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1、 客車空調(diào)內(nèi)飾件的塑料模具設(shè)計(jì) The mould design of bus and coach air-condition interiors ? 摘 要 客車內(nèi)飾件模具設(shè)計(jì)與制造是解決制造客車內(nèi)飾件的關(guān)鍵部分?？s短客車內(nèi)飾件模具設(shè)計(jì)與制造周期對(duì)于提高汽車的開發(fā)和設(shè)計(jì)有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本次設(shè)計(jì)對(duì)客車空調(diào)內(nèi)飾件的注塑模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先，對(duì)該零件進(jìn)行注塑工藝分析和有關(guān)工藝計(jì)算，確定合理的注塑工藝方案，設(shè)計(jì)注塑工序的模具，正確的選用標(biāo)準(zhǔn)模架，使用CAD繪圖軟件繪制模具圖，對(duì)注塑模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行了工藝分析。在明確了設(shè)計(jì)思路之后，確定了注塑成型工藝過程

2、, 并對(duì)模具各個(gè)具體部分進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和校核。因此，設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠，保證了與其它部件的配合，最后，繪制出模具裝配圖和零件圖。 通過對(duì)客車空調(diào)內(nèi)飾件的模具設(shè)計(jì)，鞏固和深化了所學(xué)知識(shí)，加深了對(duì)模具行業(yè)的了解。 關(guān)鍵詞: 塑料注塑模具；客車空調(diào)內(nèi)飾件；設(shè)計(jì) - 35 - / 33文檔可自由編輯打印 The mould design of bus and coach air-condition interiors Abstract The mould design of bus and coach interiors and its manufactu

3、ring are the key parts in the bus and coach industry. Therefore, shorten the cycle of bus and coach interiors mould design and its manufacturing for the development of automobiles and design have a very important and practical significance. The design of this paper introduces the designof injection

4、 molud of air-condition interiors.Firstly, the interiors of the injection moulding process analysis and technical calculation are presented, the determination of reasonable injection mould plan is made, and t the mould is designed. The correct standard formwork of mould is chosed.With Auto-CAD, the

5、picture of the mould for plastic structure is drawnand manufacture process of the mould is analyszed . Secondly,having clear design idea, the injection process is studied and many parts of the mould is carefully calculated and checked. Design of the mould structure can make the mould good work an

6、d reliable , working with other components. Finally， the mould assembly and its parts are drawn. Based on the design of mould of air-condition interior of bus and coach, the knowledge of mould is consolidated ,deepen the understanding of mould industry is made. Key Words: plastic injection mould

7、 design；bus and coach air-condition interiors；design 目 錄 摘 要 I Abstract II 一、緒論 - 1 - （一）我國模具及CAD/CAM/CAE應(yīng)用現(xiàn)狀 - 1 - （二）現(xiàn)代模具行業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)人員的基本要求 - 3 - （三）塑料模具設(shè)計(jì)流程 - 3 - 1、塑料模具設(shè)計(jì) - 3 - 2、試模分析產(chǎn)品缺陷的產(chǎn)生和解決方案 - 3 - （四）客車內(nèi)飾件模具設(shè)計(jì)思路 - 4 - 1、客車內(nèi)飾件模具產(chǎn)品的形體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 4 - 2、客車內(nèi)飾件產(chǎn)品的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 - 4 - 3、客車

8、內(nèi)飾件產(chǎn)品的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 4 - （五）論文的主要研究工作 - 5 - 1、客車內(nèi)飾件模具結(jié)構(gòu)分析: - 5 - 2、完成客車內(nèi)飾件模具注射模設(shè)計(jì); - 5 - 3、試模分析缺陷并解決。 - 5 - 二 客車空調(diào)內(nèi)飾件使用塑料要求、內(nèi)飾件分析及注射機(jī)的選用 - 7 - （一）內(nèi)飾件常用材料 - 7 - （二）內(nèi)飾件產(chǎn)品圖 - 7 - （三）內(nèi)飾件樣品分析 - 8 - 1、樣品壁厚檢查(料厚均勻性分析) - 8 - 2、脫模角檢查(拔模角分析) - 9 - 3、樣品分型面的確定(分型面分析) - 9 - 4、澆口進(jìn)料形式確定(澆口分析) - 9 - （四）客車空調(diào)內(nèi)

9、飾件注射機(jī)的選擇 - 11 - 1、選擇注射機(jī)時(shí)應(yīng)注意的問題 - 11 - 2、模具的具體情況 - 11 - 3、注射參數(shù)的確定 - 12 - （五）本章小結(jié) - 12 - 三 客車空調(diào)內(nèi)飾件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 14 - （一）模具的開合模動(dòng)作 - 14 - （二）模仁設(shè)計(jì) - 14 - 1、模仁形狀 - 14 - 2、模仁降面 - 15 - 3、模仁大小的確定 - 15 - （三）設(shè)計(jì)成型零件的工作尺寸 - 15 - （四）導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu) - 15 - （五）頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 16 - （六）排氣設(shè)計(jì) - 19 - （七）確定模板厚度 - 20 - 1、確定凸模

10、板的厚度 - 20 - 2、確定凹模板的厚度 - 20 - （八）確定模具冷卻系統(tǒng) - 20 - 1、凸模水路系統(tǒng) - 21 - 2、凹模水路系統(tǒng) - 21 - （九）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 21 - （十）模架 - 22 - （十一）模具典型零件的選材 - 22 - （十二）裝配 - 22 - （十三）試模 - 23 - （十四）本章小結(jié) - 24 - 四 客車空調(diào)內(nèi)飾件產(chǎn)生缺陷原因及解決方案 - 28 - （一）龜裂 - 28 - （二）填充不足 - 28 - （三）溢邊 - 29 - （四）翹曲變形 - 29 - （五）氣泡 - 29 - （六）其它缺陷 -

11、30 - 1、燒傷 - 30 - 2、銀線 - 30 - 3、噴流紋 - 30 - 4、縮坑 - 30 - 5、白化 - 30 - 6、產(chǎn)品的粘膜 - 30 - （七）本章小結(jié) - 31 - 五、結(jié)論 - 32 - 參 考 文 獻(xiàn) - 34 - 致謝 - 35 - 一、緒論 （一）我國模具及CAD/CAM/CAE應(yīng)用現(xiàn)狀 模具是制造業(yè)中用量最大、影響面廣的工具產(chǎn)品，工業(yè)產(chǎn)品的零件粗加工的75%、精加工的50%及塑料零件的90%由模具來完成。隨著鋼鐵時(shí)代向聚合物時(shí)代過渡，工業(yè)及生活中使用的工程塑料、橡膠己遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鋼鐵，聚合物必須用模具成型，沒有高水平的模具就沒有

12、高質(zhì)量的產(chǎn)品:另一方面，隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，模具成為新產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵。[1] 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)指工程技術(shù)人員在人和計(jì)算機(jī)組成的系統(tǒng)中以計(jì)算機(jī)為輔助工具，完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、繪圖等工作，一般包括零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、復(fù)雜曲面設(shè)計(jì)、圖樣繪制等。 計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)指NC程序編制、包括刀具路徑規(guī)劃、刀位文件生成、刀具軌跡仿真及NC代碼的生成等。 注射模計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)技術(shù)是利用塑料加工流變學(xué)、傳熱學(xué)、數(shù)值計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等理論，對(duì)注射模澆口及流道的配置和尺寸、冷卻管道的尺寸、布置及聯(lián)接方式、塑料熔體在模具中的流動(dòng)、充填、冷卻情況等進(jìn)行定量分析和模擬。 CAD

