282 塑料挂钩座注射模具设计

282 塑料挂钩座注射模具设计,塑料,挂钩,注射,模具设计 前 言四年的大学生活即将结束，毕业设计成为对四年所学知识和所掌握技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，模具技术得到越来越广泛的应用，有着无可替代的重要地位。在完成四年的课程学习和相应的生产实习以后，我熟练的掌握了机械制图、机械原理、机械设计、材料成型等专业基础方面的知识，并且在大四上学期进行呢塑料成型工艺与模具设计这门课程的学习，对模具设计这个实践性非常强的课题，也进行了相应的课程设计和到生产现场的参观实习。在指导老师和工厂师傅的细心讲解下，使我们对模具的一般工作原理、制造及加工工艺有了一些初步的了解。并在图书馆借阅了大量的相关书籍和手册，在设计的过程中得到了充分的利用，对设计过程中不懂的地方，通过老师的讲解和与同学的讨论都得到了相应的解决。本次设计主要借助于 PRO/ENGINEER 设计软件得以完成，通过这次设计，我能够更加熟练的运用PRO/E 的基本模块及模具设计模块来进行相应的设计工作，并初步掌握了模架扩展体系 EMX 的设计方法，做到了从零件建模到模具结构设计、工程出图、零件制造等一体化设计，在设计过程中还运用 MoldFlow对设计内容进行了相关分析，符合现代模具设计的主流。 在本次设计过程中，遇到了不少的困难，但在指导老师的细心指导下，都一一克服，由于学生水平有限，缺乏实践经验，在设计的过程中难免出现一些不当之处，恳请各位老师指正。设计者：唐岳锋2005 年 5 月参考文献1 许 鹤 峰 ， 陈 言 秋 注 塑 模 具 设 计 要 点 与 图 列 北 京 化 学 工 业 出 版 社 19982 塑 料 模 设 计 手 册-第 3版 北 京 机 械 工 业 出 版 社 2002.73 张 克 惠 注 塑 模 具 设 计 西 安 西 北 工 业 大 学 出 版 社 1995.14 李 邵 林 ， 马 长 福 实 用 模 具 技 术 手 册 上 海 上 海 科 学 技 术 文 献 出 版 社 1998.35 屈 华 昌 塑 料 成 型 工 艺 与 模 具 设 计 北 京 机 械 工 业 出 版 社 2004.66 章 飞 ， 陈 国 平 型 腔 模 具 设 计 与 制 造 北 京 化 学 工 业 出 版 社 2003.87 周 四 新 ， 和 青 芳 Pro/NGINEER Wildfire 高 级 设 计 北 京 机 械 工 业 出 版 社 2004.48 林 清 安 PRO/ENGINEER2001 模 具 设 计 北 京 清 华 大 学 出 版 社 2004.19 易 际 明 ， 彭 浩 舸 ， 吴 梨 华 Pro/NGINEER Wildfire 模 具 设 计 与 数 控 加 工 北 京 清 华 大 学 出 版 社 2004.310 机 械 设 计 手 册 北 京 化 学 工 业 出 版 社 1994.811 廖 念 钊 等 互 换 性 与 技 术 测 量 北 京 中 国 计 量 出 版 社 2000.112 大 连 理 工 大 学 工 程 画 教 研 室 机 械 制 图 北 京 高 等 教 育出 版 社 2000.513 夏 巨 谌 ， 李 志 刚 中 国 模 具 设 计 大 典 数 据 库 北 京 中 国 机 械 工 程 学 会 ， 中 国 模 具 大 典 编 委 会 2003.514 模 具 设 计 要 点 与 图 例 中 国 模 具 网 (http:/www.mould.net.cn)整 理15 村 上 宗 雄 日 ， 王 旭 译 最 新 塑 料 模 具 手 册 PDF版 上 海 上 海 科 学 技 术 文 献 出 版 社1湖南科技大学 2005 届毕业设计（论文）开题报告题 目 塑 料 挂 钩 座 注 射 模 具 设 计 (一 出 四 )作者姓名 唐岳锋 学号 01031157 所学专业 机械设计制造及自动化1、 研究的意义，同类研究工作国内外现状、存在问题近年来在我国工业化快速推进的同时，在国民经济中占有重要地位的模具工业也得到了迅速发展。统计显示，1996 至 2001 年，我国模具制造业的产值年均增长 14%到 15%。2001 年我国模具总产值就已突破 300 多亿元人民币，排名跃居世界第四位。虽然近几年来，我国模具工业的技术水平已取得了很大的进步，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备还很少，许多先进的技术如技术的普及率还不高，特别是大型、精密、复杂和长寿命模具远远不能满足国民经济各行业的发展需要。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖。2、 研究目标、内容和拟解决的关键问题（根据任务要求进一步具体化）此次的设计任务即塑料挂钩座注射模具设计，零件模型摆在面前，如何才能以最快的速度设计出模具来，并降低成本，首先应考虑技术如何才能在设计中发挥其主要优势，因此，我使用了强大的模具设计软件PRO/ENGINEER，从最初的零件 3D 建模到最后的 NC 数控编程，都完全依靠 PRO/ENGINEER 的各个模块，因此设计的关键就是 PRO/ENGINEER 设计软件在注射模设计中的应用问题，并且由于该零件的尺寸及复杂程度，使得分模与型腔及型芯的设计工作变的尤为关键，为圆满完成这次设计任务，我对该软件的几个常用模块，特别是零件、曲面、工程图及模具模块进行了比较深入的学习，相信能借助 PRO/ENGINEER，使设计工作达到事半功倍的效果！3、 特色与创新之处根据当前注射模具的发展要求，设计工作应广泛运用技术，提高模具精度、延长模具寿命、降低模具制造成本，提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。为达到这一设计目标，此次设计完成了以下工作:由产品的 3D 建模，借助 PRO/ENGINEER 设计软件创建型腔、镶件以及其他零件，并自动生成所需要的零件工程图 ；使用草图和厚度检测，评估零件；直接参照产品三维模型,创建分模曲面及滑块，再生成模具型腔组件（动模、定模） ；此外,还利用 PROE 的分析功能,进行拔模检测,仿真模具开模顺序,计算填充容积、型腔曲面面积等，其中型腔组件的实体模型与产品模型相关联，并且可用于数控加工；对于模架的设计,利用 PROE 模座专家 Expert Moldbase Extension 即 EMX 来完成,从标准模架选择到产品输出,全部采用 3D 化设计,可大大缩短模具设计周期。我在挂钩座模具设计过程中，从零件建模到型腔、型芯的设计、模架设计及模具开模动作模拟,直至最后的 NC 数控加工指令编程，都充分发挥了 PRO/ENGINEER 设计软件的各个模块和插件的优势，基本做到了无图纸化设计，这样不但提高了模具的制造精度，而且能缩短设计时间，以确保我在较短的时间内完成设计。24、 拟采取的研究方法、步骤、技术路线我在此次模具设计过程中，应用 Pro/ENGINEER 软件，拟定新的模具设计路线：模具结构设计模具型腔、型芯三维设计模具型腔、型芯二维出图工艺准备数控加工指令编程NC 数控加工。我根据指导老师所给零件实物，测绘的同时，应用 Pro/ENGINEER 软件，创建零件的 3D 模型并生成二维工程图，然后自动创建分模曲面，并把模具划分成动模部分和定模部分，接下来创建型腔、镶件及侧抽芯等零件，然后使用 Pro/ENGINEER 软件分析模块的草图和厚度检测功能，评估零件，看所设计出的零件是否合格 ；选择注塑机时，应用 Pro/ENGINEER 软件计算填充容积、型腔曲面面积等，很快得以完成，避免了大量烦琐的计算；当各零件以实体绘出时，使用组装模块将各零件仿真组装起来，并可以仿真模具开模，生成可交付使用的模具产品图，其中型腔组件的实体模型与产品模型相关联，并且可用于数控加工；应用模具 NC 数控模块进行仿真加工时，简单的设置各种参数后，便可看到数控加工刀具轨迹路线，直观明了，同时，也生成了 NC 程序。5、 拟使用的主要仪器设备、试剂和药品根据产品所生成模具尺寸拟定注塑机为：XS-ZY-60；根据产品的用途、工作环境、经济角度考虑选材：聚碳酸脂；6、 参考文献1. 张克惠 注塑模具设计 西北工业大学出版社.1995.12. 塑料模设计手册-第 3 版 机械工业出版社 .2002.73. 李邵林 马长福 实用模具技术手册 上海科学技术文献出版社.1998.34. 