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畢業(yè)設(shè)計(論文)中期報告 題目：連接器殼體注塑模具設(shè)計 系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 姓 名 學(xué) 號 導(dǎo) 師 2013年3月20日 \本次設(shè)計的塑料件為一矩形連接器殼體，產(chǎn)品特點為:連接器外表面光滑，且無明顯澆口痕跡：連接器一側(cè)有一通孔。在設(shè)計時需要考慮孔的斜拉桿側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，及模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。 1設(shè)計（論文）進(jìn)展?fàn)顩r 1.1查閱資料并完成一篇3000字以上的關(guān)于模具設(shè)計的外文翻譯:Design and Simulation of Plastic Injection Moulding Process 1.2完成了零件三維圖的繪制；如圖(1)所示: 如圖(1) 1.3對塑料材料進(jìn)行選擇； 分析零件的成形工藝性通過對幾種塑料進(jìn)行性能對比，最終選用ABS工程塑料,測量知塑件質(zhì)量為13.79g,ABS的密度為1.05g/cm3 ,收縮率為0.55%，接下來進(jìn)行有關(guān)工藝計算。 1.4注塑模具分型面的選擇； 選擇分型面的基本原則是應(yīng)將分型面開設(shè)在塑件斷面輪廓的最大部分，以便順利脫模，分型面的選擇應(yīng)滿足動定模分離后，制品盡可能留在動模內(nèi)。根據(jù)上述原則確定該零件的分型面為底面。 1.5澆注系統(tǒng)的選擇； 澆注系統(tǒng)是將塑料由注射機(jī)噴嘴引入型腔的流動通道。它由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。根據(jù)澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則：排氣良好，流程短，防止型芯和嵌件變形，修正方便，防止塑件翹曲變形，合理設(shè)計冷料穴，澆注系統(tǒng)的斷面積和長度盡量小。考慮這種對外觀要求很高的產(chǎn)品，從塑件結(jié)構(gòu)考慮，采用點澆口，當(dāng)熔體通過時，有很高的剪切速率和強(qiáng)烈的摩擦，澆口在開模時被拉斷，留下小圓點狀痕跡，保證了最終產(chǎn)品的美觀性。 1.6注射機(jī)的選擇； 根據(jù)塑件質(zhì)量為13.79g，和塑件的大小，成型塑件所需要的注射總量應(yīng)小于所選注射機(jī)的最大注射量。M≤G1 即：M≤80%G。又因為澆注系統(tǒng)在內(nèi)，選擇注射機(jī)為XS—Z—30。 XS—Z—30型注射機(jī)相關(guān)參數(shù)如下： 最大注射量 30cm2 注射壓力 1190×105Pa 注射方式 柱塞式 鎖模力 25×104N 最大成型面積 90cm2 最小開檔 60mm2 最大開檔 220mm2 最大開模行程 160mm2 模具外形尺寸 90×300mm 噴嘴球形半徑 12mm 噴嘴口徑 4mm 1.7模架的選擇； 根據(jù)（GB/T 12555-2006）《中小型塑料注射模模架》選用160×200標(biāo)準(zhǔn)模架。 1.8通過前期的學(xué)習(xí)，完成注射模具總裝配草圖的設(shè)計，如圖（2）所示： 如圖（2） 注塑機(jī)在開模時，由于模具彈簧的作用，分型面1打開，在定模板上的拉料桿的作用下，使2個點澆口與塑件首先分離，同時，斜滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下帶動側(cè)型芯進(jìn)行側(cè)向抽芯，模具繼續(xù)打開，在設(shè)計中需考慮分型面的依次分型，所以在設(shè)計中增加了鎖模裝置，它的作用是模具先從分型面2打開，最后才打開分型面3。 本設(shè)計的裝置如圖所示，它的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。在定距拉桿的作用下，打開拉料板，即從分型面2打開，使凝料脫離澆口系統(tǒng)，打開20mm后鎖模裝置打開，等拉料板打開到25mm時停止，最后打開動模，即分型面3，打開的距離為55mm,在頂出系統(tǒng)的作用下，凝料和塑件在自重條件下脫落，在彈簧復(fù)位后合模，進(jìn)行下一次注塑成型； 2存在問題及解決措施 2.1抽芯機(jī)構(gòu)的選擇 解決措施：通過對塑料零件的分析，最后決定使用斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。 2.2模具溫度的控制和冷卻系統(tǒng)的初步設(shè)計 解決措施：質(zhì)量優(yōu)良的塑料件應(yīng)該滿足收縮率小、變形小、尺寸穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高和表面質(zhì)量好。而模具溫度對以上各項都有影響，所以控制好模具溫度由重大意義。本次設(shè)計控制模具溫度采用水冷調(diào)節(jié)模溫，根據(jù)ABS材料對溫度要求，模具溫度應(yīng)控制在30℃—60℃。冷卻裝置形狀、冷卻水孔數(shù)量、冷卻管道設(shè)計等有待后續(xù)設(shè)計解決。 2.3排氣系統(tǒng)的設(shè)計 解決措施：在一般的注射模具中，注射成型的氣體可以通過模具結(jié)構(gòu)（如分型面推桿孔間間隙）自然排氣，因此不考慮排氣系統(tǒng)設(shè)計。但對于大型和高速成型的注射模具必須考慮到排氣方式，將模具內(nèi)氣體和塑料本身揮發(fā)出來的氣體排出模外，而小型塑料模具由于本身體積小，注塑速度也不高，因此可以通過模具間隙和推桿間隙排氣。 3后期工作安排 （1）對所選擇的實施方案進(jìn)行全面的系統(tǒng)的分析與計算并校核。 一周 （2）修改完善模具總裝配圖，完成所有零件圖的繪制工作，進(jìn)行工藝規(guī)程的編制。兩周 （3）對所有圖紙進(jìn)行校核，編寫設(shè)計說明書，所有資料提前請指導(dǎo)老師檢查。兩周 （4）整理資料，準(zhǔn)備答辯。 一周 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 注：1）正文：宋體小四號字，行距20磅，單面打??；其他格式要求與畢業(yè)論文相同。 2）中期報告由各系集中歸檔保存，不裝訂入冊。 第 5 頁 共 5 頁 塑料注射模擬和設(shè)計模制過程 摘要 本文介紹了一種產(chǎn)品的注射模具設(shè)計生產(chǎn)。它被劃分為三個部分：設(shè)計、仿真和分析。塑料產(chǎn)品的設(shè)計有兩種不同形式，但具有相同的功能。產(chǎn)品使用簡單，并延長了產(chǎn)品的使用時間。計算機(jī)輔助形式（CAD）和計算機(jī)軟件Pro/Engineer是用于安排在三維（3D）設(shè)計模具產(chǎn)品中。二是在室溫模具中設(shè)計成不同的產(chǎn)品INSE可以交換，以產(chǎn)生兩種不同的產(chǎn)品。機(jī)械制造計算機(jī)輔助（CAD）和計算機(jī)軟件Pro/E用來生成一些數(shù)控加工的代碼。使用塑料流體分析進(jìn)行的軟件（Moldflow—零件說明第四版）從中分析位置注射劑，材料溫度和注射壓力可以確定。還可以發(fā)現(xiàn)分析產(chǎn)品預(yù)期缺陷，如焊接線和被困空氣。 關(guān)鍵詞：可變插入模具，注射壓力，氣泡，噴射位置，模具設(shè)計 說明 如今，在注塑加工刀具的模具及工藝是一個世界上增長最快的產(chǎn)業(yè)。現(xiàn)在的塑料從家庭用品到太空旅行，從運輸包裝，醫(yī)學(xué)玩具，到橋梁建筑運幾乎所有的應(yīng)用程序都使用。一般來說，注塑是形成所需形狀的一個過程，由熔化的塑料材料并使塑料在壓力下進(jìn)入模腔。期望的塑料形狀是通過冷卻熱塑性或通過熱固性化學(xué)反應(yīng)完成的。 模具設(shè)計與制造是一個昂貴和高科技的過程。因為它使用了以科學(xué)為基礎(chǔ)的計算機(jī)輔助工程（CAE）軟件來分析和模擬塑料配件，電腦輔助設(shè)計（CAD）軟件設(shè)計復(fù)雜的塑料制品和計算機(jī)輔助制造（CAD）做程序設(shè)計制造。計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致更多計算機(jī)成本比例提高，計算機(jī)數(shù)字控制銑床（CNC）或鎖存器來運行。因此，這種優(yōu)勢和昂貴的技術(shù)將提流程和高效率的一致性。 因此，對于這個快速增長的行業(yè)新技術(shù)是至關(guān)重要的，目的是以確保技術(shù)達(dá)到完美。因此，電腦輔助工程（CAE）助理麥克羅公司一直供應(yīng)和計算注塑成型的塑料材料內(nèi)的流動。 理論 塑料填充模具 注塑成型過程可以被分解成三個階段： 1填充階段 2加壓階段 3補(bǔ)償階段 填充階段 涉及塑料部件的注塑成型工藝時要明確的是重要的元素如何在塑料模具中填充。在模具注射填充階段，熔融塑料被注入到空腔中，直到剛填充空腔。當(dāng)塑料流入空腔后塑料接觸模具壁迅速冷卻，這將創(chuàng)建一個塑料模具和熔融塑料的冷凍層。 屏1顯示了材料的擴(kuò)散是從后向前推著走，流到前方的邊緣進(jìn)入接觸的模具并且凍結(jié)，一旦冷凍，冷凍層中的分子沒有更高的去向，去向也不會改變。 屏1 模具內(nèi)熔融塑料的流動 紅色的箭頭顯示熔融塑料的流動方向，深藍(lán)色層顯示針對模具壁上冷凍的塑料層。綠色箭頭指示的方向是熱量從聚合物熔體流進(jìn)模具壁。 當(dāng)冷凍層達(dá)到一定厚度達(dá)到平衡時，通過空腔流動冷凍層獲得更多的熔融塑料熱量，并到達(dá)模具后失去熱量。這通常發(fā)生在早期的注塑成型過程中的后幾十分之一秒。 加壓階段 加壓階段后會發(fā)生完全填充到空腔區(qū)的填充階段。在這個階段，所有的流動路徑將被熔融的塑料填充。在空腔中的填充區(qū)域的邊緣和角部分可能不包含塑料，為了完全填充幾何形狀，在加壓階段額外的塑料被壓入模腔內(nèi)。 屏2顯示填充階段（左側(cè)圖像）結(jié)束和加壓階段（右側(cè)圖像）結(jié)束之間的差異。注意填充階段結(jié)束時留下的未填充角落（藍(lán)色圓圈內(nèi)）。黃色錐表示聚合物注入位置，紅色表示的是塑料。 屏2 填充階段和加壓階段的區(qū)別 補(bǔ)償階段 塑形材料形成熔融材料的固體，具有高體積收縮，平均它會收縮25%。因此加壓階段后，更多的材料被注入到空腔中以補(bǔ)償冷卻后的塑形收縮。這就是補(bǔ)償階段（Moldflow軟件幫助文件） 模具基本建立 模具設(shè)計和制造是注射成型系統(tǒng)中認(rèn)為最重要的過程。這是因為模具設(shè)計和模具制造的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響?；旧夏＞叩墓δ苁请p重的。第一是灌輸所需形狀的聚合物，第二就是冷卻模具中包含一個或多個空腔注射模具零件，包括兩個基本部分： ·注射塑料定半膜的一側(cè) ·半關(guān)閉或頂側(cè)移動，這兩個模具被稱為分型面。 該模具將決定最終產(chǎn)品的性能，如大小、形狀、尺寸和表面精加工。