13、, CAM的概念是在50年代末60年代初，由美國麻省理工學(xué)院教授提出的。從60年代中期到70年代中期，針對(duì)某個(gè)領(lǐng)域的CAD系統(tǒng)蓬勃發(fā)展。之后隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用發(fā)展，深入到生產(chǎn)各領(lǐng)域。歐美許多模具生產(chǎn)企業(yè)較早地將 CAD/CAM應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中[2]。國外CAE技術(shù)是1943年以后開始研發(fā)的，是CAD/CAM的進(jìn)一步發(fā)展。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造，己成為快速制造模具的有力保證[3]。 我國注射模成型工藝發(fā)展了近50年，但是由于塑料制品的多樣性、復(fù)雜性和工程技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)的局限性，長期以來，工程技術(shù)人員很難精確地設(shè)置制品最合理的加工參數(shù)，選擇合適的塑料材料和確定最優(yōu)的工藝方案。傳統(tǒng)模具開發(fā)

14、流程為概念設(shè)計(jì)一產(chǎn)品設(shè)計(jì)一模具設(shè)計(jì)一模具制造一設(shè)置工藝參數(shù)一試模一生產(chǎn)[4]。傳統(tǒng)方法在開始大規(guī)模生產(chǎn)前由于僅憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)模具，模具裝配完畢后，通常需要兒次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅要工藝師重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還要設(shè)計(jì)師調(diào)整塑料制品和模具設(shè)計(jì)方案，修改模具。重復(fù)各個(gè)步驟增加了生產(chǎn)成本，影響模具質(zhì)量，同時(shí)延長了制品生產(chǎn)時(shí)間。 我國的模具行業(yè)是應(yīng)用CAD/CAM較早的一個(gè)領(lǐng)域，但就整個(gè)行業(yè)而言，至今具有較完備集成環(huán)境的企業(yè)較少。目前在該行業(yè)具有代表性的是在設(shè)計(jì)、制造及管理等部門部分或單獨(dú)采用了CAD, CAM等技術(shù)。雖然這些技術(shù)在應(yīng)用初期對(duì)提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、增加企業(yè)活力起到了積極的促進(jìn)作用，但隨著產(chǎn)

15、品更新?lián)Q代速度不斷加快、同行業(yè)競爭加劇及市場不斷擴(kuò)大，客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、成本、制造周期要求不斷提高，原來分散獨(dú)立使用己不適應(yīng)發(fā)展需要。 我國是制造業(yè)大國，在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變革中，我國正逐步成為全球制造業(yè)的重要基地之一。“以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的跨越式發(fā)展”是國家的發(fā)展戰(zhàn)略。應(yīng)用高新技術(shù)，特別是信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，將成為我國今后一段時(shí)間制造業(yè)發(fā)展的主題之一。我國CAD/CAE/CAM等現(xiàn)代制造技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用起步晚、基礎(chǔ)差。80年代初，機(jī)械CAE技術(shù)中的有限元法被成功地應(yīng)用到注射成型分析過程中，逐步形成了注射模CAE系統(tǒng)。注射模CAE技術(shù)是力

16、學(xué)、流體、熱學(xué)、高分子材料、注射成型工藝、注射模設(shè)計(jì)、有限元分析和計(jì)算機(jī)等多學(xué)科相交叉的新興學(xué)科。國際市場上出現(xiàn)了一些商品化注射模CAE軟件，如美國AC Tech-nology凸司的C-MOLD,澳大利亞MF凸司的Mold Flow等。近十來年CAE技術(shù)也己走向成熟。國內(nèi)是在“八五”期間才一開始注射模CAE技術(shù)的研究、開發(fā)工作，近年來也陸續(xù)出現(xiàn)了有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的注射模CAE軟件，如鄭州工業(yè)大學(xué)國家橡塑模具工程研究中心開發(fā)的Z-MOLD等[5]。“九五”期間科技部同國家經(jīng)貿(mào)委等部門實(shí)施“CAD應(yīng)用工程”，現(xiàn)已成功地實(shí)現(xiàn)了“甩圖板”，并在部分企業(yè)進(jìn)行了CAD等技術(shù)的應(yīng)用試點(diǎn)與示范，現(xiàn)代技術(shù)的開發(fā)和

17、應(yīng)用有了良好的起步和發(fā)展，“十五”期間國家將投入8億元實(shí)施信息化工程。同時(shí)在CAD/CAE/CAM等軟件方面擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件，如北航海爾CAXA系列軟件、上海交大申模凸司的三維有限元分析系統(tǒng)、吉林余網(wǎng)格模具工程研究所研究的模具CAD/CAE/CAM一體化等。雖然國外軟件的應(yīng)用在我國模具行業(yè)中仍占主要地位，但可預(yù)計(jì)國產(chǎn)的CAD/CAE/CAM軟件將在我國模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用[6]。 隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新的技術(shù)革命不斷取得新的進(jìn)展和突破，技術(shù)的飛越發(fā)展己經(jīng)成為推動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)增長的重要因素。市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，促使模具業(yè)產(chǎn)品越來越多品種、小批量、高質(zhì)量、低成本的方向發(fā)展。為了保持

18、和加強(qiáng)產(chǎn)品在市場上的競爭力，產(chǎn)品的開發(fā)周期，生產(chǎn)周期越來越短，于是對(duì)制造各種產(chǎn)品的關(guān)鍵工藝裝備一模具的要求越來越苛刻[7]。沒有計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的支持，就不可能適應(yīng)上述兩方面的要求。 本文的課題來源于企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐，通過以客車空調(diào)內(nèi)飾件為例研究CAD/CAE/CAM在塑料制品及塑料注射模設(shè)計(jì)、模擬、集成設(shè)計(jì)的全過程的模式。以AutoCAD、Pro/E軟件為主來設(shè)計(jì)客車空調(diào)內(nèi)飾件，完成設(shè)計(jì)全過程及設(shè)計(jì)模式。通過本文客車空調(diào)內(nèi)飾件模具設(shè)計(jì)，可以看到模具行業(yè)中對(duì)設(shè)計(jì)人員及現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的要求。 （二）現(xiàn)代模具行業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)人員的基本要求 生產(chǎn)周期短，效率高，品質(zhì)高，是現(xiàn)代模具的典范，發(fā)展的方向。高速，高

19、效，準(zhǔn)確地完成客戶所需要的模具，對(duì)模具設(shè)計(jì)人員的要求就更加嚴(yán)格。設(shè)計(jì)的不合理，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品就不可能過關(guān)，這是很簡單的道理。要做一個(gè)合格的設(shè)計(jì)員就要準(zhǔn)確無誤地分析產(chǎn)品原始檔案，與客戶之間溝通，即要盡量滿足客戶的需求，又要合理的簡化模具結(jié)構(gòu)，來降低模具的成本。對(duì)于設(shè)計(jì)人員來說，除了有強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)，還必需具備軟件應(yīng)用能力，掌握與工作緊密相關(guān)的軟件是每個(gè)設(shè)計(jì)人員必經(jīng)之路。軟件的運(yùn)用是一種技能，熟練的軟件應(yīng)用能力，能給你的工作帶來事半功倍的效果。除了要求生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化，智能化外，還要求設(shè)計(jì)人員要有良好的職業(yè)素質(zhì)及工作能力，才能生產(chǎn)高精度的產(chǎn)品，在最短的時(shí)間內(nèi)，生產(chǎn)出最讓客戶滿意的產(chǎn)品。 （三）塑

