游戲機(jī)后蓋塑料件注塑模具設(shè)計-抽芯注射模含NX三維及21張CAD圖帶開題、模流

游戲機(jī)后蓋塑料件注塑模具設(shè)計-抽芯注射模含NX三維及21張CAD圖帶開題、模流,游戲機(jī),塑料件,注塑,模具設(shè)計,注射,nx,三維,21,cad,開題,模流 立體光照成型的注塑模具工藝的綜合模擬 摘要　　功能性零部件都需要設(shè)計驗證測試，車間試驗，客戶評價，以及生產(chǎn)計劃。在小批量生產(chǎn)零件的時候，通過消除多重步驟，建立了有快速成型形成的注塑模具，這種方法可以保證縮短時間和節(jié)約成本。這種潛在的一體化由快速成型形成注塑模具的方法已經(jīng)被多次證明是可行的。無論是模具設(shè)計還是注塑成型的過程中，缺少的是對如何修改這個模具材料和快速成型制造過程的影響有最根本的認(rèn)識。此外，數(shù)字模擬技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成為模具設(shè)計工程師和工藝工程師開注塑模具的有用的工具。但目前所有的做常規(guī)注塑模具的模擬包已經(jīng)不再適合這種新型的注塑模具，這主要是因為模具材料的成本變化很大。在本文中，以完成特定的數(shù)字模擬注塑液塑造成快速成型模具的綜合方法已經(jīng)發(fā)明出來了，而且還建立了相應(yīng)的模擬系統(tǒng)。通過實驗結(jié)果表明，目前這個方法非常適合處理快速成型模具中的問題。 關(guān)鍵詞　　注塑成型,數(shù)字模擬,快速成型 １引言　 　　在注塑成型中，聚合物熔體在高溫和高壓下進(jìn)入模具中。因此，模具的材料需要有足夠的熱性能和機(jī)械性能來經(jīng)受高溫和高壓的塑造循環(huán)。許多研究的焦點(diǎn)都是直接有快速成型形成注塑模具的過程。在生產(chǎn)小批量零件的時候，通過消除多重步驟，直接由快速成型形成的注塑模具可以保證縮短時間和節(jié)約成本。這種潛在的有快速成型形成注塑模具的方法已經(jīng)被證明成功了。快速成型模具在性能上是有別與傳統(tǒng)的金屬模具。主要差異是導(dǎo)熱性能和彈性模量（剛性）。舉例來說，在立體光照成型模具中的聚合物的導(dǎo)熱率小于鋁制的工具的千分之一。在用快速成型技術(shù)來制造鑄模時，整個模具設(shè)計和注塑成型工藝參數(shù)都需要修改和優(yōu)化，傳統(tǒng)的方法是改變徹底的刀具材料．不過，目前還沒有對如何修改這個模具材料的方法有根本的了解．在當(dāng)前的模具中，僅僅改變一些材料的性能是不能得到一個合理的結(jié)果的。同樣，使用傳統(tǒng)方法的時候，實際生產(chǎn)的零件也會有出先次品。因此，研究出一個快速成型過程，材料和注塑模具之間的互動關(guān)系是非?；鸺钡摹＿@樣就可以確定模具設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和快速模具的注塑的技術(shù)。 　　此外，計算機(jī)模擬是一種預(yù)測模塑件的質(zhì)量的有效的方法。目前，商用仿真軟件包已經(jīng)成為模具設(shè)計師和工藝工程師在注塑過程中例行性的工具。不幸的是，目前常規(guī)注塑成型的模擬程序已經(jīng)不再適用于這個快速成型模具，因為它極大的需要不同的刀具材料。例如，利用現(xiàn)在的仿真軟件在鋁和立體光照模具之間做個實驗比較一下，雖然鋁模具模擬植的部分失真是合理的，但是結(jié)果是不可以接受的，因為誤差超過了百分之五十。在注塑成型中，失真主要是由于塑料零件的收縮和翹曲，模具也是一樣的。對于通常模具，失真的主要因素是塑料件的收縮和翹曲，這個在目前的模擬中能測試準(zhǔn)確。但是對于快速成型模具，潛在的失真會更多，在當(dāng)前的測試中，其中就會有些失真會被忽視。例如，用一個簡單的三步驟模擬分析模具變形的時候，就會出現(xiàn)很多偏差。 　　在本文中，基于以上分析，一個新的快速成型模具的仿真系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)出來了。擬議制度著重于預(yù)測部分失真，主要是用與預(yù)測快速成型模具的缺陷。先進(jìn)的仿真系統(tǒng)可以用于預(yù)測快速成型模具設(shè)計和工藝是否最合理。我們的仿真系統(tǒng)已經(jīng)被我們的實驗證明是沒有錯誤的。 　　雖然有很多材料可以用于快速成型技術(shù)，但是我們還是專注于利用立體光照模具的技術(shù)來制造聚合物模具．立體光照成型的過程是利用激光能量一層一層建立零件的部分。使用立體光照則可以體現(xiàn)出雙方在快速成型工業(yè)的商業(yè)優(yōu)勢，而且在以后也可以生產(chǎn)出準(zhǔn)確的，高品質(zhì)的零部件。直到最近，立體光照主要是用于建立物理模型，為了檢查視覺效果，僅僅只利用了它的一點(diǎn)點(diǎn)功能。不過，新一代的立體光照的光改善了立體化，機(jī)械性能，熱學(xué)性能，所以它可以更好的應(yīng)用于實際的模具中。 2 綜合仿真的成型過程 2.1 方法 為了在注塑成型過程中模擬立體光照模具的功能，反復(fù)的試驗中得到了一個方法。不同的軟件組已經(jīng)開發(fā)出來了，而且也已經(jīng)做到了這一點(diǎn)。主要的假設(shè)是，溫度和負(fù)載邊界條件造成立體光照模具的扭曲，仿真步驟如下： 　　１部分幾何模型則作為一個實體模型，這將通過流量分析軟件包被翻譯到一個文件中。 ２模擬光聚合物模具中熔融體填充的過程，然后輸出溫度和壓力的資料。 　　３在前一步獲得了熱負(fù)荷和邊界條件，然后對光模具進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，其中失真的計算是在該注塑過程中進(jìn)行的。 　?。慈绻＞叩呐で諗苛?，那么直接進(jìn)行下一步．否則，扭曲的型腔（改動扭曲后的型腔的尺寸）返回第二個步驟，以熔體形式模擬注入扭曲的模具中。 　　５然后注射成型零件的收縮和翹曲模擬就開始應(yīng)用了，算出該成型零件最終的扭曲部分． 　　上述的模擬流動中，基本上是三個仿真模塊。 2.2充型模擬的熔體 2.2.1數(shù)字建模 計算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)能成功的預(yù)測到在極其復(fù)雜的幾何形狀下的填充情況。然而，目前大多數(shù)字模擬是基于一種混合有限元和有限差的中性平面上的。模擬軟件包的應(yīng)用過程基于這一模型說明圖１。然而，不同與ＣＡＤ系統(tǒng)中模具設(shè)計中的表面／實體模型，這里所謂的中性平面（如圖所示，圖１Ｂ）是一個假想的在中間型腔中有距離和方向的一個平面，這個平面可能會在應(yīng)用的過程中帶來很大的不便。舉例來說，模具表面常用于目前的快速成型系統(tǒng)中（通常是ＳＴＬ格式），所以當(dāng)用模擬軟件包的時候，第二次建模是不可避免的。那是因為模型在快速成型系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)中是不一樣的。考慮到這些缺點(diǎn)，在模擬系統(tǒng)中，型腔的表面將以基準(zhǔn)面來引入，而不是中性平面。 　　根據(jù)以往的調(diào)查，流量和溫度場的方程式可以寫為： X,Y是中性平面坐標(biāo)系中的兩個平面，Ｚ是高度坐標(biāo)，Ｕ，Ｖ，Ｗ是Ｘ，Ｙ，Ｚ方向上的速度．Ｕ，Ｖ是整體的平均厚度，η, ρ,CP (T), K(T)分別表示聚合物的粘性，密度，周期熱，熱導(dǎo)率。 圖１ Ａ－Ｄ是中性平面的模擬程序．Ａ是３維表面模型，Ｂ是中性平面模型，Ｃ是網(wǎng)狀的平面模型，Ｄ是最后的模擬結(jié)果 　　此外，在高度方向上的邊界條件的誤差可以表示為： 正如圖２中的Ａ中表示，TW 是恒壁溫度.結(jié)合方程１－４和方程５－６，表明了u, v, T, P在Ｚ坐標(biāo)上面應(yīng)該是對稱的，因此在上半個高度中的平均u, v應(yīng)該和整個高度中的平均u, v是一樣的。根據(jù)這個特點(diǎn)，我們可以把整個型腔在上下高度上分為兩個部分，正如圖２Ｂ中的第一部分和第二部分。同時，型腔（如圖２Ｂ）表面產(chǎn)生的三角有限元將替代了中性平面（如圖２Ａ）。因此，在高度方向上的有限元誤差僅僅限于型腔表面，正如圖２Ｂ所示，高度上的誤差將從０到Ｂ。這是中性平面上的單一性。此外，從圖２Ａ到圖２Ｂ，坐標(biāo)也隨之改變了。為了配合上述調(diào)整，方程仍是用方程１－４。然而，原來的邊界條件高度方向則改寫為： 與此同時，為了保持在同一坐標(biāo)（７）上的兩部分能夠流動，那么更多的邊界條件必須滿足Ｚ＝Ｂ。 下標(biāo)I和II則分別代表第一部分和第二部分的參數(shù)．Cm-I 和Cm-II 則表示在填充階段中分開的兩個表面上的自由移動的熔融線。 　　應(yīng)該指出的是，方程９與１０和方程７與８不同，９和１０在數(shù)字模擬過程中將變的更難，主要原因是以下幾點(diǎn)： 　?。蓖粋€斷層的表面都已經(jīng)都已經(jīng)有著特殊的網(wǎng)格，這將導(dǎo)致同一層上的獨(dú)特的格局．因此，在比較兩個熔接口的時候，應(yīng)該計算出各自的u, v, T, P。 　?。惨驗閮蓚€部分都有各自的流道通向節(jié)點(diǎn)Ａ和節(jié)點(diǎn)Ｃ（如圖２Ｂ所示）．在同一段中，有可能兩個都充滿，也有可能一個滿，一個空．這兩個情況應(yīng)該分開處理，應(yīng)該平均流動，使后者也分配到流動。 　　３這意味著在前線熔合處出現(xiàn)一點(diǎn)點(diǎn)小的誤差是可以允許的．通過控制時間和選擇更好的位置來控制前線熔合節(jié)點(diǎn)。 　　４每個流場的邊界都擴(kuò)張到熔線前線，所以核查方程１０是否準(zhǔn)確是相當(dāng)重要的。 　?。佃b于上述分析，在同一個節(jié)點(diǎn)處的物理參數(shù)應(yīng)該加以比較和調(diào)整。所以在進(jìn)行模擬之前，描述同一節(jié)點(diǎn)有限元的信息應(yīng)該準(zhǔn)備好，也就是說，匹配的原理應(yīng)該先預(yù)備好。 圖２ Ａ－Ｂ表明表面模型中的中性平面Ｂ的高度方向Ａ上的邊界條件 2.2.2數(shù)字模擬 壓力場．在建模中，粘度 η是由于熔提的剪切速率，溫度和壓力引起的性能．剪切變稀后，這就代表一個跨越式的模式，例如： 其中對應(yīng)于冪律指數(shù)，τ的特點(diǎn)是在在牛頓和冪律漸近極限之間的剪應(yīng)力過渡區(qū)。無論在溫度還是壓力指數(shù)上，η0(T, P)都可以有合理的表示，詳情如下： 方程11和12構(gòu)成了一個五個常數(shù)，可以代表粘度，而且通過粘度的剪切速率的計算可以得到： 根據(jù)上述情況，通過方程1—4，我們可以推斷出一下充氣壓力方程： 其中S是由計算出來的。運(yùn)用伽遼金方法，對壓力的有限元方程推導(dǎo)為： 其中l(wèi)是所有要素的的導(dǎo)線，包括節(jié)點(diǎn)N，而且其中i和j代表此處的N節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，的計算方法如下： 其中代表三角有限元，而代表有限元中的壓力。 溫度場中，為了確定高度方向上的誤差，應(yīng)該在模具表面上分為一層一層的三角有限元的網(wǎng)格。左邊的能量方程4可以表示為： 其中代表每一層N節(jié)點(diǎn)上的溫度。熱傳導(dǎo)的計算方法是： 其中l(wèi)是所有要素，包括節(jié)點(diǎn)N，而且i和j分別代表此處的N節(jié)點(diǎn)個數(shù)。 對流項的計算方法是： 當(dāng)是粘性熱時，計算方法是： 把方程17—20帶入方程4，溫度方程變?yōu)椋? 2.3 模具結(jié)構(gòu)分析 結(jié)構(gòu)分析的目的是預(yù)測在填充過程中，模具由于熱和機(jī)械壓力而產(chǎn)生的變形。