襯筒注塑模具設(shè)計(jì)【一模兩腔】
襯筒注塑模具設(shè)計(jì)【一模兩腔】,一模兩腔,注塑,模具設(shè)計(jì)
嘉興學(xué)院南湖學(xué)院外文文獻(xiàn)翻譯譯文
題 目： 拉鉤的冷沖模設(shè)計(jì)
系 別： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
班 級： 機(jī)械N061 學(xué) 號： 2006456790601
學(xué)生姓名： 潘曉慧
二、翻譯文章
注塑模的參數(shù)控制型腔布局設(shè)計(jì)系統(tǒng)
M. L. H. Low and K. S. Lee
機(jī)械工程系，新加坡大學(xué)，新加坡
如今，塑料產(chǎn)品的上市時間變的越來越短，因此，制造注塑模的可用交貨時間也變的少了。在模具的設(shè)計(jì)階段有個省時的潛在方法，因?yàn)橛捎诿總€模具設(shè)計(jì)可以是標(biāo)準(zhǔn)化的，所以一個設(shè)計(jì)程序可以被重復(fù)使用。本文提出了一種通過使用標(biāo)準(zhǔn)模版來控制幾何參數(shù)的方法來設(shè)計(jì)注塑模的型腔布局。標(biāo)準(zhǔn)模版的型腔布局設(shè)計(jì)包括可能布局的配置。每個布局設(shè)計(jì)的配置都有其特有的由所有幾何參數(shù)構(gòu)成的布局設(shè)計(jì)表格。這個標(biāo)準(zhǔn)模版是預(yù)定義在合型設(shè)計(jì)的布局設(shè)計(jì)的級別時的。這樣就能夠確保要求的配置能夠被快速地輸入到模具裝配設(shè)計(jì)中，而不需要重新設(shè)計(jì)布局。這使得它在模具制造前產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和模具設(shè)計(jì)師之間的技術(shù)討論上更有用。在討論時直接改變3D型腔的布局設(shè)計(jì)，這樣可以節(jié)省時間和避免錯誤傳達(dá)。型腔設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)模版便于各個模具制造公司依照顧客具體要求而制造他們各自的規(guī)格。
關(guān)鍵詞：型腔布局設(shè)計(jì)；幾何參數(shù)；合型；注塑模設(shè)計(jì)；標(biāo)準(zhǔn)模板
1．簡介
注塑法是在一個較好的公差范圍內(nèi)生產(chǎn)大量塑料零件的最簡單的方法。在注塑法中有兩個主要的要求。那就是注塑設(shè)備和注塑模。注塑制模機(jī)上有安裝好的模具并且提供有將熔融的塑料從機(jī)器中轉(zhuǎn)移到模具中的機(jī)械設(shè)，利用壓力應(yīng)用程序來加緊模具來噴出成型的塑料部件。注塑模是將熔融的塑料轉(zhuǎn)變成最終具有詳細(xì)尺寸形狀的塑料部件的工具。如今，隨著塑料部件的上市時間變得越來越短，在一個更短的時間里生產(chǎn)注塑模變得更加必要。
注塑模具的設(shè)計(jì)及其相關(guān)的領(lǐng)域有很多工作都是依靠電腦技術(shù)來完成的。知識庫系統(tǒng)例如IMOLD[1.2]，IKMOULD[3]，ESMOLD[4]，臺灣[5]的國家程康大學(xué)[6]的知識庫系統(tǒng)，德雷塞爾大學(xué)的知識庫系統(tǒng)等都是注塑模具設(shè)計(jì)較發(fā)達(dá)的。如HyperQ/Plastic[7]，CIMP[8]，F(xiàn)IT[9]系統(tǒng)等,通過使用知識庫系統(tǒng)在挑選塑性材料方面有了發(fā)展。在注塑法[10-12]的分離設(shè)計(jì)技術(shù)上也同樣有所提高。
據(jù)觀察盡管模具制造公司仍在使用3D CAD軟件來進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，大量的時間都浪費(fèi)在了仔細(xì)檢查每個項(xiàng)目的同一設(shè)計(jì)程序。在模具設(shè)計(jì)階段如果重復(fù)的設(shè)計(jì)程序能夠標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)而避免了常規(guī)任務(wù)就能夠更好的節(jié)省時間。在合型方面一個有條理的樹形分層設(shè)計(jì)也同樣是個重要因素[13,14]。然而，在型腔的布局設(shè)計(jì)中有極少的工作是控制參數(shù)，這樣，這片領(lǐng)域?qū)⑹俏覀冎饕慕裹c(diǎn)。盡管在設(shè)計(jì)型腔的布局時有很多的方法[15,16]，模具設(shè)計(jì)師們更傾向于使用最常見的設(shè)計(jì)方法，這樣就有必要在型腔布局設(shè)計(jì)層面上制定標(biāo)準(zhǔn)。
本文介紹了基于標(biāo)準(zhǔn)模板通過控制參數(shù)來設(shè)計(jì)注塑模的型腔布局設(shè)計(jì)的方法。首先，必須確定一個有條理的樹形合型分層設(shè)計(jì)。其次，對標(biāo)準(zhǔn)配置和不標(biāo)準(zhǔn)配置之間不同型腔配置進(jìn)行分類。在配置數(shù)據(jù)庫中將標(biāo)準(zhǔn)配置列表，并且每個配置有其自己的布局設(shè)計(jì)表來控制它自身的幾何參數(shù)。這個標(biāo)準(zhǔn)模板在模具合型設(shè)計(jì)的布局設(shè)計(jì)階段進(jìn)行先驗(yàn)。
圖1.前嵌入（型腔）和后嵌入（型芯）
2．注塑模的型腔布局設(shè)計(jì)
注塑模是將熔融的塑料轉(zhuǎn)變成最終具有詳細(xì)尺寸形狀的塑料部件的工具。這樣，一個模具的最后部分要包含有推出機(jī)構(gòu)。大多數(shù)的模具由兩部分構(gòu)成：動模板和定模板。在有些模具制造公司，動模板也被稱為凹模，定模板也被稱為凸模。 表一所示為動模板（凹模）和定模板（凸模）。熔融的塑性材料被注射進(jìn)型腔中。熔融的塑性材料固化后就形成了部件。表二所示為一個簡單的兩板式注塑模。
圖2 單型腔合型
2.1單型腔和多型腔的區(qū)別
通常，熔融塑性材料所注入的空間被稱為型腔。型腔的排列被稱為型腔的布置。當(dāng)模具包含有超過一個的型腔時被稱為多型腔模具。圖3（a）和圖2（b）所示為一個單型腔模具和一個多型腔模具。
單型腔模具通常用來制造大的直方的部件例如打印機(jī)的外殼和電視機(jī)的外殼。對于較小的部件如手機(jī)外殼和齒輪，一般更經(jīng)濟(jì)的用多型腔模具來生產(chǎn)，這樣每個模具周期能夠生產(chǎn)更多的部件。顧客通常決定型腔的數(shù)目，所以他們不得不平衡機(jī)器設(shè)備的費(fèi)用和部件的費(fèi)用。
2.2多型腔的布局
同時能生產(chǎn)不同產(chǎn)品的多型腔模具稱為一個系列模具。然而，它并不經(jīng)常用來設(shè)計(jì)有不同型腔的模具，因?yàn)樾颓徊灰欢芡瑫r在同一個溫度下被熔融的塑性材料填充滿。
另一方面，一個多型腔模具在整個的模具周期中生產(chǎn)相同的產(chǎn)品會用到平衡布局和不平衡布局。平衡布局是指型腔能夠在相同的熔融條件下同時全部被填充滿[15,16]。當(dāng)使用不平衡布局時可能會產(chǎn)生成型不完全的模具，但是可以通過修改分型面的澆流道（熔融塑性材料從澆口流到型腔的通道）的長度來克服。然而這不是一個高效的方法，在可能的情況下避免使用。圖4所示為由于使用不平衡布局而導(dǎo)致了成型不完全的情況。
平衡布局能更進(jìn)一步的分為兩類：線形和環(huán)形。平衡線形布局適用于2、4、8、16、32等型腔，也就是說它遵循系列。平衡環(huán)形布局可以有3、4、5、6或者更多的型腔，但是由于空間限制在平衡環(huán)形布局的型腔布置上有數(shù)量的限制。圖5所示是討論過的多型腔布局。
3.設(shè)計(jì)方法
本章概況地介紹注塑模的高級參數(shù)控制型腔布局設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。模具設(shè)計(jì)的有效工作方法包括將大量的組件和部件安排到設(shè)計(jì)樹的最合適的層次上。圖6所示為第一級的組件和部件在設(shè)計(jì)樹的合型層。設(shè)計(jì)樹的第二層向前直到第N層的合型層上的組件和部件將被組合。在這個系統(tǒng)中，重點(diǎn)是“型腔的布局設(shè)計(jì)”。
