長(zhǎng)方形掛鉤注塑模具設(shè)計(jì)【塑料掛鉤】,塑料掛鉤,長(zhǎng)方形,掛鉤,注塑,模具設(shè)計(jì),塑料 兩板式塑料注塑模的澆口，分流道和主流道的優(yōu)化 摘要：本文介紹了兩板式塑料注塑模的澆口，分流道和主流道的優(yōu)化尺寸大小。電子收款機(jī)（ECR）的塑料制品被用于這項(xiàng)研究中，其中有三個(gè)電子元器件鑄塑料制品包括登記套管頂部，底部套管和紙架。本文的主要目的是找出澆口，主流道和分流道的最佳尺寸和最佳布局，找出導(dǎo)致澆口，主流道和分流道尺寸不合適的原因。這項(xiàng)研究中使用了三種類(lèi)型的軟件，如CAD工具軟件UG被用來(lái)設(shè)計(jì)3D建模，犀牛軟件作為標(biāo)桿處理工具被用來(lái)設(shè)計(jì)澆口、分流道、主流道和Moldex軟件作為仿真工具被用來(lái)分析塑性流動(dòng)。因此，修正了型腔進(jìn)給系統(tǒng)的位置和尺寸大小，以消除短桿，過(guò)充和兩板系列注塑模具焊縫問(wèn)題。 關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)建模；仿真流動(dòng)；優(yōu)化 1．簡(jiǎn)介 通常的注塑過(guò)程包括三個(gè)階段：注射,合模和冷卻階段。本文介紹了隨著計(jì)算機(jī)日益廣泛的應(yīng)用在設(shè)計(jì)工程，仿真軟件在模具制造行業(yè)的重大影響,而大量的商用軟件市場(chǎng)也增加了[1]。ECR塑料產(chǎn)品采用相同的材質(zhì)和色彩,然而各部分尺寸大小不同。每個(gè)部分都有它自己的模具，但這個(gè)研究,所有的部分都用了這種系列的模具。設(shè)計(jì)模具的困難階段是決定這種系列注射模具的澆口、分流道、主流道的布局、位置、大小與水孔的位置[2],[6],[7]。為了探討了流動(dòng)行為，Moldex軟件仿真軟件用于分析塑性流動(dòng)。 2．方法 本研究首先從設(shè)計(jì)產(chǎn)品三維造型的ECR使用UG軟件，然后在文件被轉(zhuǎn)移到犀牛軟件后處理。在犀牛軟件的進(jìn)給系統(tǒng)如澆口，分流道，主流道，水口和模具設(shè)計(jì)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。最后，Moldex軟件從犀牛軟件中使用進(jìn)口文件。塑料原料，工藝條件決定前要進(jìn)行注射，合模，冷卻和熱曲線分析。如果結(jié)果不符合，必須修改后再進(jìn)行，如圖1所示。 1． 圖1 方法分析 3．設(shè)計(jì) –雙板模具 所有的ECR的文件包括頂級(jí)套管，套管和底紙架，他們分別一步一步出自UG軟件犀牛軟件。該文件被保存在DXF擴(kuò)展文件，它可以通過(guò)犀牛軟件來(lái)讀取。起初，頂套管中打開(kāi)文件，它是犀牛軟件 從實(shí)體模型轉(zhuǎn)換成網(wǎng)狀模型，如圖2（a）。此外，圖2（b）顯示了從UG進(jìn)口的早期階段底部外殼文件軟件犀牛軟件。外殼的底部表面細(xì)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)后取得了細(xì)化網(wǎng)格。腔表面后仍然存在，在核心方已被刪除從移開(kāi)的網(wǎng)格。同樣的方法用于紙架，如圖2（c）所示。 圖2 ECR的網(wǎng)建模 3.1矩形邊緣澆口 矩形邊緣澆口需要確定的尺寸是深度和寬度。該部件深度計(jì)算公式為h =nt，其中h是門(mén)深入（毫米），t為墻截面厚度（毫米），n為材料常數(shù)[3]。從這個(gè)公式可以得出的澆口套管深度為1.2毫米和紙架深度為1.8毫米。邊緣澆口的寬度從公式1 [4] 推導(dǎo)。 W= n x A ? / 30 (1) 其中，W為澆口寬度（毫米），Ａ是表面面積腔（平方毫米），n為材料常數(shù)。通過(guò)計(jì)算得出澆口套管的表面面積８４６４８平方毫米，寬度為5.8毫米。進(jìn)一步計(jì)算，底部寬度為5.9毫米套管和紙架寬度為1.27毫米。 3.2循環(huán)分流道 分流道直徑計(jì)算方式為：部分質(zhì)量乘以密度和部分模具中心距，公式為2 [4]。 　　　　　　　　 D = W ? x L ? / 30 (2) 其中，D是分流道直徑，W是部分質(zhì)量，L是部分模具中心距。頂套管的體積從犀牛軟件得出的是７８２０２立方毫米，重量0.08千克所以主流道直徑為6.5毫米。進(jìn)一步計(jì)算，套管底部直徑為6.7毫米，紙架為1.5毫米。 3.3主流道 主流道尺寸是由型腔板的厚度和從給定角度一直徑7毫米來(lái)決定的。初始冷料井為7毫米，基本冷料井是10毫米。圖3顯示了頂部套管，套管位置及底部紙架一起進(jìn)料系統(tǒng)。 圖3 兩板模的布局 4．填充分析- 雙板模具 從填充分析結(jié)果顯示，總填充的時(shí)間是１.０４１秒。在這階段上，100％有兩種結(jié)果：頂套管短桿和塑料不能流到紙架，如圖4所示。 圖４　填充過(guò)程 頂部外殼進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，因?yàn)榍懊娼Y(jié)合處流位于側(cè)邊，而導(dǎo)致熔合線在該地區(qū)的擴(kuò)大，如圖5所示。熔合線是一個(gè)流動(dòng)的結(jié)果，容易分解成兩個(gè)單獨(dú)的部分。當(dāng)兩方面滿足，他們?cè)噲D重新熔合到一起，從而導(dǎo)致形成一個(gè)單一的一條線，這很容易斷裂[5]。 圖5 頂部套管的熔合線 4.1雙板模具改造 由于過(guò)充，修改澆口尺寸，將底部外殼減少25％，由從5.9毫米降為4.3毫米。分流道由6.7毫米降至至5毫米。紙架的位置由距模具中心50毫米到25毫米，將分流道尺寸提高25％。一些凹槽加在頂部套殼表面，以確保塑料流向頂部套管中心如圖6所示。 圖6 雙板模的修正 4.2修改過(guò)的填充過(guò)程 從填充改性后分析結(jié)果表明，塑料熔體三成分互相平衡。注射前的總時(shí)間為7.804x10-1秒。熔合線已消除了頂部套管中心旁體，結(jié)果是與塑料熔體流向拐角處相交，如圖7所示。 圖7修正后的填充過(guò)程 5．討論 該分流道的紙架的大小增加，來(lái)轉(zhuǎn)移和消除不填充的現(xiàn)象。澆口與底部外殼分流道分別降低因?yàn)檫^(guò)充。頂部套管的上表面加入一些凹槽消除熔合線。結(jié)果是消除了頂部套管中心旁體的熔合線。從結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，由于是短桿的問(wèn)題，二板模紙架的澆口和分流道大小增加了25％，由于過(guò)充問(wèn)題，底殼的澆口和分流道尺寸減小了25％。 6．結(jié)論 這項(xiàng)研究是在分析兩板模中塑料材料的流動(dòng)是成功的。做這些修正改進(jìn)了型腔的布局和進(jìn)給系統(tǒng)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。此外，塑料制品上的短桿缺陷，過(guò)充和熔合線的消除在的在實(shí)際模具中是編造的。 參考文獻(xiàn) 1 S.S.S. 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模具產(chǎn)品是工業(yè)產(chǎn)品制造的基礎(chǔ)，模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。西方發(fā)達(dá)國(guó)家為了適應(yīng)工業(yè)產(chǎn)品品種多、更新快、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的局面，加強(qiáng)了對(duì)生產(chǎn)周期短、精度高、壽命長(zhǎng)、成本低的模具產(chǎn)品的研究和開(kāi)發(fā)，近十多年來(lái)，以日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家為代表的國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的模具技術(shù)水平得到了飛速發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: （1）在模具設(shè)計(jì)制造中已普遍應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。 模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算機(jī)輔助分析技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用，能極大地提高模具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平、制造水平和分析測(cè)試水平。從而達(dá)到縮短生產(chǎn)周期提高產(chǎn)品質(zhì)量和精度，降低產(chǎn)品成本的目的。是模具產(chǎn)品生產(chǎn)的一場(chǎng)革命。目前國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已普遍采用這一技術(shù)。我國(guó)目前己有許多企業(yè)應(yīng)用這一技術(shù)，但從總體來(lái)說(shuō)，應(yīng)用面還不是很普遍。 （2）快速原型制造(RPM)技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。 