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北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 目錄 第一章 緒論 1 1.1 塑料?，F(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1 1.1.1 我國(guó)模具的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.1.2 塑料模的行業(yè)情況 1 1.1.3 塑料模發(fā)展趨勢(shì) 2 1.2 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1.2.1 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1.2.2 工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 1.2.3 造型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 1.3 Pro/Engineer簡(jiǎn)單介紹 5 第二章 1441型過濾器下殼體的結(jié)構(gòu)分析 6 2.1 塑件分析 6 2.2 塑件材料的選擇 6 2.2.1 ABS的性能和成型特點(diǎn) 6 2.3 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性 7 2.3.1 凸臺(tái)的設(shè)計(jì) 7 2.3.2 壁厚 7 2.3.3 表面粗糙度 7 2.3.4 尺寸公差和精度 7 2.3.5 圓角 8 2.3.6 孔的設(shè)計(jì) 8 2.3.7 脫模斜度 9 第三章 1441型過濾器下殼體的模具設(shè)計(jì) 10 3.1注射機(jī)的選擇及型腔數(shù)目的確定 10 3.2 塑件分析 10 3.2.1 塑件的質(zhì)量體積分析及ABS的注射工藝性 10 3.2.2 型腔數(shù)目的確定 11 3.2.3 注塑機(jī)的選擇 11 3.3 分型面的選擇 13 3.4 模具方案的確定 13 3.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 3.5.1 澆注系統(tǒng) 14 3.5.2 冷料穴設(shè)計(jì) 15 3.5.3 分流道設(shè)計(jì) 16 3.5.4 澆口設(shè)計(jì) 17 3.5.5 定位圈和澆口套的選擇 18 3.6 成型零部件設(shè)計(jì) 19 3.6.1 成型零件工作尺寸的計(jì)算 20 3.7 凹模型腔側(cè)壁、底板厚度的計(jì)算 21 3.7.1 凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算 21 3.7.2 底板厚度的計(jì)算 22 3.7.3 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 3.8 模架的選取 24 3.8.1 定位銷的選擇 25 3.9 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25 3.9.1 脫模方案的選擇 25 3.9.2 脫模力的計(jì)算和推桿數(shù)目的選擇 25 3.9.3 推桿的穩(wěn)定性計(jì)算 26 3.10 復(fù)位桿設(shè)計(jì) 27 3.11 墊塊的選擇 27 3.12 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的選擇 27 3.13 推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向 29 3.14 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 30 3.14.1 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的選定 30 3.14.2 抽芯距的確定與抽芯力的計(jì)算 30 3.14.3 斜導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 31 3.14.4 側(cè)滑塊的設(shè)計(jì) 32 3.14.5 導(dǎo)滑槽設(shè)計(jì) 32 3.14.6 楔緊塊設(shè)計(jì) 33 3.15 吊環(huán)螺釘?shù)脑O(shè)計(jì) 33 3.16 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 33 3.16.1 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)分析 33 3.16.2 熱平衡計(jì)算 34 3.16.3 冷卻面積計(jì)算 35 3.16.4 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 36 第四章 模具調(diào)試 37 4.1 模具調(diào)試 37 4.1.1 注射機(jī)的選用 37 4.1.2 模具的安裝 37 4.1.3 成型工藝條件的擬定 38 第五章 模具的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析 39 5.1 影響模具價(jià)格的因素 39 5.2 模具價(jià)格的計(jì)算 39 結(jié)論 42 致謝 43 參考文獻(xiàn) 44 44 北華大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 1.1 塑料?，F(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1.1.1 我國(guó)模具的發(fā)展現(xiàn)狀 80年代以來,在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下,我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速,年均增速均為13%,1999年我國(guó)模具工業(yè)產(chǎn)值為245億,至2000年我國(guó)模具總產(chǎn)值預(yù)計(jì)為260-270億元,其中塑料模約占30%左右。在未來的模具市場(chǎng)中,塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。 我國(guó)塑料模的發(fā)展極其迅速，30年已走過國(guó)外90年的歷程，現(xiàn)已具相當(dāng)規(guī)模。塑料模的設(shè)計(jì)技術(shù)、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAPP（Computer Aided Programed Procedure/Process Planning）技術(shù)已有相應(yīng)的涉獵和開發(fā)應(yīng)用，我國(guó)在塑料模設(shè)計(jì)技術(shù)和塑料模制造技術(shù)上與發(fā)達(dá)國(guó)家的地區(qū)的差距參見表1-1和表1-2。專用模具鋼品種少、規(guī)格不全，質(zhì)量不穩(wěn)定，且供應(yīng)渠道不暢。塑料模以45鋼為主要材料的狀況，短時(shí)間內(nèi)難以改變。 