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1、 畢業(yè)設(shè)計(論文) 咖啡杯塑料模具設(shè)計 所在學(xué)院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 摘 要 模具，又被稱作為“工業(yè)之母”，其在機械制造領(lǐng)域中的重要性不言而喻，各種模具在消費電子、汽車、飛機制造等工業(yè)中大量應(yīng)用。根據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會和我國工業(yè)部統(tǒng)計，目前我國機械制造工業(yè)的零件中，其粗加工的75%和精加工的50%都將依靠模具完成。而塑料零件由于其流動性好，充模性能佳，更是大量使用各種模具，90%的塑料零件是由模具完成。模具生產(chǎn)的水平高低直接關(guān)系到一個國家制造水平和技術(shù)含量的高低，并

2、且關(guān)系到產(chǎn)品的使用壽命、外觀造型、性能、創(chuàng)新性等方面。很多新技術(shù)的推廣往往與新材料和新制造工藝的產(chǎn)生密不可分，而這些新的產(chǎn)物都需要模具這種傳統(tǒng)工具作為依托才能真正應(yīng)用到生活中。所以，模具對于工業(yè)制造領(lǐng)域有著重要的意義。 通過查閱相關(guān)資料，了解本課題的國內(nèi)外發(fā)展趨勢并結(jié)合所學(xué)專業(yè)課程，本文以Pro/E軟件作為分析，平臺完成了咖啡杯造型設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具總圖設(shè)計、模具三維造型設(shè)計，并制定完整的注塑成形工藝，為模具的快速設(shè)計提供了一定的參考，具有重要的意義。 關(guān)鍵詞：模具，塑料零件，Pro/E，三維造型，注塑成形 V Abstract Mold, and referred

3、 to as "the mother of industrial", its in the field of mechanical manufacturing is very important, all kinds of mould in consumer electronics, automobiles, airplanes manufacturing industry in great quantities in the application. According to the international production technology association and ou

4、r country industry statistics, at present our country machinery manufacturing industry of the components, the rough machining precision of 75% and 50% of all will depend on mould completed. And plastic parts because of its good fluidity and filling mold performance is good, is the use of various mol

5、ding, 90% of plastic parts is completed by the mould. The level of the mold production directly related to a country manufacturing level and technical level of the content, and related to the service life of the product, exterior modeling, performance, innovative, etc. A lot of new technology and ne

6、w materials and promotion often new manufacturing processes produce inseparable, but these new products are need to mould the traditional tools as the basis to really applied to the life. So, mould for industrial manufacturing area has important significance. Through the access relevant informatio

7、n, understanding this topic development trend and unifies studies the professional course, this paper to Pro/E software as analysis, the platform completed the coffee cup modeling design, mould structure design, mold assembly drawing design, mould three-dimensional modeling design, and make the comp

8、lete injection forming process, the rapid design for mould provides some reference, has the vital significance. Key Words: mould, plastic parts, Pro/E, 3 d modeling, injection forming 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 III 第1章 緒論 1 1.1 國內(nèi)外塑料模具的研究現(xiàn)狀 1 1.1.1國內(nèi)塑料模具研究現(xiàn)狀 1 1.1.2 國外塑料模具研究現(xiàn)狀 2 1.2國

9、內(nèi)外模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.2.1國內(nèi)模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.2.2國外模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.3 本課題的任務(wù) 4 第2章 注塑模具設(shè)計的基本理論 6 2.1注射成型的原理與過程 6 2.1.1 塑化 6 2.1.2 注射 6 2.1.3 定型 6 2.2注塑成型模具各零部件的設(shè)計 7 2.2.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 2.2.2成型零件的作尺寸計算 7 2.2.3成型零部件的強度剛度校核 7 2.2.4其它輔助構(gòu)件 8 第3章 基于Pro/E的注塑模具設(shè)計 10 3.1 Pro/Engineer概述 10 3.

10、3.1 pro/Engineer軟件基本情況 10 3.3.2 pro/Engineer主要模塊 10 3.2 Pro/MOLDESIGN模塊功能分析 10 3.3 Pro/E模具設(shè)計的基本流程 11 第4章 基于PROE的咖啡杯造型及其模具設(shè)計 13 4.1咖啡杯工藝分析 13 4.2注塑機的選用 14 4.3注射模設(shè)計步驟 14 第5章 咖啡杯模具設(shè)計 15 5.1 塑料的基本特性及工藝分析 15 5.2 聚丙烯主要用途及其成型特點 15 5.3確定型腔數(shù)及位置布局方案 16 5.3.1 型腔數(shù)的確定 16 5.3.2 型腔布局方案 16 5.3.3 確定分型面

11、及模架組合形式 17 5.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計 18 5.4.1 主流道、主流道襯套的設(shè)計 18 5.4.2 分流道設(shè)計、澆口的設(shè)計 19 5.4.3 冷料穴的設(shè)計及成形零部件的設(shè)計 21 5.4.4 確定成形零部件工作尺寸 21 5.4.5 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計 22 第6章 注射機的選擇校核和模具零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 25 6.1 注射機的分類 25 6.2 模具相關(guān)尺寸計算 26 6.3 合模導(dǎo)向機構(gòu)及脫模機構(gòu)的設(shè)計 28 6.4 注射量、注射壓力及鎖模力的校核 29 6.5 模具高度與注射機閉合高度的關(guān)系校核、開模行程的校核 30 總結(jié)與展望 32 參考文獻 33

12、 致 謝 35 第1章 緒論 第1章 緒論 模具是由機械零件構(gòu)成，它與相應(yīng)的壓力成形機械相配合，具有直接改變金屬或非金屬材料的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)，使之成形為合格制品或半成品零件[1]。 作為一種高效率的工藝裝備，模具具有節(jié)約原材料、制件成本低廉等一系列優(yōu)點。目前，模具的應(yīng)用日益廣泛，已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向，模具工業(yè)的水平和發(fā)展?fàn)顩r已被認(rèn)為是衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。而在當(dāng)今模具行業(yè)中，占大部分比例的是塑料成型模具，而塑料注射成型又是塑料模具工業(yè)中主要的加工方法之一，據(jù)統(tǒng)計塑料成形模具產(chǎn)量中約半數(shù)以上是注射模具[2]。

13、近年來，隨著新塑料的研發(fā)，以塑代鋼、以塑代木的推廣，塑料模的比例不斷提高，塑料模將有更廣闊的應(yīng)用前景。同時，由于機械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高，對塑料模的精度要求也將越來越高，傳統(tǒng)的制模方法已不能滿足要求，這就促使了CAD/CAM技術(shù)在模具行業(yè)中的應(yīng)用。而在CAD軟件的開發(fā)中，參數(shù)化設(shè)計方法的研究已成為研究的熱點，因此，研究塑料注射模具參數(shù)化設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)，對提高塑料注射模具的設(shè)計效率具有更重要的現(xiàn)實意義。 1.1 國內(nèi)外塑料模具的研究現(xiàn)狀 1.1.1國內(nèi)塑料模具研究現(xiàn)狀 我國塑料模具起步較晚，但發(fā)展很快，特別是近幾年，無論在質(zhì)量、技術(shù)和制造能力上都有很大發(fā)展，取得了很大成績。按產(chǎn)值計

