咖啡杯塑料模具設(shè)計(jì)論文

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)咖啡杯塑料模具設(shè)計(jì)所在學(xué)院專(zhuān) 業(yè)班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)老師 摘 要模具，又被稱(chēng)作為“工業(yè)之母”，其在機(jī)械制造領(lǐng)域中的重要性不言而喻，各種模具在消費(fèi)電子、汽車(chē)、飛機(jī)制造等工業(yè)中大量應(yīng)用。根據(jù)國(guó)際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)和我國(guó)工業(yè)部統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)機(jī)械制造工業(yè)的零件中，其粗加工的75%和精加工的50%都將依靠模具完成。而塑料零件由于其流動(dòng)性好，充模性能佳，更是大量使用各種模具，90%的塑料零件是由模具完成。模具生產(chǎn)的水平高低直接關(guān)系到一個(gè)國(guó)家制造水平和技術(shù)含量的高低，并且關(guān)系到產(chǎn)品的使用壽命、外觀造型、性能、創(chuàng)新性等方面。很多新技術(shù)的推廣往往與新材料和新制造工藝的產(chǎn)生密不可分，而這些新的產(chǎn)物都需要模具這種傳統(tǒng)工具作為依托才能真正應(yīng)用到生活中。所以，模具對(duì)于工業(yè)制造領(lǐng)域有著重要的意義。通過(guò)查閱相關(guān)資料，了解本課題的國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)并結(jié)合所學(xué)專(zhuān)業(yè)課程，本文以Pro/E軟件作為分析，平臺(tái)完成了咖啡杯造型設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具總圖設(shè)計(jì)、模具三維造型設(shè)計(jì)，并制定完整的注塑成形工藝，為模具的快速設(shè)計(jì)提供了一定的參考，具有重要的意義。關(guān)鍵詞：模具，塑料零件，Pro/E，三維造型，注塑成形VAbstractMold, and referred to as "the mother of industrial", its in the field of mechanical manufacturing is very important, all kinds of mould in consumer electronics, automobiles, airplanes manufacturing industry in great quantities in the application. According to the international production technology association and our country industry statistics, at present our country machinery manufacturing industry of the components, the rough machining precision of 75% and 50% of all will depend on mould completed. And plastic parts because of its good fluidity and filling mold performance is good, is the use of various molding, 90% of plastic parts is completed by the mould. The level of the mold production directly related to a country manufacturing level and technical level of the content, and related to the service life of the product, exterior modeling, performance, innovative, etc. A lot of new technology and new materials and promotion often new manufacturing processes produce inseparable, but these new products are need to mould the traditional tools as the basis to really applied to the life. So, mould for industrial manufacturing area has important significance. Through the access relevant information, understanding this topic development trend and unifies studies the professional course, this paper to Pro/E software as analysis, the platform completed the coffee cup modeling design, mould structure design, mold assembly drawing design, mould three-dimensional modeling design, and make the complete injection forming process, the rapid design for mould provides some reference, has the vital significance.Key Words: mould, plastic parts, Pro/E, 3 d modeling, injection forming目 錄摘 要IAbstractII目 錄III第1章 緒論11.1 國(guó)內(nèi)外塑料模具的研究現(xiàn)狀11.1.1國(guó)內(nèi)塑料模具研究現(xiàn)狀11.1.2 國(guó)外塑料模具研究現(xiàn)狀21.2國(guó)內(nèi)外模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀21.2.1國(guó)內(nèi)模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀21.2.2國(guó)外模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀31.3 本課題的任務(wù)4第2章 注塑模具設(shè)計(jì)的基本理論62.1注射成型的原理與過(guò)程62.1.1 塑化62.1.2 注射62.1.3 定型62.2注塑成型模具各零部件的設(shè)計(jì)72.2.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)72.2.2成型零件的作尺寸計(jì)算72.2.3成型零部件的強(qiáng)度剛度校核72.2.4其它輔助構(gòu)件8第3章 基于Pro/E的注塑模具設(shè)計(jì)103.1 Pro/Engineer概述103.3.1 pro/Engineer軟件基本情況103.3.2 pro/Engineer主要模塊103.2 Pro/MOLDESIGN模塊功能分析103.3 Pro/E模具設(shè)計(jì)的基本流程11第4章 基于PROE的咖啡杯造型及其模具設(shè)計(jì)134.1咖啡杯工藝分析134.2注塑機(jī)的選用144.3注射模設(shè)計(jì)步驟14第5章 咖啡杯模具設(shè)計(jì)155.1 塑料的基本特性及工藝分析155.2 聚丙烯主要用途及其成型特點(diǎn)155.3確定型腔數(shù)及位置布局方案165.3.1 型腔數(shù)的確定165.3.2 型腔布局方案165.3.3 確定分型面及模架組合形式175.