屈华昌 塑料成型工艺与模具设计 机械工业出版社.2004.65. 章飞 陈国平 型腔模具设计与制造 化学工业出版社.2003.86. 周四新 和青芳 Pro/NGINEER Wildfire 高级设计 机械工业出版社 .2004.47. 林清安 PRO/ENGINEER2001 模具设计 清华大学出版社.2004.18. 易际明 彭浩舸 吴梨华 Pro/NGINEER Wildfire 模具设计与数控加工 清华大学出版社 2004.39. 模具设计要点与图例 中国模具网(http:/www.mould.net.cn)10. 日村上宗雄 译王旭 最新塑料模具手册 PDF 版 上海科学技术文献出版社注：1、开题报告是本科生毕业设计（论文）的一个重要组成部分。学生应根据毕业设计（论文）任务书的要求和文献调研结果，在开始撰写论文之前写出开题报告。2、参考文献按下列格式（A 为期刊，B 为专著）A：序号、作者（外文姓前名后，名缩写，不加缩写点，3 人以上作者只写前 3 人，后用“等”代替。） 、题名、期刊名（外文可缩写，不加缩写点）年份、卷号（期号）：起止页码。B：序号、作者、书名、版次、 （初版不写） 、出版地、出版单位、出版时间、页码。3、表中各项可加附页。塑 料 挂 钩 座 注 射 模 具 设 计 摘 要注 射 模 在 机 械 、 电 子 、 航 天 航 空 、 生 物 等 领 域 及 日 用 品 的 生 产 中 得 到 了 越 来 越 广 泛 的 应 用 ，但 我 国 的 塑 料 成 形 模 具 设 计 整 体 水 平 还 较 低 ， 跟 发 达 国 家 有 很 大 的 差 距 ， 主 要 表 现 在 ： 模 具 零件 变 形 大 、 溢 边 毛 刺 大 、 表 面 质 量 差 、 模 具 型 腔 冲 蚀 和 腐 蚀 严 重 、 模 具 排 气 不 畅 和 型 腔 易 损 等 。目 前 ， 我 国 的 注 射 成 型 发 展 方 向 主 要 为 提 高 大 型 、 精 密 、 复 杂 、 长 寿 命 模 具 的 设 计 制 造 水 平 及CAD/CAE/CAM 技 术 的 应 用 范 围 。本 设 计 的 课 题 是 塑 料 挂 钩 座 注 射 模 具 设 计 ， 塑 件 结 构 复 杂 ， 尺 寸 精 度 要 求 较 高 ， 模 具 设 计 具有 一 定 的 难 度 。 设 计 内 容 分 为 以 下 三 个 方 面 ： 注 射 可 行 性 分 析 、 模 具 总 体 设 计 和 模 具 零 部 件 设 计 。整 个 设 计 过 程 主 要 借 助 PRO/ENGINEER（ 以 下 简 称 PRO/E） 、 MoldFlow 等 软 件 完 成 。该 模 具 设 计 的 过 程 为 ：（ 1） 对 塑 件 实 体 进 行 测 绘 ， 同 时 在 PRO/E 中 创 建 其 3D 模 型 ， 并 用 PRO/E 的 模 型 分 析 功 能对 其 进 行 初 步 分 析 和 计 算 ；（ 2） 拟 定 型 腔 布 局 并 选 择 合 适 的 注 射 机 ；（ 3） 利 用 PRO/E 的 模 具 模 块 完 成 模 具 的 模 仁 设 计 和 浇 注 系 统 设 计 ， 在 设 计 浇 注 系 统 时 ， 运用 MoldFlow 软 件 对 塑 件 进 行 了 最 佳 浇 口 位 置 分 析 和 注 射 模 流 分 析 及 模 拟 ；（ 4） 用 PRO/E 注 塑 模 设 计 专 家 （ 简 称 EMX） 进 行 模 架 和 模 具 各 零 部 件 的 设 计 。本 设 计 的 最 大 特 点 是 运 用 先 进 的 设 计 理 念 ， 在 3D 实 体 模 型 环 境 下 完 成 整 个 模 具 设 计 过 程 。从 零 件 建 模 ， 到 模 具 结 构 设 计 ， 以 及 最 后 的 工 程 出 图 ， 均 通 过 PRO/E 软 件 完 成 ； 并 且 在 设 计 过程 中 充 分 利 用 了 PRO/E、 MoldFlow 的 分 析 功 能 ， 进 行 了 如 浇 注 系 统 分 析 、 注 射 模 拟 、 开 模 动 作检 测 、 干 涉 检 测 等 工 作 ， 以 设 计 出 最 为 合 理 的 模 具 结 构 。 此 外 ， 设 计 中 大 部 分 分 析 计 算 都 依 靠 设计 软 件 进 行 ， 手 工 需 要 完 成 的 只 是 模 具 的 结 构 形 式 选 择 及 计 算 校 核 ， 从 而 把 设 计 工 作 从 以 往 复 杂繁 琐 的 计 算 过 程 中 解 放 出 来 ， 借 助 于 EMX， 大 大 缩 短 了 模 具 设 计 花 费 在 创 建 、 定 制 和 细 化 模 架部 件 以 及 模 具 组 件 上 的 时 间 ， 并 且 其 3D 实 体 模 型 也 随 着 设 计 零 件 的 更 改 而 自 动 更 新 ， 从 而 使设 计 周 期 大 为 缩 短 ， 较 好 的 保 证 了 该 模 具 的 设 计 水 平 。 本 设 计 较 好 的 实 现 了 利 用 先 进CAD/CAE/CAM 技 术 对 该 复 杂 、 精 密 塑 件 的 设 计 。关 键 词 ： 塑 料 ； 挂 钩 座 ； 注 射 模 ； Pro/Engineer； MoldFlowThe abstract of designing plastic pothook injection mouldThe injection mould has been more and more widely used in the field of machine, electronics, aviation, biology and commodity. But the technology of designing injection mould in our country has a wide gap with developed countries due to comparatively low average lever. The gap is mainly reflected in the following aspects: the large deformity of the part, the great burr of side overflow, the lower surface quality, the serious erosion and cauterization of the mould, the bad exhaust of mould and the easily destroyed of the cavity and so on. At present, the direction of our injection mold is focus on improving the technology of large, exact, complex and long-life mould and widening the range of using the CAD/CAE/CAM.The subject of the design is an injection mould for plastic pothook, as the configuration of the plastic is complex, and the precision of the dimension is high required, the design of the mould is difficult in some degree. The content of the design can be divided into three parts: the analysis of the injection possibility, the whole design of the mould and the design of the parts, the process have been finished chiefly with the help of software Pro/Engineer.The general processes of the design is: firstly, survey and draw the plastic, establish its 3D model