。 3. 導套和導向孔（1） 無導套的導向孔，直接開在模板上，模板較厚時，導向孔必須做成盲孔，側壁增加排氣孔。（2） 導套有套筒式臺階式凸臺式（3） 為了導柱順利進入導套孔，在導套前端應倒有圓角r。一般情況下,導柱與導套共同使用,用于保證動模與定模兩大部分內零件的準確對合和塑料部品的形狀,尺寸精度,并避免模內零件互相碰撞與干涉,起到合模導向的作用.3.8 排氣及引氣系統(tǒng)的設計在塑料熔體充模過程中，模腔內除了原有的空氣外，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生的低分子揮發(fā)性氣體，塑料中某些添加劑揮發(fā)或化學反應所生成的氣體。常用的排氣方式有利用配合間隙排氣，在分型面上開設排氣槽排氣，利用推桿和扁頂桿運動間隙排氣等。由于本次設計中模具尺寸不大，本設計中采用間隙排氣的方式，而不另設排氣槽，利用間隙排氣，以不產生溢料為宜，其值與塑料熔體的粘度有關。3.9模溫調節(jié)系統(tǒng)的設計對于要求較低模溫（一般小于）的塑料，如本設計中的ABS，僅需要設置冷系統(tǒng)即可，因為可以通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度。模具的冷卻主要采用循環(huán)水冷卻方式，模具的加熱有通入熱水、蒸汽，熱油和電阻絲加熱等。溫度調節(jié)對塑件質量的影響如下：注射模的溫度對于塑料熔體的充模流動、固化成型、生產效率以及制品的形狀和尺寸精度都有影響，對于任一個塑料制品，模具溫度波動過大都是不利的。過高的模溫會使塑件在脫模后發(fā)生變形，若延長冷卻時間又會使生產率下降。過低的模溫會降低塑料的流動性，使其難于充模，增加制品的內應力和明顯的熔接痕等缺陷。模具冷卻水路圖冷卻計算：單位時間內進入模具應除去的總熱量Q，可以用參考文獻中的公式計算： Q=W1 a 式中 W1單位時間內進入模具的塑料的重量g a克塑料的熱容量(J/g) 經計算：Q=225111613020109J則帶走上述熱量，所需的冷卻水量按下式計算： 式中 W通過模具冷卻水的重量(g/h) T3出水溫度 T4入水溫度 K熱傳導系數；經計算 W378997 g/h由下式可以計算出冷卻水道的直徑： 式中 冷卻液容重kg/cm3 =0001 kg/cm， L 冷卻水道長度cm L=1080cm d冷卻水道直徑cm 經計算d5.138 cm，取6mm3.10側向抽芯機構類型選擇1、抽心距：S=H+(3-5)其中,S為抽芯機構需要行走的總距離，H為通過測量出來的產品抽芯距離（可以通過3D或2D進行實際測量）3-5MM為產品抽芯后的安全距離本設計中，抽芯距離較小，抽芯10mm即可以達到目的。2、抽芯力： 將塑料制品從包緊的側型芯上脫出時所需克服的阻力稱為抽芯力。抽芯力F=PA(f *cos+sin)p-塑料制品收縮對型芯單位面積的正壓力，通常取812Mpa;A-塑料制品包緊型芯的側面積，f-磨擦系數，取0.10.2 -脫模斜度，一般就是幾度而已。F-單位為NF=10x3534x0.001x(0.1x25cos25+sin25)=79KN（1）滑塊的設計滑塊設計的要點在于滑塊與側向型芯連接以及注射成型時制品尺寸的準確性和移動的可靠性，滑塊分為整體式和組合式兩種?；瑝K材料常用45鋼或T8、T10等制造，要求硬度在HRC40以上。（2）導滑槽設計1）導滑槽與滑塊導滑部分采用間隙配合，一般采用H8/f8。2）滑塊的滑動配合長度通常要大于滑塊寬度的1.5倍，而保留在導滑槽內的長度不應小于導滑配合長度的2/3，3）導滑槽材料通常用45鋼制造，調質至HRC 28HRC32，（3）滑塊定位裝置設計，由于我們采用的是后模行位的形式，根據生產的實際情況，采用行位壓板的方式，主要作用為固定與導向作用。