RPM是激光、光學(xué)掃描、先進(jìn)的新型材料、計(jì)算機(jī)、數(shù)控綜合應(yīng)用的高新技術(shù)，該技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法，對(duì)制造業(yè)的變革是一個(gè)重大的突破。與傳統(tǒng)的機(jī)械加工相比，應(yīng)用該技術(shù)具有制模周期短、成本低、精度高和壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，是綜合經(jīng)濟(jì)效益比較顯著的一類(lèi)制造模具的技術(shù)。該技術(shù)已被汽車(chē)、航空、家電、船舶、醫(yī)療等行業(yè)廣泛應(yīng)用。國(guó)外大型企業(yè)如通用、福特、法拉利、豐田、麥道等企業(yè)都積極在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造中采用這項(xiàng)技術(shù)。在我國(guó)，一些重點(diǎn)模具企業(yè)已運(yùn)用RPM技術(shù)進(jìn)行模具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造，并收到了較好的效果。但大多數(shù)企業(yè)還沒(méi)有應(yīng)用該技術(shù)。 （3）模具標(biāo)準(zhǔn)化程度高。 模具標(biāo)準(zhǔn)化主要包括模具產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、材料標(biāo)準(zhǔn)、加工標(biāo)準(zhǔn)和模具標(biāo)準(zhǔn)件。模具標(biāo)準(zhǔn)化和模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用能極大地影響模具制造周期。使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低產(chǎn)品成本。因此，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的模具標(biāo)準(zhǔn)化程度很高，一般80%左右，而我國(guó)模具企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化程度還較低，一般35%左右。 （4）模具敏捷制造系統(tǒng)發(fā)展較快。 敏捷制造是一種能從受市場(chǎng)變化和個(gè)性化客戶需求驅(qū)動(dòng)而動(dòng)態(tài)多變的不可預(yù)測(cè)的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中求得生存和發(fā)展的能力；是一種新的經(jīng)營(yíng)競(jìng)爭(zhēng)型系統(tǒng)，它不局限于一個(gè)企業(yè)，還可以通過(guò)虛擬企業(yè)來(lái)組織生產(chǎn)、使企業(yè)可通過(guò)根本性的組織再設(shè)計(jì)和制定新的市場(chǎng)戰(zhàn)略，綜合制造、信息、管理等領(lǐng)域的新技術(shù)來(lái)達(dá)到敏捷制造。目前國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的模具敏捷制造發(fā)展較快。這也是我國(guó)模具行業(yè)的近期發(fā)展目標(biāo)。另外，高速銑削加工技術(shù)、超精加工和復(fù)合加工技術(shù)、熱流道技術(shù)等己在國(guó)外先進(jìn)國(guó)家得到了很好的應(yīng)用。這些先進(jìn)的技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了這些國(guó)家模具產(chǎn)品的質(zhì)量、精度。縮短了生產(chǎn)周期，提高了經(jīng)濟(jì)效益，提高了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。 1.1.2 國(guó)外模具技術(shù)發(fā)展及目前水平 近幾年來(lái)，我國(guó)模具技術(shù)有了很大發(fā)展，水平有了較大提高。大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命模具又上了新臺(tái)階。大型復(fù)雜沖模以汽車(chē)覆蓋件模具為代表，我國(guó)主要汽車(chē)模具企業(yè)，己能生產(chǎn)部分轎車(chē)覆蓋件模具，體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模的覆蓋面大增，已從電機(jī)、電器鐵芯片模具，擴(kuò)大到接插件、電子槍零件、空調(diào)器散熱片等家電零件模具上。塑料模具已能生產(chǎn)34英寸大屏幕彩電和48英寸背投式電視的塑殼模具，6.5公斤大容量洗衣機(jī)全套塑料模具及汽車(chē)保險(xiǎn)缸和整體儀表板等塑料模具。塑料模具熱流道技術(shù)日臻成熟，氣體輔助注射技術(shù)己開(kāi)始采用。壓鑄模方面已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體梯級(jí)壓鑄模及汽車(chē)后轎齒輪箱壓鑄模等，模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高，模具交貨期縮短。模具CAD/CAM/CAE技術(shù)較廣泛地得到應(yīng)用，并開(kāi)發(fā)出了有自主版權(quán)的模具CAD/CAM/CAE軟件。 模具標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用更廣泛，品種有所擴(kuò)展。優(yōu)質(zhì)模具鋼的應(yīng)用有較大進(jìn)展，但應(yīng)用面還不夠廣泛。國(guó)產(chǎn)模具鋼鋼種不全，不成系列，多品種，精料化，制品化等尚待解決。模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)水平有了較大提高，但總體來(lái)說(shuō)標(biāo)準(zhǔn)化程度還太低，標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)規(guī)模還不大，品種有待發(fā)展，質(zhì)量有待進(jìn)一步提高，模具修復(fù)技術(shù)也有進(jìn)步，除電刷鍍修復(fù)模具外，又引進(jìn)和開(kāi)發(fā)了多種脈沖焊接機(jī)，修復(fù)效果較好。 1.2 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[2] 當(dāng)前，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多，更新快和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該與這些要求相適應(yīng)。 1.2.1 在模具設(shè)計(jì)制造中將全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù) 模具CAD/CAM/CAE技術(shù)，是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)飛躍，全面普CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟。由于模具CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來(lái)模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度。 1.2.2 快速原型制造(RPM)及相關(guān)技術(shù)將得到更好發(fā)展 快速原型制造技術(shù)是基于新穎的離散/堆積成形思想，根據(jù)零件CAD模型，快速自動(dòng)完成復(fù)雜的三維實(shí)體(模型)制造。PRM技術(shù)可直接或間接用于模具制造，從模具的概念設(shè)計(jì)到制造完成，僅為傳統(tǒng)加工方法所需的時(shí)間的1/3和成本的1/4左右。 1.2.3 高速銑削加工將得到更廣泛的應(yīng)用 國(guó)外高速銑削加工，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)40kr/min～600kr/min，快速進(jìn)給速度可達(dá)到30～80 m/min，加速度可達(dá)2.5g，挨刀時(shí)間可提高到1～2s。大幅度提高了加工效率，并可獲得Ra≤lμm的表面粗糙度，使用高速銑削可縮短模具制造周期，降低產(chǎn)品成本。 1.2.4 模具高速掃描及數(shù)字化系統(tǒng)將得到更好地運(yùn)用 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的研制制造周期，有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上。高速掃描機(jī)掃描速度最高可達(dá)3 m/min。 1.2.5 超精加工和復(fù)合加工將得到發(fā)展 隨著模具向精密化和大型化方向發(fā)展，加工精度超過(guò)lμm的超精加工技術(shù)和集電、化學(xué)、超聲波、激光等技術(shù)綜合在一起的復(fù)合加工將得到發(fā)展。