by PRO/E; then primarily analysis and figure up it using the analytic function of PRO/E; then sketch the draft of the layout of cavity and choose an equal injection machine; next, making use of PRO/Es module to complete the design of core and cavity as well as molding system, on which, software MoldFlow is used to do the analysis of the best gate location and the analysis and simulation of fluid; at last, use Expert Moldbase Extension of PRO/E to execution the designing of the mold-base and every part of the mould.The most conspicuous feature of the design is that the whole process is done in the environment of 3D model, which is conduct by the advanced theory. The software POR/E completes the work from modeling to the design of construction, and the last draw for engineering. During the process, the analytic function of PRO/E、 MoldFlow have been fully used to do the work, such as: Analysis of molding system, injection simulation, the testing of mold opening and interference and so on, in order to make the most rational mould. In addition, most analysis and count are finished by design software automatically, therefore, what left to be done by hand are only selecting the form of the mould、 calculate and check the result. In which condition, the fussy compute process can be avoided, and the time spent on creating, ordering and simplifying the parts and component part can be largely shortened with the help of EMX. The 3D model can renew itself automatically as the change of the design parts, therefore, the design circle can greatly be shortened and the mould quality can be better secured.Key words: plastic; pothook; injection mould; Pro/Engineer; MoldFlow本光盘包括了此次毕业设计的所有资料，如示意图所示：塑料挂钩座注射模具设计ProEngineer 在设计软件PRO/E下所完成的工作； ggz_prt 塑件建模； mold 模仁设计； core 型芯镶块； cavity 型腔镶块； side 侧抽芯组建； other 其它组建； emx 模架设计；说明书 包括设计任务书、开题报告、说明书正文、摘要、结束语、参考文献、目录；说明插图 说明书中插图图片；AutoCAD 各零部件结构设计所用CAD图；图纸打印 打印出图，包括模具装配图及主要零件图；模流分析 使用MoldFlow软件对注塑件进行相关分析结果。1第 一 章 产 品 分 析1.1 塑件分析1.1.1 结构分析本次设计任务所提供的资料为塑件实体，如下图所示：【图 11】塑件草图由零件实体模型及二维草图可知，该零件总体形状为近似梯形，零件大端有两个伸出块及六角通孔，上方有两个小沉孔，在零件的两测也各有两个小孔，此外还有诸多突出小块，加强筋等等，并且所有结构对称布置。在模具设计时，两侧的小孔可以使用小型心对插成型，沉孔及伸出块位置也可使用小型心，而端头的六角通孔必须设置侧向分型抽芯机构，总体看来，该零件属于较复杂程度。1.1.2 尺 寸 精 度 分 析该 零 件 的 重 要 尺 寸 精 度 为 6 级 ， 其 它 尺 寸 精 度 为 7 8 级 ， 属 于 中 等 精 度 ， 对 应 的 模 具 相 关 零 件尺 寸 加 工 可 以 保 证 。1.1.3 塑 件 厚 度 检 测塑 件 的 厚 度 检 测 采 用 Pro/Engineer 设 计 软 件 的 模 型 分 析 功 能 自 动 完 成 ， 如 图 所 示 ：2从 塑 件 的 壁 厚 上 来 看 ， 壁 厚 的 最 大 处 为 4mm 左 右 ， 最 小 处 小 于 1mm， 壁 厚 差 较 大 ， 但 大 多 处 在2 3mm 的 范 围 之 内 ， 并 综 合 其 材 料 性 能 ， 只 要 注 意 控 制 成 型 温 度 及 冷 却 速 度 ， 零 件 的 成 型 并 不 困 难（ 如 果 条 件 允 许 ， 也 可 考 虑 修 改 其 结 构 形 式 使 壁 厚 趋 向 均 匀 ） 。1.1.4 表 面 质 量 分 析该 零 件 的 表 面 除 要 求 没 有 凹 陷 ， 无 毛 刺 ， 内 部 无 缩 孔 ， 没 有 特 别 得 表 面 质 量 要 求 ， 故 比 较 容 易 实现 。综 以 上 分 析 可 知 ， 注 射 时 在 工 艺 参 数 控 制 较 好 的 情 况 下 ， 零 件 的 成 型 质 量 很 容 易 得 到 保 证 。1.2 塑 件 的 原 材 料 分 析塑 件 的 材 料 采 用 聚 碳 酸 脂 （ PC） ， 其 性 能 参 数 如 下 ：1.2.1 基 本 资 料英 文 全 名 ： Polycarbonate结 构 ：【图 12】厚度检测【图 13】聚碳酸脂3PC： 耐 冲 击 性 相 当 高 ， 属 于 工 程 塑 料 。耐 热 性 佳 、 低 温 安 定 性 良 好 。成 型 后 尺 寸 稳 定 性 高 ， 耐 候 性 佳 ， 且 吸 水 率 低 。无 毒 性 。1.2.2 机 械 特 性密 度 ： 1.2 g/cm3拉 伸 强 度 ： 630kg/cm2硬 度 ： 70(Rockwell M)吸 水 率 ： 0.24%1.2.3 热 物 性 质线 膨 胀 率 ： 3.8*10-5 cm/cm*热 变 形 温 度 ： 1351.2.4 成 形 加 工 性射 出 成 型 温 度 ： 230 310射 出 成 型 压 力 ： 1000 1400Kg/cm2成 形 收 缩 率 ： 0.5% 0.7%模 具 温 度 ： 80 120注 射 时 间 ： 20 90高 压 时 间 ： 0 5冷 却 时 间 ： 20 90总 周 期 ： 40 190从 以 上 资 料 分 析 可 以 得 知 ， 该 塑 料 具 较 好 的 各 项 性 能 指 标 ， 从 使 用 性 能 上 看 ， 该 塑 料 具 有 刚 性 好 、耐 水 、 耐 热 性 强 ， 是 做 为 挂 钩 座 较 理 想 的 材 料 ； 而 由 耐 热 性 的 观 点 来 看 ， PC 属 于 工 程 塑 料 ， 不 仅 在耐 热 上 具 有 一 定 程 度 的 能 力 ， 机 械 性 质 上 也 比 一 般 的 泛 用 塑 料 来 的 高 ； 从 成 型 性 能 上 看 ， 该 塑 料 吸 水性 小 ， 熔 料 的 流 动 性 一 般 ， 成 型 较 容 易 ， 但 收 缩 率 偏 大 ， 另 外 ， 该 塑 料 成 型 时 较 易 产 生 凹 痕 、 变 形 等缺 陷 ， 成 型 温 度 过 低 时 ， 方 向 性 明 显 ， 凝 固 速 度 较 快 ， 易 产 生 内 应 力 。 