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)185.4.1 主流道、主流道襯套的設(shè)計(jì)185.4.2 分流道設(shè)計(jì)、澆口的設(shè)計(jì)195.4.3 冷料穴的設(shè)計(jì)及成形零部件的設(shè)計(jì)215.4.4 確定成形零部件工作尺寸215.4.5 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)22第6章 注射機(jī)的選擇校核和模具零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)256.1 注射機(jī)的分類(lèi)256.2 模具相關(guān)尺寸計(jì)算266.3 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)286.4 注射量、注射壓力及鎖模力的校核296.5 模具高度與注射機(jī)閉合高度的關(guān)系校核、開(kāi)模行程的校核30總結(jié)與展望32參考文獻(xiàn)33致 謝35 第1章 緒論第1章 緒論模具是由機(jī)械零件構(gòu)成，它與相應(yīng)的壓力成形機(jī)械相配合，具有直接改變金屬或非金屬材料的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)，使之成形為合格制品或半成品零件1。作為一種高效率的工藝裝備，模具具有節(jié)約原材料、制件成本低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)。目前，模具的應(yīng)用日益廣泛，已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向，模具工業(yè)的水平和發(fā)展?fàn)顩r已被認(rèn)為是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。而在當(dāng)今模具行業(yè)中，占大部分比例的是塑料成型模具，而塑料注射成型又是塑料模具工業(yè)中主要的加工方法之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)塑料成形模具產(chǎn)量中約半數(shù)以上是注射模具2。近年來(lái)，隨著新塑料的研發(fā)，以塑代鋼、以塑代木的推廣，塑料模的比例不斷提高，塑料模將有更廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，由于機(jī)械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高，對(duì)塑料模的精度要求也將越來(lái)越高，傳統(tǒng)的制模方法已不能滿(mǎn)足要求，這就促使了CAD/CAM技術(shù)在模具行業(yè)中的應(yīng)用。而在CAD軟件的開(kāi)發(fā)中，參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的研究已成為研究的熱點(diǎn)，因此，研究塑料注射模具參數(shù)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)提高塑料注射模具的設(shè)計(jì)效率具有更重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.1 國(guó)內(nèi)外塑料模具的研究現(xiàn)狀1.1.1國(guó)內(nèi)塑料模具研究現(xiàn)狀我國(guó)塑料模具起步較晚，但發(fā)展很快，特別是近幾年，無(wú)論在質(zhì)量、技術(shù)和制造能力上都有很大發(fā)展，取得了很大成績(jī)。按產(chǎn)值計(jì)算，目前我國(guó)塑料模具產(chǎn)值約占全部模具的1/3左右3。2006年，在第十屆中國(guó)國(guó)際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會(huì)上4，溫州市豐日模具廠的各類(lèi)電器、開(kāi)關(guān)、手機(jī)、汽配等注塑模具；精展精機(jī)有限公司的塑膠模具零配件；東莞精寶模具配件廠的各種精密模具零配件等都顯示了其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。CAD/CAE/CAM技術(shù)在塑料模的設(shè)計(jì)制造上應(yīng)用已越來(lái)越普遍；氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，不少企業(yè)已能在電視機(jī)外殼、洗衣機(jī)外殼、汽車(chē)飾件以及一些厚壁塑料件的模具上成功地運(yùn)用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用C-MOLD氣輔軟件，取得了良好效果；熱流道技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，近年來(lái)，熱流道技術(shù)發(fā)展很快，熱流道模具比例不斷提高；精密、復(fù)雜、大型模具的制造水平有了很大提高；模具壽命不斷提高。雖然近年來(lái)我國(guó)塑料模具技術(shù)水平已大大提高，但同國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大的差距5。1.1.2 國(guó)外塑料模具研究現(xiàn)狀近年來(lái)，由于工業(yè)發(fā)展迅速的原因，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的模具制造業(yè)發(fā)展也相當(dāng)迅速。特別是在歐美，許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平在國(guó)際上都是一流的：在Arcam公司的基于EBM技術(shù)的自由成形制造工藝直接工具鋼注射模具鑲塊方法研究中6，首次將復(fù)雜的冷卻幾何與傳統(tǒng)的冷卻鑲塊的直接比較，并通過(guò)熱成像技術(shù)分析冷卻效率與分布，為注射模提供了一種高效制造型芯部鑲塊的技術(shù)，從而降低了生產(chǎn)時(shí)間和成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；在模具的正確定向研究方面7，研究者針對(duì)在發(fā)動(dòng)機(jī)艙中壓鑄鋁部件日益地被耐熱的熱塑性塑料的注射模制品所替代的問(wèn)題，討論各向異性零件的模具設(shè)計(jì)，以玻璃纖維強(qiáng)化的PA廢氣回流閥為示例，在設(shè)計(jì)構(gòu)件的機(jī)械零件時(shí)，為了確保零件成型制品質(zhì)量，提出了制品纖維取向因素的模具設(shè)計(jì)方法；在高速銑削模具型腔的電火花加工（EDM）電極設(shè)計(jì)技術(shù)方面8，對(duì)于復(fù)雜模具型腔，在模具型腔加工前，EDM設(shè)計(jì)者提出幾種可行的電極加工的組合設(shè)計(jì)方案，并確定最佳方案，給出了基于自動(dòng)EDM電極設(shè)計(jì)系統(tǒng)理論的設(shè)計(jì)原理，以系統(tǒng)的邏輯運(yùn)作方式，使EDM工程師便于實(shí)現(xiàn)電極設(shè)計(jì)任務(wù)，描述自動(dòng)設(shè)計(jì)EDM電極的整體步驟；在模具制造的激光加工技術(shù)方面9，技術(shù)人員在高速銑削(HSM)與激光加工(LM)的粗、精的組合模具設(shè)計(jì)與加工時(shí)，通過(guò)嵌入在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)中的輸入和輸出的模具工藝數(shù)據(jù)，為將來(lái)的模具工藝優(yōu)化和數(shù)據(jù)更新提供重要的技術(shù)支持，從而縮短了從模具設(shè)計(jì)到制造的時(shí)間。1.2國(guó)內(nèi)外模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國(guó)內(nèi)模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)在注塑模CAD技術(shù)開(kāi)發(fā)研究與應(yīng)用方面3起步較晚。從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始，國(guó)內(nèi)部分大中型企業(yè)先后引進(jìn)了一些國(guó)外知名度較高的注塑模CAD系統(tǒng)。同時(shí)，某些高等學(xué)校和科研院所也開(kāi)始了注塑模CAD系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā)工作。我國(guó)注塑模CAD/CAE研究10始于70年代末，發(fā)展較為迅速。多年來(lái)，我國(guó)對(duì)注塑模設(shè)計(jì)制造技術(shù)及其CAO的開(kāi)發(fā)應(yīng)用十分重視，在“八五”期間，這方面安排了“大型薄壁深腔注塑模具制造技術(shù)”、“多型腔小模數(shù)齒輪精密模具制造技術(shù)”和“實(shí)用CAD/CAM技術(shù)在精密注塑模制造中的應(yīng)用”等國(guó)家重點(diǎn)企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，還安排了國(guó)家“八五”重點(diǎn)科技公關(guān)項(xiàng)日“塑料注塑模CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng)研究”。