泵蓋注塑模具設計

泵蓋注塑模具設計,注塑,模具設計 注塑模具自動裝配造型 X. G. Ye, J. Y. H. Fuh and K. S. Lee機械和生產工程部，新加坡國立大學，新加坡注射模是一種由與塑料制品有關的和與制品無關的零部件兩大部分組成的機械裝置。本文提出了（有關）注射模裝配造型的兩個主要觀點，即描述了在計算機上進行注射模裝配以及確定裝配中與制品無關的零部件的方向和位置的方法，提出了一個基于特征和面向對象的表達式以描述注射模等級裝配關系，該論述要求并允許設計者除了考慮零部件的外觀形狀和位置外，還要明確知道什么部份最重要和為什么。因此，它為設計者進行裝配設計（DFA）提供了一個機會。同樣地，為了根據裝配狀態(tài)推斷出裝配體中裝配對象的結構，一種簡化的特征幾何學方法也誕生了。在提出的表達式和簡化特征幾何學的基礎上，進一步深入探討了自動裝配造型的方法。關鍵字：裝配造型；基于特征；注射模；面向對象。1、簡介注射成型是生產塑料模具產品最重要的工藝。需要用到的兩種裝備是：注射成型機和注射模?，F在常用的注射成型機即所謂的通用機，在一定尺寸范圍內，可以用于不同形狀的各種塑料模型中，但注射模的設計就必須隨塑料制品的變化而變化。模型的幾何因素不同，它們的構造也就不同。注射模的主要任務是把塑料熔體制成塑料制品的最終形狀，這個過程是由型芯、型腔、鑲件、滑塊等與塑料制品有關的零部件完成的，它們是直接構成塑料件形狀及尺寸的各種零件，因此，這些零件稱為成型零件。（在下文，制品指塑料模具制品，部件指注射模的零部件。）除了注射成型外，注射模還必須完成分配熔體、冷卻、開模、傳輸、引導運動等任務，而完成這些任務的注射模組件在結構和形狀上往往都是相似的，它們的結構和形狀并不取決于塑料模具，而是取決于塑料制品。圖1顯示了注射模的結構組成。 圖1 注射模的結構成型零件的設計從塑料制品中分離了出來。近幾年，CAD/CAM技術已經成功的應用到成型零件的設計上。成型零件的形狀的自動化生成也引起了很多研究者的興趣，不過很少有人在其上付諸實踐，雖然它也象結構零件一樣重要?，F在，模具工業(yè)在應用計算機輔助設計系統(tǒng)設計成型零件和注射成型機時，遇到了兩個主要困難。第一，在一個模具裝置中，通常都包括有一百多個成型零部件，而這些零部件又相互聯系，相互限制。對于設計者來說，確定好這些零部件的正確位置是很費時間的。第二，在很多時候，模具設計者已想象出工件的真實形狀，例如螺絲，轉盤和銷釘，但是CAD系統(tǒng)只能用于另一種信息的操作。這就需要設計者將他們的想法轉化成CAD系統(tǒng)能接受的信息(例如線，面或者實體等)。因此，為了解決這兩個問題，很有必要發(fā)展一種用于注射模的自動裝配成型系統(tǒng)。在此篇文章里，主要講述了兩個觀點：即成型零部件和模具在計算機上的防真裝配以及確定零部件在模具中的結構和位置。這篇文章概括了關于注塑成型的相關研究，并對注射成型機有一個完整的闡述。通過舉例一個注射模的自動裝配造型，提出一種簡化的幾何學符號法，用于確定注射模具零部件的結構和位置。2.相關研究在各種領域的研究中，裝配造型已成為一門學科，就像運動學、人工智能學、模擬幾何學一樣。Libardi作了一個關于裝配造型的調查。據稱，很多研究人員已經開始用圖表分析模型會議拓撲。在這個圖里，各個元件由節(jié)點組成的，再將這些點依次連接成線段。然而這些變化矩陣并沒有緊緊的連在一起，這將嚴重影響整體的結構，即，當其中某一部分移動了，其他部分并不能做出相應的移動。Lee and Gossard開發(fā)了一種新的系統(tǒng)，支持包含更多的關于零部件的基本信息的一種分級的裝配數據結構，就像在各元件間的“裝配特征”。變化矩陣自動從實際的線段間的聯系得到，但是這個分級的拓撲模型只能有效地代表“部分”的關系。自動判別裝配組件的結構意味著設計者可避免直接指定變化的矩陣，而且，當它的參考零部件的尺寸和位置被修改的時候，它的位置也將隨之改變。現在有三種技術可以推斷組件在模具中的位置和結構：反復數值技術,象征代數學技術，以及象征幾何學技術。Lee and Gossard提出一項從空間關系計算每個組成元件的位置和方向的反復數值技術。他們的理論由三步組成：產生條件方程式，降低方程式數量，解答方程式。方程式有：16個滿足未知條件的方程式，18個滿足已知條件的方程式，6個滿足各個矩陣的方程式以及另外的兩個滿足旋轉元件的方程式。通常方程式的數量超過變量的數量時，應該想辦法去除多余的方程式。牛頓迭代法常用來解決這種方程式。不過這種方法存在兩種缺點：第一，它太依賴初始解；第二：反復的數值技術在解決空間內不能分清不同的根。因此，在一個完全的空間關系問題上，有可能解出來的結果在數學理論上有效，但實際上卻是行不通的。Ambler和Popplestone提議分別計算每個零部件的旋轉量和轉變量以確定它們之間的空間關系，而解出的每個零部件的6個變量(3個轉變量和3旋轉量)要和它們的空間關系一致。這種方法要求大量的編程和計算，才能用可解的形式重寫有關的方程式。此外，它不能保證每次都能求出結果，特別是當方程式不能被以可解答的形式重寫時。為了能確定出滿足一套幾何學限制條件的剛體的位置與方向，Kramer開發(fā)了一種特征幾何學方法。通過產生一連串滿足逐漸增長的限制條件的動作推斷其幾何特征，這樣將減少物體的自由度數。Kramer使用的基本參考實體稱為一個標識，由一個點和兩正交軸構成。標識間的7個限制條件（coincident, in-line, in-plane, parallelFz,offsetFz, offsetFx and helical)都被定了義。對于一個包括獨立元件、相互約束的標識和不變的標識的問題來說，可以用動作分析法來解決問題，它將一步一步地最后求出物體的最終的幾何構造。在確定物體構造的每一個階段，自由度分析將決定什么動作能提供滿足限制物體未加限制部位的自由度。然后計算該動作怎樣能進一步降低物體的自由度數。在每個階段的最后，給隱喻的裝配計劃加上合適的一步。根據Shah和Rogers的分析，Kramer的理論代表了注射模具最顯著的發(fā)展，他的特征幾何學方法能解出全部的限制條件。和反復的數值技術相比，他的這種方法更具吸引力。不過要實行這種方法，需要大量的編程?，F在雖然已有很多研究者開始研究注射成型機，但仍很少有學者將注意力放在注射模設計上。Kruth開發(fā)了一個注射模的設計支援系統(tǒng)。這個系統(tǒng)通過高級的模具對象(零部件和特征)支持注射模的成型設計。因為系統(tǒng)是在AUTOCAD的基礎上設計的，因此它只適于線和簡單的實體模型操作。3.注射模裝配概述主要講述了關于注射模自動裝配造型的兩個方面：注射模在電腦上的防真裝配和確定結構零件在裝配中的位置和方向。在這個部分，我們基于特征和面向對象論述了注射模裝配。注射模在電腦上的防真裝配包含著注射模零部件在結構上和空間上的聯系。這種防真必須支持所有給定零部件的裝配、在相互關聯的零部件間進行變動以及整體上的操作。而且防真裝配也必須滿足設計者的下列要求：1 支持能表達出模具設計者實體造型想象的高級對象。2 成型防真應該有象現實一樣的操作功能，就如裝入和干擾檢查。為了滿足這些要求，可用一個基于特征和面向對象的分級模型來代替注射模。這樣便將模型分成許多部分，反過來由多段模型和獨立部分組成。因此，一個分級的模型最適合于描述各組成部分之間的結構關系。一級表明一個裝配順序，另外，一個分級的模型還能說明一個部分相對于另一個部分的確定位置。與直觀的固體模型操作相比，面向特征設計允許設計者在抽象上進行操作。它可以通過一最小套參數快速列出模型的特征、尺寸以及其方位。此外，由于特征模型的數據結構在幾何實體上的聯系，設計者更容易更改設計。如果沒有這些特征，設計者在構造固體模型幾何特征時就必須考慮到所有需要的細節(jié)。而且面向特征的防真為設計者提供了更高級的成型對象。例如，模具設計者想象出一個澆口的實體形狀，電腦就能將這個澆口造型出來。面向對象造型法是一種參照實物的概念去設計模型的新思維方式。基本的圖素是能夠將數據庫和單一圖素的動作聯系起來的對象。面向對象的造型對理解問題并且設計程序和數據庫是很有用的。此外，面向對象的裝配體呈現方式使得“子”對象能繼承其“父”對象的信息變得更容易。圖形2說明以特性為基礎和面向對象的分層的表示一種插入模具。 