通常稱為通過中心進(jìn)料通道澆注到模腔的填充是熔化的塑形材料。模具將與注塑機(jī)料筒噴嘴相吻合。表1是模具組件和匯總表。 模具設(shè)計 開始一個新的模具設(shè)計。設(shè)計者應(yīng)該掌握一些重要的點。即在產(chǎn)品外觀設(shè)計材料的使用，材料的正確收縮，腔和模架的選擇，進(jìn)一步避免一些錯誤。在最后的裝配中，犯的錯誤可能造成不合適的模具，使塑料產(chǎn)品不被承認(rèn)并且被客戶拒絕。圖一顯示了模具設(shè)計圖表。 圖2 程序圖部分顧問模擬 Moldflow軟件。屏5顯示黃色的圓錐形狀表明本文分析的位置與澆口位置放置在頂部的新型固體模型。 在注射和傳遞成型中認(rèn)為澆口是模制件的一部分，它允許熔融樹脂流入流道或從澆口進(jìn)入型腔。澆口和澆道的尺寸形狀可能是相同的，但是一般來說是非常小的。這里存在一個最佳的澆口尺寸，對于適合的填充率它應(yīng)該足夠大，對于密封防止回流或過度包裝它又足夠小。 產(chǎn)品模擬結(jié)果 在啟動仿真過程中，部分信息進(jìn)行設(shè)置，如材料供應(yīng)商和材料等級。這些通常已經(jīng)在Moldflow數(shù)據(jù)庫中設(shè)置，用戶僅僅選擇材料規(guī)格的特點，表2表示用于此分析的要素： 屏5 澆口位置的實體模型 澆注過程特點 成型工藝規(guī)范 零件名稱 TNG剪輯版 材料等級 ABS 650 模具溫度 50 ℃ 熔體溫度 235 ℃ 最大注射壓力 60 Mpa 填充時間 填充時間是填充空腔內(nèi)部所需要的時間，它也顯示塑形材料如何流入填充模具。從我們知道缺料（其中沒有填充模型）的部分將顯示。從這個結(jié)果中也可以了解焊接線和氣泡的形成，屏6顯示模具材料填充。 屏6 100%材料填充的塑料件中 填充質(zhì)量 在塑料腔內(nèi)，填充質(zhì)量結(jié)果顯示了該區(qū)域的概率，這個結(jié)果來自于壓力和溫度。填充質(zhì)量用三種顏色顯示，綠色，黃色，紅色并且半透明。用綠色表示完全填充，黃色表示可能填充困難或是有質(zhì)量問題，紅褐色表示填充困難或是有質(zhì)量問題，并且半透明的將不能填充（缺料）。 如果模腔不能填充，無論設(shè)計澆口位置，塑料的選擇或是加工條件都必須做一些改變。然而，為了確保高質(zhì)量的完成零件，塑料必須完全填充模腔。屏7顯示用這種分析填充質(zhì)量。 屏7 填充質(zhì)量 注射壓力 模型的每個位置上的顏色表示在該模型上的壓力，兩種顏色顯示高壓（紅色）和低壓（藍(lán)色），注射壓力可以連同壓降顯示結(jié)果。例如，事實上同一個區(qū)域可能注射壓力過高，即使零件的一個區(qū)域已經(jīng)有了一個可以接受的壓降，高的注射可以造成過度填充。為了減少這種情況的發(fā)生的機(jī)會，按照下列步驟操作： 1增大最大噴射壓力 2改變聚合物注射位置 3改變零件的尺寸 4選擇不同的材料 屏8顯示從0Mpa到47.02Mpa注射壓力的結(jié)果。 屏8 注射壓力 壓降 屏9顯示壓降結(jié)果。在填充位置，壓力將從注射位置到填充部分的端部下降。高壓降區(qū)域（紅色）通過低壓降區(qū)域（藍(lán)色，）使用一系列顏色去表示壓降結(jié)果。壓降是決定填充結(jié)果質(zhì)量的一個因素之一。 屏9 壓降 氣泡 屏10顯示氣泡結(jié)果分析，藍(lán)色的小氣泡顯示的是零件上的氣泡。所在的區(qū)域氣泡結(jié)果顯示，在會聚的地方熔體停止至少2個流量的位置，或者在最后填充點氣泡被困住。為了阻止會聚流位置包圍和氣泡陷阱的發(fā)生，通過以下平衡流量路徑： 1使用流量引導(dǎo)/導(dǎo)流板 2改變零件壁厚 3改變注射聚合物位置 屏10 氣泡 模具開發(fā) 在對所有的產(chǎn)品Moldflow模擬之后，模具設(shè)計優(yōu)先作用于模擬結(jié)果，僅一個模具底座被用來生產(chǎn)2個不同塑料零件，這是因為幾乎70%的塑料產(chǎn)品外形是相似的，所以在這種情況下使用可改變的鑲塊，核心嵌件將作為永恒嵌件，更改滑塊和模腔插入件用TNG剪輯版本和TNG粘貼版本，屏11顯示用TNG剪輯版本和粘貼版本的模腔和核心鑲塊。 屏11 模腔,核心和鑲塊 模架尺寸 對于這個項目，三版類型系統(tǒng)模架勢用于精確控制，模架的尺寸是FCI類的250mm*250mm，A版尺寸是100mm，B版尺寸是70mm，墊塊尺寸是100mm和脫料塊（簡稱LKM（龍記五金）模具基礎(chǔ)手冊）。脫料版的作用是移出塑料零件橫澆道。同時就認(rèn)為塑料零件是一個好的產(chǎn)品不需要潤色。 對于這個模架，每次只有一個模腔澆注，熔融材料的塑料將流經(jīng)澆道的空腔。冷卻之后，塑料零件將變硬粘住鑲塊，同時通過使用肩式噴射器噴出。 三版模具 在這個項目中使用三版模具是因為對于熔融塑料，澆注口小并且三版模具的澆注系統(tǒng)在第二分離平面平行于主分離面。當(dāng)模具是開放時，第二個分離面允許澆口和澆道噴射。在三版模具中，澆道將從模腔噴射分離，塑料件注射后不需要經(jīng)過任何潤色過程（羅1986）. 滑塊核心 當(dāng)設(shè)計底座塑料件時，例如側(cè)控，側(cè)凸臺時使用核心滑塊。核心滑塊是因定連接板B（指板14）和板A上的兩個角銷。當(dāng)模具打開時，角銷將從模具位置中水平移除核心滑塊。在模具打開用時，核心滑塊運動數(shù)量將取決于角和滑塊移動到角銷的距離。核心滑塊足夠移動是為了推桿完全取出塑料件。 冷卻系統(tǒng)（水力槽） 水力槽是從核心滑塊噴射，控制模具表面溫度和冷卻熔融塑料成為僵化狀態(tài)。對于這個項目，水力槽的設(shè)計鉆孔沿著模腔芯塊和滑塊的長度。冷卻系統(tǒng)是模具的垂直方向。屏12顯示了模具內(nèi)水力槽的流動。 屏12 模具中心水力槽流動 澆注系統(tǒng) 澆口是連接澆注系統(tǒng)和模壓部分，加上附加材料必須克服正常的熱收縮部分，它必須允許足夠的材料流入模具填充件。在這個項目中，當(dāng)模具打開部分將被自動從澆道移除并且不需要接觸塑料產(chǎn)品時，使用傾斜銷澆口。屏13顯示精確定位澆口系統(tǒng)。 屏13 精確定位澆口系統(tǒng) 完成模具裝配 屏14顯示完成模具裝配為TNG剪輯版本，屏16和15顯示出的橫截面，用于模具關(guān)閉組件和打開的裝配位置。 CAD/CAM的模具設(shè)計 在塑料工業(yè)，CAD/CAM已經(jīng)出現(xiàn)，現(xiàn)在顯示的是本世紀(jì)最重要的進(jìn)步技術(shù)之一。在較短時間內(nèi)并且在模具設(shè)計師的創(chuàng)造力，使CAD/CAM將用在更好的設(shè)計中，而不是在做塑料零件重復(fù)的模具設(shè)計。 屏14 完整的模具模型 屏15 橫截面模具封閉組 CAD/CAM的優(yōu)點 在設(shè)計方面模具CAD/CAM的優(yōu)勢 a) CAD/CAM技術(shù)通常用于數(shù)控（NC）加工技術(shù)制造的模具，也能夠在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上創(chuàng)建三維產(chǎn)品模型并自動生成。 b) CAD/CAM可以幫助設(shè)計師加快塑料零件和模具設(shè)計過程，并縮短很長時間。 屏16 橫截面模具封閉組 c) CAD/CAM模具制造中對于那些熟練的模具制造商，提高更多的挑戰(zhàn)和工作滿意度，模具制造將提高工作生活質(zhì)量。 d) 方便用戶重新定義零件尺寸，這意味著它可以提高模具設(shè)計質(zhì)量，減少錯誤質(zhì)量。 CAD/CAM模具設(shè)計方法應(yīng)用 在這個項目中，這個類型的CAD/CAM使用Pro/E2000軟件。Pro/Moldesign是Pro/E模具制造環(huán)境的一個擴(kuò)展。包括各個方面生產(chǎn)模具的設(shè)計。比如模架、熱流道系統(tǒng)創(chuàng)建、水線、錐釘孔、收縮孔和數(shù)以百計的其它功能。模具創(chuàng)建Pro/NC設(shè)計和Pro/MFG生產(chǎn)擴(kuò)展到CNC生產(chǎn)領(lǐng)域。Pro/E覆蓋3—5軸銑削。2和4軸電火花線切割、車削、激光、火焰等，具備一個寬幅的能力。 在創(chuàng)建詳圖和生成數(shù)控加工刀路的實際模具過程中，所有模具設(shè)計之后。Pro/NC和Pro/MFG制造生產(chǎn)將再次發(fā)揮重要作用。數(shù)控刀路是來源于產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)庫。3D模型產(chǎn)品路線完成將直接從數(shù)據(jù)庫中提取模具設(shè)計制造。例如，從數(shù)據(jù)庫模具的核心插入想做一些制造業(yè)。一些重要特性在CAD/CAM開始之前必須考慮，像Ⅱ圖進(jìn)給率、主軸轉(zhuǎn)速、步長深度、銑削材料、注塞速度、坐標(biāo)系和力銑刀種類。 啟動CAD/CAM,，要能確定工件尺寸，然后設(shè)置工件的坐標(biāo)系統(tǒng)。工件坐標(biāo)設(shè)置必須與CNC機(jī)床中的坐標(biāo)相同。錯誤的設(shè)置會造成機(jī)器和工件崩潰。在選擇制造過程后，決定使用什么樣的制造工藝，例如分析體積、侵吞、鉆孔和傳統(tǒng)的表面，Pro/NC使用了CAM（智能計算機(jī)輔助制造）軟件將加工代碼轉(zhuǎn)換成計算機(jī)代碼。像G碼和M碼的加工代碼將被存儲在CNC中，然后制造運行。屏17顯示了實際制造運行之前的實體模型模擬。屏18中紅色線是工具運行對點的位置。 屏17 實體模型模擬 屏18 線框仿真模擬 Pro/MFG將創(chuàng)建必要數(shù)據(jù)庫來驅(qū)動數(shù)控機(jī)器的一個Pro/Moldesign部分。它通過提供工具來制造，工程師遵循邏輯順序步驟進(jìn)行，從設(shè)計模型到ASCII CL數(shù)據(jù)文件，可以為數(shù)控機(jī)床進(jìn)行后處理。在圖3CAD/CAM說明可以基本概括了Pro/MFG過程（Pro/MFG.R18） 討論和結(jié)果 概括設(shè)計的塑料部分是基于汽車司機(jī)的需要。當(dāng)駕駛者到達(dá)收費站時，為了駕駛員容易拿到它，塑料部件支架盒放置在 Touch N卡中或plus單程票中。在這個項目中，塑料部件被設(shè)計成兩種不同類型的產(chǎn)品。設(shè)計在一個多變的插入模具基礎(chǔ)上，只用一個模具基礎(chǔ)將降低制造業(yè)的成本和時間。Pro/Moldesign，Pro/MFG 和來自于Pro/ENGINER Pro/NC是用來設(shè)計模具和制造行業(yè)，精確度和公差是重要的問題，所以在模具設(shè)計中使用CAD/CAM將提高工件質(zhì)量并且在生產(chǎn)中減少出錯次數(shù)。 從分析模擬仿真提供了足夠的信息結(jié)果如填充時間、注射壓力和壓力降。用戶可以避免在實際注塑中的塑料缺陷如縮痕，停頓,，氣泡和超緊密堆積作用。分析還將幫助模具設(shè)計師以最小的修改來設(shè)計一個完美的模具，這也減少模具設(shè)置時間。這個分析和仿真將幫助減少時間和成本。 