這些項(xiàng)目的成果對(duì)促進(jìn)我國(guó)注塑模CAD技術(shù)的迅速發(fā)展起了重要作用，使我國(guó)注塑模CAD技術(shù)及應(yīng)用水平很快提高。華中理工大學(xué)是國(guó)內(nèi)較早自行開(kāi)發(fā)研究注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的單位。自20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始，就在注塑模流動(dòng)分析模擬和冷卻分析模擬的研制方面進(jìn)行了多年的研究與開(kāi)發(fā)工作，推出了塑料注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)HSC-1。該系統(tǒng)包括塑件二維形狀輸入、流動(dòng)模擬、冷卻分析、型腔強(qiáng)度與剛度校核及模具圖設(shè)計(jì)與繪制等功能，在一些企業(yè)單位應(yīng)用，取得較好結(jié)果，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)商品化。在“八五”期間，由北京航空航天大學(xué)、華中理工大學(xué)、四川聯(lián)合大學(xué)等單位聯(lián)合進(jìn)行了國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)課題“注塑模CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng)”，并于 1996年通過(guò)鑒定，部分成果己投入實(shí)際應(yīng)用。目前出現(xiàn)的擁有自主版權(quán)的軟件有華中理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的塑料注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)HSC2.0，鄭州工業(yè)大學(xué)研制的Z-MOLD分析軟件等。浙江大學(xué)基于工作站的UG-系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出精密注塑模CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用特征造型技術(shù)構(gòu)造產(chǎn)品模型，使形狀特征表達(dá)與工藝信息描述統(tǒng)一，并利用特征反轉(zhuǎn)映射實(shí)現(xiàn)了型腔模型的快速生成。上海交通大學(xué)從1983年開(kāi)始，對(duì)注塑模CAD進(jìn)行了多方面的研究。在國(guó)內(nèi)首次將人工智能技術(shù)引入注塑模CAD系統(tǒng)中，于1988年開(kāi)發(fā)出集成化注塑模智能以D系統(tǒng)。目前在工作站UG-平臺(tái)上進(jìn)一步開(kāi)發(fā)智能CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。合肥工業(yè)大學(xué)在注塑模結(jié)構(gòu)以D技術(shù)方面進(jìn)行了多年的研究與開(kāi)發(fā)工作，先后研制出微機(jī)注塑模CAD系統(tǒng)IPMCAD和微機(jī)注塑模三維系統(tǒng)IPMCADV3.0，取得了較好的成績(jī)?，F(xiàn)在以AutoCAD R13.0和MDT作為環(huán)境，進(jìn)一步采用參數(shù)化特征模型技術(shù)，研制出注塑模CAD三維參數(shù)化系統(tǒng) PIM CADV4.0，在技術(shù)水平和實(shí)用性方面都達(dá)到較高水平。1.2.2國(guó)外模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀近二十多年間，國(guó)外注塑模CAD/CAM技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。注塑熔體流體理論的研究始于20世紀(jì)60年代中期11，美國(guó)、英國(guó)、加拿大等國(guó)的學(xué)者如J.R.pearson(英)、J.F.Stevenson(美)、M.R.Kamal(加)、K.K.wang(美)等開(kāi)展了一系列有關(guān)塑料熔體在模具型腔內(nèi)流動(dòng)與冷卻的基礎(chǔ)研究。70年代許多研究者對(duì)一維流動(dòng)進(jìn)行了大量研究，主要是計(jì)算塑料熔體在等直徑圓管，中心澆口的圓盤(pán)以及端部澆口的矩形型腔中的流動(dòng)過(guò)程。塑料流變學(xué)、幾何造型技術(shù)、數(shù)控加工及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展有利地推動(dòng)了注塑模CAD/CAM研究的深入，由最初的CAD技術(shù)和CAM技術(shù)以圖紙為媒介傳遞信息向以D/CAM一體化方向發(fā)展。80年代初開(kāi)展三維流動(dòng)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(cè)等領(lǐng)域，人們成功地采用有限元法分析三維型腔的流動(dòng)過(guò)程，使設(shè)計(jì)人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，在模具制造前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和修改，以減少試模時(shí)間，提高模具質(zhì)量。由于CAD/CAM技術(shù)對(duì)提高模具和產(chǎn)品質(zhì)量、加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的巨大作用，許多國(guó)家的政府部門(mén)和科研機(jī)構(gòu)投入了大量的人力、物力進(jìn)行研究。80年代中期注塑模CAD/C胡進(jìn)入實(shí)用階段，出現(xiàn)了許多商品化注塑模CAD/CAM軟件，比較著名的有:1.澳大利亞MOLDFLOW公司的MoldFlow系統(tǒng)12。它是一個(gè)率先推出的注塑模流動(dòng)分析軟件具有流動(dòng)分析、冷卻分析、翹曲分析、收縮分析、結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析、注塑機(jī)參數(shù)優(yōu)化、氣體輔助注塑分析、塑件纖維取向分析、中型面自動(dòng)生成、熱固性塑料流動(dòng)與融合分析等功能的軟件;2.美國(guó)PTC公司的Pro/Engineer軟件。這也是一個(gè)通用的CAD/CAM系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的參數(shù)化特征造型功能，另外它還包括一個(gè)專(zhuān)用的模具設(shè)計(jì)模塊Pro/Mo1dDesign使模具設(shè)計(jì)更加方便和直觀;3.美國(guó)UG公司的UG系統(tǒng)。UG具有強(qiáng)大的曲面造型實(shí)體造型和CAM功能，是一個(gè)通用的CAD/CAM系統(tǒng)。UG帶有模具設(shè)計(jì)模塊 Mold wizard，它基于UG，利用UG/WAVE和Master Model技術(shù)提供了注塑模的型芯、型腔創(chuàng)建和模架庫(kù)等各種功能;4.美國(guó)和意大利P&C的 CAD/CAM軟件TMCONCEPT。該系統(tǒng)包括材料選擇(TMC-MS)、成型工藝參數(shù)和模具費(fèi)用優(yōu)化(TMC-MCO).流動(dòng)模擬(TMC-FA)型腔設(shè)計(jì)(TMC-CSE)及冷卻分析(TMC-MTA)共五個(gè)程序包; 5.德國(guó)工KV研究所的CAD-MOULD系統(tǒng)，可用于注塑模流動(dòng)分析、冷卻分析、力學(xué)性能校核。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后開(kāi)展了成型過(guò)程流動(dòng)、保壓、冷卻、應(yīng)力分析及翹曲的全過(guò)程模擬，將各獨(dú)立模塊有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，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(kāi)發(fā)使用型的注塑模分析軟件奠定了基礎(chǔ)7。