1.1.2 塑料模的行業(yè)情況 我國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在,歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì),有了很大發(fā)展,模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具；精密塑料模具方面,已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津津榮天和機(jī)電有限公司和煙臺(tái)北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具,所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動(dòng)等要求都達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平,而且還采用最新的齒輪設(shè)計(jì)軟件,糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差,達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02～0.05mm,表面粗糙度Ra0.2μm,模具質(zhì)量、壽命明顯提高了,非淬火鋼模壽命可達(dá)10～30萬次,淬火鋼模達(dá)50～1000萬次,交貨期較以前縮短,但和國(guó)外相比仍有較大差距。 成型工藝方面,多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面也取得較大進(jìn)展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟,如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29～34英寸電視機(jī)外殼以及一些厚壁零件的模具上運(yùn)用氣輔技術(shù),一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件,取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣,有的廠采用率達(dá)20%以上,一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道裝置,少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%,與國(guó)外的50～80%相比,差距較大。 在制造技術(shù)方面,CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階,以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表,陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng),如美國(guó)EDS的UGⅡ、美國(guó)Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美國(guó)CV公司的CADS5、英國(guó)Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國(guó)AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn),雖花費(fèi)了大量資金,但在我國(guó)模具行業(yè)中,實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成, 并能支持CAE技術(shù)對(duì)成型過程,如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬,取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來,我國(guó)自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展,主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等,這些軟件具有適應(yīng)國(guó)內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格較低等特點(diǎn),為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。 近年來,國(guó)內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼,如:P20、3Cr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等,對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響,但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應(yīng)用,并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下,和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%-80%相比,仍有很大差距。 1.1.3 塑料模發(fā)展趨勢(shì) 在信息化帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展的今天，我們既要看到成績(jī)，又要重視落后，要抓住機(jī)遇，采取措施，在經(jīng)濟(jì)全球化趨向日漸加速的情況下，盡快提高塑料模具的水平，融入到國(guó)際市場(chǎng)中去，以促進(jìn)中國(guó)模具行業(yè)的快速發(fā)展，有兩方面應(yīng)予以重視： 一是政府相關(guān)政策對(duì)促進(jìn)模具工業(yè)的發(fā)展起著非常重要的作用。從國(guó)際上看，各國(guó)模具工業(yè)在發(fā)展初期都得到了政府的大力扶持。就中國(guó)實(shí)際情況看，應(yīng)降低國(guó)內(nèi)不能生產(chǎn)的進(jìn)口精密模具生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)稅、執(zhí)行好國(guó)家對(duì)部分專業(yè)模具廠的優(yōu)惠政策等，通過政策引導(dǎo)作用可加快行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。 二是隨著市場(chǎng)的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會(huì)不斷發(fā)展，因此對(duì)模具的要求也越來越高。為了滿足市場(chǎng)需要，未來的塑料模具無論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工都必將有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時(shí)代步伐。展望未來，下列幾方面發(fā)展趨勢(shì)預(yù)計(jì)會(huì)在行業(yè)中得到較快應(yīng)用和推廣。 　　（1）超大型、超精密、長(zhǎng)壽命、高效模具將得到發(fā)展。 　?。?）多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。 　?。?）為各種快速經(jīng)濟(jì)模具，特別是與快速成型技術(shù)相結(jié)合的RP/RT技術(shù)將得到快速發(fā)展。 　　（4）模具設(shè)計(jì)、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化方向及網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 　?。?）更高速、更高精度、更加智慧化的各種模具加工設(shè)備將進(jìn)一步得到發(fā)展和推廣應(yīng)用。 　?。?）更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會(huì)不斷發(fā)展，隨之將產(chǎn)生一些特殊的和更為先進(jìn)的加工方法。 　?。?）各種模具型腔表面處理技術(shù)，如涂覆、修補(bǔ)、研磨和拋光等新工藝也會(huì)不斷得到發(fā)展。 　　（8）逆向工程、并行工程、復(fù)合加工乃至虛擬技術(shù)將進(jìn)一步得到發(fā)展。 　　（9）熱流道技術(shù)將會(huì)迅速發(fā)展，氣輔和其它注射成型工藝及模具也會(huì)有所發(fā)展。 　?。?0）模具標(biāo)準(zhǔn)化程度將不斷提高。 　?。?1）在可持續(xù)發(fā)展和綠色產(chǎn)品被日益重視的今天，“綠色模具”的概念已逐漸被提到議事日程上來。