這個模型是基于一個三維熱邊界元法。邊界元法是比較適合這個應(yīng)用的，因為只有變形的模具表面才有這樣的信息。此外，邊界元法有一個優(yōu)點(diǎn)，那就是在計算變形的模具的時候，它的計算是不會白費(fèi)的。 模具在所受載荷超過彈性范圍的時候會產(chǎn)生應(yīng)力。因此，在決定模具變形的時候，模具材料是一個基準(zhǔn)。模具的熱性能和力學(xué)性能是各向同性的，而且溫度也是獨(dú)立的。 盡管這個過程是循環(huán)的，但是相同時間的溫度和熱流都是可以用于計算模具變形的．通常情況下，在模具里面每個瞬間溫度都局限于型腔的表面和噴嘴的頂端。在觀察距離的時候，瞬間的衰減變化是很微笑的，小于２．５毫米．這說明在模具的噴嘴處的變形是很小的，因此，忽略這個影響也是合理的．穩(wěn)態(tài)溫度場滿足拉普拉斯方程?2T = 0的邊界條件。至于機(jī)械邊界條件，型腔表面受到熔體的壓力，模具的表面會連接到工作臺上的，而其他的外部表面將會假設(shè)是自由的.熱邊界的推導(dǎo)方程１０是大家都知道的，這是由于： 其中uk, pk和Ｔ分別是位移，牽引力和溫度。α, ν是代表材料的膨脹系數(shù)和泊松比。Ulk是在ＸＹ方向上基本的位移。在一個三維空間中，各向同性彈性區(qū)域中，由一個單元產(chǎn)生的負(fù)荷主要集中在xl方向上，它是以下面的形式產(chǎn)生的： 其中δlk是Kronecker三角函數(shù)，μ是該模具材料的剪切模量。Plk的基本收縮都是在模具表面的每個Ｎ節(jié)點(diǎn)處測量的，可以表示為： 整個Ｎ將分散在模具的表面上，轉(zhuǎn)變?yōu)榉匠蹋玻玻? 其中Γn是指在這個區(qū)域上的表面成分。 　　把恰當(dāng)?shù)木€性函數(shù)代入方程２５，得到的線性邊界方程就是模具的方程．這個方程適用于每個離散的模具表面，從而組合成線性方程組，其中Ｎ是節(jié)點(diǎn)的總數(shù)。每個節(jié)點(diǎn)有八個相關(guān)數(shù)量，三個位移組成部分，三個牽引組成部分，還有溫度和熱流量。在穩(wěn)態(tài)熱模型中，每個節(jié)點(diǎn)處的溫度和磁場是已知的，余下的６個量中，三個必須是已知的。此外，在若干個節(jié)點(diǎn)處的位移值的方程必須消除剛體運(yùn)動和剛體自轉(zhuǎn)的奇異系統(tǒng)。由此產(chǎn)生的系統(tǒng)方程式是一個集合起來的綜合矩陣，它可以為有限元方法求解。 　　基于方程１２的注塑假設(shè)，下面將給出元件的應(yīng)力和應(yīng)變： 該偏元件的應(yīng)力和應(yīng)變分別是： 用類似的方法可以預(yù)測在回火玻璃中的殘余應(yīng)力了。以積分的形式在平面上分析粘性和彈性結(jié)構(gòu)關(guān)系時，可以表示為以下公式： 其中G1是材料的的剪切模量。擴(kuò)張的應(yīng)變的情況如下： 其中Ｋ是材料體積的彈性模量，α和θ的定義是： 如果α(t) = α0，那么方程２７到方程２９的結(jié)果則為： 同樣的，利用方程３１到方程２８消除應(yīng)變εxx(z, t)，得到： 利用拉普拉斯變化方程３２，輔助系數(shù)R(ξ)由下面的方程得出： 　　利用上述方程３３，并簡化在模具中的應(yīng)力和應(yīng)變的形式，那么注塑中殘余的應(yīng)力在冷卻階段中，由下面的方程獲得： 方程３４可以通過梯形正交被解決。由于材料的時間在快速的變化，所以需要一個準(zhǔn)數(shù)控程序來檢測。輔助模量是檢測數(shù)控梯形的規(guī)則。 　　關(guān)于翹曲分析，節(jié)點(diǎn)位移和曲率將以殼單元表達(dá)為： 其中[ k ]單元剛度矩陣，[Be]是衍生算子矩陣，afww8vd是位移，{re}是　負(fù)載單元，可以由下面的方程得出： 使用完整的三維有限元分析法的好處就是可以準(zhǔn)確知道翹曲的結(jié)果。但是，當(dāng)零件的形狀很復(fù)雜的時候，它也是相當(dāng)麻煩的。在本文中，在殼體理論基礎(chǔ)上介紹了一種二維有限元分析方法。這種方法被大量使用是因為大多數(shù)注塑模具的零件都有一些部分幾何的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他部分。因此，那些部分則可以被作為一個集會的單元來預(yù)測翹曲。每三個節(jié)點(diǎn)殼單元組合成一個恒應(yīng)變?nèi)菃卧鸵粋€離散克?；舴蛉窃?，如圖３所示，因此翹曲可以分為平面伸展變形ＣＳＴ和板彎曲變形ＤＫＴ。并相應(yīng)的以單元剛度矩陣來描述翹曲的拉伸剛度矩陣和彎曲剛度矩陣。 圖３ a-c是殼單元在局部坐標(biāo)系統(tǒng)里的變形分解．a(chǎn)是平面伸展元素，b是平面彎曲元素，c是殼單元 三 實驗驗證 對提出的模型進(jìn)行了評定和發(fā)展，最后核查是非常重要的。從模型模擬中得到的扭曲數(shù)據(jù)將和文獻(xiàn)８中的立體光照模具數(shù)據(jù)比較。如圖４所示，有一個注塑尺寸36 × 36 × 6毫米和實驗數(shù)據(jù)中是相同的。薄壁和加強(qiáng)筋的厚度都是1.5毫米，這個注塑材料是聚丙烯。注塑機(jī)的型號是ARGURY　Hydronica320-210-750，它的工藝參數(shù)是，熔解溫度是２５０度，模具溫度是３０度，注塑壓力是１３.７９帕，保壓時間是３秒，冷卻時間是４８秒。立體光照模具材料使用杜邦SOMOSTM６１１０樹脂，能抵御高達(dá)３００度的高溫。如上所述，熱傳導(dǎo)是區(qū)分立體光照模具和傳統(tǒng)模具的一個重要因素。模具中的熱量轉(zhuǎn)移會產(chǎn)生溫度的不均勻分布，所以導(dǎo)致了成型零件的翹曲．立體光照成型模具的周期是可以預(yù)測的。以高的熱傳導(dǎo)率金屬為背面做的薄殼立體光照模具將會增加自身的熱傳導(dǎo)率。 圖４ 模型腔 圖５ 不同的熱傳導(dǎo)率下，在Ｘ方向上的扭曲失真比較．實驗值，三步走和常規(guī)都是指最后的實驗結(jié)果．常規(guī)是指實驗中最好的結(jié)果．三步走步驟的模擬過程分別與傳統(tǒng)的注塑成型相似 圖６ 在不同的熱傳導(dǎo)率下，在Ｙ方向上的扭曲失真比較 圖７ 在不同熱傳導(dǎo)率下，在Ｚ方向上扭曲失真比較 圖８ 不同熱傳導(dǎo)率下各個捻度變量的比較 　　對于這個部分，扭曲包括三個方向上的位移和捻度（兩個最初的平行邊的夾角的誤差）．如圖５到圖８，實驗結(jié)果表明，這些數(shù)值也包括通過傳統(tǒng)注塑模具模擬系統(tǒng)預(yù)測的扭曲值和報道［３］中的三步驟。 ４結(jié)論 　　本文介紹了一個綜合模擬的快速成型模具的方法，并且建立了相應(yīng)的仿真系統(tǒng)。為了驗證這個系統(tǒng)，實驗還進(jìn)行了快速焊接立體光照成型模具。 　　很明顯，立體光照模具也會出現(xiàn)傳統(tǒng)的注塑模具模擬軟件一樣的故障．假設(shè)由于注射中的溫度和負(fù)載荷引起了扭曲．那么用三步驟完成的話，結(jié)果也會出現(xiàn)比較多的誤差。不過更先進(jìn)的模型會使結(jié)果更接近與實驗。 　　立體光照模具改進(jìn)了熱傳導(dǎo)率極大的增加了零件質(zhì)量．由于溫度比壓力（負(fù)載）對模具的影響更大，所以改進(jìn)立體光照模具的熱傳導(dǎo)率可以更顯著的提高零件質(zhì)量。 　　無論零件多么復(fù)雜，快速成型技術(shù)可以使人們造型更快，更便捷，更便宜．在快速成型穩(wěn)步發(fā)展的基礎(chǔ)上，快速制造也將隨之而來，并且需要更多的精確工具來確定工藝過程的參數(shù)．現(xiàn)行的模擬工具不能滿足研究者研究模具相對的變化。正如本文中所述，對于一個綜合模型來說，要預(yù)測最后零件質(zhì)量是相當(dāng)重要的。在不久的將來，我們期待看到通過快速成型擴(kuò)展到快速模具制造的模擬程序。 開題報告 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 指導(dǎo)教師 姓名 職 稱 所在系部 課題來源 自擬課題 課題性質(zhì) 課題名稱 游戲機(jī)后蓋注塑成型工藝 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和意義? 1．主要內(nèi)容： （1）在開始設(shè)計階段，收集和查閱有關(guān)本次設(shè)計的相關(guān)資料。 （2）使用UG軟件進(jìn)行模具型芯和型腔的分模，完成模具的2D總裝圖和若干零件圖 的繪制。掌握流道平衡設(shè)計。 （3）掌握塑料件的使用性能和用途，完成與模具相關(guān)資料的外文翻譯。 （4）學(xué)習(xí)和熟練掌握計算機(jī)的CAD和UG等軟件，完成本次模具設(shè)計所需的技術(shù)報告。 （5）對前面所有的設(shè)計過程進(jìn)行小結(jié)，完成畢業(yè)設(shè)計說明書。 2．畢業(yè)設(shè)計的意義： 畢業(yè)設(shè)計是在教師的指導(dǎo)下，運(yùn)用已學(xué)的知識、獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究活動，學(xué)會分析和解決學(xué)術(shù)問題的方法，鍛煉解決某一學(xué)術(shù)問題的能力。是對我們的知識能力進(jìn)行一次全面的考核，同時也是對我們進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識獨(dú)立地分析問題和解決問題的能力，為以后工作打下良好的基礎(chǔ)。 進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計是對我們進(jìn)行最后一次知識的全面檢驗，是對我們基本知識、基本理論和基本技能掌握與提高程度的一次總測試，這是進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的第一個目的。我們在學(xué)習(xí)期間，已經(jīng)按照學(xué)校的規(guī)定，學(xué)完了公共課、基礎(chǔ)課、專業(yè)課以及選修課等，每門課程也都經(jīng)過了考試或考查。學(xué)習(xí)期間的這種考核是單科進(jìn)行，主要是考查我們對本門學(xué)科所學(xué)知識的記憶程度和理解程度。但畢業(yè)設(shè)計則不同，它不是單一地對我們進(jìn)行某一學(xué)科已學(xué)知識的考核，而是著重考查我們運(yùn)用所學(xué)知識對某一問題進(jìn)行探討和研究的能力，是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識、基本技能，研究和解決問題的能力。是讓我們對四年所學(xué)知識和技能進(jìn)行系統(tǒng)化、綜合化運(yùn)用、總結(jié)和深化的過程。通過這個過程，鍛煉了我們的思維能力、動手能力，并加深了我們掌握知識的深度 這次我的課題是喇叭后蓋建模與模具設(shè)計和制造。我感覺所需的知識已超出了課題本的知識，但正是這樣，才更有鍛煉的價值。這其中要用大量的CAD/CAM/CAE技術(shù)，UG造型。能夠讓我對一副模具的設(shè)計過程有了更深一個層次的了解，檢查我對知識的掌握能力和動手能力，我想我在這次的設(shè)計中一定會盡全力做好的！ 模具的CAD設(shè)計、分析，包括根據(jù)產(chǎn)品模型進(jìn)行模具分型面的設(shè)計、確定型腔和型芯、模具結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計、充填過程分析等幾個方面。利用先進(jìn)的特征造型軟件如PRO/E、UGⅡ等很容易地確定分型面，生成上、下，模腔和模芯，再進(jìn)行流道、澆口以及冷卻水管的布置等。確定了這些設(shè)計數(shù)據(jù)以后，再利用模具分析軟件，如MOLDFLOW\CFLOW進(jìn)行塑料的成形過程分析。