兼?zhèn)鋬煞N以上工藝特點(diǎn)的復(fù)合加工技術(shù)在今后的模具制造中將有廣闊的前景。 1.2.6 熱流道技術(shù)將得到推廣 由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制件的原材料和節(jié)約能源。國(guó)外熱流道技術(shù)的發(fā)展很快，塑料模具己有一半用上了熱流道技術(shù)，有的廠甚至己達(dá)80%以上，國(guó)內(nèi)近幾年來(lái)已開(kāi)始推廣應(yīng)用，但總體還達(dá)不到10%。 1.2.7 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高 模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到35%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為80%左右，為了適應(yīng)模具工業(yè)發(fā)展，模具標(biāo)準(zhǔn)化工作必將加強(qiáng)，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將進(jìn)一步提高，模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)和銷(xiāo)售也必將得到發(fā)展。 1.3 塑料注射模具的設(shè)計(jì)步驟[3～5] 1.3.1 塑件的工藝性分析 （1）本課題是對(duì)塑料長(zhǎng)方形掛鉤注射模設(shè)計(jì)。首先對(duì)塑料長(zhǎng)方形掛鉤進(jìn)行觀察并進(jìn)行測(cè)繪，尺寸大都是估算值，無(wú)特殊要求，尺寸公差按IT7級(jí)精度查取。 （2）塑件結(jié)構(gòu)工藝性分析： （a）塑件無(wú)型芯等，塑件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成型性能良好； （b）塑件有外，用哈夫分型方便脫模； （c）從塑件結(jié)構(gòu)看，設(shè)置一個(gè)分型面。 （3）塑件表面要求光滑無(wú)裂痕，未明確粗糙度值的按Ra3.2要求。 1.3.2 塑料長(zhǎng)方形掛鉤材料的選擇 塑料材料的相對(duì)密度在0.83～2.2范圍內(nèi)，在眾多的材料中只有比木材的相當(dāng)密度稍高。且在各種的材料中，塑料材料具有最高的比強(qiáng)度，甚至比特種合金鋁還要高。塑料還具有很好的絕緣性、防震、隔熱、隔音性能。耐腐蝕性僅次于玻璃及陶瓷材料。且塑料材料具有優(yōu)異的加工性能。 塑料長(zhǎng)方形掛鉤選擇的材料為ABS。其有幾大優(yōu)點(diǎn)： （1）綜合性能良好，沖擊韌度、力學(xué)強(qiáng)度較高，且要低溫下也不迅速下降； （2）耐磨性、耐寒性、耐水性、耐化學(xué)性和電氣性能良好； （3）水、無(wú)機(jī)鹽、堿、酸對(duì)ABS幾乎無(wú)影響； （4）尺寸穩(wěn)定，易于成型和機(jī)械加工。 1.3.3 繪制模具裝配草圖 模具裝配圖的設(shè)計(jì)應(yīng)先從繪制裝配圖入手，根據(jù)塑件的具體情況，經(jīng)過(guò)認(rèn)真考慮、比較、初步確定出各部分的結(jié)構(gòu)情況，最大限度地滿足塑件的技術(shù)要求和模具的合理工藝性。以下就是裝配草圖中應(yīng)考慮到的幾個(gè)重要部分： （1）選擇成型設(shè)備。根據(jù)塑件的具體情況，選擇相適應(yīng)的注射機(jī)并進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。成型設(shè)備有兩個(gè)重要參數(shù)。一是理論注射容量，另一個(gè)是最大投影面積。根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)及可選用合適的成型設(shè)備。 （2）確定澆口位置及結(jié)構(gòu)形式。模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是澆口套的位置確定。澆口位置是保證澆注塑件快速和均勻的關(guān)鍵，所以我們要在保證塑件表面不受損傷的前提下，確定澆口主流道和分流道冷料穴的位置形狀、大小及排氣方法等，使注射時(shí)物料流暢，易于成型，且易于清除澆注塑料。 （3）確定分型面的位置和結(jié)構(gòu)形式。分型面是塑件取出時(shí)和澆注系統(tǒng)分離的接觸面。一般情況下我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)塑料的幾何形狀，尺寸精度要求，兼顧其澆口形式、脫模方式、嵌件位置以及排氣、清除飛邊、便于加工等因素，通盤(pán)考慮。 （4）確定主要結(jié)構(gòu)件的尺寸。通過(guò)以上問(wèn)題的初步確定，即可勾畫(huà)出模體的輪廓，這時(shí)應(yīng)確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)柱及頂出系統(tǒng)的復(fù)位以及必要的先復(fù)位等的結(jié)構(gòu)形式和安裝位置，以及各組合部分的連接形式及所必須的支承板、支承塊等。 （5）側(cè)抽機(jī)構(gòu)的確定。由于采用哈夫分型，根據(jù)塑件具體尺寸及結(jié)構(gòu)選擇合適的側(cè)抽機(jī)構(gòu)。 （6）頂出機(jī)構(gòu)的確定。定模與動(dòng)模分型后，側(cè)抽芯也完成了抽芯動(dòng)作。塑件落在動(dòng)模上，且垂直面上已完全清除了平行方向上的障礙，由于重力作用，塑件可自由脫落。頂出機(jī)構(gòu)頂出流道凝料。 （7）成型零件的結(jié)構(gòu)及安裝方法。塑件成型的好壞直接影響塑件質(zhì)量、加工的難易程度。選擇合理的成型位置能使成型結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有的設(shè)備狀況下，基本滿足技術(shù)上的需要，易于加工、易于修改維修和更換。 （8）確定溫度調(diào)節(jié)方式。溫度直接影響了塑件成型的尺寸、質(zhì)量等，每個(gè)模具都必須設(shè)計(jì)好溫度控制部分，為了取得較好的冷卻效果，冷卻回路應(yīng)有良好的布局，如冷卻回路的位置、尺寸形狀，并預(yù)先留出足夠的冷卻水路的安裝空間。 1.3.4 對(duì)零件進(jìn)行造型設(shè)計(jì)并繪制工程圖 裝配草圖繪制完成后，就應(yīng)開(kāi)始對(duì)各零件做詳細(xì)的造型設(shè)計(jì)。工程圖盡量按1：1的比例畫(huà)出，因?yàn)檫@樣比較直觀，容易發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，如果需要放大或縮小，必須嚴(yán)格按比例畫(huà)出。按制圖規(guī)劃，正確標(biāo)出尺寸、公差、行位公差其表面粗糙度等。 最后，對(duì)模具進(jìn)行裝配并繪制裝配圖，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。主要零件繪制完成，對(duì)裝配草圖的自我檢驗(yàn)和審定。即已存在的問(wèn)題會(huì)充分暴露出來(lái)，經(jīng)過(guò)改正修訂后，描清并正式編號(hào)，標(biāo)出模體的外輪廓尺寸以及模具的定位和安裝尺寸。 1.4 課程任務(wù)要求 本課題是塑料長(zhǎng)方形掛鉤注射模的設(shè)計(jì)。要求對(duì)塑件進(jìn)行測(cè)繪，并完成其CAD三維造型設(shè)計(jì)。塑料長(zhǎng)方形掛鉤注射模要求一模兩腔，并自動(dòng)脫凝料。完成該注射模具裝配圖設(shè)計(jì)、全部零件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、模具成型零件CAD三維造型設(shè)計(jì)，以及完成該注射模具的制造工藝設(shè)計(jì)。 2 方案分析與設(shè)計(jì) 塑料長(zhǎng)方形掛鉤是一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的零件，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于外部的結(jié)構(gòu)。根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，成型模具需要采用哈夫分型成型結(jié)構(gòu)。根據(jù)查找的各方面資料，初步確定可以通過(guò)斜滑塊抽芯或自動(dòng)脫兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。后者雖然能實(shí)現(xiàn)外的成型，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，考慮到塑料長(zhǎng)方形掛鉤一般不用于高強(qiáng)度的連接，有一定裝飾作用，精度要求不是太高。用哈夫分型不僅可以完成外的成型，同時(shí)還能自動(dòng)脫模，一舉兩得。在比較之后，采用了哈夫分型機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)我的設(shè)計(jì)理念。 具體方案如圖2.1所示。開(kāi)模時(shí)，模具沿Ⅰ-Ⅰ面開(kāi)始分型，動(dòng)模后退，帶動(dòng)兩側(cè)哈夫塊向兩側(cè)移動(dòng)，當(dāng)達(dá)到開(kāi)模距離時(shí)，由于長(zhǎng)方形掛鉤在前由于重力作用塑件自動(dòng)脫落，達(dá)到自動(dòng)脫件目的。 