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紫瑯職業(yè)技術學院 2012屆 專業(yè)畢業(yè)設計（論文）開題報告 姓名 殷林煜 系部 機電系 專業(yè) 模具設計與制造 班級 模具101 題目 水杯蓋注塑工藝分析與模具設計 一、選題背景、目的及意義 背景：模具制造在機電產品制造行業(yè)中應用廣泛，而注塑模是實現加工工藝的主要工藝裝備在制造行業(yè)中占有重要地位。 目的：能給生活中的各行各業(yè)帶來方便，減少模具的損壞，降低成本。設計能鍛煉自身的專業(yè)知識。 意義：模具在現在的制造業(yè)中所產生的意義重大，它作為重要的生產裝備和工藝發(fā)展的方向。在現在化的生活中作用意義非凡。 二、主要內容及提綱 （需緊密結合論題，提綱中應包含一級和二級目錄） 1、使用數控技術、數控機床的高效率、高精度進行模具設計和加工已經成為當今社會的主流。 本文是關于注塑模的設計，設計的制品是大口杯蓋。首先對制品進行尺寸的選擇和性能形狀的分析，然后根據分析選擇注塑材料和注射機。進行模具設計，也就是對模具的型腔、型芯和澆注系統進行設計，再利用AutoCAD畫出整個模具的裝配圖。 2、設計內容 目 錄 1零件材料選擇及性能 2注射機的選擇 3成型零件的設計 4澆注系統設計 5頂出機構設計 6 塑料模溫控系統設計 7 繪制實體裝配圖和平面零件及裝配圖 8 模具的試模與修模 致謝詞 參考文獻 三、主要方法和措施 結合所學習到的知識和平時實習時所積累的經驗，對于所加工的工件進行詳細的介紹。 主要方法和措施有： 1.上網查找資料 2.圖書館查找資料 3.指導老師意見 四、主要參考文獻 1. 洪鐘德.簡明機械設計手冊.上海：同濟大學出版社，2004. 2. 黨根茂.駱志斌等.模具設計與制造. 西安：西安電子科技大學出版社，2004。 3. 李志剛.中國模具設計大典. 2003. 4. 黃毅宏.模具制造工藝學.機械工業(yè)出版社，2003. 5. 曾志新，呂明機械制造技術基礎. 武漢：武漢理工大學出版社,2003. 6. 馬曉均，主編.畫發(fā)幾何及機械制圖.廣州：華南理工大學出版社,2002. 7.吳祖育，主編.數控機床.上海:科學技術出版社，2003. 8.毛謙德，主編，《袖珍機械設計師手冊》，機械工業(yè)出版社.2001. 2012年11月中旬—12月上旬 依照任務書閱讀文獻，收集資料準備草案 2012年12月上旬—12月中旬 確定方案，編寫設計開題報告，并交老師審核 2012年12月中旬—2013年3月中旬 完成初稿，交老師審核。 2013年3月中旬—4月下旬 完成二稿，交老師審核 2013年4月下旬—5月下旬 定稿并提交畢業(yè)設計相關資料，準備答辯 2013年6月1-2日 答辯 學生簽名： 年 月 日 指導教師意見（對選題的有效性、研究方法的正確性、課題的廣度、深度的意見及開題是否通過）： 通過（ ） 修改后通過 （ ） 未通過 （ ） 指導教師簽名： 年 月 日 注：開題報告裝訂在畢業(yè)設計（論文）任務書后 開題是否通過請指導教師在括號內打“ √” 畢業(yè)設計 題 目： 水杯蓋注塑工藝分析與模具設計 副 標 題： II 摘要 摘 要 本文是關于注塑模設計，設計的制品是水杯蓋。首先對制品進行尺寸的選擇和性能形狀的分析，然后根據分析選擇注塑材料和注射機。進行模具設計，也就是對模具型腔、型芯和澆注系統進行設計，再利用AutoCAD畫出整個模具的裝配圖。 關鍵詞：注塑機 ，型腔， 型芯， 澆注系統 I 水杯蓋注塑工藝分析與模具設計 引 言 (1)模具制造中數控技術的重要性 數控技術是以數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統制造產業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成機電一體化產品，其技術范圍覆蓋很多領域：(1)模具制造技術； (2)信息處理、加工、傳輸技術；(3) 伺服驅動技術；(4) 自動控制技術；(5) 軟件技術；(6) 傳感器技術軟件技術等。 (2) 塑料模具工業(yè)的發(fā)展現狀 這幾年來，在國家產業(yè)政策和與之配套一系列國家經濟政策的支持和引導下，模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為12%，1998年我國模具工業(yè)產值為245億，至2005年我國模具總產值約為360億元，其中塑料模約30%。在未來的模具市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。 （3）在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD技術 CAD技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術。