表示是多重水平的提取的一種分層的結構，從低水平的幾何學的實體(形成特性)到高水平的組件。 在盒子中被封入的項目代表“裝配對象”； 固體線代表“部分”關系； 同時，猛沖的線代表其它關系。 組件( SUBFA )包括部分( PART )。 一部分能被認為是形式特性( FF )的一種“裝配”。 表示把一個以特性為基礎的幾何學的模型的力與面向對象的模型的那些相結合。 它不僅包含父對象和子對象之間的“部分”關系，也包括富有的套結構的關系和裝配對象的一群操作的功能。 在段中3.1，在裝配對象之間有有關一種裝配對象的定義的較進一步的討論，而詳盡的關系在3.2段中被提出。3.1裝配對象的定義在我們的工作中，一種裝配對象，O，以如下形式被定義為一個唯一而可辨認的實體：O = ( Oid，A，M，R ) ( 1 )在此式中：Oid是一種裝配對象( O )的一個唯一的標識符。A是一套三元組，( t，a，v )。 每一元素a被稱為O的一種屬性，與每一屬性有關是一類型，t，和一種價值，v。M是一套元組，( m，tc1，tc2，%，tcn，tc)。 M中每一個元素都有唯一識別方法。 符號m代表一種方法名稱； 同時，方法定義有關對象的操作。 符號tc (i= 1，2，%，n )規(guī)定爭論類型和符號tc退回的價值類型。3.2形式特性之間的關系模具設計在本質中是一個智力的過程； 模具設計者大多數時間在真實客觀的對象諸如金屬板，螺絲釘，槽，斜面，和孔等思索設想。因此，用形式特性建設所有產品獨立部分的幾何學的模型是必要。 模具設計者能容易地改變一部分的大小和形狀，因為形式特性之間的關系保持在部分表示中。 圖形3(a )顯示一個金屬板帶有一個含有公差等級要求的孔。 這部分被兩個形式特性定義，即一個塊和含有公差等級要求的孔。 關于塊特性計數器開掘洞( FF2 )被放置FF1，使用他們本地分別地協(xié)調F2和F1，。 方程( 2) ( 5 )顯示計數器開掘洞( FF2 )和塊特性( FF1 )之間的空間的關系。 對于形式特性，沒有他們之間的空間的約束，因此空間的關系被設計者直接指定。 兩形式特性之間的詳盡的裝配關系被定義如下：4.在裝配中推斷部分配置一種裝配中的若干部分的位置和方向最后通過轉換矩陣來表達。為了方便的緣故，空間的關系通常被諸如“伙伴”，“結盟”和“平行”的高水平的鋪席子的條件指定。 這樣，從含蓄的約束關系自動地引出若干部分之間的清晰明確的轉換矩陣是十分重要。推斷一種裝配中的若干部分的配置三種技術在段2.中已被討論了因為象征性幾何學的接近能以多項式時間復雜性定位所有關于約束方程的解決方案，我們使用這接近來確定位置和一種裝配中的若干部分的方向。 為了在裝配模擬軟件中執(zhí)行這接近，大量的編寫程序被要求。因此，一種簡化的幾何學的接近被建議確定位置和一種裝配中的若干部分的方向。在象征性幾何學的接近中，確定位置和若干部分的方向被產生一系列行動執(zhí)行符號滿足每一逐漸增長的約束。被要求來滿足每一逐漸增長的約束的信息儲存在“計劃片段”的一個表格中。 每一計劃片段是規(guī)定一系列測量方法和行動的一個過程按照這樣一種方式移動部分對于滿足相應的約束。 計劃片段也記錄新的自由度和聯系不變量的幾何不變式。 由于這些限制約束序列，我們的計劃片段桌子中的輸入的數字基本上被減少。 為了為了一，兩或者三個約束解決在我們的系統(tǒng)中允許，九種輸入僅僅被要求。 為了交互式的增加組成部分裝配，更多約束類型和自由的序列將為了用戶增加靈活性。 然而，在為了一種插入模具模擬的自動裝配中，當空間的關系被預先規(guī)定在裝配對象中時，一些序列限制不有關系。 有了上述的定義的合成約束，一個組成部分部分的結構的關系能指定在組成部分的數據庫中。 當把一個組成部分部分添加到模具裝配時，系統(tǒng)將首先分解進入原始的約束的合成約束，然后產生一群片段計劃將組成部分指明方向并且定位在裝配中。5.注射模的自動裝配任何注射模具的裝配都由產品的局部和整體兩部分組成。產品的局部依賴產品的整體設計基于塑料的部分 1,2 的幾何學。 產品依賴部分通常有與那個同樣的方向頂端水平裝配，而他們的位置被設計者直接指定。 對于產品獨立部分的設計，常規(guī)，模具設計者從目錄中選擇結構，為了產品若干部分的選擇的結構建設幾何學的模型，而然后把產品獨立部分添加到插入模具的裝配。 這設計過程是時間消耗的和差錯容易傾向于。 在我們的系統(tǒng)中，一個數據庫為了所有產品獨立部分根據裝配表示被建造，而對象定義在段3.中不僅描述這數據庫包含產品獨立部分的幾何學的形狀和大小，也包括他們之間的空間的約束。 此外，一些日常事務發(fā)揮作用諸如干擾檢查和裝在衣袋內被封裝在數據庫中。 因此，模具設計者必須從用戶接口中選擇產品獨立部分的結構類型，而然后軟件將為了這些部分自動地計算方向和位置矩陣，而把他們添加到裝配。5.1模具基礎組件 正如圖1所示，產品的獨立部分可以更進一步被分為摸具基礎和標準部分。摸具基礎是由一群金屬板，插腳，導套等等組成的。除了塑型產品，模具必須具有一系列功能，諸如，箝位，校準，冷卻，注塑等等。大多數產品不得不合并相同的功能，這導致了相似結構的樹立。一些模具建筑形成的標準已經被采用了。模具基礎起因于這個標準。 根據以特性為基礎和面向對象的裝配表示，模具基礎組成部分的以特性為基礎的固體模具首先被建造；其次，裝配對象被定義為在成分和壓縮功能一部分功能在組成零件之間建立關系；然后，利用這些組裝對象，一個分層的組裝對象模具基礎能被形成。這些模具基礎對象能通過目錄數據庫被例示。表4列出了模具基礎對象來產生指定的模具基礎的例子。這個指定的模具基礎實例能自動地添加到模具裝配。模具基礎部件和最高裝配的結構關系能通過Eqs被表達。Mp和Mr所在的（8）和（9）式是單元矩陣。5.2 標準零件的自動增加 一個標準零件是一個組裝對象。它可以通過章節(jié)3.1的公式（1）來定義。在數據庫中，空間約束用 mate，平面aling和軸align，而不像模具基礎，標準件的位置和方向的矩陣是未知的。在示例中，軟件通過利用單一的符號幾何來自動推斷章節(jié)4中描述的結構關系。5.3 裝配對象的包裝 自動裝配設計的一個重要問題是自動包裝過程。包裝是一個在相應組成部分提供附著成分的真空區(qū)的操作。當一個驅動者被添加到裝配時，一個空的空間被要求在EA盤上調節(jié)驅動者，如表5所示。 由于面向對象的表示法被采取，每一個裝配對象能被描述為兩個實體，實物和虛擬物。虛擬物通過被實物占據的空間模仿。只要一個裝配對象被添加到裝配中，它的虛擬對象也被添加到裝配中。操作發(fā)揮作用中的pocketFplate( ) M O將從相應的組成部分(參看公式（1）和表1)。此外，因為在相應的組成部分上在虛擬對象和真正的對象之間有聯系，包裝將隨真正的對象的修正而變化。這種自動包裝功能更進一步顯示了面向對象表示法的優(yōu)勢。6.基于Unigraphics系統(tǒng) 13 ，所提出的以特性為基礎和面向對象的裝配計劃和自動化裝配模擬的系統(tǒng)在新加坡的國立大學被開發(fā)的IMOLD系統(tǒng) 14 中已被執(zhí)行。UG系統(tǒng)提供了一個友好的用戶應用程序接口。通過這個接口，用戶可以調用UG的內部功能，諸如增加裝配部件，修正參數等等。 圖6顯示的是一個注塑模具產品，這個產品的注塑模具組裝設計顯示在圖7（a）。固定一半組件的相應的父子關系圖顯示在圖7（b）。裝配是由IMOLD系統(tǒng)設計。每一個模具基礎的零件都在裝配中自動定位。Unigraphics系統(tǒng)提供一個用戶友好應用編寫程序接口(應用程序接口)。 通過這接口，雖然Unigraphics為了給條件鋪席子提供功能，用戶能呼叫諸如把部分添加到一種裝配的Unigraphics內部的功能，修改參數等等，所提出的接近仍然被需要推斷組成部分配置，因為在組成部分能被添加到裝配之前，計算自由的度是必要，而檢查給條件鋪席子的有效性。 圖6個展覽一種插入鑄造產品，因為圖被領進來，和設計的插入模具裝配這產品7(a )。 固定一半組件的相應的“父與子”關系被領進來圖7(b )。 這裝配被系統(tǒng)設計。 每一模具基礎的盤子自動地被定位在裝配中。 