因 此 ， 在 成 型 时 应 注 意 控 制 成型 温 度 ， 浇 注 系 统 应 缓 慢 散 热 ， 冷 却 速 度 也 不 宜 过 快 。4第 二 章 拟 定 型 腔 布 局2.1 型 腔一 般 来 说 ， 精 度 要 求 高 的 小 型 塑 件 和 大 中 型 塑 件 优 先 采 用 一 模 一 腔 的 结 构 ， 对 于 精 度 要 求 不 高 的小 型 塑 件 ， 形 状 简 单 ， 又 大 批 量 生 产 时 ， 则 采 用 多 型 腔 模 具 可 使 生 产 率 提 高 。型 腔 数 量 确 定 以 后 ， 便 进 行 型 腔 的 排 布 。 型 腔 的 排 布 及 模 具 尺 寸 、 浇 注 系 统 的 设 计 、 浇 注 系 统的 设 计 的 平 衡 以 及 温 度 系 统 的 设 计 。 以 上 这 些 问 题 又 与 分 型 面 及 浇 口 的 位 置 选 择 有 关 ， 所 以 在 设 计 过程 中 ， 要 进 行 必 要 的 调 整 ， 以 达 到 比 较 完 善 的 设 计 。型 腔 数 量 确 定 及 型 腔 的 排 布所 谓 型 腔 （ cavity） 指 模 具 中 成 形 塑 件 的 空 腔 ， 而 该 空 腔 是 塑 件 的 负 形 ， 除 去 具 体 尺 寸 比 塑 料 大以 外 ， 其 他 都 和 塑 件 完 全 相 同 ， 只 不 过 凸 凹 相 反 而 己 。注 射 成 形 是 先 闭 模 以 形 成 空 腔 ， 而 后 进 料 成 形 ， 因 此 必 须 由 两 部 分 或 （ 两 部 分 以 上 ） 形 成 这 一 空腔 型 腔 。 其 凹 入 的 部 分 称 为 凹 模 （ cavity） ， 凸 出 的 部 分 称 为 型 芯 （ core） 。2.2 型 腔 数 目 的 决 定型 腔 数 目 的 决 定 与 下 列 条 件 有 关 。a.塑 件 尺 寸 精 度型 腔 数 越 多 时 ， 精 度 也 相 对 地 降 低 ， 1、 2 级 超 精 密 注 塑 件 ， 只 能 一 模 一 腔 ， 当 尺 寸 数 目 少 时 ， 可以 一 模 二 腔 。 3、 4 级 的 精 密 级 塑 件 ， 最 多 一 模 四 腔 。b.模 具 制 造 成 本 多 腔 模 的 制 造 成 本 高 于 单 腔 模 ， 但 不 是 简 单 的 倍 数 比 。 从 塑 件 成 本 中 所 占 的 模 具 费 比 例 看 ， 多 腔模 比 单 腔 模 具 低 。c.注 塑 成 形 的 生 产 效 益多 腔 模 从 表 面 上 看 ， 比 单 腔 模 经 济 效 益 高 。 但 是 多 腔 模 所 使 用 的 注 射 机 大 ， 每 一 注 射 循 环 期 长 而维 持 费 较 高 ， 所 以 要 从 最 经 济 的 条 件 上 考 虑 一 模 的 腔 数 。d.制 造 难 度多 腔 模 的 制 造 难 度 比 单 腔 模 大 ， 当 其 中 某 一 腔 先 损 坏 时 ， 应 立 即 停 机 维 修 ， 影 响 生 产 。本 设 计 根 据 制 品 的 生 产 总 量 ， 确 定 一 个 经 济 的 型 腔 数 量 ， 其 计 算 如 下 ：A=ty/3600+anc/m（ 摘 自 注 塑 模 具 设 计 要 点 与 图 列 许 鹤 峰 陈 言 秋 编 著 化 学 工 业 出 版 社 ）式 中 ： m： 制 品 的 生 产 总 量 /个A： 成 型 每 个 制 品 所 需 费 用 ， 元 /个5n： 型 腔 数 量 ， 个t： 成 型 周 期 ， 秒y： 成 型 费 用 ， 元 /时c： 单 个 型 腔 模 具 制 作 费 ， 元 /个a： 多 个 型 腔 模 具 制 作 费 递 减 率 ， %anc： 模 具 费 用 ， 元然 后 假 设 型 腔 数 量 计 算 进 行 比 较 ， 求 出 A 为 最 小 值 时 的 型 腔 数 量 ， 即 为 经 济 数 量 。由 上 式 可 知 ， 要 想 A 为 最 小 ， 只 要 anc 为 最 小 ， 所 以 n 为 4。 虽 然 模 具 的 制 造 费 用 随 型 腔 数 量 的增 加 而 增 加 ， 但 不 与 型 腔 数 量 成 正 比 ， 所 以 每 增 加 一 个 型 腔 其 制 造 费 用 有 一 个 递 减 率 ， 递 减 率 由 模 具制 造 企 业 根 据 情 况 确 定 。综 合 起 来 本 模 具 采 用 一 模 四 腔 ， 既 满 足 塑 件 要 求 ， 又 能 提 高 生 产 效 率 。2.3 型 腔 排 布在 确 定 了 型 腔 数 目 之 后 ， 就 要 进 行 型 腔 的 排 列 方 式 设 计 。本 塑 件 在 注 射 时 采 用 了 一 模 四 腔 的 形 式 ， 即 模 具 需 要 四 个 型 腔 。 考 虑 塑 件 带 侧 抽 芯 机 构 ， 现 有 两种 排 列 方 式 选 择 ：a.如 图 2 1 所 示 ， 四 个 型 腔 采 用 轴 对 称 布 置 ， 这 种 布 置 方 式 由 于 塑 件 本 身 的 梯 形 结 构 ， 可 有 效 减少 模 具 大 小 ， 降 低 模 具 成 本 ， 但 这 样 以 来 ， 模 具 四 个 方 向 各 要 布 置 一 侧 抽 芯 机 构 ， 增 加 了 模 具 设 计 及加 工 的 难 度 ：b.如 图 2 1 所 示 ， 这 种 方 式 采 用 平 面 对 成 布 置 ， 虽 然 不 如 第 一 种 布 局 方 式 紧 凑 ， 但 由 于 其 一 侧 各布 置 两 个 型 腔 ， 故 只 有 两 个 方 向 需 要 设 置 抽 芯 机 构 ， 大 大 简 化 了 模 具 的 设 计 。综 合 以 上 两 种 方 案 考 虑 ， 故 拟 定 第 二 种 型 腔 布 局 方 式 ， 其 尺 寸 计 算 将 在 后 面 的 设 计 中 完 成 。【 图 2 1】 型 腔 布 局6第三章 塑件相关计算及注塑机的选择3.1 塑 件 相 关 计 算3.1.1 投 影 面 积 计 算塑 件 的 投 影 面 积 可 以 通 过 PRO/ENGINEER 的 分 析 模 块 直 接 得 出 ,如 图 3 1 所 示 ：由 分 析 可 得 ：注 塑 件 投 影 面 积 S=1008.76*4 4035mm2 3.1.2 体 积 及 质 量 计 算体 积 及 质 量 的 计 算 也 利 用 PRO/ENGINEER 的 分 析 模 块 自 动 计 算 获 得 （ 塑 件 密 度 由 塑 料 模 设 计 手册 表 1 4 查 得 ： =1.2g/cm3） ， 如 图 3 2 所 示 ： 【 图 3 1】 投 影 面 积 计 算7结 果 如 下 ：体 积 = 4.9079263e+03 毫 米 3曲 面 面 积 = 5.2316449e+03 毫 米 2密 度 = 1.2000000e+00 公 吨 / 毫 米 3质 量 = 5.8895115e+03 公 吨故 注 塑 件 的 体 积 为 ： V 4907.94=19631.6mm3 质 量 为 ： M 19.631.2 23.56g（ 注 ： 此 处 的 塑 件 体 积 及 质 量 都 不 包 括 浇 注 系 统 在 内 ）3.2 注 塑 机 选 择 及 注 射 工 艺 参 数 确 定3.2.1 注 射 机 的 选 择考 虑 塑 件 的 外 形 尺 寸 、 型 腔 数 量 、 注 射 所 需 压 力 及 其 它 综 合 情 况 ， 查 塑 料 模 设 计 手 册 附 表8， 初 步 选 用 注 射 机 为 XS-XY-60 型 ， 其 主 要 参 数 如 下 ：结 构 类 型 ： 卧 式 【 图 3 2】 体 积 及 质 量 计 算8理 论 注 射 量 : 60cm3注 射 压 力 ： 12200N/cm3锁 模 力 : 500kN最 大 注 射 面 积 :130cm2 最 大 模 具 厚 度 ： 200mm最 小 模 具 厚 度 ： 70mm喷 嘴 球 半 径 :12mm喷 嘴 孔 直 径 ： 4mm 3.2.2 注 射 工 艺 参 数 确 定查 塑 料 设 计 手 册 表 1 4， 聚 碳 酸 脂 的 成 型 工 艺 参 数 可 作 如 下 选 择 ：成 型 温 度 / ：料 桶 温 度 ： 后 段 ： 210-240中 段 ： 230-280前 段 ： 240-285喷 嘴 温 度 ： 240-250模 具 温 度 ： 90-110注 射 压 力 /MPa： 80-1309第 四 章 分 型 面 设 计4.1 分 型 面 设 计 原 则分 开 模 具 取 出 塑 件 的 面 称 为 分 型 面 ， 如 何 确 定 分 型 面 位 置 ， 需 要 考 虑 的 因 素 比 较 多 。 