圖3（a）單型腔模具。（b）多型腔模具
圖4 不平衡布局而導(dǎo)致了成型不完全
3.1標(biāo)準(zhǔn)化程序
在模具設(shè)計(jì)過程中為節(jié)約時間，有必要鑒別通常使用的設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)。每個模具設(shè)計(jì)中重復(fù)使用的設(shè)計(jì)步驟可以被標(biāo)準(zhǔn)化。從圖7中可以看出在型腔布局設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化程序中有兩個部分是互相影響的：零部件裝配的標(biāo)準(zhǔn)化和型腔布局配置的標(biāo)準(zhǔn)化。
圖5 多型腔布局
圖6 合型分層設(shè)計(jì)樹
圖7 在標(biāo)準(zhǔn)化程序中的相互關(guān)系
3.1.1零件裝配標(biāo)準(zhǔn)化
在型腔布局配置標(biāo)準(zhǔn)化前，有必要識別在型腔布局中在大量型腔中重復(fù)使用的零部件。表8所示為一個詳細(xì)的型腔布局設(shè)計(jì)的樹形層次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。在樹形層次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖的第二層中主要的嵌入部件有大量在層次設(shè)計(jì)樹中第三層以前的被直接裝配的零部件。它們可以被看做是主要成分和次要成分。主要成分存在于每個模具設(shè)計(jì)中。次要成分取決于所生產(chǎn)的塑料部件，所以它們可能出現(xiàn)也可能不出現(xiàn)在模具設(shè)計(jì)中。
圖8詳細(xì)型腔布局設(shè)計(jì)的樹形層次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖
結(jié)果，將這些零部件直接放到主要嵌入部件下，確保每個重復(fù)使用的主要嵌入（型腔）將延續(xù)層次設(shè)計(jì)樹第三層以前的相同零部件的使用。這樣，就沒有必要重復(fù)設(shè)計(jì)在型腔布局中的每個型腔中的相同零部件了。
3.1.2型腔布局的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化
有必要學(xué)習(xí)和將型腔布局標(biāo)準(zhǔn)化分類為標(biāo)準(zhǔn)化和非標(biāo)準(zhǔn)化。圖9所示為型腔布局結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化程序。
圖9型腔布局結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化程序。
一個型腔布局設(shè)計(jì)，可以被理解為或者是多腔布局或者是單腔布局，但是通常是顧客來決定這個。單型腔布局總是被認(rèn)為有一個標(biāo)準(zhǔn)的配置。多型腔模具可以同時生產(chǎn)不同產(chǎn)品或者同時生產(chǎn)相同產(chǎn)品。一個模具同時生產(chǎn)不同產(chǎn)品被認(rèn)為是同系列的模具，這是不常見的設(shè)計(jì)。這樣，一個多型腔系列模具就有一個非標(biāo)準(zhǔn)配置。
多型腔模具生產(chǎn)相同產(chǎn)品可以包含要么平衡布局設(shè)計(jì)要么非平衡布局設(shè)計(jì)。非平衡布局設(shè)計(jì)很少使用，結(jié)果它被認(rèn)為是有一個非標(biāo)準(zhǔn)配置。然而，一個平衡布局設(shè)計(jì)也可以包含有一個線性布局設(shè)計(jì)或者是一個環(huán)形布局設(shè)計(jì)。這個取決于顧客要求的型腔的數(shù)目。這個必須注意，然而，布局設(shè)計(jì)也有其他非標(biāo)準(zhǔn)型腔數(shù)目也被分類在非標(biāo)準(zhǔn)配置中。
將這些布局設(shè)計(jì)分為標(biāo)準(zhǔn)化后，他們的詳細(xì)信息就可以列入標(biāo)準(zhǔn)模板中。在合型設(shè)計(jì)和支持所有的標(biāo)準(zhǔn)配置的型腔布局設(shè)計(jì)階段標(biāo)準(zhǔn)模板要進(jìn)行先驗(yàn)。這樣就能確保要求的配置能夠很快的載入到合型設(shè)計(jì)中而不用再次設(shè)計(jì)布局。
3.2標(biāo)準(zhǔn)化模板
從圖10中可以看出在標(biāo)準(zhǔn)模板中有兩部分：配置數(shù)據(jù)庫和部件設(shè)計(jì)表。配置數(shù)據(jù)庫包括有所有的標(biāo)準(zhǔn)布局配置，每個布局配置都有它自己的帶有幾何參數(shù)的布局設(shè)計(jì)表。由于模具制造工業(yè)有他們自己的標(biāo)準(zhǔn)，這樣配置數(shù)據(jù)庫可以根據(jù)顧客具體要求來運(yùn)用到那些預(yù)先被認(rèn)為是非標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)中。
圖10 標(biāo)準(zhǔn)模板
3.2.1配置數(shù)據(jù)庫
一個數(shù)據(jù)庫可以用來包含了所有的不同標(biāo)準(zhǔn)配置的列表。在這個數(shù)據(jù)庫中的配置的總數(shù)目相當(dāng)于在模具設(shè)計(jì)裝配的型腔布局設(shè)計(jì)階段的可利用布局配置的數(shù)目。在數(shù)據(jù)庫所列信息就是配置數(shù)目、類型、和型腔數(shù)。表1所示是數(shù)據(jù)庫的一個例子。每個可利用的布局配置的一般類型和型腔的數(shù)目的名字是配置數(shù)目。當(dāng)布局的特殊類型和型腔的數(shù)目被要求時，適當(dāng)?shù)牟季峙渲脤惠d入到型腔布局設(shè)計(jì)中。
3.2.2布局設(shè)計(jì)表
配置數(shù)據(jù)庫中所列的每個標(biāo)準(zhǔn)配置都有它自己的布局設(shè)計(jì)表。布局設(shè)計(jì)表包含有布局配置的幾何參數(shù)并且每個配置都是獨(dú)立的。更多的復(fù)合布局配置將有更多的幾何參數(shù)來控制型腔布局。
圖11（a）和11（b）所示為裝配相同四個型腔布局的有一個大腔和四個小腔的模板的背面。它一般更經(jīng)濟(jì)，與用機(jī)械設(shè)備在一大塊的鋼板上制造獨(dú)立的更小的腔相比，用機(jī)械設(shè)備在制造一個大的腔更加容易。用機(jī)械制造一個大的腔的優(yōu)點(diǎn)有：
1. 在腔與腔之間可以節(jié)省更過的空間，這樣更小塊的鋼板就可以被使用了。
2. 與加工多個小的腔相比加工一個大的腔的加工時間要更快。
3. 加工大腔比加工小腔能獲得更高的精確度。
結(jié)果，在布局設(shè)計(jì)表中的幾何參數(shù)的默認(rèn)值將導(dǎo)致腔于腔之間將沒有間隙。然而，為是系統(tǒng)更加靈活，幾何參數(shù)的默認(rèn)值在需要的地方可以修改以此來適應(yīng)每個模具設(shè)計(jì)。
圖11 模板背面
3.3幾何參數(shù)
幾何參數(shù)有三個變量：
1. 型腔之間的距離。布局設(shè)計(jì)表中所列出的型腔之間的距離可以由使用者來控制或修改。距離的默認(rèn)值就是這些型腔間沒有間隙的值。
2. 個別型腔的取向角。個別型腔的取向角也被列在了布局設(shè)計(jì)表中，這些數(shù)值用戶可以修改。對于一個多型腔布局，所有的型腔都必須如布局設(shè)計(jì)表中所說有相同的取向角。如果取向角被修改，所有的型腔將會旋轉(zhuǎn)相同的取向角而不受結(jié)構(gòu)配置的影響。
3. 型腔間的裝配關(guān)系。型腔間的方向與先驗(yàn)每個獨(dú)特的布局配置有關(guān)并且由型腔間的裝配關(guān)系控制。