諸如定位的圓環(huán)和驅逐者的標準的部分自動地被添加到裝配，因為這些標準部分也自動地被建立，和口袋。7.結論注射模具裝配以所提出的特性為基礎和面向對象的分層的表示不僅把特性范例擴展到裝配，由于擴展特性范例而給條件，插入和方向限制等等鋪席子到裝配設計設計，而且是封裝操作的功能和幾何學的約束，諸如自由的程度，諸如集合的組成部分的模糊變化修正甚至能在完成裝配過程之后被制定。 裝配對象的封裝有如下兩種優(yōu)勢： 首先，因為裝配的條件被封裝在裝配對象中，自動裝配設計容易執(zhí)行； 其次，對象裝配的封裝操作的功能使諸如裝在衣袋內與干擾檢查的裝配設計的日常事務過程自動化。 所提出的簡單化的動作分析能基本上減少為了自動檢測校對模具裝配之內組成部分干擾所需要的規(guī)劃設計的努力。 一、設計題目： 泵蓋注塑模設計二、設計任務要求及主要原始資料： 設計任務要求： 1. 注塑模設計圖紙一套2. 畢業(yè)設計說明書一份主要原始材料： 1.塑件圖一張2主要參考文獻1李德群 唐志玉主編.中國模具設計大典（第二卷).江西:江西科學技術出版社,20032 中國機械工業(yè)教育協(xié)會組編.塑料模設計及制造.北京:機械工業(yè)出版社,20013塑料模設計手冊編寫組.塑料模設計手冊.北京:機械工業(yè)出版社,19944 馮炳堯 韓泰榮 蔣文森編.模具設計與制造簡明手冊.上海:科學技術出版社,20015 K.stoeckhert/G.Menning 編著.模具制造手冊.北京:化學工業(yè)出版社,2003 6 彩英主編.實用塑料注射模具設計與制造.北京:機械工業(yè)出版社,20037 邢邦圣主編.機械工程制圖.南京:東南大學出版社，20038 徐灝主編.機械設計手冊.北京:機械工業(yè)出版社,2001三、設計時間：2014 年 3月 3 日至 2014年 6月 1日指 導 教 師： （簽名） 教 學 院 長： （簽名）畢 業(yè) 設 計（論 文）設計（論文）題目： 泵蓋塑料模具設計 學 院 名 稱： 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學 號 指 導 教 師： 職 稱 定稿日期： 年 月 日摘 要塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，對注塑模具的設計與生產提出了質量好、制造精度高、研發(fā)周期短等越來越高的要求，能否適應這種需求已成為模具生產企業(yè)發(fā)展的關鍵因素。模具技術是融合機械工程、計算機應用、自動控制、數控技術等學科為一體的綜合性學科。本文中針對泵蓋注射模具制定出合理的設計結構，其中包括成型部分及其零部件設計，澆注系統(tǒng)設計，脫模機構設計，冷卻系統(tǒng)設計等。根據分析，設計了一套塑料注射模具，并對模具以及主要零件進行了CAD繪圖。關鍵字：注射模具，澆注系統(tǒng)，脫模機構，冷卻系統(tǒng)目 錄摘 要II目 錄III第1章 緒 論11.1 概述11.2塑料模現狀11.3 模具產品發(fā)展趨勢21.4 本課題的設計步驟4第2章 塑件的工藝分析62.1塑件的工藝性分析62.2塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析92.2.1結構分析92.2.2尺寸精度分析92.2.3表面質量分析92.3計算塑件的體積和質量9第3章 注塑模設計103.1 注射模具分型面的選擇103.1.1 分型面的基本形式103.1.2 分型面選擇的基本原則103.1.3 分型面的選擇103.2 澆注系統(tǒng)的設計103.2.1 澆注系統(tǒng)的組成103.2.2 注射模具主流道的設計113.2.3 分流道的設計123.2.4 澆口的設計133.2.5 冷料穴和鉤料脫模裝置163.3 型腔數目的確定及型腔的排列163.3.1 型腔數目的確定163.3.2 型腔的排列18第4章 成型零件和模體的設計184.1 模具型腔的結構設計184.2 型芯的結構設計204.3 成型零件的尺寸確定20第5章 頂出機構的設計21第6章 冷卻系統(tǒng)的設計23第7章 排氣系統(tǒng)24第8章 注塑機有關參數校核25總結27參考文獻28致 謝29第1章 緒論第1章 緒 論1.1 概述塑料模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工具。塑料模具對塑料制品的質量和操作難易程度都有相當的影響因此要求模具在生產度，外觀，物理性能等各方面都滿足使用要求并要求其效率高，操作簡便，結構合理，制造容易，成本低廉?，F代塑料制品中合理的加工工藝，高效的設備，先進的模具是必不可少三項重要因素。尤其是塑料模具要實現塑料加工工藝要求，制件使用要求和造型設計起著十分重要的作用。因此，對塑料模具生產也提出了越來越高的要求。因此促使模具生產不斷向前發(fā)展。模具工業(yè)是現代工業(yè)的基礎，它的技術水平很大程度上決定了產品的質量和市場的競爭能力。隨著我國加入“WTO”步伐的日益加快?！叭胧馈睂ξ覈＞吖I(yè)產生重大而深遠的影響，經濟全球化的趨勢日益明顯，同時世界眾多知名公司不斷進行構調整，國內市場的國際性進一步現，該行業(yè)將經受更大的沖擊，競爭也會更加激烈。在如此嚴峻的行業(yè)背景下，我國的技術人員經過不斷的改革和創(chuàng)新使得我國模具水平有了較大的提高，大型，復雜，精密，高效和長壽命模具有上了新的臺階。塑料制品的成型是塑料成為具有實用價值制品的重要環(huán)節(jié)。塑料成型方法已達40多種。其中最重要的是注射，擠出，吹塑和壓制等。它們幾乎占了整個塑料成型的85%；其中注射尤為突出，占塑料成型的30%以上。注射模具成形是熱塑性塑料成型的一種方法，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型，有些熱固性塑料也可以用注射模塑成型。1.2塑料模現狀近年來我國塑料模具有了長足的進步，大型，復雜，高效和長壽命模具又上了新臺階，特別體現在高科技應用的深度和廣度上，表現在下列幾個方面：（1）廣泛應用CAD/CAM/CAE，特別是加工方面，計算機造型，編程并由數控機床加工已是主要手段，CAE軟件也已得到廣泛應用，提高了設計水平。（2）熱流道技術的推廣應用更上一層樓，內熱式和外熱式流道裝置，自制熱噴咀和引進熱噴咀都得到了應用，有的已達到國際先進水平。（3）氣體輔助注射技術已得到應用，不少廠家均采用了此技術，例如熊貓公司開發(fā)氣輔模具是時，采用了C-MOLD氣輔分析軟件使模具順利研制成功。（4）應用優(yōu)質塑料模具鋼，現注射模較少采用45鋼，P20鋼得到廣泛應用，大大提高了使用壽命和表面光潔度。（5）抽芯脫模機構的創(chuàng)新設計，很多廠家已設計出結構新穎，脫模容易，具有創(chuàng)新意識的脫模機構，并解決了很多以前脫模難的問題但與發(fā)達國家。（6）精密，復雜，大型，高壽命模具的制造水平有了很大提高。那些尺寸精度高，模具零件要求互換，塑件形狀復雜的模具由于采用了CAD三維技術計算機模擬注射成型，氣輔技術等先進的方式，使模具達到了國外同類模具水平。模具的壽命也達到100萬次或更高。我國的模具工業(yè)在“九五”期間雖有較快發(fā)展，但相比一些發(fā)展較快的國家，我國仍存在相當大的差距。據資料顯示，CAD，CAE的應用，發(fā)達國家遠高于中國，而中國大陸的應用程度有遠低于香港，臺灣。特別是FLOW軟件和COOL軟件，發(fā)達國家已普及而中國大陸才剛剛起步。差距之大，使人感慨。在模具標準零件及標準模架方面，發(fā)達國家已普及，并實現了商品化，而中國大陸已有國家標準但尚未實現商品化。熱流道及熱管技術發(fā)達國家已大量使用，并形成了系列和標準。而我國大陸70年代開始研究迄今尚無標準。在發(fā)達國家及發(fā)達地區(qū)塑料模具行業(yè)向小而專的方向發(fā)展；向技術密集方向發(fā)展；高技術與高技藝相結合；生產規(guī)模以小而專見長；專業(yè)化與柔性化相結合。而在中國大陸則恰恰相反。獨立的模具工廠難以生存；多屬于勞動密集型企業(yè)；有忽視高技藝的傾向；大而全居多；尚無專業(yè)化與柔性化相結合的規(guī)劃。