圖3 總結(jié)Pro/MFG過程 第 14 頁 共 14 頁 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題目：連接器殼體注塑模具設(shè)計 系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 姓 名 學(xué) 號 導(dǎo) 師 2012年12月20日 1畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述 1.1 研究意義 模具作為工業(yè)之母，其重要性無需多言，包括我國在內(nèi)的眾多國家都將其單列出來作為一個大的行業(yè)，而隨著塑料制品的大規(guī)模應(yīng)用，塑料注射模具更在這一行中占了很大的比例。但很可惜的是，由于歷史的原因，我國在這一行業(yè)，與西方發(fā)達(dá)國家之間有著很大的差距，但這種差距并非不可彌補(bǔ)的，作為21世紀(jì)國家青年，我應(yīng)當(dāng)為此而努力，所以現(xiàn)在我理所當(dāng)然的選擇了注射模具畢業(yè)設(shè)計這一課題。 通過這一課題使我能運用已學(xué)的知識，獨立進(jìn)行科學(xué)研究活動，學(xué)會分析和解決學(xué)術(shù)問題的方法，鍛煉解決某一學(xué)術(shù)問題的能力。a塑料件制品涉及及成型工藝的選擇b一般塑料件制品成型模具的設(shè)計能力c塑料制品質(zhì)量分析及工藝改進(jìn)、塑料模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計的能力d掌握模具設(shè)計常用的軟件（如AutoCAD、Pro/E等）及同實際設(shè)計的結(jié)合的能力e使自己在文檔組織與檢索方面的能力得到提高f掌握寫論文的一般步驟及格式方法，同時提高自己的學(xué)習(xí)、思考、解決問題的能力，為以后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 近年來我國的模具技術(shù)有了很大的發(fā)展，在大型模具方面，已能生產(chǎn)大屏彩電注塑模具、大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具。機(jī)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。 在成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成行模、高效多色注塑模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新業(yè)取得了較大進(jìn)展。氣體輔助注射成形技術(shù)的使用更趨成熟。熱流道模具開始推廣，有些單位還采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。 當(dāng)前國內(nèi)外用于注塑模具方面的先進(jìn)技術(shù)主要有以下幾種：a熱流道技術(shù) 它是通過加熱的辦法來保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態(tài)。由于在流道附近或中心設(shè)有加熱棒和加熱圈，從注塑機(jī)噴出口到澆口的整個流道都處于高溫狀態(tài)，使流道中的塑料成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計和保持熔融，停機(jī)后一般不需要打開流道取出凝料，再開機(jī)時只需加熱流道到所需溫度即可。這一技術(shù)在大批量生產(chǎn)塑件、原材料較貴和產(chǎn)品質(zhì)量要求較高的情況下尤為適用。熱流道注塑成型技術(shù)應(yīng)用范圍很廣，基本上，適用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用熱流道模具加工，許多產(chǎn)品如手機(jī)殼、按鍵、面板、尺寸要求精密的機(jī)芯部件等都是采用熱流道技術(shù)成型。一個典型的熱流道系統(tǒng)一般由如下幾大部分組成：（1）熱流道板（MANIFOLD）；（2）噴嘴（NOZZLE） ；（3）溫度控制器；（4）輔助零件。 b氣體輔助注射成形技術(shù) 它是向模腔中注入經(jīng)準(zhǔn)確計量的塑料熔體，在通過特殊的噴嘴向熔體中注入壓縮氣體，氣體在熔體內(nèi)沿阻力最小的方向前進(jìn)，推動熔體充滿型腔并對熔體進(jìn)行保壓，當(dāng)氣體的壓力、注射時間合適的時候，則塑料會被壓力氣體壓在型腔壁上，形成一個中空、完整的塑件，待塑料熔體冷卻凝固后排去熔體內(nèi)的氣體，開模退出制品。氣體輔助注射成形技術(shù)的關(guān)鍵就是怎么合理的把握注入熔融的塑料的時間與充人氣體的時間的配合。氣體輔助注射可以應(yīng)用在除特別柔軟的塑料以外的任何熱塑性塑料和部分熱固性塑料。應(yīng)用氣體輔助注塑成型技術(shù)，可以提高產(chǎn)品強(qiáng)度、剛度、精度，消除縮影，提高制品表面質(zhì)量；降低注射成型壓力以減小產(chǎn)品成型應(yīng)力和翹曲，解決大尺寸和壁厚差別較大產(chǎn)品的變形問題；簡化澆注系統(tǒng)和模具設(shè)計，減少模具的重量．減少塑件產(chǎn)品的重量，減少成型時間以降低成本和提高成型效率等。氣體輔助成形周期可分為如下六個階段：塑料熔體填充階段、切換延遲時間、氣體注射階段、保壓階段、氣體釋放階段、推出階段。 c共注射成形技術(shù) 它是使用兩個或者兩個以上注射系統(tǒng)的注塑機(jī)，將不同品種或者不同色澤的塑料同時或者先后注射進(jìn)入同一模具內(nèi)的成形方法。國內(nèi)使用的多為雙色注塑機(jī)。采用共注射成形方法生產(chǎn)塑料制品時，最重要的工藝參數(shù)是注射量、注射速度和模具溫度[1]。 反應(yīng)注射成形技術(shù) 它是將兩種或者兩種以上既有化學(xué)反應(yīng)活性的液態(tài)塑料（單體）同時以一定壓力輸入到混合器內(nèi)進(jìn)行混合，在將均勻混合的液體迅速注入閉合的模具中，使其在型腔內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)而固化，成為具有一定形狀和尺寸的塑料制品通常這種成形過程稱之為RIM。 在制造方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用上了一個新臺階，一些企業(yè)引進(jìn)CAD/CAM系統(tǒng)，并能支持CAE技術(shù)對成形過程進(jìn)行分析。近年來我國自主開發(fā)的塑料膜CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，如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。 優(yōu)化模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，提高模具制造精度與質(zhì)量，降低型件表面研磨、拋光作業(yè)量和縮短制造周期；研究、應(yīng)用針對各類模具型件所采用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應(yīng)市場多樣化和個性化，應(yīng)用快速原型制造技術(shù)和快速制模技術(shù)，以快速制造成塑料注塑模，縮短新產(chǎn)品試制周期。這些是未來5～20年注塑模具生產(chǎn)技術(shù)的總體發(fā)展趨勢，具體表現(xiàn)在以下幾個方面： 1）提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 2）在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 3）推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。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)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要。 4）開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 5）提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種。 6）應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 2本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 2.1研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 a塑料的工藝分析 b注塑設(shè)備的選擇 c塑料的工藝尺寸的計算 d分型面的選擇 e澆注系統(tǒng)的設(shè)計 f合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 g脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 h排氣系統(tǒng)的設(shè)計 i冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 j模具的工作原理及安裝、調(diào)試 2.2研究方法 利用已具備的初步設(shè)計基礎(chǔ)，工程制圖與AutoCAD，機(jī)械制造工程學(xué)，塑料成型及模具設(shè)計，工程材料及熱處理等理論知識，查閱各種相關(guān)資料，并在老師的指導(dǎo)下認(rèn)真完成所選課題。 2.3研究措施 a分析產(chǎn)品的工藝性，如圖所(1)，擬定工藝方案； （1）先審查制件是否合乎注射工藝性； （2）擬定工藝方案，提出兩到三種塑件成型工藝方案，通過論證分析確定最佳工藝方案； b塑件工藝方案計算和模具工作部分的尺寸計算； c注射模具總體設(shè)計； d注射機(jī)的選擇； e標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇； f利用CAD繪出模具裝配圖和零件圖； g編寫說明書； 圖（1） 3本課題研究的重點及難點，前期已開展的工作 3.1本課題研究的重點及難點 a決定塑件的分型面； b側(cè)孔德成型方法； c根據(jù)塑料件的結(jié)構(gòu),分析確定澆口位置和注塑方式； d決定型腔的模塊組合； 3.2前期已開展工作 深入理解課題的內(nèi)涵，廣泛搜集國內(nèi)外的文獻(xiàn)資料，進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究。了解國內(nèi)塑料注塑模具的現(xiàn)狀，借閱相關(guān)的書籍。對這次設(shè)計將要用到的基礎(chǔ)知識進(jìn)行學(xué)習(xí)和了解，初步制定研究方案。 4完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃（按周次填寫） （1）完成相關(guān)資料的收集，熟悉塑料注塑模具的相關(guān)知識。 1-2周 （2）撰寫畢業(yè)設(shè)計開題報告，并進(jìn)行開題答辯。 3-4周 （3）開始進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計，確定最佳方案。 5-6周 （4）完成畢業(yè)設(shè)計初稿。 7-11周 （5）完成模具總裝配圖，工件零件圖的草圖繪制。 12-14周 （6）交由老師評審，修改論文及圖紙完成最終論文，進(jìn)行畢業(yè)答辯。 