塑料制件及模具的3D設計與成型過程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；開發(fā)新的成型工藝和快速經濟模具；以適應多品種、少批量的生產方式。 （4） 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平 由于塑料模成型制品日漸大型化、復雜化和高精度要求，以及高生產率要求，必須提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計和制造水平。 5 目錄 目　　錄 摘 要 I 引 言 II 1、零件材料選擇及性能 2 1.1、零件結構分析 2 1.1.1 2 1.1.2 2 1.2、塑料性能 2 1.2．1 2 1.2.2 2 2.2． 2 2、注射機的選擇 3 2.1.制品的幾何屬性 3 2.2.注射機的選用 3 2.2．1 注射量的計算 3 2.2．5 注射壓力 4 2.3. 模具閉合厚度的較核 4 3、成型零件設計 5 3.1. 動模結構設計 5 3.1.1 5 3.2. 定模結構設計 6 3.3. 型腔分型面設計 6 3.4. 成型零件工作尺寸計算 7 3.4.1型腔內徑尺寸的計算 7 3.4．2 型芯徑向尺寸的計算 7 3.4．3 型腔深度尺寸的計算 7 3.4．4 型芯高度尺寸的計算 8 3.5. 型腔壁厚與底板厚度的計算 8 4、澆注系統的設計 8 4.1．主流道設計 8 4.1．1主流道尺寸 8 4.1．2主流道襯套的形式 8 4.1．3主流道襯套的固定 8 4.2． 分流道設計 9 4.2．1 9 4.2．2 9 4.3.冷料井設計 9 4.4.澆口的設計 9 4.4.1 9 4.5．排氣孔道的設計 10 5、頂出機構設計 10 5.1．頂出機構 11 5.1．1 11 5.1．2 11 5.1．3 11 5.1．4 11 5.1．5 11 5.2復位機構 13 5.3．導向機構設計 13 6、塑料模溫控系統 14 6.1．型腔上的冷卻 14 7、模具的試模與修模 16 7.1. 粘著模腔 16 7.2. 粘著模芯 16 7.3. 粘著主流道 16 7.4. 成型缺陷 17 致 謝 19 參考文獻 20 水杯蓋注塑工藝分析模具設計 1、零件材料選擇及性能 1.1、零件結構分析 圖—1制品零件圖 1.1.1 技術參數：無塌陷，劃痕，變形。表面光滑。 1.1.2 注塑制品大口杯蓋其特點如下： （1） 要求材料強度不大，剛度一般。 （2）如圖（1）分析得，該制品精度不高，表面粗糙度要求一般。 在注塑制品中，杯蓋采用聚丙烯注塑而成。 1.2、塑料性能 查《中國模具設計大典》表8.3-7得材料PP特如下： 1.2．1、 使用性能：乳白色、無臭、無味、無毒熱塑性塑料。密度為0.91g/cm3,熔點165C,燃點5900C,彈性模量3500Mpa,不吸水,導熱性低,耐酸堿鹽腐蝕,有良好的絕緣性能,化學穩(wěn)定性和良好的物理機械性能及加工性能. 1.2.2加工性能： 1 磨擦系數低。 2 耐強酸或氧化性酸。 3 流動性好。 4 結晶度高。 5不吸水。一般可不用干燥處理。 6 模具澆注系統以料流阻力小，進料口小。 7 宜用螺桿式注塑機成型。 1.2．3物理熱性能如下表-3： 表3物理熱性能表 參數 密度（g/cm3） 熔點（） 收縮率 數值 0.91 165 0.6%-2% 表-3 2、注射機的選擇 2.1.制品的幾何屬性 利用AutoCAD按圖紙的尺寸要求畫出零件實體圖形，接著利用軟件“分析----模具分析——模型質量屬性”可以查到該制品的幾何屬性為： 體積 = 3.6110586e+04 毫米^3 曲面面積 = 1.6286860e+04 毫米^2 密度 = 9.1000000e-10 公噸 毫米^3 質量 = 3.2860634e-05 公噸 2.2.注射機的選用 2.2．1 注射量的計算 G≤ nG1+G2 n為型腔中的型腔數,這里n=1。 G1每個制品的體積量?！? G2澆注系統的體積量，初步設澆注系統的體積量為30 cm3 Gmax為注塑機的最大澆注體積量 =（3.6110586+30）/0.8 = 42.01382325 cm3 2.2．2 由PP加工性能得，注塑機選螺桿式。 2.2．3 由PP加工性能，查《模具設計與制造》表8-2得，其成型壓力為Pc=25MPa 2.2．4 鎖模力確定， 模具的額定鎖模力為: F≥ K*Pc*A A為塑料制品和澆注系統在分型面上總投影面積。（mm2） 利用AutoCAD，“分析---測量----面積”可以查到該制品的投影面積是： 制品投影面積=2304.91 mm2 澆注系統=300 mm2 塑料在分型面投影面積 A=2304.91+300 =2604.91 Pc是熔融塑料在型腔內的平均壓力，查《模具設計與制造》表8-2得 Pc=25MPa K為安全系數，常取K=1.1—1.2，這里取1.1 F=1.1*25*2604.91 =71.64(KN) 2.2．