Golf车型模组连接件注塑工艺分析及模具设计（优秀含CAD图纸+设计说明书）

Golf车型模组连接件注塑工艺分析及模具设计（优秀含CAD图纸+设计说明书）,golf,车型,模组,连接,注塑,工艺,分析,模具设计,优秀,优良,cad,图纸,设计,说明书,仿单 毕业设计（论文）任务书题 目(包括副标题)Golf车型模组连接件注塑工艺分析及模具设计教师姓名职 称学 院学生姓名学 号班 级成果形式A论文 B设计说明书 C实物 D软件 E作品 任务下达时间2012-12-31毕业设计（论文）课题任务的内容和要求：课题内容：1 掌握用UG设计塑料模具。2 掌握塑料模具知识3 掌握三维设计。4 完成对应塑料模具的三维设计并获得二维工程视图。课题要求：独立思考，认真学习，更好的掌握三维设计和塑料模具知识。运用UG完成塑料模具的造型。采用UG为软件平台，进行塑料制品的三维设计，利用分析软件注塑成型过程进行模拟，获得该零件模具设计参数，并设计出其注塑成形模具。完成对应塑料模具的三维设计并获得二维工程视图，为三维数控加工提供三维数字化模型。2毕业设计（论文）工作进度计划：周 次工作内容早进入阶段第一、二、三周第四、五周第六周第七、八、九周第十、十一周第十二周第十三周收集资料，学习相关知识；用MoldFlow进行分析，初步完成模型设计；进行该零件模具的理论计算和分析；完善设计，绘制图纸；按学校要求撰写毕业设计说明书；进行答辩；根据答辩结果修改相关资料，并整理上交归档。教研室（学科组）主任签字： Golf车型模组连接件注塑工艺分析及模具设计,设计路线,塑件工艺分析(塑件的原材料性能分析，塑料材料：ABS) 塑件工艺性分析尺寸、形状 注射机的选择以及注塑工艺分析 3.1注射机额定锁模力（F锁）计算 3.2选择注射机 3.3注射成型工艺,注塑模具的设计,4.1分型面的确定（最合适的分型面就是塑件的最大截面处） 4.2基本模架的确定 4.3模具压力中心的确定 4.4凹模的结构设计（整体式凹模） 4.5 型芯的结构设计 4.6 推件方式的确定 4.7浇注系统的设计（主流道设计分流道设计冷料穴和拉料杆的设计浇口的设计）,4.8排气系统的设计 4.9侧向分型和抽芯机构的设计 5.运用MoldFlow进行分析，完善设计 6.UG三维建模、制图（获得二维工程图）,谢谢！,毕 业 设 计 开 题 报 告 Golf车型模组连接件注塑工艺分析及模具设计 开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，应在指导教师指导下，由学生在毕业设计工作前期完成，经指导教师签署意见、专家组及学院教学院长审查后生效；2开题报告必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴；3毕业设计开题报告应包括以下内容：（1）研究的目的；（2）主要研究内容；（3）课题的准备情况及进度计划；（4）参考文献。4开题报告的撰写应符合科技文献规范，且不少于2000字；参考文献应不少于15篇，包括中外文科技期刊、教科书、专著等。 5开题报告正文字体采用宋体小四号，1.5倍行距。附页为A4纸型，左边距3cm，右边距2cm，上下边距为2.5cm，字体采用宋体小四号，1.5倍行距。6“课题性质”一栏： 理工类：A.理论研究 B.工程设计C.软件开发D. 应用研究 E.其它 经管文教类：A.理论研究 B.应用研究 C.实证研究 D.艺术创作 E.其它 “课题来源”一栏：A.科研立项 B.社会生产实践 C.教师自拟 D.学生自选“成果形式”一栏：A.论文 B.设计说明书 C.实物 D.软件 E.作品毕业设计开题报告课题题目Golf车型模组连接件注塑工艺分析及模具设计课题性质A B C D E 课题来源A B C D 成果形式A B C D E 同组同学开题报告内容（可另附页）指导教师意见（课题难度是否适中、工作量是否饱满、进度安排是否合理、工作条件是否具备等）指导教师签名： 年 月 日专家组及学院意见（选题是否适宜、各项内容是否达到毕业设计（论文）大纲要求、整改意见等）专家组成员签字： 教学院长（签章）： 年 月 日(附页)一、课题的目的和意义本课题的研究将涉及一些二维和三维的软件的应用，如AUTO CAD等，以及相关软件的应用，如运用UG完成塑料模具的造型等。这将会使我运用这些软件的能力得到提升。同时本次毕业设计还涉及到模具注塑模的相关知识。这对我来说是一个新领域，所以通过这次毕业设计对我自学能力的培养是一个很好的机会。并且可以将所学新知识，加以运用，设计出合格的产品，这同时对我们也是一次知识与生产力相结合的锻炼。因此通过本次学习将对我进一步巩固所学知识及灵活应用所学知识来解决实际问题有着深远的意义。另外，通过本次毕业设计，将使我掌握写论文的一般步骤及方法。同时也提高了我如何快速而有效的查阅相关信息的方法，不仅锻炼了我在遇到困难时冷静分析。独立思考及解决问题的能力，而且培养了我和同学相互讨论，相互学习的习惯。二、国内外研究现状国内方面，80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，在未来的模具市场中，塑料管件在模具总量中的比例还将逐步提高。经过半个世纪的发展，模具水平有了较大提高。在塑料管件模具方面已能生产19万吨，上规模，高水平的企业越来越多！由于他的抗腐蚀、廉价等优秀品质，被应用于我国现代化建设的各个领域。精密塑料模具方面，已能生产医疗塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。所生产的这类塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%80%相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer软件等等。这些系统和软件的引进，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。国外方面：我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，我国模具进出口之比为3.71，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。注塑成型是最大量生产塑料制品的一种成型方法，二十多年来，国外的注塑模CAD技术发展相当迅速。70年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初，人们成功采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十多年来，注塑模CAD技术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进。三、本次主要研究内容图1为Golf车型模组连接件CAD图图1 Golf车型模组连接件 塑料模具知识的应用 合理运用MoldFlow进行分析，并运用UG设计塑料模具 三维设计知识的运用 塑料模具的三维设计及二维工程图 技术路线塑件工艺分析2.