即，今后的模具，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料選用、制造工藝及模具修復(fù)和報(bào)廢，以及模具的回收利用等方面，都將越來越考慮其節(jié)約資源、重復(fù)使用、利于環(huán)保，以及可持續(xù)發(fā)展這一趨向。 “十一五”期間，在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，國(guó)內(nèi)模具企業(yè)將進(jìn)一步深化改革，下功夫搞好科技進(jìn)步與創(chuàng)新，堅(jiān)持走新型工業(yè)化道路，將速度效益型的增長(zhǎng)模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型的軌道上來，模具工業(yè)必將得到又好又快的發(fā)展。 1.2 塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.2.1 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 功能設(shè)計(jì)是要求塑件應(yīng)具有滿足使用目的的之功能，并達(dá)到一定的技術(shù)性指標(biāo)。例如，結(jié)構(gòu)件是用來構(gòu)造某一整機(jī)的；傳動(dòng)件是用來傳遞運(yùn)動(dòng)的；光學(xué)件事用于成像等。這些功能的考慮要與物質(zhì)條件和使用環(huán)境結(jié)合起來。物質(zhì)條件包括塑件的幾何形狀和結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、成型方法和設(shè)備等。使用環(huán)境指使用狀態(tài)下客觀現(xiàn)場(chǎng)的情況，如力、熱、化學(xué)物質(zhì)等的影響。通常，塑件性能指標(biāo)有以下三方面要求。 (1） 承受外力要求 它包括靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、沖擊載荷、震動(dòng)、摩擦、磨損、剪切、彎曲等狀態(tài)下的強(qiáng)度要求。 （2） 對(duì)工作環(huán)境的要求 這是由于塑料的熱性能較差，塑件的工作溫度不能過高，脆化溫度，熱變形溫度，分解溫度等都要認(rèn)真掌握（分解溫度為塑件成型時(shí)的極限溫度）。此外，對(duì)耐化學(xué)藥物和溶劑，對(duì)耐陽(yáng)光和其他輻射，對(duì)環(huán)境氣候的作用都提出要求。 （3） 其他的要求 例如成本發(fā)面，使用年限和電氣性能方面的專門要求。 上述的各項(xiàng)性能指標(biāo)均有各種國(guó)家、部門等指定的標(biāo)準(zhǔn)，并可以用專用儀器加以測(cè)定。這些標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計(jì)的過程中均應(yīng)予以遵循和合理標(biāo)注，并有利于制造和驗(yàn)收。此外，有時(shí)企業(yè)也可以自行制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 1.2.2 工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對(duì)成型工藝方法的適應(yīng)性。在塑料生產(chǎn)過程中，一方面成型會(huì)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸精度等諸方面提出要求，以便降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度，保證生產(chǎn)出價(jià)廉物美的塑料制件；另一方面，模具設(shè)計(jì)者通過對(duì)給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析，弄清塑件生產(chǎn)的難點(diǎn)，為模具設(shè)計(jì)和制造提供依據(jù)。 塑件工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下：塑件內(nèi)外側(cè)壁應(yīng)有恰當(dāng)?shù)拿撃Ｐ倍龋瑑?nèi)外表面結(jié)合處，即角隅處，加強(qiáng)筋端部和根部等以及所有能允許設(shè)計(jì)圓角的地方均應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角。塑件壁厚要均勻，加強(qiáng)筋、凸臺(tái)、支撐面、邊緣、底部形狀的設(shè)計(jì)要保證其強(qiáng)度，利于其成型和脫模。金屬嵌件要滿足塑件使用功能要求，與塑件連接牢固性要求，成型時(shí)便與在模具中裝固，成型后容易從模具中脫出。塑件表面的花紋、圖案、文字、符號(hào)等的設(shè)計(jì)要考慮成型與脫模、使用中的損傷、模具加工等問題。此外處于塑件外形輪廓最大部分得分型線痕跡，不影響其工作特性及表觀質(zhì)量。 因此在塑件工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分了解其在使用中的機(jī)能，又要熟悉材料的性能特點(diǎn)，成型工藝過程及特點(diǎn)。只有正確的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，才能保證塑件順利成型、脫模，確保塑件質(zhì)量，避免塑件在成型中出現(xiàn)裂紋、凹陷、氣孔、銀紋、疏松、污斑等一系列成型缺陷，增強(qiáng)塑件的使用中的可靠性及持久性。 1.2.3 造型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工業(yè)制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是一門技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合的多元交叉科學(xué)。 塑件制品種類繁多，有像光盤、磁帶、薄膜、人造革、電影膠片、地毯、地板等一類平面狀制品；有像餐具、玩具、家用電器、儀表等立體狀制品，還有塑料花、仿大理石、仿玉石制品，仿生制品等藝術(shù)品。對(duì)于這些制品，都要通過外部造型設(shè)計(jì)加以裝飾美化。因?yàn)槿藗兺ǔ６际窃跐M足功能要求下，總是喜歡購(gòu)置外形美觀的制品。 塑件造型設(shè)計(jì)系指按照美的法則，如對(duì)比與調(diào)合、概括與簡(jiǎn)單、對(duì)稱與平衡，安定與輕巧、尺寸與比例、主從、比擬、聯(lián)想等對(duì)塑件外觀形狀、圖案、色彩及其相互的結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過視覺給人以美的感覺。 對(duì)于單獨(dú)使用的塑件或殼體制品，一定要認(rèn)真的進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，以滿足其使用機(jī)能要求，是現(xiàn)代制品設(shè)計(jì)的根本目的，滿足人的心理需要是制品使用功能設(shè)計(jì)的根本依據(jù)?！皩?shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀”是制品造型設(shè)計(jì)的基本原則。在造型設(shè)計(jì)中還要體現(xiàn)環(huán)境、時(shí)代的要求，正確地使用水平線、垂直線、弧線等所形成的幾何構(gòu)型、比例尺度、起伏、棱角、機(jī)理、色彩等，使人們?cè)谑褂盟芗r(shí)有一種美的享受，同時(shí)又能保證使用者在使用它時(shí)感到方便、安全、可靠、舒適。 1.3 Pro/Engineer簡(jiǎn)單介紹 Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色實(shí)體或線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖（三維造型還可移動(dòng)，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。