1.3 本課題的任務(wù)本文以咖啡杯為例，確定了咖啡杯的模腔數(shù)并選擇相關(guān)注塑機(jī)，完成對(duì)應(yīng)模具總圖設(shè)計(jì)，模具總圖用2D-CAD繪制，總圖設(shè)計(jì)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)，包含零件序號(hào)及零件明細(xì)表等；完成咖啡杯的造型設(shè)計(jì)，如動(dòng)模、定模等型腔零件及動(dòng)定模套板、澆口套等零件的設(shè)計(jì)，按制圖標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注尺寸、公差、形位公差及表面粗糙度等；對(duì)模具分型面、澆注方案、冷卻方案等設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，如：內(nèi)澆口截面積的計(jì)算及壓室直徑的確定等；對(duì)模具零件關(guān)鍵尺寸的確定進(jìn)行計(jì)算，如套板邊框尺寸、厚度尺寸、導(dǎo)柱直徑、壓室充滿(mǎn)度計(jì)算等，具有很強(qiáng)的工程實(shí)用意義。39第2章 本章標(biāo)題第2章 注塑模具設(shè)計(jì)的基本理論2.1注射成型的原理與過(guò)程塑料成型的基本原理就是利用塑料的可擠壓性和可模塑性，首先將松散的顆粒料或粉狀塑料成型物料從注射機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱成熔融的塑化狀態(tài)，使之成為溶融態(tài)熔體，然后在柱塞或活塞的高壓推動(dòng)下，以很大的流速通過(guò)注射機(jī)前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具型腔之中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間保壓冷卻后，開(kāi)啟模具更可從模具型腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。注射成型過(guò)程是間歇操作，每完成一個(gè)操作周期需經(jīng)過(guò)塑化、注射和定型、脫模取出制件等幾個(gè)步驟:2.1.1 塑化塑化即塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)，并具有良好可塑性的全過(guò)程。因此可以說(shuō)塑化是注射成型的準(zhǔn)備過(guò)程。塑料在進(jìn)入模腔之前應(yīng)達(dá)到規(guī)定的成型溫度，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)提供足夠數(shù)量的熔融塑料，熔料溫度應(yīng)均勻一致，不發(fā)生熱分解。2.1.2 注射即柱塞或螺桿前移將塑化好的熔料以一定的壓力注入到閉合模腔的過(guò)程。注射過(guò)程中所采用的工藝條件如注射壓力、注射速度等與塑料的特性、制品結(jié)構(gòu)以及其它工藝條件等密切相關(guān)，它也直接影響成型制品的質(zhì)量。2.1.3 定型從塑料熔體進(jìn)入模腔開(kāi)始，模腔注滿(mǎn)之后，熔體在控制條件下冷卻定形，直至制品從模腔中脫出。具體可分為充模、冷卻、冷卻三個(gè)連續(xù)階段。1. 充模階段從柱塞或螺桿前移直至塑料充滿(mǎn)模腔為止。充模過(guò)程中所采用的充模速度或充模時(shí)間等工藝條件對(duì)成型制品中的分子取向、熔接線的強(qiáng)度等都有一定的影響。2. 保壓階段從熔體充滿(mǎn)模腔起至柱塞或螺桿撤回為止。在這段時(shí)間內(nèi)，塑料熔體會(huì)因冷卻而發(fā)生收縮，但因塑料仍處于柱塞或螺桿的穩(wěn)壓下，因此料筒內(nèi)的熔料仍然會(huì)向模腔內(nèi)繼續(xù)流入，以補(bǔ)足因收縮而留出的空隙。壓實(shí)階段對(duì)于提高制品的密度、降低成型收縮和克服制品表面缺陷等都有影響。此外，由于塑料還在流動(dòng)，而且溫度又在不斷降低;取向分子容易被凍結(jié)，所以這一階段是大分子取向形成的主要階段。這一階段的時(shí)間越長(zhǎng)，分子取向程度也越大。3. 冷卻階段從澆口的塑料完全凍結(jié)時(shí)起到制品從模腔中脫出為止。模內(nèi)塑料在這一階段內(nèi)主要是繼續(xù)冷卻，以便制品在脫模時(shí)具有足夠的剛度而不致發(fā)生扭曲變形。在此階段內(nèi)由于模內(nèi)塑料的溫度、壓力和體積均有變化，到制品脫模時(shí)，模腔內(nèi)壓力不一定等于外界壓力。模腔內(nèi)壓力與外界壓力的差值稱(chēng)為殘余壓力。4. 脫模既從模具中取出制件。注射成型過(guò)程的流程圖如圖2-1所示取出制件塑化合模保壓階段冷卻階段脫模沖模階段下一個(gè)制件圖2-1 注塑成型過(guò)程的流程圖2.2注塑成型模具各零部件的設(shè)計(jì)2.2.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成型零件包括型腔和型芯兩種，分別是：1.型腔結(jié)構(gòu)形式:整體式結(jié)構(gòu)、整體嵌入式、局部拼鑲式、四壁合拼式。2.型芯的結(jié)構(gòu)形式:整體式、組合式、小型芯單獨(dú)性加工后再嵌入模板中、非圓形小型芯、復(fù)雜型芯的組合方式。2.2.2成型零件的作尺寸計(jì)算1.成型零件的工作尺寸指成型零件上直接用來(lái)成型制件的尺寸。型芯型腔的徑向尺寸、型芯的高度尺寸、型腔的深度尺寸、中心距的尺寸。2.影響制件尺寸的因素:成型零件本身制造公差、使用過(guò)程中的磨損、收縮率的波動(dòng)、成型零件尺寸計(jì)算誤差等。2.2.3成型零部件的強(qiáng)度剛度校核成型零件型芯和型腔組成的型腔全部被充滿(mǎn)的瞬間，內(nèi)壓力達(dá)極大值，成型零件的剛度，強(qiáng)度校核;1.大尺寸型腔，剛度不足是主要問(wèn)題，以剛度校核為主;2.小尺寸型腔，強(qiáng)度不足為主要矛盾，以強(qiáng)度校核為主。2.2.4其它輔助構(gòu)件其它輔助構(gòu)件是安裝、導(dǎo)向、裝配、冷卻、加熱及機(jī)構(gòu)動(dòng)作等作用的零部件的總稱(chēng)。1.導(dǎo)向零件作用:定位，導(dǎo)向及承受側(cè)向壓力的作用。類(lèi)型:導(dǎo)柱/導(dǎo)套導(dǎo)向、錐面導(dǎo)向及斜面導(dǎo)向等。2.裝配固定零件固定板 固定板用來(lái)固定型芯、型腔、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、拉料桿等固定安裝作用，要求固定板有一定的強(qiáng)度和厚度。墊板 墊板的作用:防止型芯、導(dǎo)柱、拉料桿等從固定板上脫出，并承受壓力。要求:具有較高的平引度和硬度。支承件 支承件的作用:構(gòu)成頂出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)空間，調(diào)節(jié)模具總厚度，安裝固定的作用。3.冷卻、加熱零件模具的型腔溫度直接影響到制件的成型質(zhì)量及生產(chǎn)率，因此需要控制模具的型腔溫度，保證制件的成型質(zhì)量及生產(chǎn)率，一般用電加熱器給模具的型腔加熱，用水給模具的型腔冷卻。冷卻裝置:冷卻孔與型腔距離一般不要小于10mm，加熱裝置:電加熱，蒸汽加熱，熱水加熱等。4.脫模機(jī)構(gòu)脫模機(jī)構(gòu)是使制件從模具上脫出來(lái)的機(jī)構(gòu)稱(chēng)脫模機(jī)構(gòu)或稱(chēng)頂出機(jī)構(gòu)，脫模機(jī)構(gòu)的動(dòng)作方向與模具的開(kāi)模方向是一致的。要求脫模時(shí)制件不變形，不損壞，頂件位置位于制件不明顯處。5.抽芯機(jī)構(gòu)當(dāng)制件有側(cè)孔或側(cè)凹時(shí)，成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件必須是可活動(dòng)的型芯，脫模前，活動(dòng)型芯必須先抽出，完成側(cè)向活動(dòng)型芯抽出的機(jī)構(gòu)稱(chēng)作抽芯機(jī)構(gòu)。6.復(fù)位機(jī)構(gòu)復(fù)位機(jī)構(gòu)是在脫模機(jī)構(gòu)在完成制件脫模后，頂出桿伸出型腔外，它們需復(fù)位才可以開(kāi)始下一次注射循環(huán)。復(fù)位機(jī)構(gòu)的作用是使模具的合模過(guò)程順利，保證模具的連續(xù)作業(yè)。寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第3章 基于Pro/E的注塑模具設(shè)計(jì)3.1 Pro/Engineer概述3.3.1 pro/Engineer軟件基本情況1985年P(guān)TC公司成立于美國(guó)波士頓，開(kāi)始參數(shù)化建模軟件的研究。