塑件工艺性分析尺寸、形状3.注射机的选择以及注塑工艺分析3.1注射机额定锁模力（F锁）计算3.2选择注射机3.3注射成型工艺4.注塑模具的设计4.1分型面的确定 分型面其实就是动模和定模结合与分离面，简单的说就是便于成型与动模和定模分离。最适合的分型面就是塑件的最大截面处，根据以下的几项基本原则可以知道： 便于塑件的脱模 考虑塑件的外观 保证塑件的尺寸精度的要求 有利于防止溢料和飞边在塑件的部位 有利于排气 考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响 尽量使成型零件便于加工 综合以上的考虑，最后塑件的分型面选择在中心的面上，这样的分型面满足求，也能很好的加工。4.2浇注系统的设计 基本原则：a 适应塑料的成型工艺特性b 利于型腔气体的排出c 避免熔融塑料直冲细小型芯或嵌件d 便于修整和不影响塑件的外观质量e 防止塑件翘曲变形f 便于减少塑料耗量和减少模具尺寸 主要部件的设计a 主流道设计b 分流道设计c 冷料穴和拉料杆的设计d 浇口的设计4.3基本模架的确定4.4模具压力中心的确定4.5凹模的结构设计 凹模的基本结构分以下几种方式： 整体式凹模 整体式嵌入式凹模 局部镶嵌式凹模 拼块式组合凹模综上所述，通过以上方案的比较，再结合我们塑件的尺寸，用途，塑件的表质量以及加工的可靠性与实用性等我们确定了用整体式的凹模。4.6 型芯的结构设计 型芯分类主要有两种 整体式 组合式我们确定用台阶式的型芯来固定，这样加工方便，节约成本。4.7 推件方式的确定 我们所知道的推件方式有：推管推出、推杆推出。推板推出。选用推件方式遵循的原则： 机构可靠 保证塑件不变形和不损坏 保证塑件外观良好 尽量使塑件留在动模一边4.8排气系统的设计4.9侧向分型和抽芯机构的设计5.UG三维建模、制图（获得二维工程图）四、准备情况及进度计划1.准备情况工具材料：UG、AUTOCAD、MoldFlow等软件，手工绘图工具、测量工具等知识储备：注塑模设计相关书籍，UG、AUTOCAD、MoldFlow等软件的使用2.进度计划第一、二、三周 收集资料，学习相关知识第四、五周 用MoldFlow进行分析，初步完成模型设计第六周 进行该零件模具的理论计算和分析第七、八、九周 完善设计，绘制图纸第十、十一周 按学校要求撰写毕业设计说明书第十二周 进行答辩第十三周 根据答辩结果修改相关资料，并整理上交归档五、参考文献1 洪慎章.实用注塑模成型及模具分析设计.北京：机械工业出版社，2006.2 陈艳霞，陈如香，吴盛金.MoldFlow2010完全自学与速查手册陈艳霞.北京：电子工业出版社，2010.3 王刚，单岩.MoldFlow模具分析应用实例.清华大学出版社，2005.4 肖爱民，戴峰泽，袁铁军.Pro/E注塑模具设计与制造.北京：化学工业出版社，2008. 5 申树义，高济.塑料模设计.北京：机械工业出版社，1993.6 屈华昌，任建国.塑料模设计.北京：机械工业出版社，1993.7 张克惠.注塑模设计.西安工业大学出版社，1995.8 现代模具技术编委会.注塑成型原理与注塑模设计.北京：国防工业出版社，1996.9 陆宁.实用注塑模具设计.北京：机械工业出版社，1997.10 刘昌祺.塑料模具设计.北京：机械工业出版社，1998.11 张中元，张益华，李靖.塑料注射模设计.北京：航空工业出版社，1999.12 王笑培.塑料成型工艺及模具简明手册.北京：机械工业出版社，2000.13 郭广思.注塑成型技术.北京：机械工业出版社，2002.14 张佑生.塑料模具计算机辅助设计.北京：航空工业出版社，1999.15 田宝善，田雁晨，刘永.注射模具设计.化学工业出版社，2009.,Golf车型模组连接件注塑工艺分析及 模具设计,一、塑件工艺分析,1.塑件三维建模,塑件体积为10.6489立方厘米；面积为166.04平方厘米,2.塑件原材料分析：塑件材料为ABS.物理性能综合良 好，结晶能力强，易于脱模。 3.结构分析：塑件壁厚均匀，利于各部冷却；结构简 单，无特殊边 4.成型工艺分析：注射温度，压力，时间的关系以及对塑件成型的影响。,二、浇注系统设计,1.确定型腔数：一模两腔。 2.初选注射机：根据注塑容量初选注射机为XS-ZY-125。 3.浇口的设计： 浇口位置选择：,浇口匹配性Moldflow分析图,选择左侧为浇口位置,浇口类型：选择侧浇口。 确定浇口位置方案：,4.主流道的设计 5.分流道的设计,主流道和分流道示意图,6.排气系统的设计,气穴分布图 采用配合间隙排气方式。,三、冷却系统分析 1.型芯的冷却系统 2.型腔的冷却系统,冷却水道排布图,3.冷却系统分析,回路冷却介质温度分析图,回路管壁温度分析图,制品最高温度分析图,制品温度图,冷流道达到顶出温度的时间图,制品达到顶出温度时间图,4.翘曲分析 3大因素： 冷却不均匀 收缩不均匀 分子取向,总体翘曲情况,冷却不均引起的翘曲,收缩不均引起的翘曲,取向引起的翘曲,四、成型零部件的设计 1.凸模设计 2.凹模设计 3.模架选择：CI-2335-A70-B80 GB/T 12556-1990 4.顶出机构设计,五、注射机的校核 1.注射量的校核 2.合模力的校核 3.模具厚度的校核 4.开模行程的校核,锁模力Mlodflow分析图,六、模具的安装和检验,模具的三维造型,谢 谢！,毕 业 论 文专 业：机械设计制造及其自动化Golf车型模组连接件注塑工艺分析及模具设计Shooting Technique Analysis and Mold Design for Module Connectors of Golf Vehicle摘 要在塑料加工成型的方法之中，注射成型是成型塑件的重要方法，该技术已发展的相当成熟，且应用非常普遍。注射产品已占塑件总量的30%以上，在国民经济的许多领域有着广泛的应用。本次设计为Golf车型模组连接件，介绍了注射成型的基本原理与设计准则。在设计过程中，运用了UG对制品进行三维建模并重点采用Mold flow软件对模具进行充填，翘曲，冷却等分析，结合同类产品的生产经验和注塑模具的理论知识，对构件的注塑模具包括浇注系统、冷却系统、导向等进行了具体的结构设计，参数确定以及三维实体建模，取得了肯定的效果。在设计完成后，对该模具进行了一定的开模动作分析，并对其中可能出现的问题进行了研究并提出相应的解决方法。总体来说，这是一次很成功的设计。