Pro/Engineer是一個(gè)功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同設(shè)計(jì)專用功能來實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用這種手段來建立形體，對(duì)于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號(hào)式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個(gè)參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會(huì)自動(dòng)修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計(jì)優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持Postscript格式的彩色打印機(jī)。Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這些都是通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來實(shí)現(xiàn)的，用戶更可以配上Pro/Engineer軟件的其它模塊或自行利用C語(yǔ)言編程，以增強(qiáng)軟件的功能。它在單用戶的環(huán)境下(沒有任何附加模塊)具有大部分的設(shè)計(jì)能力，組裝能力（人工）和工程制圖能力（不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS標(biāo)準(zhǔn)），并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀（HP，HPGL）和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。 Pro/Engineer功能如下： 1. 特征驅(qū)動(dòng)（例如：凸臺(tái)、槽、倒角、腔、殼等）； 2. 參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）； 3. 通過零件的特征值之間，載荷 /邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來進(jìn)行設(shè)計(jì)； 4. 支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(jì)（規(guī)則排列的系列組件，交替排列， Pro/PROGRAM的各種能用零件設(shè)計(jì)的程序化方法等）； 5. 貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性（任何一個(gè)地方的變動(dòng)都將引起與之有關(guān)的每個(gè)地方的變動(dòng)），其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展Pro/ENGINEER的基本功能。 第二章 1441型過濾器下殼體的結(jié)構(gòu)分析 2.1 塑件分析 過濾器下殼體是要求有較高的沖擊韌性和機(jī)械強(qiáng)度的儀器，結(jié)構(gòu)上要求有一定的強(qiáng)度，產(chǎn)品外觀要求光滑無缺陷，同時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男揎?，要求一定的美觀度。 2.2 塑件材料的選擇 塑料的材料選擇依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求，以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù)。ABS材料具有超強(qiáng)的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高 的抗沖擊強(qiáng)度， 典型用途 汽車（儀表板，工具艙門，車輪蓋，反光鏡盒等），電冰箱， 大強(qiáng)度工具（頭發(fā)烘干機(jī)，攪拌器，食品加工機(jī)，割草機(jī)等），電話機(jī)殼體， 打字機(jī)鍵盤，娛樂用車輛如高爾夫球手推車以及噴氣式雪撬車等。工業(yè)上應(yīng)用廣泛，所以選擇ABS。 2.2.1 ABS的性能和成型特點(diǎn) ABS是由丙烯晴、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特征，使ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。丙烯晴使ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度，丁二烯使ABS堅(jiān)韌。苯乙烯使它具有良好的加工性和染色性能。 ABS無毒、無味，成微黃色，成型的塑料件有較好的光澤，密度為1.02～1.05 g/cm3，熔融溫度為217～237oC，熱分解溫度為250 oC以上，無毒、無味、不透明。ABS具有極好的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電器性能。水、無機(jī)鹽、酸、堿類對(duì)ABS幾乎無影響，在酮、醛、脂、氯代烴中會(huì)溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化熔脹。主要用途：ABS在機(jī)械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏柜和冰箱襯里等。汽車工業(yè)上用ABS制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管、加熱器等，還有用ABS夾層板制小轎車車身。ABS還可以用來制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴及收錄機(jī)殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。 成型特性： ABS宜吸水，含水量小于0.3%，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理，要求表面光澤的塑料應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥，需在70～80 oC預(yù)熱4小時(shí)以上；流動(dòng)性中等，溢邊料0.04mm左右，ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力較高，塑料上的脫模斜度宜稍大，應(yīng)取2 oC以上，模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)對(duì)料流阻力小，澆口處外觀不良，已發(fā)生熔接痕，應(yīng)注意選擇澆口位置、形式，頂出力過大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡（但在熱水中加熱可消失）；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度及收縮率影響極小。宜取高料溫、模溫（對(duì)耐熱、高抗沖擊和中抗擊型樹脂，料溫更易取高），料溫對(duì)物性影響極大，料溫過高宜分解（分解溫度為250 oC左右）要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在50～60 oC，要求塑件光澤和耐熱時(shí)應(yīng)控制在60～80 oC。注射壓力比聚苯乙烯高。一般用柱塞式注射機(jī)時(shí)料溫為180～230 oC左右，注射壓力為100～140Mpa，螺式注射機(jī)則取160～220 oC，70～100 MPa。 2.3 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性 2.3.1 凸臺(tái)的設(shè)計(jì) 凸臺(tái)是塑件上用來增強(qiáng)孔或供裝配附件用的凸起部分，本塑件上凸臺(tái)用來裝配部件，都為圓形。