圖12所示為一個單型腔布局配置和它的它的幾何參數(shù)的例子。主要嵌入/型腔的原點(diǎn)是在中心。X1和Y1的默認(rèn)值是0所以型腔的布局時在中心的（雙方起源重疊）。使用者可改變X1和Y1的值，所以型腔可以適當(dāng)?shù)钠啤?
圖13所示是一個八型腔布局配置和它的幾何參數(shù)的例子。X和Y值是主要嵌入/型腔的大小。默認(rèn)X1、X2的值等于X，Y1的值等于Y，這樣型腔間就沒有間隙?？紤]到設(shè)計(jì)中的型腔間的間隙X1、X2和Y1的值可以增加。這些數(shù)值在布局設(shè)計(jì)表中都有列出。
如果一個型腔的方向不得不調(diào)整90°，剩下的型腔也要旋轉(zhuǎn)相同的角度，但是布局設(shè)計(jì)的殘余也是同樣。使用者可以通過改變布局設(shè)計(jì)表的參數(shù)來旋轉(zhuǎn)型腔。最終的布局如圖14所示。一個復(fù)雜的型腔布局配置有更多的幾何參數(shù)，必須確保參數(shù)方程的聯(lián)系。
圖12 單型腔布局配置和幾何參數(shù)
圖13沒有型腔旋轉(zhuǎn)的八型腔布局配置
和幾何參數(shù)圖 圖14 型腔旋轉(zhuǎn)的八型腔布局配置和幾何參數(shù)
4.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
注塑模的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)控制型腔布局設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過奔騰III PC兼容機(jī)作為計(jì)算機(jī)硬件來執(zhí)行。這個原型系統(tǒng)使用商業(yè)CAD系統(tǒng)（SolidWorks2001）和商業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Microsoft Excel）作為軟件。成熟的原型系統(tǒng)在Windows NT環(huán)境下使用Microsoft Visual C++ V6.0編程語言和SolidWorks API（應(yīng)用程序設(shè)計(jì)接口）。
SolidWorks被挑選出來的兩個主要的原因是：
1. 在CAD/CAM工業(yè)放心日益增長的趨勢是向Windows-based PCs的使用來代替了UNIX工作站的使用，主要是因?yàn)榘徺I計(jì)算機(jī)硬件的花費(fèi)。
2. 三維CAD軟件是Windows系統(tǒng)完全兼容的，這樣它能夠平穩(wěn)地整合從Microsoft Excel文件到CAD文件（部分，裝配，圖紙）的信息[17]。
這個原型設(shè)計(jì)有一個列在Excel文件中的八個標(biāo)準(zhǔn)布局配置的配置數(shù)據(jù)庫。這個由圖15（a）所示。與這個配置數(shù)據(jù)庫一致，布局設(shè)計(jì)階段，SolidWorks中的一個裝配文件有相同的布局配置。在Excel文件中的配置名與圖15（b）所示的在布局裝配文件中的裝配名相對應(yīng)。
每個設(shè)計(jì)中的每個型腔布局裝配文件將會被這些布局配置預(yù)裝載。當(dāng)要求的布局結(jié)構(gòu)按要求通道到用戶界面，布局配置將被載入。用戶界面如圖16所示是在要求的布局配置載入之前的。在載入要求的布局配置之上，最近的布局配置信息將會被列入列表框中。
對在配置數(shù)據(jù)庫中找到的任何其他可用的布局結(jié)構(gòu)，用戶就能夠改變當(dāng)前布局結(jié)構(gòu)。這個由圖17舉例說明。
最近的布局結(jié)構(gòu)的布局設(shè)計(jì)表包含有當(dāng)用戶觸發(fā)了在用戶界面底部的按鈕時就能夠激活的幾何參數(shù)。當(dāng)幾何參數(shù)值改變，型腔布局設(shè)計(jì)將因此更新。圖18所示是激活了最近的布局結(jié)構(gòu)的布局設(shè)計(jì)表。
圖15 原型系統(tǒng)的配置數(shù)據(jù)庫和布局模板 圖16 要求的布局配置載入之前的用戶界面
圖17 要求的布局配置載入之后的用戶界面 圖18布局設(shè)計(jì)表的用戶界面
5.案例研究
如圖19所示的手機(jī)外殼的CAD模型，使用了如下的案例研究。
在型腔布局設(shè)計(jì)階段之前，原CAD模型必須根據(jù)使用的模具損耗值來修剪。主要的嵌入部分會制造的能夠壓縮進(jìn)收縮的部分。這個整個的部件被認(rèn)為是主要的嵌入部件(xxx cavity.sldasm),。“XXX”是項(xiàng)目名。圖20所示是主要的嵌入部件。在主要的嵌入部件創(chuàng)建后，型腔布局設(shè)計(jì)系統(tǒng)將會被用于準(zhǔn)備合型的型腔布局。
5.1方案1：最初的型腔布局設(shè)計(jì)
在一個模具設(shè)計(jì)中，建立在一個模具中的型腔的數(shù)目通常是有顧客建議的，這樣他們必須平衡工件方面的投資和零件的花費(fèi)。最初，顧客要求用一個兩個型腔的模具來設(shè)計(jì)這個手機(jī)外殼。在創(chuàng)建了主要的嵌入部件后，模具設(shè)計(jì)師載入了一個使用型腔布局設(shè)計(jì)系統(tǒng)有兩個型腔的線性布局結(jié)構(gòu)。對應(yīng)的配置名是L02如圖21所示列入了用戶列表中。
5.2方案2：型腔布局設(shè)計(jì)中的修改
顧客與模具設(shè)計(jì)者間的工藝討論會議是很普遍的。這樣在模具制造前就能夠盡可能早的修改三維CAD文件中的產(chǎn)品和模具。修改基本上是不可避免的，模具設(shè)計(jì)者也從不會在主要的時間上延期。
既然這樣，在工藝討論會議中，顧客改變他們的想法，需要一個線性的四個型腔的模具來代替兩個型腔的模具，所以手機(jī)外殼的價(jià)格就要增加。模具設(shè)計(jì)者可以使用型腔布局設(shè)計(jì)系統(tǒng)來修改目前的型腔布局設(shè)計(jì)為一個線性的四個型腔的模具。要求的新的布局結(jié)構(gòu)可以從配置數(shù)據(jù)庫所列的可利用的布局結(jié)構(gòu)中挑選出來。如圖22所示。
圖19 手機(jī)的CAD模型 圖20 主要嵌入包裝的收縮部分
圖21 線性兩型腔的配置 圖22 線性 四型腔布局配置（布局配置變化后）
5.3方案3：型腔間所要求的間隙
最后，在另一個工藝討論會議中，模具設(shè)計(jì)者被要求介紹在軸向方向上型腔間有20mm的間隙，如圖23所示。
圖23 型腔間有間隙的簡介
在型腔布局組件階段，模具設(shè)計(jì)者使用型腔布局系統(tǒng)來激活最近的布局結(jié)構(gòu)中的布局設(shè)計(jì)表。介紹的軸向方向上型腔間的間隙是20mm的Y1值是從50mm到70mm間變化的。圖24所示是在布局設(shè)計(jì)表中Y1值的變化。最終的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，在間隙增加后如圖25所示。
圖24 布局設(shè)計(jì)表中Y1值的變化 圖25 增加間隙后的最終設(shè)計(jì)
6.結(jié)論
在本文中，使用標(biāo)準(zhǔn)模板的方法是為參數(shù)控制的型腔布局設(shè)計(jì)系統(tǒng)的發(fā)展提出計(jì)劃。自從這個方法使用了標(biāo)準(zhǔn)化后，如果他們的設(shè)計(jì)程序是重復(fù)使用的或者他們有普遍應(yīng)用于每個模具的特點(diǎn)，它就可以更進(jìn)一步的應(yīng)用于其他的合型設(shè)計(jì)的部件。較成熟的型腔布局系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下：
1. 該系統(tǒng)有容易使用的界面。
2. 自從它使用數(shù)據(jù)庫后，它就高度的靈活，有他們自己標(biāo)準(zhǔn)的模具制造公司可以根據(jù)顧客的具體要求來制定數(shù)據(jù)庫來迎合他們的需要。
3. 因?yàn)橄闰?yàn)標(biāo)準(zhǔn)模板在合型設(shè)計(jì)中的布局設(shè)計(jì)階段是可利用的，所以要求的布局結(jié)構(gòu)可以很快地載入到合型設(shè)計(jì)中而不需要再次設(shè)計(jì)布局。