关键词：塑料注射模具；模流分析；Mold flow；UGABSTRACTInjection molding that has been developed quite mature, and the application is very common is an important method of molding plastic parts. Plastic injection products accounted for over 30% of the total, in the national economy has been widely used in many fields.The design is modular connectors of Golf models, which introduces the basic principles of injection molding and design guidelines. In the design process, the modeling method of the products based on UG, and we focus on using Mold flow software for mold filling, warp and cooling analysis, which is combined with similar products production experience and theoretical knowledge of injection molds. We can do for concrete structure design, determine the parameters and complete the 3 d entity modeling of the injection molds including the component gating system, cooling system, guidance, etc. And has obtained the certain effect.After the design， the mold is certain open mold of the action analysis, and some possible problems in the research and put forward corresponding solutions. Overall, this was a very successful design. Key word: Plastic injection mould; Mold flow analysis; Mold flow；UG目 录1 绪 论11.1 注射成型模具的地位及发展趋势11.2 毕业设计选题的背景、设计方法、目的和意义21.2.1 毕业设计选题的背景、设计方法21.2.2 设计的目的和意义22 塑件工艺性分析32.1 Golf车型模组连接件制品图32.2 塑料原材料性能分析32.3 塑件的结构工艺性分析42.4 塑件成型工艺条件分析42.4.1 温度的控制类型62.4.2 压力控制73 浇注系统设计83.1 浇注系统设计要点83.2 主流道设计83.3 分流道设计93.4 浇口的设计103.4.1 浇口类型的选择113.4.2 浇口位置选择113.5 浇注系统的拉料杆装置设计123.6 排气系统的设计134 冷却系统设计154.1 模具冷却系统设计原则154.2 冷却的基本形式154.3 冷却系统的结构164.3.1 型芯的冷却系统结构164.3.2 型腔的冷却系统结构174.4 冷却系统分析184.5 工件翘曲分析205 成型零部件设计235.1 创建塑件的三维造型235.2 分型面的选择235.3 凹模的设计245.4 凸模的设计245.5 模具型腔的分布255.6 模具检查266 成型设备276.1 成型设备的选择276.2 注射机的校核286.2.1 注射量的校核286.2.2 模具厚度的校核286.2.3 开模行程的校核286.2.4 合模力校核297 模具其余零部件的设计和安装校正307.1 注射模具顶出机构的设计307.1.1 顶出机构的设计原则307.1.2 脱模结构307.2模具的其余零部件的设计317.3 试模准备327.4 模具的安装及调试327.5 试模327.6 检验338 结 论34参考文献35附录1：英文文献36译文：51致谢60毕业生论文1 绪 论1.1 注射成型模具的地位及发展趋势塑料工业是世界上增长最快的工业之一，同时也是当今极具活力的一门产业。随着科技日新月异的发展，塑料工业得到了前所未有的发展，从而使塑料的数量也不断上涨。而在塑料加工成型的方法之中，模具成型具有优质、高产、低消耗、低成本的特点。因而，在国民经济各个部门得到了极其广泛的应用。随着模具技术的迅速发展，注射成型技术已发展的相当成熟，且应用非常普遍，在现代工业生产中，注射产品已占塑件总量的30%以上，在国民经济的许多领域有着广泛的应用。一副设计合理的注射成型模具，决定着注塑成型制件的质量优劣及成品率高低，也就是说，是否能加工出优质价廉的塑料制件，在很大程度上要靠注塑成型模具设计的合理性和先进性来保证。所以，提高塑料注射模具的设计水平尤其重要。现代塑料制件的生产中，合理的注塑成型工艺、先进的注塑成型模具及高精度、高效率的注塑设备是当代塑料成型加工中必不可少的三个重要因素。尤其是注塑模具对完成塑料加工工艺要求、塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。高效的、全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具制造和创新为前提的。如今，我国模具成型工业已形成了相当规模的完整体系，越来越多的新技术，新工艺，新材料诞生，并将应用在模具产业中，这将促使我国模具工业的飞快发展。同时，我国模具工业在总体水平上与先进国家相比还有一定的差距，还要大力推进模具产业的科技进步，开发新技术，新材料，并进一步加强对模具工业专业技术人才的培养，使之可持续发展，为我国模具成型加工技术赶超世界先进水平做出贡献。在国家产业政策和与之相配套的一系列国家经济政策的支持和改革开放方针引导下，我国注塑模得到迅速发展，模具日趋大型化，自动化，智能化，高精度等。可以预见，注塑模具的发展趋势必定是在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术，形成模具扫描及数字化系统，在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术，提高模具标准化水平和模具标准件的使用率，发展优质模具材料和先进的表面处理技术并研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程，开发新的成型工艺和模具等。1.2 毕业设计选题的背景、设计方法、目的和意义1.2.1 毕业设计选题的背景、设计方法 本次设计的Golf车型模组连接件是一商品，在日常生活中它有很多的应用。由于它的生产批量大，精度要求高，且材料为ABS，适合在塑料模具行业进行生产。本设计中使用注射模具来生产该产品，其原理是将粒状塑料连续输入到成型机的料筒中加热熔融，然后由注射杆推进，由喷嘴和模具的浇注系统导入模具中，然后保压冷却，使之固化成型。为了合理而快速的设计出模具，采用参数化设计，保证模具的各种数据上有紧密的量的联系。整个设计过程包括工艺条件的分析、最佳方案的确定、模具结构设计、模具二维和三维图的绘制。