20、料模具設(shè)計(jì)流程 良好的設(shè)計(jì)流程是設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確合理的好產(chǎn)品的基礎(chǔ)，制訂模具設(shè)計(jì)流程是使模具設(shè)計(jì)規(guī)范化、制程化的保證，是適應(yīng)模具交貨期短，縮短模具設(shè)計(jì)時(shí)間的必由之路。塑料注射模計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造流程:塑件三維建模一模流分析一塑料產(chǎn)品裝配一模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一生成模具工程圖一模具關(guān)鍵零件數(shù)控加工一關(guān)鍵零件數(shù)控電加工一模具裝配調(diào)式。 1、塑料模具設(shè)計(jì) 經(jīng)過以上的產(chǎn)品圖處理之后轉(zhuǎn)入模具設(shè)計(jì)階段，包括: (1)2D模具結(jié)構(gòu)圖繪制(AutoCAD ): (2)3D模仁成型部分拆制(Pro/E ); (3)模具零件圖的拆制: 模具零件圖也就是所說的模具加工圖，是根據(jù)模具2D圖和3D圖拆制的模具零件圖。包

21、括模板圖、滑塊座圖、斜撐銷圖、模仁圖、滑塊入子圖、斜銷圖、等，還有頂針備料明細(xì)表、五金零件備料明細(xì)表、出圖明細(xì)表等。 2、試模分析產(chǎn)品缺陷的產(chǎn)生和解決方案 要預(yù)知將產(chǎn)生的缺陷，及補(bǔ)救方案，不能在產(chǎn)生缺陷后無法修改模具。客車空調(diào)內(nèi)飾件屬薄殼件，薄殼件加工成型的質(zhì)量缺陷主要表現(xiàn)在塑件的翹曲變形、表面縮痕和流痕等問題上，對(duì)于這些問題，合理地設(shè)置工藝參數(shù)起著決定性的作用[9]。以翹曲變形為例進(jìn)行分析: 影響塑件變形的因素(工藝參數(shù))主要有:模具溫度、熔體溫度、澆口尺寸、注射、速率、保壓壓力、保壓時(shí)間，同時(shí)還要考慮模具溫度和熔體溫度的交叉因素、熔體溫度和澆口尺寸的交叉因素對(duì)翹曲變形的影響[8]。

22、 （四）客車內(nèi)飾件模具設(shè)計(jì)思路 產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的關(guān)鍵，這不僅需要與產(chǎn)品外觀相協(xié)調(diào)，更要考慮后序的生產(chǎn)裝配、模具設(shè)計(jì)制造等各方面。 1、客車內(nèi)飾件模具產(chǎn)品的形體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 牽扯知識(shí)范圍十分廣泛，主要有材料的選用、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、表面處理、加工手段、包裝裝演幾個(gè)方面，這此因素的運(yùn)用直接影響著客車內(nèi)飾件模具產(chǎn)品的生命和外觀形象的變化?？梢哉f設(shè)計(jì)者的水平高低決定了產(chǎn)品的生命力和產(chǎn)品檔次高低，高檔次產(chǎn)品不一定是高造價(jià)，運(yùn)用低造價(jià)設(shè)計(jì)出高檔次的產(chǎn)品是設(shè)計(jì)者水平高素質(zhì)的體現(xiàn)。 2、客車內(nèi)飾件產(chǎn)品的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 (1)要審查造型設(shè)計(jì)是否合理可靠，包括制造方法、塑件的出模方向、出模斜度、

23、抽芯、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等是否合理; (2)根據(jù)造型要求確定制造工藝是否能實(shí)現(xiàn)，包括模具制造、產(chǎn)品裝配、外觀的噴涂、絲印、材質(zhì)選擇、需采購的零件供應(yīng)等; (3)確定產(chǎn)品功能是否能實(shí)現(xiàn)，用戶使用是否最佳; (4)進(jìn)行具體的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定每個(gè)零件的制造工藝，要注意塑件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、安裝定位、筋骨方式、產(chǎn)品變形、元器件的安裝定位、安裝要求、確定最佳裝配路線; (5)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要盡量考慮模具設(shè)計(jì)和制造的難度，提高注射生產(chǎn)的效率，最大限度地減低模具成本和生產(chǎn)成本; (6)確定整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，檢測手段，保證產(chǎn)品的可靠性。 3、客車內(nèi)飾件產(chǎn)品的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)以上所需要清楚的東西，做好工藝排序，然后進(jìn)入

24、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一裝配圖的設(shè)計(jì)。 (1)3D轉(zhuǎn)2D的CAD圖; (2)成品的開模分析，確定凸、凹模分模面; (3)成品的結(jié)構(gòu)分析，確定機(jī)構(gòu)，如有倒扣的，用斜銷成型或側(cè)滑塊成型; (4)確定模具的結(jié)構(gòu)(兩板模、三板模、及冷熱澆道): (5)成品的收縮率的確定(未加收縮的，給產(chǎn)品在3D圖中放收縮): (6)確定成品的開模腔數(shù)(一模一腔，要注意注射模均衡); (7)確定成品的擺放位置(模腔的); (8)確定模仁的大小(由于客車空調(diào)內(nèi)飾件模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模仁(模腔)需要單獨(dú)加工); (9)畫流道及澆口: (10確定模座大小，調(diào)用模座; (11)將模仁放入模座中的適當(dāng)位置: (12

25、)畫定位圈及注射澆口套; (13)畫頂出機(jī)構(gòu); (14)畫冷卻水路; (15)畫模座其它周邊的結(jié)構(gòu): (16)標(biāo)注模座的尺寸。 （五）論文的主要研究工作 本文以客車內(nèi)飾件模具為實(shí)例來分析研究CAD/CAM技術(shù)在塑料模具中的系統(tǒng)應(yīng)用，改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，探索一條利用先進(jìn)技術(shù)來優(yōu)化設(shè)計(jì)塑料產(chǎn)品及塑料模具新的流程方式。主要具體完成內(nèi)容: 1、客車內(nèi)飾件模具結(jié)構(gòu)分析: 2、完成客車內(nèi)飾件模具注射模設(shè)計(jì); 3、試模分析缺陷并解決。 本文研究前期主要是設(shè)計(jì)方面工作，利用CAD/CAM中與注射模設(shè)計(jì)相關(guān)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，中期時(shí)利用企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備如注射機(jī)、進(jìn)行試加工生產(chǎn)，后期分析產(chǎn)品缺陷并

26、擬定解決方案。 采用CAD/CAM技術(shù)來設(shè)計(jì)塑料產(chǎn)品及模具，可以優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)與創(chuàng)新、提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、減少在試模階段的缺陷、降低生產(chǎn)成本，提高競爭力，也是現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展趨勢。本文研究關(guān)鍵在于如何將專業(yè)知識(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與CAD /CAM技術(shù)具體地、合理地結(jié)合到一起，優(yōu)化出客車內(nèi)飾件塑料產(chǎn)品和塑料注射模具。 二 客車空調(diào)內(nèi)飾件使用塑料要求、內(nèi)飾件分析及注射機(jī)的選用 （一）內(nèi)飾件常用材料 本制件選用熱塑性材料ABS。 ABS 是由三種不同材料組合成的一種聚合物，即丙烯腈，丁二烯和苯乙烯。每種成分都提供了不同的物理化學(xué)性質(zhì)：丙烯腈提供材料以好的硬度、化學(xué)性質(zhì)和抗熱性；丁二