4. 這個系統(tǒng)能夠使產(chǎn)品設(shè)計(jì)者和模具設(shè)計(jì)者在模具制造前，在討論中直接改變布局有更多的有用的工藝討論。
5. 這個系統(tǒng)這模具設(shè)計(jì)程序能夠節(jié)省時間，因?yàn)樗∪チ硕嘤嗟墓ぷ鳌＿@對于在模具制造工業(yè)自從模具制造的生產(chǎn)周期日益提高是很重要的。
較發(fā)達(dá)的系統(tǒng)有相同的局限性。盡管數(shù)據(jù)庫和布局設(shè)計(jì)表可以根據(jù)顧客的具體要求來制定，客制化將會由于更多的復(fù)雜的非標(biāo)準(zhǔn)化配置而變的能困難，因?yàn)檎_的幾何參數(shù)有待確定。我們一般工作都要求有一個標(biāo)準(zhǔn)的模板來制造模具設(shè)計(jì)中的其他部件。
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指導(dǎo)教師評語
簽字： 年 月 日
14
XX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
襯筒注塑模具設(shè)計(jì)
摘 要
塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快的種類，因此，研究注塑模具對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意義。本設(shè)計(jì)介紹了注射成型的基本原理，特別是單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理，對注塑產(chǎn)品提出了基本的設(shè)計(jì)原則；詳細(xì)介紹了冷流道注射模具澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，并對模具強(qiáng)度要求做了說明，通過本設(shè)計(jì)，可以對注塑模具有一個初步的認(rèn)識，注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問題，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理
關(guān)鍵詞：塑料模具；分型面；設(shè)計(jì)
Abstract
Plastic industry is one of the fastest growing in the world today, and the injection mold is one of the types of rapid development, therefore, the research of injection mold to understand the plastic product the production process and improve product quality to have the very big significance. This design introduced the basic principle of injection molding, especially the structure and working principle of single injection mold parting surface, put forward the basic design principles of injection molding products; details of the cold runner injection mold gating system, temperature control system and goes against the system the design process and has given the explanation to the mold intensity request. Through this design can have a preliminary understanding of the injection mold, notes in the design certain detail question, understands the mold structure and working principle
Keywords: plastic mold; parting surface; design
目 錄
摘 要 2
Abstract 3
目 錄 4
第1章 ?對塑料成型模具的認(rèn)識 6
1.1模具在加工工業(yè)中的地位 6
1.2模具的發(fā)展趨勢 6
1.3 設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造中的作用 7
第2章 塑件的工藝分析 9
2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 9
2.2分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 11
2.3工藝性分析 11
2.4初步確定型腔數(shù)目 11
第3章 注射機(jī)的選擇 12
3.1 塑件體積的計(jì)算 12
3.2計(jì)算塑件的質(zhì)量 12
3.3按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目 12
3.4計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積 13
3.5注塑機(jī)選擇 13
3.6分型面的選擇 14
3.7澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15
3.8主流道的設(shè)計(jì) 16
3.9分流道的設(shè)計(jì) 17
3.10澆口的設(shè)計(jì) 19
3.11冷料穴的設(shè)計(jì) 20
第4章 確定主要零件結(jié)構(gòu)尺寸選模架、成型零部件的設(shè)計(jì) 21
第5章 模架的選擇 22
第6章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22
6.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 22
6.2導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
6.3推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 23
6.3.1推件力的計(jì)算 23
6.3.2 推管的設(shè)計(jì) 24
第7章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 25
第8章 模具排氣槽的設(shè)計(jì) 27
第9章 校核 27
結(jié)束語 30
參考文獻(xiàn) 31
致謝 32
第1章 ?對塑料成型模具的認(rèn)識
1.1模具在加工工業(yè)中的地位
模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。
對模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。
模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難以程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應(yīng)盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動，為此，常采用自動開合模自動頂出機(jī)構(gòu)，在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當(dāng)批量不大時，模具的費(fèi)用在制件上的成本所占的比例將會很大，這時應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，以降低成本。