14、算，目前我國塑料模具產(chǎn)值約占全部模具的1/3左右[3]。2006年，在第十屆中國國際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會上[4]，溫州市豐日模具廠的各類電器、開關(guān)、手機、汽配等注塑模具；精展精機有限公司的塑膠模具零配件；東莞精寶模具配件廠的各種精密模具零配件等都顯示了其強大的優(yōu)勢。CAD/CAE/CAM技術(shù)在塑料模的設(shè)計制造上應(yīng)用已越來越普遍；氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，不少企業(yè)已能在電視機外殼、洗衣機外殼、汽車飾件以及一些厚壁塑料件的模具上成功地運用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用C-MOLD氣輔軟件，取得了良好效果；熱流道技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，近年來，熱流道技術(shù)發(fā)展很快，熱流道模具比例不斷提高；精密、復(fù)雜、

15、大型模具的制造水平有了很大提高；模具壽命不斷提高。 雖然近年來我國塑料模具技術(shù)水平已大大提高，但同國外發(fā)達國家相比還存在較大的差距[5]。 1.1.2 國外塑料模具研究現(xiàn)狀 近年來，由于工業(yè)發(fā)展迅速的原因，國外發(fā)達國家的模具制造業(yè)發(fā)展也相當(dāng)迅速。特別是在歐美，許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平在國際上都是一流的：在Arcam公司的基于EBM技術(shù)的自由成形制造工藝直接工具鋼注射模具鑲塊方法研究中[6]，首次將復(fù)雜的冷卻幾何與傳統(tǒng)的冷卻鑲塊的直接比較，并通過熱成像技術(shù)分析冷卻效率與分布，為注射模提供了一種高效制造型芯部鑲塊的技術(shù)，從而降低了生產(chǎn)時間和成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量；在模具的正確定向研究方面[7

16、]，研究者針對在發(fā)動機艙中壓鑄鋁部件日益地被耐熱的熱塑性塑料的注射模制品所替代的問題，討論各向異性零件的模具設(shè)計，以玻璃纖維強化的PA廢氣回流閥為示例，在設(shè)計構(gòu)件的機械零件時，為了確保零件成型制品質(zhì)量，提出了制品纖維取向因素的模具設(shè)計方法；在高速銑削模具型腔的電火花加工（EDM）電極設(shè)計技術(shù)方面[8]，對于復(fù)雜模具型腔，在模具型腔加工前，EDM設(shè)計者提出幾種可行的電極加工的組合設(shè)計方案，并確定最佳方案，給出了基于自動EDM電極設(shè)計系統(tǒng)理論的設(shè)計原理，以系統(tǒng)的邏輯運作方式，使EDM工程師便于實現(xiàn)電極設(shè)計任務(wù)，描述自動設(shè)計EDM電極的整體步驟；在模具制造的激光加工技術(shù)方面[9]，技術(shù)人員在高速銑削

17、(HSM)與激光加工(LM)的粗、精的組合模具設(shè)計與加工時，通過嵌入在一個標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫中的輸入和輸出的模具工藝數(shù)據(jù)，為將來的模具工藝優(yōu)化和數(shù)據(jù)更新提供重要的技術(shù)支持，從而縮短了從模具設(shè)計到制造的時間。 1.2國內(nèi)外模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1國內(nèi)模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 我國在注塑模CAD技術(shù)開發(fā)研究與應(yīng)用方面[3]起步較晚。從20世紀(jì)80年代中期開始，國內(nèi)部分大中型企業(yè)先后引進了一些國外知名度較高的注塑模CAD系統(tǒng)。同時，某些高等學(xué)校和科研院所也開始了注塑模CAD系統(tǒng)的研制與開發(fā)工作。 我國注塑模CAD/CAE研究[10]始于70年代末，發(fā)展較為迅速。多年來，

18、我國對注塑模設(shè)計制造技術(shù)及其CAO的開發(fā)應(yīng)用十分重視，在“八五”期間，這方面安排了“大型薄壁深腔注塑模具制造技術(shù)”、“多型腔小模數(shù)齒輪精密模具制造技術(shù)”和“實用CAD/CAM技術(shù)在精密注塑模制造中的應(yīng)用”等國家重點企業(yè)技術(shù)開發(fā)項目，還安排了國家“八五”重點科技公關(guān)項日“塑料注塑模CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng)研究”。這些項目的成果對促進我國注塑模CAD技術(shù)的迅速發(fā)展起了重要作用，使我國注塑模CAD技術(shù)及應(yīng)用水平很快提高。 華中理工大學(xué)是國內(nèi)較早自行開發(fā)研究注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的單位。自20世紀(jì)80年代中期開始，就在注塑模流動分析模擬和冷卻分析模擬的研制方面進行了多年的研究與開發(fā)工

19、作，推出了塑料注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)HSC-1。該系統(tǒng)包括塑件二維形狀輸入、流動模擬、冷卻分析、型腔強度與剛度校核及模具圖設(shè)計與繪制等功能，在一些企業(yè)單位應(yīng)用，取得較好結(jié)果，現(xiàn)已實現(xiàn)商品化。 在“八五”期間，由北京航空航天大學(xué)、華中理工大學(xué)、四川聯(lián)合大學(xué)等單位聯(lián)合進行了國家重點科技攻關(guān)課題“注塑模CAD/CAE/CAM集成系統(tǒng)”，并于 1996年通過鑒定，部分成果己投入實際應(yīng)用。目前出現(xiàn)的擁有自主版權(quán)的軟件有—華中理工大學(xué)開發(fā)的塑料注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)HSC2.0，鄭州工業(yè)大學(xué)研制的Z-MOLD分析軟件等。 浙江大學(xué)基于工作站的UG-Ⅱ系統(tǒng)開發(fā)出精密注塑模CAD/CA

20、M系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用特征造型技術(shù)構(gòu)造產(chǎn)品模型，使形狀特征表達與工藝信息描述統(tǒng)一，并利用特征反轉(zhuǎn)映射實現(xiàn)了型腔模型的快速生成。 上海交通大學(xué)從1983年開始，對注塑模CAD進行了多方面的研究。在國內(nèi)首次將人工智能技術(shù)引入注塑模CAD系統(tǒng)中，于1988年開發(fā)出集成化注塑模智能以D系統(tǒng)。目前在工作站UG-Ⅱ平臺上進一步開發(fā)智能CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。合肥工業(yè)大學(xué)在注塑模結(jié)構(gòu)以D技術(shù)方面進行了多年的研究與開發(fā)工作，先后研制出微機注塑模CAD系統(tǒng)IPMCAD和微機注塑模三維系統(tǒng)IPMCADV3.0，取得了較好的成績?，F(xiàn)在以AutoCAD R13.0和MDT作為環(huán)境，進一步采用參數(shù)化特征模型技術(shù)，研制