5 注射壓力 注射壓力是成型柱塞或螺桿施于料筒內熔融塑料上的壓力。常取70～150 MPa。由塑料加工性能得注塑壓力為80—130 MPa.注射機的最大注射壓力要大于成型制品所需的注射壓力。 根據以上的數據，查《模具設計與制造》表8-3，選用SX-ZY-125注塑機，參數如表-5 表-5 注塑機參數表為 螺桿直徑 mm 42 理論注射容積 cm3 125 注射壓力 MPa 119 鎖模力 KN 900 模板最大行程 mm 300 模具最大厚度 mm 300 模具最小厚度 mm 200 拉桿內間距(寬*高) mm 538×520 噴嘴球頭半徑 mm SR18 頂出形式 mm 中心距230 模具定位孔直徑 mm ?100 表-5 2.3. 模具閉合厚度的較核 模具閉合時厚度在注射機動、定模板的最大閉合高度與最小閉合高度之間，其關系按下式較核： Hmin ≤ Hm ≤ Hmax 式中 Hmin—注射機允許的最小模具厚度（mm） Hm—模具閉合厚度（mm） Hmax—注射機允許最大模具厚度（mm） Hmax=最大模具厚度+模板最大行程其中 =600mm Hmin=200mm, Hmax =550mm, Hm=235mm . 故滿足要求。 3、成型零件設計 3.1. 動模結構設計 動?？梢灾苯油瞥雒撃?。 3.1.1模具做成鑲件形式，因為頂桿加工簡單、更換方便、脫模效果好，因此用頂桿脫模機構。結構圖-2 圖 2 動模裝配結構圖 3.2. 定模結構設計 定模的結構設計。如圖3 圖-3定模的裝配結構 3.3. 型腔分型面設計 如何確定分型面，需要考慮的條件比較多。由于分型面受到塑件在模具中成型位置、澆注系統設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀和推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素影響，因此在選擇分型面時綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理方案。選擇分型面時應遵循以下幾項原則： 1 分型面應該選塑件外形最大輪廓處。 2 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一側。 3 保證塑件精度要求。 4 滿足塑件外觀質量要求。 5 便于模具加工制造。 6 對成型面積影響。 7 對排氣效果的影響。 8 對側向抽芯的影響。 根據第1、2、5、6選擇以下的分型面，如圖-4 圖-4 分型面示意圖 圖-4 3.4. 成型零件工作尺寸計算 根據制品尺寸及其公差，查SJ1372標準（《中國模具設計大典》），得制品的精度為5級。 由于模具制造允差和制品尺寸公差間存在對應的關系。查《中國模具設計大典》表8.5-64，得模具的制造精度為IT9。 3.4.1型腔內徑尺寸的計算 模具型腔內徑計算公式： Dm=（D+DQ-3/4△） 式中 ： Dm --型腔的內徑尺寸（mm）， z--模具制造公差，取z=（1/6～1/3）△， 塑件精度等級為5級，型腔尺寸精度為IT6，取1/3△ D-- 制品最大尺寸(mm)； Q-- 塑料平均收縮率1.3%，按經驗取1.2%； △--制品公差； 3/4--系數，可隨制品精度變化，一般取0.5～0.8之間，若制品偏差小則取大值，若制品偏差大則取小值。 D頂=（D+DQ-3/4△） = （91+91*0.015-3/4*0.22）+00。22=91.15+00.073 mm D基=（D+DQ-3/4△） = （72+72*0.015-3/4*0.2）+01/3*0.2=72.42+00.067 mm 3.4．2 型芯徑向尺寸的計算 模具型芯徑向尺寸是由制品的內徑尺寸所決定，與型腔徑向尺寸的原理是 一樣的，則分為兩個部分來計算： dm=（D1+DQ+3/4△） 式中： dm --型芯的外徑尺寸（mm）； D1 -- 制品內徑最小尺寸(mm)； 其余符號含義同型腔的計算公式。 D動=（D1+DQ+3/4△） =(15+15*0.015+3/4*0.2)-01/3*0.2 =15.38-00.067 mm D定=（D1+DQ+3/4△） =(13.5+13.5*0.015+3/4*0.18)-01/3*0.18 =13.84-00.067 mm 3.4．3 型腔深度尺寸的計算 模具型腔深度尺寸是由制品高度尺寸所決定的，設制品高度名義尺寸為最大尺寸，其公差為負偏差-△，型腔深度名義尺寸是最小尺寸，其公差為正偏差+δz。由于型腔底部或型芯端面的磨損很小，可以省去磨損量δc，在計算中取δz=△/3，加上制造偏差是： 7 HM =（h1+h1Q-2/3△） 式中 HM --型芯的外徑尺寸（mm）； h1 --制品高度最大尺寸（mm）。 