現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少是三項(xiàng)重要因素，尤其是模具對實(shí)現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用。高效的全自動設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求。因此促進(jìn)模具的不斷向前發(fā)展
1.2模具的發(fā)展趨勢
近年來，模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占的比重越來越大。從模具設(shè)計(jì)和制造角度來看，模具的發(fā)展趨勢可分為以下幾個方面：
低了成本。
（1） 提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致?
（2）.在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
???（3）推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。
???（4）開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
???（5）提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種。
???（6）應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。
???（7）研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測量儀或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提.
1.3 設(shè)計(jì)在學(xué)習(xí)模具制造中的作用
通過對模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在各種成型過程中對模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。
畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運(yùn)用，綜合檢驗(yàn)大學(xué)期間所學(xué)的知識。
第2章 塑件的工藝分析
2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征
PA1010塑料
化學(xué)名稱:尼龍
比重:1.38克/立方厘米 成型收縮率:0.6-1.5%
產(chǎn)品需要預(yù)熱到70~90度，預(yù)熱時間為4~6小時
成型溫度：230~330℃ 成型時間為40~130秒
成型特性：
1.無定形料,吸濕性小,但為了提高流動性，防止發(fā)生氣泡則宜先干燥。
2、流動性差，極易分解，特別在高溫下與鋼、銅金屬接觸更易分解，分解溫度為200°C.分解時有腐蝕及刺激性氣體
3、成型溫度范圍小，必須嚴(yán)格控制料溫
4、用螺桿式注射機(jī)及直通噴嘴，孔徑易大，以防死角滯料，滯料必須及時處理清除
5、模具澆注系統(tǒng)應(yīng)粗短，澆口截面宜大，不得有死角滯料，模具應(yīng)冷卻，其表面應(yīng)鍍鉻
PA1010主要技術(shù)指標(biāo)：
表1-1 熱物理性能
密度(g/ cm3)
1.02—1．05
比熱容(J·kg-1K-1)
1255—1674
導(dǎo)熱系數(shù)
(W·m-1·K-1×10-2)
13.8—31.2
線膨脹系數(shù)
(10-5K-1)
5.8—8.6
滯流溫度(°C)
130
表1-2 力學(xué)性能
屈服強(qiáng)度（MPa）
50
抗拉強(qiáng)度(MPa)
38
斷裂伸長率(﹪)
35
拉伸彈性模量(GPa)
1.8
抗彎強(qiáng)度(MPa)
80
彎曲彈性模量(GPa)
1.4
抗壓強(qiáng)度(MPa)
53
抗剪強(qiáng)度(MPa)
24
沖擊韌度
(簡支梁式)
無缺口
261
布氏硬度
9.7R121
缺 口
11
表1-3 電氣性能
表面電阻率（Ω）
1.2×1013
體積電阻率（Ω·m）
6.9×1014
擊穿電壓（KV/mm）
\
介電常數(shù)（106Hz）
3.04
介電損耗角正切（106Hz）
0.007
耐電弧性(s)
50—85
2.2分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性
該塑件尺寸中等，整體結(jié)構(gòu)較簡單.多數(shù)都為曲面特征。除了配合尺寸要求精度較高外，其他尺寸精度要求相對較低，但表面粗糙度要求較高，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級： MT7級。
2.3工藝性分析
為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用點(diǎn)澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面處，澆口縱向開設(shè)在模具的型腔處，從塑料件頂面進(jìn)料，因而塑件外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。
塑件的工藝參數(shù)：
干燥條件：80-90℃ 2小時
成型收縮率:0.4-0.7%
模具溫度：25-70℃（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度較低）
融化溫度：210-280℃（建議溫度：245℃）
成型溫度：200-240℃
注射速度：中高速度
注射壓力：500-1000bar
2.4初步確定型腔數(shù)目
根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，此塑料產(chǎn)品在模具中的扣置方式有兩種:一種是將塑料制品的回轉(zhuǎn)軸線與模具中主流道襯套的軸線垂直；另一種是將此塑料制品的中心線與模具中主流道襯套的軸線平行。這里擬采用第一種方式，1模2件的結(jié)構(gòu)。
第3章 注射機(jī)的選擇
3.1 塑件體積的計(jì)算
塑件：
零件塑件的體積 V=7.5cm
澆注系統(tǒng)的體積：V2=2.8cm
塑件與澆注系統(tǒng)的總體積為V=7.5+2.8=10.3cm
3.2計(jì)算塑件的質(zhì)量
查手冊取密度ρ=1.05g/cm
塑件體積：V=7.5cm
塑件質(zhì)量：根據(jù)有關(guān)手冊查得：ρ=1.05g/cm
所以，塑件的重量為：
M=V×ρ=7.5cm×1.05=7.9g
3.3按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目
根據(jù) （4-1）
得 (4-2)
注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8;
注射機(jī)最大注射量，cmз或g;
澆注系統(tǒng)凝料量，cmз或g；
單個塑件體積或質(zhì)量，cmз或g；
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度要求,該塑件在注射時采用1模2腔
3.4計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積
其初步設(shè)定方案如下
根據(jù)三維模型，利用三維軟件直接可查詢到澆注系統(tǒng)的體積V2=2.8cm
3.5注塑機(jī)選擇
1956年制造出世界上第一臺往復(fù)螺桿式注塑機(jī),這是注塑成型工藝技術(shù)的一大突破,目前注塑機(jī)加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30%;注塑機(jī)的產(chǎn)量占整個塑料機(jī)械產(chǎn)量的50%.成為塑料成型設(shè)備制造業(yè)中增長最快,產(chǎn)量最多的機(jī)種之一.