根據(jù)MOLDFLOW軟件和它的豐富的材料、工藝數(shù)據(jù)庫，通過輸入成形工藝參數(shù)，可動態(tài)仿真分析其在注塑腔內(nèi)的注射過程流動情況（含多澆口注射時的塑料匯流紋分析）、分析溫度、壓力變化情況、產(chǎn)品的質(zhì)量問題等。模具通過CAD設(shè)計和分析，就可以將錯誤消除在設(shè)計階段，提高一次試模成功率。 在本次手柄模具設(shè)計畢業(yè)設(shè)計中，我可以隨時發(fā)現(xiàn)自己在每一步設(shè)計中的不合理處，會找出各種解決方案讓設(shè)計趨于合理，同時掌握了最先進(jìn)的設(shè)計，加工及分析技術(shù)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，使畢業(yè)設(shè)計真正成為了實際工作前的一次全 文獻(xiàn)綜述 過程模擬。 1. 國內(nèi)塑料模具發(fā)展概況及趨勢 模具，是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低，因此，模具被稱之為“百業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。 中國模具工業(yè)的技術(shù)水平近年來也取得了長足的進(jìn)步。目前，國內(nèi)已能生產(chǎn)精度達(dá)2微米的精密多工級進(jìn)模。工位數(shù)最多已達(dá)160個，壽命達(dá)1—2億次。在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產(chǎn)48英寸電視塑殼模具，6.5KG大容量洗衣機(jī)的塑料模具，以及汽車保險杠，整體儀表板等塑料模具。在精密塑料模具方面國內(nèi)已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具，多行腔小模數(shù)齒輪模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車模具方面，現(xiàn)已能制造新型轎車的部分覆蓋件模具。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡(luò)模具，鋁合金到了較高的水平，并可替代進(jìn)口模具。雖然中國模具工業(yè)在過去的十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較底，CAD/CAE/CAM的普及率不高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)的應(yīng)用還不夠廣泛等。特別在大型、精密，復(fù)雜和長壽命模具技術(shù)上存在明顯差距，這些類型模具的生產(chǎn)能力不能滿足國內(nèi)需求，因而需要大量從國外進(jìn)口。 根據(jù)國內(nèi)和國際模具市場的發(fā)展?fàn)顩r，有關(guān)專家預(yù)測，未來我國的模具經(jīng)過行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后，將呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來越高；三是多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；五是氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標(biāo)準(zhǔn)化和模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛；七是快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術(shù)含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致的模具市場未來走勢的變化。 在塑料模具中注射模具是應(yīng)用最廣泛、類型最多、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的一種。在現(xiàn)代塑料制件的生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少的三項重要因素，尤其是塑料模具對實現(xiàn)塑料加工工藝要求、滿足塑料制件的使用要求、降低塑料制件的成本起著重要的作用。一副好的注塑?？沙尚蜕习偃f次，這與模具的設(shè)計、模具材料及模具的制造有著很大的關(guān)系。 文獻(xiàn)綜述 2． 國外塑料模具發(fā)展概況及趨勢 目前模具發(fā)達(dá)國家己經(jīng)將CAD/CAM/CAE技術(shù)貫穿于模具制造的整個環(huán)節(jié)，而我國的模具企業(yè)對CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用僅限于大型模具企業(yè)中，而且也集中在CAD/CAM技術(shù)上，而對于CAE技術(shù)的應(yīng)用目前還處于起步階段。注射模CAE技術(shù)是一門以CAD/CAM技術(shù)水平的提高為發(fā)展動力，以高性能計算機(jī)及圖形顯示設(shè)備的推出為發(fā)展條件，以計算力學(xué)中的邊界元、有限元、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及模態(tài)分析等方法為理論基礎(chǔ)的新技術(shù)。它的發(fā)展實際上包含了計算機(jī)技術(shù)、塑料熔體流動理論、有限元方法的完善。注塑熔體流體理論的研究始于20世紀(jì)60年代，美國、英國、加拿大等國的學(xué)者如J.R.Pearson(英)、J.F.Stevenson(美)M.R.Kamal(加)、K.K. Wang〔美)等開展了一系列有關(guān)塑料熔體在模具型腔內(nèi)流動與冷卻的基礎(chǔ)研究。隨后，許多研究者對一維流動進(jìn)行了大量研究，主要是計算塑料熔體在等直徑圓管，中心澆口的圓盤以及端部澆口的矩形型腔中的流動過程。20世紀(jì)70年代完成了二維分析程序，20世紀(jì)80年代開展三維流動與冷卻分析并把研究擴(kuò)展到保壓分子取向以及翹曲預(yù)測等領(lǐng)域，進(jìn)入20世紀(jì)90年代后開展了成型過程流動、保壓、冷卻、應(yīng)力分析及翹曲的全過程模擬，將各獨(dú)立模塊有機(jī)地結(jié)合起來，考慮它們之間的相互影響，以提高模擬軟件的分析精度和擴(kuò)大適用范圍。這些卓有成效的研究成果，為開發(fā)使用型的注塑模分析軟件奠定了基礎(chǔ)。 隨著計算機(jī)技術(shù)與注塑成型理論的發(fā)展，在以上基礎(chǔ)性研究的基礎(chǔ)上，從事注塑成型的工程研究人員逐步完善了注塑成型過程的計算機(jī)模擬，即將塑件在模腔中的成型過程劃分為若干步，應(yīng)用數(shù)學(xué)模型或有限元等理論分析方法， 對每一步在塑件中的應(yīng)力、應(yīng)變和溫度分布等進(jìn)行分析計算，直到塑件最終成型為止，以檢查工藝方案和模具結(jié)構(gòu)參數(shù)是否合理。每次分析計算的結(jié)果即可以在屏幕上以圖形化形式直觀的顯示出來，也可將全部數(shù)據(jù)打印出來。若設(shè)計者對這一方案尚不滿意，便可修改工藝方案和模具的結(jié)構(gòu)參數(shù)，重新進(jìn)行分析計算，直到滿意為止。這樣，利用計算機(jī)模擬技術(shù)，進(jìn)行工藝和模具的優(yōu)化設(shè)計，從而節(jié)省試驗費(fèi)用，縮短工藝和模具設(shè)計周期。由上可以看出，將CAE應(yīng)用于注塑過程分析具有積極的意義。 【1】陳志剛.塑料模具設(shè)計【M】北京機(jī)械工業(yè)出版社 2002 【2】屈華昌，伍建國，塑料模具設(shè)計 機(jī)械工業(yè)出版社 1993 【3】夏巨諶，李志剛，中國模具設(shè)計大典 2003 【4】張曉黎，塑料加工和模具專業(yè)英語 化學(xué)工業(yè)出版社 2005 【5】模具設(shè)計手冊 【6】齊曉杰.塑料成型工藝及模具設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003. 文獻(xiàn)綜述 研究內(nèi)容 【7】馮炳堯.模具設(shè)計與制造簡明手冊[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2005. 【8】Injection molding of products with functional surfacesby micro-structured, 【9】Erosion–corrosion behavior of plastic mold steel in solid/aqueous slurry 1﹒設(shè)計、研究思路 本次塑料模具設(shè)計主要采用理論與實踐想結(jié)合的方式，運(yùn)用所學(xué)理論知識，以及幾次課程設(shè)計的經(jīng)驗，在輔導(dǎo)老師的指導(dǎo)和幫助下完成本次畢業(yè)設(shè)計。 在開始設(shè)計階段，收集和查閱有關(guān)本次設(shè)計的相關(guān)資料：分析設(shè)計制品的結(jié)構(gòu)，初步完成該制品模具設(shè)計的基本結(jié)；學(xué)習(xí)和熟練掌握AUTOCAD和PRO/E軟件，完成本次模具設(shè)計的3D開模圖和2D的總裝圖以及若干零件圖；對前面所有的設(shè)計過程進(jìn)行小結(jié)，完成畢業(yè)論文的寫作。 2﹒課程研究的主要內(nèi)容 1、 塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 該塑料件為游戲機(jī)后蓋，所給的材料為ABS，收縮率為1.016%。從該塑件圖可以看出，該塑件的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。 研究內(nèi)容 模具工藝分析： 2、 分型面的確定： 模具上用以中間的最大面成為分型面，是動定模的分界面。分型面受塑件在模具中的成型位置，澆注系統(tǒng)設(shè)計，塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度位置，塑件的推出，排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面是應(yīng)綜合分析比較，以選出較為合理的方案。 3、 成型零件的設(shè)計： 模具采用1模1腔的布置形式，采用整體嵌入式，這種結(jié)構(gòu)效率高，裝拆方便，容易保證形狀和尺寸精度 4、澆注系統(tǒng)設(shè)計： 零件采用半圓形澆口，這種澆口多用于較普遍 5、溫控系統(tǒng)： 對于中小型塑件的注塑模具已廣泛使用一模多腔的形式，設(shè)計應(yīng)盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)將從主流道到各個型腔的分流道設(shè)計成長度相等、形狀及截面尺寸相同即采用平衡式 6、脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計： 3﹒解決的關(guān)鍵問題 本塑件主要主要問題有（1）確定型腔的數(shù)目（2）確定澆注系統(tǒng)（3）型腔的布置（4）選擇分型面（5）確定脫模方式（6）確定排氣形式（7）塑料充模的流動分析。 