而且大型，精密，復雜，長壽命模具產需矛盾仍然十分突出，高檔模具進口的比例達40%以上，而有些模具已出現過剩。1.3 模具產品發(fā)展趨勢模具工業(yè)是我國國民經濟的基礎工業(yè)，隨著全球經濟的發(fā)展，新的技命不斷取得新的進展和突破，市場經濟的不斷發(fā)展，促使工業(yè)產品越來越向多品種，小批量，高質量，低成本的方向發(fā)展，于是對制造各種產品的關鍵工藝裝備-模具的要求越來越苛刻，模具必然會有如下發(fā)展趨勢：1.模具CAD/CAM/CAE技術將日益深入人心并發(fā)揮越來越重要的作用?；诰W絡的一體化系統(tǒng)結構CAD/CAM/CAE將達到開放性，兼容性和專業(yè)化的統(tǒng)一。CAD/CAM軟件在智能化，面向對象，基于特征和面向制造方面將獲得長足的進步。模具3D分析的重要性更加明確。國產軟件CAXA系統(tǒng)，HSC系統(tǒng)和Z-MOLO等軟件的功能和水平將不斷提高和完善。2. 模具的精度將越來越高，并日趨大型化，現在模具精度已達23毫米，不久1毫米精度的模具將上市。隨著零件微化及精度要求的不斷提高，這就要求發(fā)展超精加工。另一方面，由于用模具成型的零件日益大型化以及由于高效率要求而發(fā)展的一模多腔，勢必要求模具隨之大型化。3.隨著熱流道技術的日益推廣應用，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高，由于熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料，因此，熱流道技術的應用將會發(fā)展很快，比例也將逐漸提高。4.隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。氣體輔助注射成型技術能改善塑件的內在和外觀質量。具有注射壓力低，制品變形小，節(jié)約原料，提高制件生產率，從而大幅度降低成本等優(yōu)點。而高壓注射成型可減小樹脂收縮率，增大塑件尺寸的穩(wěn)定性，提高其精度。5.快速經濟制模技術的前景十分廣闊，突出的表現在快速成型（RP）快速模具制造（RT）上。21世紀，這種生產方式占工業(yè)生產的比例將達75%以上。模具的生產周期將越來越短，成本也將相應降低。精度和壽命又能滿足生產上的使用要求RP+RT的研究成為國內外RPM界十分關注并大力發(fā)生的領域之一，正大力向著快速模具制造（RTM）發(fā)展，一些新的快速成型方法相繼涌現，RPM是電腦，激光，光學掃描，先進的新型材料，計算機輔助設計（CAD），計算機輔助加工（CAM），數控（CNC）綜合應用的高進技術。利用它可以直接或間接的快速制模。快速制模技術為適應市場的需求，必然呈現多元化的發(fā)展趨勢。6.模具標準件的應用將日益廣泛。模具標準件不但能縮短模具制模周期，而且能提高模具質量和降低模具制造成本，因此模具標準件的應用必將日益廣泛，在今后的模具市場中必將成為一類。十分活躍而又高速發(fā)展的產品。7.三維掃描儀的多樣化和高速化將會使模具的逆向工程獲得發(fā)展，逆向工程技術已成為模具制造，信息傳遞的簡便途徑，是模具CAD/CAM的關鍵技術之一。8.高性能的模具鋼的用量也將以較快速度增長，由于對模具鋼的要求越來越高，迫切需要研制出高強度，高硬度，高耐磨性愜意加工，熱處理變形小，導熱性優(yōu)良的制模材料，并廣泛的投入應用。如各種導型材模具，PVC塑料等。隨著以塑料鋼的進一步發(fā)展，塑料模的比例將不斷提高，發(fā)展速度也將高于沖模。對模具的要求也將越來月高，高檔模具在市場上的份額也將逐步擴大。1.4 本課題的設計步驟本設計要求使用CAD，PROE等軟件對機構進行零件圖紙繪制，設計成型注射模具。帶聯合頂出機構對于注塑模的設計比較簡單，使用常規(guī)的設計方法就能夠設計出合理簡單有效的模具。機構的材料：PP根據選擇模具要一腔8模，對于模具的基本方案是：（1）對于注塑機的選擇，由于機構的結構和產量以及所給的各項要求，進行綜合的考慮，采用臥式注塑機；（2）模具結構設計 （a）澆注系統(tǒng)設計所給設計要求是一模8腔，因此將型腔對稱放置，使用圓錐型主流道，使用球型頭的拉料桿的冷料井。將分流道對稱設置，分流道截面采用梯形截面，澆口采用潛伏式澆口，利用分型面或配合間隙排氣；（b）成型零件結構設計陰模使用整體嵌入式，上下模板上均嵌入陰模。由于結構的上下結構特征，在上下模板均設計了型芯；（c）合模導向和定位機構設計使用導向柱四根，同時與導套配合，既能夠導向，又能夠定位；（d）脫模機構設計使用推桿進行脫模，同時在噴霧器嘴的下側使用一推環(huán)，雖然塑件有四處筋板，可使用使用四處推桿，但使用一推環(huán)可防止在推模時對塑件造成破壞；（3）零件圖的繪制在對模具的結構進行了基本的設計后，首先要進行三維圖以及零件圖的繪制，以為后一部的加工提供必要的尺寸及一些數據參數。（4）對模具進行模具的CAD設計在對模具進行基本設計之后，就要進行相關的設計計算，在得到正確的數據后，利用CAD進行相關的設計，通過進行人機交互，即可得到簡單又優(yōu)良的設計。在對模具進行設計完成之后，我們得到了模具的三維圖,并生成模具的裝配圖，同時生成我們所需要的所有零件的圖紙。進行以上的工作之后，還要進行注射模具的制造工藝設計,在完成所有的設計之后完成設計說明書的撰寫。31第2章 塑件的工藝分析第2章 塑件的工藝分析該塑件是泵蓋產品，其零件圖如圖所示。本塑件的材料采用ABS，生產類型為大批量生產。圖1 泵蓋圖2.1塑件的工藝性分析 (1)PP的成型加工性能1)PP的吸濕性很小，因此在成型前一般不需要進行干燥處理，若濕度超過允許值，則應進行干燥處理。2) PP分子結構中含有叔碳原子，故抗氧化能力很低，在塑化時應加入抗氧化劑。3) 3)PP在超過280時會發(fā)生熱降解，使性能劣化，熔料和金屬壁面接觸會加速熱降解，故成型時應避免熔料長時間滯留在料筒內。4)PP熔體流動性良好，介于HDPE和LDPE之間，易成型薄壁、長流程塑件。5)PP具有結晶性、成型收縮率的變化范圍較大，為1.0%3.0%，且有較明顯的后收縮性，故易產生縮孔、凹痕和變形，且方向性強。6)PP的熔點和熔體熱焓量比LDPE高，在結晶和冷卻過程中會放出較多熱量，因此模具要有較好的冷卻系統(tǒng)，以減少塑件變形。7)由于PP的熱收縮和結晶作用，在成型過程中的比容積有較大變化，塑件的筋、孔及壁厚較大的部位容易產生氣泡及凹痕等缺陷。8)PP熔料溫度低時取向明顯，尤其在低溫高壓時更甚，因此要控制成型溫度。9)PP塑件脫模時收縮性較大，應在脫模后在定型裝置上放置1天以上以定型，對于尺寸精度較高的塑件，可及時進行熱處理。10)由于PP的成型收縮率較大，低溫呈脆性，故塑件應壁厚均勻，避免缺口、尖角出現，防止產生應力集中。11)如果保壓時間過長，會使塑件出現較大的收縮而出現質量缺陷，因此在保證補充熔體固化收縮用料的基礎上，盡量縮短保壓時間。12)PP熔體具有較明顯的非牛頓性，粘度時剪切速率和溫度都較敏感。(2)PP的主要注塑成型條件,1)料筒溫度。在需要注射壓力和注射速度較小時，可選擇較低的料筒溫度。一般料筒溫度控制在210280,噴嘴溫度比料筒溫度低1030。當成型薄壁、復雜塑件時，料筒溫度取高者；當塑件較厚時，料筒溫度取低者。12)PP熔體具有較明顯的非牛頓性，粘度時剪切速率和溫度都較敏感。(2)PP的主要注塑成型條件,1)料筒溫度。在需要注射壓力和注射速度較小時，可選擇較低的料筒溫度。一般料筒溫度控制在210280,噴嘴溫度比料筒溫度低1030。當成型薄壁、復雜塑件時，料筒溫度取高者；當塑件較厚時，料筒溫度取低者。2)模具溫度。PP的結晶能力較強，提高模溫有助于增加結晶度，也有利于大分子松弛，減少分子的取向作用，從而降低塑件的內應力，減少缺料、氣泡等缺陷，生產中常把模溫調整到20603)注射壓力。在注塑成型時，提高注射壓力有利于增大熔料的流動性。柱塞式注塑機的注射壓力比螺桿式要高。一般控制在70100MPa，具體數值以試模來決定，以塑件不缺料、溢料以及不產生凹痕和氣泡為準-PP注塑工藝特性與工藝參數的設定PP為非極性的結晶塑料，吸水率很低，約為0.030.04，注塑時一般不需進行干燥(必要時，可在80100下干燥12h即可)。