使用Moldflow进行分析，使用UG进行三维建模并进行参数化分析，通过CAD绘制各种零件图，最后整理设计说明书，完成整个设计。1.2.2 设计的目的和意义通过这次毕业设计，预期达到以下目的：（1）加深对塑料的组成及性能的了解。（2）了解塑料成型的基本原理，学会正确分析成型工艺对模具的要求。（3）掌握一类成型模具的结构特点及设计方法。（4）具有初步分析、解决模具现场技术问题的能力。注塑成型是一门实践性很强的学问，若想对它融会贯通，还需要长期的生产实践经验。在毕业设计中，需要对大学四年以来学过的知识进行综合应用，即可以加深对已学知识的理解，又可以从中发现不足同时，也可以加强创新以及动手能力的培养，加强独立分析和解决问题的能力，因此，本次Golf车型模组连接件的设计有非常重要的现实意义。2 塑件工艺性分析2.1 Golf车型模组连接件制品图 Golf车型模组连接件的三维造型如图2-1所示：图2-1 Golf车型模组连接件制品图2.2 塑料原材料性能分析注塑成型的材料：即塑料，它原材科为树脂。也可以是加有各种添加剂混合物，性能和注塑条件息息相关。在进行模具设计时需要确定注塑材料然后根据此材料的各种物理、化学、力学性能束确定各种物理参数大小，保证生产出合格的产品。塑料总体具有如下性能：良好的收缩性、流动性、热性能和冷却速度快，良好好的吸湿性等。Golf车型模组连接件制品所用材料分析：该塑件所用的材料为ABS，其化学名丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物，物理性能为综合性能较好、比重小，具有高的强度、刚性、硬度、耐腐蚀、耐热性、电绝缘性优良等，可在100左右使用；有高抗冲高耐热、阻燃、增强、透明等级别。该塑料为无定形高聚物，流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好其柔韧性好。适于制作一般机械零件，减磨耐磨零件，传动零件和电讯零件。ABS工程塑料一般是不透明的。外观呈绿牙色，无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性。在注射充模时，通过提高注射压力或注射速度来增大熔体的流动性比通过提高温度有利。其结晶能力较强，提高模具温度将有助于制品结晶度的增加，甚至能提前脱模。2.3 塑件的结构工艺性分析 了解塑件的用途，分析其工艺性，包括结构分析、尺寸精度和表面质量等。例如塑件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑件来。此外，还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。本塑件为Golf车型模组连接件，壁厚均匀，有利于各部分同时冷却，减缓内应力。将零件按上图所示放置，上部有4个凸孔，但与上表面垂直，零件高度不大，可以顺利脱模，并无特殊的侧边面，不需要滑块等。经模流分析，气孔和熔结痕较少，且不在关键部位，充型质量很高，可以保证表面质量，塑件体积为10.6489cm。综上，可以成型合格的塑件来。2.4 塑件成型工艺条件分析该零件使用ABS，它是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS材料具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度，基本参数见表2-1和表2-2。表 2-1 ABS的基本特性参数项目参数密度（g/cm）1.2压缩比1.92.2拉伸强度（Mpa）3549泊松比0.32成型收缩率0.3%0.8%吸水率0.2%0.45%表 2-2 推荐成型工艺 塑料项目丙烯晴（ABS）注射机类型螺杆式螺杆转速/r/min3060喷嘴形式直通式温度/C160170料筒温度/C前段170190后段140160模具温度/C2060注射压力/Mpa60100保压力/Mpa3040注射时间/s03保压时间/s1540冷却时间/s1530成型周期/s4090注塑材料成型的工艺条件包含了温度控制、注射压力控制和注射时间。而这三者对塑制质量有着非常重要的影响。降低温度的同时需要提高压力以保证塑料进入型腔，温度过低了熔料难以注满型腔；温度过高塑料易于降解；注射压力过高时产品易产生飞边，过低注塑易出现短射，设计过程中必须结合实际情况来确定三者之间的关系。完成一次注射成型周期过程中在保证质量的前提下，尽量缩短成型周期的时间，其中以注射时间和冷却时间最为重要，它们对制品质量有着直接的作用。注射时间中的保压时间就是对型腔中材料的压力时间，在整个注塑时间占有较大的比例，保压时间的长短对制品的尺寸精度等具有决定性影响。通常依赖浇口和流道的结构形式以及料温和模温的因素。冷却时间主要取决于塑件之间的厚度和塑料的性能等因素。冷却时间的终点以模件脱模时不引起变动为宜。下图2-2所示反映了注射压力、温度、时间三者之间的关系。图2-2 注射温度、压力、时间关系曲线图2.4.1 温度的控制类型注塑过程中温度的控制是十分关键的环节，它主要包括如下温度的控制： 料筒温度：料筒温度应能保证使塑料尽快熔融及达到化学发泡剂的分解温度。熔料进入模腔时的温度不宜过高，以利发泡成型。熔料的喷嘴温度应选择好，既要满足发泡要求，又不导致树脂的分解、气泡破裂、发泡倍数下降。 喷嘴温度：它的温度略低于料筒温度，这主要是防止熔料在直通式喷嘴可能发生的“流口水”现象。主要是影响塑料的塑化和流动，料筒前端喷嘴处的温度要单独控制，为防止塑料熔体的流涎作用，并估计到塑料熔体在注射时，快速通过喷嘴，有一定的摩擦热产生，所以，喷嘴的温度稍低于料筒的最高温度，但不能过低，不然会造成喷嘴的堵塞，增大流动阻力，甚至熔料不能通过喷嘴进入模具型腔，或者把喷嘴外的冷料带入型腔，影响制品的质量，造成堵塞喷嘴形成注塑机的压力超过极限值而停机。 模具温度：它对制品内在性能影响和表面质量有很大影响。模具温度的高低决定了塑料结晶性的有无、尺寸和结构。它直接影响熔体的充模流动性的性能，提高模具温度可以改善熔体在模腔内的流动性，增强制件密度和结晶度、减少充模压力和制件中的压力。降低模具温度，能缩短冷却时间，提高生产率，但是会降低熔体在模腔中的流动性，导致制件产生较大的内应力或明显熔接痕、轮廓不光滑等制品缺陷。在实际生产中发现模具的温度的不同对于制件有很大的影响，主要体现在制件总是向模温较高处发生弯曲。所以模具的前后温度尽量相等，差异最大不超过10C，这种理想的情况能够满足生产的要求，能够减少注塑件的变形量和废品率，提高产品质量和降低成本。下图2-3所示为温度高低对零件变形的影响。图2-3 模温对塑件变形的影响2.4.2 压力控制注塑过程中压力包括塑化压力和注射压力两种，它直接影响塑料塑化和塑件的质量。 塑化压力：采用螺杆式注射机时，螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到压力称为塑化压力。塑化压力在保证制件质量时应该取低值，很少超过20kg/cm。 注射压力：它是以柱塞或螺杆顶部对塑料所施加压力为准的。它主要克服塑料从料筒流向型腔的流动阻力，给予熔料充模的速率和压力。