27、烯提供了良好的成形性，表面光澤性和強(qiáng)度；苯乙烯則提供了材料的韌性和抗沖擊性。就形態(tài)而言，ABS 是一種無定形材料。 由這三種材料聚合形成 ABS 這種三元共聚體需要有兩個(gè)過程：苯乙烯-丙烯碃合成過程和聚丁乙烯的分解過程。三種材料的聚合比例以及兩個(gè)過程的分子結(jié)構(gòu)直接影響 ABS 的性質(zhì)。這就使生產(chǎn)設(shè)計(jì)有極大的靈活性，因此市場上有上百種類型的 ABS 材料。商業(yè)上使用的 ABS 材料提供不同的性質(zhì)，如中等到高等的抗沖擊性，從低質(zhì)量到高質(zhì)量的表面光澤性以及優(yōu)良的熱變形性。 ABS 可以提供較好的成形性，表面特性，具有較低的收縮率和極好的尺穩(wěn)定性，并且有很高的沖擊應(yīng)力。 ABS 注塑成型的條件有

28、： (1) 干燥：ABS 具有吸濕性，所以在使用之前需要干燥。通常要80~90℃ (176~195℉)溫度下干燥至少兩個(gè)小時(shí)。使用時(shí)材料所含水分量得超過 0.1%； (2)熔融溫度：通常 ABS 的熔融溫度在 200~280℃ (392~536℉)；建議使用: 230℃ (446℉)； (3)模具溫度：模具溫度要在 25~80℃ (77~176℉)。模具溫度影響件的表面光澤度，模溫越低制件的表面光澤度越差； (4)材料注射壓力：50~100 MPa； (5)材料注射速度：中級(jí)～高級(jí)。 （二）內(nèi)飾件產(chǎn)品圖 （1）由PRO/E軟件生成3D圖，如圖2.1是產(chǎn)品正面，圖2.2是產(chǎn)品反面；

29、 （2）塑料材質(zhì)：ABS； （3）模具腔數(shù) ：一模一腔 ； （4）模具形式：冷流道（兩板）； 圖2.1 空調(diào)內(nèi)飾件正面 圖2.2 空調(diào)內(nèi)飾件背面 （三）內(nèi)飾件樣品分析 此分析主要是在Pro/E中分析。 Pro/E:可進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、仿真等。本例對(duì)3D圖進(jìn)行分析看它是否易于成型，主要有壁厚、拔模角、結(jié)構(gòu)等，并大至分好分模面。 1、樣品壁厚檢查(料厚均勻性分析) 空調(diào)內(nèi)飾件的壁厚對(duì)部件的很多關(guān)鍵特性的影響至關(guān)重要，包括結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、外觀、成型及成本。設(shè)計(jì)階段優(yōu)化的內(nèi)飾件厚度可以降低后續(xù)可靠性測試的風(fēng)險(xiǎn)，修模的成本以及成型的困難。 壁厚檢查包括成

30、品壁厚分布、平均壁厚檢查、是否有過薄難以充填或過厚處。對(duì)于塑料件來說，壁厚不均會(huì)使其在注射成型時(shí)產(chǎn)生縮水現(xiàn)象。塑件的厚度不應(yīng)過厚或過薄。壁厚要均勻，厚薄差別盡量控制在基本壁厚的25%以內(nèi)，可以避免明顯的翹曲、填充及外觀缺陷等問題。 2、脫模角檢查(拔模角分析) 要對(duì)所有平行于模具分開的方向的面進(jìn)行拔模。拔模角檢查包括確認(rèn)是否有拔模、須拔模處、脫模度數(shù)，角度小是否會(huì)造成成品刮傷或貼凹模等。樣品的脫模角決定了成品在模具開模時(shí)能否順利脫出，是否會(huì)產(chǎn)生粘模等現(xiàn)象。所以當(dāng)拿到客戶樣品時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行脫模角檢查。 塑件在脫模方向的拔模角，視成型面深度而定，一般在0.5°~2°之間。對(duì)于模具上動(dòng)模和定模

31、之間的擦破位，拔模角應(yīng)大于1.5°為好，少數(shù)也可能小于1.5°，但不能沒有拔模角。 3、樣品分型面的確定(分型面分析) 樣品的分型面應(yīng)有利于產(chǎn)品的成型和脫模，并且分型線不應(yīng)該存在有尖角的地方，否則模仁(指成型部分，型腔、型芯單獨(dú)做鑲在模板里)無法加工，且產(chǎn)品也很難成型。 模具分型線設(shè)計(jì)原則一般選在塑件的最大輪廓線上，因此采用切片法尋找最大輪廓線。其具體思想是根據(jù)分型方向形成一系列切面然后計(jì)算出所有切面同塑件模型相交的閉合輪廓線，再提取每個(gè)輪廓線上的最左和最右點(diǎn)，連接這些點(diǎn)形成塑件輪廓的分型線[9]。這種方法適合帶有自由曲面的塑件，如客車空調(diào)內(nèi)飾件表面。 4、澆口進(jìn)料形式確定(澆口分析)

32、 澆口的類型很多，常見的有側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、扇形澆口等多種，根據(jù)其特性來選擇使用的不同場合。澆口一般都較細(xì)小，因此流動(dòng)阻力很大，細(xì)微的變化都會(huì)對(duì)塑料熔體的充填產(chǎn)生很大的影響。澆口設(shè)計(jì)主要有澆口的數(shù)目、位置、形狀和尺寸的設(shè)計(jì)。澆口的數(shù)目和位置主要影響充填模式，而澆口的形狀和尺寸主要影響熔體流動(dòng)性質(zhì)。澆口的設(shè)計(jì)一方面應(yīng)該保證提供一個(gè)快速、均勻、平衡、單一方向流動(dòng)的充填模式，另一方面應(yīng)該避免射流、滯流、凹陷等現(xiàn)象[10] 針對(duì)模擬分析存在的問題，可以借助于3D計(jì)算機(jī)造型系統(tǒng)修改制品設(shè)計(jì)，或修改模具設(shè)計(jì)[12]?？梢蕴岣咚芰现破返馁|(zhì)量，避免模具返工和修改設(shè)計(jì)，節(jié)省時(shí)間和金錢。 塑料注射

33、成型充填模擬軟件都是采用基于中性層模型的有限元/有限差分方法。所謂中性層就是假想的位于模具型腔和型芯中間的層面，但在應(yīng)用上有較大局限性，將被型腔表面模型取代[13]。 了解所應(yīng)用的塑料特性后，對(duì)初選澆口時(shí)有一定的作用。利用Moldflow進(jìn)行分析時(shí)軟件將自動(dòng)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫中的塑料數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 其主要分析內(nèi)容: 初步設(shè)定澆口位置后，分析塑件的填充效果、是否有短射、流動(dòng)溫度差(澆口處與最終成型處溫度差愈小愈好)等，播放小圖標(biāo)，可表現(xiàn)動(dòng)畫效果，如塑料流動(dòng)過程等。 （1）充模時(shí)間：指澆注塑料從澆口到當(dāng)前位置的注塑流動(dòng)時(shí)間。它的主要用途為確定澆注路徑的平衡性和用于理解熔接痕和氣囊的形成。

34、 另外，從填充時(shí)間的結(jié)果可以看出是否發(fā)生短射，可根據(jù)情況調(diào)整澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和注射工藝參數(shù)來改善。從填充時(shí)間的動(dòng)態(tài)圖可以了解各個(gè)時(shí)刻塑料熔體在模具型腔內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)。平衡的流動(dòng)狀態(tài)，每股料流將同時(shí)到達(dá)型腔未端;不平衡的流動(dòng)狀態(tài)，將會(huì)引起某些區(qū)域還未填滿而另一區(qū)域已經(jīng)產(chǎn)生過保壓，使該區(qū)域的密度比其它區(qū)域大，質(zhì)量大造成材料的浪費(fèi)和機(jī)械性能的差異。 (2)壓力下降:表示從澆注口到當(dāng)一前位置的壓力差值。從壓力分布的結(jié)果可以了解型腔內(nèi)壓力的分布情況。在平衡流動(dòng)狀態(tài)下，壓力總是從澆口到型腔未端逐步降低。若壓力在型腔與澆口間產(chǎn)生突變，也就是流動(dòng)不平衡，將會(huì)使塑件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，造成產(chǎn)品頂出后變形或使用中發(fā)生應(yīng)