4﹒預(yù)期結(jié)果 1、 外文翻譯1篇； 2、 開題報告一份 3、 畢業(yè)設(shè)計說明書一份（3萬字以上）及光盤； 4、 畢業(yè)設(shè)計圖紙不少于兩份A0 研究計劃 第一周 調(diào)研、圖書館查找與畢業(yè)設(shè)計有關(guān)資料； 第二周 上網(wǎng)查找論文資料； 第三周 撰寫開題報告；英文文獻(xiàn)資料的翻譯； 第四周 熟悉CAD及UG軟件的使用； 第五周 模具結(jié)構(gòu)方案的確定和設(shè)計； 第六周 開模3D圖完成； 第七周 模具技術(shù)要求、訂料表的完成； 第八周 2D總裝圖的繪制及修改； 第九周 若干零件圖的繪制及修改； 第十周 完成熔體模擬流動分析，優(yōu)化模具設(shè)計結(jié)構(gòu)； 第十一周 畢業(yè)論文的撰寫； 第十二周 畢業(yè)論文的撰寫； 第十三周 修改論文 第十四周 制作論文PPT，準(zhǔn)備答辯 第十五周 畢業(yè)答辯 特色與創(chuàng)新 近年來，許多新技術(shù)和新軟件在塑料模具中的應(yīng)用逐步增多，在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)，在模具設(shè)計造型方便，PRP/E和UG等軟件得到了大量的應(yīng)用和發(fā)展。 在本次畢業(yè)設(shè)計，我們將全部用計算機(jī)輔助繪圖來完成。其中，將使用UG軟件對模具型腔和型芯進(jìn)行3D分模，這是本次設(shè)計的難點(diǎn)，也是重點(diǎn)。另外，我采用了一模四腔的設(shè)計，盡量使兩件制品有相同的成型條件。在選材上，選用了ABS，這將使生產(chǎn)出來的制品精度更高，模具壽命更長，適合大批量生產(chǎn)，從長遠(yuǎn)來看能節(jié)約成本。 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 2014年 1 月 21 日 教研室意見 主任簽名： 2014年1 月 21日 學(xué)院意見 教學(xué)主任簽名： 2014年 1 月 21 日 游戲機(jī)后蓋注塑模具設(shè)計 摘 要 通過運(yùn)用UG、CAD、Moldflow對塑料件注塑成型進(jìn)行工藝分析。在傳統(tǒng)的模具設(shè)計過程中，很大程度上是依靠經(jīng)驗作為指導(dǎo)，并且需要反復(fù)的試模與修模，來達(dá)到預(yù)期的效果。這便大大的降低了生產(chǎn)效率，加大了成本投入和能源消耗。CAD在模具設(shè)計中的運(yùn)用大大提高了我們的設(shè)計效率，可以在一定程度上使我們擺脫了一些繁瑣的繪圖與計算工作，更專注于整體的設(shè)計。運(yùn)用Moldflow對塑件的注塑成型進(jìn)行模擬、分析，我們可以選定最佳的設(shè)計方案，提高生產(chǎn)效率，降低成本投入。 關(guān)鍵詞：注塑模具；CAD；抽芯；UG I Abstract Through the use of UG, CAD, Moldflow analysis of the technology of plastic injection molding. In the mold design process of traditional, largely depend on experience as a guide, and the need to mold and mold repair repeatedly, to achieve the desired effect. This will greatly reduce the production efficiency, increase the investment cost and energy consumption. Application of CAD in mold design greatly improves the design efficiency of us, to a certain extent, so that we get rid of some tedious drawing and calculation of design work, more focus on the overall. Using Moldflow simulation. analysis of the injection molding of plastic parts, we can select the best design, improve production efficiency, reduce the cost of investment. Keywords: injection mould CAD core pulling UG 目錄 摘 要 I Abstract III 前言 1 緒論 3 第一章塑件的工藝分析 5 1.1 分析塑件圖 5 1.2塑件材料特性 6 1.3塑件材料成型性能 6 1.4塑件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn) 7 1.5塑件材料PTV曲線 7 第二章 模具結(jié)構(gòu)方案的確定 9 2.1確定型腔數(shù)目 9 2.2型腔的排列方式 9 2.3確定分型面 10 2.4型芯和型腔結(jié)構(gòu)的確定 10 第三章 成型設(shè)備的選擇及模數(shù)參數(shù)的設(shè)置..................................................13 3.1塑件的體積計算 13 3.2塑件的質(zhì)量計算 13 3.3注塑機(jī)的選擇 13 第四章 CAE模流分析數(shù)據(jù)的建立 17 4.1 Moldflow 軟件概要 17 4.2 CAE模流分析模型建立 17 4.2.1 網(wǎng)格模型診斷修復(fù) 17 第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 21 5.1主流道的設(shè)計 22 5.2澆口的設(shè)計 23 5.2.1澆口位置方案 24 5.3拉料桿和冷料穴的設(shè)計 25 第六章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 27 6.1 推出機(jī)構(gòu)的形式 27 6.2 推出力的計算 27 6.3 確定頂出方式 28 7.1 型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計 29 7.2 型芯結(jié)構(gòu) 29 7.3 成型尺寸的計算 29 第八章 冷卻排氣系統(tǒng)的設(shè)計 33 8.1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 33 8.2 冷卻管道的設(shè)計 33 8.3 冷卻系統(tǒng) 34 8.4 冷卻道開設(shè)原則 34 8.5冷卻水道的結(jié)構(gòu) 35 第九章 外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計 37 9.1抽芯距的計算 37 9.2斜導(dǎo)柱設(shè)計 37 9.3側(cè)型芯滑塊設(shè)計 38 9.4楔緊塊設(shè)計 39 9.5側(cè)滑塊定位裝置設(shè)計 39 第十章 模架的選用 41 10.1 型腔強(qiáng)度和剛度的計算 41 10.2 選用標(biāo)準(zhǔn)模架 41 10.3 模具閉合高度的確定 42 10.4 注射機(jī)的效核 43 10.4.1 注射壓力的校核 43 10.4.2 注射量的校核 43 10.4.3 鎖模力校核 43 10.4.4 模具厚度的校核 43 10.4.5開模行程的校核 44 10.5 模具在注塑機(jī)上的安裝 44 10.6 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 44 10.7 模具材料的選用 44 第十一章 導(dǎo)向與頂出機(jī)構(gòu) 47 11.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 47 11.2 頂出機(jī)構(gòu) 48 11.3 脫模機(jī)構(gòu) 48 結(jié)論 55 參考文獻(xiàn) 57 致謝 59 V VI 前言 隨著中國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢的日趨好轉(zhuǎn)，在“實現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”口號的倡引下，中國的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展；而模具技術(shù)已成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高，并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益，因而引起了各國的高度重視和贊賞。在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕的原動力”，德國則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”，在羅馬尼亞則更為直接：“模具就是黃金”?？梢娔＞吖I(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中重要地位。我國對模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視，早在1989年3月頒布的《關(guān)于當(dāng)前國家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，就把模具技術(shù)的發(fā)展作為重點(diǎn)。 ? 近年來，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機(jī)的加熱料筒內(nèi)，塑料受熱熔化后，在注塑機(jī)的螺桿或活塞的推動下，經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔內(nèi)，塑料在其中固化成型。? ? 本次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)是喇叭后蓋注塑模具的設(shè)計。也就是設(shè)計一副注塑模具來生產(chǎn)喇叭后蓋塑件產(chǎn)品，以實現(xiàn)自動化提高產(chǎn)量。針對喇叭后蓋的具體結(jié)構(gòu)，通過此次設(shè)計，使我對此有了較深的認(rèn)識。同時，在設(shè)計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)、期刊等，結(jié)合教材上的知識也對注塑模具的組成結(jié)構(gòu)有了系統(tǒng)的認(rèn)識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨(dú)立完成模具設(shè)計積累了一定的經(jīng)驗 本次設(shè)計中得到了季進(jìn)軍老師的指點(diǎn)。同時也非常感謝陳老師的精心教誨。由于實際經(jīng)驗和理論技術(shù)有限，設(shè)計的錯誤和不足之處在所難免，希望各位老師批評指正。 1 59 緒論 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ)，一個國家模具生產(chǎn)能力的強(qiáng)弱、水平的高低，直接影響著許多工業(yè)部門的新產(chǎn)品開發(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。材料只有通過成型才能成為具有使用價值的各種制品，75%以上的金屬制品，95%以上的塑料制品都是通過模具來成型的。