（4）楔緊塊設計楔緊角應比斜導柱的傾斜角大23。（5）斜導柱抽芯機構的結構形式 斜導柱和滑塊在模具上因安裝位置不同，組成了抽芯機構的不同結構形式。1）斜導柱在定模上、滑塊在動模上的結構A、設計時必須注意，滑塊與推桿在合模復位過程中不能發(fā)生“干涉”現象。所謂干涉現象是指滑塊的復位先于推桿的復位致使活動側向型芯與推桿相碰撞，造成活動側向型芯或推桿損壞。B、如果發(fā)生干涉，常用的先復位附加裝置有彈簧先復位、楔形滑塊先復位、擺桿先復位等多種形式。2）斜導柱在動模上、滑塊在定模上的結構3）斜導柱和滑塊同在定模上4）斜導柱和滑塊同在動模上本設計中采用斜導柱頂出抽芯，斜導柱側向抽芯的特點是利用推出機構的推力驅動斜導柱斜向運動，在制品被推出脫模的同時由斜導柱完成側向抽芯動作。一般分為外側抽芯和內側抽芯兩種。1、斜導柱抽芯機構適用于制品具有側孔或較淺側凹，成型面積較大的場合。2、特點：在制品被推出脫模的同時由斜導柱完成側向抽芯動作。3、斜導柱的導滑形式4、傾斜角通常不超過30。5、進行斜導柱抽芯機構設計時，若定模一側有成型型芯，則需設置銷釘鎖緊或壓緊的止動裝置，保證制品與定模型芯分離而留在動模一側。斜導柱抽芯機構3.11模架選用根據對塑件的綜合分析，確定該模具是單分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990塑料注射模中小型模架可選擇CI型的模架，其基本結構如下：CI型模架圖CI型模具定模采用兩塊模板，動模采用動模板、墊板，又叫兩板模，大水口模架，適合側澆口，采用斜頂抽芯的注射成形模具。由分型面分型面的選擇而選擇模具的導柱導套的安裝方式，經過考慮分析，導柱導套選擇選正裝。根據所選擇的模架的基本型可以選出對應的模板的厚度以及模具的外輪廓尺寸。把型腔排列成一模二腔可得長為130mm，寬為130mm，模架的長L=130+復位桿的直徑+螺釘的直徑+模板壁厚230mm模架的寬W=130+復位桿的直徑+型腔壁厚230mm根據制品的尺寸，在計算完模架的長寬以后，還需要考慮其它螺絲導柱等零件對模架尺寸的影響，在設計中避免干涉。綜合考慮本設計選用WL=230x230的模架。塑件的高度為30.7mm，塑件的大部分部膠位都留在型腔部分，型芯、型腔的厚度是塑件 所伸入高度加20-40mm。綜合考慮強度要求，定模板厚度取60mm, 動模板的厚度取80mm?？紤]推桿和扁頂桿的頂出行程要求，支撐板取80mm以滿足頂出要求。綜上所述所選擇的模架的型號為：CI-2323-A60-B80-C80。3.12 注塑模具的工作原理工作原理：當模具型腔填充完后，動模部分在注塑機動模鎖模板的帶動下向后移動，從而模具從分型面打開，同時，滑塊在斜導柱和彈簧的推動下向后移動，完成側孔抽芯，當注塑機動模移動到一定位置時停止移動，注塑機頂棍通過下模板頂棍孔，推動頂針墊板，帶動頂針，從而推動產品將產品從型芯上推出，產品脫離模具后，動模鎖模板帶動動模部分向前移動，移動到一定位置時，斜導柱帶動滑塊向前移動，滑塊又回到開模前位置，讓動模與定模又配合在一起進行下一次填充。注塑模裝配二維圖4 模具零件設計4.1 模具成型零件尺寸計算塑件經成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因會引起尺寸減小或體積縮小，收縮性是每種塑料都具有的固有特性之一，選定ABS材料的平均收縮率為0.5%，剛計算模具成型零部件工作尺寸的公式為： 式中 A 模具成型零部件在常溫下的尺寸 B 塑件在常溫下實際尺寸成型零部件工作尺寸的公差值可取塑件公差的1/31/4，或取IT78級作為模具制造公差。在此取IT8級，型芯工作尺寸公差取IT7級。