注塑機(jī)的分類方式很多,目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類方法.常用的說法有:
（1）按設(shè)備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機(jī)；
（2）按加工能力分類:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機(jī)。
此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類,但日常生活中用的較少。
常用的注射速率如表3-4所示。
表3-4 注射量與注射時間的關(guān)系
注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000
注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000
注射時間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5
查國產(chǎn)注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表取CJ80NC3,主要技術(shù)參數(shù)如下。
3.6分型面的選擇
塑料在模具型腔凝固形成塑件，為了將塑件取出來，必須將模具型腔打開，也就是必須將模具分成兩部分，即定模和動模兩大部分。定模和動模相接觸的面稱分型面。通常有以下原則：
（1）分型面的選擇有利于脫模：分型面應(yīng)取在塑件尺寸的最大處。而且應(yīng)使塑件流在動模部分，由于推出機(jī)構(gòu)通常設(shè)置在動模的一側(cè)，將型芯設(shè)置在動模部分，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動模，這樣有利脫模。如果塑件的壁厚較大，內(nèi)孔較小或者有嵌件時，為了使塑件留在動模，一般應(yīng)將凹模也設(shè)在動模一側(cè)。拔模斜度小或塑件較高時，為了便于脫模，可將分型面選在塑件中間的部位，但此塑件外形有分型的痕跡。
（2）分型面的選擇應(yīng)有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求。
（3）分型面的選擇應(yīng)有利于成型零件的加工制造。
（4）分型面應(yīng)有利于側(cè)向抽芯，但是此模具無須側(cè)向抽芯，此點(diǎn)可以不必考慮。
不論塑件的結(jié)構(gòu)如何以及采用何種設(shè)計(jì)方法，都必須首先確定分型面，因?yàn)槟＞呓Y(jié)構(gòu)很大程度上取決于分型面的選擇。該塑件為外殼，外形表面質(zhì)量要求較高。在選擇分型面時，根據(jù)分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質(zhì)量、便于清除毛刺及飛邊、有利于排除模具型腔內(nèi)的氣體、分模后塑件留在動模一側(cè)及便于取出塑件等因素，分型面應(yīng)選擇在塑件外形輪廓的最大處，如圖所示。
3.7澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)之前必須確定塑件成型位置，可以才用一模兩腔，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個重要的環(huán)節(jié)，它對注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀，物理性能，尺寸精度）都
有直接的影響，設(shè)計(jì)時必須按如下原則：
（1）型腔布置和澆口開設(shè)部位力求對稱，防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象。
（2）型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。
（3）系統(tǒng)流道應(yīng)盡可能短，斷面尺寸適當(dāng)（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費(fèi)大）：盡量減少彎折，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能小。
（4）對多型腔應(yīng)盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進(jìn)入各個型腔的深處及角落，及分流道盡可能平衡布置。
（5）滿足型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量。
（6）澆口位置要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小型芯，防止型芯變形澆口的殘痕不應(yīng)影響塑件的外觀。
考慮到塑件的外觀要求較高，以及一模八腔的布置、PC對剪切速率較為敏感等因素，澆口采用分便加工修整、凝料去除容易且不會在塑件外壁留下痕跡的側(cè)澆口，模具采用單分型面結(jié)構(gòu)兩板模，模具制造成本比較容易控制在合理的范圍內(nèi)。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如圖所示。
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：澆口位置應(yīng)盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及使用時澆口的清理；澆口位置距型腔各個部位的距離應(yīng)盡量一致，并使其流程為最短；澆口的位置應(yīng)保證塑料流入型腔時，對著型腔中寬敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔時直沖型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能盡快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件變形;盡量避免使制件產(chǎn)生熔接痕,或使其熔接痕產(chǎn)生在之間不重要的位置;澆口位置及其塑料流入方向,應(yīng)使塑料在流入型腔時,能沿著型腔平行方向均勻的流入,并有利于型腔內(nèi)氣體的排出。
3.8主流道的設(shè)計(jì)
主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具處到分流道為止 塑料熔體 流動通道
根據(jù)選用的CJ80NC3型號注射機(jī)的相關(guān)尺寸得
噴嘴前端孔徑：d0=4.0mm；
噴嘴前端球面半徑：R0=10mm；
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系
取主流道球面半徑：R=11mm；
取主流道小端直徑：d=4.5mm
為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，起斜度為，此處選用2°，經(jīng)換算得主流道大端直徑為7.8MM。
圖5.1 主流道示意圖
3.9分流道的設(shè)計(jì)
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表4-1所示。
表4-1流道斷面尺寸推薦值
塑料名稱
分流道斷面直徑mm
塑料名稱
分流道斷面直徑 mm
ABS，AS
聚乙烯
尼龍類
聚甲醛
丙烯酸
抗沖擊丙烯酸
醋酸纖維素
聚丙烯
異質(zhì)同晶體
4.8~9.5
1.6~9.5
1.6~9.5
3.5~10
8~10
8~12.5
5~10
5~10
8~10
聚苯乙烯
軟聚氯乙烯
硬聚氯乙烯
聚氨酯
熱塑性聚酯
聚苯醚
聚砜
離子聚合物
聚苯硫醚
3.5~10
3.5~10
6.5~16
6.5~8.0
3.5~8.0
6.5~10
6.5~10
2.4~10
6.5~13
分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。在該模具上取半圓形斷面形狀，直徑為4mm。
分流道選用半圓形截面：直徑D=4mm
流道表面粗糙度
分型面的選擇設(shè)計(jì)原則
分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造藝有密切關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的流動特性及塑料的脫模。
一、 分型面的形式
該塑件的模具只有一個分型面，垂直分型。
二、 分型面的設(shè)計(jì)原則
由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、形狀以及摧出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析。