當(dāng)凸臺(tái)處于平面或遠(yuǎn)離壁面時(shí)，應(yīng)用加強(qiáng)筋加強(qiáng)，以提高強(qiáng)度，并使塑件成形容易。加強(qiáng)筋的厚度意不超過其所在壁厚的80%為好。因?yàn)橥古_(tái)高度都不大，所以不需要設(shè)置加強(qiáng)筋。 設(shè)計(jì)凸臺(tái)時(shí)，應(yīng)盡量使凸臺(tái)的尺寸小些。不要因?yàn)樵O(shè)置凸臺(tái)而使塑件壁厚過分懸殊。 2.3.2 壁厚 塑件的壁厚是重要的結(jié)構(gòu)要素，是設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的問題之一。 塑件壁太薄，剛度差，在脫模、使用、裝配中會(huì)發(fā)生變形，影響塑件的使用和裝配的準(zhǔn)確性，塑件壁太薄，還會(huì)造成模腔通道狹窄、流動(dòng)阻力大。 熱塑性材料的壁厚一般取2～4mm，滴注儀下蓋基本尺寸為280×200×28mm，屬于中等件，可取其壁厚值為2.4mm。 2.3.3 表面粗糙度 塑件間的表面粗糙度一般取Ra0.8～0.2μm之間，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到下蓋的美觀性，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性要求。為滿足美觀性要求，塑件的外表面要求比較光滑，取Ra0.4μm；為了降低成本，內(nèi)表面可以取稍大的表面粗糙值，取Ra0.6μm。 2.3.4 尺寸公差和精度 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件與產(chǎn)品圖紙中尺寸的符合程度。即所獲得塑件尺寸的準(zhǔn)確度。影響塑件尺寸精度的因素很多，首先是模具的制造精度和模具的磨損程度，其次是模具的收縮率的波動(dòng)以及成型時(shí)工藝條件的變化、塑件成型后的時(shí)效變化和模具結(jié)構(gòu)形狀等。因此，塑件的尺寸精度往往不高，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級(jí)。 由《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查得，ABS建議采用的精度為高精度3級(jí)，一般精度4級(jí)，低精度5級(jí)?？紤]到滴注儀的使用對(duì)精度的要求不太高，所以各個(gè)地方均選擇4級(jí)精度。公差值的選擇見模具設(shè)計(jì)部分。 2.3.5 圓角 在塑件的角隅處，即內(nèi)外表面的交接轉(zhuǎn)接處，加強(qiáng)筋的頂端及根部等處都應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角。而且圓角的半徑不應(yīng)小于0.5mm。凡能設(shè)計(jì)成圓角的地方均設(shè)計(jì)成圓角。有一系列好處，在塑件成型時(shí)溶料流動(dòng)阻力小，有利于改善流動(dòng)充模特性。其結(jié)果可以防止因塑料收縮而導(dǎo)致的塑料變形，或者因鈍角而引起的應(yīng)力集中，使塑件的強(qiáng)度增大。模具使用壽命延長(zhǎng)，塑件外形也因圓弧過渡而顯得更為美觀。同時(shí)，與塑料相對(duì)應(yīng)的模具成型零件在熱處理是不易裂口，強(qiáng)度大為增加。 所以，滴注儀下蓋中四條直邊的圓角半徑取20mm，底部邊的圓角半徑取5mm,其余尺寸較小的部位均不設(shè)圓角。 2.3.6 孔的設(shè)計(jì) 塑件上的孔有盲孔、光孔、螺紋孔，還有豎向的孔和側(cè)向的孔。設(shè)計(jì)孔時(shí)應(yīng)滿足塑件的使用要求，使孔的形狀、位置要有利于塑件成型，同時(shí)還要保證塑件有足夠的使用強(qiáng)度。注射法成型塑件，孔的長(zhǎng)度與孔直徑的比值為：通孔到8為止，盲孔應(yīng)在4以下為妥。能成型孔的深度、直徑及最小孔邊厚度見表2-2。 成型盲孔的型芯是一端固定的，可按公式2-1計(jì)算。 （2-1） 式中 h ——孔深（mm）；d ——孔直徑（mm）； [δ]——型芯允許變形（mm）； Pc ——注射壓力（通常取40MPa）； E ——彈性模量（鋼材為2.1×105 MPa）； 對(duì)于直徑為4～50mm的圓柱孔，計(jì)算其最大許可成型深度時(shí)，允許變量取[δ]=0.04～0.06mm。該公適用于圓柱型孔或錐度不大的孔。 塑件上的通孔，其最大許可成型深度可由式2-2計(jì)算。 （2-2） 設(shè)計(jì)孔時(shí)，應(yīng)注意以下問題： （1）在一般情況下應(yīng)把孔設(shè)置在塑件強(qiáng)度較大處。必要時(shí)可采取一些增厚措施。 （2）為了確保塑件的使用強(qiáng)度，應(yīng)使孔間、孔與邊壁間、孔的端部至塑件表面要有足夠的塑料層厚度。 本設(shè)計(jì)中，大部分的孔是作為螺紋用孔，后加工工序還要有螺紋成型。經(jīng)計(jì)算，塑件上所有的孔均滿足要求。 2.3.7 脫模斜度 由于塑件成型時(shí)冷卻過程中產(chǎn)生收縮。使其緊箍在凸模或成型芯上。為了便于脫模，防止在脫模過程中出現(xiàn)由于脫模阻力過大，使塑件表面受損，塑件廢品率增加、質(zhì)量下降的現(xiàn)象。與脫模方向平行的塑件內(nèi)、外表面都應(yīng)具有合理的斜度。 制件精度越高，脫模斜度越小，制件尺寸越大，斜度應(yīng)越小，若形狀復(fù)雜應(yīng)選較大的斜度。ABS塑件外表面的脫模斜度一般為40′～1o 20′，外表面為35′～1o。所以，取內(nèi)外表面的脫模斜度為1o。 第三章 1441型過濾器下殼體的模具設(shè)計(jì) 3.1注射機(jī)的選擇及型腔數(shù)目的確定 表3-1 SZ-500/2000的技術(shù)參數(shù) 額定注射量(cm3) 525 最大成型面積(cm2) 1000 螺桿直徑(mm) 52 最大開（合）模行程(mm) 500 注射壓力(MPa) 153 模具最大厚度(mm) 450 注射行程(mm) 200 模具最小厚度(mm) 300 螺桿轉(zhuǎn)數(shù)(r/min) 20、25、32、38、42、50、63、80 動(dòng)定模固定板尺寸(mm) 700×850 合模力(kN) 2000 拉桿空間(mm) 540×440 噴嘴孔直徑(mm) 15 噴嘴圓弧半徑(mm) 18 圖 3-1 零件樣品 3.2 塑件分析 3.2.1 塑件的質(zhì)量體積分析及ABS的注射工藝性 經(jīng)Pro/E分析得塑件的體積為87262.211 mm3 ，ABS的密度為1.02g/mm3，所以質(zhì)量為89007.455mg。 料桶溫度的正確選擇關(guān)系到塑料的塑化質(zhì)量，其原則是能保證順利的注射成型而又不引起塑料的局部降解。塑料的加工溫度有注射機(jī)料筒來控制的。料筒的末端最高溫度應(yīng)高于塑料的流動(dòng)溫度（或熔融溫度），但低于塑料的分解溫度。 ABS流動(dòng)性好，易于成型。熔融溫度為217～237oC，熱分解溫度為250oC以上。熔融溫度與分解溫度比較接近，選擇料筒溫度為200～230oC，為了防止流涎現(xiàn)象，噴嘴溫度稍低于料筒溫度取180～190oC。 注射時(shí)，需在70～80oC預(yù)干燥4小時(shí)以上，注射溫度為170～200 oC，注射成型過程中，冷卻介質(zhì)用水，模溫越低，冷卻速度太快，熔體溫度降低越迅速，造成熔體粘度增大，注射壓力損失，引起充模不足，反之，則有利于提高制品表面質(zhì)量，但制品生產(chǎn)率大大降低，綜合以上兩點(diǎn)，取模具溫度為60～70oC。 