近年來，我國塑料模具行業(yè)發(fā)展相當(dāng)快。在改革開放的三十年期間，我國對塑料制品的需求不斷增長，使得塑料行業(yè)獲得快速的發(fā)展。 塑料注射成型是塑料加工的最主要方法之一。有三分之一制品，尤其是具有復(fù)雜外形的制品，都是通過注塑模實現(xiàn)成型的。隨著家電工業(yè)、電子工業(yè)、汽車工業(yè)中對注塑制品的需求量不斷增大，更加推動了注射成型工業(yè)的發(fā)展。 注塑模具則是注射成型技術(shù)的關(guān)鍵之一。塑料的粒料或粉料通過料斗進(jìn)入到機(jī)筒熔融塑化，最終注射進(jìn)入模具型腔，冷卻成型。注塑模具的質(zhì)量直接影響著塑料制品的好壞。模具的形狀、尺寸精度、表面粗糙度、分型面位置、脫模方式對塑件的尺寸精度、行為精度、外觀質(zhì)量影響很大。模具的控溫方式、進(jìn)焦點(diǎn)、排氣槽位置等對塑件的結(jié)晶、取向等凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)及由它們決定的物理力學(xué)性能、參與內(nèi)應(yīng)力、光學(xué)、電學(xué)性能，以及氣泡、凹陷、燒焦、冷疤、銀紋等各種制品缺陷有重要關(guān)系。 注塑模具的分類方法有很多。按其在注塑機(jī)上的安裝方式可以分為移動式（多用于立式注射機(jī)）和固定式注塑模具；按其所用注塑機(jī)類型可分為臥式或立式注塑機(jī)用注塑模具和角式注射機(jī)用注塑模具；按模具的成型腔數(shù)目可分為單型腔和多型腔注塑模具，按照總體結(jié)構(gòu)特征有可以分為單分型面注塑模具、雙分型面注塑模具、帶有活動鑲件的注塑模具、橫向分型抽芯注塑模具、自動卸螺紋注塑模具、多層注塑模具、無流道注塑模具等。 注塑模具的基本結(jié)構(gòu)式由動模和定模兩大部分組成的。注塑時動模與定模閉合構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)，塑料熔體通過澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔。經(jīng)過一段時間的冷卻后，模具開模，動模與定模分離，脫模機(jī)構(gòu)將塑件頂出脫模。  第一章塑件的工藝分析 產(chǎn)品圖 名稱：游戲機(jī)后蓋 材料：ABS塑料 數(shù)量：較大批量生產(chǎn) 顏色：黑色 要求：塑件表面光滑要求無飛邊收縮流痕等缺陷，塑件允許最大脫模斜度 0.5° 塑件尺寸如圖1.1所示 圖1.1 塑件結(jié)構(gòu)圖 1.1 分析塑件圖 該塑件為游戲機(jī)后蓋，形狀較簡單，其成型工藝采用注塑模具，塑件精度為MT4，尺寸精度很低，表面較為光滑，無特殊要求，塑件材料為ABS，模具需要有抽芯機(jī)構(gòu)，可以注射成型。 1.2塑件材料特性 ABS塑料（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物）是在聚苯乙烯分子中導(dǎo)入了丙烯腈、丁二烯等異種單體后成為的改性共聚物，也可稱改性聚苯乙烯，具有聚苯乙烯更好的使用性能和工藝性能。ABS塑料是一種常用的具有良好的綜合力學(xué)性能的工程塑料。它具有的良好的機(jī)械強(qiáng)度，特別是抗沖擊強(qiáng)度；具有一定的耐磨性、耐寒性、耐水性、耐油性、化學(xué)穩(wěn)定性和電性能。一般為無定型料，不透明，無毒、無味，成型塑件的表面有較好的光澤。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，并且耐氣候性較差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。 1.3塑件材料成型性能 ABS塑料成型性較好，它的流動性較好，成型收縮率小，ABS塑料比熱容較低，在料筒中塑化效率高，在模具中凝固也較快，模塑周期短。但ABS吸水性大，成型前必須充分干燥，表面要求光澤的制品應(yīng)進(jìn)行較長時間的　干燥，ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。在要求塑件精度高時，模具溫度可以控制在50～60°C，而在強(qiáng)調(diào)塑件光澤和耐熱時，模具溫度應(yīng)控制在60～80°C。ABS材料具有超強(qiáng)的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)度。 使用ABS注射成型塑件時，由于其熔點(diǎn)黏度高，所需的注射成型壓力較高，因此塑件對型芯的包緊力較大，故塑件應(yīng)采用較大的脫模斜度；另外熔體黏度高，使ABS塑件易產(chǎn)生焊接痕，所以模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力。ABS易吸水，成型加工前應(yīng)干燥處理。在正常成型條件下，ABS塑件的尺寸穩(wěn)定性較好 塑件成型工藝參數(shù)的確定 查相關(guān)手冊得到ABS（抗沖）塑料成型工藝參數(shù)： 密度 1.0～1.04 收縮率 0.3% ～0.8% 預(yù)熱溫度 80～85，預(yù)熱時間2～3； 料筒溫度 后段150～170 中段165～180 前端180～200。 噴嘴溫度 170～180； 模具溫度 50～80； 注射壓力 60～100 成型時間 注射時間20～90 保壓時間 0～5 冷卻時間 20～150。 1.4塑件尺寸公差標(biāo)準(zhǔn) 影響塑件尺寸精度的因素主要有： 1. 塑料材料的收縮率及其波動。 2. 塑件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。 3. 模具因素（含模具制造、模具磨損及壽命、模具的裝配、模具的合模及模具設(shè)計的不合理所可能帶來的形位誤差等）。 4. 成型工藝因素（模塑成型的溫度T、壓力p、時間t及取向、結(jié)晶、成型后處理等）。 5. 成型設(shè)備的控制精度等。 6. 其中，塑件尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動及模具制造誤差。題中沒有公差值，則我們按未注公差的尺寸許偏差計算，查表取MT4。 7. 塑件的表面質(zhì)量 8. 塑件的表面質(zhì)量包括塑件缺陷、表面光澤性與表面粗糙度，其與模塑成型工藝、塑料的品種、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨損程度等相關(guān)。模具型腔的表面粗糙度通常應(yīng)比塑件對應(yīng)部位的表面粗糙度在數(shù)值上要低1-2級 1.5塑件材料PTV曲線 塑件材料PTV曲線如圖1.2所示 圖1.2 ABS材料PTV曲線圖  第二章 模具結(jié)構(gòu)方案的確定 2.1確定型腔數(shù)目 注塑模的型腔數(shù)目，可以是一模一腔，也可以是一模多腔，在型腔數(shù)目的確定時主要考慮以下幾個有關(guān)因素： 產(chǎn)品的尺寸及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性 塑件的尺寸精度—型腔越多，精度也相對降低。這不僅由于型腔加工精度產(chǎn)差，也由于熔體在模具內(nèi)流動不均所致。 制造難度—多腔模比單腔模的難度大。 制造成本—多腔模高于單腔模，但不是簡單的倍數(shù)關(guān)系。從塑單件成本中所占的費(fèi)用比例來看比單腔模低。 注塑成型的生產(chǎn)效益。從表面上看，多腔模比單腔模高的多，單多腔模所使用的注射極大，每一注射循環(huán)期長而維持費(fèi)用高。 考慮到該塑件是一般常用制品經(jīng)濟(jì)精度推薦4級。塑件形狀較簡單、質(zhì)量較小、生產(chǎn)批量大，所以應(yīng)使用單型腔注射模具?？紤]到塑件需抽芯，所以模具采用一模二腔。這樣模具結(jié)構(gòu)尺寸較小，制造加工方便，生產(chǎn)效率高塑件成本低。 2.2型腔的排列方式 由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)通密切相關(guān)的，所以在模具設(shè)計時應(yīng)綜合加以考慮。型腔的排布應(yīng)使每個型腔都能通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需的足夠壓力，以保證塑料熔體能同時均勻地充填每個型腔，從而使各個型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。本塑件在注射時采用一模二件，即模具有一個型腔。 采用圖2.1的排列方式。 圖2.1 型腔排列方式 2.3確定分型面 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。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、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、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)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項原則： 1. 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。 2. 便分型面的選擇應(yīng)便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。 3. 分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求。 4. 分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。 5. 分型面的選擇應(yīng)便于模具加工制造。 6. 分型面對成型面積的影響。 7. 分型面的選擇應(yīng)有利于排氣。 8. 分型面對側(cè)向抽芯的影響。 本塑件的分型面位置如圖2.2所示。圖2.2所示的分型面選擇在塑件的最大分型面上，塑件外表面光滑，同時外側(cè)抽型容易，而且塑件脫模方便。如果分型面選擇在其他位置，會在分型面處留下痕跡，則會影響塑件表面的質(zhì)量，同時會使側(cè)向抽芯困難。 圖2.2 塑件分型面示意圖 2.4型芯和型腔結(jié)構(gòu)的確定 考慮到加工的工藝性，型芯采用整體式式結(jié)構(gòu)如圖2.3所示，型腔采用整體式如圖2.4所示。 圖2.3 型腔結(jié)構(gòu)示意圖 圖2.4 型芯結(jié)構(gòu)示意圖  第三章 成型設(shè)備的選擇與模塑工藝參數(shù)的編制 3.1塑件的體積計算 利用UG軟件進(jìn)行三維實體建模，并可直接通過軟件進(jìn)行分析，查詢到塑件的體積為： V件=17.03 cm3 我們可以按照前面的分析為一模兩腔，根據(jù)經(jīng)驗初略定為澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為總質(zhì)量的20%，所以塑件和澆注系統(tǒng)的總體積為: V件=2.2×17.03 =37.466cm3 式（3-1） 3.2塑件的質(zhì)量計算 查得：ρ=1.02～1.05g/cm3，取1.05g/cm3根據(jù)塑件形狀及尺寸，采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu)。 利用UG軟件進(jìn)行三維實體建模，并可直接通過軟件進(jìn)行分析，塑件和澆注系統(tǒng)的總質(zhì)量為: W總= V件×ρ W總=38。22g式（3-2） 3.3注塑機(jī)的選擇 根據(jù)前述的ABS的成型性能及制件的形狀特點(diǎn)，結(jié)合生產(chǎn)的實際需要，采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)?？