制品高度最大尺寸是h1=24mm, △=0.64 , δz=△/4=0.16 HM1 =（h1+h1Q-2/3△） =(24+24*0.015-2/3*0.36)+01/3*0.36=24.3+00.12mm HM2 =（h2+h2Q-2/3△） =(10.68+10.68*0.015-2/3*0.36)+01/3*0.36=10.6+00.12mm 3.4．4 型芯高度尺寸計算 模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定的，假設制品深度尺寸H1是最小尺寸，其公差為正偏差+△。型芯高度尺寸是最大尺寸，其公差為正偏差-δz。根據有關經驗公式： hM =（H1+H1Q+2/3△） 式中 ： hM --型芯高度尺寸（mm）； H1 --制品深度最小尺寸（mm）。 HM定 =（H1+H1Q+2/3△）=(10.38+10.38*0.015+2/3*0.36)=10.78-00.12 3.5. 型腔壁厚與底板厚度計算 要確定型腔壁厚的方法有計算法和經驗法。計算法有按強度、按剛度計算兩種。經驗有查圖法和查表法。目前經驗法應用比較多，直接憑生產經驗確定模具 結構尺寸。 查《中國模具設計大典》表8.5-78得知，鑲件壁厚取8mm，模套取15mm。 4、澆注系統的設計 4.1．主流道設計 4.1．1主流道尺寸 主流道是一端與注射機噴嘴相接觸的，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道，主流道出口端尺寸為12mm。 4.1．2主流道襯套的形式 主流道入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬于易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即是澆口套，便有效的選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理。其尺寸如圖5： 4.1．3主流道襯套的固定 主流道襯套與定位環(huán)設計成整體式，主流道襯套見圖-5 8 4.2． 分流道設計 4.2．1分流道是澆注系統中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化和流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。所以分流道設計應滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地充到型腔中。 圖-5主流道襯套圖 圖5 在本設計中應選擇半圓形截面的分流道口。尺寸如圖-6 4.2．2分流道的表面粗糙度因為分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內表面粗糙度Ra ，并不要求很低，一般取1.6μm 左右既可，這樣表面稍不光滑，并有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。 4.3.冷料井設計 冷料井設置在主流道的末端，直徑應稍大于主流道直徑，冷料井可防止冷料進入型腔而影響制品的質量均勻性和外觀完美性。采用倒錐形頭拉料冷料井結構。冷料井直徑取d3= 5mm。 4.4.澆口的設計 澆口稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統中截面最小部分，卻是澆注系統的關鍵部分，澆口位置、形狀及尺寸對塑件性能和質量的影響很大。本設計采用點澆口。 4.4.1澆口的位置和尺寸要求比較嚴格，初步試模后需進一步修改澆口尺寸，不論采用哪種澆口，開設位置對塑件成型性能及質量影響比較大，所以合理選擇澆口的開設位置是提高質量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同并影響模具結構。總之要使塑件具有良好的性能和外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則： 1 澆口應開設在塑件壁厚最大處。 2 輸管盡量縮短流動距離。 3 必須盡量減少熔接痕。 9 圖-6分流道截面圖 圖-6 圖-7 澆口尺寸圖 圖-7 4 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。 5 注意對外觀質量的影響。 6 應有利于型腔中氣體排出。 7 考慮分子定向影響。 8 避免產生噴射和蠕動。 澆口的尺寸設計。參照《模具設計與制造》具體尺寸如圖7 4.5．排氣孔道的設計 排氣孔道的作用是把型腔與型芯周圍空間的氣體及熔料所產生的氣體排到模具之外。該注射模屬于中小型模具，在推桿的間隙和分型面上都具有排氣效果，已能滿足。 5、 頂出機構設計 制品推出是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質量的好壞將最后決定制品的質量，因此，制品的推出是不可忽視。