PP的熔點為165170，分解溫度為350，最大結晶速率溫度為120130，成型溫度范圍較寬（205315）。注塑用PP的適宜MFR范圍為215g/10min，熔體的流動性較好，料筒溫度控制在210280，噴嘴溫度比料筒最高溫度低1030。當制品壁薄、形狀復雜時，料筒溫度可提高至280300：而當制品壁厚大或樹脂的MFR高時，料筒溫度可降低至200230。PP熔體的粘度對剪切速率的依賴性大于對溫度的依賴性，因此，在注塑時，通過提高注射壓力或注射速率來增大熔體流動性比提高料筒溫度更有效(注射壓力通常為70120MPa)。此外，注射壓力的提高還有利于提高制品的拉伸強度和斷裂伸長率，對制品的沖擊強度無不利影響，特別是大大降低了收縮率，但過高的注射壓力易造成制品溢料，并增加了制品的內應力。注塑PP時的模具溫度為4090。提高模溫，PP的結晶度提高，制品的剛性、硬度增加，表面光潔度較好，但易產生溢料、凹痕、收縮等缺陷；而模溫過低，結晶度下降制品的韌性增加，收縮率減小，但制品表面光潔度差，面積較大、壁厚較厚的制品還容易產生翹曲。在PP的成型周期中，保壓時間的選擇比較重要。一般，保壓時間長，制品的收縮率低，但由于凝封壓力增加，制品會產生內應力，故保壓時間不能太長。與其它塑料不同，PP制品在較高的溫度下脫模不產生變形或變形很小，實際往往采用較低的模溫，因此，PP的成型周期是較短的。PP的Tg較低，脫模后，制品會發(fā)生后收縮，后收縮量隨制品厚度的增加而增大。約在脫模后的6h完成90，還有10要在十幾天內才能完成。降低收縮率的具體措施是：縮短注射時間、延長保壓時間、提高料溫和模具溫度。成型時，提高注射壓力、延長注射和保壓時間及降低模溫等，都可以減少后收縮。采用共聚PP或改性PP，有利于減少收縮率。對于尺寸穩(wěn)定性要求較高的制品，應進行熱處理，熱處理溫度為80100，時間為12h。值得注意的是，PP制品的后收縮比較嚴重因此，制品要進行時效處理。PP制品低溫下表現出脆性，對缺口很敏感。2.2塑件的結構和尺寸精度及表面質量分析2.2.1結構分析從零件圖上分析，該零件總體形狀為圓形,模具設計,該零件屬于中等復雜程度.2.2.2尺寸精度分析從塑件的壁厚上來看,壁厚壁厚均勻,，在制件的轉角處設計圓角，防止在此處出現缺陷，由于制件的尺尺寸中等。2.2.3表面質量分析該零件的表面除要求沒有缺陷毛刺，內部不得有雜質外，沒有什么特別的表面質量要求，故比較容易實現。綜上分析可以看出,注塑時在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證.2.3計算塑件的體積和質量計算塑件的質量是為了選用注塑機及確定模具型腔數。計算塑件的體積：V=46.87cm計算塑件的質量：根據設計手冊可查得ABS的密度為=1.06kg/dm塑件質量：M=V50g(通過3D軟件測量得到)采用一模兩件的模具結構，考慮其外形尺寸，注塑時所需壓力和工廠現有設備等情況，初步選用注塑機XSZY125型?？偨Y第3章 注塑模設計3.1 注射模具分型面的選擇3.1.1 分型面的基本形式分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面式分型面、階梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、綜合式分型面。3.1.2 分型面選擇的基本原則選擇分型面的基本原則：（1）保持塑料外觀整潔；（2）分型面應有利于排氣；（3）應考慮開模是塑料留在動模一側；（4）應容易保證塑件的精度要求；（5）分型面應力求簡單適用并易于加工；（6）考慮側向分型面與主分型面的協(xié)調；（7）分型面應與注塑機的參數相適應；（8）考慮脫模斜度的影響11。3.1.3 分型面的選擇根據對工件模型的觀察和分型面選擇的基本原則?，F選擇A-A為分型面。3.2 澆注系統(tǒng)的設計3.2.1 澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)是將熔融的塑料從注塑機噴嘴進入模具型腔所經的通道，它包括主流道、分流道、澆口及冷料。在設計注射模具的澆注系統(tǒng)應注意以下幾項原則12。（1）根據所確定的塑件型腔數設計合理的澆注系統(tǒng)布局。（2）根據塑件的形狀和大小以及壁厚等諸多因素，并結合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置。（3）應盡量的縮短物料的流程和便于清除料把，以節(jié)省原料，提升注射效率。（4）應根據所選用塑件的成型性能，特別是它的流動性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長度，并使其圓滑過渡以利于物流的流動。3.2.2 注射模具主流道的設計主流道是熔融塑料由注塑機噴嘴先經過的部位，它與注塑機噴嘴在同一軸心線上。由于主流道與熔融注塑機噴嘴反復接觸、碰撞，一般澆口不直接開設在定模上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或迫合形式在定模板上13。（1）主流道的設計主流道是指澆注系統(tǒng)中從注塑機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道。主流道的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。（2）主流道尺寸在臥式或立式注塑機上使用的模具中，主流道垂直于分型面。為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，主流道設計成圓錐形，其錐角 為26。小端直徑d比注塑機噴嘴直徑大0.5mm1 mm。由于小端的前面是球面，其深度為3mm5 mm，注塑機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大1mm2mm。流道的表面粗糙度值Ra為0.08 。（3）主流道澆口套主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等材料制造，熱處理淬火硬度53HRC57HRC。澆口套的材料應選用優(yōu)質鋼T8A，并應進行淬火處理，為了防止注塑機噴嘴不被碰撞而損壞，澆口套的硬度應低于注塑機噴嘴的硬度。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用為36左右的圓錐孔。澆口套于注塑機的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注塑機噴嘴是球面，半徑是固定的，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注塑機噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內孔直徑，球面與主流道孔應以清角連接，不應有倒拔痕跡。為了便于澆注凝料從主流道中取出，主流道采用為36度左右的圓錐孔，對流動性較差的塑料也可取得稍大一些，但過于大則容易引起注射速度緩慢，并容易形成渦流。澆口套與塑料注射區(qū)直接接觸時，其出料端端面直徑應盡量選得小些。澆口套于注塑機的噴嘴頭的接觸球面必須吻合，由于注塑機噴嘴是球面，所以為使熔融塑料從噴嘴完全進入主流道而不溢出，應使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注塑機噴嘴端的凸面接觸良好，圓錐孔的小端直徑則大于噴嘴的內孔直徑，球面與主流道孔應以清角連接，不應有倒拔痕跡，以保證主流道凝料順利脫模14。定位環(huán)是模體與注塑機的定位裝置，它保證澆口套與注塑機的噴嘴對中定位，定位環(huán)的外徑應與注塑機的定位孔間隙配合。澆口套端面應與定模相配合部分的平面高度一致。注塑機XS-Z-30的噴嘴球半徑為12 mm，噴嘴孔徑為2 mm。所以要使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注塑機噴嘴的端凸球面接觸良好，凹球面半徑取13 mm，圓錐孔的小端直徑則應大于噴嘴口內徑，取3 mm，如圖3.2。