模具型腔的小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；模具型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負值，中心距偏差為雙向對稱分布。各成型零部件工作尺寸的具體數值見圖紙。 本設計中零件工作尺寸的計算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算，已給出這ABS的成型收縮率為1.005，模具的制造公差取z =/3。因本設計塑件的尺寸精度為MT3，即 =0.6 mm。如表4-2 表4-2 型腔型芯工作尺寸的計算類別塑件基本尺寸計算公式模具尺寸型腔尺寸計算HmHs =9.75Hm=(Hs+Hs. -2/3)0+zLmLs =62.8Lm=(Ls+Ls. -3/4)0+z型芯尺寸LmLs =41.6Lm=(Ls+Ls. +3/4)0-z4.2模具強度與剛度校核為保證模具能正常工作，不僅要校核模具的整體性強度，也要校核模具局部結構的強度。整體性強度主要針對型腔側壁厚度，型腔底板厚度，合模面所能承受的壓力等幾個方面，實際選用尺寸應大于計算尺寸并取整。校核時應從強度與彎曲兩個方面分別計算，選取較大的尺寸。4.3澆注系統(tǒng)的設計4.3.1 主流道的設計流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部分開始，到分流道為止的塑料熔體的流動通道。（1）、主流道的尺寸設計中選用的注射機為HTF80XA，其噴嘴直徑為3.5，噴嘴球面半徑為11，依此主流道各具體尺寸設計如下： 主流道與澆口套（2）、主流道襯套的形式選用如下圖所示類型的襯套，這種類型可防止襯套在塑料熔體反作用下退出定模。將主流道襯套和定位環(huán)設計成兩個零件，然后配合固定在模板上，襯套與定模板的配合采用。（3）、定位環(huán)的固定采用2個M6的螺絲直接鎖附固定。澆口襯套固定形式4.3.2分主流道的設計分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道，分流道應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)。本設計中塑件為一模二腔,且采用側澆口，流道布局如下圖。流道布局4.3.3澆口的設計澆口又叫進料口，是連接分流道與型腔的通道。它有兩個功能：一是對塑料熔體流入型腔起著控制作用；另一個是當注射壓力撤銷后封鎖型腔，使型腔中尚未固化的塑料不會倒流。本次設計澆口形式選擇為：側澆口。澆口的位置選擇原則： 澆口的位置與塑件的質量有直接影響。在確定澆口位置時，應考慮以下幾點： 1. 熔體在型腔內流動時，其動能損失最小。要做到這一點必須使 1)流程(包括分支流程)為最短； 2)每一股分流都能大致同時到達其最遠端； 3)應先從壁厚較厚的部位進料； 4)考慮各股分流的轉向越小越好。2. 有效地排出型腔內的氣體。由于本設計中塑件外表面質量要求較高，所以選用側澆口。澆口于端面底位置，成型后將其切除，位置隱蔽而不影響外觀。4.4模具冷卻系統(tǒng)的設計設計冷卻系統(tǒng)時，模具設計者必須根據塑件的壁厚與體積決定下列設計參數： 冷卻孔道的位置與尺寸、孔道的長度、孔道的種類、孔道的配置與連接、以及冷卻劑的流動速率與熱傳性質。冷卻管路的位置與尺寸塑件壁厚應該盡可能維持均勻。冷卻孔道最好設置是在型芯塊與型腔塊內，設在模塊以外的冷卻孔道比較不易精確地冷卻模具。通常，鋼模的冷卻孔道與模具表面、模穴或模心的距離應維持為冷卻孔道直徑的12倍，冷卻孔道之間的間距應維持35倍直徑。冷卻孔道直徑通常為612 mm（7/169/16英吋），在此取6mm。 