由 于 分 型 面受 到 塑 件 在 模 具 中 的 成 型 位 置 、 浇 注 系 统 设 计 、 塑 件 工 艺 性 、 精 度 、 推 出 方 法 、 模 具 制 造 、 排 气 等 因素 的 影 响 ， 因 此 在 选 择 分 型 面 时 应 综 合 分 析 比 较 。 注 射 模 有 一 个 分 型 面 或 多 个 分 型 面 ， 分 型 面 的 位 置 ，一 般 垂 直 于 开 模 方 向 ， 分 型 面 的 形 状 有 平 面 和 曲 面 等 。 分 型 面 的 确 定 主 要 应 考 虑 以 下 几 点 ：a.塑 料 在 型 腔 中 的 方 位在 安 排 制 件 在 型 腔 中 的 方 位 时 ， 要 尽 量 避 免 与 开 模 运 动 相 垂 直 的 方 向 避 侧 凹 或 侧 孔 。b.一 般 分 型 面 与 注 射 机 开 模 方 向 垂 直 的 平 面 ， 但 也 有 将 分 型 面 作 减 倾 斜 的 平 面 或 弯 折 面 ， 或 曲 面 ，这 样 的 分 型 面 虽 加 工 困 难 ， 但 型 腔 制 造 和 制 品 脱 模 较 易 。 有 合 模 对 中 锥 面 的 分 型 面 ， 自 然 也 是 曲 面 。c.分 型 面 位 置 。d.除 了 应 开 设 在 制 件 中 断 面 轮 廓 最 大 的 地 方 才 能 使 制 件 顺 利 地 从 型 腔 中 脱 出 外 ， 还 应 考 虑 以 下 几种 因 素 ：A.因 分 型 面 不 可 避 免 地 要 在 制 件 中 留 下 溢 料 痕 迹 或 接 合 缝 的 痕 迹 ， 故 分 型 面 最 好 不 要 选 在 制 品 光亮 平 滑 的 外 表 面 或 带 圆 弧 的 转 角 处 。B.从 制 件 的 顶 出 考 虑 分 型 面 要 尽 可 能 地 使 制 件 留 在 动 模 边 ， 当 制 件 的 壁 厚 较 大 但 内 孔 较 小 时 ， 则对 型 芯 的 包 紧 力 很 小 ， 常 不 能 确 切 判 断 制 件 中 留 在 型 芯 上 还 是 在 凹 模 内 。 这 时 可 将 型 芯 和 凹 模 的 主 要部 分 都 设 在 动 模 边 ， 利 用 顶 管 脱 模 ， 当 制 件 的 孔 内 有 管 件 （ 无 螺 纹 连 接 ） 的 金 属 嵌 中 时 ， 则 不 会 对 型芯 产 生 包 紧 力 。4.2 分 型 面 设 计根 据 本 塑 件 的 结 构 特 点 ， 为 了 方 便 塑 件 浇 注 后 脱 模 、 排 气 、 塑 件 的 外 观 质 量 等 要 求 ， 主 分 型 面 的 位置 选 择 如 下 图 所 示 ：【 图 4 1】 分 型 面10第 五 章 浇 注 系 统 设 计浇 注 系 统 是 塑 料 熔 体 自 注 射 机 的 喷 嘴 射 出 后 ， 到 进 入 模 具 型 腔 以 前 所 流 动 的 一 段 路 径 的 总 称 ， 主要 应 包 括 主 流 道 、 分 流 道 、 进 料 口 、 冷 料 穴 等 几 部 分 。 在 设 计 浇 注 系 统 时 ， 应 考 虑 塑 料 成 型 特 性 、 塑件 大 小 及 形 状 、 型 腔 数 、 注 射 机 安 装 板 大 小 等 因 素 。5.1 总 体 设 计在 浇 注 系 统 设 计 之 前 ， 我 们 首 先 要 选 定 进 料 口 位 置 ， 为 选 择 合 适 的 进 料 口 位 置 ， 采 用 MoldFlow Plastic Adviser 分 析 软 件 对 塑 料 进 行 分 析 ， 以 便 得 到 最 合 适 的 进 料 口 ， 分 析 结 果 如 下 图 所 示 ：由 MoldFlow 分 析 结 果 不 难 看 出 ， 最 佳 的 进 料 口 位 置 应 为 塑 件 的 中 间 部 位 ， 但 考 虑 塑 件 结 构 因 素 ，选 定 进 料 口 为 塑 件 上 部 圆 弧 形 凹 处 ， 采 用 点 浇 口 形 式 ， 又 模 具 设 计 为 一 模 四 腔 ， 并 且 综 合 型 腔 布 局 ，拟 定 浇 注 系 统 总 体 结 构 如 下 图 所 示 （ 对 成 布 置 ） ：【 图 5 1】 进 料 口 分 析11【 图 5 2】 浇 注 系 统5.2 主 流 道 设 计主 流 道 为 直 接 与 注 射 机 的 喷 嘴 连 接 的 部 分 ， 一 般 为 圆 锥 形 ， 锥 度 为 2 6， 对 于 粘 度 较大 的 熔 体 也 可 考 虑 稍 微 增 大 锥 角 ， 此 处 的 主 流 道 锥 角 ： 5主 流 道 直 径 的 决 定 ， 主 要 取 决 于 主 流 道 内 熔 体 的 剪 切 速 率 。 但 在 具 体 设 计 时 ， 一 般 根 据 经 验 选 取一 合 适 的 值 做 为 主 流 道 小 端 直 径 d， 一 般 应 大 于 机 床 喷 嘴 直 径 0.5 1mm 左 右 ， 通 常 取 d=3 6mm， 查 型 腔 模 具 设 计 与 制 造 表 3 5， 当 材 料 为 PC， 注 射 机 最 大 注 射 量 为 60g 时 ， 选 取 d=5mm， 故 主 流道 各 部 分 直 径 如 下 图 所 示 （ 其 中 L 需 根 据 模 板 厚 度 确 定 ） ：5.3 分 流 道 设 计分 流 道 的 设 计 原 则 即 应 使 熔 体 较 快 地 冲 满 整 个 型 腔 ， 流 动 阻 力 小 ， 熔 体 温 降 小 ， 并 且 能 将 熔 体 均【 图 5 3】 主 流 道 各 部 分 尺 寸12衡 地 分 配 到 各 个 型 腔 。分 流 道 截 面 形 状 和 尺 寸 ：常 见 的 分 流 道 截 面 形 状 有 圆 形 、 半 圆 形 、 U 形 、 梯 形 、 矩 形 等 ， 其 中 ： 圆 形 截 面 分 流 道 比 表 面 积最 小 ， 热 量 不 容 易 散 失 ， 流 动 阻 力 最 小 ， 但 它 需 要 同 时 开 设 在 两 块 模 板 上 ， 要 保 证 两 半 圆 完 全 吻 合 ，制 造 较 困 难 ； 梯 形 截 面 分 流 道 较 容 易 加 工 ， 热 量 损 失 和 阻 力 也 不 大 ， 是 最 常 用 的 形 式 。 综 合 各 方 面 因素 考 虑 ， 此 处 分 流 道 截 面 为 梯 形 形 式 。分 流 道 直 径 的 计 算 ， 可 由 以 下 经 验 公 式 计 算 ：（ 塑 料 模 设 计 手 册 公 式 5 57.P188）43.7WLD式 中 ： D各 级 分 流 道 的 直 径 （ mm） ；W流 经 该 分 流 道 的 熔 体 重 量 （ g） ；L流 过 W 熔 体 的 分 流 道 长 度 （ mm） 。经 估 算 得 第 一 级 和 第 二 级 分 流 道 的 直 径 分 别 为 D1 5mm,D2 4mm， 故 各 级 分 流 道 的 尺 寸 如 下 图 所示 ：第 三 级 分 流 道 （ 即 与 进 料 口 相 连 的 那 段 分 流 道 ） 设 计 为 圆 锥 形 ， 以 便 于 脱 模 ， 其 尺 寸 如 图 5 5所 示 ： 【 图 5 4】 分 流 道135.4 进 料 口 设 计进 料 口 也 称 浇 口 ， 进 料 口 的 形 式 也 有 很 多 种 ， 此 处 采 用 的 是 点 进 料 口 的 形 式 。点 进 料 口 的 直 径 通 常 以 下 式 计 算 ：( 注 塑 模 具 设 计 公 式 5 61.P195)4dncA式 中 ： d点 进 料 口 直 径 （ mm） ；n系 数 ， 依 塑 料 种 类 而 异 ， 其 中 PC 对 应 为 n 0.7c依 塑 件 壁 厚 而 异 的 系 数 。