圖3.2 澆口套3.2.3 分流道的設計分流道是將熔融塑料從主流道截面及其方向的變化，平穩(wěn)進入單腔中的進料澆口或主流道進入多腔的澆口的通道，它是主流道與澆口的中間連接部分，起分流和轉換方向的作用，通常分流道設置在分型面的成型區(qū)域內。在注射過程中，熔融的塑料在流經分流道時，應是它的壓力損失以及熱量損失最小，而以分流道中產生的凝料最少為原則，分流道的設計要點總體歸納如下：分流道的形狀要考慮分流道的截面積與其周邊長度的比最大為好，這樣可以減少熔料的散熱面積和摩擦阻力，減少壓力損失。 在可能情況下，分流道的長度應盡量的短，以減少壓力損失，避免模體過大影響成本，在多型腔模具中和型腔的分流道長度盡量相等，以達到注射大時壓力傳遞的平衡，保證塑料盡可能同時均勻的充滿各個型腔。在有些情況下分流道長度不能相等時，則應在澆口處作必要的補救措施，如果分流道較長時，應在其末端設置冷料穴，放置冷料和空氣進入模腔15。在滿足注射成型工藝的前提下，分流道的截面積應盡量的小，但分流道的截面積過小會降低注射速度，使填充時間延長，同時可能出現缺料、焦燒、皺紋、縮孔等塑件缺陷，而分流道過大則增大冷卻時間應比型腔中塑件的冷卻時間要短，才不影響注射時的效率。因此在設計時應采用較小的截面積，以便于在試模是為不要的修正留有余地。分流道和型腔的分布是排列緊湊，距離合理，應采用軸對稱或中心對稱，使其平衡，盡量縮小成型區(qū)域的總面積。最好使型腔和分流道在分型面上的總投影面積的幾何中心和鎖緊力的中心相重合。在分流道上的轉向次數盡量少，在轉向處應圓滑過渡，不能有尖角，這些都是為了減小壓力損失，有利于物料的流動。當分流道設在定模一側或分流道延伸較長時，應在澆口附近或分流道的交叉處設置鉤料桿，以便于在開模時在鉤料桿的作用下首先從定模中拉出分流道的凝料，并與塑料一起頂出。分流道的內表面不必要求很光，一般表面粗糙度取1.6m即可，這樣可以在分流道的摩擦阻力下使料流外層的流動小些，使其分流道的冷卻皮層固定，有利于熔融塑料的保溫。在總體分布中，應綜合考慮冷卻系統(tǒng)的方式和布局，并留出冷卻水路的空間。泵蓋注射模要求一模8腔，在布局上選擇平衡式分流道。平衡式分流道的特點是：從主流道到各個型腔的分流道，其長度、截面尺寸及其形狀完全相同，以保證各個型腔同時均勻進料，同時注射完畢。分流道的截面形狀選擇半圓形截面，它的效率比圓形稍差，但加工起來比圓形截面要簡單。3.2.4 澆口的設計（1）澆口的概念澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設計與位置的選擇恰當與否，直接關系到塑件能否被完好、高質量地注射成形。（2）澆口的作用澆口可分成限制性澆口和非限制性澆口兩類。非限制性澆口是整個澆注系統(tǒng)中截面尺寸最大的部位，它主要是對中大型筒類、殼類塑件型腔起引料和進料后的施壓作用。限制性澆口是整個澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部位，其作用如下：澆口通過截面積突然變化，使塑料熔體通過撓口的流速有突變性增加，提高塑料熔體的剪切速率，降低黏度，使其成為理想的流動狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。對于多型腔模具，調節(jié)澆口的尺寸，還可以使非平衡布置的型腔達到同時進料的目的。澆口還起著較早固化、防止型腔中熔體倒流的作用。澆口通常是澆注系統(tǒng)最小截面部分，這有利于在塑件的后加丁中塑件與澆口凝料的分離16。（3）注射模澆口的類型單分型面注射模的澆口可以采用直接澆口、中心澆口、側澆口、環(huán)形澆口、輪輻式澆口和爪形澆口。（a）直接澆口直接澆口叉稱為主流道型澆口，它屬于非限制性澆口。這種形式的澆口只適于單型腔模具。特點是：流動阻力小，流動路程短及補縮時間長等；有利于消除深型腔處氣體不易排出的缺點；塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積最小，模具結構緊湊，注塑機受力均勻；塑件翹曲變形、澆口截面大，去除澆口困難，去除后會留有較大的澆口痕跡，影響塑件的美觀。 （b）中心澆口當筒類或殼類塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔時，內澆口開設在該孔處，同時在中心處設置分流錐，該澆口稱為中心澆口，是直接澆口的一種特殊形式。它具有直接澆口的優(yōu)點，而克服了直接澆口易產生的縮孔、變形等缺陷。（c）側澆口側澆口一般開設在分型面上，塑料熔體從內側或外側充填模具型腔，其截面形狀多為(扁槽)，是限制性澆口。側澆口廣泛使用在多型腔單分型面注射模上。特點是由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時去除澆口容易，不留明顯痕跡。側澆口的兩種變異形式為扇形澆口和平縫澆口。扇形澆口是一種沿澆口方向寬度逐漸增加、厚度逐漸減少的呈扇形的側澆口， 平縫澆口又稱薄片澆口，澆口寬度很大，厚度很小。主要用來成形面積較小、尺寸較大的扁平塑件，可減小平板塑件的翹曲變形，但澆口的去除比扇形澆口更困難，澆口在塑件上痕跡也更明顯。（d）環(huán)形澆口對型腔填充采用圓環(huán)形進料形式的澆口稱環(huán)形澆口。環(huán)形澆口的特點是進料均勻。圓周上各處流速大致相等，熔體流動狀態(tài)好型腔中的空氣容易排出，熔接痕可基本避免，但澆注系統(tǒng)耗料較多，澆口去除較難。（e）輪輻式澆口輪輻式澆口是在環(huán)形澆口基礎上改進而成。這種形式的澆口耗料比環(huán)形澆口少得多。這類澆口在生產中比環(huán)形澆口應用廣泛。多用于底部有大孔的圓筒形或殼形塑件。輪輻澆口的缺點是增加了熔接痕，會影響塑件的強度。（f）爪形澆口爪形澆口加工較困難，通常用電火花成形。型芯可用做分流錐，從而避免了塑件彎曲變形或同軸度差等成形缺陷。爪形澆口的缺點與輪輻式澆口類似，主要適用于成形內孔較小且同軸度要求較高的細長管狀塑件。澆口位置的選擇原則：盡量縮短流動距離；避免熔體破裂現象引起塑件的缺陷；澆口應開設在塑件厚壁處；考慮分子定向的影響；減少熔接痕。（4）澆注系統(tǒng)平衡設計（a）澆注系統(tǒng)的平衡概念為了提高生產效率，降低成本，小型(包括部分中型)塑件往往采取一模多腔的結構豫應盡量采用型腔平衡式布置的形式。若根據某種需要澆注系統(tǒng)被設計成型腔非平衡式布置形式，則需要通過調節(jié)澆口尺寸，使?jié)部诘牧髁考俺尚喂に嚄l件達到一致，這就是澆注系的平衡，亦稱澆口的平衡。（b）澆注系統(tǒng)的平衡計算方法澆注平衡計算的思路是通過計算多型腔模具各個澆口的BGV(Balanced Gate Value)值來判斷或計算。澆口平衡時，BGV值應符合下列要求：相同塑件的多型腔模具，各澆口計算出的BGV值必須相等；不同塑件的多型腔模具，各澆口計算出的BGV值必須與其塑件型腔的充填量成正比。（5）澆口的選擇本模具為一模兩腔，選擇側澆口。側澆口為扁平形狀，可以大大的縮短冷卻時間，縮短成型周期。易于去除澆注系統(tǒng)的凝料而不影響塑件的外觀。澆口設置在塑件表面，澆口截面形狀簡單，容易加工，且注射效率高。3.2.5 冷料穴和鉤料脫模裝置冷料穴設置在主流道的末端，即主流道正對面的動模板上。它的作用是用來儲存注射間歇期間，噴嘴前端由散熱造成溫度降低而產生的冷料。在注射時，如果它們進入流道，將堵塞流道并減緩料流速度。進入型腔，將在塑件上出現冷疤或冷斑。球形拉料裝置由冷料穴、拉料桿組成，拉料桿安裝在型芯固定板上，不與頂出系統(tǒng)聯動。3.3 型腔數目的確定及型腔的排列3.3.1 型腔數目的確定根據塑件生產批量及經濟性，通過注射量及鎖模力計算，可確定盡可能多的型腔數，以提高生產率。其型腔在一模中的數目確定方法見表三：序號確定依據確定方法說明1按塑件的經濟性確定型腔數按總成型加工費用最小的原則，并忽略準備時間和試生產時的原材料費用，僅考慮模具費和成型加工費。其型腔數量，可用下式計算：N=式中 N每副模具型腔數； P計劃生產總件數； Y單位小時模具加工費用（元h）；T成型周期（min）；c每個型腔模具加工費用（元）；單型腔模具比多型腔模具制造成本低、周期短，所以批量較少的塑件，不宜采用多型腔特別是形狀復雜、尺寸較大的、精度要求較高、小批量試生產的塑件應選用單型腔模具比較經濟。