在設計推出脫模機構時應遵循下列原則： 10 5.1．頂出機構 5.1．1 推出機構應盡量設置在動模一側 由于推出機構的動作是通過裝在注射機合模機構上的頂桿來驅動，所以一般情況下，推出機構設在動模一側。在分型面設計時應盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側。 5.1．2 保證塑件不因推出而變形損壞 為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設計時應該仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理選擇推出方式及推出位置。推力點應作用在制品剛性好的部位，如筋部、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點作用在制品的薄平面，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。 從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。 5.1．3 機構簡單動作可靠 推出機構應使推出動作靈活，制造方便，機構本身要有足夠的強度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件能夠順利脫模。 5.1．4 良好的塑件外觀 推出塑件的位置應該盡量設在塑件內部，或隱蔽面與非裝飾面，對于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質量。 5.1．5合模時的正確復位 設計推出機構時，必須考慮合模時機構的正確復位并保證不與其他模具零件相干擾。 分析：根據以上的原則，由于頂桿加工簡單、更換方便、脫模效果好，因此選用頂桿脫模機構。 脫模力的計算 當脫模開始時，阻力最大，推桿剛度及強度應按此時的受力計算。 對于厚壁圓形件 其中：Q—脫模力（N） E—塑料的彈性模量，E=3.5*103MPa； u—泊桑比，PP取0.42； —塑料的平均收縮率，選用=1.2%； 11 L—塑料對型芯的包容長度（cm）； r—塑料型芯的平均半徑cm； k—系數，隨和變化，查表取k=3.18； f—制品與型芯之間的靜摩擦系數，常取f=0.1～0.2,取f=0.2 ∴ =15170N 脫模機構的設計 (1)推桿的長度 頂出行程S頂=h凸+e 式中 e—頂出行程余量 h凸—型芯成型高度 已知h凸=52mm,e=5mm ∴S頂=57mm 頂桿選擇標準長度為125mm (2) 頂桿直徑 根據壓桿穩(wěn)定公式計算出頂桿直徑： （m） 式中 d——頂桿直徑； ——安全系數,常取=1.5； L——頂桿長度； n——頂桿數目； =3.88mm 取標準尺寸d=6mm 頂桿直徑強度較核： 12 （MPa） 其中， ：頂桿所受應力(Mpa); []：頂桿的材料的許用應力(Mpa); 滿足條件。 查《模具設計簡明手冊》有D=12-0.2 ,L=90+2.0,S=5-0.05 設計的頂出機構如圖-8 5.2復位機構 脫模機構完成塑料制件頂出后，為了進行下一次循環(huán)必須回復到初始位置。采用彈簧復位，彈簧在頂出板和動模板之間，頂出塑料件時，彈簧被壓縮下去。合模時，只要注塑機的頂桿離開模具頂板，彈簧的回復力將頂出機構復位。選用4根復位彈簧。分別套在兩根頂桿和兩根定位桿上。彈簧定位桿和頂桿安裝在同一固定定板上，頂桿工作端面與分型面齊平，低于動模表面不大于0.05mm。 圖-8 頂出桿機構圖 圖-8 5.3．導向機構設計 A. 采用導柱導向 因導柱起導向作用，不用考慮受壓力的作用，所以只需要保證導向就行了。 選?。褐蓖ㄐ停ˋ型）導柱，采用T8淬硬到HRC50～55。 B.導套 與導柱配合使用。 13 　圖-9 6、塑料模溫控系統 在注射工藝過程中，模具溫度將直接影響制品質量和注射周期。對于任何塑料制品，模溫波動大都是不利的。過高的模溫會使制品在脫模后發(fā)生變形。 延長冷卻時間，使生產率降低。過低的模溫會使降低塑料的流動性，很難充滿型腔，增加制品的內應力和明顯的溶接痕等缺陷。由中國模具設計大典查得PP在注射成型時所需的模溫是100-150度 。PP是要求較高的模溫，由于模具不斷的被注入熔融塑料加熱，模溫升高，單靠模具自然散熱不能使其保持較低的溫度，所以必須加冷卻系統。 6.1．型腔上的冷卻 設計冷卻裝置的目的是為了防止塑件在脫模時發(fā)生變形，縮短成型周期和提高塑件質量。模具冷卻劑用水。水冷，是在模具型腔周圍和型芯內開設冷卻水通道，使水在其中循環(huán)，帶走熱量，維持所需的模溫。水的熱容量大，成本低。 采用外連結直通式，是最簡單的，用塑料管和水管接頭從外部連接，就可以連接成單路循環(huán)或多路循環(huán)的方式。 