畢業(yè)設計--基于proe的果蔬籃注塑模具設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計(論文)</b></p><p>　圖書分類號：</p><p>　密 級：</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　塑料制品在日常生活中應用廣泛，注塑模技術己成為衡量一個國家產品制造業(yè)水平的重要標志之一。在CAD/CAM技術得到

2、普及的同時，CAE技術應用越來越廣，以CAD/CAM/CAE一體化的技術得以發(fā)展，模具新結構、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現，使得注塑模的發(fā)展迅猛。</p><p>　　本文在參考大量國內外文獻的基礎上，對果蔬籃進行模具設計，綜合運用Pro/E和MoldFlow軟件設計出一套合理的注塑模具，主要做了以下幾個方面的工作：運用Pro/E軟件對果蔬籃進行三維模型重構；根據相關理論知識，合理選用塑件材料、注塑機

3、，模架等，并進行了相關校核；運用模流分析軟件MoldFlow，分析了塑件的最佳澆口位置，預測翹曲變形、熔接痕，氣穴等缺陷，并校驗冷卻系統能力等；確定了型腔數目及布局，選擇分型面并進行了澆注系統設計；設計型腔、型芯的結構并進行了相關尺寸計算，同時設計了側抽芯機構及冷卻系統等，最終完成整副模具的設計及裝配。</p><p>　　關鍵詞 注塑模具；果蔬籃；Pro/E；模流分析</p><p>&

4、lt;b>　　Abstract</b></p><p>　　Plastic products are used widely in our daily life, and the technique of injection mold has been one of the most important measurements of product manufacturing level fo

5、r a country. When the technique of CAD/CAM is used diffusively, the technique of CAE is also used more and more popular. With the new composition, new varity, new technique and new metarial invented, the integration of C

6、AD/CAM/CAE and injection mold is developing.</p><p>　　This article refer to lots of literature to redesign a Fruit and vegetable basket mold, it use the softwares of Pro/E and MoldFlow to design a reasonable

7、 injection mold. Our reasearches are focus on the following aspects: The Fruit and vegetable basket 3D modeling by Pro/E. Select reasonable plastic materials and injection molding machine refer to some relevant theoretic

8、al knowledge. Use the software of MoldFlow to analysis the best gate, predict the warping deformation, welding trace, cavitatio</p><p>　　Keywords Injetion Fruit And Vegetable Basket Pro/E Moldflow</p&

9、gt;<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 注塑模行業(yè)現狀及其發(fā)展趨勢1</p

10、><p>　　1.2 本文研究內容2</p><p>　　2 塑件成型工藝性分析3</p><p>　　2.1 基于Pro/E的果蔬籃三維建模3</p><p>　　2.2 果蔬籃材料的選擇及工藝性能的分析4</p><p>　　2.2.1 材料的選擇4</p><p>　　2.2.2 工

11、藝性能的分析6</p><p>　　3 注塑設備選擇及校核7</p><p>　　3.1 塑件體積的估算7</p><p>　　3.2 注塑機的選擇7</p><p>　　3.3 注塑機相關參數的校核8</p><p>　　3.3.1 注射壓力的校核8</p><p>　　3.3.2

12、 鎖模力的校核9</p><p>　　4 分型面設計及型腔布置10</p><p>　　4.1 分型面的設計10</p><p>　　4.2 型腔布置12</p><p>　　5 基于MoldFlow的模流分析13</p><p>　　5.1 MoldFlow軟件簡介13</p><p&

13、gt;　　5.2 網格的劃分與處理13</p><p>　　5.3 塑件的最佳澆口位置分析15</p><p>　　5.4 塑件的翹曲分析15</p><p>　　5.5 塑件的流動性分析16</p><p>　　5.5.1 氣穴、熔接痕和分子表面取向16</p><p>　　5.5.2 充填時間分析18&

14、lt;/p><p>　　5.5.3 鎖模力和螺桿速度18</p><p>　　5.6 塑件的冷卻分析19</p><p>　　6 澆注系統設計20</p><p>　　6.1 澆注系統概述20</p><p>　　6.2 普通澆注系統的設計21</p><p>　　6.2.1 主流道的設計

15、21</p><p>　　6.2.2 分流道的設計22</p><p>　　6.2.3 澆口的設計23</p><p>　　7 成型零部件設計及模架選擇24</p><p>　　7.1 成型零部件設計24</p><p>　　7.1.1 成型零件的結構設計24</p><p>　　7

16、.1.2 成型零件工作尺寸的計算24</p><p>　　7.2 模架的選擇25</p><p>　　8 相關機構設計27</p><p>　　8.1 脫模機構的設計27</p><p>　　8.1.1 脫模力的計算27</p><p>　　8.1.2 塑件脫出機構27</p><p&g

17、t;　　8.1.3 凝料脫出機構28</p><p>　　8.2 合模導向機構的設計29</p><p>　　8.2.1 合模導向機構的作用29</p><p>　　8.2.1 導向機構的設計29</p><p>　　8.3 注塑模側向抽芯機構設計30</p><p>　　8.3.1 機構抽芯距和抽芯力的計算