21、出注塑模CAD三維參數(shù)化系統(tǒng) PIM CADV4.0，在技術(shù)水平和實用性方面都達到較高水平。 1.2.2國外模具CAD/CAM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 近二十多年間，國外注塑模CAD/CAM技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。 注塑熔體流體理論的研究始于20世紀(jì)60年代中期[11]，美國、英國、加拿大等國的學(xué)者如J.R.pearson(英)、J.F.Stevenson(美)、M.R.Kamal(加)、K.K.wang(美)等開展了一系列有關(guān)塑料熔體在模具型腔內(nèi)流動與冷卻的基礎(chǔ)研究。 70年代許多研究者對一維流動進行了大量研究，主要是計算塑料熔體在等 直徑圓管，中心澆口的圓盤以及端部澆口的矩形型腔中的流動過程。塑料

22、流變學(xué)、幾何造型技術(shù)、數(shù)控加工及計算機技術(shù)的發(fā)展有利地推動了注塑模CAD/CAM研究的深入，由最初的CAD技術(shù)和CAM技術(shù)以圖紙為媒介傳遞信息向以D/CAM一體化方向發(fā)展。 80年代初開展三維流動與冷卻分析并把研究擴展到保壓分子取向以及翹曲預(yù)測等領(lǐng)域，人們成功地采用有限元法分析三維型腔的流動過程，使設(shè)計人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗，在模具制造前對設(shè)計方案進行評價和修改，以減少試模時間，提高模具質(zhì)量。由于CAD/CAM技術(shù)對提高模具和產(chǎn)品質(zhì)量、加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的巨大作用，許多國家的政府部門和科研機構(gòu)投入了大量的人力、物力進行研究。80年代中期注塑模CAD/C胡進入實用階段，出現(xiàn)了許多商

23、品化注塑模CAD/CAM軟件，比較著名的有: 1.澳大利亞MOLDFLOW公司的MoldFlow系統(tǒng)[12]。它是一個率先推出的注塑模流動分析軟件具有流動分析、冷卻分析、翹曲分析、收縮分析、結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析、注塑機參數(shù)優(yōu)化、氣體輔助注塑分析、塑件纖維取向分析、中型面自動生成、熱固性塑料流動與融合分析等功能的軟件; 2.美國PTC公司的Pro/Engineer軟件。這也是一個通用的CAD/CAM系統(tǒng)，具有很強的參數(shù)化特征造型功能，另外它還包括一個專用的模具設(shè)計模塊Pro/Mo1dDesign使模具設(shè)計更加方便和直觀; 3.美國UG公司的UGⅡ系統(tǒng)。UGⅡ具有強大的曲面造型實體造型和CAM功能，

24、是一個通用的CAD/CAM系統(tǒng)。UG帶有模具設(shè)計模塊 Mold wizard，它基于UG，利用UG/WAVE和Master Model技術(shù)提供了注塑模的型芯、型腔創(chuàng)建和模架庫等各種功能; 4.美國和意大利P&C的 CAD/CAM軟件TMCONCEPT。該系統(tǒng)包括材料選擇(TMC-MS)、成型工藝參數(shù)和模具費用優(yōu)化(TMC-MCO).流動模擬(TMC-FA)型腔設(shè)計(TMC-CSE)及冷卻分析(TMC-MTA)共五個程序包; 5.德國工KV研究所的CAD-MOULD系統(tǒng)，可用于注塑模流動分析、冷卻分析、力學(xué)性能校核。 進入20世紀(jì)90年代后開展了成型過程流動、保壓、冷卻、應(yīng)力分析及翹曲的

25、全過程模擬，將各獨立模塊有機地結(jié)合起來，考慮它們之間的相互影響，以提高模擬軟件的分析精度和擴大適用范圍。這些卓有成效的研究成果，為開發(fā)使用型的注塑模分析軟件奠定了基礎(chǔ)[7]。 1.3 本課題的任務(wù) 本文以咖啡杯為例，確定了咖啡杯的模腔數(shù)并選擇相關(guān)注塑機，完成對應(yīng)模具總圖設(shè)計，模具總圖用2D-CAD繪制，總圖設(shè)計嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)，包含零件序號及零件明細(xì)表等；完成咖啡杯的造型設(shè)計，如動模、定模等型腔零件及動定模套板、澆口套等零件的設(shè)計，按制圖標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注尺寸、公差、形位公差及表面粗糙度等；對模具分型面、澆注方案、冷卻方案等設(shè)計進行分析，如：內(nèi)澆口截面積的計算及壓室直徑的確定等；對模具零件關(guān)鍵尺寸的確定進

26、行計算，如套板邊框尺寸、厚度尺寸、導(dǎo)柱直徑、壓室充滿度計算等，具有很強的工程實用意義。 39 第2章 本章標(biāo)題 第2章 注塑模具設(shè)計的基本理論 2.1注射成型的原理與過程 塑料成型的基本原理就是利用塑料的可擠壓性和可模塑性，首先將松散的顆粒料或粉狀塑料成型物料從注射機的料斗送入高溫的機筒內(nèi)加熱成熔融的塑化狀態(tài)，使之成為溶融態(tài)熔體，然后在柱塞或活塞的高壓推動下，以很大的流速通過注射機前端的噴嘴注射進入溫度較低的閉合模具型腔之中，經(jīng)過一段時間保壓冷卻后，開啟模具更可從模具型腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制件。 注射成型過程是間歇操作，每完成一個操作周期需經(jīng)過塑化、注射和定型、脫模

27、取出制件等幾個步驟: 2.1.1 塑化 塑化即塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達到流動狀態(tài)，并具有良好可塑性的全過程。因此可以說塑化是注射成型的準(zhǔn)備過程。塑料在進入模腔之前應(yīng)達到規(guī)定的成型溫度，在規(guī)定時間內(nèi)提供足夠數(shù)量的熔融塑料，熔料溫度應(yīng)均勻一致，不發(fā)生熱分解。 2.1.2 注射 即柱塞或螺桿前移將塑化好的熔料以一定的壓力注入到閉合模腔的過程。注射過程中所采用的工藝條件如注射壓力、注射速度等與塑料的特性、制品結(jié)構(gòu)以及其它工藝條件等密切相關(guān)，它也直接影響成型制品的質(zhì)量。 2.1.3 定型 從塑料熔體進入模腔開始，模腔注滿之后，熔體在控制條件下冷卻定形，直至制品從模腔中脫出。具體可分為充模、冷卻、

28、冷卻三個連續(xù)階段。 1. 充模階段從柱塞或螺桿前移直至塑料充滿模腔為止。充模過程中所采用的充模速度或充模時間等工藝條件對成型制品中的分子取向、熔接線的強度等都有一定的影響。 2. 保壓階段從熔體充滿模腔起至柱塞或螺桿撤回為止。在這段時間內(nèi)，塑料熔體會因冷卻而發(fā)生收縮，但因塑料仍處于柱塞或螺桿的穩(wěn)壓下，因此料筒內(nèi)的熔料仍然會向模腔內(nèi)繼續(xù)流入，以補足因收縮而留出的空隙。壓實階段對于提高制品的密度、降低成型收縮和克服制品表面缺陷等都有影響。此外，由于塑料還在流動，而且溫度又在不斷降低;取向分子容易被凍結(jié)，所以這一階段是大分子取向形成的主要階段。這一階段的時間越長，分子取向程度也越大。 3. 冷