從1988年vl.0的 Pro/Engineer誕生，后經(jīng)過(guò)30余年的發(fā)展，Pro/Engineer現(xiàn)在已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了Pro/Engineer 200l、Pro/E Wildfire.1.0、Pro/EWildfire2.0、Pro/E Wildfire3.0。在我國(guó)有許多的企業(yè)正在使用這些系列軟件進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，許多大專(zhuān)院校大多開(kāi)設(shè)Pro壓有關(guān)課程供學(xué)生學(xué)習(xí)，Pro/E系列軟件在我國(guó)使用率在三維圖形軟件中是比較廣泛的一種。PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能，還包括對(duì)大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro壓還提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境。Pro/Engineer的主要功能有:零部件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、工程制圖、NC加工和切削模擬、注射流動(dòng)模擬。 pro/Engineer提供了一個(gè)易于使用的完整三維解決方案，它詳細(xì)描述了產(chǎn)品的形狀、配合和功能。特別是Pro/Engineer中的MOLDDESIGN模塊的出現(xiàn)使PTC可以進(jìn)行塑料模具設(shè)計(jì)。3.3.2 pro/Engineer主要模塊1.工業(yè)設(shè)計(jì)模塊主要用于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行三維幾何圖形設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在零件未制造出來(lái)時(shí)，是無(wú)法觀看零件形狀的，只能通過(guò)工藝人員從二維平面圖進(jìn)行想象出它的三維形狀?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)用三維軟件可以生成三維幾何實(shí)體模型，而Pro/E中的單一數(shù)據(jù)庫(kù)是對(duì)設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)作統(tǒng)一管理，用Pro/E三維軟件生成的模型在工程實(shí)際中3.2 Pro/MOLDESIGN模塊功能分析Pro/MOLDESIGN模塊用于設(shè)計(jì)模具部件和模具組裝，它包括如下功能：(1)首先從設(shè)計(jì)模型產(chǎn)生參考模型，生成毛坯，并根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)分模面，然后使用分割方法自動(dòng)生成模具型腔、斜銷(xiāo)和滑塊等模具組件。(2)使用組件模塊設(shè)計(jì)型芯，其設(shè)計(jì)靈活性與模具設(shè)計(jì)模塊類(lèi)似。(3)對(duì)復(fù)雜的注塑模提供生成Slider(滑塊)、Waterline(冷卻水道)等功能。(4)用不同的收縮率設(shè)置方式重新修改設(shè)計(jì)模型。(5)提供了多種模具分析功能，包括:Mo1d AnalysiS(模具分析)、Thickness Cheek(厚度檢測(cè))、Projeted Area(投影面積)、Parting Surface Cheek(分模面檢測(cè))以及 Mold Opening(開(kāi)模)等。(6)可生成模具的特定組件，包括:Spruce(流道)、Runner(澆道)、Gates (澆口)等。(7)Pro/LIBARARY提供的功能可與Pro/MOLDESIGN結(jié)合使用，包括標(biāo)準(zhǔn)化的模具組裝及模具元件。3.3 Pro/E模具設(shè)計(jì)的基本流程在Pro/E模具模式中進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的基本流程如下:(l)創(chuàng)建模具模型模具模型包括參照模型和工件兩部分?？梢灾苯釉谀＞吣Ｊ街袆?chuàng)建參照模型和工件，還可以在零件模式中創(chuàng)建，再將其裝配到模具模式中。(2)拔模檢測(cè)和厚度檢測(cè)塑件或鑄件上必須有適當(dāng)拔模斜度，才能從模具中順利脫出。在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)前，應(yīng)根據(jù)開(kāi)模方向?qū)⒄樟慵M(jìn)行拔模檢測(cè)，并對(duì)參考零件上的各部位進(jìn)行厚度檢測(cè)。對(duì)于檢測(cè)出不合理的地方，則需要更改設(shè)計(jì)零件。(3)創(chuàng)建收縮率由于塑件或鑄件在冷卻和固化時(shí)會(huì)產(chǎn)生收縮，所以必須增加參照零件的尺寸。在一般情況下應(yīng)該創(chuàng)建各方向同性的比例收縮率或收縮系數(shù)。(4)創(chuàng)建分型曲面或體積塊分型曲面是一種曲面特征，主要用來(lái)分割工件。創(chuàng)建分型曲面時(shí)，需要用到曲面設(shè)計(jì)的各種功能。體積塊是沒(méi)有質(zhì)量的封閉曲面面組，也可以用來(lái)分割工件。(5)分割工件利用創(chuàng)建的分型曲面或體積塊將工件分割成為單獨(dú)的體積塊。(6)創(chuàng)建模具元件模具元件主要采用抽取模具體積塊的方法來(lái)創(chuàng)建，還可以直接在模具模式中創(chuàng)建模具元件。(7)創(chuàng)建澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)可以利用組件特征來(lái)創(chuàng)建澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。創(chuàng)建澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)該綜合考慮各方面的因素來(lái)創(chuàng)建澆注系統(tǒng)。(8)生成塑件或鑄件可以模擬生成一個(gè)塑件或鑄件，用來(lái)檢查模具設(shè)計(jì)的正確性。系統(tǒng)將根據(jù)減去提取部分后工件中剩余的體積塊來(lái)自動(dòng)創(chuàng)建鑄件。(9)仿真開(kāi)?？梢远x打開(kāi)模具的步驟，并對(duì)每一步進(jìn)行是否與靜態(tài)零件相干涉的檢測(cè)。 (10)創(chuàng)建其他部件通過(guò)前面的步驟，創(chuàng)建出了模具的型腔部分。而對(duì)于模具的其他部件(如模架、滑塊等)，可以在模具模式中直接創(chuàng)建，還可以在組件模式中創(chuàng)建。第4章 基于PROE的咖啡杯造型及其模具設(shè)計(jì)咖啡杯是我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫米疃嗟淖⑺苣＞咧?，本文就以咖啡杯為例，?duì)其模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)模具設(shè)計(jì)的一般過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。本文所使用的咖啡杯如圖4-1所示。圖 4-1 咖啡杯造型4.1咖啡杯工藝分析塑件的工藝性分析聚丙烯（PP）水杯是我們?nèi)粘Ｉ钏仨毜挠闷?，是裝水的良好用具。其產(chǎn)品主要通過(guò)注塑模成型制造，塑件產(chǎn)品圖見(jiàn)圖4-1。收縮率對(duì)于聚丙烯水杯產(chǎn)品，材料為PP，理論收縮率為15/1000，而實(shí)際與理論是有區(qū)別的。按照前人經(jīng)驗(yàn)此項(xiàng)設(shè)計(jì)收縮率取20/1000。塑件壁厚 塑料制品應(yīng)該有一定的厚度，這不僅是為了塑料制品本身在使用中有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且也是為了塑料在成型時(shí)有良好的流動(dòng)狀態(tài)。塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件幾何尺寸以及成型工藝等眾多因素的制約。根據(jù)成型工藝的要求，應(yīng)盡量使制件各部分壁厚均勻，避免有的部位太厚或者太薄，否則成型后會(huì)因收縮不均勻而使制品變形或產(chǎn)生縮坑，凹陷燒傷或者填充不足等缺陷。