紤]到外形尺寸、對塑件原材料的分析以及注射時所需的壓力情況，采用臥式注射機(jī)，初選柱塞式注射機(jī)：XS-Z-125。 根據(jù)上面的分析我們可以初選柱塞式注射機(jī)：XS-Z-125，柱塞式注射機(jī)：XS-Z-125的有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下所示： 查參考文獻(xiàn)上表3.1常用國產(chǎn)注射機(jī)。 表3.1 注射機(jī)的參數(shù) 型 號 XS-Z-125 額定注射量 125 柱塞直徑/mm 42 注射壓力/Mpa 120 注射行程/mm 115 注射方式 螺桿式 鎖模力/KN 900 最大成型面積/ cm3 320 模板最大行程/mm 300 模具最大厚度/mm 300 模具最小厚度/mm 200 噴嘴圓弧半徑/mm 12 噴嘴孔直徑/mm 4 頂出形式 中心設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出 動定模固定板尺寸mm×mm 428×458 拉桿空間/mm 260×290 合模方式 液壓-機(jī)械 液壓泵流量L/lim 100，12 液壓泵壓力Mpa 6。5 電動機(jī)功率/KW 11 加熱功率/KW 5 機(jī)器外形尺寸 3340×750×1550 型 號 XS-Z-60 額定注射量 60 柱塞直徑/mm 38 注射壓力/Mpa 122 注射行程/mm 170 注射方式 柱塞式 鎖模力/KN 500 最大成型面積/ cm3 130 模板最大行程/mm 180 模具最大厚度/mm 200 模具最小厚度/mm 70 噴嘴圓弧半徑/mm 12 噴嘴孔直徑/mm 4 頂出形式 中心設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出 動定模固定板尺寸mm×mm 330×440 拉桿空間/mm 190×300 合模方式 液壓-機(jī)械 液壓泵流量L/lim 70，12 液壓泵壓力Mpa 6。5 電動機(jī)功率/KW 11 加熱功率/KW 2。7 機(jī)器外形尺寸 3160×850×1550  第四章 CAE模流分析數(shù)據(jù)的建立 4.1 Moldflow 軟件概要 Moldflow公司是一家專業(yè)從事塑料成型計算機(jī)輔助工程分析（CAE）的跨國性軟件和咨詢公司。自1978年美國Moldflow公司發(fā)布了世界上第一套流動分析軟件以來，幾十年不斷的技術(shù)改革和創(chuàng)新一直主導(dǎo)著CAE軟件市場。Moldflow軟件以87％市場占有率及連續(xù)五年17％的增長率成為全球主流分析軟件，該公司有遍布全球60個國家超過8000家用戶，在世界各地都有Moldflow的研發(fā)機(jī)構(gòu)及分公司。Moldflow公司擁有自己的材料測試檢驗工廠，為分析軟件提供多達(dá)8000余種材料檢測數(shù)據(jù)，極大地提高了分析準(zhǔn)確度。Moldflow軟件為優(yōu)化塑件、模具設(shè)計和注塑生產(chǎn)工藝提供了一整套解決方案。 4.2 CAE模流分析模型建立 將UG中建立的工程文件的三維模型數(shù)據(jù)以IGES格式導(dǎo)入到項目中，劃分網(wǎng)格后得如圖4.1 4.1 網(wǎng)格劃分后所得圖 4.2.1 網(wǎng)格模型診斷修復(fù) 1. 網(wǎng)格劃分與統(tǒng)計 本制品由于具有薄壁特征，同時又具有一定的細(xì)微局部結(jié)構(gòu)特征，適合采用雙面流網(wǎng)格（fusion網(wǎng)格）來進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 網(wǎng)格統(tǒng)計結(jié)果看出，所劃分出的網(wǎng)格有一定的缺陷，如縱橫比過大的問題，需要應(yīng)用網(wǎng)格工具來進(jìn)一步診斷并修復(fù)。 2. 縱橫比診斷及修復(fù) 1) 縱橫比診斷 在Mesh菜單中有許多命令可用來檢查網(wǎng)格模型的質(zhì)量，包括Mesh Statistics（網(wǎng)格統(tǒng)計）報告和其它檢查并顯示網(wǎng)格問題的命令。如：縱橫比檢查、單元重疊及相交檢查、取向檢查、連續(xù)性檢查、自由邊檢查、厚度檢查、重復(fù)次數(shù)和表面網(wǎng)格匹配檢查等。 2) 縱橫比修復(fù) Mesh菜單下有一個叫Mesh Tools（網(wǎng)格修復(fù)工具）的工具集，這是一個包含一系列網(wǎng)格修復(fù)工具的對話框，包括：自動修復(fù)（Auto Repair）、修復(fù)縱橫比（Fix Aspect Ratio）、自動合并（Global Merge）、合并節(jié)點(diǎn)（Merge Nodes）、置換對角邊（Swap Edge）、匹配節(jié)點(diǎn)（Match Node）、局部重劃網(wǎng)格（Remesh Area）、插入節(jié)點(diǎn)（Insert Nodes）、移動節(jié)點(diǎn)（Move Nodes）、對齊節(jié)點(diǎn)（Align Nodes）、調(diào)整單元取向（Orient Elements）、填充孔（Fill Hole）、創(chuàng)建邊界（Create Regions）、光順節(jié)點(diǎn)（Smooth Nodes）、創(chuàng)建柱體單元（Create Beams）、創(chuàng)建三角單元（Create Triangles）、刪除實體（Delete Entities）和清理多余節(jié)點(diǎn)（Purge Nodes）等。 圖4.2 網(wǎng)格修復(fù)后統(tǒng)計圖 從統(tǒng)計結(jié)果可以看出，網(wǎng)格質(zhì)量已基本滿足分析要求。  第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成： 1. 主澆道。主澆道是指從注射機(jī)噴嘴與模具接觸開始，到分澆道支線為止的一段料流通道。它起始將熔體從噴嘴引入模具的作用，其尺寸的大小直接影響熔體的流動速度和填充時間。 2. 分澆道。分澆道是主澆道與型腔進(jìn)料口之間的一段流道，主要起分流和轉(zhuǎn)向作用，即使熔體由主澆道分流到各個型腔的過渡通道，也是澆注系統(tǒng)的斷面變化和熔體流動轉(zhuǎn)向的過渡通道。此次塑件無分流道。 3. 澆口。澆口是指料流進(jìn)入行腔前最狹窄的部分，也是澆注系統(tǒng)中最短的一段，其尺寸狹小且短，目的是使料流進(jìn)入行腔前加速，便于充滿行腔，且有利于封閉行腔口，防止熔體倒流。另外也便于成型后冷料與塑件分離。 4. 冷料穴。在每個注射成型周期開始，最前端的料接觸低溫模具后會降溫變硬被稱之為冷料，為防止此冷料堵塞澆口或影響制件的質(zhì)量，而設(shè)置的料穴，其作用就是儲藏冷料。冷料穴一般設(shè)在主澆道的末端，有時在分流道的末端也增設(shè)冷料穴。 在設(shè)計澆注系統(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)計是注塑模具設(shè)計的一個重要的環(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。 5.1主流道的設(shè)計 主流道襯套選擇標(biāo)準(zhǔn)件如圖5.1： 圖5.1主流道襯套 注射機(jī)噴嘴前端孔徑d和球面半徑r與模具主流道襯套的小端直徑D和球面R一般滿足下列關(guān)系： R=r+（1~2）mm D=d+（0.5~1）mm 定位圈的高度H，小型模具一般為8-10mm，大型模具為10-15mm，高度取15mm 主流道設(shè)計要點(diǎn): 主流道設(shè)計成圓錐形，其斜度為2°~4°取α=2°，內(nèi)壁的粗糙度取0.4um，且加工時應(yīng)沿道軸向拋光。 為了使熔料順利進(jìn)入分流道，可在主流道出料端設(shè)計半徑為３mm的圓弧過度，其余尺寸根據(jù)注射機(jī)算得，小端直徑d比注射機(jī)噴嘴直徑大4mm。 由表3-1可知，XS-Z-125 型注射機(jī)噴嘴的有關(guān)尺寸為：噴嘴孔直徑d0=4mm，噴嘴球半徑為R0=12mm。 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系可知： 主流道進(jìn)口端球面半徑R=R0+（1～2）mm=13+（1～3）mm，取R=16mm。 主流道進(jìn)端口孔直徑d=d0+0.5mm=5+0.5mm，取d=4.1mm。 為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計成圓錐形，其錐度取4°，內(nèi)壁表面粗糙度Ra值取0.4um。主流道襯套采用可拆卸更換的澆口套，澆口套為推薦尺寸的常用澆口套，為了能與注射機(jī)的定位部分配合，采用外加定位圈的方式，這樣不僅減小了澆口套的總體尺寸，還避免了澆口套在使用中磨損。襯套材料采用T10A，熱處理淬火后表面硬度為50-55HRC。 圖5.2 主流道示意圖 5.2澆口的設(shè)計 澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。他的基本作用是使從分流道來的熔體產(chǎn)生加速，以快速充滿型腔。澆口形式應(yīng)該遵循以下原則： 1. 盡可能采用平衡式設(shè)置； 2. 型腔排列進(jìn)料均衡； 3. 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產(chǎn)生溢料； 4. 確保耗料量??； 5. 不影響塑件外觀、塑件。 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及塑件表面質(zhì)量無特殊要求，故選擇側(cè)澆口。側(cè)澆口一般開設(shè)在模具分型面上，從制品側(cè)面進(jìn)料，它能方便地調(diào)整澆口尺寸，控制剪切速率和澆口封閉時間，是廣泛采用的一種澆口形式。 本模具側(cè)澆口的截面形狀采用半圓形，查相關(guān)手冊后確定尺寸為1mm×2mm×3mm。 5.2.1澆口位置方案 在制品及模具設(shè)計中，是否有合適澆口位置直接影響到制品設(shè)計的工藝性質(zhì)量和模具設(shè)計制造的可實現(xiàn)性及成型工藝。因此澆口位置方案應(yīng)有充分考量并實現(xiàn)方案的優(yōu)化。 初始方案 澆口位置設(shè)置在制品一側(cè)，具體位置如圖5.4 圖5.4 澆口位置設(shè)置 對所采用澆口方案進(jìn)行快速充填分析，部分分析結(jié)果如下： 充填時間分析結(jié)果如圖5.5 圖5.5 充填時間分析結(jié)果 V/P切換時壓力分析結(jié)果如圖5.6 圖5.6 壓力分析結(jié)果 5.3拉料桿和冷料穴的設(shè)計 為了使主流道凝料能順利從主流道襯套中脫出，需要設(shè)計拉料桿和冷料穴。 本模具只有一級分流道，流程較短，故只在主流道末端設(shè)置冷料穴。冷料穴設(shè)置在主流道正面的動模板上，直徑為8mm，長度為8mm。 拉料桿采用Z形拉料桿，直徑為8mm。拉料桿固定在推桿固定板上，開模時隨著動、定模分開，將主流道凝料從主流道襯套中拉出。在制品被推出的同時，冷凝料也被推出。 圖5.7 拉料桿和冷料穴設(shè)計圖 第六章 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 推出機(jī)構(gòu)的作用是推出留在型腔內(nèi)或型芯上的制品。推出機(jī)構(gòu)又稱為脫模機(jī)構(gòu)。復(fù)位機(jī)構(gòu)的作用是使推出機(jī)構(gòu)回到它的非工作位置。設(shè)計要求：盡量使塑料制品留在動模上；保證塑料制品不變形不損壞；保證制品外觀良好；結(jié)構(gòu)可靠。 