35、力破壞?？梢酝ㄟ^調(diào)整澆口的位置、大小或澆口的數(shù)量來改變型腔內(nèi)壓力變化的分布情況。 (3)波前溫度:表示注射過程中塑料溫度的變化。塑料充模過程中溫度的變化，溫度由高變低，這是因?yàn)槟＞呤抢涞模詼囟扔砷_始230℃進(jìn)料到充滿，降為50℃ 。 (4)氣囊位置:氣囊主要是由于不平衡的流動(dòng)路徑或滯流效應(yīng)造成的。氣囊盛要會(huì)造成短射、局部位置燒焦等，使零件的局部位置性能變差。與填充時(shí)間的疊加圖可以了解模具型腔內(nèi)困氣位置，可通過在困氣位置設(shè)置排氣或鑲件來改善困氣。 (5)熔接痕位置:是指兩股以上流動(dòng)的熔融塑料前鋒相接觸時(shí)，由于料流前鋒溫度下降，接觸表面不能很好地熔合。冷卻凝固后產(chǎn)生熔接線，即圖中的

36、紅線部位，其余是氣泡。在注射成型加工中，熔接縫的產(chǎn)生主要是由于型腔的結(jié)構(gòu)造成的，如多澆口、有型芯或有嵌件的塑件中，必然造成多股料流同時(shí)充模，然后匯聚相接而熔合在一起;另外，若塑件壁厚過厚或厚度不均、注射速率過高而形成噴射流及模具排氣不良等，都會(huì)產(chǎn)生熔接縫。熔接痕形成的形態(tài)結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能都完全不同于其它部分的三維區(qū)域，使得熔接縫的力學(xué)性能大大低于塑件的其它部分，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，削弱了制品的機(jī)械性能[20]。所有塑料加工成型中，都可能產(chǎn)生熔接縫。熔接縫盡管難以避免，通過這一結(jié)果與填充時(shí)間的疊加圖，可以預(yù)見到熔接縫的位置和強(qiáng)度，再通過修改制品結(jié)構(gòu)或模具設(shè)計(jì)，減輕熔接縫的不利影響，可以大大減輕熔接縫對(duì)

37、制品強(qiáng)度的影響，來滿足使用上的要求。在注射成型過程中，熔接痕和氣泡的產(chǎn)生，一般而言難以避免，產(chǎn)生的原因是塑料流動(dòng)不平衡造成的。流動(dòng)不平衡與塑件壁厚和流經(jīng)的路徑情況有關(guān)。為減少熔接痕和氣泡的產(chǎn)生，可以采用改變塑件壁厚的方法。熔接痕和氣泡是否成為問題，要看具體情況。 （四）客車空調(diào)內(nèi)飾件注射機(jī)的選擇 模具與設(shè)備必須配套使用，多數(shù)都是根據(jù)成型設(shè)備種類進(jìn)行模具設(shè)計(jì).設(shè)計(jì)模具之前，首先要選好成型設(shè)備，了解其性能，如注射容量、鎖模力、注射壓力、模具安裝尺寸、頂出方式和距離、噴嘴直徑和噴嘴球面半徑、定位孔尺寸、模具最大最小厚度、模板行程、模具外形大小能否安裝等。 1、選擇注射機(jī)時(shí)應(yīng)注意的問題 (1)

38、注射機(jī)的拉桿內(nèi)間距應(yīng)大于模具的寬度，以便模具能順利安裝; (2)應(yīng)該使模具厚度處于注射機(jī)的最小裝模厚度和最大裝模厚度之間; (3)注射機(jī)噴嘴的球面半徑應(yīng)小于模具澆口套的球面半徑; (4)注射機(jī)應(yīng)有足夠的頂出行程[14]。 總之，應(yīng)根據(jù)模具的實(shí)際情沉來選擇注射機(jī)，如圖2.1所示。 圖2.1，臥式螺桿式注射機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 1.機(jī)身2.電動(dòng)機(jī)及液壓泵3.注射液壓缸4.齒輪箱 5.齒輪傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)6.料斗7.螺桿 8.加熱器9.料筒10.噴嘴11.定模固定板12.模具13.拉桿14.動(dòng)模固定板15.合模機(jī)構(gòu)16.合模液壓缸17.螺桿傳動(dòng)齒輪18.螺桿花鍵19.油箱 2、模具的具體情況

39、 (1)最大外形尺寸為390mm×248mm×20mm; (2)產(chǎn)品成型約需380cm3的融熔塑料，其中成品需378cm3，澆注系統(tǒng)需2cm3。 (3)頂出距離為40mm。 根據(jù)以上分析，擬選用型號(hào)為600H-230 60 TONS5.47 OZ(40mm)注射機(jī)，該注射機(jī)具體參數(shù)如下表2.2所示: 最大鎖模力（T） 543.28 最大注射壓力（MPA） 144.45 表2-2注射機(jī)類型機(jī)設(shè)備參數(shù) 3、注射參數(shù)的確定 經(jīng)PRO/E模流分析，得: (1)注射壓力為100Mpa; (2)鎖模力為300KN; (3)開模行程為140mm; (4)頂出行程為40mm; (

40、5)模具溫度為50℃。 （五）本章小結(jié) 本章分析了客車空調(diào)內(nèi)飾件的常用塑料ABS的性能，并選其作為內(nèi)飾件的材料。另外，本章還提出了在成型過程中應(yīng)注意收縮率大小的選取的問題，并提出了解決的技術(shù)問題，以便獲得好的配合質(zhì)量。 Pro/E可進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、NC加工、仿真等。本例對(duì)3D檔進(jìn)行分析看它是否易于成型，主要有壁厚、拔模角、結(jié)構(gòu)等，并大至分好分模面。 接下來就可進(jìn)行模具設(shè)計(jì)了，在注塑成型模擬的幫助下設(shè)計(jì)型腔布置，便于優(yōu)化流道設(shè)計(jì)，減少開發(fā)時(shí)間和成本。型腔和流道布置對(duì)所需的合模力有極大的影響。在某些情況下，通過注塑成型模擬，改進(jìn)設(shè)計(jì)，可以把最初的合模力人大降低。這具有重大

41、的成本意義。 本章選擇了具體型號(hào)的注射機(jī)，注射機(jī)的選擇是與模具設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行的，不能模具設(shè)計(jì)完后選注射機(jī)。因?yàn)?，模具上的很多結(jié)構(gòu)尺寸因注射機(jī)尺寸而定，如模具的定位圈、澆口套、模座板、推出距離等尺寸皆與注射機(jī)尺寸有關(guān)。 另外，本章也講述了選用注射機(jī)應(yīng)注意的問題，實(shí)際上是對(duì)注射機(jī)的校核及選用。在選擇具體規(guī)格時(shí)，塑件所需量應(yīng)位于最大注射量20%~80%之內(nèi)。 三 客車空調(diào)內(nèi)飾件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括分模線位置、滑塊夾線、澆口型式及位置、頂出方式及位 置、定位方式、冷卻方式等。為了適應(yīng)生產(chǎn)，常將模具做以下分解: (1)成型部分:包括模仁、滑塊鑲件、斜銷等。 (2)模