冷卻裝置開設原則如下： 1． 盡量保證塑件收縮均勻，維持模具熱平衡。 2． 冷卻水孔的數量越多，孔徑越大，將對塑件冷卻就越均勻。 3． 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，既水孔的排列和型腔形狀盡量相吻合，當塑件壁厚不均勻時，厚壁處水孔應該靠近型腔，距離要小，一般水孔邊離型腔距離不得小于10mm，則常用12~15mm。 4． 澆口處加強冷卻。熔融塑料填充型腔時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠，溫度越低。因此澆口附近應該加強冷卻，通入冷水，而在溫度較低的外側則只需要通過經熱交換后的溫水就可以。 5． 降低入水與出水的溫差，如果入水和出水溫差太大，會使模具的溫度分布不均勻，尤其對流程很長的大型塑件，料溫越流越低。為使整件的冷卻速度大致相同，可以改變冷卻孔排列的形式。 6． 將結合塑料的特性和塑件的結構，合理考慮冷卻水通道的排列形式。 14 7． 縮大的塑件應該沿其收縮方向開設冷卻通道。冷卻流道的設計要考慮塑件的壁厚。塑件壁厚越大，則所需冷卻時間越長。 8． 冷卻水通道要以免接近塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢，影響強度。 9． 保證冷卻通道不泄漏，密封性能好，以免在塑件上造成斑紋。 10． 冷卻系統的設計要考慮盡量避免與模具結構中其它部分的干涉現象，冷卻水通道開設時，受到模具上各種孔（鑲塊接縫等）的結構限制，要按理想情況設計是困難的。 11． 冷卻通道的進口和出口接頭盡量不要高出模具外表面，既要埋入模板內，以免模具在運輸過程中造成損壞。 12． 冷卻水通道要易于加工和清理?？讖皆O計為8~12mm。 具體計算設計如下，假設熔融塑料產出的熱量全部傳給模具，其熱量為: n為每小時注射的次數,由制品的成型條件得，每個周期大概為50S-160S取120S，每小時注射次數n=60*60*60/120=1800次。 m為每次注射的塑料質量（千克/次）。根據澆注系統估算 m大概為0.08千克/次。 C塑料的比熱容（）,查《模具設計與制造》表8-28得C=1759 熔融塑料進入模腔的溫度（）。由制品的加工性能得：=90-120，這里取110。 制品脫模的溫度（），根據制品塑料的特性，取為模溫：=80 =7598880（J/h） 計算用水量 　　　　?。╧g/s） M通過模具的冷卻水的質量（kg）。 為模具單位時間內積累的熱量(J/h)。 為導熱系數()，查模具設計與制造表8-28得=829。 為進水溫度（），這里取100。 為出水溫度（。），比脫模溫度要低，取50。 =183kg 根據冷卻水處于湍流狀態(tài)下的流速成與水管直徑d的關系，則確定模具冷卻水管道的直徑d. 15 M為冷卻水的質量（kg）. 為管道內冷卻水的流速，取(0.8-2.5m/s)這里取2.3m/s. 為水的密度（kg/）. =10.6mm L圓整，d=10mm. 由于型腔尺寸比較小，所以把冷卻系統設在模板中。 7、模具的試模與修模 試模中獲得的樣件是對模具整體質量的一個全面反映。檢驗樣件來修正和驗收模具，是塑料模具這種特殊產品的特殊性。起初，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件，常因塑件被粘附于模腔內，甚至因流道粘著制品被破壞。這是試模首先應當解決的問題。 7.1. 粘著模腔 制品粘著在模腔上，指塑件在模具開啟后，與設計意圖相反，離開型芯一側，滯留于模腔內，致使脫模機構失效，制品無法取出的一種反?，F象。其主要原因是： （1） 注射保壓和注射高壓時間過長，可以造成過量充模。 （2） 注射壓力過高，或注射保壓壓力過高。 （3） 模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。 （4） 冷卻時間過短，物料未能固化。 （5） 型腔內壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過損傷性沖擊，增加脫模阻力。 7.2. 粘著模芯 （1） 注射壓力和保壓壓力過高或時間過長而造成過量充模，尤其成型芯上有加強筋槽的制品，情況更為明顯。 （2） 可能存在不利脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進。 （3） 模腔溫度過高，使制件在設定溫度內不能充分固化。 （4） 冷卻時間過長，制件在模芯上收縮量大。 （5） 機筒與噴嘴溫度過高，不利于在設定時間內完成固化。 7.3. 粘著主流道 （1） 閉模時間太短，使主流道物料來不及充分收縮。 （2） 主流道襯套內孔尺寸不當，未達到比噴嘴孔大0.5～1 ㎜. （3） 主流道拉料桿不能正常工作。 16 （4） 料道徑向尺寸相對制品壁厚過大，冷卻時間內無法完成料道物料的固化。 （5） 主流道襯套區(qū)域溫度過高，無冷卻控制，不允許物料充分收縮。 一旦發(fā)生上述情況，先要設法將制品取出模腔，不惜破壞制件，保護模具成型部位不受損傷。仔細查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面對注射工藝進行合理調整；另一方面要對模具成型部位進行現場修正，直到認為達到要求，方可進行二次注射。 7.4. 成型缺陷 當注射成型得到了近乎完整的制件時，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯綜復雜的，很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來著手修正，逐個排除，逐步改進，則可得到理想的樣件。下面就對度模中常見的成型制品主要缺陷及其改進的措施進行分析。 （1） 注射填充不足 所謂填充不足指在足夠大的壓力，足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這種現象極為常見，其主要原因有： a. 熔料流動阻力過大 這主要有下列原因：主流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動。盡量采用整圓形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動性能不佳，制品壁厚過薄。 b. 型腔排氣不良 這是極易被忽視的現象，是一個十分重要的問題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉角處、深凹處等，必須合理的安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產生燒焦現象。 c. 鎖模力不足 因注射時動模稍后退，制品產生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料，應調大鎖模力，保證正常制件料量。 （2） 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒） 和第一項相反，物料不僅充滿型腔，而且出現毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺的存在，其主要原因有： a. 模具局部配合不佳 b. 模板翹曲變形 c. 注射過量 d. 鎖模力不足 e. 流動性過好 （3） 制件尺寸不準確 初次試模時，經常出現制件尺寸和設計要求尺寸相差較大。這時不要輕易修改型腔，應行從注射工藝上找原因。 a. 尺寸變大 注射壓力過高，保壓時間過長。此條件下產生了過量充模，收縮率趨向小值，使制件的實際尺寸偏大；模溫較低，事實上熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小 17 值。這時要繼續(xù)注射，提高模具溫度，降低注射壓力，縮短保壓時間，制件尺寸可得到改善。 b. 尺寸變小 注射壓力偏低、保壓時間不足，制在冷卻后收縮率偏大，會使制件尺寸變??；模溫過高，制件從模腔取出時，體積收縮量大，尺寸偏小，此時調整工藝條件即可。通過調整工藝條件，通常只能在極小范圍內使尺寸變化，可以改變制件相互配合的松緊程度，但很難改變公稱尺寸。 18 致謝 致 謝 首先，我要感謝在我完成畢業(yè)設計的過程中，給予我提供幫助的同學，謝謝他們給我正確的理論知識。 最后，我要感謝在我完成畢業(yè)設計的過程中，給我指導的程洋老師，謝謝她耐心的指導以及不厭其煩的糾正。還要感謝所有教導過我的老師，是他們?yōu)槲夷軌蛲瓿僧厴I(yè)設計打下了堅實的基礎。 衷心感謝他們對我的關懷和指導 19 參考文獻 1. 洪鐘德.簡明機械設計手冊.上海：同濟大學出版社，2004. 2. 黨根茂.駱志斌等.模具設計與制造. 西安：西安電子科技大學出版社，2004。 3. 李志剛.中國模具設計大典. 2003. 4. 黃毅宏.模具制造工藝學.機械工業(yè)出版社，2003. 5. 曾志新，呂明機械制造技術基礎. 武漢：武漢理工大學出版社,2003. 6. 馬曉均，主編.畫發(fā)幾何及機械制圖.廣州：華南理工大學出版社,2002. 7.吳祖育，主編.數控機床.上海:科學技術出版社，2003. 8.毛謙德，主編，《袖珍機械設計師手冊》，機械工業(yè)出版社.2001. 24 兩板式塑料注塑模的澆口，分流道和主流道的優(yōu)化 摘要：本文介紹了兩板式塑料注塑模的澆口，分流道和主流道的優(yōu)化尺寸大小。電子收款機（ECR）的塑料制品被用于這項研究中，其中有三個電子元器件鑄塑料制品包括登記套管頂部，底部套管和紙架。本文的主要目的是找出澆口，主流道和分流道的最佳尺寸和最佳布局，找出導致澆口，主流道和分流道尺寸不合適的原因。