5 注射機的選用及相關參數的校核注射成型工藝過程分析如圖所示從料頭把樹脂擠入料筒中，通過螺桿的轉動將熔體輸送至機筒的前端。在那個過程中，在加熱器的作用下加熱使機筒內的樹脂材料受熱，在螺桿的剪切應力作用下使樹脂成為熔融狀態(tài)，將相當于成型品及主流道，分流道的熔融樹脂滯留于機筒的前端（稱之為計量），螺桿的不斷向前將材料射入模腔。當熔融樹脂在模具內流動時，須控制螺桿的移動速度（射出速度），并在樹脂充滿模腔后用壓力（保壓力）進行控制。當螺桿位置，注射壓力達到一定值時可以將速度控制切換成壓力控制。5.1 相關參數由于采用一模二腔，需要至少注射量為14g，流道水口廢料2g，總注塑量16g，再根據工藝參數（主要是注射壓力），綜合考慮各種因素，選定注射機為HTF80XA。注射方式為螺桿式，其有關性能參數為： 型號單位80A80B80C 參數螺桿直徑mm343640理論注射容量cm3111124153注射重量PSg101113139注射壓力Mpa206183149注射行程mm122螺桿轉速r/min0220料筒加熱功率KW5.7鎖模力KN800拉桿內間距(水平垂直)mm365365允許最大模具厚度mm360允許最小模具厚度mm150移模行程mm310移模開距(最大)mm670液壓頂出行程mm100液壓頂出力KN33液壓頂出桿數量PC5油泵電動機功率KW11油箱容積l200機器尺寸(長寬高)m4.31.251.8機器重量t3.22最小模具尺寸(長寬)mm240240表 HTF80XA注塑機參數5.2最大注塑量校核模具設計時，必須使得在一個注射成型的塑料熔體的容量或質量在注射機額定注射量的80%以內。校核公式為： 式中 -型腔數量 -單個塑件的重量 -澆注系統(tǒng)所需塑料的重量 本設計中：n=2 7g =2 gM=2X7+2=14 g注塑機額定注塑量為m=101g，101x80%14,注射量符合要求。5.3 鎖模力校核注射成型時塑件的模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素。如果這一數值超過了注射機所允許的最大成型面積，則成型過程中會出現漲模溢料現象，必須滿足以下關系。 式中 n -型腔數目 -單個塑件在模具分型面上的投影面積 -澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 n=2 =760 = 160=760X2 +160=1680注射成型時為了可靠的鎖模，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模力。即： （）P F式中： P塑料熔體對型腔的成型壓力（MPa）F注射機額定鎖模力（N）其它意義同上根據工具書查得，型腔內通常為20-40MPa，一般制品為24-34MPa，精密制品為39-44MP（）P=1680x30x1.1x0.001=55.44 KN800KN鎖模力符合要求5.4 模具與注塑機安裝部分相關尺寸校核（1）、模具長寬尺寸模具長寬尺度必須小于注塑機拉桿間距,本設計選用機臺拉桿間距為455x455模具長寬為270x350，經核算機臺選用合適。（2）、模具厚度（閉合高度） 模具閉合高度必須滿足以下公式式中 -注射機允許的最大模厚 -注射機允許的最小模厚本設計中模具厚度為271mm 150H360 符合要求5.5 開模行程校核模具開模后為了便于取出制件，要求有足夠的開模距離，所謂開模行程是指模具開合過程中動模固定板的移動距離。注塑機的開模行程是有限的，設計模具必須校核所選注射機的開模行程，以便與模具的開模距離相適應。對于單分型面注射模應有：SmaxS= H1 + H2 + H3 + C式中 H1-模具厚度 H2-頂出行程H3 -包括澆注系統(tǒng)凝料在內的塑件高度C - 安全距離本設計中=920 =271 mm =30mm H3 =80mm C取30mm總的開模距離需要S=411mm以上. 