15-16周 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 注：1）正文：宋體小四號字，行距20磅，單面打?。黄渌袷脚c畢業(yè)論文要求相同。 2）開題報告由各系集中歸檔保存。 3）開題報告引用參考文獻(xiàn)注釋格式可參照附錄E“畢業(yè)設(shè)計（論文）參考文獻(xiàn)樣式”執(zhí)行。不進(jìn)入正文，可以作為附件放在開題報告后面。 參考文獻(xiàn) [1] 《中國模具工程大典第三卷：塑料與橡膠模具設(shè)計》 [2] 《塑料模具技術(shù)手冊》編委會編．塑料模具技術(shù)手冊[M]. .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997 [3] 駱志斌主編.模具工實用技術(shù)手冊[M]. 南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2000.3 [4] 陳錫棟，周小玉主編．實用模具技術(shù)手冊[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.7 [5] 張國強(qiáng).注塑模設(shè)計與生產(chǎn)應(yīng)用[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005 [6] 駱志高，陳嘉真.塑料成型工藝及模具設(shè)計[M]. 北京：工業(yè)出版社，2009 [7] 石世銚.注射模具設(shè)計與制造300問[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010 [8] 《塑料模設(shè)計手冊》編寫組. 塑料模設(shè)計手冊[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994. 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Plastic products have rich raw material sources, low price, good performance, etc. It in computers, cell phones, cars, motors, electrical appliances, instruments and meters, household appliances and communications products manufacturing has irreplaceable function, is widely applied. Injection molding is the main method of forming thermoplastic parts, so the application range is very wide. Injection molding is melt the plastic raw material into the cylinder through the heating, made of high viscosity fluid, pressurized with piston or screw as a tool, makes the melt through the nozzle at high pressure into mold cavity, after cooling and solidification stage, and then out of the mould, plastic products. Mould gating system are introduced in detail in this paper, the structure of the molding part, ejector system, cooling system, selection of injection molding machine and related parameters of checking, etc. Design. Using PRO/E CAD, auxiliary engineering such as different software respectively to the mold design, manufacturing and product quality are analyzed. Connector shell plastic injection mold design, using the general accuracy and the use of CAD, PRO/E to design or analysis of forming parts of injection mould, pouring system, guide parts and demoulding mechanism, and so on. According to the specific structure of the connector, the mould adopts the point gate double parting surface injection mould. Because there are holes plastic parts inside, need to set up the inclined guide pillar. Through the mold design shows that the mould can achieve connector quality and processing technology. Integrated use of the professional basis, professional class knowledge is designed, its core knowledge is the plastic molding mold, material molding technology base, mechanical design, plastic molding process, mould CAD/CAM, etc . Key words: the connector shell; Injection mould; CAD; PRO/E V 目 錄 1 緒論 1 1.1前言 1 1.2模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1 1.2.1國內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2.2國內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨向 3 1.3本課題的內(nèi)容和具體要求 3 1.3.1本課題的內(nèi)容 3 1.3.2具體要求 3 2 零件材料分析及方案論證 4 2.1零件的材料及材料的特性 4 2.1.1零件的材料 4 2.1.2 ABS材料的特點 4 2.1.3 ABS注射成型工藝參數(shù) 5 2.2 ABS注射成型的原理及工藝過程 5 2.2.1注射成型的原理 5 2.3注射模具的基本組成 6 2.3.1基本組成 6 3 注射成型機(jī)的選擇與成型腔數(shù)的確定 7 3.1注射成型機(jī)的選擇 7 3.1.1估算零件體積 7 3.1.2估算零件的質(zhì)量 8 3.2鎖模力 8 3.3選擇注射機(jī)型號及注射機(jī)的主要參數(shù) 8 3.3.1注塑成型工藝簡介注塑機(jī)的初步選擇 8 3.3.2注塑成型工藝條件 9 3.3.3注塑機(jī)的初步選擇 10 3.3.4 XS-ZY-125型注塑機(jī)的主要參數(shù)如下 10 3.4注塑機(jī)的校核 10 3.5成型腔數(shù)的確定 12 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 13 4.1澆注系統(tǒng)的作用 13 4.2澆注系統(tǒng)的組成 13 4.3主流道設(shè)計 13 4.4分流道設(shè)計 15 4.5澆口設(shè)計 16 5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 5.1分型面的設(shè)計 17 5.1.1分型面選擇原則 17 5.2型腔的分布 17 5.3凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 5.4凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 5.5成型零件工作尺寸的計算 18 5.5.1影響塑件尺寸精度的因素 18 5.5.2模具成型零件的工作尺寸計算 18 5.6動模板的強(qiáng)度校核 19 5.6.1厚度計算 19 6 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 20 6.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計原則 20 6.1.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 20 6.1.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則 20 6.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計 20 6.2.1導(dǎo)柱的設(shè)計 20 6.2.2導(dǎo)套的設(shè)計 21 6.2.3導(dǎo)向孔的總體布局 22 6.3脫模機(jī)構(gòu)的確定 22 6.4推桿橫截面直徑的確定與校核 22 6.4.1推桿橫截面直徑的確定 22 6.4.2推桿橫截面直徑的校核 22 6.4.3頂桿的形式 23 6.5復(fù)位桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 24 6.5.1復(fù)位桿的作用 24 6.5.2的結(jié)構(gòu) 24 6.6鎖緊塊 24 6.6.1鎖緊塊的作用 24 6.6.2鎖緊塊的設(shè)計 25 6.6.3鎖緊塊的結(jié)構(gòu)形式 25 6.6.4鎖緊塊的具體結(jié)構(gòu)形式 25 7 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計 26 7.1斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計原則 26 7.2抽芯機(jī)構(gòu)的確定 26 7.3斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的有關(guān)參數(shù)計算 26 7.3.1抽芯距S 26 7.3.2斜導(dǎo)柱傾斜角α的確定 27 7.3.3斜導(dǎo)柱直徑的確定 28 7.3.4斜導(dǎo)柱長度的計算 28 7.4滑塊的設(shè)計 29 7.5導(dǎo)滑槽的設(shè)計 30 7.6滑塊定位裝置 31 7.6.1作用 31 7.6.2結(jié)構(gòu)形式 31 8 成型零件尺寸計算 32 9 冷卻系統(tǒng) 33 9.1溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 33 9.2對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 33 9.3模具冷卻裝置的設(shè)計 33 9.3.1冷卻裝置的設(shè)計要點 33 9.3.2水嘴的結(jié)構(gòu)形式 33 9.3.3冷卻水道的結(jié)構(gòu) 34 10 模具的可行性分析 35 10.1本模具的特點 35 10.2市場前景與經(jīng)濟(jì)效益分析 35 結(jié)論 36 參考文獻(xiàn) 37 致 謝 38 畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 39 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 40 1 緒論 1 緒論 1.1前言 模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。 