29、卻階段 從澆口的塑料完全凍結(jié)時起到制品從模腔中脫出為止。模內(nèi)塑料在這一階段內(nèi)主要是繼續(xù)冷卻，以便制品在脫模時具有足夠的剛度而不致發(fā)生扭曲變形。在此階段內(nèi)由于模內(nèi)塑料的溫度、壓力和體積均有變化，到制品脫模時，模腔內(nèi)壓力不一定等于外界壓力。模腔內(nèi)壓力與外界壓力的差值稱為殘余壓力。 4. 脫模 既從模具中取出制件。 注射成型過程的流程圖如圖2-1所示 取出制件 塑化 合模 保壓階段 冷卻階段 脫模 沖模階段 下一個制件 圖2-1 注塑成型過程的流程圖 2.2注塑成型模具各零部件的設(shè)計 2.2.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 成型零件包括型腔和型芯兩種，分別是：1.型腔結(jié)構(gòu)形

30、式:整體式結(jié)構(gòu)、整體嵌入式、局部拼鑲式、四壁合拼式。2.型芯的結(jié)構(gòu)形式:整體式、組合式、小型芯單獨性加工后再嵌入模板中、非圓形小型芯、復(fù)雜型芯的組合方式。 2.2.2成型零件的作尺寸計算 1.成型零件的工作尺寸指成型零件上直接用來成型制件的尺寸。型芯型腔的徑向尺寸、型芯的高度尺寸、型腔的深度尺寸、中心距的尺寸。 2.影響制件尺寸的因素:成型零件本身制造公差、使用過程中的磨損、收縮率的波動、成型零件尺寸計算誤差等。 2.2.3成型零部件的強度剛度校核 成型零件型芯和型腔組成的型腔全部被充滿的瞬間，內(nèi)壓力達極大值，成型零件的剛度，強度校核; 1.大尺寸型腔，剛度不足是主要問題，以剛度校

31、核為主; 2.小尺寸型腔，強度不足為主要矛盾，以強度校核為主。 2.2.4其它輔助構(gòu)件 其它輔助構(gòu)件是安裝、導(dǎo)向、裝配、冷卻、加熱及機構(gòu)動作等作用的零部件的總稱。 1.導(dǎo)向零件 作用:定位，導(dǎo)向及承受側(cè)向壓力的作用。 類型:導(dǎo)柱/導(dǎo)套導(dǎo)向、錐面導(dǎo)向及斜面導(dǎo)向等。 2.裝配固定零件 固定板 固定板用來固定型芯、型腔、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、拉料桿等固定安裝作用，要求固定板有一定的強度和厚度。 墊板 墊板的作用:防止型芯、導(dǎo)柱、拉料桿等從固定板上脫出，并承受壓力。要求:具有較高的平引度和硬度。 支承件 支承件的作用:構(gòu)成頂出機構(gòu)的運動空間，調(diào)節(jié)模具總厚度，安裝固定的作用。 3.冷卻、加熱

32、零件 模具的型腔溫度直接影響到制件的成型質(zhì)量及生產(chǎn)率，因此需要控制模具的型腔溫度，保證制件的成型質(zhì)量及生產(chǎn)率，一般用電加熱器給模具的型腔加熱，用水給模具的型腔冷卻。 冷卻裝置:冷卻孔與型腔距離一般不要小于10mm， 加熱裝置:電加熱，蒸汽加熱，熱水加熱等。 4.脫模機構(gòu) 脫模機構(gòu)是使制件從模具上脫出來的機構(gòu)稱脫模機構(gòu)或稱頂出機構(gòu)，脫模 機構(gòu)的動作方向與模具的開模方向是一致的。要求脫模時制件不變形，不損壞， 頂件位置位于制件不明顯處。 5.抽芯機構(gòu) 當(dāng)制件有側(cè)孔或側(cè)凹時，成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件必須是可活動的型芯，脫模前，活動型芯必須先抽出，完成側(cè)向活動型芯抽出的機構(gòu)稱作抽芯機構(gòu)。

33、 6.復(fù)位機構(gòu) 復(fù)位機構(gòu)是在脫模機構(gòu)在完成制件脫模后，頂出桿伸出型腔外，它們需復(fù)位才可以開始下一次注射循環(huán)。復(fù)位機構(gòu)的作用是使模具的合模過程順利，保證模具的連續(xù)作業(yè)。 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第3章 基于Pro/E的注塑模具設(shè)計 3.1 Pro/Engineer概述 3.3.1 pro/Engineer軟件基本情況 1985年P(guān)TC公司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。從1988年vl.0的 Pro/Engineer誕生，后經(jīng)過30余年的發(fā)展，Pro/Engineer現(xiàn)在已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了Pro/Engineer 200l、Pro/

34、E Wildfire.1.0、Pro/EWildfire2.0、Pro/E Wildfire3.0。在我國有許多的企業(yè)正在使用這些系列軟件進行相關(guān)設(shè)計，許多大專院校大多開設(shè)Pro壓有關(guān)課程供學(xué)生學(xué)習(xí)，Pro/E系列軟件在我國使用率在三維圖形軟件中是比較廣泛的一種。PTC的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計、機械設(shè)計和模具設(shè)計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro壓還提供了目前所能達到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。 Pro/Engineer的主要功能有:零部件設(shè)計、裝配設(shè)計、工程制圖、NC加工和切削模擬、注射流動模擬。 pro/Engineer提供了一

35、個易于使用的完整三維解決方案，它詳細(xì)描述了產(chǎn)品的形狀、配合和功能。特別是Pro/Engineer中的MOLDDESIGN模塊的出現(xiàn)使PTC可以進行塑料模具設(shè)計。 3.3.2 pro/Engineer主要模塊 1.工業(yè)設(shè)計模塊 主要用于對產(chǎn)品進行三維幾何圖形設(shè)計，傳統(tǒng)設(shè)計在零件未制造出來時，是無法觀看零件形狀的，只能通過工藝人員從二維平面圖進行想象出它的三維形狀。現(xiàn)代設(shè)計用三維軟件可以生成三維幾何實體模型，而Pro/E中的單一數(shù)據(jù)庫是對設(shè)計中數(shù)據(jù)作統(tǒng)一管理，用Pro/E三維軟件生成的模型在工程實際中 3.2 Pro/MOLDESIGN模塊功能分析 Pro/MOLDESIGN模塊用于設(shè)計