圖2.1 裝配圖 3 塑料長(zhǎng)方形掛鉤注射模的詳細(xì)設(shè)計(jì) 3.1 塑料注射成型機(jī)的選擇 3.1.1 注塑機(jī)簡(jiǎn)介 1956年制造出世界上第一臺(tái)往復(fù)螺桿式注塑機(jī)，這是注塑成型工藝技術(shù)的一大突破，目前注塑機(jī)加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30%；注塑機(jī)的產(chǎn)量占整個(gè)塑料機(jī)械產(chǎn)量的50%，成為塑料成型設(shè)備制造業(yè)中增長(zhǎng)最快，產(chǎn)量最多的機(jī)種之一。 注塑機(jī)的分類(lèi)方式很多，目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類(lèi)方法，常用的有： （1）按設(shè)備外形特征分類(lèi)：臥式、立式、直角式、多工位注塑機(jī)； （2）按加工能力分類(lèi)：超小型、小型、中型、大型和超大型注塑機(jī)。 此外還有按用途分類(lèi)和按合模裝置的特征分類(lèi)，但日常生活中用的較少。 3.1.2 注塑機(jī)基本參數(shù) 注塑機(jī)的主要參數(shù)有注射壓力、注射速度、公稱(chēng)注射量、鎖模力、塑化能力、合模裝置的基本尺寸、開(kāi)合模速度和空循環(huán)時(shí)間等。 （1）注射壓力。為了克服熔料流經(jīng)噴嘴、澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力，螺桿(或柱塞)對(duì)熔料必須施加足夠的壓力，我們將這種壓力稱(chēng)為注射壓力。 （2）注射速率。為了使熔料及時(shí)充滿型腔，除了必須有足夠的注射壓力外，熔料還必須有一定的流動(dòng)速率，描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度。 （3）公稱(chēng)注塑量。指在對(duì)空注射的情況下，注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所能達(dá)到的最大注射量，反映了注塑機(jī)的加工能力。 （4）鎖模力。注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力，在此力的作用下模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開(kāi)。 （5）塑化能力。單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量。若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng)，則不能發(fā)揮塑化裝置的能力，反之則會(huì)加長(zhǎng)成型周期。 （6）合模裝置的基本尺寸。包括模板尺寸、拉桿空間、模板間最大開(kāi)距、動(dòng)模板的行程、模具最大厚度與最小厚度等。 （7）開(kāi)合模速度。為使模具閉合時(shí)平穩(wěn)，及開(kāi)模、推出制件時(shí)不使塑料制件損壞，要求模板在整個(gè)行程中的速度要合理，即合模時(shí)從快到慢,開(kāi)模時(shí)由慢到快。 （8）空循環(huán)時(shí)間。在沒(méi)有塑化、注射保壓、冷卻、取出制件等動(dòng)作的情況下，完成一次循環(huán)所需的時(shí)間。 3.1.3 注射成型機(jī)的計(jì)算[6] （1）注射容量 注射容量以注射機(jī)注射ABS時(shí)在對(duì)空注射條件下，注射機(jī)螺桿或柱塞做一次最大行程所能達(dá)到的最大容量。注射容量是選擇注射機(jī)的重要參數(shù)，它在一定程度上反映了注射機(jī)的注射能力，標(biāo)志著注射機(jī)能成型最大體積的塑料制品。 確定了單個(gè)塑件的體積和模孔數(shù)量就可以大體上計(jì)算出多模塑件的總體積，再加上澆注系統(tǒng)中主流道、分流道、澆口、冷井的體積，即是一模塑料的總體積Vm。 根據(jù)公式：Vm≤0.8Vz 式中 Vm—成型零件與澆注系統(tǒng)體積總和，cm3 ； Vz—注射機(jī)最大注射容量，cm3 。 塑件體積估算： Vm= = ==cm3 式中 —長(zhǎng)方形掛鉤半徑，mm； —長(zhǎng)方形掛鉤估計(jì)半徑，mm； —澆口套小端半徑，mm； —澆口套大端半徑，mm； —分流道直徑，mm； —長(zhǎng)方形掛鉤長(zhǎng)度，mm； —長(zhǎng)方形掛鉤厚度，mm； —主流道長(zhǎng)度，mm； —分流道長(zhǎng)度，mm。 （2）最大成型面積 最大注射面積是指塑料在模具在分型面上所允許成型的最大投影面積，也就是說(shuō)在模具設(shè)計(jì)時(shí)，布局在模具分型面上的塑件及澆注系統(tǒng)的投影面積S。 根據(jù)公式：S===18.84 cm2 式中 S—塑料在模具分型面上允許成型的投影面積； R—長(zhǎng)方形掛鉤估計(jì)半徑，mm； —分流道直徑，mm； —分流道長(zhǎng)度，mm。 （3）模具的閉合高度 注射機(jī)動(dòng)壓板的最大的行程和壓板間最大和最小間距是一個(gè)固定的參數(shù)。它決定著所能安裝的模具的閉合高度。對(duì)于所用的注射機(jī)來(lái)說(shuō)，注射模的閉合高度必須符合以下公式： Hmin≤H≤Hmax 式中 Hmin—注射機(jī)允許的最小厚度，mm； H —注射機(jī)的實(shí)際閉合高度，mm； Hmax—注射機(jī)允許的最大厚度，mm； H ==182mm； （4）定位環(huán)和澆口套 定位環(huán)是將定模部分裝入注射機(jī)定壓板的定位對(duì)中位置，應(yīng)與注射機(jī)的定位孔采取動(dòng)配合的連接形式，以保證模具體對(duì)中。由于此模具較小，于是把定位環(huán)與澆口套做成一體的。 （5）模具的截面尺寸 可安裝的注射模具外形最大尺寸取決于注射機(jī)的壓板尺寸和拉桿的間距，因?yàn)榇俗⑸淠５淖铋L(zhǎng)的邊不應(yīng)超過(guò)壓板尺寸，而模具的最短邊應(yīng)小于拉桿間距，才能將注射模裝入注射機(jī)，并應(yīng)留有固定模體的壓緊空間。 （6）模具的頂出 注射機(jī)的頂出裝置通常有中心頂桿頂出、兩側(cè)頂桿頂出以及液壓頂出幾種形式。應(yīng)在動(dòng)模座板與注射機(jī)頂出位置相對(duì)的位置上，設(shè)置稍大于注射機(jī)頂桿的通孔，以便于注射機(jī)頂桿通過(guò)。 綜合考慮上述條件，注射機(jī)選擇型號(hào)SYS-30。如表3.1所示： 表3.1 SYS-30注射機(jī)技術(shù)參數(shù)表 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 結(jié)構(gòu)類(lèi)型 臥式 最大注射面積（cm） 130 理論注射容積（cm） 30 最小模具厚度（mm） 70 螺桿(柱塞)直徑（mm） 28 最大模具厚度（mm） 200 注射壓力（MP） 157 噴嘴圓弧半徑（mm） 18 鎖模力（KN） 500 噴嘴孔徑（mm） 3 3.2 注射模具分型面的選擇 模具上用以取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面稱(chēng)為分型面。分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制造工藝有密切關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的流動(dòng)充填及塑件的脫模，因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容。 3.2.1 分型面的基本形式[7] 分型面的形式由塑料的具體情況而定，但大體上有平面分型面、階梯分型面、傾斜分型面、曲面分型面和瓣合分型面。 3.2.2 分型面選擇的原則 分型面選擇的基本原則有： （1）有利于塑件脫模和簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)； （2）有利于保證塑件質(zhì)量和尺寸精度； （3）有利于側(cè)向抽芯； （4）有利于防止溢料； （5）有利于排氣； （6）有利于成型零件的加工。 3.2.3 塑件分型面的選擇 按照塑件結(jié)構(gòu)，可以有兩種分型面方案，如圖3.1所示： 方案1??????????????????????????????????方案2 圖3.1 分型面 根據(jù)分型面選擇原則，綜合比較兩個(gè)方案，選定方案1為最終方案。方案1開(kāi)模后塑件全部留在動(dòng)模側(cè)，符合分型面設(shè)計(jì)原則，簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)，且縮短了流道，節(jié)約材料，提高經(jīng)濟(jì)效益。 3.3 注射模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[8～10] 3.3.1 注射模具澆注系統(tǒng)的組成 模具的澆注系統(tǒng)包括：主流道、分流道、澆口及冷料穴，它是將熔融的塑料從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具型腔所經(jīng)的通道。