在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。 對模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動化操作簡便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。 模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的物理性能、機(jī)械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各同向性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過程中，模具結(jié)構(gòu)對操作難易程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時，應(yīng)盡量減少開模、合模的過程和取制件過程中的手工勞動，為此常采用自動開合模自動頂出機(jī)構(gòu)，在全自動生產(chǎn)時還要保證制品能自動從模具中脫落。另外模具對制品的成本也有影響。當(dāng)批量不大時，模具的費用在制件上的成本所占的比例將會很大，這時應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡單的模具，以降低成本。 現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少的三項重要因素，尤其是模具對實現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計起著重要的作用。高效的全自動設(shè)備也只有裝上能自動化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對模具也提出了越來越高的要求。因此促進(jìn)模具的不斷向前發(fā)展。 1.2模具發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向 1.2.1國內(nèi)外注塑模具的發(fā)展現(xiàn)狀 近年來我國的模具技術(shù)有了很大的發(fā)展，在大型模具方面，已能生產(chǎn)大屏彩電注塑模具、大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具。機(jī)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。 在成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成行模、高效多色注塑模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽 52 畢業(yè)設(shè)計(論文) 芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新業(yè)取得了較大進(jìn)展。氣體輔助注射成形技術(shù)的使用更趨成熟。熱流道模具開始推廣，有些單位還采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。 當(dāng)前國內(nèi)外用于注塑模具方面的先進(jìn)技術(shù)主要有以下幾種： a. 熱流道技術(shù) 它是通過加熱的辦法來保證流道和澆口的塑料保持熔融狀態(tài)。由于在流道附近或中心設(shè)有加熱棒和加熱圈，從注塑機(jī)噴出口到澆口的整個流道都處于高溫狀態(tài)，使流道中的塑料成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計和保持熔融，停機(jī)后一般不需要打開流道取出凝料，再開機(jī)時只需加熱流道到所需溫度即可。這一技術(shù)在大批量生產(chǎn)塑件、原材料較貴和產(chǎn)品質(zhì)量要求較高的情況下尤為適用。熱流道注塑成型技術(shù)應(yīng)用范圍很廣，基本上，適用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用熱流道模具加工，許多產(chǎn)品如手機(jī)殼、按鍵、面板、尺寸要求精密的機(jī)芯部件等都是采用熱流道技術(shù)成型。一個典型的熱流道系統(tǒng)一般由如下幾大部分組成：（1）熱流道板（MANIFOLD）；（2）噴嘴（NOZZLE）;（3）溫度控制器；（4）輔助零件。 b. 氣體輔助注射成形技術(shù) 它是向模腔中注入準(zhǔn)確計量的塑料熔體，在通過特殊的噴嘴向熔體中注入壓縮氣體，氣體在熔體內(nèi)沿阻力最小的方向前進(jìn)，推動熔體充滿型腔并對熔體進(jìn)行保壓，當(dāng)氣體的壓力、注射時間合適的時候，則塑料會被壓力氣體壓在型腔壁上，形成一個中空、完整的塑件，待塑料熔體冷卻凝固后排去熔體內(nèi)的氣體，開模退出制品。氣體輔助注射成形技術(shù)的關(guān)鍵就是怎么合理的把握注入熔融塑料的時間與充入氣體時間的配合。氣體輔助注射可以應(yīng)用在除特別柔軟的塑料以外的任何熱塑性塑料和部分熱固性塑料。應(yīng)用氣體輔助注塑成型技術(shù)，可以提高產(chǎn)品強(qiáng)度、剛度、精度，消除縮影，提高制品表面質(zhì)量；降低注射成型壓力以減小產(chǎn)品成型應(yīng)力和翹曲，解決大尺寸和壁厚差別較大產(chǎn)品的變形問題；簡化澆注系統(tǒng)和模具設(shè)計，減少模具的重量，減少塑件產(chǎn)品的重量，減少成型時間以降低成本和提高成型效率等。氣體輔助成形周期可分為如下六個階段：塑料熔體填充階段、切換延遲時間、氣體注射階段、保壓階段、氣體釋放階段、推出階段。 c. 共注射成形技術(shù) 它是使用兩個或者兩個以上注射系統(tǒng)的注塑機(jī)，將不同品種或者不同色澤的塑料同時或者先后注射進(jìn)入同一模具內(nèi)的成形方法。國內(nèi)使用的多為雙色注塑機(jī)。采用共注射成形方法生產(chǎn)塑料制品時，最重要的工藝參數(shù)是注射量、注射速度和模具溫度[1]。 在制造方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用上了一個新臺階，一些企業(yè)引進(jìn)CAD/CAM系統(tǒng)，并能支持CAE技術(shù)對成形過程進(jìn)行分析。近年來我國自主開發(fā)的塑料膜CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，如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。 1.2.2國內(nèi)外注塑模具的發(fā)展趨向 優(yōu)化模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，提高模具制造精度與質(zhì)量，降低型件表面研磨、拋光作業(yè)量和縮短制造周期；研究、應(yīng)用針對各類模具型件所采用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應(yīng)市場多樣化和個性化，應(yīng)用快速原型制造技術(shù)和快速制模技術(shù)，以快速制造成塑料注塑模，縮短新產(chǎn)品試制周期[21]。這些是未來5～20年注塑模具生產(chǎn)技術(shù)的總體發(fā)展趨勢，具體表現(xiàn)在以下幾個方面： a. 提高大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的設(shè)計水平及比例。 b. 在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。 c. 推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。 d. 開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。 e. 提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。 f. 應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 1.3本課題的內(nèi)容和具體要求 1.3.1本課題的內(nèi)容 根據(jù)連接器塑料殼體的樣品，設(shè)計一套注塑模具。 1.3.2具體要求 a. 本設(shè)計中要注意的問題：塑件的精度要求為六級，其中配合部位為七級。 b. 預(yù)期的效果：通過本次設(shè)計，通過對模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在各種成型過程中對模具的工藝要求，各種模具的結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計計算的方法，以達(dá)到能夠獨立設(shè)計一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識，金屬材料的選擇和熱處理，了解模具結(jié)構(gòu)的特點，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝，并能熟練應(yīng)用CAD，PRO/E。 畢業(yè)設(shè)計能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運用，綜合檢驗大學(xué)期間所學(xué)的知識。 2 零件材料分析及方案論證 2 零件材料分析及方案論證 2.1零件的材料及材料的特性 2.1.1零件的材料 此零件的材料是ABS. 2.1.2 ABS材料的特點 塑料ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PB，PAN，PS的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。一種磺酸鹽類陰離子表面活性劑。大多數(shù)日用洗衣粉的主要成分。 　　ABS一般性能：ABS外觀為不透明呈象牙色粒料，其制品可著成五顏六色，并具有高光澤度。ABS相對密度為1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為18～20，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，并發(fā)出特殊的肉桂味。 