36、模具部件和模具組裝，它包括如下功能： (1)首先從設(shè)計模型產(chǎn)生參考模型，生成毛坯，并根據(jù)工藝要求設(shè)計分模面，然后使用分割方法自動生成模具型腔、斜銷和滑塊等模具組件。 (2)使用組件模塊設(shè)計型芯，其設(shè)計靈活性與模具設(shè)計模塊類似。 (3)對復(fù)雜的注塑模提供生成Slider(滑塊)、Waterline(冷卻水道)等功能。 (4)用不同的收縮率設(shè)置方式重新修改設(shè)計模型。 (5)提供了多種模具分析功能，包括:Mo1d AnalysiS(模具分析)、Thickness Cheek(厚度檢測)、Projeted Area(投影面積)、Parting Surface Cheek(分模面檢測)以及 M

37、old Opening(開模)等。 (6)可生成模具的特定組件，包括:Spruce(流道)、Runner(澆道)、Gates (澆口)等。 (7)Pro/LIBARARY提供的功能可與Pro/MOLDESIGN結(jié)合使用，包括標(biāo)準(zhǔn)化的模具組裝及模具元件。 3.3 Pro/E模具設(shè)計的基本流程 在Pro/E模具模式中進行模具設(shè)計的基本流程如下: (l)創(chuàng)建模具模型 模具模型包括參照模型和工件兩部分?？梢灾苯釉谀＞吣Ｊ街袆?chuàng)建參照模型和工件，還可以在零件模式中創(chuàng)建，再將其裝配到模具模式中。 (2)拔模檢測和厚度檢測 塑件或鑄件上必須有適當(dāng)拔模斜度，才能從模具中順利脫出。在進行模具設(shè)計前

38、，應(yīng)根據(jù)開模方向?qū)⒄樟慵M行拔模檢測，并對參考零件上的各部位進行厚度檢測。對于檢測出不合理的地方，則需要更改設(shè)計零件。 (3)創(chuàng)建收縮率 由于塑件或鑄件在冷卻和固化時會產(chǎn)生收縮，所以必須增加參照零件的尺寸。在一般情況下應(yīng)該創(chuàng)建各方向同性的比例收縮率或收縮系數(shù)。 (4)創(chuàng)建分型曲面或體積塊 分型曲面是一種曲面特征，主要用來分割工件。創(chuàng)建分型曲面時，需要用到曲面設(shè)計的各種功能。體積塊是沒有質(zhì)量的封閉曲面面組，也可以用來分割工件。 (5)分割工件 利用創(chuàng)建的分型曲面或體積塊將工件分割成為單獨的體積塊。 (6)創(chuàng)建模具元件 模具元件主要采用抽取模具體積塊的方法來創(chuàng)建，還可以直接在模具

39、模式中創(chuàng)建模具元件。 (7)創(chuàng)建澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng) 可以利用組件特征來創(chuàng)建澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。創(chuàng)建澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)該綜合考慮各方面的因素來創(chuàng)建澆注系統(tǒng)。 (8)生成塑件或鑄件 可以模擬生成一個塑件或鑄件，用來檢查模具設(shè)計的正確性。系統(tǒng)將根據(jù)減去提取部分后工件中剩余的體積塊來自動創(chuàng)建鑄件。 (9)仿真開模 可以定義打開模具的步驟，并對每一步進行是否與靜態(tài)零件相干涉的檢測。 (10)創(chuàng)建其他部件 通過前面的步驟，創(chuàng)建出了模具的型腔部分。而對于模具的其他部件(如模架、滑塊等)，可以在模具模式中直接創(chuàng)建，還可以在組件模式中創(chuàng)建。 第4章 基

40、于PROE的咖啡杯造型及其模具設(shè)計 咖啡杯是我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫米疃嗟淖⑺苣＞咧唬疚木鸵钥Х缺瓰槔?，對其模具進行設(shè)計，對模具設(shè)計的一般過程進行說明。本文所使用的咖啡杯如圖4-1所示。 圖 4-1 咖啡杯造型 4.1咖啡杯工藝分析 塑件的工藝性分析聚丙烯（PP）水杯是我們?nèi)粘Ｉ钏仨毜挠闷?，是裝水的良好用具。其產(chǎn)品主要通過注塑模成型制造，塑件產(chǎn)品圖見圖4-1。 收縮率 對于聚丙烯水杯產(chǎn)品，材料為PP，理論收縮率為15/1000，而實際與理論是有區(qū)別的。按照前人經(jīng)驗此項設(shè)計收縮率取20/1000。 塑件壁厚 塑料制品應(yīng)該有一定的厚度，這不僅是為了塑料制品本身在使用中有足

41、夠的強度和剛度，而且也是為了塑料在成型時有良好的流動狀態(tài)。 塑件壁厚受使用要求、塑料材料性能、塑件幾何尺寸以及成型工藝等眾多因素的制約。根據(jù)成型工藝的要求，應(yīng)盡量使制件各部分壁厚均勻，避免有的部位太厚或者太薄，否則成型后會因收縮不均勻而使制品變形或產(chǎn)生縮坑，凹陷燒傷或者填充不足等缺陷。熱塑性塑料的壁厚應(yīng)該控制在1mm-4mm之間。太厚，以產(chǎn)生氣泡和缺陷，同時也不易冷卻。 本文采用的是在Pro/E軟件中使用殼命令來進行壁厚的造型，該產(chǎn)品圖反映出，此塑料件最壁厚為2mm，壁厚均勻，在1mm-4mm的推薦值之間。易于成型。 塑件尺寸精度和表面粗糙度 塑件的尺寸精度是指成型后所獲得的塑件產(chǎn)品尺

42、寸和圖紙中尺寸的符合程度。一般而言，塑件尺寸精度是取決于塑料因材質(zhì)和工藝條件引起的塑料收縮率范圍大小，模具制造精度、型腔型芯的磨損程度以及工藝控制因素。而模具的某些結(jié)構(gòu)特點又在相當(dāng)大程度上影響塑件的尺寸精度。故而，塑件的精度應(yīng)盡量選擇的低些。對于本產(chǎn)品，圖紙未注明尺寸精度，查手冊，我們?nèi)T7級精度。 4.2注塑機的選用 注塑機的選用包括兩方面的內(nèi)容：一是確定注塑機的型號，是塑件、塑料、注塑模及注射工藝等所需要求的注塑機的規(guī)格參數(shù)在所選注塑機的規(guī)格參數(shù)范圍之內(nèi)；二是調(diào)整注塑機的技術(shù)參數(shù)至所需要的參數(shù)。 根據(jù)塑料的品種、塑件的結(jié)構(gòu)、成型方法、生產(chǎn)批量、現(xiàn)有設(shè)備及注射工藝等進行選擇。本制品采

43、用臥式注塑機低壓注射。選用G54-S200/400螺桿式注塑機。 4.3注射模設(shè)計步驟 塑件成型方案的確定 本產(chǎn)品聚丙烯，要求材料為PP，PP為熱塑性塑料，且多為注射成型，根據(jù)實際，我們采用注射成型。型腔數(shù)目的確定 根據(jù)塑件的精度：根據(jù)經(jīng)驗，在模具中每增加一個型腔，塑件的尺寸精度就要降低4%。但根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和尺寸形狀來看不起，由于該塑件尺寸形狀很大，只能為一模一腔。根據(jù)需要和后續(xù)加工的要求我們確定為平行于塑件的最大尺寸方向，中心分布。 第5章 咖啡杯模具設(shè)計 5.1 塑料的基本特性及工藝分析 聚丙烯是由丙烯單體經(jīng)聚合而成。無味、無毒，外觀似聚乙烯，呈白色的半透明蠟狀，是通用塑料中