如下图2-4所示为注射位置压力图。实际使用的压力应比充满型腔时压力偏高，在注射过程中模控压力急剧上升，最终达到一个峰值，这个峰值就是通常所说的注射压力。注射压力显然要比充满型腔压力偏高。从图中可以看出，注射压力约为80MPa，大于型腔充满时的压力64MPa，这些参数对于选择注塑机时具有参考意义。图2-4 注射位置处压力图3 浇注系统设计注射模浇注系统是将注射机料筒中的熔融塑料从喷嘴高压喷出后，稳定而顺畅地充入并同时充满型腔的各个空间的通道。它在充模及塑料固化过程中还将注射压力平衡地传递到型腔的各个部位，以获得填充殷实、完整、质量优良的塑件。注射模具的浇注系统通常有主流道、分流道、浇口、冷料穴和排气槽或溢流槽等部分组成。在注射模具设计中对浇注系统进行合理布局和形式的选择是一个重要的环节。3.1 浇注系统设计要点 浇注系统中距离型腔的距离最好一致，并且熔料应首先进入制品的厚壁部位，应避免产生熔接痕，利于排气； 其位置力求在分型面上，便于加工并易于快速、均匀、平稳地充满型腔；主流道入口应在模具中心位置； 对大型制品和功能性制品，力求用Moldflow软件分析填充过程，以保证制品的内在质量和尺寸精度的要求； 应尽量的缩短物料流程，以缩短成型周期和节省原理，提高注射效率； 应根据所选用塑件的成型性能，特别是它的流动性能，选择浇注系统的截面积和长度，并使其圆滑过渡以利于物料的流动。3.2 主流道设计 主流道是熔融塑料由注射机喷嘴喷出时最先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线上，直接影响到充填时间及流动速度。以下为主流道的设计要点： 为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用=36左右的圆锥孔； 浇口套与注射机喷嘴头的接触球面必须吻合，其端面应与定模相配合部分的平面高度一致； 在可能情况下浇口套长度L应尽量的短，L越大其压力损失越大，使物料降温过大，影响注射成型； 浇口套与塑件注射区直接接触时，其出料端端面直径D应尽量选的小些。主流道按照外观形状大体可以分为：垂直式主流道、倾斜式主流道和弧形主流道。综上所述本次设计采用的主流道形式为垂直式主流道。本次设计的主流道具体参数确定如下： 主流道设计成锥形，ABS流动性好，可取较小的锥角，本设计中取=3。内壁表面粗糙度Ra=0.63。 主流道小端直径d=d+（0.51）mm，本次设计中，d=4mm，所以d=4+0.5=4.5mm，去0.5是为了获得更小的截面积，从而获得更大的充型速度，并减小温降和压降。 主流道半球形R=R+（0.5+1），本设计中R=12mm，所以R=12+0.5=12.5mm。端面凹球面深度L=5mm。 大端过渡圆半径取r=2mm。 主流道的长度根据模具具体结构尺寸确定，越短越好，本次设计中的主流道长度L=90mm，衬套和定模采用配合H7/m6，热处理后硬度为HRC5560。 定位环与注射机定位孔采用H11/h11配合。通过UG的三维造型设计，本次设计的主流道如图3-1所示。图3-1 主流道和分流道示意图3.3 分流道设计分流道是主流道与浇口的中间连接部分，起分流和转换方向的作用。以下为分流道的设计要点： 在满足注射成型工艺的前提下，分流道的截面积应尽量的小。 分流道和型腔的分布原则是排列紧凑，间距合理，应采用轴对称或中心对称，使其平衡，尽量缩小成型区域的总面积。 分流道的形状要考虑分流道的截面积与其周边长度的比为最大，以减少熔料的散热面积、摩擦阻力和压力损失。 在可能的情况下，分流道的长度应尽量的短，以减小压力损失。 分流道内表面不必要求很光，一般表面粗糙度取Ra1.6即可。通常分流道设置在分型面的成型区域内。常用的分流道的截面形状一般可以分为圆形、梯形、U形和半圆形四种。由以上所述分析可知，圆形截面的流道总比其他形状截面的流道更可取。因为在截面相同的情况下，其比表面积最小（流道表面积与体积之比称为比表面积），即塑料熔体与温度较低的模具之间呈现的接触面积最小，压力降相对小些。因此圆形截面积的分流道是较理想的截面形状。但根据实践证明，流道如果是正圆形，则分型面恰好在圆的直径上，是没有出模斜度的。应该将上、下模各半圆的型腔分别磨去0.81mm，这样出模就容易多了。分流道的直径可选择在4.89.5mm 。本次设计中分流道的结构大体如图3-1所示。3.4 浇口的设计浇口是主流道、分流道与型腔之间的连接部分，即浇注系统的终端。浇口的位置及其形状、尺寸的设计正确与否将直接决定着塑件的质量、注射效果和注射效率。一般说来，注射塑件出现的缺陷，如缺料、缩孔、熔接痕、翘曲变形等也往往是由于浇口设计不当造成的。浇口可分成限制性浇口和非限制性浇口两大类。限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小的部位，通过截面积的突然变化，使分流道送来的塑料熔体产生突然的流速增加，提高剪切速率，降低粘度，使其成为理想的流动状态，从而迅速均衡地充满型腔。对于多型腔模具，调节浇口的尺寸，还可以使非平衡布置的型腔达到同时进料的目的，提高塑件质量。另外，限制性浇口还起着较早固化防止型腔中熔体倒流的作用。非限制性浇口是整个浇口系统中截面尺寸最大的部位，它主要是对中大型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用。浇口设计要点如下： 选择在不影响塑件外观的部位并且应开设在壁厚处以保证最终压力有效地传到塑件厚部，利于填充与补料。 尽量缩短流程，减少变向，以降低压力损失，避免引起塑件变形。 应尽量避免产生喷射和蠕动现象。 应利于型腔内气体的排出。 尽量避免熔接痕。3.4.1 浇口类型的选择浇口按照结构形式和特点，常用的浇口大体可分为直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口和点浇口等。经过对比分析，其中侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充满模具型腔，其截面形状多为矩形（扁槽），改变浇口的宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。这种浇口对各种塑料的成型适应性均较强。由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，而且不留明显痕迹。考虑到本次设计塑件所用材料，及其使用环境与性能要求，本次设计确定采用侧浇口。3.4.2 浇口位置选择如上所述，浇口的形式很多，但无论采用什么形式的浇口，其开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响都很大。因此，合理选择浇口的开设位置是提高塑件质量的一个重要设计环节。 在Moldflow软件分析中，若不考虑零件的生产效率及注塑零件的表面工艺性，那么首先要先完成零件的表面网格的划分，并统计进行网格统计，最大纵横比要控制在6以内，因为网格的划分成功与否关系到后续的填充、冷却、收缩等能不能进行准确的分析。