表3-2 ABS注射工藝參數(shù) 注射機(jī)類型 螺桿式 模具溫度（oC） 60～70 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min） 30～60 注射壓力(MPa) 70～90 噴嘴形式 直通式 保壓力(MPa) 50～70 噴嘴溫度（oC） 180～190 注射時(shí)間(s) 3～5 料桶前段溫度（oC） 200～210 保壓時(shí)間(s) 15～30 料桶中段溫度（oC） 210～230 冷卻時(shí)間(s) 15～30 料桶后段溫度（oC） 180～200 成型周期(s) 40～70 3.2.2 型腔數(shù)目的確定 在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，有先確定注射機(jī)的型號(hào)，再根據(jù)所選用的注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范及塑件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，計(jì)算能夠選取的型腔數(shù)目，也有根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先確定型腔數(shù)目的，然后根據(jù)生產(chǎn)條件，如注射機(jī)的有關(guān)技術(shù)規(guī)范等進(jìn)行校核計(jì)算，看所選得型腔數(shù)目是否滿足要求。 由于塑件尺寸較大，單個(gè)塑件體積為87262.211 mm3，并且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，還有一個(gè)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，所以設(shè)計(jì)時(shí)，可以首先確定腔數(shù)為單型腔。 3.2.3 注塑機(jī)的選擇 根據(jù)塑件體積為87262.211 mm3，并且塑件的大小為100×145×75mm，選擇注射機(jī)為XS-ZY-500，為螺桿式。 表3-3 XS-ZY-500的技術(shù)規(guī)范 額定注射量(cm3) 500 最大成型面積(cm2) 1000 螺桿直徑(mm) 65 最大開/合模行程(mm) 500 注射壓力(MPa) 145 模具最大厚度(mm) 450 注射行程(mm) 200 模具最小厚度(mm) 300 螺桿轉(zhuǎn)數(shù)(r/min) 20、25、32、38、42、50、63、80 動(dòng)定模固定板尺寸(mm) 700×850 合模力(kN) 3500 拉桿空間(mm) 540×440 噴嘴孔直徑(mm) 5 噴嘴圓弧半徑(mm) 18 （1）鎖模力的校核 鎖模力是指注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)在工作過程中對(duì)模具所能施加的最大夾緊力。在選用注射機(jī)時(shí)，要對(duì)其合模機(jī)構(gòu)進(jìn)行校核。通常可用下列公式進(jìn)行： （3-1） 式中 A1 ——單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積； A 2 ——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積； n ——型腔數(shù)量； p ——塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力； F ——鎖模力。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取模腔平均壓力為P為40 Mpa，通過Pro/E分析，可知塑件在分型面上的投影面積為A=78529.623 mm2=78.529623cm2。粗略計(jì)算鎖模力為F=pA=40×106×78.529623×10-4<3500 KN，所以滿足鎖模力的要求。 （2）注射容量校核 模具型腔能否充滿與注射機(jī)允許的最大注射量密切相關(guān)，設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)保證注射模內(nèi)所需熔體總量在注射機(jī)實(shí)際的最大注射量的范圍內(nèi)，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注射機(jī)的最大注射量是其允許最大注射量（額定注射量）的80％，由此有： （3-2） 塑件的體積為87.262211 cm3，加上澆注系統(tǒng)凝料的體積大約為120 cm3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于注射機(jī)的額定注射量為500 cm3，滿足需求。 （3） 最大注射壓力的校核 注射壓力是指在螺桿頭部產(chǎn)生的熔體壓強(qiáng)，注射壓力過低會(huì)導(dǎo)致型腔壓力不足，熔體不能順利充滿型腔；反之，注射壓力過大，不僅會(huì)造成制品溢料，甚至系統(tǒng)過載。螺式注射機(jī)ABS注射壓力一般是70～100MPa，取80Mpa。注射機(jī)注射壓力為145 MPa，滿足要求。 （4） 模具厚度的校核 本注射機(jī)所允許的最小厚度和最大厚度分別為300和450mm，所選模架的閉合高度為448mm，滿足要求。 （5） 開模行程校核 所選注射機(jī)的最大開模行程為500mm，模具結(jié)構(gòu)為斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯的雙分型面注射模，其開模距為： （3-3） 式中 H 1 ——脫模距離（mm），為70mm； H 2 ——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度（mm），為120mm； a——取出澆注系統(tǒng)凝料所必需的長(zhǎng)度（mm），為100mm； 所以，開模行程大概為290mm<500mm，滿足要求。 3.3 分型面的選擇 將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開時(shí)能取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接觸封閉，這樣的接觸表面成為模具的分型面，本例為點(diǎn)澆口，應(yīng)該用三版式結(jié)構(gòu)。選擇雙分型面。 圖 3-2 分型面的結(jié)構(gòu) B分型面的分型距離為118mm，A分型面的分型距離為40mm。 3.4 模具方案的確定 澆口方式的選擇： 選擇一：采用側(cè)澆口式 側(cè)澆口又稱邊緣澆口。側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，從塑件的側(cè)面進(jìn)料。側(cè)澆口是典型的矩形截面澆口，能方便地調(diào)整時(shí)的剪切速率和澆口封閉時(shí)間，因此也稱之為標(biāo)準(zhǔn)澆口。側(cè)澆口的特點(diǎn)是澆口界面形狀簡(jiǎn)單，加工方便；能對(duì)澆口尺寸進(jìn)行緊密加工；澆口位置選擇比較靈活，以便改善充模狀況；去除澆口方便，痕跡小。側(cè)澆口特別適用于兩板式多型腔模具，但是塑件容易形成熔接痕、縮孔、凹陷等缺陷，注塑壓力損失較大，對(duì)于殼體行塑件會(huì)排氣不良。塑件的界面形狀復(fù)雜不適合用側(cè)澆口。 選擇二：采用直澆口式 直接澆口又稱主流到澆口，在單腔模中，塑料熔體直接流入型腔，因而壓力損失小，進(jìn)料速度快，成型比較容易，對(duì)各種塑料都能適用。它傳遞壓力好，保壓補(bǔ)縮作用強(qiáng)，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，制造方面，但除去澆口困難，澆口痕跡明顯，特別適用于大型、厚壁塑件和熔體粘度特別高的塑料品種的成型。ABS是流動(dòng)性較強(qiáng)的材料，所以不適合用直接澆口。 選擇三：點(diǎn)澆口 點(diǎn)澆口又稱針點(diǎn)式澆口、橄欖型澆口或菱形澆口，其尺寸很小。點(diǎn)澆口適用于低粘度和粘度對(duì)剪切速率敏感的塑料，采用點(diǎn)澆口成型塑件，去除澆口后殘留很極小，易取得澆注系統(tǒng)的平衡。也利于自動(dòng)化操作。本設(shè)計(jì)可以在塑件的底面上采用點(diǎn)澆口，并且底面沒有外觀質(zhì)量要求，即使有一定的澆口痕跡，對(duì)塑件的外觀也不影響，所以可以采用點(diǎn)澆口。 綜合考慮到塑件的形狀、外觀和結(jié)構(gòu)上的要求，采用點(diǎn)澆口比較合適，所以選擇方案三。 3.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 排氣系統(tǒng) 排氣是注射模設(shè)計(jì)中不可忽視的一個(gè)問題。