42、座:用機(jī)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)開合模動(dòng)作，包括模板、?；瑝K座等。 之后在PRO/E中對(duì)產(chǎn)品放縮水，再轉(zhuǎn)到CAD中畫組立圖，定澆道形式、模穴及排布形式。再定出模仁的厚度及模座的大小。調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)模座圖成型、冷卻、澆道、頂出等部分的結(jié)構(gòu)。最后標(biāo)注。 （一）模具的開合模動(dòng)作 由圖3.1內(nèi)飾件裝配簡圖可知，該模具屬于二板模。 圖3.1內(nèi)飾件裝配簡圖 當(dāng)注射成型亢畢后，注射機(jī)帶動(dòng)模具凸模部分運(yùn)動(dòng)。由于開閉器具有很人的撐緊力，凸模板與凹模板不會(huì)先打開，但卸料板與凹模板由于小拉桿上彈簧的彈力而首先分開，當(dāng)小拉桿在凸毋模板內(nèi)的行程完成后，凹凸模板和凹模仁內(nèi)的澆道凝料在拉料銷的作用下被拉出。隨后，上固定板與卸料板開

43、始分開，在此過程中拉料銷與澆道凝料斷開，澆道凝料自動(dòng)落入注射機(jī)下的產(chǎn)品箱中。最后，凸凹模板刁‘被打開，推出機(jī)構(gòu)將塑件推出，機(jī)械手將塑件取下。至此，開模動(dòng)作完成。模具的合模動(dòng)作正好與開模動(dòng)作相反。 （二）模仁設(shè)計(jì) 1、模仁形狀 模仁指模具鑲塊，型腔的繪制。由于成型零件的成型部分與塑件外表面一致，所以將塑件的三視圖，經(jīng)鏡像處理(AutoCAD)后，直接放在組立圖中，畫出成型模腔，分別是凹模和凸模。 一般來說，凸模側(cè)(指動(dòng)模側(cè))虎口為凸形，且高于最高成型點(diǎn)，這是因?yàn)橐乐乖诩庸r(shí)或各工段轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，模仁掉在地上而損傷成型面。凹模側(cè)(指定模側(cè))為凹形。 2、模仁降面 模仁降面指型腔部分10

44、mm以外的部分，降下0. 1 mm左右。這是因?yàn)閮?nèi)飾件對(duì)外觀的要求高，不允許有毛邊存在，為了提高模具的封膠能力，降面以減小靠破面積，提高壓強(qiáng)。動(dòng)定模合模后仍有0. 05mm的間隙，就是這個(gè)道理。降面多降凹模表面以利于開排氣槽。 3、模仁大小的確定 總的原則是在滿足使用要求的前提下，盡量緊湊。這是要有塑件的成型空間外，還要有水路、螺栓等。最重要的是要為以后設(shè)計(jì)變更留下足夠的空間，如水路的布置。除要考慮其冷卻是否均勻外，還要盡量留夠放入鑲件的空間。模仁邊長=樣品邊長+60mm，但模仁的邊長一般取整數(shù)，并且必須是5或10的倍數(shù)。 （三）設(shè)計(jì)成型零件的工作尺寸 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模

45、直接構(gòu)成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。 成型零件工作尺寸計(jì)算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造凸差和平均磨損量進(jìn)行計(jì)算；另一種是按極限收縮率、極限制造凸差和磨損量進(jìn)行計(jì)算； 圖3-2 塑件基本尺寸 一種方法簡便，但不適合精密塑件的模具設(shè)計(jì)，后一種復(fù)雜，但能較好的保證尺寸精度。本設(shè)計(jì)采用平均值法。 （四）導(dǎo)向與定位機(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(dòng)、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。錐面定位機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的精密對(duì)中定位。 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

46、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(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。 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。 設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)有： 1）合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)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(xiǎn)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(duì)稱布置，或不等直徑對(duì)稱布置。 2）導(dǎo)柱工作部分長度應(yīng)比型芯端面高出6~8 mm，以確保其導(dǎo)向與引導(dǎo)作用。 3）導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7

47、，低精度時(shí)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。 4）導(dǎo)柱可以設(shè)置在動(dòng)?；蚨＃O(shè)在動(dòng)模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。 （五）頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì) 注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凹?；蛐托旧厦摮?，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機(jī)構(gòu)，也稱頂出機(jī)構(gòu)。 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般遵循以下原則： 1）塑件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作。 2）由于塑件收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)盡量靠近型芯，同時(shí)推出

48、力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位。 3）結(jié)構(gòu)合理可靠，便于制造和維護(hù)。 本設(shè)計(jì)使用簡單的推桿和推管脫模機(jī)構(gòu)，因?yàn)樵撍芗姆中兔婧唵危Y(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，采用推簡單的脫模機(jī)構(gòu)可以簡化模具結(jié)構(gòu)，給制造和維護(hù)帶來方便。在對(duì)脫模機(jī)構(gòu)做說明之前，需要對(duì)脫模力做個(gè)簡單的計(jì)算。 1、脫模力的計(jì)算 首先需要對(duì)塑件進(jìn)行理想模型建模，其中A段是塑件凹槽鎖位的長度，長度為5mm，B段是圓弧形殼體的理想建模，長度為10mm塑件的兩端斜率不一致，所以取平均值為脫模斜度。 注：A段脫模斜度為0°，所以A段F= F；B段脫模斜度為26°，需要按前面的分析求解。因?yàn)橹萍?duì)型芯的力總是阻礙脫模，所以，在( cos－si

49、n)為負(fù)時(shí)我們?nèi)∑浣^對(duì)值。由于以上所計(jì)算得的只是一腔的脫模力，所以總的脫模力為： F=2 F=2×16662=33324（N）； 2、推桿脫模機(jī)構(gòu) 推桿脫模機(jī)構(gòu)是最簡單、最常用的一種形式，具有制造簡單、更換方便、推出效果好等特點(diǎn)。推桿直接與塑件接觸，開模后將塑件推出。 推桿的截面形狀；可分為圓形，方形或橢圓形等其它形狀，根據(jù)塑件的推出部位而定，最常用的截面形狀為圓形；推桿又分為普通推桿和成型推桿兩種，前者只是起到將塑件推出的作用，后者不僅如此還能參與局部成型，所以，推桿的使用是非常靈活的。 1）推桿尺寸計(jì)算：本設(shè)計(jì)采用的是推管和推桿推出，在求

50、出脫模力的前提下可以對(duì)推桿或推管做出初步的直徑預(yù)算并進(jìn)行強(qiáng)度校核。本設(shè)計(jì)采用的是圓形推桿，圓形推桿的直徑由歐拉凸式簡化為： d=k() （3-3） =1.5×() = 4.91 mm 式中d—推桿直徑； n—推桿的數(shù)量，n取31（把推管當(dāng)作推桿） L—推桿長度（參考模架尺寸，估取L=150）； 材料的彈性模量，取E=2.1×10MP k—安全系數(shù)，取k=1.5； F—總的脫模力，F(xiàn)=33324（N）； 實(shí)際推桿尺寸直徑為5 mm，推管直徑為7 mm，可見是符合要求的。但為了安全起見，再對(duì)其進(jìn)行

51、強(qiáng)度校核，強(qiáng)度校核凸式為： d≥ （3-4） ＝ ＝ 3mm 滿足強(qiáng)度要求。 []—推桿材料的許用壓應(yīng)力, []=150Mpa。 2）推桿的固定形式：推桿的固定形式有多種，但最常用的是推桿在固定板中的形式，此外還有螺釘緊固等形式。 3）推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向：當(dāng)推桿較細(xì)或推桿數(shù)量較多時(shí)，為了防止因塑件反阻力不均勻而導(dǎo)致推桿固定板扭曲或傾斜折斷推桿或發(fā)生運(yùn)動(dòng)卡滯現(xiàn)象，需要在推出機(jī)構(gòu)中設(shè)置導(dǎo)向零件，一般稱為推板導(dǎo)柱。 圖3-4 推桿的安裝圖