这 里 我 们 直 接 查 塑 料 模 设 计 手 册 表 5 46， 得d 1.0mm此 外 ， 点 进 料 口 与 分 流 道 的 连 接 需 要 通 过 一 个 储 料 井 ， 其 具 体 形 式 如 图 所 示 ：【 图 55】分流道【 图 5 6】 储 料 井145.5 冷 料 的 穴 设 计冷 料 穴 是 为 了 防 止 冷 料 穴 进 入 浇 注 系 统 的 流 道 和 型 腔 ,从 而 影 响 注 塑 成 型 和 塑 料 件 质 量 而 开 设 的容 纳 注 射 间 隔 所 产 生 的 冷 料 井 穴 ,本 设 计 中 冷 料 穴 开 设 在 主 流 道 的 末 端 。5.6 浇 口 套 及 定 位 圈 的 设 计定 位 圈 是 使 浇 口 套 和 注 射 机 喷 嘴 孔 对 准 定 位 所 用 。 定 位 圈 直 经 D 为 与 注 射 机 定 位 孔 配 合 直 经 ， 应按 选 用 注 射 机 的 定 位 孔 直 经 确 定 。 直 经 D 一 般 比 注 射 机 孔 直 经 小 0.1 0.3 毫 米 ， 以 便 装 模 。 定 位 圈一 般 采 用 45 号 钢 或 Q275 钢 。 定 位 圈 内 六 角 螺 钉 固 定 在 模 板 时 ， 一 般 用 两 个 以 上 的 M6 M8 的 内 六 角螺 钉 ， 本 设 计 采 用 四 个 M6 螺 钉 固 定 。 浇 口 套 的 材 料 为 T10、 硬 度 HRC45； 定 位 圈 的 材 料 为 45 刚 ， 硬度 HRC50,其 尺 寸 设 计 如 下 图 所 示 ：【 图 5 7】 浇 口 套 与 定 位 圈5.7 塑 件 模 流 分 析在 PRO/ENGINEER 软 件 模 具 模 块 中 进 行 分 模 及 浇 注 系 统 创 建 后 ， 即 可 自 动 产 生 铸 模 件 ， 也 就 是 注射 成 型 时 包 括 浇 注 系 统 在 内 的 注 射 件 ， 为 了 能 够 更 好 的 分 析 塑 件 的 注 射 成 型 性 能 ， 我 们 还 是 使 用MoldFlow 分 析 软 件 对 其 进 行 模 流 分 析 。本 设 计 使 用 的 是 MoldFlow MPA 模 块 ， 即 Mold Plastic Adviser， 使 用 MoldFlow MPA 可 对 塑 件进 行 简 单 的 成 型 工 艺 分 析 ， 包 括 最 佳 浇 口 位 置 选 择 （ 前 面 已 经 使 用 ） 、 流 动 分 析 ， 填 充 性 能 分 析 、 成型 质 量 预 测 、 气 泡 与 熔 接 痕 分 析 ， 收 缩 痕 分 析 等 ， 如 果 要 对 塑 件 进 行 精 确 分 析 ， 还 必 须 使 用MoldFlow 设 计 软 件 的 MPI 模 块 ， 这 里 只 进 行 简 单 分 析 ， 故 只 需 使 用 MPA 即 可 ， 使 用 MPA 分 析 前 需 设定 成 型 条 件 ， 由 前 面 的 设 计 选 择 成 型 条 件 为 ：预 热 温 度 ： 115 ； 料 桶 温 度 ： 275 ， 注 射 最 大 压 力 130MPa； 高 压 时 间 ： 0.5s155.7.1 冲 模 时 间 分 析【 图 5 8】 冲 模 时 间5.7.2 填 充 质 量 分 析【 图 5 9】 填 充 质 量165.7.3 成 型 压 力 分 析【 图 5 10】 成 型 压 力5.7.4 压 力 降 分 析【 图 5 11】 压 力 降175.7.5 流 动 前 沿 温 度 分 析【 图 5 12】 流 动 前 沿 温 度5.7.6 成 型 质 量 分 析【 图 5 13】 成 型 质 量185.7.7 熔 接 痕 分 析【 图 5 14】 熔 接 痕5.7.8 气 泡 分 析【 图 5 15】 气 泡195.7.9 分 析 报 告表 5-1 模 流 分 析 报 告 表Moldability:Your part can be easily filled but part quality may be unacceptable.Confidence: MediumInjection Time: 0.87 secInjection Pressure: 56.07 MPaWeld Lines: YesAir Traps: YesShot Volume : 25.55 cu.cm Filling Clamp Force: 12.13 tonnePacking Clamp Force Estimate 20%: ( 11.21 )MPa 4.73 tonnePacking Clamp Force Estimate 80%: ( 44.86 )MPa 18.90 tonnePacking Clamp Force Estimate 120%: ( 67.29 )MPa 28.36 tonneClamp Force Area: 40.82 sq.cmCycle Time: 28.50 sec5.7.10 结 论由 以 上 分 析 可 知 ， 塑 件 较 容 易 充 模 ， 但 塑 件 质 量 可 能 存 在 问 题 ， 塑 件 可 能 产 生 熔 接 痕 及 气 泡 等 缺陷 ， 但 成 型 条 件 如 压 力 ， 温 度 等 均 符 合 要 求 ， 而 浇 口 位 置 已 靠 近 最 佳 浇 口 ， 故 缺 陷 产 生 条 件 应 为 塑 件本 身 结 构 所 致 。解 决 办 法 ： 如 结 构 允 许 ， 可 考 虑 更 改 塑 件 结 构 ， 如 使 塑 件 壁 厚 趋 向 均 匀 等 。20第 六 章 模 架 选 用 及 注 射 参 数 校 核6.1 模 架通 过 前 面 的 设 计 及 计 算 工 作 ， 便 可 以 根 据 所 定 内 容 确 定 模 架 。 模 架 部 分 可 以 自 己 设 计 ， 也 可 以 选用 标 准 模 架 ； 在 生 产 现 场 模 具 设 计 过 程 中 ， 尽 可 能 选 用 标 准 模 架 ， 确 定 出 标 准 模 架 的 形 式 ， 规 格 及 标准 代 号 ， 因 为 标 准 件 有 很 大 一 部 分 已 经 标 准 化 ， 随 时 可 在 市 场 上 买 到 ， 这 对 缩 短 制 造 周 期 ， 降 低 制 造成 本 时 极 其 有 用 的 。而 标 准 件 则 包 括 通 用 标 准 件 及 模 具 专 用 标 准 件 两 大 类 。 通 用 标 准 件 如 紧 固 件 等 。 模 具 专 用 标 准 件如 定 位 圈 、 浇 口 套 、 推 杆 、 导 柱 、 导 套 、 模 具 专 用 弹 簧 、 冷 却 及 加 热 元 件 等 。此 外 ， 在 模 架 尺 寸 确 定 之 后 ， 对 模 具 有 关 零 件 进 行 必 要 的 强 度 或 刚 度 校 核 ， 看 所 选 模 架 是 否 符 合要 求 ， 尤 其 对 大 型 模 具 ， 这 一 点 尤 为 重 要 。模 架 选 择 ：6.1.1 结 构 形 式这 里 我 们 选 用 的 模 架 为 国 产 标 准 模 架 ， 由 于 本 模 具 采 用 的 是 点 进 料 口 自 动 脱 浇 道 板 设 计 ， 并 且 由于 动 模 为 嵌 入 式 组 合 ， 故 必 须 安 装 动 模 支 撑 板 ， 查 实 用 模 具 技 术 手 册 11.1.2 塑 料 注 射 模 中 小 型模 架 （ GB/T 12556.1-90） ， 选 取 模 架 的 基 本 形 式 为 ： 点 AY 型 ， 其 结 构 如 图 6 1 所 示 ：【 图 6 1】 模 架6.1.2 模 板 及 组 合 精 度根 据 型 腔 尺 寸 及 考 虑 侧 向 分 型 机 构 ， 选 取 模 架 尺 寸 为 250mm300mm， 各 板 的 厚 度 尺 寸 由 使 用21模 具 技 术 手 册 表 11 2， 考 虑 型 腔 厚 度 ， 选 择 定 模 板 厚 25mm， 动 模 板 厚 40mm， 脱 浇 道 板 厚 15， 动模 支 撑 板 厚 35mm， 座 板 厚 度 25mm， 垫 块 厚 度 63mm。动 定 模 板 孔 位 精 度 及 与 基 准 面 的 位 置 精 度 需 达 到 互 换 。 动 模 板 、 定 模 板 的 垂 直 度 、 平 行 度 、 导 柱孔 距 及 至 基 准 面 边 距 的 尺 寸 精 度 和 模 架 组 合 技 术 要 求 如 下 ：A.基 准 面 垂 直 度 误 差 300： 0.02；B.模 板 厚 度 方 向 两 平 面 平 行 度 误 差 300： 0.02；C.