力學(xué)性能：ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。 　　熱學(xué)性能：ABS的熱變形溫度為93~118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。 　　電學(xué)性能：ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。 　　環(huán)境性能：ABS不受水、無機(jī)鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會產(chǎn)生應(yīng)力開裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易產(chǎn)生降解；于戶外半年后，沖擊強(qiáng)度下降一半。 　　ABS塑料的加工性能：ABS同PS一樣是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 　　ABS的熔體流動性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，與POM和HIPS類似；ABS的流動特性屬非牛頓流體；其熔體粘度與加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對剪切速率更為敏感。 畢業(yè)設(shè)計(論文) ABS的熱穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)降解現(xiàn)象。ABS的吸水率較高，加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。一般制品的干燥條件為溫度80~85℃，時間2~4h；對特殊要求的制品(如電鍍)的干燥條件為溫度70~80℃，時間18~18h。ABS制品在加工中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力的大小可通過浸入冰乙酸中檢驗；如應(yīng)力太大和制品對應(yīng)力開裂絕對禁止，應(yīng)進(jìn)行退火處理，具體條件為放于70~80℃的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱內(nèi)2~4h，再冷卻至室溫即可。 2.1.3 ABS注射成型工藝參數(shù) 密度（g/ cm3）： 1.02～1.05； 計算收縮率（%）：0.4～0.7； 對鋼的摩擦系數(shù)：0.20～0.25； 拉伸彈性模量（GP）：1.59～2.28； 彎曲彈性模量(GP)：1.38～2.69； 抗拉強(qiáng)度（MP）：30～50； 抗彎強(qiáng)度（MP）：41～79； 抗壓強(qiáng)度（MPa）：92； 模腔表面溫度（℃）：50～90； 注射熔體溫度（℃）：200～270； 注射壓力（Mpa）：60～100； 2.2 ABS注射成型的原理及工藝過程 2.2.1注射成型的原理 將塑料顆粒定量注入，加入到注塑機(jī)的料筒內(nèi)，通過料筒的傳熱，以及螺桿轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的剪切摩擦作用使塑料逐漸融化成流動狀態(tài)，然后在柱塞或螺桿的推擠下熔融塑料以高壓和較快的速度通過噴嘴注入到溫度較低的閉合模具的型腔中，由于模具的冷卻作用，使模腔內(nèi)的熔融塑料逐漸凝固并定型，最后開模取出塑件[2]。 2.2.2熱塑性注射成型工藝過程 圖2.2.2 注射成形工藝示意圖 畢業(yè)設(shè)計(論文) 2.3注射模具的基本組成 2.3.1基本組成 澆注系統(tǒng)，成型零件，脫模系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，固定和安裝部分等。 2.4方案的論證和初步確定 a. 第一種 該種方案采用直澆口、利用斜導(dǎo)柱帶動滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)、頂管脫模、復(fù)位桿復(fù)位、導(dǎo)向用導(dǎo)柱。 該方案斜導(dǎo)柱易于斜抽芯的實現(xiàn)，斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)簡單便于制造，但澆口直附近容易產(chǎn)生殘留內(nèi)應(yīng)力，澆口處易產(chǎn)生縮孔。 b. 第二種 澆口采用側(cè)澆口、斜導(dǎo)柱帶動滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)、頂桿脫模、復(fù)位桿復(fù)位、導(dǎo)向用導(dǎo)柱。 側(cè)澆口結(jié)構(gòu)簡單不需二次開模，但側(cè)澆口有拐角流程長，壓力和熱量損失大，容易形成熔接痕、縮孔、氣泡等缺陷。 c. 第三種 采用斜導(dǎo)柱和滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，澆口采用點澆口、復(fù)位桿復(fù)位，需要二次開模，但不影響制件的外觀，需設(shè)滑塊限位裝置，適用于抽拔力不大，抽芯距不長的情況，斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)比較簡單制造方便。此零件斷面基本為矩形，且澆口一般開在分型面上，脫模后對成型零件影響很小，這種方式的模具制作簡便。其結(jié)構(gòu)簡圖如2.4： 圖2.4 斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)圖 3 注射成型機(jī)的選擇與成型腔數(shù)的確定 3 注射成型機(jī)的選擇與成型腔數(shù)的確定 3.1注射成型機(jī)的選擇 3.1.1估算零件體積 塑件的體積為：45.38cm3； 澆道凝料體積為：6.81cm3（借助于Proe 2.0得），如圖3.1.1； 圖3.1.1 塑件體積的測量圖 畢業(yè)設(shè)計(論文) 3.1.2估算零件的質(zhì)量 因為ABS材料的密度為1.05g/cm3，所以M零=ρV=1.05×45.38=47.65g，澆注系統(tǒng)凝料按一個塑件體積的15%進(jìn)行計算，則凝料體積為： V凝=45.38×15%=6.81cm3 塑件和澆注系統(tǒng)凝料總體積： V總=45.38+6.81=52.19cm3 總質(zhì)量： M總=1×52.19×1.05=54.80g (M=N×M塑+M澆=1×47.65+7.15=54.80g 3.2鎖模力 計算其所需鎖模力為： T≥KFQ/1000 （3.2） T------注射機(jī)的鎖模力（N）； K------安全系數(shù)，一般取1.1～1.25； F------分型面上的最大投影面積； Q------Q=Ep，E指粘度系數(shù)，一般取0.25～0.50，p注射機(jī)料桿比壓(Pa)； 塑件的投影面積為： F=72cm2 T≥25.92 KN 3.3選擇注射機(jī)型號及注射機(jī)的主要參數(shù) 3.3.1注塑成型工藝簡介注塑機(jī)的初步選擇 注塑成型是利用塑料的可擠壓性與可模塑性，首先將松散的粒狀或粉狀成型物料從注塑機(jī)的料斗送入高溫的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融塑化，使之成為粘流狀態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過機(jī)筒前端的噴嘴注射進(jìn)入溫度較低的閉合模具中，經(jīng)過一段時間的保壓冷卻以后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。一般分為三個階段的工作。 圖3.3.1 注塑成型壓力—時間曲線 畢業(yè)設(shè)計(論文) a. 物料準(zhǔn)備 成型前應(yīng)對物料的外觀色澤、顆粒情況、有無雜質(zhì)等進(jìn)行檢驗，并測試其熱穩(wěn)定性、流動性和收縮率等指標(biāo)。對于吸濕性強(qiáng)的塑料，應(yīng)根據(jù)注射成型工藝允許的含水量進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱干燥，若有嵌件，還要知道嵌件的熱膨脹系數(shù)，對模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，以避免收縮應(yīng)力和裂紋，有的塑料制品還需要選用脫模劑，以利于脫模。 b. 注塑過程 塑料在料筒內(nèi)經(jīng)過加熱達(dá)到流動狀態(tài)后，進(jìn)入模腔內(nèi)的流動可分為注射、保壓、倒流和冷卻四個階段，注塑過程可以用如圖所示3.3.1所示。圖中t0代表螺桿或柱塞開始注射熔體的時刻；當(dāng)模腔充滿熔體（t=t1）時，熔體壓力迅速上升，達(dá)到最大值P0。從時間t1到t2，塑料仍處于螺桿（或柱塞）的壓力下，熔體會繼續(xù)流入模腔內(nèi)以彌補(bǔ)因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。由于塑料仍在流動，而溫度又在不斷下降，定向分子（分子鏈的一端在模腔壁固化，另一端沿流動方向排列）容易被凝結(jié)，所以這一階段是大分子定向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子定向的程度越高。從螺桿開始后退到結(jié)束（時間從t2到t3），由于模腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，會發(fā)生熔體倒流，從而使模腔內(nèi)的壓力迅速下降。倒流一直進(jìn)行到澆口處熔體凝結(jié)時為止。其中，塑料凝結(jié)時的壓力和溫度是決定塑料制件平均收縮率的重要因素[20]。 c. 制件后處理 由于成型過程中塑料熔體在溫度和壓力下的變形流動非常復(fù)雜，再加上流動前塑化不均勻以及充模后冷卻速度不同，制件內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)不均勻的結(jié)晶、取向和收縮，導(dǎo)致制件內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的結(jié)晶、取向和收縮應(yīng)力，脫模后除引起時效變形外，還會使制件的力學(xué)性能，光學(xué)性能及表觀質(zhì)量變壞，嚴(yán)重時會開裂。故有的塑件需要進(jìn)行后處理，常用的后處理方法有退火和調(diào)濕兩種。 退火是為了消除或降低制件成型后的殘余應(yīng)力，此外，退火還可以對制件進(jìn)行解除取向，并降低制件硬度和提高韌性，溫度一般在塑件使用溫度以上的10~20度至熱變形溫度以下10~20度之間；調(diào)濕處理是一種調(diào)整制件含水量的后處理工序，主要用于吸濕性很強(qiáng)、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件。調(diào)濕處理所用的加熱介質(zhì)一般為沸水或醋酸鉀溶液（沸點為121℃，加熱溫度為100～121℃），保溫時間與制件厚度有關(guān)，通常取2～9小時[3]。 3.3.2注塑成型工藝條件 注射機(jī)類型： 螺桿式。 預(yù)熱和干燥： 溫度（t/℃）80～85； 時間（τ/h）2～3。 