用Moldflow完成单个塑件的浇口位置匹配性分布分析如下图3-2所示。图3-2 浇口匹配性示意图从浇口位置匹配性图和最佳浇口位置分布图可知，最佳交口位置在零件上表面大概正中心处，如下图3-3所示。图3-3 最佳浇口位置图结合本次设计塑件的工艺性及其外观要求并且考虑到零件的生产效率和成本问题，确定出如下图3-4所示的浇口位置方案，并用Moldflow分析其流通性，确保注塑的顺利完成。图3-4 浇口位置图由上图可知，本次设计采用浇口形式为侧浇口，位置设置在塑件侧壁的1/3处。3.5 浇注系统的拉料杆装置设计冷料穴一般设置在主流道或分流道的末端，它的作用是用来储存注射间歇期间，喷嘴前端散热造成温度降低而产生的冷料。冷料穴标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有多种形式，常用的是端部为Z字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。主流道的拉料装置设计成在拉料杆末端加工成钩形如下图3-5所示，使其在开模过程中有一定的拉紧力将凝料从浇口衬套中拉出。为了使主流道凝料能够顺利地从主流道衬套中脱出，往往使冷料穴兼有开模时将主流道凝料从主流道拉出而附在动模一边的作用，根据拉料的方式的不同，常见的冷料穴和拉料杆结构形式有下列几种： 带钩形拉料杆的冷料穴 带球形拉料杆的冷料穴 无拉料杆的冷料穴图3-5 拉料杆三维造型图3.6 排气系统的设计排气系统的作用是在注塑过程中，将型腔中的气体有序而顺利地排出，以免塑件产生气泡、疏松等缺陷。注射过程中需要排出的气体有以下几种： 浇注系统和型腔中原有的自然空气； 塑料含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸气； 塑料熔体在受热或凝固时分解产生的分子挥发气体； 塑料熔体在某些添加剂的挥发和化学反应所生成的气体。而在注射模中通常采用以下几种方式排气： 利用配合间隙排气 对于简单型腔的模具，可以利用推杆、活动型芯、活动镶件以及双支点固定的型芯端部与模板的配合间隙进行排气。这种类型的排气方式，其配合间隙不能超过0.05 mm，一般为0.030.05 mm，视成型塑料的流动性性能的好差而定。 在分型面上开设排气槽 分型面上开设排气槽是注射模排气的主要形式。其形状可设计成燕尾形。 利用排气塞排气 如果型腔最后充填的部位不在分型面上，而其附近又没有活动型芯或推杆，可在型腔处镶入排气塞。在设计中应用Moldflow进行气穴分析，得到如图3-6所示为注塑后塑件的气泡分布情况。图3-6 气穴分布图 本次设计中，由于塑件结构相对简单且顶出杆较多，因此采用配合间隙排气的排气方式，以实现空间的合理安排。4 冷却系统设计冷却系统是直接影响注塑制质量和生产效率的重要因素之一。冷却模具通常以水、油、或压缩空气等为冷却介质，并且模具冷却装置的设计与使用冷却介质、冷却方法有关。本模具设计是用水来冷却。水冷却较为普遍。因为水的热容量大、传热系数大、成本低廉。水泞就是在模具型腔周围和型芯内开设冷却水回路，使纯水或者冷凝水在其中循环带走热量，维持所需的温度。4.1 模具冷却系统设计原则为了提高生产率，得到较小的变形制品。除了塑件形状和型腔设计的内容之外，冷却系统的设计是很重要的。再设计冷却系统是应尽量遵循以下几点： 冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大：型腔表面的温度与冷却水孔的大小和冷却水的温度有关。 冷却水孔至型腔表面距离相等：当塑件壁厚不均匀时，冷却水孔道要靠近型腔，间距要小。一般孔边离型腔的距离大于10毫米，常用12.15毫米。 浇口处加强冷却：普通熔融的塑料充填型腔时候，浇口的温度最高，距浇口越远温度越低。因此浇口附近要加强冷却通入冷水，而在温度低的外侧使经过热交换的温水通过即可。 降低入水和出水的温度差：对于长流道的制品特别注意温差的问题。4.2 冷却的基本形式1. 冷却形式 直通水：这种的有效面积大冷却效果较好，一般做为优先选择的方式 点冷 ：主要包括喷泉式、导热针、和铜板隔水片。三者应用场合不同可以根据冷却方式进行选择。2. 冷却水路的连接方式 串联冷却： 这种形式应用广泛，流动仅取缺于进出口之间的压力差和通道阻力。通道越长，阻力越大；通道直径越大，阻力越小。冷却介质流经通道时，从周围金属中吸收热量，温度升高，因而易造成进出水口的冷却效率不均匀的现象。一般模具冷却水路控制在5以内。 串联并联冷却： 一般用于多型腔的冷却它可以保证每个支管中的流量相等。在设计冷却管道时，必须考虑能让塑料充模完全整这是非常重要的一点由于冷却使塑料流动性大大降低从而需要更大的注射压力，或可能造成充模不满。必颁充分考虑所用材料的流动性及其溢料间隙，还有注射机的最大注射压力，最大锁模力等。若加上冷却管道后，虽然冷却时间减少但造成型腔注射量不满或所需注射压力超过注射机最大注射压力，或由于注射压力太九，而造成锁模力不够，产生涨模、溢料的缺陷。这时就应取消冷却管道或重新设计以降低冷却效果，增大塑料的流动性。4.3 冷却系统的结构4.3.1 型芯的冷却系统结构 根据塑件的深度和宽度的不同，一般采用喷射式循环水路。其冷却水通过模具带走热量，是高效的、最常用的方法。本设计中的冷却系统设计在模具中凸模板、凹模板上。当模具温度升高时可对模具进行冷却，从而可提高塑件品质延长模具使用寿命。定模水道在定模板中的位置和形式：定模水道在定模中进行设计，采用普通的阶梯孔类型，孔的精度达到Ra 0.8m。主要是保证水在其中的流畅性，顺利带走注塑产生的热量，避免制件产生弯曲变形等缺陷。孔的连接形式是内螺纹连接。如下图4-1和4-2所示为定模图和定模水道图：图4-1 定模三维造型图4-2 定模和定模水道图从上图可以看出，冷却水从进水口进入，在模具型腔的安装位置周围进行水循环来达到散热的目的，然后热水由出水口排出。冷却水道的位置应保证不与其他零部件驶扎象发生干涉现象。4.3.2 型腔的冷却系统结构由于动模上有很多顶杆孔和槽，所以在安培水道时应尽量避免与这些不见产生干涉，并且能产生良好地冷却效果。本次设计的动模如图4-3所示，水道布局图如4-4所示。图4-3 动模三维造型图4-4 动模和动模水道图由上图可知，为了不产生干涉，动模的水道机构围着工件周围的环形排布。而本次设计中水道之间的连接采用是橡胶密封圈和通用的水管接头，这从很大程度上节约了成本。4.4 冷却系统分析将确定好的冷却系统用Moldflow进行分析，其整体布局如图4-5所示。图4-5 冷却水道整体布局图经过分析，分析结果如图4-6所示。（a）回路冷却介质温度分析图（b）回路管壁温度分析图（c）制品最高温度分析图（d）制品温度图（e）冷流道达到顶出温度的时间图（f）制品达到顶出温度时间图图4-6 冷却系统分析结果图 如上图所示，（a）图为回路冷却介质温度分析图。一般说来，冷却水的入口温度和出口温度不能相差太多，大都应该控制在23。从分析图中可以看出，其最大温差为0.21。（b）图为回路管壁温度分析图，从回路冷却介质温度、制品温度、模具温度同时冷却水的入口温度与冷却水/金属界面温度之差值应在5之内，就可以认为冷却效果比较显著。