44、最輕的聚合物，其相對密度僅為0.89～0.91g/ cm，結(jié)晶度為50%～70%，具有明顯的熔點（164～170℃）。 聚丙烯具有優(yōu)良的耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性、電性能和力學(xué)性能。屈服強度、抗拉強度、抗壓強度、硬度、剛度及彈性、韌性、延伸性比聚乙烯好，特別是經(jīng)定向后的聚丙烯具有極高的抗彎曲疲勞強度，可制作鉸鏈。聚丙烯可在107～121℃下長期使用，在無外力作用下，使用溫度可達150℃。聚丙烯是通用塑料中唯一能再水中煮沸且在135℃蒸汽中消毒而不被破壞的塑料。 聚丙烯的低溫特性不如聚乙烯，脆化溫度僅為-10～-30℃，低溫沖擊強度低，抗氧化能力很低，其制品在光、熱及氧的作用下易老化，故聚丙烯塑料

45、中應(yīng)添加適量的抗氧化添加劑。 制品的材料采用增強聚丙烯，屬熱塑性塑料。該塑料吸水性小，熔融時流動性較好，成型容易，但收縮大。另外，該塑料成型時易產(chǎn)生縮孔、凹痕、變形等缺陷；成型溫度低時，方向性明顯，凝固速度較快，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。因此，在成型時應(yīng)注意控制成型溫度，澆注系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱，冷卻速度不宜過快。 工藝分析：根據(jù)材料的性能，聚丙烯材料塑件的壁厚應(yīng)為0.9－4。合理的選擇壁厚很重要，在使用上要求壁厚有足夠的強度和剛度，脫模時能順利脫出，為方便實用，塑件取用壁厚為2.0，太厚不但顯得笨重，而且還會增加成本，由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會使塑件冷卻后緊緊包住型芯或型腔當(dāng)中的突起部分，為防止拉傷和擦傷

46、塑件，設(shè)計塑件時，必須考慮塑件內(nèi)外表面沿脫模方向具有足夠的脫模斜度，常取1--- 30`。塑件轉(zhuǎn)角處采用過渡圓角，半徑為塑件壁厚的1/3以上。最少不宜小于0.5mm。 5.2 聚丙烯主要用途及其成型特點 主要用途：聚丙烯可用做各種機械零件，如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件等；可用作冷熱水、蒸汽、各種非強酸、堿等的輸送管道，化工容器和其他設(shè)備的襯里、表面涂層等；可制造各種絕緣零件以及自帶鉸鏈的蓋體合一的箱殼類制件。聚丙烯優(yōu)良性還在于它能耐沸水蒸煮，而不損壞，因此，適宜做醫(yī)療器械，和餐具。 成型特點：成型收縮范圍大，易發(fā)生縮孔，凹痕及變形；聚丙烯熱容量大，注射成型模具必須設(shè)計能充分

47、冷卻的冷卻回路；聚丙烯成型的適宜模溫為80℃，溫度過低會造成制品表面光澤差或產(chǎn)生熔接痕等缺陷。溫度過高會產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。 由于模具是與注射機配套使用的，設(shè)計模具時，大部分結(jié)構(gòu)都是根據(jù)注射機的技術(shù)規(guī)格來設(shè)計的，因此設(shè)計過程中，注射機的選用顯得尤為重要，而且應(yīng)先選用注射機。 5.3確定型腔數(shù)及位置布局方案 5.3.1 型腔數(shù)的確定 為了提高模具的成形效率，把模具設(shè)計成有多個型腔的結(jié)構(gòu)，使得一次注射成形多個相同的塑料骨架。而Sz-400/ZH-63注射機的最大注射量為63cm，這勢必會限制模具的型腔數(shù)。而且，此塑件

48、成形模具必須帶有側(cè)向抽芯機構(gòu)，型腔越多，模具結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜，從而提高模具的制造難度及加工成本。另外，型腔越多，成形出的制品精度也就越低。經(jīng)驗認(rèn)為每增加一個型腔，制品尺寸精度降低4%，因此型腔數(shù)也不宜過大。綜合考慮，初步確定為一模兩腔的結(jié)構(gòu)。 5.3.2 型腔布局方案 由于Sz-400/ZH-63注射機為臥式注射機，模具也應(yīng)該設(shè)計成臥式的，因此模具在水平方向上實現(xiàn)合開模動作。而側(cè)向抽芯運動方向既可鉛垂（圖3-1），也可水平（圖3-2），但對兩者進行比較發(fā)現(xiàn)，前者上下兩個側(cè)型芯的自重會影響各自的抽芯力，導(dǎo)致兩個側(cè)型芯所用抽芯力的

49、大小不同，破壞兩個斜導(dǎo)柱的受力平衡。而且在開模后，上下兩個側(cè)型芯所需的限位形式也會有所不同，從而增加模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。若采用后者結(jié)構(gòu)，上述缺點就會全被消除，因此應(yīng)該選用(圖2)所示的水平抽芯結(jié)構(gòu)。側(cè)向型芯位置確定后，為了使斜導(dǎo)柱的安裝位置不與分流道的開設(shè)位置發(fā)生干涉，最好將兩個型腔上下設(shè)置，即一個型腔設(shè)置在整個模具的上半部分，另一個型腔設(shè)置在下半部分，形成一上一下的位置結(jié)構(gòu)（圖3-3）。 圖3-1 圖3-2 5.3.3 確定分型面及模架組合形式 由于有兩個型腔，若模具設(shè)置成一個分型面，塑件成形后就很難使冷凝料和塑件自動脫落，而且取出塑件和冷凝料也會有一定困難，因此最好設(shè)兩

50、個分型面，即一個主分型面----用來取出成形塑料制品，一個次分型面----用來取出冷凝料。此時，注射機、型腔數(shù)與布局及分型面都已確定，接下去就可以對模架的組成形式作出大致的確定。注射模架設(shè)計應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的模架組合形式，但由于一些標(biāo)準(zhǔn)模架不完全符合模具的設(shè)計結(jié)構(gòu)，所以模架不能完全選用標(biāo)準(zhǔn)件，因此可參照GB\T 12556.1-90模架標(biāo)準(zhǔn)進行模架設(shè)計。 根據(jù)成形塑料零件及注射機型號，再參照GB\T 12556.1-90模架標(biāo)準(zhǔn)，初步確定模架主要結(jié)構(gòu)部件及主要尺寸。Sz-400/ZH-63注射機所允許的模具最小厚度為150mm，模具最大厚度為無限制，但要考慮到模板行程。整個模架的厚度應(yīng)在150