52、 4）推出機(jī)構(gòu)的復(fù)位：脫模機(jī)構(gòu)完成塑件的頂出后，為進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)必須回復(fù)到初始位置，目前常用的復(fù)位形式主要有復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用彈簧復(fù)位，彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)是一種最簡單的復(fù)位方式。推出時(shí)彈簧被壓縮而合模時(shí)彈簧的回力機(jī)構(gòu)。 5）推桿與模體的配合：推桿和模體的配合性質(zhì)一般為H8/f7或H7/f7，配合間隙值以熔料不溢料為標(biāo)準(zhǔn)。配合長度一般為直徑的1.5~2倍，至少大于15mm，推桿與推桿固定板的孔之間留有足夠的間隙，推桿相對(duì)于固定板是浮動(dòng)的。 3、推管脫模機(jī)構(gòu) 推管又稱空心推管。它特別適用于圓環(huán)形、圓筒形等中心帶孔的塑件脫模。推管脫模

53、推頂塑件平穩(wěn)可靠；推管整個(gè)周邊推頂塑件，使塑件受力均勻，無變形，無推出痕跡；主型芯和型腔可同時(shí)設(shè)計(jì)在動(dòng)模一側(cè)，有利于提高塑件的同軸度等優(yōu)點(diǎn)。 1）推管的固定形式：主型芯固定于動(dòng)模座板，如圖所示：此種結(jié)構(gòu)型芯較長，型芯可作為脫模機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向柱，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠，多用于推出距離不大的情況，推管內(nèi)徑與型芯配合，外徑與模板配合，一般均采用間隙配合。小直徑推管取H8/f8，大直徑推管取H8/f7。推管與型芯配合長度為推出行程加3~5mm，故可將推管尾部內(nèi)徑擴(kuò)大或?qū)⑿托疚膊繙p小，以利于減小摩擦阻力。推管與模板的配合長度為推管外徑的0.8~2倍。此外還有。主型芯固定于動(dòng)模型芯固定板和推管開槽結(jié)構(gòu)，限于篇幅，

54、在此不做敘述。 2）推管脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：從推管的強(qiáng)度和加工角度考慮，推管壁厚應(yīng)大于1.5mm，細(xì)小的推管可以作成階梯形，推管內(nèi)徑和外徑在頂出時(shí)，不應(yīng)與型芯或模體摩擦，為此推管內(nèi)徑應(yīng)大于塑件內(nèi)徑，推管外徑應(yīng)小于塑件外徑，如圖所示：推管材料、熱處理與表面粗糙度要求與推桿相同，多采用前段局部淬火，其長度大于配合長度和推出形程之和。 該設(shè)計(jì)本考慮了用推件板脫模機(jī)構(gòu)，但是由于該塑件不是規(guī)則的圓柱體形，并且考慮到還有4個(gè)鑲件，若采用推件板雖然能夠讓推出平穩(wěn)，并且不留痕跡，能保證兩個(gè)配合面的平整度，但是，這讓模具的制造困難，鑲件與型芯之間，型芯與推件板之間需要精加工才能保證配合

55、精度，同時(shí)型芯的固定也會(huì)造成精度問題，而且推件板的定位精度只是由導(dǎo)柱來決定，但導(dǎo)柱的定位精度0.02~0.062mm之間，0.02mm是ABS料的排氣槽深度，可見，這樣的定位精度不是很高，當(dāng)然使用推件板脫模也是可行的，只是要另外增設(shè)定位機(jī)構(gòu)，如斜面精定位，加凸、凹模上加裝精定位塊等。 （六）排氣設(shè)計(jì) 在塑料熔體填充注射模腔過程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而形成的水蒸汽，塑料局部分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，塑料助劑揮發(fā)（或化學(xué)反應(yīng)）所產(chǎn)生的氣體以及熱固性塑料交聯(lián)硬化釋放的氣體等；這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排出模腔，將在制件上形成氣孔，接縫，表面輪廓

56、不清，不能完全充滿型腔，同時(shí)，還會(huì)因?yàn)闅怏w被壓縮而產(chǎn)生的高溫灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕，色澤不佳等缺陷。 模具的排氣可以利用排氣槽排氣，分型面排氣，利用型芯，推桿，鑲件等的間隙排氣。ABS料推薦的排氣槽深度為0.02mm。 排氣設(shè)計(jì)原則： 通常，選擇排氣槽的開設(shè)位置時(shí)，應(yīng)遵循以下原則： 1）排氣口不能正對(duì)操作者，以防熔料噴出而發(fā)生工傷事故； 2）最好開設(shè)在分型面上，如果產(chǎn)生飛邊易隨塑件脫出； 3）最好設(shè)在凹模上，以便于模具加工和清模方便； 4）開設(shè)在塑料熔體最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的終端 5）開設(shè)在靠近嵌件和制件壁最薄處，因?yàn)檫@樣的部位最容易形成熔接痕；

57、 6）若型腔最后充滿部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或活動(dòng)的型心時(shí)，可在型腔相應(yīng)部位鑲嵌燒結(jié)的多孔金屬塊，以供排氣； 7）高速注射薄壁型制件時(shí)，排氣槽設(shè)在澆口附近，可使氣體連續(xù)排出； 排氣槽的開設(shè)位置尺寸：若制件具有高深的型腔，那么在脫模時(shí)需要對(duì)模具設(shè)置引氣系統(tǒng)，那是因?yàn)橹萍砻媾c型心表面之間在脫模過程中形成真空，難于脫模，制件容易變形或損壞。熱固性塑料制件在型腔內(nèi)的收縮小，特別是不采用鑲拼結(jié)構(gòu)的深型腔，在開模時(shí)空氣無法進(jìn)入型腔與制件之間，使制件附粘在型腔的情況比熱塑性

58、制件更甚，因此，必須引入引氣系統(tǒng)。 （七）確定模板厚度 1、確定凸模板的厚度 凸模板在實(shí)踐中一般取模仁最底端向下30mm~40mm,即可滿足模具的使用要求。由于模板形狀較為復(fù)雜，用現(xiàn)成的力學(xué)凸式套用誤差較大，而一般實(shí)際生產(chǎn)中不會(huì)采用理論數(shù)值，實(shí)際數(shù)值往往都大于理論數(shù)值，在這里采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。由于本產(chǎn)品深度較大，產(chǎn)品精度較高，為了使模板變形最小，取模仁最底端向下40mm。模板邊長=樣品邊長+(100~160) mm，模板的邊長一般取整數(shù)，并且必須是5或10的倍數(shù)。 2、確定凹模板的厚度 凹模板厚度在實(shí)踐中一般取模仁最底端向上20mm~30mm，即可滿足模具的使用要求。如果結(jié)構(gòu)不是很復(fù)

59、雜，可以選擇2Omm。但是，考慮到水路壓板的排步最后將凹模板底端尺寸加大到40mm。模板的邊長一般取整數(shù)，并且必須是5或10的倍數(shù)。 （八）確定模具冷卻系統(tǒng) 在注射成型過程中，模具溫度直接影響塑件的質(zhì)量，如收縮率、翹曲變形、耐應(yīng)力開裂性和表面質(zhì)量等，并且對(duì)生產(chǎn)效率起決定作用，在注射過程中，冷卻時(shí)間占注射成型周期80%[15]。 模溫過高，會(huì)使冷卻時(shí)間延長而降低生產(chǎn)率，使制品在脫模過程中和脫模后發(fā)生變形、頂白、粘模等缺陷，影響制品外觀，降低形位和尺寸精度;模溫過低，會(huì)降低塑料熔體的流動(dòng)性，增加流動(dòng)剪切應(yīng)力，使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，脫模后易變形開裂，還會(huì)出現(xiàn)冷流痕、銀絲、充模不滿等缺