2按注塑機的最大注射量確定型腔數塑件的每次注射量總和不能超過注塑機最大額定注射量的80，其計算方法是：N式中 N每臺模具允許型腔數； V注塑機最大注射量； Vj澆注系統(tǒng)凝料量； Vs單個塑件的容積；或質量（cm 或g） 若每次注射量總和大于注塑機額定注射量，則型腔數應減小或采用單型腔；3按注塑機額定鎖模力確定型腔數按注塑機額定鎖模力確定所需設型腔數，可以按下式核算：N式中 F注塑機額定鎖模力（KN）； P塑料對型腔平均壓力（MPa）；A澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（cm）；AZ單個塑件在分型面上的投影面積（cm）；所確定的型腔個數總鎖模力不應超過注塑機額定鎖模力，否則合模時，模具難以合嚴，有溢料產生，應減小型腔個數。4按制品精度要求確定型腔數型腔數越多精度越低，從滿足精度要求出發(fā)型腔數可按下式確定：N2500-24式中 L塑件基本尺寸（mm）； 塑件尺寸公差（mm）； 單腔時，塑件可能達到尺寸公差（mm），其中聚甲醛為0.2、PE、PP、PC、PVC為0.05 ；1.根據經驗，每增加一個型腔，其尺寸精度可降低4。2.一模一腔時，塑料公差聚甲醛為0.2，尼龍66為0。3，聚碳酸酯ABS，聚乙烯為0.05。3.對于高精度塑件，一模不能超過四腔。表三此塑件采用第二種方法確定型腔數目；按注塑機的最大注射量確定型腔數；根據公式：N最終確定采用一模8腔的結構形式；3.3.2 型腔的排列型腔的布置采用對稱分布，以防模具承受偏載而產生溢料。平衡性好，加工容易，使用比較廣泛。第4章 成型零件和模體的設計4.1 模具型腔的結構設計型腔大體有以下幾種結構形式：整體式、整體組合式、局部組合式和完全組合式。型腔由整塊材料制成，用臺肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點是便于加工，特別是在多型腔模具中，型腔單個加工后，在分別裝入模板，這樣容易保證各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件進行處理等。型腔由整塊材料制成，但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多于型腔較深或形狀較為復雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。完全組合式是由多個螺栓拼塊組合而成的型腔。它的特點是，便于機加工，便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上。這里選擇整體式型腔。在塑料注射模具的注射過程中，型腔從合模到注射保證過程中受到高壓的沖擊力，因此模具型腔應該有足夠的硬度和剛度，總的來說，型腔所承受的力大體有合模時的壓應力、注射過程中塑料流動的注射壓力、澆口封閉前一瞬間的壓力保證和開模時的壓應力，但型腔所承受的力主要是注射壓力和保證壓力，并在注射過程中總是在變化。在這些壓力作用下，當型腔的剛度不足時，往往會產生彈性變形，導致型腔向外膨脹，它將直接影響塑件的質量和尺寸精度。所以在模具設計時要首先考慮使型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強度和剛度，以保證型腔在注射過程中產生超過規(guī)定限度的彈性變形。因此型腔壁厚和底板的計算和選擇是十分重要的。（1）型腔側壁厚度的計算按強度計算其壁厚S按下列公式計算 式中 型腔材料的許用應力，=156.8MPa p型腔內單位平均壓力，P=38.4MPar型腔內半徑，r=10mm代入公式得：S=4mm（2）底板厚度的計算按強度計算其壁厚H按下面公式計算 式中 型腔材料的許用應力，=156.8MPa p型腔內單位平均壓力，P=38.4MPar型腔內半徑，r=10mm代入公式得：H=5.5mm4.2 型芯的結構設計型芯的結構形式大體有：整體式、整體復合式、局部組合式、完全組合式。4.3 成型零件的尺寸確定（1）型腔尺寸計算型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸，因此應選擇塑件公差的1/2，取負偏差，再加上-1/4的磨損量，而型芯深度則再加上-1/6的磨損量，這樣的型芯的計算尺寸的表述如下。（a）型腔的徑向尺寸的計算式： 式中 D0型芯的最小基本尺寸； 塑件的最大基本尺寸；S塑件的平均收縮率，S=0.02；塑件的公差，取八級精度；模具制造公差，按1/4選??；根據公式計算得型腔的徑向尺寸： （b）型腔的深度根據尺寸的計算公式 式中 型腔深度的最小尺寸； 塑件的最大基本小尺寸；S塑件的平均收縮率；塑件的公差，取八級精度；模具制造公差，按1/4選取；根據公式計算得型腔的深度尺寸： （2）型芯尺寸的計算型芯的各部尺寸除特殊情況外都是趨于縮小尺寸,因此應選擇塑件公差的1/2,取正偏差,再加上+1/4的磨損量,而型芯高度則加上+1/6的磨損量.型芯的計算尺寸表達如下。（a）型芯的徑向尺寸的計算式： 式中 型芯的最大基本尺寸； 塑件的最小基本尺寸；S塑件的平均收縮率；塑件的公差，取八級精度；模具制造公差，按1/4選?。桓鶕接嬎愕眯托镜膹较虺叽纾?（b）型芯的高度尺寸的計算： 式中 型芯高度的最大尺寸； 塑件內形深度的最小尺寸；S塑件的平均收縮率；塑件的公差，取八級精度；模具制造公差，按1/4選取；根據公式計算得型芯的高度尺寸： 第5章 頂出機構的設計頂出機構的分類：按驅動方式分類可分為：手動頂出、機動頂出、啟動頂出。按模具結構分類可分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。（1）推出機構的結構組成 在注射成形的每個周期中，將塑料制品及澆注系統(tǒng)凝料從模具巾脫出的機構稱為推出機構，也叫頂出機構或脫模機構。推出機構的動作通常是由安裝在注塑機上的機械頂桿或液壓缸的活塞桿來完成的。結構組成：由推出、復位和導向零件組成。（2）結構分類手動推出、機動推出、液壓或氣動推出。（3）結構設計要求塑件留在動模,塑件在推出過程中不變形、不損壞,不損壞塑件的外觀質量,合模時應使推出機構正確復位,動作可靠。（4）結構設計（a）推桿推出機構推桿推出機構是整個推出機構中最簡單、最常見的一種形式。由于設置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，容易達到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度推桿推出時運動阻力小，推出動作靈活可靠，因此在生產中廣泛應用。 但是因為推桿的推出面積一般比較小，易引起較大局部應力而頂穿塑件或使塑件變形，所以很少用于脫模斜度小和脫模阻力大的管類或箱類塑件。（b）推管推出機構推管推出機構是用來推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結構形式，其脫模運動方式和推桿相同。由于推管是一種空心推桿，故整個周邊接觸塑件，推出塑件的力量均勻，塑件不易變形，也不會留下明顯的推出痕跡。（c）推件板的推出機構凡是薄壁容器、殼形塑件以及表面不允許有推出痕跡的塑料制品，可采用推件板推出推件板推出機構義稱頂板頂出機構，它由一塊與型芯按一定配合精度相配合的模板和推桿組成。 特點：推件板推出的特點是頂出力均勻，運動平穩(wěn)，且推出力大。但是對于截面為非圓形的塑件，其配合部分加工比較困難。 （d）活動嵌件及凹模推出機構有一些塑件由于結構形狀和所用材料的關系，不能采用推桿、推管、推件板等簡單推出機構脫模時，可用成形嵌件或型腔帶出塑件。（5）頂出機構的設計原則： 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時必須考慮到的問題。一般頂出機構應設在塑件的內表面以及不顯眼的位置。注射設備的頂出裝置都設計在動模一側，因此，在一般情況下開模時，盡量設計使塑件留在動模一側，以便于頂出塑件。這在分型面的選擇時就應充分考慮。