导 柱 导 套 孔 距 偏 差 ；.mD.导 柱 孔 至 基 准 面 边 距 偏 差 ；.E.组 合 后 定 动 模 固 定 板 上 下 平 面 平 行 度 误 差 300： 0.02；F.组 合 后 分 型 面 贴 合 间 隙 0.36.2 开 模 行 程 校 核选 取 标 准 模 架 及 确 定 各 模 板 尺 寸 后 ， 我 们 就 可 以 计 算 其 开 模 行 程 并 进 行 校 核 ， 以 确 定 注 射 机 的 选择 是 否 合 理 。由 于 本 设 计 采 用 的 是 点 浇 口 形 式 ， 故 为 多 分 型 面 注 射 模 ， 并 且 由 于 选 用 的 注 射 机 为 XS-ZY-125 型注 射 机 ， 故 最 大 开 模 行 程 与 模 具 厚 度 无 关 ， 如 图 所 示 ， 开 模 距 离 按 下 式 计 算 ：maxs【 图 6 2】 开 模 行 程13510sHm其 中 H1=60mm， H2=32mm， H3=10,故 ：s 110mm axs22第 七 章 成 型 零 部 件 设 计成 型 零 件 是 指 构 成 模 具 型 腔 的 零 件 ， 通 常 包 括 了 凸 模 、 凹 模 、 成 型 杆 、 成 型 块 等 。 设 计 时 应 首 先根 据 塑 料 的 性 能 、 制 件 的 使 用 要 求 确 定 型 腔 的 总 体 结 构 、 进 料 口 、 分 型 面 、 排 气 部 位 、 脱 模 方 式 等 ，然 后 根 据 制 件 尺 寸 ， 计 算 成 型 零 件 的 工 作 尺 寸 ， 从 机 加 工 工 艺 角 度 决 定 型 腔 各 零 件 的 结 构 和 其 他 细 节尺 寸 ， 以 及 机 加 工 工 艺 要 求 等在 工 作 中 ， 成 型 零 件 承 受 高 温 高 压 塑 件 熔 体 的 冲 击 和 磨 擦 。 在 冷 却 固 化 中 形 成 了 塑 件 的 形 体 、 尺寸 和 表 面 。 在 开 模 和 脱 模 时 需 要 克 服 塑 件 的 粘 着 力 。 成 型 零 件 在 充 模 保 压 阶 段 承 受 很 高 的 型 腔 压 力 ，它 的 强 度 和 刚 度 必 须 在 许 可 范 围 内 。 成 型 零 件 的 结 构 ， 材 料 和 热 处 理 的 选 择 及 加 工 工 艺 性 ， 是 影 响 模具 工 作 寿 命 的 主 要 因 素 。7.1 成 型 零 件 的 材 料 选 择构 成 型 腔 的 零 件 统 称 为 成 型 零 件 ， 本 例 的 模 具 成 型 零 件 包 括 凸 模 、 凹 模 和 侧 抽 芯 部 件 。 由 于 型 腔直 接 与 高 温 高 压 的 塑 料 相 接 触 ， 它 的 质 量 直 接 关 系 到 制 件 质 量 ， 因 此 要 求 它 有 足 够 的 强 度 、 刚 度 、 硬度 、 耐 磨 力 以 承 受 塑 料 的 挤 压 力 和 料 流 的 磨 擦 力 和 足 够 的 精 度 和 表 面 光 洁 度 ， 以 保 证 塑 料 制 品 表 面 光高 美 观 ， 容 易 脱 模 ， 一 般 来 说 成 型 零 件 都 应 进 行 热 处 理 ， 使 其 具 有 HRC40 以 上 的 硬 度 ， 如 成 型 产 生 腐蚀 性 气 体 的 塑 料 如 聚 氯 已 烯 等 。 还 应 选 择 耐 腐 蚀 的 钢 材 。根 据 塑 件 表 面 质 量 要 求 ， 查 塑 性 成 型 工 艺 与 模 具 设 计 附 录 G（ 常 用 模 具 材 料 与 热 处 理 ） ， 本设 计 成 型 零 件 选 用 3Cr2Mo 调 质 处 理 ， 硬 度 55HRC,耐 磨 性 号 好 且 处 理 过 程 变 形 小 。 还 有 较 好 的 电 加工 及 耐 腐 蚀 性 。7.2 成 型 零 件 结 构 设 计传 统 的 成 型 零 件 设 计 方 法 一 般 为 根 据 塑 件 结 构 及 精 度 尺 寸 ， 并 考 虑 塑 料 收 缩 率 ， 计 算 出 成 型 零 件的 工 作 尺 寸 ， 这 种 方 法 有 以 下 几 个 缺 点 ：A.自 由 曲 面 的 设 计 比 较 难 ；B. 曲 面 的 尺 寸 不 易 表 达 清 楚 ；C.计 算 量 大 ， 设 计 效 率 低 。 为 了 克 服 以 上 缺 点 ， 本 次 设 计 中 采 用 了 目 前 在 模 具 设 计 制 造 行 业 具 有 领 先 地 位 的 PRO/ENGINEER设 计 软 件 进 行 成 型 零 部 件 的 设 计 。7.2.1 PRO/E 中 的 模 具 模 块 设 计利 用 PRO/ENGINEER 内 置 的 模 具 设 计 模 块 进 行 设 计 一 般 有 以 下 几 步 ：a.在 设 计 的 塑 件 外 层 生 成 一 个 大 小 合 理 的 胚 料 ， 胚 料 即 以 后 生 成 的 凹 模 凸 模 的 大 小 ；23b.输 入 塑 件 材 料 的 收 缩 率 ， 为 后 面 生 成 成 型 零 件 提 供 参 数 ；c.用 cut 命 令 设 计 浇 注 系 统 的 主 流 道 、 分 流 道 及 浇 口 （ 也 可 在 生 成 模 具 成 型 零 件 后 再 完 成 浇 注 系统 的 设 计 ） ；d.用 parting surf 命 令 设 计 出 分 模 面 （ 包 括 主 分 模 面 及 侧 型 芯 分 模 面 ） ；e.采 用 split 命 令 进 行 自 动 分 模 ， 生 成 成 型 零 件 ， 同 时 检 测 分 模 面 是 否 有 问 题 ；f.用 molding 命 令 对 模 腔 进 行 填 充 ， 生 成 浇 注 件 。g.用 mold opening 定 义 模 具 开 模 动 作 生 成 爆 炸 图 。 以 下 对 凹 模 、 凸 模 的 设 计 分 述 。1.分 模 面 设 计由 于 塑 件 本 身 有 诸 多 孔 、 缺 口 ， 以 及 侧 抽 芯 孔 等 等 ,故 在 分 模 设 计 时 需 要 把 这 些 孔 全 部 补 上 ， 侧抽 芯 也 必 须 设 计 单 独 的 分 模 面 ， 模 具 才 能 够 顺 利 的 进 行 开 模 ， 通 常 把 在 PRO/E 中 进 行 补 面 的 过 程 称 为“靠 破 孔 ” ， 设 计 如 下 图 所 示 ：2.模 具 开 模 动 作 模 拟 及 开 模 检 测在 分 模 面 设 计 完 成 之 后 ， 可 由 分 模 面 和 坯 料 自 动 生 成 模 具 体 积 快 和 型 腔 ， 并 进 一 步 生 成 模 具 模 仁及 浇 注 件 。 在 此 基 础 上 ， 就 可 以 对 分 模 设 计 进 行 相 应 的 检 测 ， 如 倒 勾 检 测 、 拔 模 斜 度 检 测 等 等 ， 并 可简 单 的 模 拟 模 具 开 模 动 作 。此 外 ， 由 于 暂 时 只 对 模 具 进 行 了 公 母 模 及 侧 滑 块 的 简 单 划 分 ， 并 没 对 其 做 具 体 的 结 构 设 计 ， 所 以此 处 的 开 模 动 作 模 拟 也 只 是 为 了 进 行 模 具 的 倒 勾 检 测 及 拔 模 检 测 。开 模 图 及 各 检 测 结 果 如 下 所 示 ：【 图 7 1】 分 模 面【 图 7 2】 开 模24除 模 拟 开 模 动 作 之 外 ,我 们 还 可 以 利 用 PRO/ENGINEER 模 具 分 析 中 的 拔 模 检 测 功 能 ,检 查 模 具 的 拔模 斜 度 :分 别 对 定 模 和 动 模 进 行 拔 模 检 测 ,其 检 测 结 果 如 下 :结 论 :综 合 以 上 分 析 可 知 ， 分 模 设 计 无 倒 勾 存 在 ， 可 顺 利 开 模 ； 而 拔 模 检 测 图 显 示 ， 模 具 的 动 定 模两 侧 最 小 拔 模 斜 度 均 为 零 度 ， 不 过 考 虑 塑 件 的 结 构 较 小 ， 并 无 大 的 拔 模 面 存 在 ， 并 且 拔 模 距 离 均 只 有几 个 毫 米 ， 综 合 考 虑 ， 并 不 会 对 开 模 和 塑 件 质 量 产 生 大 的 影 响 。7.2.2 凹 模 结 构 设 计凹 模 是 成 型 塑 件 外 表 面 的 部 件 ， 凹 模 按 其 结 构 不 同 可 分 为 整 体 式 和 组 合 式 两 大 类 ， 而 组 合 式 又 可分 为 嵌 入 式 组 合 、 镶 拼 式 组 合 及 瓣 合 式 等 。 