選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則：
① 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處
② 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模
③ 保證塑件的精度
④ 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求
⑤ 便于模具制造加工
⑥ 注意對在型面積的影響
⑦ 對排氣效果
⑧ 對側(cè)抽芯的影響
在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不可能全部滿足上述原則，一般應(yīng)抓住主要矛盾，在此前提下確定合理的分型面。
3.10澆口的設(shè)計(jì)
根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚處等要求。采用扇形澆口可以保持產(chǎn)品外觀精度。本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)澆口。
該模具采用點(diǎn)澆口，其有以下特性:
①形狀簡單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證；
②試模時如發(fā)現(xiàn)不當(dāng)，容易及時修改；
③能相對獨(dú)立地控制填充速度及封閉時間；
④對于殼體形塑件，流動充填效果較佳。
3.11冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度，有影響成型塑件的質(zhì)量，另外還便于在該處設(shè)置主流道拉料桿的功能。注射結(jié)束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機(jī)構(gòu)開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。
冷料穴位于主流道的正對面的動模板上，其作用是收集熔體前鋒的冷料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品質(zhì)量。冷料穴分兩種，一種專門用于收集、儲存冷料，另一種除儲存冷料外還兼有拉出流道凝料作用，此處應(yīng)用后者。
在分流道的末端，冷料穴的長度通常為流道直徑的1.5～2倍，相機(jī)面殼模具屬于中小型模具，故冷料穴長度取流道直徑的1.6倍，即8.0mm。
在主流道對面采用冷料井底部帶推料桿的冷料井，推管為帶Z型頭拉料鉤，其側(cè)凹可以將主流道凝料鉤住，分模時即可將凝料從主流道中拉出。拉料桿的根部固定在推出板上，在推出制件時，冷料也一同被推出，取產(chǎn)品時向拉料鉤的側(cè)向稍許移動，即可脫鉤將制件連同澆注系統(tǒng)凝料一道取下。
由文獻(xiàn)資料[11]，其結(jié)構(gòu)尺寸如下：
Z頭高3/4d，其中
d=D+（0.5～1） （3-3）
則d=4+（0.5～1）=5mm，
第4章 確定主要零件結(jié)構(gòu)尺寸選模架、成型零部件的設(shè)計(jì)
ABS塑料的收縮率是0.3%--0.8%
平均收縮率: =（0.3%--0.8%）/2=0.5%
型腔內(nèi)徑： =60.3mm
型腔深度： =7.54mm
型芯外徑： =57.29mm
型芯深度： =6.039mm
型腔徑向尺寸（mm ）;
- 塑件外形基本尺寸（mm）;
-塑件平均收縮率；
-塑件公差
-成形零件制造公差，一般取1/4—1/6；
-塑件內(nèi)形基本尺寸（ mm）;
-型芯徑向尺寸（mm）;
-型腔深度（mm）；
-塑件高度（mm）
-型芯高度（mm）；
-塑件孔深基本尺寸（mm）；
型腔：鋼材選用P20，使用數(shù)控精雕及電火花加工成型
型芯：鋼材選用P20，使用數(shù)控精雕及電火花加工成型
第5章 模架的選擇
注塑模模架國家標(biāo)準(zhǔn)有兩個，即GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件》和GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國的部分地區(qū)形成了自己的標(biāo)準(zhǔn)，該設(shè)計(jì)采用龍記標(biāo)準(zhǔn)模架，型號為：FCI-1818-A40-B50-C60。
第6章 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：1）定位作用；2）導(dǎo)向作用；3）承受一定的側(cè)向壓力
6.1導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
6.1.1長度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)比凸模端面的高度高出8—12 cm，以免出現(xiàn)導(dǎo)柱末導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔的情況。
6.1.2形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺形，以使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。
6.1.3材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面和堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理），硬度為50—55HRC。
6.2導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
6.2.1材料 用與導(dǎo)柱相同的材料制造導(dǎo)套，其硬度應(yīng)略低與導(dǎo)柱硬度，這樣可以減輕磨損，一防止導(dǎo)柱或?qū)桌?
6.2.2形狀 為使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)向孔作成通孔，以利于排出孔內(nèi)的空氣。
6.3推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
注塑模中的脫模機(jī)構(gòu)可以在注塑的每一個循環(huán)中將塑件從型腔內(nèi)或型芯上自動的脫出模外。推管脫模機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用廣泛，是脫模機(jī)構(gòu)的典型型式，它一般包括推管、拉料桿、復(fù)位桿、推管固定板等組成，當(dāng)開模到一定距離時，注塑機(jī)推出裝置推動推板并帶動所有推管、拉料桿和復(fù)位桿一道前進(jìn)，將塑件和澆注系統(tǒng)一起推出模外。合模時復(fù)位桿首先與定模邊的分型面相接觸，而將推板和所有的復(fù)位桿一道推回原位。
根據(jù)塑件的形狀特點(diǎn)， 模具型腔在定模部分，型心在動模部分。其推出機(jī)構(gòu)可采用推管推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)。由于分型面有臺階，為了便于加工，降低模具成本，我們采用推管推出機(jī)構(gòu)，推管推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時會在塑件上留下頂出痕跡，但塑件底部裝配后使用時 不影響外觀，設(shè)立五個推管平衡布置，既達(dá)到了推出塑件的目的，又降低了加工成本。注：推管推出塑件，推管的前端應(yīng)比型腔或型心平面高出0.1-0.2mm
采用推管推出，推管截面為圓形，推管推出動作靈活可靠，推管損壞后也便于更換。結(jié)合制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模具型腔的結(jié)構(gòu)采用了整體式型腔板，這種結(jié)構(gòu)工作過程中精度高，并且在此模具中容易加工得到， 在推出機(jī)構(gòu)中采用廠組合式推管，如圖中，這種結(jié)構(gòu)主要是防止推管在于作過程中受到彎曲力或側(cè)向壓力而折斷，因?yàn)楫a(chǎn)品較小，另外折斷后也易于更換。這里采用設(shè)計(jì)推管，全部固定在頂桿固定板。
推管的位置選擇在脫模阻力最大的地方，塑件各處的脫模阻力相同時需均勻布
置，以保證塑件推出時受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據(jù)推管本身的剛度和
強(qiáng)度要求，推管裝入模具后，起端面還應(yīng)與型腔底面平齊或高出型腔0.05—0.1cm.