在實踐中如果出現塑件并沒有留在動模側的情況時，可設法增加動默一側的阻力，一是將型芯的脫模斜度變小，或增加型芯的表面粗糙度，或者在不影響塑件使用的前提下，在型芯側面人為的開設橫凹槽、凹窩等脫模障礙，以增大動模的阻力。在特殊情況下必須使塑件留在定模時可采用定模頂出機構。 塑件在成型頂出后，一般都留有頂出痕跡，但應盡量使頂出的殘留痕跡不影響塑件的外觀，這是在選擇頂出形式和頂出位置時必須考慮到的問題。一般頂出機構應設在塑件的內表面以及不顯眼的位置。頂出零件應有足夠的機械強度和耐磨性能，使其在相當長的運作周期內平穩(wěn)順暢，無卡滯現象，并力求制造方便，容易維修。 頂出裝置力求均勻分布，頂出力作用點應在塑件承受頂出力最大的部件，盡量避免頂出力作用于最薄的部位，防止塑件在頂出過程中的變形和損傷。頂出零件應有足夠的機械強度和耐磨性能，使其在相當長的運作周期內平穩(wěn)順暢，無卡滯現象，并力求制造方便，容易維修。第6章 冷卻系統(tǒng)的設計塑料在生產過程中由于需要對熔融的塑料流體進行冷卻，塑料制件不能有太高的溫度（防止出模后制件發(fā)生翹曲，變形）冷卻系統(tǒng)設計可按下式進行計算：設該模具平均工作溫度為60，用20的常溫水作為模具的冷卻介質，其出口溫度為30，產量為（1分鐘2模）1000g/h。求塑件在硬化時每小時釋放的熱量為Q3，查有關文獻得尼龍1010的單位熱流量為Q2=314.3398.1J/g ,取Q2=350J/g：Q3=WQ2=1008g/h350J/h=352800J求冷卻水的體積流量VV=WQ1/Pc1(T1T2)=140cm3溫度調節(jié)對塑件的質量影響主要表現在以下幾個方面：變形尺寸精度 力學性能 表面質量在選擇模具溫度時，應根據使用情況著重滿足制件的質量要求。在注射模具中溶體從200 C,左右降低到60C左右，所釋放的能量5以輻射，對流的方式散發(fā)到大氣中，其余95由冷卻介質帶走，因此注射模的冷卻時間只要取決與冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時間約占整個循環(huán)周期的2/3。縮短循環(huán)周期的冷卻時間是提高是提高生產效率的關鍵。在冷卻水冷卻過程中，在湍流下的熱傳遞是層流的1020倍。在此我選擇湍流。 如表五：冷卻水道直徑 d/（mm） 最低流量v /（m/s）流量 qv/（m/min） 12 1.10 7.410表五第7章 排氣系統(tǒng)在注塑模具的設計過程中，必須考慮排氣結構的設計，否則，熔融的塑料流體進入模具型腔內，在填充模具的型腔過程中同時要排出型強及流道原有的空氣，氣體如不能及時排出會使制件的內部有氣泡， 除此以外，塑料熔體會產生微量的分解氣體。這些氣體必須及時排出。否則，被壓縮的空氣產生高溫，會引起塑件局部碳化燒焦，或塑件產生氣泡，或使塑件熔接不良引起強度下降，甚至充模不滿甚至會產生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現廢品。排氣方式有兩種：開排氣槽排氣和利用合模間隙排氣。由于泵蓋注塑模是小型鑲拼式模具，可直接利用分型面和鑲拼間隙進行排氣，而不需在模具上開設排氣槽。第8章 注塑機有關參數校核1、模具閉合高度的確定根據支承與固定零件中提供的數據確定：定模座板H1=25mm ，上固定板H2=20mm 下固定板H3=25mm支承板H4=32mm動模座板H5=25mm，墊塊H6=50mmH=H1+H2+H3H+H4+H5+H6+H7=25+20+25+32+25+50=177mm2、 注塑機有關參數的校核本模具的外形尺寸為680510，XSZ125型注塑機模板最大安裝尺寸為700700；故能滿足模具的安裝要求。經驗證，XSZ450型注塑機能夠滿足使用要求，故可以采用最大注射壓力校核注射機的額定注射壓力即為它的最高壓力，應該大于注射機成型所需調用的注射壓力P0，即KP0 （6.3）式中： K安全系數，通常取1.251.4，這里取K=1.3。 1601.380所以，注射壓力校核合格。63 模具安裝和試模1.清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物、毛刺。2.因模具外形尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機器下面兩根導軌上墊好板，模具從側面進入機架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動模，然后慢速開閉模具，找正動模，應保證開閉模具時平穩(wěn)、靈活，無卡住現象，然后固定動模。3.調節(jié)鎖模機構，保證有足夠開模距及鎖模力，使模具閉合適當。4.慢速開啟模板直至模板停止后退為止，調節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開閉模具觀察頂出機構運動情況，動作是否平衡、靈活、協(xié)調。5.模具裝好后，待料筒及噴嘴溫度上升到距離預定溫度2030，即可校正噴嘴澆口套的相對位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，必須使松緊合適，校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。6.開空車運轉，觀察模具各部分運行是否正常，然后才可注射試模。雖然是在選定成型材料、成型設備時，在預想的工藝條件下進行模具設計，但是人們的認識往往是不完善的，因此必須在模具加工完成以后，進行試模試驗，看成型的制件質量如何。試模時，塑件上?？赡艹霈F各種弊病，為此必須進行原因分析、排除故障。造成次、廢品的原因很多，有時是單一的，但經常是多方面綜合的原因。需按成型條件、成型設備、模具結構及制造精度、塑件結構及形狀等因素逐個分析找出其中主要矛盾，然后再采取調節(jié)成型工藝參數、修整模具等方法加以解決。因為成型條件容易改變，所以一般的做法是先變更成型條件，當變更成型條件不能解決問題時，才考慮修理模具?？偨Y通過此畢業(yè)設計，掌握了模具設計的方法和步驟，并結合具體的零件進行了具體的設計工作，包括確定型腔的數目、選擇分型面、確定澆注系統(tǒng)、脫模方式、溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計、注射模成型零件尺寸的計算等。畢業(yè)設計從CAD造型設計；完成塑件注射模具方案設計和相關設計計算；模具成型零件CAD造型設計；最后完成模具加工，掌握了完整的工程設計過程，工程設計應用能力得到了鍛煉和提高。在設計期間，我學習并運用CAD對頂出機構的注射模的所有零件進行了造型設計和對所有零件進行裝配設計。提高了我對CAD的運用能力和計算機的應用能力，為以后我的工作奠定了基礎?？傊?，通過本次畢業(yè)設計，加強了我對各項知識的學習深度，更培養(yǎng)了分析問題和解決問題的能力，教會我怎樣才能按步驟有條不紊地進行工作。這些為我走上工作崗位奠定了堅實的基礎。參考文獻參考文獻1 申長雨，陳靜波等. 塑料型材擠初模具 CAE 技術M. 模具工業(yè)出版社，2001(7). 2 易際明，彭浩哥，吳莉華. Pro/ENGINEER Wildfire 模具設計與數控加工M. 北京：清華大學出版社，2004.3. 3 李迎春，杜栓麗，申開智. 聚丙烯(PP)塑料注塑模具點澆口大小的研究J. 華北工學院學報，1998 年第 19 卷第 1 期(總第 61 期)：3034.4 付永剛. 注塑模 CAD 系統(tǒng)開發(fā)的理論研究及應用J. 西安理工大學碩士論文，2000.3.5 陳志剛. 塑料模具設計M. 北京：機械工業(yè)出版社，2002.1.6 劉法謙，燕立唐，胡海青，等. CAE 在彩電后殼澆注系統(tǒng)中的應用，現代塑料加工應用J，2002.6，第 14 卷第 3 期：1922.7 李德群，肖祥芷. 模具 CAD/CAE/CAM 的發(fā)展概況及趨勢J. 模具工業(yè)，2005（07).8 張祥杰. Pro/ENGINEER Wildfire模具設計M. 中國鐵道出版社，2004：35188.9 田福祥. 現代模具技術的特點及其發(fā)展趨勢J熱加工工藝，2004（08）10 王文廣等.