經計算，符合要求。第6章 Moldflow的注塑模擬成型分析6.1模型網格劃分及修復為了進行CAE分析，必須要對零件進行網格序列化，通過在moldflow設置相關參數，然后導入模型的stl格式，進行網格劃分，一個好的質量的網格，才能有合適的邊界條件。網格劃分好之后進行網格修補，改善縱橫比等。圖 4-1 制件在 Moldflow中的造型圖 4-2 網格劃分參數如上圖所示，網格三角形單元邊長為 2.00mm。在 Moldflow 中，對網格的參數進行研究和分析，得到網格缺陷如下圖所示：圖 4-3 網格診斷如上圖所示，網格統(tǒng)計中，自由邊、重合邊、梁單元、連通域等參數均沒有錯誤，最大縱橫比也在20以下，滿足有限元軟件分析要求。6.2澆注方案的選擇根據塑件上的澆口痕跡以及老師指導意見,確定使用側澆道的方式。澆口位置及流道系統(tǒng)如圖所示：圖 4-4澆口位置及澆注系統(tǒng)方案6.3 充填時間分析充填的時候，塑料熔體沿著流道進入模腔，設計的時候將4個澆口的流道設計成相等的長度，塑料熔體容易開始注入到到達澆口的時間是相等的。進入型腔之后，同時充填各個部分。如下圖所示，深藍色的部位是填充時間最短的區(qū)域，相反，紅色區(qū)域就是填充時間最長的區(qū)域，也就是說紅色區(qū)域是塑料熔體最遲到達的地方。不填充的區(qū)域講沒有任何顏色。下圖比較清楚地顯示了整個模腔的充填時間。圖4-5 充填時間從上圖分析可以得出，該模具型腔每一個部位都得到了塑料熔體的填充，填充的效果還是比較好的，這就表明塑料熔體的流向比較均勻，在最后填充的額部位，塑料熔體到達的時間都是相同的。軟件分析塑料熔體的充填時間大約為1.436s。6.4流動前沿溫度分析流動前沿溫度是的是塑料熔體充填一個節(jié)點時的中間流溫度，這個溫度是充填過程中流動波前溫度的分布，它代表的是流道截面中心的溫度，通常情況下不會有太大的變化。熔接線首先形成的地方是在截面的中心，所以，如果流動前沿的溫度高，熔接線強度一般都會高；若流動波前溫度下降的趨勢比較快，接近于凝固溫度，那就會阻礙了后面塑料熔體再進入這個區(qū)域，產生短射。在壁厚較薄的地方，有可能會出現不能充填的情況，在軟件中，這個區(qū)域沒有溫度顯示。分析的結果如下圖所示。圖4-6 流動前沿溫度圖中的紅色區(qū)域表示流動前沿溫度比較高，塑料熔體都可以充填這些區(qū)域。藍色區(qū)域表示這些部位流動前沿溫度比較低，可能會發(fā)生塑料溶體凝固的現象，導致溶體停滯流動或者流速過滿。結果：流動前沿溫度最高為231.3，最低式100。6.5 頂出時體積收縮率頂出時的提及收縮率指的是堵料溶體最初進入模具型腔之后的體積與熔體保壓冷卻成型以后的體積比。體積收縮率的分析如下圖所示。圖4-7 體積收縮率從圖中的分析數據可以得出，頂出時的體積收縮率為5.46，越靠近流道末端，收縮率越小，藍色區(qū)域的收縮率最小。6.6 鎖模力的分析在注塑過程中，當定模與動模在注塑機的作用下合模，就會產生一定的鎖模力，鎖模力會隨著時間的變化 而發(fā)生變化。鎖模力與注塑機的額定鎖模力相互緊密聯系，也與塑件在Z軸方向上面的投影面積、成型壓力存在一定的函數關系，軟件所模擬的結果一般不應該超過近注塑機額定鎖模力的80%，以確保安全。對模具進行鎖模力分析的結果如下圖所示。圖4-8 鎖模力xy圖由上圖可以看出，鎖模力也隨著注塑機開始注塑而發(fā)生變化，在塑料熔體進入模具型腔后，鎖模力逐漸增加，大約完成一次塑件注塑周期之后，鎖模力達到最大，之后進入壓力逐漸減小的階段。結果：需要最大鎖模力約為4.5T。