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)之前必須確定塑件成型位置，可以采用一模多腔，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，它對(duì)注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀，物理性能，尺寸精度）都有直接的影響，設(shè)計(jì)時(shí)必須按如下原則： （1）型腔布置和澆口開(kāi)設(shè)部位力求對(duì)稱(chēng)，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）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； （4）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?gòu)澱郏砻娲植诙纫?，以使熱量及壓力損失盡可能小； （5）對(duì)多型腔應(yīng)盡可能使塑料熔體在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各個(gè)型腔的深處及角落，及分流道盡可能平衡布置； （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； （7）合理設(shè)計(jì)冷料穴。 1-主流道；2-分流道；3-澆口；4-冷料穴；5-塑件 圖3.2 注射澆注系統(tǒng)的組成 3.3.2 注射模具主流道的設(shè)計(jì) （1）主流道的設(shè)計(jì) 主流道是塑料熔體進(jìn)入模具型腔是最先經(jīng)過(guò)的部位，它將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利的向前流動(dòng)，開(kāi)模時(shí)主流道凝料又能順利拉出來(lái)，主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間。 主流道的設(shè)計(jì)遵循以下幾點(diǎn)原則： （a）為使熔融塑料完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道與注射機(jī)的噴嘴緊密對(duì)接，主流道對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑通常主流道進(jìn)口端凹坑的球面半徑SR要比噴嘴球面半徑SR大1 mm ～ 2 mm，凹入深度約4 mm ～ 5 mm，為了補(bǔ)償主流道與噴嘴的對(duì)中誤差，主流道進(jìn)口端的直徑D應(yīng)比噴嘴出口直徑d大0.5 mm ～ 1 mm； （b）主流道出口端呈過(guò)渡圓弧，其半徑取r =1mm ～ 3mm,以減少流速轉(zhuǎn)向過(guò)渡的阻力； （c）在保證塑件成形良好的情況下，主流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，否則會(huì)使主流道的凝料增多，且增加壓力損失，使塑料熔體降溫過(guò)多影響注射成形； （d）為便于從主流道中拉出凝料，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，錐度取2°～ 4°，過(guò)大會(huì)造成流速減慢，易成渦流，內(nèi)表面的粗糙度為Ra 0.8； （e）由于主流道要與高溫高壓的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套，以便選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)加工和熱處理，其大端兼作定位環(huán)，圓盤(pán)凸出定模端面的長(zhǎng)度一般定為5mm ～ 10mm，大型模具時(shí)為15mm左右。當(dāng)模架較小時(shí)，可以把主流道襯套與定位環(huán)做成一體的。 （2）澆口套的設(shè)計(jì) 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53HRC ～ 57HRC。主流道澆口套及其固定形式如圖3.3所示： 圖3.3 主流道澆口套及其固定形式 注射機(jī)SYS-30噴嘴球半徑為18 mm，噴嘴孔徑為3 mm。所以要使?jié)部谔锥嗣娴陌记蛎媾c注射機(jī)噴嘴的端凸球面接觸良好，凹球面半徑取19 mm，圓錐孔的小端直徑則應(yīng)大于噴嘴口內(nèi)徑，取4 mm，如圖3.4所示： 圖3.4 澆口套 3.3.3 注射模具澆口的設(shè)計(jì) 澆口亦稱(chēng)進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇直接影響到塑件能否完好的、高質(zhì)量的注射成形。澆口可分成限制性澆口和非限制性澆口兩類(lèi)。非限制性澆口是整個(gè)澆注系統(tǒng)中截面尺寸最大的部位，它主要是對(duì)中大型筒類(lèi)、殼類(lèi)塑件型腔起引料和進(jìn)料后的施壓作用。限制性澆口是整個(gè)澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部位。 （1）澆口的類(lèi)型 單分型面注射模的澆口可以采用側(cè)澆口、直接澆口、中心澆口、環(huán)形澆口、爪形澆口和輪輻式澆口等。 （a）側(cè)澆口。側(cè)澆口一般開(kāi)設(shè)在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充填模具型腔，其截面形狀多為扁槽，是限制性澆口。側(cè)澆口廣泛使用在多型腔單分型面注射模上,特點(diǎn)是：由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時(shí)去除澆口容易，不留明顯痕跡。 （b）直接澆口。直接澆口叉稱(chēng)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(diǎn)是：流動(dòng)阻力小，流動(dòng)路程短及補(bǔ)縮時(shí)間長(zhǎng)等；有利于消除深型腔處氣體不易排出的缺點(diǎn)；塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積最小，模具結(jié)構(gòu)緊湊，注射機(jī)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(huì)留有較大的澆口痕跡，影響塑件的美觀。 （c）中心澆口。當(dāng)筒類(lèi)或殼類(lèi)塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔時(shí)，內(nèi)澆口開(kāi)設(shè)在該孔處，同時(shí)在中心處設(shè)置分流錐，該澆口稱(chēng)為中心澆口。它具有直接澆口的一系列優(yōu)點(diǎn)，而克服了直接澆口易產(chǎn)生的縮孔、變形等缺陷。 （d）環(huán)形澆口。對(duì)型腔填充采用圓環(huán)形進(jìn)料形式的澆口稱(chēng)環(huán)形澆口。環(huán)形澆口的特點(diǎn)是進(jìn)料均勻。圓周上各處流速大致相等，熔體流動(dòng)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。 （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，其頭部與主流道有自動(dòng)定心的作用。爪形澆口的缺點(diǎn)與輪輻式澆口類(lèi)似，主要適用于成形內(nèi)孔較小且同軸度要求較高的細(xì)長(zhǎng)管狀塑件。 （e）輪輻式澆口。輪輻式澆口是在環(huán)形澆口基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，由原來(lái)的圓周進(jìn)料改為數(shù)小段圓弧進(jìn)料。這種形式的澆口耗料比環(huán)形澆口少得多．且去除澆口容易。這類(lèi)澆口在生產(chǎn)中比環(huán)形澆口應(yīng)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(diǎn)是增加了熔接痕，會(huì)影響塑件的強(qiáng)度。 （2）澆口的選擇原則 （a）盡量縮短流動(dòng)距離； （b）避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷； （c）澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件厚壁處； （d）考慮分子定向的影響； （e）減少熔接痕，提高熔接強(qiáng)度。 根據(jù)以上幾點(diǎn)原則以及模具一模兩腔的要求，選擇側(cè)澆口，如圖3.5所示。側(cè)澆口為扁平形狀，可以大大的縮短冷卻時(shí)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(shè)置在塑件側(cè)面，澆口截面形狀簡(jiǎn)單，容易加工，且注射效率高。 圖3.5 側(cè)澆口 3.3.4 注射模具分流道的設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。分流道截面的形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓形和正方形截面流道的比面積最?。