在注射成型中，若模具排氣不良，行腔內(nèi)的氣體受壓縮將產(chǎn)生很大的背壓，阻止塑料熔體正?？焖俪淠＃瑫r(shí)氣體壓縮所產(chǎn)生的熱量可能是塑料燒焦。在充模速度大，溫度高，物料粘度低，注射壓力大和塑件過厚的情況下，氣體在一定的壓縮程度下會(huì)滲入塑料制件內(nèi)部，造成氣孔、組織疏松等缺陷。特別是快速注射成型工藝的發(fā)展，對(duì)注射模的排氣系統(tǒng)要求就更加嚴(yán)格。 本設(shè)計(jì)中塑件的邊長(zhǎng)較長(zhǎng)，分型面與塑件結(jié)合的地方較多，因此，可以利用分型面的間隙配合進(jìn)行排氣。同時(shí)，在本結(jié)構(gòu)中有15根推桿。也利用推桿與凸模之間的間隙進(jìn)行排氣，同時(shí)，側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)也可以排氣，所以可以不必要單獨(dú)設(shè)計(jì)排氣槽。 3.5.1 澆注系統(tǒng) 主流道部分設(shè)計(jì)：主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具相接觸的部位開始，到分流道為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。屬于從熱的塑料熔體到相對(duì)較冷的模具的一段過渡的流動(dòng)長(zhǎng)度，因此它的形狀和尺寸最先影響著塑料熔體的流動(dòng)速度及填充時(shí)間，必須使塑料熔體的溫度降和壓力降最小，且不損害其把塑料熔體輸送到最“遠(yuǎn)”位置的能力。主流道垂直于分型面。 主流道長(zhǎng)度一般按模板厚度確定，但為減小充模時(shí)的壓力降和減小物料損耗，以短為好，中小模具控制在50mm以內(nèi)，在出現(xiàn)過長(zhǎng)主流道時(shí)，可將主流道襯套挖出深凹坑，讓噴嘴深入模具。本題取L為50mm。 由于主流道要與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，所以在注射模中主流道部分常設(shè)成可拆卸更換的主流道襯套。為了拆卸更換方便，模具的定位圈常與主流道襯套分開設(shè)計(jì)，主流道襯套如圖3-3所示： 圖 3-3 主流道結(jié)構(gòu) 各部分尺寸如下： G54-S200/400注射機(jī)噴嘴孔直徑為4mm，噴嘴圓弧半徑為18mm。 d ——主流道小短直徑　　d =5+1=6mm ；R ——主流道球面半徑　　　　　　　　R =18/2+2=11mm ； R a——表面粗糙度　　R a≤0.8μm ；a ——主流道錐角　　a =5o ； L ——主流道長(zhǎng)度　　L=36mm ；r ——主流道出口端圓角　r =D/8=0.95mm ； h ——球面配合高度　h =3mm；D——主流道大端直徑D=d +2Ltg(a/2)=8.3mm ； 3.5.2 冷料穴設(shè)計(jì) 冷料穴一般位于主流道對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道的末端。其作用就是存放料流前端的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成冷接縫；開模時(shí)又能將主流道中的凝料拉出。冷凝料的尺寸宜稍大于主流道大端的直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑，本設(shè)計(jì)中，冷料穴和分流道均開設(shè)在中間板上，主流道的大端直徑D為7.53mm，所以冷料穴的直徑可以取8mm，深度可以取10mm。 同時(shí)在分流道的末端也應(yīng)設(shè)置冷料穴，冷料穴的截面形狀和分流道的形狀相吻合，為梯形截面，長(zhǎng)度為8mm。 圖 3-4 冷料穴結(jié)構(gòu) 3.5.3 分流道設(shè)計(jì) 在多型腔或單型腔多澆口時(shí)應(yīng)設(shè)置分流道。分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動(dòng)通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料有主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換一伙的平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此要求所設(shè)計(jì)的分流道能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔，并且流動(dòng)過程中壓力損失和熱量損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。 mm （3- 4） mm （3-5） 式中　B ——梯形的大底邊寬度（mm），B取5.21mm； 　　　　 M——流經(jīng)分流道的塑件的質(zhì)量（g），型腔內(nèi)塑件加流道內(nèi)熔體的質(zhì)量為200克，流經(jīng)分流道塑件質(zhì)量為200/2=100克； 　　　　 L——該分流道的長(zhǎng)度（mm），L＝70； 　　　　 H ——梯形的高度（mm），H取7.81mm； a——側(cè)邊與垂直分型面的夾角，取5o～15o，此處取12o。 分流道的形狀設(shè)計(jì)成梯形截面，如圖3-5： 圖 3-5 分流道結(jié)構(gòu) 3.5.4 澆口設(shè)計(jì) 澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中介面積最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對(duì)塑件的性能和質(zhì)量的影響很大。 通常澆口可分為大澆口和小澆口兩類，前者也稱非限制性澆口，系指直接澆口；后者也稱限制性澆口和內(nèi)澆，常用的有側(cè)澆口，點(diǎn)澆口等。 小澆口最適合于填充薄壁和壁厚均勻的型腔，它能有效的防止制品發(fā)生變形、翹曲和裂紋等弊病，而大澆口對(duì)補(bǔ)縮有利，它能提高制品的尺寸精度，因此當(dāng)制品的壁厚不均勻時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增大澆口的尺寸。 本設(shè)計(jì)澆口采取點(diǎn)澆口，共取2個(gè)點(diǎn)澆口，模具結(jié)構(gòu)采用雙分型面。 點(diǎn)澆口又稱針點(diǎn)式澆口、橄欖型澆口或菱形澆口，其尺寸很小。采用點(diǎn)澆口成型塑件，去除澆口后殘留很極小。易取得澆注系統(tǒng)的平衡。也利于自動(dòng)化操作，但壓力損失大，收縮大，易變形。同時(shí)在定模部分須加一個(gè)分型面，以便澆口凝料脫模。 點(diǎn)澆口的截面為圓形。直徑d一般在0.8～2.0mm范圍內(nèi)選取，常用的直徑是0.8～1.5mm。根據(jù)《模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版，為ABS推薦的點(diǎn)澆口尺寸，在壁厚為1.5～3mm之間直徑為0.9～1.8mm，此處取1.6mm。 圖 3-6 點(diǎn)澆口結(jié)構(gòu) 圖中 d =1.6mm； L=0.5mm； a =90o； L 0 =0.75mm； R =1.5mm； a 1 =20o。 3.5.5 定位圈和澆口套的選擇 澆口套與定位圈配合使用，其中澆口套是樹脂注入模具的入口，尺寸與注塑機(jī)的尺寸有關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)澆口套分為A型和B型，B型是為了防止注射時(shí)在澆口后退而由定位圈壓住的類型，本設(shè)計(jì)選用B型。其尺寸規(guī)格如圖示，d為25㎜，L、N、M根據(jù)實(shí)際使用情況而定，取L =5, N =6, M =29。 圖 3-7 澆口套結(jié)構(gòu) 定位圈的作用是使注塑機(jī)的噴嘴與模具澆口的澆口套定位，定位圈分為標(biāo)準(zhǔn)型及特殊型兩種，根據(jù)要求分別選用。根據(jù)JIS標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的特殊型定位圈。 