熱塑性塑料的壁厚應(yīng)該控制在1mm-4mm之間。太厚，以產(chǎn)生氣泡和缺陷，同時(shí)也不易冷卻。本文采用的是在Pro/E軟件中使用殼命令來(lái)進(jìn)行壁厚的造型，該產(chǎn)品圖反映出，此塑料件最壁厚為2mm，壁厚均勻，在1mm-4mm的推薦值之間。易于成型。塑件尺寸精度和表面粗糙度塑件的尺寸精度是指成型后所獲得的塑件產(chǎn)品尺寸和圖紙中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取決于塑料因材質(zhì)和工藝條件引起的塑料收縮率范圍大小，模具制造精度、型腔型芯的磨損程度以及工藝控制因素。而模具的某些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又在相當(dāng)大程度上影響塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度應(yīng)盡量選擇的低些。對(duì)于本產(chǎn)品，圖紙未注明尺寸精度，查手冊(cè)，我們?nèi)T7級(jí)精度。4.2注塑機(jī)的選用注塑機(jī)的選用包括兩方面的內(nèi)容：一是確定注塑機(jī)的型號(hào)，是塑件、塑料、注塑模及注射工藝等所需要求的注塑機(jī)的規(guī)格參數(shù)在所選注塑機(jī)的規(guī)格參數(shù)范圍之內(nèi)；二是調(diào)整注塑機(jī)的技術(shù)參數(shù)至所需要的參數(shù)。 根據(jù)塑料的品種、塑件的結(jié)構(gòu)、成型方法、生產(chǎn)批量、現(xiàn)有設(shè)備及注射工藝等進(jìn)行選擇。本制品采用臥式注塑機(jī)低壓注射。選用G54-S200/400螺桿式注塑機(jī)。4.3注射模設(shè)計(jì)步驟塑件成型方案的確定本產(chǎn)品聚丙烯，要求材料為PP，PP為熱塑性塑料，且多為注射成型，根據(jù)實(shí)際，我們采用注射成型。型腔數(shù)目的確定根據(jù)塑件的精度：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在模具中每增加一個(gè)型腔，塑件的尺寸精度就要降低4%。但根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和尺寸形狀來(lái)看不起，由于該塑件尺寸形狀很大，只能為一模一腔。根據(jù)需要和后續(xù)加工的要求我們確定為平行于塑件的最大尺寸方向，中心分布。第5章 咖啡杯模具設(shè)計(jì)5.1 塑料的基本特性及工藝分析聚丙烯是由丙烯單體經(jīng)聚合而成。無(wú)味、無(wú)毒，外觀似聚乙烯，呈白色的半透明蠟狀，是通用塑料中最輕的聚合物，其相對(duì)密度僅為0.890.91g/ cm，結(jié)晶度為50%70%，具有明顯的熔點(diǎn)（164170）。聚丙烯具有優(yōu)良的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性、電性能和力學(xué)性能。屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、硬度、剛度及彈性、韌性、延伸性比聚乙烯好，特別是經(jīng)定向后的聚丙烯具有極高的抗彎曲疲勞強(qiáng)度，可制作鉸鏈。聚丙烯可在107121下長(zhǎng)期使用，在無(wú)外力作用下，使用溫度可達(dá)150。聚丙烯是通用塑料中唯一能再水中煮沸且在135蒸汽中消毒而不被破壞的塑料。聚丙烯的低溫特性不如聚乙烯，脆化溫度僅為-10-30，低溫沖擊強(qiáng)度低，抗氧化能力很低，其制品在光、熱及氧的作用下易老化，故聚丙烯塑料中應(yīng)添加適量的抗氧化添加劑。制品的材料采用增強(qiáng)聚丙烯，屬熱塑性塑料。該塑料吸水性小，熔融時(shí)流動(dòng)性較好，成型容易，但收縮大。另外，該塑料成型時(shí)易產(chǎn)生縮孔、凹痕、變形等缺陷；成型溫度低時(shí)，方向性明顯，凝固速度較快，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。因此，在成型時(shí)應(yīng)注意控制成型溫度，澆注系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，冷卻速度不宜過(guò)快。工藝分析：根據(jù)材料的性能，聚丙烯材料塑件的壁厚應(yīng)為0.94。合理的選擇壁厚很重要，在使用上要求壁厚有足夠的強(qiáng)度和剛度，脫模時(shí)能順利脫出，為方便實(shí)用，塑件取用壁厚為2.0，太厚不但顯得笨重，而且還會(huì)增加成本，由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)使塑件冷卻后緊緊包住型芯或型腔當(dāng)中的突起部分，為防止拉傷和擦傷塑件，設(shè)計(jì)塑件時(shí)，必須考慮塑件內(nèi)外表面沿脫模方向具有足夠的脫模斜度，常取1- 30。塑件轉(zhuǎn)角處采用過(guò)渡圓角，半徑為塑件壁厚的1/3以上。最少不宜小于0.5mm。5.2 聚丙烯主要用途及其成型特點(diǎn)主要用途：聚丙烯可用做各種機(jī)械零件，如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車(chē)零件和自行車(chē)零件等；可用作冷熱水、蒸汽、各種非強(qiáng)酸、堿等的輸送管道，化工容器和其他設(shè)備的襯里、表面涂層等；可制造各種絕緣零件以及自帶鉸鏈的蓋體合一的箱殼類(lèi)制件。聚丙烯優(yōu)良性還在于它能耐沸水蒸煮，而不損壞，因此，適宜做醫(yī)療器械，和餐具。成型特點(diǎn)：成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔，凹痕及變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計(jì)能充分冷卻的冷卻回路；聚丙烯成型的適宜模溫為80，溫度過(guò)低會(huì)造成制品表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷。溫度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。由于模具是與注射機(jī)配套使用的，設(shè)計(jì)模具時(shí)，大部分結(jié)構(gòu)都是根據(jù)注射機(jī)的技術(shù)規(guī)格來(lái)設(shè)計(jì)的，因此設(shè)計(jì)過(guò)程中，注射機(jī)的選用顯得尤為重要，而且應(yīng)先選用注射機(jī)。5.3確定型腔數(shù)及位置布局方案 5.3.1 型腔數(shù)的確定 為了提高模具的成形效率，把模具設(shè)計(jì)成有多個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)，使得一次注射成形多個(gè)相同的塑料骨架。而Sz-400/ZH-63注射機(jī)的最大注射量為63cm，這勢(shì)必會(huì)限制模具的型腔數(shù)。而且，此塑件成形模具必須帶有側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，型腔越多，模具結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜，從而提高模具的制造難度及加工成本。另外，型腔越多，成形出的制品精度也就越低。經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為每增加一個(gè)型腔，制品尺寸精度降低4%，因此型腔數(shù)也不宜過(guò)大。綜合考慮，初步確定為一模兩腔的結(jié)構(gòu)。 5.3.2 型腔布局方案由于Sz-400/ZH-63注射機(jī)為臥式注射機(jī)，模具也應(yīng)該設(shè)計(jì)成臥式的，因此模具在水平方向上實(shí)現(xiàn)合開(kāi)模動(dòng)作。而側(cè)向抽芯運(yùn)動(dòng)方向既可鉛垂（圖3-1），也可水平（圖3-2），但對(duì)兩者進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，前者上下兩個(gè)側(cè)型芯的自重會(huì)影響各自的抽芯力，導(dǎo)致兩個(gè)側(cè)型芯所用抽芯力的大小不同，破壞兩個(gè)斜導(dǎo)柱的受力平衡。而且在開(kāi)模后，上下兩個(gè)側(cè)型芯所需的限位形式也會(huì)有所不同，從而增加模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。若采用后者結(jié)構(gòu)，上述缺點(diǎn)就會(huì)全被消除，因此應(yīng)該選用(圖2)所示的水平抽芯結(jié)構(gòu)。