51、㎜～500㎜之間。 初定模架厚度為200mm。模具高度或?qū)挾葢?yīng)小于Sz-400/ZH-63注射機動、定模固定板上的拉桿間距，以使模具能穿過拉桿空間安裝在固定板上。若模具高度小于拉桿間距，安裝時應(yīng)把模具吊起，高過注射機，從上往下穿過拉桿進行安裝。若模具寬度小于拉桿間距，安裝時則把模具從注射機一側(cè)橫向穿過拉桿進行安裝。因型腔是一上一下分布，高度方向尺寸相對寬度方向要大，再根據(jù)Sz-400/ZH-63注射機動、定模固定板尺寸，初定模具高度為255mm，寬度為230mm，即模具高度大于模具寬度，且寬度小于固定板上拉桿間距，在注射機上安裝模具時應(yīng)把模具從上往下穿過拉桿進行安裝。 5.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計

52、 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機噴嘴出來后，到達型腔之前在模具中所流經(jīng)的通道，其作用是將熔融狀態(tài)的塑料從噴嘴處平穩(wěn)的引入模具型腔，并在熔體填充和固化定形的過程中將注射壓力和保壓力傳遞到塑料制品各部位，以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑料模具。澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類。此次設(shè)計的模具，其澆注系統(tǒng)為普通流道澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)的設(shè)計對注射成型效率和制件質(zhì)量有直接影響，是獲得優(yōu)質(zhì)塑料制品的關(guān)鍵。 澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 5.4.1 主流道、主流道襯套的設(shè)計 主流道是指從注射機噴嘴與模具接觸處起到分流道為止的一段料流通

53、道，負(fù)責(zé)將塑料熔體從噴嘴引入模具。當(dāng)模具閉合后，注射機噴嘴壓緊模具主流道襯套，并封緊注射機與模具之間的間隙，熔體材料直接從料筒流入主流道。此次設(shè)計的模具在臥式注射機上使用，主流道應(yīng)垂直于分型面。為了使冷凝料能從主流道中順利拔出，將主流道設(shè)計成圓錐形。錐角α約為1～4，錐角α取大值，以降低熔體在流道中流動阻力，因此取α=4見圖。內(nèi)壁表面粗糙度Ra應(yīng)小于0.63～1.25μm，取Ra=0.6μm。。 注射機噴嘴應(yīng)與主流道對中，為了補償對中誤差并解決冷凝料的脫模問題，主流道進口端直徑需比噴嘴直徑大0.5～1mm。主流道進口直徑 d=d0+(0.5～1) (mm) 式中 d0為注射機噴嘴直徑

54、， d0=4mm，因此，d=4+1=5（mm）。 主流道進口端與噴嘴頭部應(yīng)為球面接觸，在主流道襯套上連出一淺的球形定位槽，將噴嘴的球形頭壓在主流道襯套凹內(nèi)。通常主流道進口端凹下的球面半徑R比噴嘴球面半徑R0大1～2mm，凹下深度約為3～5mm。主流道進口端球面半徑R=R0+（1～2） （mm） 式中R0為噴嘴球面半徑，得R0=12mm，因此,R=12+2=14 (mm),以方便脫出主流道內(nèi)的塑料凝料。 在保證制品成形的條件下，主流道的長度應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失及廢料，但由于主流道的長度由與定模座板的厚度及主流道襯套的安裝位置有關(guān)，必須結(jié)合主流道襯套的設(shè)計一同對其進行確定，因

55、此主流道長度待定，接下去先設(shè)計主流道襯套。 由于注射成形時，注射機對模具施加的壓力很大，主要作用于主流道襯套上，且主流道在與高溫塑料熔體和注射機噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以一般不將主流道直接開設(shè)在定模上，而是將它單獨開在一個主流襯套中，通常在淬火后嵌入模具，這樣在損壞時便于更換或修磨。 常用的主流道襯套有A、B兩類，此模具選用A型主流道襯套，B型是為了防止襯套在熔體反壓力作用下退出定模設(shè)計的，這里不再贅述。主流道襯套嵌定模座板之后，再由定位圈壓住其大端面，也能起到抵抗熔體反壓力的作用。 主流道襯套的材料選用T8A，要求熱處理后硬度達到53～57HRC。 其尺寸應(yīng)根據(jù)Sz-400/ZH-63注

56、射機配套的定位圈尺寸及定模的厚度進行確定。 襯套與定模座板之間的配合采用H7/m6。因定模座板必須與中間板無間隙接觸，所以主流道襯套與定模座板配合后，必須保證其端面與定模座板大平面處在同一平面內(nèi)。主流道襯套長度定為30mm，主流道長度也隨之確定為36mm（30-4=26），主流道截止到定模座板的左端面處，塑料熔體流經(jīng)此處開始進入分流道。下一步，分流道的設(shè)計。 5.4.2 分流道設(shè)計、澆口的設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的料流通道，是塑料熔體由主流道流入型腔的過渡段，負(fù)責(zé)將熔體的流向進行平穩(wěn)轉(zhuǎn)換，

57、在多型腔模中起著將熔體向各個型腔分配的作用。對于單型腔模，可不設(shè)置分流道，而此次設(shè)計的模具設(shè)有兩個型腔，有必要開設(shè)分流道，且開設(shè)在定模座板與中間板之間，并在中間板上進行加工。 分流道其截面形狀及尺寸主要取決于制品的大小、模具結(jié)構(gòu)以及所加工的塑料種類。根據(jù)此塑料零件、材料及加工難易程度，確定分流道截面為拋物線截面，其尺寸依據(jù)推薦值及主流道直徑大小定為如圖所示尺寸。分流道的表面粗糙度不宜太小，以防將冷凝料帶入型腔，一般要求達到Ra值為1.6μm即可。這樣可增大對外層塑料熔體的流動阻力，減小流速，并與中心熔體之間具有一定的速度差，以保證熔體流動時具有合適的切變速率和剪切熱。 在容易修磨情況下，分

58、流道的長度應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失及廢料，因此兩個型腔之間的間距也盡量小。根據(jù)型腔的大小，兩個型腔的距離定為102mm，分流道的單邊長度應(yīng)為40mm，總長為80mm 澆口是分流道與型腔之間長度非常短，截面又很狹窄的一段料流通道。澆口截面狹窄，可使經(jīng)過分流道之后壓力和溫度都已有所下降的塑料熔體，產(chǎn)生加速度和較大的剪切熱，保證熔體充模時具有較快的流動速度和較好的流動性。又因其長度短，所以澆口內(nèi)可容納的塑料熔體體積很小，故很容易冷卻固化，從而有助于防止保壓力不足或保壓時間過短而引起的倒流現(xiàn)象。而且，澆口內(nèi)冷卻固化的塑料熔體（廢料）強度很低，非常容易斷裂，故使制品與廢料分離，并便于制品脫模。澆口的