尺寸規(guī)格如下： 取ΦP為90，ΦD為120mm。 圖 3-8 定位圈結(jié)構(gòu) 3.6 成型零部件設(shè)計(jì) 表3-4 按平均收縮率計(jì)算模具成型零件工作尺寸的實(shí)用公式 尺寸類型 實(shí)用計(jì)算公式 x值 型腔徑向尺寸 ① 0.5～0.75 型芯徑向尺寸 ② 0.5～0.75 型腔深度尺寸 ③ 1/2～2/3 型芯深度尺寸 ④ 1/2～2/3 中心距 ⑤ — Scp——注塑件塑料的平均收縮率； Δ—塑件的尺寸公差，按SJ1374-78或國(guó)標(biāo)選定（mm）； ——系數(shù)； D/d——塑件的包容，被包容徑向尺寸（mm）； H/h——塑件的包容，被包容深度，高度尺寸（mm）； L/l——塑件的中心距與單邊位置尺寸（mm）； D m/d m——模具的包容，被包容徑向尺寸（mm）； H m/h m——模具的包容，被包容深度，高度尺寸（mm）； L m/l m——塑件的中心距與單邊位置尺寸（mm）； △m——模具或成型零件的制造公差。 在型腔和型芯的徑向尺寸計(jì)算時(shí)，=0.5～0.75，在型腔和型芯的高度尺寸計(jì)算時(shí)，=1/2～1/3。 3.6.1 成型零件工作尺寸的計(jì)算 表3-5 成型零件的尺寸計(jì)算 塑件 尺寸 塑件 尺寸 規(guī)范化 塑件尺寸公差 △ 塑件 等級(jí) 模具等級(jí) 模具尺寸公差 △m 公式 系數(shù) x 模具尺寸計(jì)算結(jié)果 模具尺寸規(guī)范化 0.14 4 9 0.030 ③ 0.63 0.12 4 9 0.025 ④ 0.63 19.8±0.11 19.8±0.11 0.22 4 9 0.052 ⑤ — 19.909±0.026 19.91±0.026 0.16 4 9 0.036 ④ 0.63 5.5±0.07 5.5±0.07 0.14 4 9 0.030 ⑤ — 5.530±0.015 5.53±0.015 0.12 4 9 0.025 ③ 0.63 0.26 4 9 0.062 ② 0.70 0.18 4 9 0.043 ④ 0.63 0.18 4 9 0.043 ① 0.75 0.24 4 9 0.052 ③ 0.60 67.5±0.19 67.5±0.19 0.38 4 9 0.074 ⑤ — 67.871±0.037 67.87±0.037 7.5±0.08 7.5±0.08 0.16 4 9 0.036 ⑤ — 7.541±0.018 7.54±0.018 0.14 4 9 0.030 ① 0.75 0.12 4 9 0.025 ② 0.75 30±0.13 30±0.13 0.26 4 9 0.062 ⑤ — 30.165±0.031 30.17±0.031 46±0.14 46±0.14 0.28 4 9 0.062 ⑤ — 46.253±0.031 46.25±0.031 56±0.16 56±0.16 0.32 4 9 0.074 ⑤ — 56.308±0.037 56.31±0.037 25±0.12 25±0.12 0.24 4 9 0.052 ⑤ — 25.138±0.026 25.14±0.026 50±0.16 50±0.16 0.32 4 9 0.074 ⑤ — 50.275±0.037 50.28±0.037 75±0.19 75±0.19 0.38 4 9 0.074 ⑤ — 75.413±0.037 75.41±0.037 14.8±0.10 14.8±0.10 0.20 4 9 0.043 ⑤ — 14.881±0.025 14.88±0.021 22.5±0.11 22.5±0.11 0.22 4 9 0.052 ⑤ — 22.624±0.026 22.62±0.026 3.45±0.07 3.45±0.07 0.14 4 9 0.030 ⑤ — 3.469±0.015 3.47±0.015 75.95±0.19 75.95±0.19 0.38 4 9 0.074 ⑤ — 76.368±0.037 76.37±0.037 82.5±0.22 82.5±0.22 0.44 4 9 0.087 ⑤ — 82.954±0.045 82.95±0.044 120±0.28 120±0.28 0.56 4 9 0.100 ⑤ — 120.66±0.050 120.66±0.05 0.20 4 9 0.043 ③ 0.63 1.00 4 9 0.130 ② 0.56 1.00 4 9 0.130 ① 0.56 1.10 4 9 0.130 ① 0.54 0.82 4 9 0.115 ① 0.56 0.74 4 9 0.115 ① 0.56 0.74 4 9 0.115 ② 0.56 78±0.19 78±0.19 0.38 4 9 0.074 ⑤ — 78.429±0.037 78.43±0.037 110±0.25 110±0.25 0.50 4 9 0.087 ⑤ — 110.605±0.044 110.61±0.044 0.16 4 9 0.036 ① 0.75 0.16 4 9 0.036 ② 0.75 0.16 4 9 0.036 ③ 0.63 0.12 4 9 0.025 ③ 0.63 0.20 4 9 0.043 ③ 0.63 0.16 4 9 0.036 ② 0.75 0.12 4 9 0.025 ③ 0.63 0.20 4 9 0.043 ④ 0.63 0.12 4 9 0.025 ② 0.75 0.16 4 9 0.036 ① 0.75 0.12 4 9 0.025 ③ 0.63 0.22 4 9 0.052 ① 0.70 0.20 4 9 0.052 ① 0.75 0.20 4 9 0.043 ② 0.75 3.7 凹模型腔側(cè)壁、底板厚度的計(jì)算 3.7.1 凹模側(cè)壁厚度的計(jì)算 凹模結(jié)構(gòu) 凹模也可以稱為行腔、凹模型腔，用以形成塑件的外形輪廓，按結(jié)構(gòu)形式的不同可分為整體式、整體嵌入式、鑲拼組合式和瓣合式四種類型。本設(shè)計(jì)選用的為整體式矩形型腔，根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)師指南》其側(cè)壁的厚度按剛度條件為： （3- 6） 式中 ，為1.493，Ф1為0.6； P ——凹模型腔內(nèi)塑料熔體的最大壓力（MPa），為40 Mpa； l ——矩形型腔的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度（mm），為280mm； h ——塑件的高度（mm），為75mm； [δ]——凹模的允許變形量（mm），由《塑料模具設(shè)計(jì)師指南》表4.4-13得，[δ]為0.042mm； E ——鋼的彈性模量，取2.10×105 N/mm2。 所以 經(jīng)計(jì)算s為19.07mm。 h/l=0.1<0.41，按強(qiáng)度計(jì)算為： （3-7） 式中 [σ]——模具強(qiáng)度計(jì)算的許用應(yīng)力N/mm2，一般中碳鋼160 N/mm2。 經(jīng)計(jì)算為s為24.22mm。取最大值為24.22。取整25mm。 3.7.2 底板厚度的計(jì)算 按剛度條件計(jì)算底板厚度為 （3-8） 式中 ，為0.0248； b ——為矩形型腔短邊長(zhǎng)度。 經(jīng)計(jì)算T為28.6537mm。 按強(qiáng)度計(jì)算底板厚度為 （3-9） 計(jì)算結(jié)果為35mm，取大值為35mm。 圖3-9 凹模三維實(shí)體造型 3.7.3 凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模設(shè)計(jì) 凸模和型芯都是用來成型塑件內(nèi)表面的零部件，兩者沒有嚴(yán)格的區(qū)別。一般來講，可以認(rèn)為凸模是成型塑件整體內(nèi)表面的模具零部件，而型芯則多指成型塑件上某些局部特殊內(nèi)形或局部孔、槽等所用的零部件，有時(shí)也可以稱型芯為成型桿。與凸模相似，凸模和型芯的結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、整體嵌入式、鑲拼組合式及活動(dòng)式等不同類型。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)選擇整體嵌入式。對(duì)于凸模成型薄壁的部分難于加工的，分割成嵌入式型芯，嵌入凸模。 經(jīng)Pro/E分模得凸模的三維結(jié)構(gòu)，如下圖：