18、30</p><p>　　8.3.2 斜導柱的設計31</p><p>　　9 冷卻系統及排氣系統的設計33</p><p>　　9.1 冷卻系統的設計33</p><p>　　9.1.1 冷卻系統的設計原則33</p><p>　　9.1.2 冷卻系統的設計33</p><p>　

19、　9.2 排氣系統的設計35</p><p>　　10 模具的總裝36</p><p><b>　　結論38</b></p><p><b>　　致謝39</b></p><p><b>　　參考文獻40</b></p><p>　　謝謝朋友對

20、我文章的賞識，充值后就可以下載此設計說明書（不包含CAD圖紙）。我這里還有一個壓縮包，里面有相應的word說明書（附帶：外文翻譯）和CAD圖紙。需要壓縮包的朋友聯系QQ客服1：1459919609或QQ客服2：1969043202。需要其他設計題目直接聯系?。?！ </p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 注塑模行業(yè)現狀及其發(fā)展趨勢&l

21、t;/p><p>　　模具是工業(yè)產品生產用的重要工藝裝備，在現代工業(yè)生產中，60%～90%的工業(yè)產品需要使用模具，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎，許多新產品的開發(fā)和研制在很大程度上都依賴于模具生產，汽車、摩托車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突出。注塑模是其典型代表。隨著工業(yè)塑料制件和日用塑料制件的品種和需求量的日益增加，這些產品更新換代的周期越來越短，因此對塑料的品種、產量和質量都提出了越來越高的要求。</p>

22、;<p>　　現代模具技術的發(fā)展，在很大程度上依賴于模具標準化、對優(yōu)質模具材料的研究、先進的設計與制造技術、專用的機床設備，更重要的是生產技術的管理等。21世紀模具行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網絡化。追求的目標是提高產品的質量及生產效率，縮短設計及制造周期，降低生產成本，最大限度地提高模具行業(yè)的應變能力，滿足用戶需要?？梢?，未來我國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向主要表現在以下幾個方面。</p>

23、<p>　　● 大力普及、廣泛應用CAD/CAE/CAM技術，逐步走向集成化?，F代模具設計制造不僅應強調信息的集成，更應該強調技術、人和管理的集成。</p><p>　　● 提高大型、精密、復雜與長壽命模具的設計與制造技術，逐步減少模具的進口量，增加模具的出口量。</p><p>　　● 在塑料注射成型模具中，積極應用熱流道，推廣氣輔或水輔注射成型，以及高壓注射成型技術，滿足產品

24、的成型需要。</p><p>　　● 提高模具標準化水平和模具標準件的使用率。模具標準件是模具基礎，其大量應用可縮短模具設計制造周期，同時也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大提高模具質量。我國模具商品化、標準化率均低于30%，而先進國家均高于70%，每年從國外進口相當數量的模具標準件，其費用約占年模具進口額的3%～8%。</p><p>　　● 發(fā)展快速制造成型和快速制造模具，即快速成

25、型制造技術，迅速制造出產品的原型與模具，降低成本，推向市場。</p><p>　　● 積極研究與開發(fā)模具的拋光技術、設備與材料，滿足特殊產品的需要。</p><p>　　● 推廣應用高速銑削、超精度加工和復雜加工技術與工藝，滿足模具制造的需要。</p><p>　　● 開發(fā)優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術，提高模具的可靠性。</p><p>

26、　　● 研究和應用模具的高速測量技術、逆向工程與并行工程，最大限度地提高模具的開發(fā)效率與成功率。</p><p>　　● 開發(fā)新的成型工藝與模具，以滿足未來多學科多功能綜合產品開發(fā)設計技術。</p><p>　　1.2 本文研究內容</p><p>　　本文參考了大量文獻，在理論基礎和實踐基礎上主要做了以下工作：</p><p>　　1．基于

27、PRO/E的塑件模型重構。</p><p>　　2．塑件的工藝性分析。</p><p>　　3．注射機的選擇與校核。</p><p>　　4．分型面的選擇與創(chuàng)建，型腔數目的確定。</p><p>　　5．基于MoldFlow的模流分析：包括最佳澆口位置分析、翹曲分析、流動分析和冷卻</p><p><b>　

28、　分析。</b></p><p>　　6．澆注系統的設計。</p><p>　　7．注射模具成型零件及模具體的設計。</p><p>　　8．冷卻系統及排氣系統的設計。</p><p>　　2 塑件成型工藝性分析</p><p>　　2.1 基于Pro/E的果蔬籃三維建模</p><p&

29、gt;　　Pro/E是美國PTC公司旗下產品Pro/Engineer軟件的簡稱，是一款集CAD/CAM/CAE功能于一體的綜合性三維軟件，在目前的三維造型軟件領域中有著重要地位，并作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，是現今最成功的CAD/CAM軟件之一。</p><p>　　果蔬籃是居家生活中常見的塑料制品，對其進行三維建模設計，大致步驟如下：</p><