鞯辣砻娣e于體積之比值稱(chēng)為比表面積），塑料熔體的溫度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困難，而且正方形截面不易脫模，所以在實(shí)際生產(chǎn)中較常用的截面形狀為梯形、半圓形及U形。 （1）分流道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)總體歸納如下： （a）分流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡量的短，以減少壓力損失； （b）保證熔體迅速和均勻地充滿型腔； （c）分流道和型腔的分布原則是排列緊湊，間距合理； （d）分流道設(shè)計(jì)采用較小的截面積，以便在試模時(shí)為必要的修正留有余地； （e）總體分布中，應(yīng)考慮冷卻系統(tǒng)的方式和布局，并留出冷卻水路空間。 （2）分流道的布局 根據(jù)塑料長(zhǎng)方形掛鉤注射模要求一模兩腔所以選取平衡式分流道。這種布置可實(shí)現(xiàn)均衡送料和同時(shí)充滿型腔的目的，是成型的塑件力學(xué)性能基本一致。而且在此模具中不會(huì)造成份流道過(guò)長(zhǎng)的缺點(diǎn)。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(lái)比圓形截面要簡(jiǎn)單。 （3）分流道的長(zhǎng)度 分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置，從在輸送熔料時(shí)減少壓力損失，熱量損失和減少澆道凝料的要求出發(fā)，應(yīng)力求縮短。 3.3.5 冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴設(shè)置在主流道的末端，即主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上。它的作用是用來(lái)儲(chǔ)存注射間歇期間，噴嘴前端由散熱造成溫度降低而產(chǎn)生的冷料。在注射時(shí)，如果它們進(jìn)入流道，將堵塞流道并減緩料流速度。進(jìn)入型腔，將在塑件上出現(xiàn)冷疤或冷斑。推板式鉤料裝置由冷料穴、鉤料桿組成，鉤料桿安裝在型芯固定板上，不與頂出系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。 3.4 注射模具成型零件和模體的設(shè)計(jì) 3.4.1 注射模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[11] 型腔的結(jié)構(gòu)形式大致可以分為以下幾種： （1）整體式 整體式型腔由整塊材料加工而成的型腔。它的優(yōu)點(diǎn)是：強(qiáng)度和剛度都相對(duì)較高，且不易變形，塑件上不會(huì)產(chǎn)生拼?？p痕跡。 （2）整體組合式 型腔由整塊材料制成，用臺(tái)肩或長(zhǎng)方形掛鉤固定在模板上。它的主要優(yōu)點(diǎn)是便于加工，特別是在多型腔模具中，型腔單個(gè)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(jìn)行處理等。 （3）局部組合式 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(fù)雜，整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。 （4）完全組合式 完全組合式是由多個(gè)長(zhǎng)方形掛鉤拼塊組合而成的型腔。它的特點(diǎn)是，便于機(jī)加工，便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質(zhì)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。 塑料長(zhǎng)方形掛鉤注射模的型腔部分不是很復(fù)雜，可利用電火花進(jìn)行。這里選擇整體式型腔，由左右兩塊哈夫塊并合而成。 3.4.2 注射模具成型零件的尺寸確定 （1）塑料制品的成型收縮率的計(jì)算 塑料制件從模具中取出發(fā)生尺寸收縮的特性稱(chēng)為塑料的收縮性。影響收縮的基本因素有塑料品種，塑料特性，進(jìn)料口的形式、尺寸、分布，成型條件。塑料的收縮數(shù)據(jù)是以標(biāo)準(zhǔn)試樣實(shí)測(cè)得到的。查表得ABS的計(jì)算收縮率為0.3％ ～ 0.8％，取其平均收縮率為：0.6％。 （2）型腔尺寸計(jì)算 （a）徑向尺寸 ABS的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的外徑D=24.00㎜，所以查表得Δ=0.45mm， 按照平均收縮率計(jì)算凹模徑向尺寸公式： 式中　LM ——凹模的徑向尺寸，mm Scp——塑料的平均收縮率，% Ls ——塑件徑向公稱(chēng)尺寸，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——凹模制造公差，㎜ 已知　Ls =24.00㎜　　Scp =0.006　　Δ=0.45㎜ 所以 δz=Δ/3=0.15㎜ =23.81+0.21=24.02㎜ （b）深度尺寸 ABS的一般精度等級(jí)為6級(jí)。同時(shí)得出塑料制件的尺寸公差。又由于塑件的深度尺寸Hs =42.00㎜，所以查表得Δ=0.55㎜， 按照平均收縮率計(jì)算凹模深度尺寸公式： 式中　HM ——凹模的深度尺寸，㎜ Scp——塑料的平均收縮率，% Hs ——塑件高度公稱(chēng)尺寸，㎜ Δ——塑件公差值，㎜ δz——凹模深度制造公差，㎜ 已知　Hs =42.00㎜　　Scp =0.006　　Δ=0.55㎜ 所以　δz=Δ/3=0.18㎜ =41.89+0.81=42.70㎜ （3）型芯的尺寸計(jì)算 根據(jù)公式計(jì)算得型芯的中徑尺寸：。 （b）外徑尺寸的計(jì)算 式中 ——型芯外徑尺寸； ——塑件內(nèi)外徑基本尺寸； S ——塑件平均收縮率； △ ——塑件中徑公差； δ ——型芯中徑制造公差，δ=0.03； 根據(jù)公式計(jì)算得型芯的外徑尺寸：。 3.5 注射模具的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.5.1 注射模具的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)概述 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的分類(lèi)，按其抽芯動(dòng)力來(lái)源，注射模側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)主要分手動(dòng)抽芯、機(jī)動(dòng)抽芯和液壓抽芯三大類(lèi)。 （1）手動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。它是在塑件開(kāi)模前依靠人工將側(cè)型芯抽出或在開(kāi)模后將塑件和型芯一并從模內(nèi)頂出，然后在模外用手工工具抽出側(cè)型芯，合模前再將側(cè)型芯裝入模體內(nèi)的抽芯方法。這種側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，模具成本低，制模周期短等特點(diǎn)，但注射成型效率低，很難得到較大的抽芯力，只在小批量生產(chǎn)或試制生產(chǎn)時(shí)采用。 （2）機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。它的抽芯方法是在開(kāi)模是依靠注射機(jī)的開(kāi)模力，通過(guò)抽芯機(jī)構(gòu)機(jī)械零件的傳動(dòng)使其改變移動(dòng)方向，將活動(dòng)的側(cè)型芯抽出。機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，增加了制模難度和模具成本，但由于注射成型效率較高，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，操作方便，動(dòng)作可靠，抽芯力大，容易實(shí)現(xiàn)注射成型的自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為主要采用的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。 （3）液壓或氣動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。它是依靠液壓系統(tǒng)或氣動(dòng)裝置為動(dòng)力，抽出活動(dòng)的側(cè)型芯的。液壓或氣動(dòng)的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)，抽芯距和抽芯力較大，其抽芯動(dòng)作不受開(kāi)模時(shí)間的限制，尤其當(dāng)抽芯距很大，用其他方法很難滿足抽芯要求時(shí)，采用液壓抽芯較為理想，如較長(zhǎng)的彎頭、三通等塑料管件的大型注模具的抽芯。但是這種側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)要配合整套的液壓氣動(dòng)裝置，故經(jīng)濟(jì)成本較高，一般應(yīng)用較少。 