6.7 凍結層因子分析凍結層因子是取一個中間值，跟隨時間的變化，凍結層因子也隨之變化，從最小的取值一直到最大的取值。凍結層因子其數值范圍在0-1之間，其理想狀態(tài)是在一個恒定的值，在充填的過程中，凍結層一般都應該在恒定的厚度之間，使得每個部位流動的連續(xù)均勻。凍結層因子的分析結果如下圖所示。圖4-9 凍結層因子從圖上可看出塑件在30S時已經凝固下來。6.8 熔接痕分析塑料熔體在不同的澆口進入型腔之后，跟隨型腔的外形緩緩流動，在流動的過程中，例如熔體相遇的地方就有可能會出現熔接痕，類似熔體相遇的區(qū)域，出現熔接痕的概率就會越大。熔接痕是塑件結構上的一種瑕疵或缺陷，尤其是一些對外觀要求比較高的產品來說，更是一種致命的影響，嚴重影響著塑件的正常使用。一般來說，影響熔接痕的因素有很多，包括注塑工藝的參數（溫度、注射壓力、保壓壓力、注射速度和時間等）、模具的結構（澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷料井、溫度控制系統(tǒng)、型腔型芯的表面粗糙度）等。在Moldflow軟件中進行模擬分析，可以看出熔接痕大概會出現的區(qū)域，如下圖所示。圖4-10 熔接痕6.9 變形量分析變形量主要與材料的收縮率有關系，不同材料的收縮率都是不一樣的，收縮是注塑過程中塑料本身的一種變形屬性，這種收縮與模具結構、澆口的位置等的因素沒有太大的聯系。通過軟件的分析，我們可以提前知道塑件在注塑成型后的變形狀況，但是這個情況只是接近，并不完全是這樣，需要對實際的情況進行分析?？傋冃瘟咳缦聢D所示。圖4-11 總變形量從以上各圖可以得出總的變形量0.2348mm，其余XYZ方向如圖以及其余模流分析報告與數據，均可以查看附件HTML動態(tài)REPORT所示。6.10 溫度、零件在注塑充填完成后，塑件需要通過冷卻水道來降溫，通過一定時間后，冷卻至合適的溫度后才可以開模和脫模，冷卻后的結果值如下圖所示。圖4-12 溫度、零件從上圖可以看出，塑件完成冷卻后的溫度在86.42度左右，人體可以接觸。冷卻效果非常好，證明水路的設計合理。總結 本次塑料模具設計，全面考慮了塑料成型性能，模具結構特點，注射工藝參數，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理論分析和數據計算生產操作上論證該設計是合理可行的。并且，通過這次設計，我了解了注射模設計概況，熟悉了注射設備，基本掌握了注射成型的一般原理。 在設計和三維建模過程中也遇到了一些問題，通過對問題的探索與分析，最后得到圓滿解決，更另深刻的知道了模具設計各個階段的重要性和嚴謹性，達到了畢業(yè)設計的目的。 伴隨經濟建設，特別是汽車、機械、電子、日用制造等行業(yè)的飛速發(fā)展，對模具設計與制造的人才的需求與日俱增，模具設計制造，特別是注射模具的設計與制造將更為受到重視，并將會廣泛應用到各個領域中，飛速發(fā)展。 相信這次設計中獲得的經驗及處理問題的能力將會對今后的學習和工作有所啟示和幫助。致謝 在本次畢業(yè)設計中，特別感謝指導老師的指導和幫助，給予了我充分的信心和把握，讓我按時完成了本次設計。由于經驗不足和對專業(yè)知識的了解不夠透徹，在設計時常常遇到一些問題無法理解，老師則耐心而認真的加以指導幫助，讓我學到了書本上學不到的知識，既增長了見識也充實了自己。參考文獻1 屈華昌.塑料成型工藝與模具設計M.北京:機械工業(yè)出版社，2002.2 余強，陸斐.Pro/E模具設計基礎教程M.北京:清華大學出版社，2005.3 顏智偉.塑料模具設計與機構設計M.北京：國防工業(yè)出版社，2006.4 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