60、陷;模腔與模芯或模具的局部溫差過大，也會(huì)導(dǎo)致塑件收縮不均，引起制品的彎曲(或翹曲)變形。模具溫度95%的熱量通過冷卻水帶走。 因此，模具冷卻是比較重要的，如果冷卻系統(tǒng)開設(shè)不當(dāng)，會(huì)使產(chǎn)品的生產(chǎn)周期增長，生產(chǎn)效率下降，同時(shí)塑件質(zhì)量也會(huì)受到影響[16] [17] [18]。 1、凸模水路系統(tǒng) 如圖3.5為凸模水路簡圖，他由兩部分構(gòu)成，一路冷凸模. 采用六根冷卻水管，管徑為10mm，管中心距為60mm,冷卻液選用水。如圖所示。 圖3.5 凸模水路簡圖 2、凹模水路系統(tǒng) 水路一般距離產(chǎn)品10~15mm，避免與其他零件發(fā)生干涉。水路系統(tǒng)同凸模水路系統(tǒng)。 （九）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆口是連

61、接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個(gè)，一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。澆口的類型有很多，有點(diǎn)澆口，側(cè)澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應(yīng)用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定，該模具采用側(cè)澆口，其有以下特性: （1）形狀簡單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證； （2）試模時(shí)如發(fā)現(xiàn)不當(dāng)，容易及時(shí)修改； （3）能相對(duì)獨(dú)立地控制填充速度及封閉時(shí)間； （4）對(duì)于內(nèi)飾件塑件，流動(dòng)充填效果較佳。 一般側(cè)澆口的厚度0.5~1.5mm,寬度為1.5~5m

62、m,澆口長度為1.5~2.5mm。 （十）模架 如圖3.7所示模架圖。產(chǎn)品長390mm，寬248mm，選取標(biāo)準(zhǔn)模架CI型號(hào)6060，A板長600mm，厚度120mm,B板長600mm,厚度150mm,C板長600mm,厚度150mm。 模腳高度一般等于凸模板高度，為100 mm;根據(jù)這幾組數(shù)據(jù)可基本確定模架的形狀。 根據(jù)計(jì)算所得到的數(shù)據(jù)，盡量接近標(biāo)準(zhǔn)模座。 圖3.6 模架圖 （十一）模具典型零件的選材 模仁組件是模具成型部分，肩負(fù)了成型的全部工作，從注射、進(jìn)澆到排氣、固化成型，工作溫度相當(dāng)高，塑料對(duì)模具有腐蝕作用，材料選用好壞直接決定了模具質(zhì)量。因此，材

63、料必須具有以下特性: (1)良好的加工性能，良好的耐磨性和耐腐蝕性能; (2)足夠的強(qiáng)度、硬度、韌性; (3)良好的耐熱性、熱穩(wěn)定性、熱疲勞性: (4)良好的尺寸穩(wěn)定性、良好的淬透性，熱處理變形小。 （十二）裝配 裝配圖 如圖3.8 和3.9 分別為裝配主視圖和俯視圖。 圖3.7裝配主視圖 圖3.8 裝配俯視圖 （十三）試模 模具圖交工后，設(shè)計(jì)者工作并未完成，往往需要跟蹤模具加工制造全過程及試模修模過程，及時(shí)增補(bǔ)設(shè)計(jì)疏漏之處，更改設(shè)計(jì)不合理之處，或?qū)δ＞呒庸S方不能滿足模具零件局部加工要求之處進(jìn)行變通，直到試模完畢能生產(chǎn)合格注塑件。試模中應(yīng)注意

64、的其它問題: (1)頂桿高度的變化:由于受熱膨脹的原因，工作中頂桿高度發(fā)生變化，等熱穩(wěn)定后再作調(diào)整; (2)粘模:試模中開始幾模內(nèi)易發(fā)生粘模的情況，幾模之后就會(huì)好了; (3)成型條件選取:開始試模時(shí)，原則上選擇低壓、低溫和較長時(shí)間條件下成型，然后按壓力、時(shí)間、溫度的先后順序變動(dòng)[19]。 (4)注射速度選取:一般壁薄面積大時(shí)，采用高速注射，壁厚面積小時(shí)，采用低速注射。 （十四）本章小結(jié) 本章是在對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析及選擇好注射機(jī)后，擬定模具結(jié)構(gòu)，確定為三板式模具。用AutoCAD畫裝配圖，這個(gè)過程是“邊設(shè)計(jì)(計(jì)算)、邊繪圖、邊修改”的過程，不能指望所有結(jié)構(gòu)尺寸與數(shù)據(jù)一下就能合適，需經(jīng)

65、反復(fù)多次修改。采用1:l的比例，先從型腔開始，由里向外，主與俯、側(cè)視圖同時(shí)進(jìn)行: (1)型腔與型芯的結(jié)構(gòu): (2)澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu); (3)分型面及分型脫模機(jī)構(gòu); (4)滑塊機(jī)構(gòu)、合模導(dǎo)向與復(fù)位機(jī)構(gòu); (5)冷卻或加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式與部位; (6)安裝、支承、連接、定位等零件的結(jié)構(gòu)、數(shù)量及安裝位置; (7)確定裝配圖的圖紙幅面、繪圖比例、視圖數(shù)量布置及方式。 標(biāo)注技術(shù)要求和使用說明，包括某些性能的要求(如頂出機(jī)構(gòu)、側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)等)，裝配工藝要求(如裝配后分型面的貼合間隙大小、上下面的平行度、需山裝配確定的尺寸要求等)，使用與裝拆注意事項(xiàng)及檢驗(yàn)、試模、維修、保管等，達(dá)到要求

66、。 四 客車空調(diào)內(nèi)飾件產(chǎn)生缺陷原因及解決方案 （一）龜裂 龜裂是塑料制品較常見的一種缺陷，產(chǎn)生的主要原因是由于應(yīng)力變形所致。主要有殘余應(yīng)力、外部應(yīng)力和外部環(huán)境所產(chǎn)生的應(yīng)力變形。 (1)殘余應(yīng)力引起的龜裂 殘余應(yīng)力主要由于以下三種情況。即填充過剩、脫模推出和金屬鑲件造成的，作為在填充過剩的情況下產(chǎn)生的龜裂，其解決方法主要可以從下幾方面如手。 ①由于直澆口壓力損失最小，所以，如果龜裂最主要產(chǎn)生在直澆口附近，則可考慮改用多點(diǎn)進(jìn)料方式，側(cè)進(jìn)料等。 ②在保證樹脂不分解，不劣化的前提下，適當(dāng)提高樹脂溫度可以降低熔融粘度，提高流動(dòng)性能，同時(shí)也可以降低注射壓力，以降低應(yīng)力的產(chǎn)生。 ③一般情況下，模具溫度較低時(shí)容易產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)適當(dāng)提高溫度，但當(dāng)注射速度較高時(shí)，即使模溫低一些，也可降低應(yīng)力的產(chǎn)生。 ④注射和保壓時(shí)間過長也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，將其適當(dāng)縮短或進(jìn)行多次保壓力效果較好。 (2)外部應(yīng)力引起的龜裂 這里主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)不合理而造成應(yīng)力集中，特別是在尖角處更需注意。 (3)外部環(huán)境引起龜裂 由于化學(xué)藥品、吸潮等引起的水降解。 （二）填充不足 填充不足的主要原因有