對推出機(jī)構(gòu)設(shè)計的要求： 1. 塑料制品脫模后，不能使塑料制品變形。推力分布均勻，推力面積要大，推桿盡量靠近凸模，但也不要距離太近。 2. 塑料制品在推出時，不能造成碎裂。推力應(yīng)作用在塑料制品承受力大的部位，如塑料制品的肋部、凸緣及殼體壁等。 3. 不要損壞塑料制品的外觀美。 4. 推出機(jī)構(gòu)應(yīng)準(zhǔn)確、動作可靠、制造方便、更換容易。 5. 推出機(jī)構(gòu)的零件包括：推桿、推板和斜導(dǎo)柱等。 6.1 推出機(jī)構(gòu)的形式 由于制件形狀的特殊性，此模具采用推桿推出機(jī)構(gòu)。 其推出機(jī)構(gòu)工作原理為：模具開模時塑件留在動模一側(cè)，推板推出時先將凝料與塑件分離，當(dāng)推動推件板的推桿與推件板接觸時將塑件從型芯上推出。 6.2 推出力的計算 塑件注射成型后，塑件在模內(nèi)冷卻成型，由于體積收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力，當(dāng)其從模具中推出時，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力。 推件力 式（6. 1） A——塑件包絡(luò)形型的面積; P——塑件對型芯單位面積上的包緊力，p取0.8×10～1.2×10Pa; ——脫模斜度； q——大氣壓力0.09Mpa； ——塑件對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1～0.3； A——制件垂直于脫模方向的投影面積。 A≈9908mm A≈8855 mm F=20KN 但由于是一模兩腔，所以總的F為40KN。 塑件注射成型后，塑件在模內(nèi)冷卻成型，由于體積收縮，對型芯產(chǎn)生包緊力，當(dāng)其從模具中推出時，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦力。 6.3 確定頂出方式 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及表面質(zhì)量要求模具的型腔內(nèi)壁可以不進(jìn)行任何表面處理，有較高的粗糙度，使塑件可以留在動模上，采用推桿推出，可以保證塑件的推出，模具結(jié)構(gòu)也比較簡單。推桿推出機(jī)構(gòu)是最簡單最常用的一種形式。推桿的截面形狀可以根據(jù)塑件的情況而定，如圓形、矩形等，此推桿采用的是圓形。采用推桿推出方式，推桿和動模型腔的配合要保證不溢料即≤0.05ｍｍ。第七章 成型零件的設(shè)計 所謂工作尺寸是零件上直接用于成型塑件部分尺寸，只要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔深度和型芯高度尺寸達(dá)到一定精度猜能保證塑件的尺寸精度，故需計算它們的凸凹模尺寸，其它則直接按零件尺寸確定。因ABS的成型收縮率為0.4～0.7%，所以收縮率取S=0.6%。 7.1 型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于塑件的形狀較小，形狀較為簡單，為減少型腔的復(fù)雜程度，便于分型和保證塑料制件的表面粗糙度要求以及減少模具加工的難度，保證模具的整體強(qiáng)度，延長模具壽命，采用整體式結(jié)構(gòu)。 7.2型芯圖 7.2 型芯結(jié)構(gòu) 型芯裝在型芯固定板上。型芯與推桿采用間隙配合，以保證配合緊密，防止塑件產(chǎn)生飛邊。另外，間隙配合可以減少推桿在推件運(yùn)動時與型芯之間的磨損。 7.2型芯圖 7.3 成型尺寸的計算 型腔尺寸計算： 體 積：V＝37.466 cm 密 度：t＝1.05g/cm 塑件質(zhì)量：m＝37.466×1.02＝38.22g 根據(jù)塑件的生產(chǎn)批量和尺寸精度要求采用一模二腔。 型腔工作部位尺寸： 型腔尺寸公式 =[（1+S）-XΔ] 式（7.1） H=[（1+S）-XΔ] 式（7.2） 型芯尺寸公式 d=[（1+S）L+XΔ] 式（7.3） h=[（1+S）h+XΔ] 式（7.4） 中心距尺寸 式（7.5） ——塑件外型徑向基本尺寸的最大尺寸（mm）； l——塑件內(nèi)型徑向基本尺寸的最小尺寸（mm）； ——塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）； h——塑件內(nèi)型高度基本尺寸的最小尺寸（mm）； ——塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）； X——修正系數(shù)，取0.5-0.75； S——塑件平均收縮率 Δ——塑件制品的公差 δ——成型零件的制造公差，?。?）Δ。 取 S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%、δ= a) 型腔尺寸 型腔徑向尺寸： =[（1+S）-3/4Δ] 型腔深度尺寸： H=[（1+S）-2/3Δ] 零件名稱 塑件尺寸 計算公式 零件尺寸 型腔徑向尺 寸 58.800+0。56 L10+δz=[（1+0.55%）×58.80-3/4×0.56] 0+0。18 58.700+0。18 129.60+0。96 L20+δz=[（1+0.55%）×129.6-3/4×0.96] 0+0。24 129.60+0。24 R30+0。12 L30+δz=[（1+0.55%）×3-3/4×0.12] 0+0。04 R2.930+0。04 R120+0。24 L40+δz=[（1+0.55%）×12-3/4×0.24] 0+0。08 R11.9 0+0。08 R60+0。18 L50+δz=[（1+0.55%）×6-3/4×0.18] 0+0。06 R5.8980+0。16 R90+0。2 L60+δz=[（1+0.55%）×9-3/4×0.2] 0+0。07 R8.8990+0。07 型腔深度尺 寸 100-0。18 H10+δz =[（1+0.55%）×10-2/3×0.18]0+0。06 9.94+00。06 13.60-0。12 H20+δz =[（1+0.55%）×13.6-2/3×0.12]0+0。04 13.59480+0。04 13.80-0。12 H30+δz =[（1+0.55%）×13.8-2/3×0.12]0+0。04 13.79590+0。04 b)型芯尺寸 l=[（1+S）L+3/4Δ] h=[（1+S）h+2/3Δ] 零件名稱 塑件尺寸 計算公式 零件尺寸 型芯徑向尺寸 124.320-0。92 l10+δz=[（1+0.55%）×124.32+3/4×0.92]0-0。24 125.700-0。24 52.69200-0。56 L20+δz=[（1+0.55%）×52.69+3/4×0.56] 0-0。14 53.40-0。14 R4.560-0。18 L30+δz=[（1+0.55%）×4.56+3/4×0.18]0-0。06 4.720-0。06 R70-0。2 L40+δz=[（1+0.55%）×7+3/4×0.2]0-0。07 R7.190-0。07 R10-0。12 L50+δz=[（1+0.55%）×1+3/4×0.12]0-0。04 R1.10-0。04 R10.560-0。24 L60+δz=[（1+0.55%）×10.56+3/4×0.24]0-0。084 R10.80-0。08 16.800-0。28 L70+δz=[（1+0.55%）×16.8+3/4×0.28]0-0。07 17.040-0。5 40-0。14 L80+δz=[（1+0.55%）×4+3/4×0.28]0-0。06 4.1720-0。06 型芯深度尺 寸 8.79400-0。2 h10+δz =[（1+0.55%）×8.794+2/3×0.2]0-0。07 8.990-0。07 第八章 冷卻排氣系統(tǒng)的設(shè)計 8.1 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 排氣方式有開設(shè)排氣槽和利用模具零件的配合自然排氣。排氣槽常設(shè)在型腔最后充滿的地方。而熔體在型腔內(nèi)充滿的情況與澆口的位置有關(guān)，因此在確定澆口的位置時，同時要考慮到排氣槽的開設(shè)是否方便。在大多數(shù)情況下可利用模具分型面或模具零件間的配合間隙自然地排氣，這時可不另設(shè)排氣槽。間隙值應(yīng)根據(jù)塑料流動性而定，通常以不產(chǎn)生溢出料為限。 當(dāng)塑件熔體充填模具型腔時，如果型腔中因各種原因產(chǎn)生的氣體不能排除干凈，塑件上就會形成氣泡、產(chǎn)生熔接痕不牢、表面輪廓不清及充填不滿等成型缺陷。由于塑件的尺寸較小，利于滑塊與型腔的配合間隙排氣，并保證間隙≤0.05mm，防止溢料。 8.2 冷卻管道的設(shè)計 1. 改善成形性 每一種塑料都有其濕度的成形模溫，在生產(chǎn)過程中若能始終維持相適應(yīng)的模溫則其成形性可得到改善，若模溫過低，會降低塑件熔體流動性，使塑件輪廓不清，甚至充模不滿；模溫過高，會使塑件脫模時和脫模后發(fā)生變形，使其形狀和尺寸精度降低。 2. 成形收縮率 利用模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模溫恒定，能有效減少塑料成型收縮的波動，提高塑件的合格率。采用允許的的模溫，有利于減少塑料的成形收縮率，從而提高塑件的尺寸精度。并可縮短成形周期，提高生產(chǎn)率。 3. 塑件變形 模具型芯與型腔溫差過大，會使塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形。尤以壁厚不均和形狀復(fù)雜的塑件為甚。需采用合適的冷卻回路，確保模溫均勻，消除塑件翹曲變形。 4. 尺寸穩(wěn)定性 對于結(jié)晶性塑料，使用高模溫有利于結(jié)晶過程的進(jìn)行，避免在存放和使用過程中，尺寸發(fā)生變形；對于柔性塑料（如聚烯烴等）采用低模溫有利用塑件尺寸穩(wěn)定。 5. 力學(xué)性能 適當(dāng)?shù)哪?，可使塑件力學(xué)性能大為改善。例如，過低模溫，會使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，或產(chǎn)生明顯的熔接痕。對于粘性大的剛性塑料，使用高模溫，可使其應(yīng)力開裂大大的降低。 6. 外觀質(zhì)量 適當(dāng)提高模具溫度能有效地改善塑件的外觀質(zhì)量。過低模溫會使塑件輪廓不清，產(chǎn)生明顯的銀絲、云紋等缺陷，表面無光澤或粗糙度增加等。 8.3 冷卻系統(tǒng) 影響冷卻時間的因素有如下： 1. 模具材料； 2. 冷卻介質(zhì)溫度和及流動狀態(tài)； 3. 模塑材料； 4. 塑件壁厚； 5. 冷卻回路的設(shè)計； 6. 模具溫度。 一般注射到模具內(nèi)塑料溫度為200oC左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在60oC左右。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。 對于粘度低、流動性好的塑料（例如：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龍66等），因為成型工藝要求模溫都不太高，所以常用常溫水對模具進(jìn)行冷卻。 ABS的成型溫度和模具溫度分別為190～200oC、50～80oC。 8.4 冷卻道開設(shè)原則 1. 冷卻水道應(yīng)盡量多、截面尺寸應(yīng)盡量大； 2. 冷卻水道至型腔表面距離應(yīng)盡量相等； 3. 澆口處加強(qiáng)冷卻； 4. 冷卻水道出、入口溫差應(yīng)盡量?。? 5. 冷卻水道應(yīng)沿著塑料收縮的方向設(shè)置； 6. 冷卻水道盡量避免在塑件的熔接痕處； 7. 合理確定冷卻水接頭位置。 