料筒溫度（t/℃）： 后段150～170； 中段165～180； 前段180～200。 噴嘴溫度（t/℃）： 170～180。 模具溫度（t/℃）： 50～80。 注射壓力（MPa）： 60～100。 保壓壓力（MPa）： 40～ 50。 成型時間（τ/s）： 注射20～90；高壓0～5； 成型周期50～220；冷卻20～120。 后處理： 方法——紅外線燈、烘箱； 溫度（t/℃）70； 時間（τ/h）2～4。 3.3.3注塑機(jī)的初步選擇 塑件成型所需的注射總量應(yīng)小于所選注塑機(jī)的注射容量。注射容量以容積(cm3)表示時，塑件體積(包括澆注系統(tǒng))應(yīng)小于注塑機(jī)的注塑容量，其關(guān)系是： M≤80%G （3.3.3） G≥M/80% G=54.80/0.8 =68.50g 查《塑料模具設(shè)計手冊》[8]，可知注射壓力為68.50公斤/厘米2，宜用螺桿式注射機(jī)，初選XS-ZY-125型。 3.3.4 XS-ZY-125型注塑機(jī)的主要參數(shù)如下 最大注射量 125cm2 注射壓力 1190×105Pa 注射方式 螺桿式 鎖模力 90×104N 最大成型面積 320cm2 模具最小厚度 200mm2 模具最大厚度 300mm2 最大開模行程 300mm2 3.4注塑機(jī)的校核 a. 最大注塑量效核 材料的利用率為47.65/125=0.38，符合小于注塑機(jī)注射量80%的要求。 b. 注射壓力的效核 所選注塑機(jī)的注塑壓力需大于成型塑件所需的注射壓力，ABS塑件的注塑壓力一般要求為600～1000MPa，所以該注塑機(jī)的注塑壓力符合條件。 c. 鎖模力效核 高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生使模具沿分形面分開的脹模力，此力的大小等于塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影等于型腔壓力的成積。脹模力必須小于注塑機(jī)額定鎖模力。 型腔壓力Pc可按下式粗略計算： Pc=kP（MPa） （3.4.1） 式中 Pc------型腔壓力，MPa； P------注射壓力，MPa； K------壓力損耗系數(shù)，通常在0.25～0.5范圍內(nèi)選取。 所以 Pc=KP=0.3×1190=357MPa; 型腔壓力決定后，可按下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力： T>KPcA （3.4.2） 式中 T------注塑機(jī)的額定鎖模力，KN； A------塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影面積，mm2； K------安全系數(shù)，通常取1.1～1.2； KpcA=1.2×72×357=30.84（噸） 所以T=90>30.84成立，即該注塑機(jī)的鎖模力符合要求。 d. 模具厚度校核 初定模具厚度為250mm，在該注塑機(jī)要求的厚度范圍200～300mm之內(nèi)。 e. 模具安裝尺寸校核 模具安裝固定有兩種：螺釘固定、壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具多采用此法），模具動定模板上的螺孔及其間距，必須和注塑機(jī)模板臺面上對應(yīng)的螺孔一致；采用壓板固定時（中、小型模具多用此法），只要在模具的固定板附近有螺孔就可以，有較大的靈活性；該模具采用壓板固定。 f. 開模行程的效核 開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機(jī)的最大開模行程。對于雙分型面的注塑模具，其開模行程按下式效核： S=SK-HM≥H1+H2+a+（5～10）(mm) （3.4.3） 式中 S------注塑機(jī)的最大行程，mm； H1-----塑件的脫模距離（此模具中為30），mm； H2------包括流道在內(nèi)的塑件高度（此模具中為30），mm； A-------定模板與澆口板的分離距離（此模具中為30），mm； 所以上式成立（300>100），又由于抽芯距小于澆口凝料，該值在計算時按H2值即可，則該注塑機(jī)的開模行程符合要求。 由以上對各參數(shù)的效核可知該注塑機(jī)（XS-ZY-125型）符合要求。 3.5成型腔數(shù)的確定 以機(jī)床的注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過注射機(jī)最大注射量的80%。 計算： （3.5） N----型腔數(shù)； S----注射機(jī)的注射量（g）； W澆----澆注系統(tǒng)的重量（g）； W件----塑件重量（g）； 因為，N=1.95＜2；所以，此模具型腔為一模一腔。 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 4.1澆注系統(tǒng)的作用 澆注系統(tǒng)是塑料熔體由注塑機(jī)噴嘴通向模具型腔的流動通道，因此它應(yīng)能夠順利的引導(dǎo)熔體迅速有序地充滿型腔各處，獲得外觀清晰，內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件[4]。對澆注系統(tǒng)設(shè)計的具體要求是： a. 對模腔的填充迅速有序； b. 可同時充滿各個型腔； c. 對熱量和壓力損失較小； d. 盡可能消耗較少的塑料； e. 能夠使型腔順利排氣； f. 澆注道凝料容易與塑料分離或切除； g. 不會使冷料進(jìn)入型腔； h. 澆口痕跡對塑料外觀影響很小。 4.2澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)組成是：主流道、分流道、澆口、冷料井。 4.3主流道設(shè)計 主流道通常位于模具的入口處，其作用是將注塑機(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，以便于塑料熔體得流動及流道凝料的拔出。熱塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要與高溫塑料及噴嘴反復(fù)接，所以主流道常設(shè)計成可拆卸的主流道襯套。 圖4.3.1 噴嘴與主流道襯套連接關(guān)系 畢業(yè)設(shè)計(論文) 緊接注塑機(jī)噴嘴，與注塑機(jī)噴嘴在同一直線上，主流道形狀一般為圓形和圓錐形，為便于冷料流道凝料的拔出，設(shè)計成具有2~4度的圓錐形。 a. 主流道尺寸 為避免高壓塑料熔體溢出，凹坑球半徑SR2應(yīng)比噴嘴球半徑SR1大1~2mm,主流道小端直徑d2比噴嘴孔直徑d1大0.5~1mm；根據(jù)所選注塑機(jī)，則主流道小端尺寸為：d=注塑機(jī)噴嘴尺寸 +（0.5~1）=4+（0.5~1）=4.5mm 主流道球面半徑 SR=噴嘴球半徑+（1~2）=12+（1~2）=14mm b. 主流道襯套形式 為了便于加工和縮短主流道尺寸，襯套和定位環(huán)設(shè)計成分體式，材料采用T10鋼，熱處理淬火后表面硬度為50HRC~55HRC。 畢業(yè)設(shè)計(論文) 圖4.3.2 主流道襯套結(jié)構(gòu) 圖4.3.3 定位環(huán)和澆口套的裝配 c. 澆口套的尺寸設(shè)計要求： （1）澆口套與注射機(jī)噴嘴接觸處球面的圓弧度必須吻合。設(shè)模具澆口套球面半徑為R，注射機(jī)球面半徑為r，其關(guān)系式如下： R= r+0.5～1mm =12+0.5～1mm =12.75mm （2）澆口套進(jìn)口的直徑d應(yīng)比注射機(jī)噴嘴孔d1直徑大1～2mm。 d = d1 +1～2mm = 8+1～2mm =9.5mm 4.4分流道設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道。多型腔膜局一定要設(shè)置分流道，大型塑件由于使用多澆口進(jìn)料也許設(shè)置分流道。 a. 分流道斷面形狀的選擇 分流道的斷面形狀有圓形、六邊形、半圓形、梯形、矩形、U形等。斷面的比表面積直接關(guān)系到熔體的熱量損失和流動阻力，在其它條件相同時，比表面積越大則熱量損失和流動阻力也越大；反之亦然。 為減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大；從熱傳導(dǎo)角度考慮，為減少熱損失，要求流道的比表面及（截面積與外周之比）最小。因此，用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率。各種截面的效率為：圓形0.25D，正方形0.25D，六角形0.217D，U字型0.153D，梯形0.195D，D為截面大端寬度。當(dāng)分型面為平面時，可采用圓形或六角形截面的分流道；當(dāng)截面不是平面時，常采用梯形或半圓形截面的流道[5]。塑料熔體在流道中流動時，表層冷凝凍結(jié)，其絕緣作用，熔體僅在流道中心部分流動，一次分流道的理想狀態(tài)是其中心與澆口中心一致，圓形截面流道可實現(xiàn)這一點，而梯形截面流道就難以實現(xiàn)。 b. 分流道的布置 分流道的設(shè)計原則：在熔體不產(chǎn)生噴射的前提下，流道越短越好，以減小壓力損失，提高充型壓力。 c. 分流道的截面尺寸 分流道的截面尺寸 應(yīng)根據(jù)塑件的成型體積、壁厚、形狀，所用塑料的工藝性能，注塑速率以及分流道的長度等因素來確定。 對于壁厚小于3.2mm，重量在200g以下的塑件，可用下述經(jīng)驗公式確定分流道的直徑（此時算出的分流道直徑僅限于3.2～9.5mm）： D= （4.4.1） 式中 D------分流道的直徑(mm)； W-----塑件的質(zhì)量(g)（此零件為47.65g）； L------分流道的長度(mm)（約為30 mm）。 所以D≈4mm 4.5澆口設(shè)計 澆口是連接分流道和型腔之間的一段細(xì)短流道（除直接澆口外），是塑料熔體進(jìn)入型腔的入口。它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、位置及尺寸對塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響很大。合理選擇澆口的位置是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，澆口位置不同，也將直接影響模具的結(jié)構(gòu)以及塑件的成型質(zhì)量。 澆口作用：澆口對充模流動和補(bǔ)料時間起著控制性作用。 澆口斷面面積約為分流道斷面面積的3%~9%，澆口越小，即比表面積越大大，熔體流經(jīng)澆口時的熱量損越大，澆口處的流動阻力也越大，但由于澆口尺寸很小，導(dǎo)致熔體流經(jīng)澆口時剪切速率明顯升高，這使得熔體表觀粘度降低，從而又使流體流動變得容易，一定程度上抵消了因澆口尺寸變小而增加的流動阻力，另外因熔體通過澆口時有明顯的粘性發(fā)熱現(xiàn)象，使進(jìn)入型腔的熔體溫度升高，反而使充模更容易，充模效果優(yōu)于大澆口。常見的澆口形式及各自優(yōu)缺點。[6] a．側(cè)澆口（又名標(biāo)準(zhǔn)澆口、邊緣澆口）：屬小澆口的一種，斷面接近矩形，便于機(jī)械加工且易保證精度；可以分別調(diào)整充模時的剪切速率和澆口封閉時間。 b．