6.3.1推件力的計(jì)算
對于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計(jì)算，并確定其脫模力（Q）：
(8-1)
式中 --型芯或凸模被包緊部分的斷面周長（cm）;
--被包緊部分的深度（cm）;
--由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般取
7.8——11.8MPa；
--磨擦系數(shù)，一般取0.1~1.2；
--脫模斜度；
L=436.97MM
H=6.03MM
Q=436.97MM*6.03MM*10MPA(0.1*COS0.5-SIN0.5)
=263.5 (N)
6.3.2 推管的設(shè)計(jì)
①推管的強(qiáng)度計(jì)算 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊之二》由式5-97得
d=（） (8-2)
d——圓形推管直徑cm
——推管長度系數(shù)≈0.7
l——推管長度cm
n——推管數(shù)量
E——推管材料的彈性模量N/(鋼的彈性模量E=2.1107N/)
Q——總脫模力
取 D=5MM。
②推管壓力校核 查《塑料模設(shè)計(jì)手冊》式5-98
= (8-3)
取320N/mm2
< 推管應(yīng)力合格，硬度HRC50～65
第7章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注塑模具型腔壁的溫度高低及其均勻性對成型效率和制品的質(zhì)量影響很大，一般注入模具的塑料熔體的溫度為200～300℃，而塑件固化后從模具中取出的溫度為60～80℃以下，視塑料品種不同有很大差異。為了調(diào)節(jié)型腔的溫度，需在模具內(nèi)開設(shè)冷卻水通道，通過模溫調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)的溫度。
高溫塑料熔體在模具型腔內(nèi)凝固并釋放熱量，模具內(nèi)存在著一個合適的溫度分布，使制品的質(zhì)量達(dá)到最佳。模具溫度調(diào)節(jié)對制品質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1）變形，模具溫度穩(wěn)定、冷卻速度均衡可以減小制品的變形；
2)尺寸精度，利用模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模具溫度的恒定，能減小制品成形收縮率的波動，提高制品尺寸精度的穩(wěn)定性；
3）力學(xué)性能，從減小制品應(yīng)力開裂的角度出發(fā)，降低模溫是有利的；
4）表面質(zhì)量，提高模具溫度能夠改善制品表面質(zhì)量，過低的模溫會使制品輪廓不清晰并產(chǎn)生明顯的融接痕，導(dǎo)致制品表面粗糙度過大。
冷卻水回路布置的基本原則： a) 冷卻水道應(yīng)盡量多，b) 截面尺寸應(yīng)盡量大； c) 冷卻水道離模具型腔表面的距離應(yīng)適當(dāng)； d) 適當(dāng)布置水道的出入口； e) 冷卻水道應(yīng)暢通無阻； f) 冷卻水道的布置應(yīng)避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位； 由以上原則我們可以確定冷卻水道的布置情況，以及冷卻水道的截面積
澆注系統(tǒng)中的分流道布置如圖所示，采用非平衡式布置，從主流道末端到每個澆口的距離不相等，但是分流道的截面形狀和尺寸大小完全相同，這樣的設(shè)計(jì)可以使進(jìn)人每—型腔的流程最短，減少了熱量散失，縮小了模具的體積，對于該小型什的注射成型來說，并不影響制品的使用性能。分流道的橫截面形狀為梯形，澆口的類型采用側(cè)澆口。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對于成型小型件的1模多腔模具來說是十分重要的。如果冷卻不好或冷卻不均勻，必然導(dǎo)致收縮不均勻，特別是非平衡式分流道的結(jié)構(gòu)。放為了使冷卻效果好，在模具的定模型腔板和動模利腔板內(nèi)開沒了如圖所示的水道，橫向穿過這兩塊模板，這樣使塑件各處的冷卻均勻，模具的模溫均勻設(shè)定模具平均工作溫度為，用常溫的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為。
確定冷卻水道直徑
查表3-26得ABS的單位流量為
依據(jù)塑件體積可知所需的冷卻水管直徑較小。
設(shè)計(jì)冷卻水道直徑為6mm符合要求。
冷卻水示意圖：
第8章 模具排氣槽的設(shè)計(jì)
當(dāng)塑料熔體充填型腔時，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利排出，塑料會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑料焦化。特別是對大型塑件、容器類和精密塑件，排氣槽將對它們的品質(zhì)帶來很大的影響，對于在高速成行中排氣槽的作用更為重要。我們的塑件并不是很大，而且不屬于深型腔類零件，因此本方案設(shè)計(jì)在分型面之間、推管預(yù)模板之間及活動型芯與模板之間的配合間隙進(jìn)行排氣，間隙值取0.04㎜。
第9章 校核
注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核
1）鎖模力與注射壓力的校核
(10-4)
--注射時型腔壓力 查參考文獻(xiàn)得 113MPa
--塑件在分型面上的投影面積（）
--澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（）
--注射機(jī)額定鎖模力，按CJ80NC型注射機(jī)額定鎖模力為800
模具厚度H與注射機(jī)閉和高度
注射機(jī)開模行程應(yīng)大于模具開模時，取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模距離
即滿足下式
(10-5)
式中 --注射機(jī)最大開模行程，mm；
--推出距離（脫模），mm；
--包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm；
Sk=32+90+5+7.54=134.54mm
Sk≤S=570mm 條件成立
結(jié)束語
通過這五個星期以來的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，不僅是對我四年來學(xué)習(xí)的總結(jié)和回顧，同
時也讓我深深體會到自身存在的許多不足之處，這也是今后在社會上學(xué)習(xí)的一種動力，我將會不斷地學(xué)習(xí)，不斷的充實(shí)自己。
至此，感謝學(xué)校，感謝老師們在這四年里對我的諄諄教導(dǎo)，讓我充實(shí)的度過了這四年的大學(xué)生活，你們的教誨將是我最寶貴的財(cái)富。最后，感謝我的指導(dǎo)老師對我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的悉心指導(dǎo)和耐心幫教。
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致謝
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在老師悉心指導(dǎo)下完成的。在畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束后我的所有幫助過我的老師和同學(xué)說，謝謝你,如果沒有他們幫助，畢業(yè)設(shè)計(jì)很難完成。
本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在老師的指導(dǎo)下完成的。老師讓我受益不淺，他淵博的知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娘L(fēng)格，高度的責(zé)任感。在做設(shè)計(jì)的過程中也遇到了很多問題，老師給了我很多的關(guān)心和幫助，并要求任何進(jìn)展，我畢業(yè)于精心的指導(dǎo)我們的設(shè)計(jì)，也經(jīng)常打電話或發(fā)送電子郵件來指導(dǎo)我們的設(shè)計(jì)。
在本文中，得到的幫助和機(jī)電工程相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和老師的支持，非常感謝你。
最后，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我再一次感謝我的指導(dǎo)，關(guān)心和幫助的老師，領(lǐng)導(dǎo)和學(xué)生。謝謝你.
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