這項研究中使用了三種類型的軟件，如CAD工具軟件UG被用來設計3D建模，犀牛軟件作為標桿處理工具被用來設計澆口、分流道、主流道和Moldex軟件作為仿真工具被用來分析塑性流動。因此，修正了型腔進給系統的位置和尺寸大小，以消除短桿，過充和兩板系列注塑模具焊縫問題。 關鍵詞：計算機建模；仿真流動；優(yōu)化 1．簡介 通常的注塑過程包括三個階段：注射,合模和冷卻階段。本文介紹了隨著計算機日益廣泛的應用在設計工程，仿真軟件在模具制造行業(yè)的重大影響,而大量的商用軟件市場也增加了[1]。ECR塑料產品采用相同的材質和色彩,然而各部分尺寸大小不同。每個部分都有它自己的模具，但這個研究,所有的部分都用了這種系列的模具。設計模具的困難階段是決定這種系列注射模具的澆口、分流道、主流道的布局、位置、大小與水孔的位置[2],[6],[7]。為了探討了流動行為，Moldex軟件仿真軟件用于分析塑性流動。 2．方法 本研究首先從設計產品三維造型的ECR使用UG軟件，然后在文件被轉移到犀牛軟件后處理。在犀牛軟件的進給系統如澆口，分流道，主流道，水口和模具設計進行了設計。最后，Moldex軟件從犀牛軟件中使用進口文件。塑料原料，工藝條件決定前要進行注射，合模，冷卻和熱曲線分析。如果結果不符合，必須修改后再進行，如圖1所示。 1． 圖1 方法分析 3．設計 –雙板模具 所有的ECR的文件包括頂級套管，套管和底紙架，他們分別一步一步出自UG軟件犀牛軟件。該文件被保存在DXF擴展文件，它可以通過犀牛軟件來讀取。起初，頂套管中打開文件，它是犀牛軟件 從實體模型轉換成網狀模型，如圖2（a）。此外，圖2（b）顯示了從UG進口的早期階段底部外殼文件軟件犀牛軟件。外殼的底部表面細網的實現后取得了細化網格。腔表面后仍然存在，在核心方已被刪除從移開的網格。同樣的方法用于紙架，如圖2（c）所示。 圖2 ECR的網建模 3.1矩形邊緣澆口 矩形邊緣澆口需要確定的尺寸是深度和寬度。該部件深度計算公式為h =nt，其中h是門深入（毫米），t為墻截面厚度（毫米），n為材料常數[3]。從這個公式可以得出的澆口套管深度為1.2毫米和紙架深度為1.8毫米。邊緣澆口的寬度從公式1 [4] 推導。 W= n x A ? / 30 (1) 其中，W為澆口寬度（毫米），Ａ是表面面積腔（平方毫米），n為材料常數。通過計算得出澆口套管的表面面積８４６４８平方毫米，寬度為5.8毫米。進一步計算，底部寬度為5.9毫米套管和紙架寬度為1.27毫米。 3.2循環(huán)分流道 分流道直徑計算方式為：部分質量乘以密度和部分模具中心距，公式為2 [4]。 　　　　　　　　 D = W ? x L ? / 30 (2) 其中，D是分流道直徑，W是部分質量，L是部分模具中心距。頂套管的體積從犀牛軟件得出的是７８２０２立方毫米，重量0.08千克所以主流道直徑為6.5毫米。進一步計算，套管底部直徑為6.7毫米，紙架為1.5毫米。 3.3主流道 主流道尺寸是由型腔板的厚度和從給定角度一直徑7毫米來決定的。初始冷料井為7毫米，基本冷料井是10毫米。圖3顯示了頂部套管，套管位置及底部紙架一起進料系統。 圖3 兩板模的布局 4．填充分析- 雙板模具 從填充分析結果顯示，總填充的時間是１.０４１秒。在這階段上，100％有兩種結果：頂套管短桿和塑料不能流到紙架，如圖4所示。 圖４　填充過程 頂部外殼進行了重新設計，因為前面結合處流位于側邊，而導致熔合線在該地區(qū)的擴大，如圖5所示。熔合線是一個流動的結果，容易分解成兩個單獨的部分。當兩方面滿足，他們試圖重新熔合到一起，從而導致形成一個單一的一條線，這很容易斷裂[5]。 圖5 頂部套管的熔合線 4.1雙板模具改造 由于過充，修改澆口尺寸，將底部外殼減少25％，由從5.9毫米降為4.3毫米。分流道由6.7毫米降至至5毫米。紙架的位置由距模具中心50毫米到25毫米，將分流道尺寸提高25％。一些凹槽加在頂部套殼表面，以確保塑料流向頂部套管中心如圖6所示。 圖6 雙板模的修正 4.2修改過的填充過程 從填充改性后分析結果表明，塑料熔體三成分互相平衡。注射前的總時間為7.804x10-1秒。熔合線已消除了頂部套管中心旁體，結果是與塑料熔體流向拐角處相交，如圖7所示。 圖7修正后的填充過程 5．討論 該分流道的紙架的大小增加，來轉移和消除不填充的現象。澆口與底部外殼分流道分別降低因為過充。頂部套管的上表面加入一些凹槽消除熔合線。結果是消除了頂部套管中心旁體的熔合線。從結果中發(fā)現，由于是短桿的問題，二板模紙架的澆口和分流道大小增加了25％，由于過充問題，底殼的澆口和分流道尺寸減小了25％。 6．結論 這項研究是在分析兩板模中塑料材料的流動是成功的。做這些修正改進了型腔的布局和進給系統，提高了產品質量。此外，塑料制品上的短桿缺陷，過充和熔合線的消除在的在實際模具中是編造的。 參考文獻 1 S.S.S. 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