从分析图中可以看出，其温差为1.78，所以其冷却效果还是可以的。当冷却结束后，塑件的温度应该要低于推出的顶出温度，材料为ABS的顶出温度较佳值为110。（c）图为制品最高温度分析图，可以看出，保压冷却后塑件最高温度也一直在110之下，所以可以说其冷却系统已相对完善了。（d）图为制品温度图，可以看出42.54以下比较均匀，塑件已经固化。（e）图为冷流道达到顶出温度的时间图，从图上可以看出主流道和浇口到18.05s才完全固化，而设置的时间为10s，说明发生了欠保压，因而应该加强浇口处冷却性能或延长保压时间。（f）图是制品达到顶出温度时间图，从图上可以看出在8.93s时，塑件已经完全固化，说明保压冷却时间设置为20s更为合理，可以缩短生产周期，提高生产率同时要不至于发生欠保压。4.5 工件翘曲分析 工件翘曲变形可以分为两种形式，即稳定翘曲与非稳定翘曲。稳定翘曲是指超曲变形与收缩应变成正比，而非稳定翘曲是指由于平面应变过大导致制品弯曲，一般这种翘曲变形较大。对于翘曲分析而言，产生翘曲变形的原因主要有3个方面： 冷却不均匀：不均匀冷却导致制品的温差很大，使制品在顶出后的二次收缩值相差很大。这种收缩差别导致弯曲力矩的产生而使制品发生翘曲。 收缩不均匀：收缩不均匀是指不同区域之间的收缩不同而导致制品翘曲。通常，可以利用区域收缩来衡量制品不同区域收缩的差别，而用分子取向来衡量制品不同方向上的收缩变化。 分子取向：分子取向会导致平行流动方向和垂直流动方向的收缩不一致便会导致翘曲。对纤维增强的塑料制品，取向效应是导致制品翘曲的主要原因之一。 综合以上三种原因，对本设计中的塑件的翘曲分析结果如下图4-7所示。（a）总体翘曲分析（b）冷却不均引起的翘曲（c）收缩不均引起的翘曲（d）取向引起的翘曲图4-7 翘曲分析结果本设计中塑件的总体翘曲如a图所示，翘曲的变形最大值为0.3331mm。b图为冷却不均引起的翘曲，其最大值为1.70110mm，可见冷却不均不是引起塑件变形的主要原因。c图为收缩不均引起的翘曲，其最大值为0.3331mm，可见收缩不均是引起塑件变形的主要原因。d图为取向引起的翘曲，其最大值为2.21710mm，可见取向不是引起塑件变形的主要因素。综上所述，收缩不均引起了塑件的变形，而收缩的主要原因为龅牙压力过低造成，所以应对保压压力进行优化，以达到设计要求。5 成型零部件设计5.1 创建塑件的三维造型 建模过程一般是根据用户提供的零件图或者塑件样品（图2-1 Golf车型模组连接件制品图），利用UG中各种建模命令，灵活运用创建命令建立Golf车型模组连接件参数化的三维模型。在本设计中根据塑件的实物，首先进行塑件尺寸的测量，然后根据所测尺寸利用UG软件对这个Golf车型模组连接件进行三维实体造型。在草绘环境中用直线、倒角、尺寸标注等二维绘图命令在基准面上建立塑件的底面二维草图，然后对三维图形进行拉伸、旋转、圆角、倒角、等命令的操作来生成塑件的三维实体模型。5.2 分型面的选择分型面选择时需要遵循以下基本原则： 分型面应在塑件外形最大轮廓处； 分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模； 分型面的选择应满足外观的质量要求； 分型面的选择要便于模具的加工制造； 分型面的选择应有利于排气。因此，在选择和确定分型面时，应全面分析、比较和考虑，选定比较有利的方案。综上所述，本设计将分型面设计在如图5-1 所示位置，将分型面设计在此处，可以有利于型芯及型腔的加工。图5-1 分型面示意图5.3 凹模的设计 凹模也叫做型腔或阴模。它是构成塑件外部几何形状的零件。按照其组成方式的不同，可以分为：整体式凹模和组合式凹模。组合式凹模又可以分为：整体嵌入式凹模、局部镶嵌式凹模、底部镶拼式凹模和四壁拼合式凹模。以上四种凹模方式相比较而言，整体式凹模的优点是牢固、不宜变形、不会在塑件上产生接线痕迹，但加工整体式凹模相对困难，且热处理不方便。而组合式凹模，可以简化复杂的加工工艺，减少热处理变形，拼合处有间隙利于排气，便于模具的维修，节省贵重的模具钢。为了保证组合后型腔尺寸精度和装配的牢固，减少塑件上的镶块的尺寸、形位公差等级高，综合比较后本设计采用整体嵌入式凹模。 由于本次设计主要应用的软件是UG。因此，在设计过程中应用了该软件的三维造型技术与模具设计功能模块，所以再设计过程中，由软件设计生成凹模具体形状结构如下图5-2中所示。图5-2 凹模的三维造型5.4 凸模的设计凸模也叫做型芯或阳模，是构成塑件内部几何形状的零件。型芯包括主体型芯、小型芯、侧抽芯和成型杆以及螺纹型芯等。凸模分为：整体结构的凸模、整体镶入结构的凸模和镶拼组合结构的凸模。就以上几种凸模结构看，整体结构的凸模多使用于试制性制品的小模具或形状很简单的小模具，偶有使用整体结构的凸模，是将凸模与模板成为一整体来加工。由于材料浪费太大，所以一般情况下不宜采用。整体镶入结构的凸模，其结构节约优质钢材，便于制造加工。镶拼组合结构的凸模，多应用于复杂制品模具，其特点是易于加工，质量容易得到保证。本次设计的塑件结构不是很复杂，所以选择整体镶入结构的凸模最为合适。但在设计这类型芯时，必须注意结构的合理性，保证型芯和镶块的强度以防止热处理时变形且应避免尖角与壁厚突变。本设计中应用UG软件设计的凸模如下图5-3所示。图5-3 凸模的三维造型5.5 模具型腔的分布塑件的生产类型对注射模具的结构、材料使用均有重要影响。在大批量生产中，由于注射模具价格在整个生产费用中所占比例小，提高生产率和注射模具寿命问题比较突出，所以可以考虑使用自动化程度较高、结构复杂、精度寿命高的模具。因此合理安排注塑模具的型腔布局对模具的生产过程有重要意义。为了提高模具生产效率和经济性、保证塑件精度，模具设计时应首先确定型腔数目。确定型腔数应该考虑到以下几点要求： 长期大批量生产适于采用多型腔结构； 制品较小时适于采用多型腔结构； 制品批量小、不集中，易用单腔结构； 制品复杂或精度高，多腔一致性差，制造困难，故适宜单腔结构。型腔数目的具体确定，也应根据塑件的几何形状及尺寸、质量、批量大小、交货长短、注射能力、模具成本等要求来综合考虑。同时型腔的数目也受到所选注射机的额定锁模力F的约束，即： n （5-1）T注射机额定锁模力（N）；p型腔内塑料熔体的平均压力（Mpa）；A/A分别为浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积（mm）。大多数小型件常用多型腔注射模以节约成本，而高精度塑件的型腔数原则上不超过4个，综上所述，再根据上述公式估算，本设计中确定采用一模两腔。另外考虑到模具成型零件以及脱模方式的设计，模具的型腔排列方式如下图5-4所示。图5-4 成型型腔示意图5.6 模具检查对模具进行分解以检查模具是否会发生干涉现象，通过检验，无干涉现象产生，证明模具的分模设计合理。6 成型设备6.1 成型设备的选择选注射机时应考虑注塑容量、最大成型面积、闭合高度、模具体的截面尺寸、模具的顶出、定位环、浇口套以及成型工艺等。