側(cè)向型芯位置確定后，為了使斜導(dǎo)柱的安裝位置不與分流道的開(kāi)設(shè)位置發(fā)生干涉，最好將兩個(gè)型腔上下設(shè)置，即一個(gè)型腔設(shè)置在整個(gè)模具的上半部分，另一個(gè)型腔設(shè)置在下半部分，形成一上一下的位置結(jié)構(gòu)（圖3-3）。 圖3-1圖3-25.3.3 確定分型面及模架組合形式由于有兩個(gè)型腔，若模具設(shè)置成一個(gè)分型面，塑件成形后就很難使冷凝料和塑件自動(dòng)脫落，而且取出塑件和冷凝料也會(huì)有一定困難，因此最好設(shè)兩個(gè)分型面，即一個(gè)主分型面-用來(lái)取出成形塑料制品，一個(gè)次分型面-用來(lái)取出冷凝料。此時(shí)，注射機(jī)、型腔數(shù)與布局及分型面都已確定，接下去就可以對(duì)模架的組成形式作出大致的確定。注射模架設(shè)計(jì)應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的模架組合形式，但由于一些標(biāo)準(zhǔn)模架不完全符合模具的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，所以模架不能完全選用標(biāo)準(zhǔn)件，因此可參照GBT 12556.1-90模架標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模架設(shè)計(jì)。根據(jù)成形塑料零件及注射機(jī)型號(hào)，再參照GBT 12556.1-90模架標(biāo)準(zhǔn)，初步確定模架主要結(jié)構(gòu)部件及主要尺寸。Sz-400/ZH-63注射機(jī)所允許的模具最小厚度為150mm，模具最大厚度為無(wú)限制，但要考慮到模板行程。整個(gè)模架的厚度應(yīng)在150500之間。初定模架厚度為200mm。模具高度或?qū)挾葢?yīng)小于Sz-400/ZH-63注射機(jī)動(dòng)、定模固定板上的拉桿間距，以使模具能穿過(guò)拉桿空間安裝在固定板上。若模具高度小于拉桿間距，安裝時(shí)應(yīng)把模具吊起，高過(guò)注射機(jī)，從上往下穿過(guò)拉桿進(jìn)行安裝。若模具寬度小于拉桿間距，安裝時(shí)則把模具從注射機(jī)一側(cè)橫向穿過(guò)拉桿進(jìn)行安裝。因型腔是一上一下分布，高度方向尺寸相對(duì)寬度方向要大，再根據(jù)Sz-400/ZH-63注射機(jī)動(dòng)、定模固定板尺寸，初定模具高度為255mm，寬度為230mm，即模具高度大于模具寬度，且寬度小于固定板上拉桿間距，在注射機(jī)上安裝模具時(shí)應(yīng)把模具從上往下穿過(guò)拉桿進(jìn)行安裝。5.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機(jī)噴嘴出來(lái)后，到達(dá)型腔之前在模具中所流經(jīng)的通道，其作用是將熔融狀態(tài)的塑料從噴嘴處平穩(wěn)的引入模具型腔，并在熔體填充和固化定形的過(guò)程中將注射壓力和保壓力傳遞到塑料制品各部位，以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑料模具。澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無(wú)流道澆注系統(tǒng)兩大類(lèi)。此次設(shè)計(jì)的模具，其澆注系統(tǒng)為普通流道澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)注射成型效率和制件質(zhì)量有直接影響，是獲得優(yōu)質(zhì)塑料制品的關(guān)鍵。 澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。5.4.1 主流道、主流道襯套的設(shè)計(jì)主流道是指從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處起到分流道為止的一段料流通道，負(fù)責(zé)將塑料熔體從噴嘴引入模具。當(dāng)模具閉合后，注射機(jī)噴嘴壓緊模具主流道襯套，并封緊注射機(jī)與模具之間的間隙，熔體材料直接從料筒流入主流道。此次設(shè)計(jì)的模具在臥式注射機(jī)上使用，主流道應(yīng)垂直于分型面。為了使冷凝料能從主流道中順利拔出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形。錐角約為14，錐角取大值，以降低熔體在流道中流動(dòng)阻力，因此取=4見(jiàn)圖。內(nèi)壁表面粗糙度Ra應(yīng)小于0.631.25m，取Ra=0.6m。注射機(jī)噴嘴應(yīng)與主流道對(duì)中，為了補(bǔ)償對(duì)中誤差并解決冷凝料的脫模問(wèn)題，主流道進(jìn)口端直徑需比噴嘴直徑大0.51mm。主流道進(jìn)口直徑 d=d0+(0.51) (mm) 式中 d0為注射機(jī)噴嘴直徑， d0=4mm，因此，d=4+1=5（mm）。 主流道進(jìn)口端與噴嘴頭部應(yīng)為球面接觸，在主流道襯套上連出一淺的球形定位槽，將噴嘴的球形頭壓在主流道襯套凹內(nèi)。通常主流道進(jìn)口端凹下的球面半徑R比噴嘴球面半徑R0大12mm，凹下深度約為35mm。主流道進(jìn)口端球面半徑R=R0+（12） （mm） 式中R0為噴嘴球面半徑，得R0=12mm，因此,R=12+2=14 (mm),以方便脫出主流道內(nèi)的塑料凝料。在保證制品成形的條件下，主流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失及廢料，但由于主流道的長(zhǎng)度由與定模座板的厚度及主流道襯套的安裝位置有關(guān)，必須結(jié)合主流道襯套的設(shè)計(jì)一同對(duì)其進(jìn)行確定，因此主流道長(zhǎng)度待定，接下去先設(shè)計(jì)主流道襯套。由于注射成形時(shí)，注射機(jī)對(duì)模具施加的壓力很大，主要作用于主流道襯套上，且主流道在與高溫塑料熔體和注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以一般不將主流道直接開(kāi)設(shè)在定模上，而是將它單獨(dú)開(kāi)在一個(gè)主流襯套中，通常在淬火后嵌入模具，這樣在損壞時(shí)便于更換或修磨。常用的主流道襯套有A、B兩類(lèi)，此模具選用A型主流道襯套，B型是為了防止襯套在熔體反壓力作用下退出定模設(shè)計(jì)的，這里不再贅述。主流道襯套嵌定模座板之后，再由定位圈壓住其大端面，也能起到抵抗熔體反壓力的作用。主流道襯套的材料選用T8A，要求熱處理后硬度達(dá)到5357HRC。 其尺寸應(yīng)根據(jù)Sz-400/ZH-63注射機(jī)配套的定位圈尺寸及定模的厚度進(jìn)行確定。 襯套與定模座板之間的配合采用H7/m6。因定模座板必須與中間板無(wú)間隙接觸，所以主流道襯套與定模座板配合后，必須保證其端面與定模座板大平面處在同一平面內(nèi)。主流道襯套長(zhǎng)度定為30mm，主流道長(zhǎng)度也隨之確定為36mm（30-4=26），主流道截止到定模座板的左端面處，塑料熔體流經(jīng)此處開(kāi)始進(jìn)入分流道。下一步，分流道的設(shè)計(jì)。5.4.2 分流道設(shè)計(jì)、澆口的設(shè)計(jì)分流道是主流道與澆口之間的料流通道，是塑料熔體由主流道流入型腔的過(guò)渡段，負(fù)責(zé)將熔體的流向進(jìn)行平穩(wěn)轉(zhuǎn)換，在多型腔模中起著將熔體向各個(gè)型腔分配的作用。對(duì)于單型腔模，可不設(shè)置分流道，而此次設(shè)計(jì)的模具設(shè)有兩個(gè)型腔，有必要開(kāi)設(shè)分流道，且開(kāi)設(shè)在定模座板與中間板之間，并在中間板上進(jìn)行加工。分流道其截面形狀及尺寸主要取決于制品的大小、模具結(jié)構(gòu)以及所加工的塑料種類(lèi)。根據(jù)此塑料零件、材料及加工難易程度，確定分流道截面為拋物線截面，其尺寸依據(jù)推薦值及主流道直徑大小定為如圖所示尺寸。分流道的表面粗糙度不宜太小，以防將冷凝料帶入型腔，一般要求達(dá)到Ra值為1.6m即可。這樣可增大對(duì)外層塑料熔體的流動(dòng)阻力，減小流速，并與中心熔體之間具有一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有合適的切變速率和剪切熱。在容易修磨情況下，分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失及廢料，因此兩個(gè)型腔之間的間距也盡量小。根據(jù)型腔的大小，兩個(gè)型腔的距離定為102mm，分流道的單邊長(zhǎng)度應(yīng)為40mm，總長(zhǎng)為80mm澆口是分流道與型腔之間長(zhǎng)度非常短，截面又很狹窄的一段料流通道。