3.5.2 注射模具的斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[12] 斜導(dǎo)柱是斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的重要零件。涉及斜導(dǎo)柱主要包括斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式和安裝形式、斜導(dǎo)柱的工作直徑、抽拔角的選擇、斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度的確定以及斜導(dǎo)柱的加工精度、選用材質(zhì)及其熱處理等等。 （1）斜導(dǎo)柱傾斜角α 斜導(dǎo)柱的傾斜角是決定其抽芯工作效果的重要工作。傾斜角的大小關(guān)系到斜導(dǎo)柱所承受的彎曲力和實(shí)際達(dá)到的抽拔力，也關(guān)系到斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度、抽芯距和開(kāi)模行程。計(jì)算公式為： 式中 α——斜導(dǎo)柱的抽拔角； S ——抽芯距，S=13.5mm； H——斜導(dǎo)柱完成抽芯距所需的開(kāi)模行程，H=50mm。 根據(jù)公式計(jì)算α： 取α （2）圓柱形斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度的計(jì)算 斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度取決于抽芯距、斜導(dǎo)柱直徑和傾斜角。 圓柱形斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度： 式中 L ——斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度，mm； D ——斜導(dǎo)柱臺(tái)肩直徑，D =16mm； α——斜導(dǎo)柱抽拔角，α=； h ——斜導(dǎo)柱固定板厚度，h =20mm； δ——斜導(dǎo)柱與側(cè)滑塊斜孔的配合間隙，δ=0.025mm； d ——斜導(dǎo)柱工作部分直徑，d=10mm； S ——抽芯距，S=13.5mm。 根據(jù)公式計(jì)算L： L = 76.35 + 3 = 79.35mm，取L=80mm 最終斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)如圖3.6所示。 圖3.6 斜導(dǎo)柱 3.6 注射模具的頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.6.1 注射模具的頂出機(jī)構(gòu) 頂出機(jī)構(gòu)的分類(lèi)： 按驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)：手動(dòng)頂出、機(jī)動(dòng)頂出、液壓頂出和氣動(dòng)頂出； 按模具結(jié)構(gòu)分類(lèi)：一次頂出、二次頂出、頂出、澆注系統(tǒng)自動(dòng)切斷頂出。 （1）推出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 將塑料制品及澆注系統(tǒng)中的凝料從模具中脫出的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為推出機(jī)構(gòu)，也叫頂出機(jī)構(gòu)或脫模機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作通常是由安裝在注射機(jī)上的機(jī)械頂桿或液壓缸的活塞桿來(lái)完成的。 結(jié)構(gòu)組成：由推出、復(fù)位和導(dǎo)向零件組成。 （2）結(jié)構(gòu)分類(lèi) 手動(dòng)推出、機(jī)動(dòng)推出、液壓或氣動(dòng)推出。 （3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 塑件盡量留在動(dòng)模,塑件在推出過(guò)程中不變形,塑件的外觀質(zhì)量不損壞,合模時(shí)應(yīng)使推出機(jī)構(gòu)能夠正確復(fù)位,動(dòng)作可靠。 （4）頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則[13] 頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)在塑件的內(nèi)表面以及不顯眼的位置，并盡量保證頂出塑件時(shí)不影響外觀質(zhì)量。在一般情況下開(kāi)模時(shí)，盡量設(shè)計(jì)使塑件留在動(dòng)模一側(cè)，以便于頂出塑件。這在分型面的選擇時(shí)就應(yīng)充分考慮。如果出現(xiàn)塑件并沒(méi)有留在動(dòng)模側(cè)的情況時(shí)，可設(shè)法增加動(dòng)模一側(cè)的阻力。在特殊情況下必須使塑件留在定模時(shí)可采用定模頂出機(jī)構(gòu)。頂出零件應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性能，使其在相當(dāng)長(zhǎng)的運(yùn)作周期內(nèi)平穩(wěn)順暢，無(wú)卡滯現(xiàn)象，并力求制造方便，容易維修。頂出裝置要求均勻分布，頂出力作用點(diǎn)應(yīng)在塑件承受頂出力最大的部件，即不易變形或損傷的部位，盡量避免頂出力作用于最薄的部位，防止塑件在頂出過(guò)程中的變形和損傷。 由于采用哈夫分型，塑件達(dá)到開(kāi)模距離后會(huì)自動(dòng)脫下，可以不設(shè)置推桿。只需復(fù)位桿和拉料桿。經(jīng)計(jì)算，推板推動(dòng)距離是11mm。拉料桿頂出凝料距離為6mm，所以符合要求。 3.7 注射模具的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 在注射成型過(guò)程中，模具溫度直接影響到塑件的質(zhì)量如收縮率、翹曲變形、耐應(yīng)力開(kāi)裂性和表面質(zhì)量等，并且對(duì)生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性的作用，在注射過(guò)程中，冷卻時(shí)間占注射成型周期的約80%，然而，由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具溫度的要求不盡相同，因此，對(duì)模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化分析在一定程度上決定了塑件的質(zhì)量和成本，模具溫度直接影響到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件質(zhì)量，而模具溫度的高低取決于塑料結(jié)晶性，塑件尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求以及其它工藝條件如熔料溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期等。影響注射模冷卻的因素很多，如塑件的形狀和分型面的設(shè)計(jì)，冷卻介質(zhì)的種類(lèi)、溫度、流速、冷卻管道的幾何參數(shù)及空間布置，模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度，塑件和模具間的熱循環(huán)交互作用等。 3.7.1 溫度對(duì)塑件的影響[14] 在注射成形過(guò)程中，模具的溫度直接影響塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率，根據(jù)塑料的要求，注射到模具內(nèi)的塑料溫度為2000C左右，而從模具中取出塑件的溫度約為600C，溫度降低是由于模具通入冷卻水，將溫度帶走了，普通的模具通入常溫的水進(jìn)行冷卻，通過(guò)調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度。 溫度對(duì)塑件的影響主要有： （1）低的模具溫度可降低塑件的收縮率。 （2）模具溫度均勻、冷卻時(shí)間短、注射速度快，可降低塑件的翹曲變形。 （3）對(duì)結(jié)晶性聚合物，提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定，避免后結(jié)晶現(xiàn)象，但是將導(dǎo)致成型周期延長(zhǎng)和塑件發(fā)脆的缺陷。 （4）降低模具溫度是有利的，但對(duì)于高粘度的無(wú)定型聚合物，由于其耐應(yīng)力開(kāi)裂性與塑料的內(nèi)應(yīng)力直接相關(guān)，因此提高模具溫度和充模，減少補(bǔ)料時(shí)間是有利的。 （5）提高模具溫度可以改善塑件的表面質(zhì)量。 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求： （1）確定加熱或是冷卻； （2）模溫均一，塑件各部分同時(shí)冷卻； （3）采用低的模溫，快速且大量通冷卻水； （4）溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)盡量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉。 總之，要做到優(yōu)質(zhì)、高效率生產(chǎn)，模具必須進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。 