1.整 体 式 凹 模由 一 整 块 金 属 加 工 而 成 ， 其 特 点 是 牢 固 ， 不 易 变 形 ， 因 此 对 于 形 状 简 单 ， 容 易 制 造 或 形 状 虽 然 比较 复 杂 ， 但 保 可 以 采 用 仿 形 机 等 殊 须 加 工 方 法 加 工 的 场 合 是 适 宜 的 。 整 体 结 构 有 如 下 优 点 ：a.成 型 零 件 的 刚 性 好 ；b.模 具 分 解 组 合 容 易 ；c.零 件 数 量 少 ；d.制 品 表 面 分 型 痕 迹 少 ；e.模 具 外 形 尺 寸 可 以 减 少 。整 体 结 构 的 缺 点 如 下 ：a.难 以 排 气 ；b.需 要 采 用 精 密 磨 削 加 工 ；【图 73】拔模检测25c.制 品 的 棱 边 ， 拐 角 处 难 以 加 工 成 角 形 ；d.当 塑 料 制 品 形 状 复 杂 是 ， 其 型 腔 的 加 工 工 艺 性 较 差一 般 此 类 成 型 零 件 都 是 在 淬 硬 后 在 进 行 加 工 ， 所 以 整 体 结 构 的 模 具 采 用 电 火 花 成 型 加 工 为 主 、 铣削 加 工 、 磨 削 加 工 、 电 火 花 线 切 割 为 辅 的 加 工 方 法 ， 并 且 在 先 进 的 型 腔 加 工 机 床 还 未 普 遍 应 用 之 前 ，整 体 式 型 腔 一 般 只 用 在 形 状 简 单 的 小 形 塑 件 的 成 型 。2.组 合 式 凹 模组 合 式 型 腔 是 由 两 个 以 上 零 件 组 合 而 成 的 。 这 种 型 腔 改 善 了 加 工 工 艺 性 ， 减 少 了 热 处 理 变 形 ， 节约 了 模 具 贵 重 材 料 ， 但 结 构 较 复 杂 ， 装 配 比 较 麻 烦 ， 塑 件 制 品 表 面 可 能 留 有 镶 拼 痕 迹 ， 组 合 后 的 型 腔牢 固 性 较 差 。 因 此 ， 这 种 型 腔 主 要 用 于 形 状 复 杂 的 塑 料 制 品 的 成 型 。组 合 式 型 腔 的 组 合 形 式 很 多 ， 常 见 的 有 嵌 入 式 、 镶 拼 式 及 瓣 合 式 几 种 ：嵌 入 式 组 合 型 腔 ：a.整 体 嵌 入 式 组 合 型 腔 。 对 于 小 型 塑 件 采 用 多 型 腔 塑 料 模 成 型 时 ， 各 单 个 型 腔 一 般 采 用 冷 挤 压 、电 加 工 、 电 铸 等 方 法 制 成 ， 然 后 整 体 嵌 入 模 中 。 型 腔 镶 件 的 外 形 通 常 是 带 台 阶 的 圆 柱 形 ， 先 嵌 入 型 腔固 定 板 后 ， 再 用 支 撑 板 、 螺 钉 将 其 固 定 ； 如 要 求 严 格 定 位 时 ， 可 用 销 钉 或 平 键 定 位 防 转 。此 型 腔 形 状 及 尺 寸 一 致 性 较 好 ， 更 换 方 便 ， 可 节 约 贵 重 金 属 ， 但 模 具 体 积 较 大 ， 用 特 殊 加 工 法 。b.局 部 镶 嵌 式 组 合 型 腔 。 为 了 加 工 方 便 或 由 于 型 腔 某 一 部 位 容 易 磨 损 ， 需 要 更 换 者 采 用 局 部 镶 嵌的 办 法 ， 此 部 位 的 镶 件 单 独 制 成 ， 然 后 嵌 入 模 体 。此 外 还 有 镶 拼 式 、 瓣 合 式 等 组 合 型 腔 形 式 ， 在 此 不 做 阐 述 。 由 以 上 的 比 较 容 易 看 出 ， 当 塑 件 较 小 ，形 状 较 为 复 杂 式 ， 并 且 一 模 多 腔 成 型 时 ， 采 用 嵌 入 式 组 合 型 腔 是 较 为 合 理 的 选 择 ， 故 此 例 选 用 的 凹 模形 式 即 为 整 体 镶 嵌 式 ， 四 个 型 腔 分 为 四 个 镶 块 ， 固 定 方 式 采 用 支 撑 板 固 定 ， 故 不 需 要 安 装 螺 钉 ， 其 结构 如 图 所 示 ：图 7 4】 凹 模26【 图 7 5】 型 腔 镶 块7.2.3 凸 模 结 构 设 计凸 模 设 计 的 方 法 与 凹 模 设 计 方 法 基 本 一 样 ， 由 塑 件 的 结 构 形 式 可 知 ， 凸 模 也 采 用 局 部 镶 嵌 形 式 ，考 虑 定 模 部 分 无 支 撑 板 ， 故 镶 块 的 固 定 形 式 不 同 于 凹 模 镶 块 ， 而 采 用 内 六 角 圆 柱 螺 钉 固 定 ： 【 图 7 6】 凸 模27【 图 7 7】 型 芯 镶 块7.2.4 型 腔 型 芯 尺 寸 计 算 ：由 于 本 设 计 采 用 PRO/ENGINEER 设 计 软 件 ， 所 以 型 腔 及 型 芯 的 各 尺 寸 可 在 PRO/ENGINEER 中 设 置 塑性 材 料 的 收 缩 率 后 自 动 得 到 ， 故 在 此 不 做 手 工 计 算 ， 型 腔 尺 寸 参 见 附 图 -型 芯 镶 块 。28第 八 章 侧 向 分 型 抽 芯 机 构 设 计当 塑 件 侧 壁 上 带 有 的 与 开 模 方 向 不 同 的 内 外 侧 孔 或 侧 凹 等 阻 碍 塑 件 成 型 后 直 接 脱 模 时 ， 必 须 将 成型 侧 孔 或 侧 凹 零 件 做 成 活 动 的 ， 这 种 零 件 称 为 侧 型 芯 （ 俗 称 活 动 型 芯 ） 。 在 塑 件 脱 模 前 必 须 先 抽 除 侧型 芯 ， 然 后 再 从 模 具 中 推 出 塑 件 ， 完 成 侧 型 芯 的 抽 出 和 复 位 的 机 构 即 叫 做 侧 向 分 型 抽 芯 机 构 。 本 设 计中 ， 塑 件 的 一 端 有 两 个 侧 孔 ， 故 必 须 设 计 侧 向 分 型 抽 芯 机 构 ， 模 具 才 能 顺 利 脱 模 。8.1 侧 向 分 型 抽 芯 机 构 类 型 选 择侧 向 分 型 抽 芯 机 构 根 据 动 力 来 源 的 不 同 ， 一 般 可 将 其 分 为 机 动 、 液 压 或 气 动 以 及 手 动 等 三 大 类 型 。机 动 侧 向 分 型 与 抽 芯 机 构 是 利 用 注 射 机 开 模 力 作 为 动 力 ， 通 过 有 关 传 动 零 件 使 力 作 用 于 侧 向 成 型零 件 而 将 模 具 侧 向 分 型 或 把 侧 向 型 芯 从 塑 料 制 品 中 抽 出 ， 合 模 时 又 靠 它 使 侧 向 成 型 零 件 复 位 。 这 类 机构 虽 然 结 构 比 较 复 杂 ， 但 分 型 与 抽 芯 无 需 手 工 操 作 ， 生 产 率 较 高 ， 并 且 机 动 抽 芯 具 有 较 大 的 抽 芯 力 ，抽 芯 距 大 ， 故 生 产 中 广 泛 采 用 ， 故 本 设 计 采 用 机 动 侧 向 分 型 抽 芯 机 构 。机 动 抽 芯 按 传 动 方 式 又 可 分 为 斜 导 柱 分 型 与 抽 芯 机 构 、 斜 滑 块 分 型 与 抽 芯 机 构 、 齿 轮 齿 条 抽 芯 机构 和 其 它 形 式 抽 芯 机 构 ， 本 设 计 选 用 斜 导 柱 分 型 与 抽 芯 机 构 。8.2 抽 芯 距 确 定 与 抽 芯 力 计 算8.2.1 抽 芯 距侧 向 型 芯 或 侧 向 成 型 模 腔 从 成 型 位 置 导 不 妨 碍 塑 件 的 脱 模 推 出 位 置 所 移 动 的 距 离 成 为 抽 芯 距 ， 通常 用 s 表 示 。 此 外 ， 为 安 全 起 见 ， 侧 向 抽 芯 距 离 通 常 壁 塑 件 上 的 侧 孔 、 侧 凹 的 深 度 或 侧 向 凸 台 的 高 度大 2 3mm。由 图 8 1 可 知 ， 本 塑 件 的 侧 孔 即 六 角 孔 的 深 度 为 3.5mm， 故 抽 芯 距 ：s 3.5 2 3（ mm） ， 取 s 6mm8.2.2 抽 芯 力【 图 8 1】 抽 芯距29抽 芯 力 的 计 算 同 脱 模 力 的 计 算 相 同 ， 对 于 侧 向 凸 起 较 少 的 塑 件 的 抽 芯 力 通 常 比 较 小 ， 仅 仅 是 克 服塑 件 与 侧 型 腔 的 粘 附 力 和 侧 型 腔 滑 块 移 动 时 的 摩 擦 阻 力 。 对 于 侧 型 芯 的 抽 芯 力 ， 往 往 采 用 如 下 的 公式 进 行 估 算 ：( 塑 料 成 型 工 艺 与 模 具 设 计 5 59)(cosin)CFhp式 中 ： 抽 芯 力 (N）C侧 型 芯 成 型