扇形澆口和平縫式澆口：能使物料在橫向得到均勻分配，降低了塑件的內(nèi)應(yīng)力，特別是減少應(yīng)取向而產(chǎn)生的翹曲，常用于成型寬度較大的薄片狀制品，但成型后去除澆口后加工量大。 c．點澆口：澆口尺寸很小，開模時容易自動切斷，熔接痕小。點澆口適用于表觀粘度對剪切速率敏感的塑料熔體和粘度較低的塑料熔體。 d．護(hù)耳澆口：適用于用小尺寸澆口會產(chǎn)生噴射場合，但成型后加工余量大。 e．直澆口：注塑壓力和熱量損失最小，固化時間長，延長了補(bǔ)料時間，補(bǔ)縮效果好。但澆口附近容易產(chǎn)生殘留內(nèi)應(yīng)力，澆口處易產(chǎn)生縮孔。 澆口的選擇分析：由于塑件表面質(zhì)量的要求和模具結(jié)構(gòu)的要求，澆口采用點澆口。通常，采用小尺寸澆口填棄薄型腔比采用大尺寸澆口更為有力。 5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 5 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 5.1分型面的設(shè)計 5.1.1分型面選擇原則 a. 分型面是動、定模具的分界面，即打開模具取出塑件或取出澆注系統(tǒng)凝料的面。分型面的位置影響著成型零部件的結(jié)構(gòu)形狀，型腔的排氣情況也與分型面的開設(shè)密切相關(guān)[7]。 b. 分型面的分類及選擇原則 （1） 分型面的分類 實際的模具結(jié)構(gòu)基本上有三種情況：1)型腔完全在動模一側(cè)；2)型腔完全在定模一側(cè)；3)型腔各有一部分在動定、模中。 （2） 分型面的分類及選擇原則 分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且設(shè)計末句結(jié)構(gòu)和制造成本。 （3） 分型面的確定 鑒于以上的要求，在該模具中分型面設(shè)在球面與平面的結(jié)合處，此面為塑件截面尺寸最大的部位，是該塑件分型面的一個好的選擇。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 5.2型腔的分布 模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列、H形排列、直線排列、對稱排列及復(fù)合排列等。綜合考慮，因此模具型腔為一模兩腔，所以在模板上的位于中心位置。 5.3凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模又稱陰模，它是成型塑件外輪廓的零件。根據(jù)需要選取下面結(jié)構(gòu)形式： 整體式凹模：它是由一整塊金屬材料加工而成。其特點是為非穿通式模體，強(qiáng)度好，不易變形。但由于加工困難，故只適用于小型且形狀簡單的塑料成型。 5.4凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 型芯是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？梢园研托竞突瑝K做成整體式和組合式兩種類型。整體式型芯是將型芯與滑塊做成做成一體結(jié)構(gòu)牢固，不過只適用于狀簡單且型芯高度較小的腔模具，型芯復(fù)雜或過長給加工帶來不便，浪費材料造成加工困難。 該型芯形狀復(fù)雜，所以應(yīng)與滑塊分開做便于加工，降低成本。 畢業(yè)設(shè)計(論文) 5.5成型零件工作尺寸的計算 設(shè)計模具時應(yīng)該對成型零件的結(jié)構(gòu)形式、計算尺寸、強(qiáng)度校核給以足夠的重視。 5.5.1影響塑件尺寸精度的因素 a. 模具成型零件尺寸精度的因素 模具成型零件的加工精度直接影響塑件的尺寸精度。實踐表明，因模具成型零件的加工而造成的誤差約占塑料塑件成型誤差的三分之一。通常模具的制造精度等級為3～4級即可。 b. 模具成型零件的磨損量 模具在使用過程中，由于料流的流動，塑料塑件的脫模，都會使模具成型零件受到磨損。模具成型零件的不均勻磨損、銹蝕、使其表明光潔度降低，而從新研磨拋光也會造成模具成型零件的磨損，其中以塑料塑件的脫模對模具成型零件的磨損最大。因此通常認(rèn)為凡與脫模方向垂直的面不考慮磨損，與脫模方向平行的面才加以考慮。磨損量隨著生產(chǎn)批量的增加而增大。 c. 毛邊厚度對塑件塑件尺寸精度的影響 在敞開式和半閉合式壓模中，沿塑料塑件型腔周圍設(shè)有擠壓邊，把在該擠壓邊框上形成的塑料層叫毛邊。毛邊的厚度與加入的壓制材料的數(shù)量及壓制比壓有關(guān)。利用注射模成型塑料塑件時，同樣也會產(chǎn)生毛邊。由于分型面上有渣滓，或者鎖模力不夠大，或者模具零件加工精度不高，使模具零件不能緊密貼合也會形成毛邊[10]。 d. 成型工藝條件的控制及操作技術(shù)對塑料塑件尺寸精度的影響 成型工藝條件包括料筒溫度、注射壓力、保壓時間、模具溫度、每次注射量、注射速度、冷卻時間、成型周期、原料的預(yù)熱及干燥等，對其進(jìn)行正確的控制和管理，有利于獲得穩(wěn)定的尺寸，質(zhì)量優(yōu)異的塑料塑件，并對經(jīng)濟(jì)價值也有大的影響。 5.5.2模具成型零件的工作尺寸計算 工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要包括：凹模、凸模的徑向尺寸（含長、寬尺寸）與高度尺寸，以及中心距尺寸等。為了保證塑件質(zhì)量，模具設(shè)計時必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級確定相應(yīng)的成型零部件工作尺寸與精度。其中影響模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下幾個方面： a. 成形收縮率：在實際工作中，成形收縮率的波動很大，從而引起塑件尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為 δs=（Smax－Smin)Ls （5.5.2-a） =（0.7－0.4）×80% =0.24mm 式中 δs------------塑件收縮波動而引起的塑件尺寸誤差（mm）； 畢業(yè)設(shè)計(論文) Smax--------------塑料的最大收縮率（%）； Smin----------塑料的最小收縮率（%）； Ls------------塑件尺寸（mm）。 一般情況下，由收縮率波動而引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以內(nèi)。 b. 模具成形零件的制造誤差：實踐證明，如果模具的成形零件的制造誤差在IT7～I(xiàn)T8級之間，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。 c. 零件的磨損：模具在使用過程中，由于種種原因會對型腔和型芯造成磨損，對于中小型塑件，模具的成形零件最大磨損應(yīng)取塑件公差的1/6，而大型零件，應(yīng)在1/6之下。 d. 模具的配合間隙的誤差：模具的成形零件由于配合間隙的變化，會引起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙誤差不應(yīng)該影響成形零件的尺寸精度和位置精度[7]。 5.6動模板的強(qiáng)度校核 5.6.1厚度計算 動模墊板由于受到成型壓力的作用而發(fā)生變形，若此變形過大，就會導(dǎo)致塑件的壁厚發(fā)生變化，還會發(fā)生溢料現(xiàn)象，因此必須將其最大變形量限制到0.1～0.2mm以下。計算公式如下： (5.6.1-a) P1=F×P (5.6.1-b) 式中 P1------動模受的總壓力(MPa)； F-------塑件及澆注系統(tǒng)在動模上的投影面積(cm2)； P-------型腔壓力一般取25～45MPa； K------修正系數(shù)，取0.6～0.75，此處取為0.7； B------動模墊板的寬度(mm)； L------支撐塊的跨距(mm)。 由此可知，厚度（mm） (5.6.1-c) 綜合以上計算查表可得動模墊板的厚度為35mm。 6 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 6 導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 6.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計原則 6.1.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證塑料注射模具的動模與定模合模時正確定位和導(dǎo)向的重要零件，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，主要零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套[11]。其具體作用有： a. 定位作用 b. 導(dǎo)向作用 c. 承載作用 d. 保持運動平穩(wěn)作用e. 錐面定位機(jī)構(gòu)作用。 6.1.2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則 a. 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）應(yīng)對稱分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度和防止模板發(fā)生變形； b. 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸選定，并應(yīng)保證有足夠的抗彎強(qiáng)度； c. 導(dǎo)柱固定端的直徑和導(dǎo)套的外徑應(yīng)盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求； d. 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性； e. 為了便于塑料制品脫模，導(dǎo)柱最好裝在定模板上，但有時也要裝在定模板上，這就要根據(jù)具體情況而定。 6.2導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計 導(dǎo)柱導(dǎo)向是指導(dǎo)柱與導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）采用間隙配合使導(dǎo)柱在導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）內(nèi)滑動，配合間隙一般采用H7/h6級配合。 6.2.1導(dǎo)柱的設(shè)計 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式有兩種：一種為單節(jié)式導(dǎo)柱，另一種為臺階式導(dǎo)柱。小型模具采用單節(jié)式導(dǎo)柱，大型模具采用臺階式導(dǎo)柱。對于大型模具，若導(dǎo)柱承受模板的重量，導(dǎo)柱的直徑可用下式校驗： 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) (6.2.1) 式中 W------一根導(dǎo)柱承受的模板重力（N）； L------模板中心距導(dǎo)柱根部距離（mm）； E------材料彈性模量。 畢業(yè)設(shè)計(論文)