因?yàn)樗芰祥L(zhǎng)方形掛鉤使用的塑料是ABS，要求模溫高，若模具溫度過(guò)低則會(huì)影響塑料的流動(dòng)性，增加剪切阻力，使塑件的內(nèi)應(yīng)力較大，甚至還出現(xiàn)冷流痕、銀絲、注不滿等缺陷。因此在注射開(kāi)始時(shí)，為防止填充不足，充入溫水或者模具加熱。 3.7.2 模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 根據(jù)模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則：冷卻水孔數(shù)量盡量多，尺寸盡量大的原則可知，冷卻水孔數(shù)量大于或等于3根都是可行的。這樣做同時(shí)可實(shí)現(xiàn)盡量降低入水與出水的溫度差的原則。根據(jù)書(shū)上的經(jīng)驗(yàn)值取4根，冷卻水口口徑為6mm. 另外，具冷卻系統(tǒng)的過(guò)程中，還應(yīng)同時(shí)遵循： （1）澆口處加強(qiáng)冷卻； （2）冷卻水孔到型腔表面的距離相等； （3）冷卻水孔數(shù)量應(yīng)盡可能的多，孔徑應(yīng)盡可能的大； （4）冷卻水孔道不應(yīng)穿過(guò)鑲快或其接縫部位，以防漏水。 （5）進(jìn)水口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)。 （6）冷卻水孔應(yīng)避免設(shè)在塑件的熔接痕處。 3.7.3 模具加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 因在ABS要求的熔融溫度較高。而且流動(dòng)性能為中性，同時(shí)在注射時(shí)模具溫度要求在600C左右，所以該模具必須加熱。模具加熱方法包括：熱水，熱空氣，熱油及電加熱等。由于電加熱清潔、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可調(diào)節(jié)范圍大，所以在該模具中應(yīng)用電加熱。 3.8 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在方案和詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)上采用三維CAD系統(tǒng)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。目前的CAD軟件很多，如工程圖設(shè)計(jì)普遍采用的二維AutoCAD，功能強(qiáng)大的三維設(shè)計(jì)加工軟件UG、Pro/Engineer等[15]。設(shè)計(jì)采用自上而下、上下結(jié)合的設(shè)計(jì)方法。 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)三個(gè)多月對(duì)塑料長(zhǎng)方形掛鉤注射模模具的設(shè)計(jì)，我對(duì)注塑模具的設(shè)計(jì)方法與流程有了一個(gè)比較全面的了解。在這個(gè)不斷設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)、再設(shè)計(jì)的反復(fù)操作過(guò)程中，我們潛移默化地學(xué)習(xí)到了一種科學(xué)的設(shè)計(jì)思路和方法，這對(duì)我們以后的工作態(tài)度和方法將產(chǎn)生積極的影響。特別是在利用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)上，我有了很多的自己的設(shè)計(jì)思想。 通過(guò)此畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握了模具設(shè)計(jì)的方法和步驟，并結(jié)合具體的零件進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)工作，包括確定型腔的數(shù)目、選擇分型面、確定澆注系統(tǒng)、脫模方式、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、注射模成型零件尺寸的計(jì)算等。 畢業(yè)設(shè)計(jì)從測(cè)繪塑件圖紙，到完成其CAD三維造型設(shè)計(jì)；完成塑件注射模具方案設(shè)計(jì)和相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算；模具成型零件CAD三維造型計(jì)；最后完成模具加工，掌握了完整的工程設(shè)計(jì)過(guò)程，工程設(shè)計(jì)應(yīng)用能力得到了鍛煉和提高。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到了很多的問(wèn)題，尤其是在流道的設(shè)計(jì)、抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及成型零件的計(jì)算等方面，費(fèi)了很多周折，也走了很多彎路。而在裝配圖的繪制中，又遇到了前面設(shè)計(jì)上的很多結(jié)構(gòu)錯(cuò)誤，對(duì)細(xì)節(jié)的反復(fù)修改較多。經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的思考和查閱資料，才成功地完成了本套模具的設(shè)計(jì)過(guò)程。 由于能力所限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師、同學(xué)們批評(píng)指正！ 致 謝 經(jīng)過(guò)近四個(gè)月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)大學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周的地方，如果沒(méi)有指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起工作學(xué)習(xí)的同學(xué)、朋友們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里，首先要感謝的是我的指導(dǎo)老師殷老師。殷老師雖然工作繁忙，但是每周都抽出時(shí)間來(lái)親自指導(dǎo)和檢查督促我們做畢業(yè)設(shè)計(jì)，在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從開(kāi)題報(bào)告到查閱資料，從設(shè)計(jì)草案的確定、修改，到中期檢查，再到后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝備草圖等等整個(gè)過(guò)程中殷老師都給予我悉心的指導(dǎo)。除了敬佩老師的專(zhuān)業(yè)水平、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度以外，老師科學(xué)研究的精神是永遠(yuǎn)值得我學(xué)習(xí)的榜樣，并會(huì)一直積極影響我今后的工作和學(xué)習(xí)。 其次我要感謝我的父母和與我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)們。父母給了我強(qiáng)大的精神動(dòng)力，同學(xué)們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中勤奮工作克服許多困難來(lái)完成此次設(shè)計(jì)，并分擔(dān)了許多工作。如果沒(méi)有他們的支持和努力，此次設(shè)計(jì)的過(guò)程將變得非常困難。 我還要感謝的是學(xué)校圖書(shū)館的開(kāi)放，讓我們有足夠的資料可以參考、查閱。還要感謝四年以來(lái)所有的老師，為我打下了機(jī)械專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)感謝所有的同學(xué)們，正因?yàn)橛辛四銈兊闹С?，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)塑料注射模具這門(mén)課程進(jìn)一步加深了理解。對(duì)于各方面知識(shí)之間的相互聯(lián)系有了實(shí)際的體會(huì)。同時(shí)也深深感到自己初步掌握的知識(shí)與實(shí)際需要還有相當(dāng)?shù)木嚯x，還需進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和實(shí)踐。 本設(shè)計(jì)由于時(shí)間緊和對(duì)知識(shí)掌握的程度有限，在設(shè)計(jì)上不很周詳，許多應(yīng)該考慮的因素可能沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我得到了老師的精心指導(dǎo)和各方面的幫助，才得以順利進(jìn)行，在這里再次表達(dá)我的謝意。  參 考 文 獻(xiàn) [1] 郭新玲. 塑料模具設(shè)計(jì)[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2006. 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