澆口截面狹窄，可使經(jīng)過(guò)分流道之后壓力和溫度都已有所下降的塑料熔體，產(chǎn)生加速度和較大的剪切熱，保證熔體充模時(shí)具有較快的流動(dòng)速度和較好的流動(dòng)性。又因其長(zhǎng)度短，所以澆口內(nèi)可容納的塑料熔體體積很小，故很容易冷卻固化，從而有助于防止保壓力不足或保壓時(shí)間過(guò)短而引起的倒流現(xiàn)象。而且，澆口內(nèi)冷卻固化的塑料熔體（廢料）強(qiáng)度很低，非常容易斷裂，故使制品與廢料分離，并便于制品脫模。澆口的長(zhǎng)度和截面尺寸一般均可在試模過(guò)程中適當(dāng)調(diào)整。特別是調(diào)整其截面尺寸時(shí)，截面高度的變化對(duì)澆口的容積及澆口凍結(jié)時(shí)間影響很大；另外，截面積的變化對(duì)塑料熔體內(nèi)的切變速率影響很大，而切變速率又與熔體表面黏度有關(guān)，所以改變澆口截面尺寸或截面積的大小，可以控制澆口凍結(jié)時(shí)間，以及熔體充模時(shí)的流動(dòng)性能。澆口的形式很多，參考實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)1給出的澆口形式，根據(jù)塑料種類(lèi)、塑料制品的形狀及分模落料形式，應(yīng)選點(diǎn)澆口。點(diǎn)澆口又稱(chēng)針狀澆口或橄欖形澆口，點(diǎn)澆口是一種在制品中央開(kāi)設(shè)澆口時(shí)使用的圓形限制性澆口，由于澆口前后兩端存在較大的壓力差，能有效地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體的表觀粘度下降，流動(dòng)性增加，利于充模。常用于各種殼類(lèi)、盒類(lèi)的熱塑性塑料制品。點(diǎn)澆口的優(yōu)點(diǎn)是澆口殘留痕跡小，易取得澆注系統(tǒng)的平衡，也利于自動(dòng)化操作；但是 由于澆口的截面積小，流動(dòng)阻力大，需提高注射壓力，只宜于成型流動(dòng)性好的熱塑性塑料。 澆口的直徑經(jīng)計(jì)算得 d=1 5.4.3 冷料穴的設(shè)計(jì)及成形零部件的設(shè)計(jì)冷料穴是用來(lái)收集料流前鋒的冷料，常設(shè)在主流道或分流道末端。如圖所示深度取4mm，主流道表面粗糙度Ra小于0.320.63m。注射模閉合后，其內(nèi)部零部件將組合成一個(gè)能容納塑料的閉合空腔，即所說(shuō)的型腔，它將接受由注射機(jī)注射出來(lái)的塑料熔體，并使它們?cè)谄鋬?nèi)部固化成形為塑料制品。構(gòu)成型腔的所有零部件統(tǒng)稱(chēng)為成形零部件。由于塑料零件外形有凹陷部分，對(duì)應(yīng)成形模上必須有凸起部分，為便于加工起見(jiàn)，不把成形模設(shè)計(jì)成一個(gè)整體，而是采用嵌入式的成形模，即用型芯嵌入固定板中形成型腔結(jié)構(gòu)。另外，與其它結(jié)構(gòu)件不同，成形零部件采用的是更為優(yōu)質(zhì)的材料，出于材料費(fèi)用考慮，也應(yīng)設(shè)計(jì)成嵌入式的。成形零部件在注射成形過(guò)程中直接與塑料熔體接觸，需要承受溫度、壓力及塑料熔體的沖擊和摩擦，長(zhǎng)期工作之后，容易發(fā)生磨損、變形和斷裂，因此成形零部件必須采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作。而聚丙烯又跟別的塑料不同，熱分解后會(huì)產(chǎn)生帶有腐蝕性的氣體，因此成形零部件必須要選用耐腐蝕材料，可選用熱作模具鋼38CrMoAl，或者用T8A進(jìn)行鍍鉻或滲碳處理。5.4.4 確定成形零部件工作尺寸成形零部件工作尺寸的確定必須考慮塑料的成形收縮、成形零部件的制造偏差及成形零部件的磨損等各方面因素。而且，由塑料零件圖給出，零件上由模具型腔成形的部位，其最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值；有型芯成形的部位，其最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值。參見(jiàn)塑料成型工藝及模具簡(jiǎn)明手冊(cè)的規(guī)定，型腔的最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值。由塑料成型工藝及模具簡(jiǎn)明手冊(cè)中的公式，型腔內(nèi)形尺寸計(jì)算LM =LS+LSS -/2-z/2 式中LM為型腔內(nèi)形基本尺寸（），為制品的公差或偏差，z為成型零件的制造公差或偏差,取為/5-/3，LS為塑料制品的基本尺寸，且為最大極限尺寸（），S為塑料的平均收縮率，這里材料是聚丙烯，因此S=（0.4+0.8）/2=0.6。 LM2=27+270.006-0.32/2-0.08/2 =24.95 LM3=13+130.006-0.22/2-0.08/2 型芯外形尺寸計(jì)算LM=LS+LSS+/2+z /2 式中LM為型芯外形基本尺寸（），LS為塑料制品的基本尺寸，且為最小極限尺寸（），為制品的公差或偏差，z為成型零件的制造公差或偏差,取為/5-/3。LM4=50+500.006+0.22/2+0.1/2=10.21型腔深度尺寸計(jì)算HM=HS+HSS-/2-z /2式中HM為型腔深度基本尺寸（）， HS為塑料制品高度基本尺寸，且為最大極限尺寸（），為制品的公差或偏差，z為成型零件的制造公差或偏差，取為/5-/3，HM1=14+140.006-0.22/2-0.08/2 =13.94型芯高度尺寸計(jì)算HM=HS+HSS+/2+z/2 式中HM為型芯高度基本尺寸()，HS為塑料制品型孔深度基本尺寸，且為最小極限尺寸（）, 為制品的公差或偏差，z為成型零件的制造公差或偏差，取為/5-/3，HM3=14+140.006+0.15/2+0.05/2 =14.23為了塑件成形后便于脫模，型芯應(yīng)該做成1的錐度。塑件成型收縮率計(jì)算成型收縮率是指室溫時(shí)塑件與模具型腔（或型芯）兩者尺寸的相對(duì)差?？砂聪率角蟮茫篠= （LM - LS ）/ LS*100%=0.6%S塑件成型收縮率；LM 模具型腔在室溫下的尺寸；LS 塑件在室溫下的尺寸。 5.4.5 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)因?yàn)榇怂芗袀?cè)凹部分，所以成形結(jié)構(gòu)中必須帶有側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)分型時(shí)自動(dòng)抽芯，把其設(shè)計(jì)成機(jī)動(dòng)式的側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。機(jī)動(dòng)式側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)利用注射機(jī)的開(kāi)模運(yùn)動(dòng)，并對(duì)其方向進(jìn)行變換后，可將模具側(cè)向分型或把側(cè)型芯從制品中抽出。此次設(shè)計(jì)采用斜導(dǎo)柱式抽芯機(jī)構(gòu)。由于塑料制品冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)緊緊地包住模具型芯或型腔中凸出的部分，為了使制品易于從模具內(nèi)脫出，在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證制品的內(nèi)外側(cè)面具有足夠的脫模斜度。脫模斜度一般依靠經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取，其大小與塑料的品種、制品的形狀及模具的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，通常情況下脫模斜度30130，最小為1520。成型型芯愈長(zhǎng)或型腔愈深，則斜度應(yīng)取偏小值；反之可選用偏大值。制品高度不大時(shí)（小于23mm）可不設(shè)計(jì)脫模斜度。脫模斜度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2-1表2-1 各種塑料的脫模斜度塑料名稱(chēng)脫模斜度聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯ABS、尼龍、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、有機(jī)玻璃熱固性塑料301351305022011) 抽芯距的確定抽芯距是指?jìng)?cè)型芯從成形位置抽到不妨礙制品取出位置時(shí)，側(cè)型芯在抽拔方向所移動(dòng)的距離。抽芯距應(yīng)保證型芯從成形位置拔到不防