现在根据Moldflow分析得到的单个制品容积为10.689 cm，因为是一模两腔，所以其浇注系统的凝料体积估算为： V总=1.5n V制=1.5210.689=32.067 cm （6-1）经过计算初步确定注射机型号为XS-ZY-125，具体参数见表6-1。根据型腔尺寸选定模架型号为CI-2335-A70-B80-C80 GB/T12556-1990。表 6-1 注射机基本参数 型号项目XS-ZY-125理论注射容积/ cm125螺杆直径/mm42注射压力/Mpa150注射行程/mm160注射时间/s1.8塑化能力/（g/s）16.8注射方式螺杆式合模力/N910最大成型面积/cm360移模行程/mm300最大模具厚度/mm300最小模具厚度/mm200拉杆空间/mm260360推出形式/mm两侧推出（230）电动机功率/kW11喷嘴球半径/mm 12喷嘴口直径/mm4定位孔直径/mm1006.2 注射机的校核 原则上试模必须在模具设计时选定的同型号规格的注射机上进行，以保证试模与模具最终应用的一致性。在实际生产中，如不能满足上述要求，允许先用注射量稍大的注射机，但顶出方式和注射机类型必须一致，注射螺杆与注射机控制水平应尽可能接近。对于壁厚特别厚、特别薄、透明的注塑件，以及表观质量、重量、力学性能要求高的注塑件，应特别注意，试模用注射机与最终使用的注射机差别应尽可能小。6.2.1 注射量的校核 在一个注射周期内注塑模内所需要的塑料总容积应该是模具型腔总容积与模具浇注系统的容积之和，有以下计算公式： V=n1.5V （6-2）式中 n模腔数量；V单个制品的体积； V所需塑料总量；带入实际数值计算可得：V=21.510.689=32.067 cm 根据生产经验，注射机的最大注射量是其额定注射量的80%，按体积表示法为： 0.8VV （6-3）经验算，符合生产要求。6.2.2 模具厚度的校核实际使用的模具厚度与注塑机所允许的安装最大模具厚度H和最小模具厚度H之间需要 满足以下条件：HH H，在设计中模具的厚度H=280mm，而所选注射机所允许安装的最大模具厚度H=300mm，最小模具厚度H=200mm，所以所选注射机完全符合要求。6.2.3 开模行程的校核在模具设计中开模行程应小于或等于注射机的模板行程，按下式校核： SS=HH(510) （6-4）式中S注射机最大开模行程，300mm； S模具所需开模距离，mm； H塑件脱模距离，20mm； H包括浇注系统凝料在内的塑件高度，90mm。 S=20+90+6=116mm S=300mm 所以，开模行程满足设计要求。6.2.4 合模力校核为了防止模具分型面被胀模力顶开，保证制品质量。必须对模具施加足够的锁模力，否则在分型面处将产生溢料现象。在这次设计中通过Moldflow分析所得以下图6-2可以看出注射过程中最大的注射压力为35吨，大约为3.4310N，而本设计中所选注射机的最大合模力为910N大于3.4310N，所以所选注射机符合要求。图6-2 锁模力Mlodflow分析图7 模具其余零部件的设计和安装校正 塑件在模具型腔内冷却固化成型后，由于成型收缩等原因，塑件会不同程度地包紧在成型零件的表面，而这时候为了保证安全的取出塑件就需要顶出机构。7.1 注射模具顶出机构的设计7.1.1 顶出机构的设计原则 开模时应是塑件留在动模这一侧。 顶出机构不应影响塑件的外观要求。 选好顶出点： 顶出元件应作用在脱模阻力大的部位，如成型部位的周边、侧边或底端部。 尽量选在强度较高的部位，如凸缘、加强肋等处。 顶出元件应分布均匀、对称，使顶出力均衡，防止塑件在顶出过程中产生形变或损伤。 顶出机构应移动顺畅，灵活可靠。 顶出机构的结构件应有足够的强度和耐磨性能，保证在相当长的运作周期内平稳运行，无卡顿或干涉现象。7.1.2 脱模机构按照脱模的结构特征区分，可分为五种形式： 简单的脱模结构； 两次推出的脱模结构； 双脱模结构-即动、定模皆有简单脱模零件的结构； 顺序脱模结构即制品结构复杂，有几个分型面必须按一定的顺序分型才能使制品顺利脱模的结构； 螺纹制品的模内旋转脱模结构。综上所述，并结合本设计中塑件的自身特点，确定采用简单的脱模结构即普通推杆，只起推出塑件的作用，本身仅端面参与成型。推出机构为机动推出，形式简单，全部采用顶杆顶出。本次设计中，顶杆的排列方式如图7-1所示，每个型芯中有13个直径为4mm和2个直径为0.8mm的顶杆组成。图7-1 顶杆的排列方式示意图7.2模具的其余零部件的设计除去浇注系统、冷却系统、顶出机构设计等，本设计中还需对模具进行细节上的完善。下图7-2为本次设计的模具的三维造型图。其中包含了动模，定模，A板，B板，顶杆，复位弹簧，顶杆，限位钉等。图7-2 模具的三维造型7.3 试模准备试模前要对模具及试模用的设进行检验。模具的闭合高度，安装与注射机的各个配合尺寸、推出形式、开模距、模具工作要求等符合所选设备的技术条件。检查模具各个滑动零件配合间隙适当，无卡住及紧涩现象。活动要灵活、可靠，起止位置的定位要准确。各镶嵌件、紧固件要牢固，无松动现象。各种水管接头、阀门、附件、备件要齐全。对于试模设备也要进行全面检查，即对设备的油路、水路、电路、机械运动部位、各操纵件和显示信号要检查、调整，使之处于正常运转状态。7.4 模具的安装及调试 模具的安装是指将模具从制造地点运至注塑机所在地，并安装在指定注射机的全过程。模具安装到注射机上要注意以下几个问题： 模具的安装方位要满足设计图样的要求。 模具中有侧向滑动机构时，尽量使其运动方向为水平方向。 当模具长度与宽度尺寸相差较大时，应尽可能使较长的边与水平方向平行。 模具带有液压油路接头、气路接头、热流道元件接线板时，尽可能放置在非操作一侧，以免操作不方便。 模具在注射机上的固定多采用螺钉、压板的形式，一般每侧采用块压板，对称布置。模具安装于注射机上之后，要进行空循环调整。其目的在于检验模具上各运动机构是否可靠、灵活、定位装置是否有效作用。要注意以下几个方面： 合模后分型面不得有间隙，要有足够的合模力。 活动型芯、推出及导向部位运动及滑动要平稳、无干涉现象，定位要正确、可靠。 开模时，推出要平稳，保证将塑件及浇注系统凝料推出模具。 冷却水要畅通，不漏水，阀门控制正常。7.5 试模将模具安装在注射机上，选用合格的原料，根据推荐的工艺参数调整好注射机，采用手动操作。开始注射时，首先采用低压，低温和较长的时间条件下成形。如果型腔未充满，则增加注射时的压力。在提高压力无效的时，可以适当提高温度条件。试模注射出样件。试模过程中，应进行详细记录，将结果填入试模记录卡，并保留试模的样件。7.6 检验通过试模可以检验出模具结构是否合理；所提供的样件是否符合用户的要求；模具能否完成批量生产。针对试模中发现的问题，针对试模中发现的问题，对模具进行修改、调整、再试模，使模具和生产的样件满足客户的要求，试模合格的模具，应清理干净，涂防锈油入库保存。8 结 论本次设计为Golf车型模组连接件的塑料注射模具设计。在这次设计中，需要运用到很多相关的模具知识，同时还要有一定的实践经验，才能设计好一副合格模具。同时还要能熟练地运用UG三维建模对设计的模具进行三维造型的表示；运用模具专业分析软件Moldflow