8.5冷卻水道的結(jié)構(gòu) 優(yōu)化方案保壓曲線設(shè)置如圖所示。該曲線為衰減型，最大注射壓力74.53MPa，然后以線性逐步衰減，11秒時間內(nèi)壓力衰減為0s。 圖8.5 優(yōu)化后充填壓力和時間 由于該塑件體積一般，所以水道采用直水道直徑為8mm，在滑塊上開設(shè)6條冷卻水道其分布如下圖8.6 圖8.6 冷卻水道分布圖 一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200℃左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在60℃一下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對模具進(jìn)行有效的冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并迅速脫模。對于粘度低、流動性好的塑料因為成型工藝要求模溫都不太高，所以常用常溫水對模具進(jìn)行冷卻。 由于冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會影響模具的熱量向冷卻水傳遞，精確計算比較困難。因此實際生產(chǎn)中，通常都是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定冷卻水道，通過調(diào)節(jié)水溫、水速來滿足要求。 第九章 外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計 為了便于生產(chǎn)，固而采用內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)效率高，操作簡便，動作可靠等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛采用。 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特征我選用ug標(biāo)準(zhǔn)外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)如圖9.1所示： 9.1外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)圖 9.1抽芯距的計算 抽芯距（S抽）：S抽= h+（2～3）mm。由工件尺寸可知，工件抽芯距為5mm。 9.2斜導(dǎo)柱設(shè)計 斜導(dǎo)柱的傾斜角度通常：α=12°～22°，最大不超過25°。角度為15°。楔緊角α’=α+ 2～3°，為17°。 斜導(dǎo)柱長度計算 計算得斜導(dǎo)柱L約為48.15mm。 斜導(dǎo)柱直徑計算 帶入數(shù)據(jù)得d=10mm 9.3側(cè)型芯滑塊設(shè)計 9.2側(cè)型芯滑塊 滑塊是斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)中的一個重要零部件，它上面安裝有側(cè)型芯，注射成型時塑件尺寸的準(zhǔn)確性和移動的可靠性都需要它的運(yùn)動精度來保證，滑塊的結(jié)構(gòu)形狀可以根據(jù)塑件和模具的結(jié)構(gòu)靈活設(shè)計，此處滑塊的結(jié)構(gòu)如圖9.2。 9.4楔緊塊設(shè)計 在注射成型的過程中，側(cè)向成型零件在成型壓力的作用下會使側(cè)滑塊向外位移，使塑件的側(cè)向尺寸精度降低，并且側(cè)向脹型力還會通過側(cè)滑塊傳給斜導(dǎo)柱，嚴(yán)重的會使斜導(dǎo)柱發(fā)生變形。進(jìn)行斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計時，須考慮側(cè)滑塊的鎖緊問題。此處楔緊塊如圖配合鑲?cè)肽０逯械男问?，其剛度有所提高，承受的?cè)向力略大 9.4楔緊塊設(shè)計圖 9.5側(cè)滑塊定位裝置設(shè)計 為了合模時讓斜導(dǎo)柱能準(zhǔn)確地插入側(cè)滑塊的斜孔中，在開模過程中側(cè)滑塊剛脫離斜導(dǎo)柱時必須定位，否則合模時會損壞模具。根據(jù)側(cè)滑塊所在位置不同，可選擇不同的定位形式。此處裝置如圖所示，是彈簧頂銷定位的形式，俗稱彈簧頂銷式，適于水平方向側(cè)抽芯的場合，也可把頂銷換成直徑為5～10mm的鋼珠，稱為彈簧鋼珠式，適用的場合與其相同。 9.5側(cè)滑塊定位裝置設(shè)計  第十章 模架的選用 10.1 型腔強(qiáng)度和剛度的計算 為了保證塑料制品精度和便于制品脫模，其型腔為整體式。因此型腔的強(qiáng)度和剛度按整體式進(jìn)行計算。由于型腔的壁厚計算比較麻煩，也可以參考經(jīng)驗數(shù)據(jù)。 查書本表6-16型芯側(cè)壁厚:板：S=40mm 型腔側(cè)板厚度的計算H=40mm 10.2 選用標(biāo)準(zhǔn)模架 根據(jù)型腔的布局，采用一模二腔，考慮到導(dǎo)柱、導(dǎo)套及聯(lián)接螺釘、冷卻水道布置應(yīng)占的位置和采用推出機(jī)構(gòu)等各方面問題，確定選用DME-2A標(biāo)準(zhǔn)模架。下面確定各模板的尺寸。 1、A板尺寸 A板為定模型腔板，塑件高10mm，在模板上要開設(shè)冷卻水道，冷卻水道離型腔應(yīng)有一定的距離，因此A板厚度取60mm。 2、B板尺寸 B板為型芯（型芯）固定板B板厚度取60mm。 3、推桿固定板尺寸 推桿固定板用于固定推桿，厚度取20mm。 4、支承板尺寸 支承板厚度取35mm。 5、C墊塊尺寸 取墊塊厚度90mm，長度300mm，寬度53mm。 圖10.1 標(biāo)準(zhǔn)模架 從選定的模架可知，模架外形（長×寬×高）尺寸為350mm×300mm×260mm。 10.3 模具閉合高度的確定 1、組成模具閉合高度的模板及其零件尺寸見表10.1 序號 零件尺寸 尺寸/mm 序號 零件尺寸 尺寸/mm 1 定模座板H1 25 4 墊塊H4 90 2 定模板H2 60 5 動模座板H5 25 3 動模板H3 60 則該模具的閉合高度為 H = H1 + H2+ H3+ H4+ H5 =(25+60+60+90+25)mm =260mm 10.4 注射機(jī)的效核 10.4.1 注射壓力的校核 游戲機(jī)后蓋的原材料為ABS，所需注射力為60-100MPa，而所選注塑機(jī)壓力為120MPa，所以注塑壓力符合要求。 10.4.2 注射量的校核 注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機(jī)的實際注塑量最好是注塑機(jī)的最大注塑量的80%內(nèi)。所以選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)滿足： 0.8 V機(jī) ≥ nV塑＋V澆 式（10.1） 式中 V機(jī) ——注塑機(jī)的最大注塑量，100cm3 ； n ——塑件的個數(shù)，2個； V塑——塑件的體積，該產(chǎn)品V塑＝37.466cm3 V澆——澆注系統(tǒng)體積，該產(chǎn)品V澆＝7.2cm3 故 V機(jī)≥（37.466+7.2）/0.8=35.73cm3 所以注塑量滿足要求。 10.4.3 鎖模力校核 P鎖模力≥pF 式（10.2） 式中 P鎖模力——注塑機(jī)的額定鎖模力，900KN； p——塑料成型是型腔壓力，ABS塑料的型腔壓力ｐ＝30MPa； F——澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和(mm2)。 使用UG軟件計算出塑件在分型面上的投影面積為8855mm2。 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積約為1000mm2。 pF=30×（8855+1000）=296.65kN 故注塑機(jī)的壓力滿足要求。 10.4.4 模具厚度的校核 由于XS-ZY-125型注射機(jī)所允許的模具最小厚度Hmin=200mm，模具最大厚度Hmax=300mm，而計算所得模具閉合高度H=235mm。 其中Hmax＞H＞Hmin Hmin——注塑機(jī)允許最小模厚=200mm； Hmax——注塑機(jī)允許最大模厚=300mm； H——模具閉合高度=235mm。 故模具厚度滿足要求。 10.4.5開模行程的校核 該模具的外形最大部分尺寸為350mm×300mm，XS-ZY-12型注射機(jī)模板的最大尺寸為350mm×250mm，故能滿足模具安裝的要求。模具開模所需行程=30mm（型芯高度）+26.3mm（塑件高度）+（5~10）mm=61.3~66.3mm＜115500 mm(注射機(jī)開模行程)，合格，所以本模具所選注射機(jī)完全滿足使用要求。 10.5 模具在注塑機(jī)上的安裝 從標(biāo)準(zhǔn)模架外形尺寸小于注塑機(jī)的拉桿空間，并用壓板固定模具，所以能夠安裝。 綜上所述所選注塑機(jī)規(guī)格滿足要求。 10.6 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 螺釘選用M12、M8的內(nèi)六角螺釘 導(dǎo)柱導(dǎo)套采用四個對稱布置導(dǎo)柱直徑為φ25mmφ35mm，導(dǎo)柱固定部分與模板采用H7/f7間隙配合，工作部分表面粗糙度為Ra0.4um。 10.7 模具材料的選用 塑料模具鋼的具有以下特點(diǎn)。 1. 塑料模具用鋼涵蓋廣泛，從普通鋼材到專用剛才動有。這在塑料模具初期更加明顯，如今已日趨正規(guī)和高級。專門用鋼已自成體系，模具用鋼的化學(xué)成分和合金工具鋼的基本相同，但其冶金質(zhì)量更高，加工精良，對熱處理有利。塑料模具鋼性能要求嚴(yán)格，熱處理難度大。 2. 為避免模具零件在強(qiáng)韌化過程中的變形或其他熱處理問題，模具鋼以預(yù)硬化形式供應(yīng)市場已較普遍。 3. 以石化產(chǎn)品為原料的塑料制品，某些度不同的腐蝕性，所以耐蝕鋼應(yīng)用也較多。 4. 預(yù)硬化鋼、非調(diào)質(zhì)剛的應(yīng)用，易切削性也是塑料模具鋼的特點(diǎn)。  第十一章 導(dǎo)向與頂出機(jī)構(gòu) 11.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動導(dǎo)向。錐面定位機(jī)構(gòu)用于動、定模之間的精密對中定位。 1. 導(dǎo)柱：國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長的導(dǎo)柱應(yīng)開設(shè)油槽，內(nèi)存潤滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。 2. 導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。 3. 設(shè)計導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項有： 4. 導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險斷面上。通常設(shè)在長邊離中心線的1/3處最為安全。導(dǎo)柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。 作部分長度應(yīng)比型芯端面高出6～8 mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。 柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長度通常取配合直徑的1.5～2倍，其余部分可以擴(kuò)孔，以減小摩擦，降低加工難度。 a柱可以設(shè)置在動模或定模，設(shè)在動模