59、長度和截面尺寸一般均可在試模過程中適當(dāng)調(diào)整。特別是調(diào)整其截面尺寸時，截面高度的變化對澆口的容積及澆口凍結(jié)時間影響很大；另外，截面積的變化對塑料熔體內(nèi)的切變速率影響很大，而切變速率又與熔體表面黏度有關(guān)，所以改變澆口截面尺寸或截面積的大小，可以控制澆口凍結(jié)時間，以及熔體充模時的流動性能。 澆口的形式很多，參考《實用模具設(shè)計與制造手冊》[1]給出的澆口形式，根據(jù)塑料種類、塑料制品的形狀及分模落料形式，應(yīng)選點澆口。點澆口又稱針狀澆口或橄欖形澆口，點澆口是一種在制品中央開設(shè)澆口時使用的圓形限制性澆口，由于澆口前后兩端存在較大的壓力差，能有效地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導(dǎo)致熔體的表觀

60、粘度下降，流動性增加，利于充模。常用于各種殼類、盒類的熱塑性塑料制品。點澆口的優(yōu)點是澆口殘留痕跡小，易取得澆注系統(tǒng)的平衡，也利于自動化操作；但是 由于澆口的截面積小，流動阻力大，需提高注射壓力，只宜于成型流動性好的熱塑性塑料。 澆口的直徑經(jīng)計算得 d=1㎜ 5.4.3 冷料穴的設(shè)計及成形零部件的設(shè)計 冷料穴是用來收集料流前鋒的冷料，常設(shè)在主流道或分流道末端。如圖所示深度取4mm，主流道表面粗糙度Ra小于0.32～0.63μm。 注射模閉合后，其內(nèi)部零部件將組合成一個能容納塑料的閉合空腔，即所說的型腔，它將接受由注射機注射

61、出來的塑料熔體，并使它們在其內(nèi)部固化成形為塑料制品。構(gòu)成型腔的所有零部件統(tǒng)稱為成形零部件。 由于塑料零件外形有凹陷部分，對應(yīng)成形模上必須有凸起部分，為便于加工起見，不把成形模設(shè)計成一個整體，而是采用嵌入式的成形模，即用型芯嵌入固定板中形成型腔結(jié)構(gòu)。另外，與其它結(jié)構(gòu)件不同，成形零部件采用的是更為優(yōu)質(zhì)的材料，出于材料費用考慮，也應(yīng)設(shè)計成嵌入式的。 成形零部件在注射成形過程中直接與塑料熔體接觸，需要承受溫度、壓力及塑料熔體的沖擊和摩擦，長期工作之后，容易發(fā)生磨損、變形和斷裂，因此成形零部件必須采用優(yōu)質(zhì)鋼材制作。而聚丙烯又跟別的塑料不同，熱分解后會產(chǎn)生帶有腐蝕性的氣體，因此成形零部件必須要選用耐腐

62、蝕材料，可選用熱作模具鋼38CrMoAl，或者用T8A進行鍍鉻或滲碳處理。 5.4.4 確定成形零部件工作尺寸 成形零部件工作尺寸的確定必須考慮塑料的成形收縮、成形零部件的制造偏差及成形零部件的磨損等各方面因素。而且，由塑料零件圖給出，零件上由模具型腔成形的部位，其最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值；有型芯成形的部位，其最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值。參見《塑料成型工藝及模具簡明手冊》的規(guī)定，型腔的最小尺寸為基本尺寸，偏差為正值；型芯的最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值。由《塑料成型工藝及模具簡明手冊》中的公式，型腔內(nèi)形尺寸計算 LM =[LS+LSS -Δ/2-δz/2] 式中LM為型腔內(nèi)

63、形基本尺寸（㎜），Δ為制品的公差或偏差，δz為成型零件的制造公差或偏差,取為Δ/5--Δ/3，LS為塑料制品的基本尺寸，且為最大極限尺寸（㎜），S為塑料的平均收縮率，這里材料是聚丙烯，因此S=（0.4+0.8）/2=0.6﹪。 LM2=[27+270.006-0.32/2-0.08/2] =24.95 LM3=[13+130.006-0.22/2-0.08/2] 型芯外形尺寸計算 LM=[LS+LSS+Δ/2+δz /2] 式中LM為型芯外形基本尺寸（㎜），LS為塑料制品的基本尺寸，且為最小極限尺寸（㎜），Δ為制品的公差或偏差，δz為成型零件的制

64、造公差或偏差,取為Δ/5--Δ/3。 LM4=[50+500.006+0.22/2+0.1/2]=10.21 型腔深度尺寸計算HM=[HS+HSS-Δ/2-δz /2] 式中HM為型腔深度基本尺寸（㎜）， HS為塑料制品高度基本尺寸，且為最大極限尺寸（㎜），Δ為制品的公差或偏差，δz為成型零件的制造公差或偏差，取為Δ/5--Δ/3，HM1=[14+140.006-0.22/2-0.08/2] =13.94 型芯高度尺寸計算 HM=[HS+HSS+Δ/2+δz/2] 式中HM為型芯高度基本尺寸(㎜)，HS為塑料制品型孔深度基本尺寸，且為最小極限尺寸（㎜）, Δ為制品的公差或偏差，δ

65、z為成型零件的制造公差或偏差，取為Δ/5--Δ/3， HM3=[14+140.006+0.15/2+0.05/2] =14.23 為了塑件成形后便于脫模，型芯應(yīng)該做成1的錐度。 塑件成型收縮率計算 成型收縮率是指室溫時塑件與模具型腔（或型芯）兩者尺寸的相對差。可按下式求得： S= （LM - LS ）/ LS*100%=0.6% S——塑件成型收縮率； LM ——模具型腔在室溫下的尺寸； LS ——塑件在室溫下的尺寸。 5.4.5 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計 因為此塑件有側(cè)凹部分，所以成形結(jié)構(gòu)中必須帶有側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)。為實現(xiàn)分型時自動抽芯，把其設(shè)計成機動式的側(cè)向分型與抽

66、芯機構(gòu)。 機動式側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)利用注射機的開模運動，并對其方向進行變換后，可將模具側(cè)向分型或把側(cè)型芯從制品中抽出。此次設(shè)計采用斜導(dǎo)柱式抽芯機構(gòu)。 由于塑料制品冷卻后產(chǎn)生收縮，會緊緊地包住模具型芯或型腔中凸出的部分，為了使制品易于從模具內(nèi)脫出，在設(shè)計時必須保證制品的內(nèi)外側(cè)面具有足夠的脫模斜度。脫模斜度一般依靠經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取，其大小與塑料的品種、制品的形狀及模具的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，通常情況下脫模斜度30′～130′，最小為15′～20′。成型型芯愈長或型腔愈深，則斜度應(yīng)取偏小值；反之可選用偏大值。制品高度不大時（小于2～3mm）可不設(shè)計脫模斜度。脫模斜度的經(jīng)驗數(shù)據(jù)見表2-1 表2-1 各種塑料的脫模斜度 塑料名稱 脫模斜度 聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯 ABS、尼龍、聚甲醛、氯化聚醚、聚苯醚 硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、有機玻璃 熱固性塑料 30′～1 35′～130′ 50′～2 20′～1 1) 抽芯距的確定 抽芯距是指側(cè)型芯從成形位置抽到不妨礙制品取出位置時，側(cè)型芯在抽拔方向所移動的距離。抽芯距應(yīng)保證型芯從成形位置拔到不防