30、p>　?。?）拉伸 （2）拔模、抽殼</p><p>　?。?）側孔設計 （3）掃描邊緣</p><p>　?。?）底孔設計 （6）最終產品</p><p>　　圖2-1塑件建模步驟圖&l

31、t;/p><p>　　2.2 果蔬籃材料的選擇及工藝性能的分析</p><p>　　2.2.1 材料的選擇</p><p>　　塑件材料的選擇要在保證其物理性能、力學性能、耐腐蝕性能、耐熱性能和使用性能的前提下，要選擇價格適中且性能優(yōu)良的塑料。果蔬籃要求有較好的力學性能，它需要有足夠的強度和剛度，而且屈服強度及其彎曲疲勞壽命要高；要有穩(wěn)定的化學性能，果蔬籃會經常接觸農藥

32、等有腐蝕性的物體，良好的耐腐蝕性顯得十分重要；衛(wèi)生程度要高，日常使用時安全無毒；成型工藝性要好，所選的塑料流動性要好；易于成型；有較高的光澤表面；市場價格應低廉。幾種常見的塑料資料見表2-1。通過資料可以看出，ABS常用于電器外殼，因為它的機械強度較高，但由于其耐熱性差，果蔬籃可能會放在室外，暴曬于日光下，會產生較大的變形。PA化學穩(wěn)定性較差，且溫度控制較復雜。PC價格昂貴，成本過高，化學穩(wěn)定性差，不耐堿、脂等，成型工藝性好，主要用于制

33、造工藝品。通過以上分析可以看出，PP是制造果蔬籃的最佳材料。PP塑料的相關參數見表2-2。</p><p>　　表2-1幾種常用塑料相關資料</p><p><b>　　續(xù)表2-1</b></p><p>　　表2-2 PP塑料相關參數</p><p>　　2.2.2 工藝性能的分析</p><p&g

34、t;　　PP塑料的工藝性能如下：</p><p>　　（1）結晶性好，吸料性小，可能發(fā)生熔融破裂、長期與熱金屬易發(fā)生分解。</p><p>　?。?）流動性好，溢邊值在0.03mm左右。</p><p>　?。?）冷卻速度快，澆注系統冷卻系統應散熱慢。</p><p>　　（3）成型收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，方向性強。&l

35、t;/p><p>　?。?）注意控制成形溫度，料溫低方向性明顯，尤其低溫高壓時更明顯，模具溫度低于50℃以下塑件不光澤，易產生熔接不良，流痕；90℃以上易發(fā)生翹曲變形。</p><p>　?。?）塑件應壁厚均勻，避免缺口，尖角，以避免應力集中。</p><p>　　PP塑料的注射工藝參數如見2-3。</p><p>　　表2-3 PP塑料的注射工

36、藝</p><p>　　3 注塑設備選擇及校核</p><p>　　3.1 塑件體積的估算</p><p>　　該產品因大批量生產，所以設計的模具要求有較高的注塑效率，澆注系統要能自動脫模，又由于塑件比較大，因而模具可以采用一模一腔結構，綜上所述可采用點澆口自動脫模結構。</p><p>　　該產品的材料為PP，通過查閱資料得知其平均密度為0

37、.9g·cm-3，平均收縮率為1.00%。</p><p>　　通過Pro/E建模分析計算塑件的質量屬性，計算結果如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 塑件質量屬性計算結果</p><p>　　澆注系統的凝料在設計之前是不能確定的，但是可以根據相關資料按塑件體積的0.2~1倍來計算。由于此設計采用直流道，結構簡單，因此澆注系統的凝料按塑件體積的0

38、.2倍來計算，所以一次注入模具型腔內的塑料熔體的總體積（單個塑件的體積和澆注系統的凝料體積之和）見式（3.1）：</p><p>　　V總=（1+0.2）V塑=(1+0.2)×136.532cm3=163.839cm3 式（3.1）</p><p>　　式中 V總——表示型腔內的塑料熔體的總體積；</p><p>　　V塑——表示塑件

39、的體積。</p><p>　　3.2 注塑機的選擇</p><p>　　注塑機的最大注塑量應稍大于塑件的質量或體積（其中包括澆注系統的凝料）。注塑機一般的注射量最好控制在注塑機最大注射量的80%以內。</p><p>　　注射量的校核可利用式（3.2）：</p><p>　　KV機≥V總

40、 式（3.2）</p><p>　　式中 V機——注塑機的最大注射量（cm3）；</p><p>　　K——注射機最大注射量的利用系數，K取0.8。</p><p>　　通過計算可知最小量V總=204.799cm3，初步選定注射機型號為XS-ZY-1000，其主要參數見表3-1。</p><p>　　表3-1 注塑機的主要技術參數<

41、/p><p>　　3.3 注塑機相關參數的校核</p><p>　　3.3.1 注射壓力的校核</p><p>　　塑件成型時所需的壓力一般由塑料流動性、塑件結構和壁厚以及澆注系統類型等因素決定，則：</p><p>　　k1p0=1.3×90=117＜p公=121MPa 式（3.3）</

42、p><p>　　式中 k1——注射壓力安全系數k1=1.25~1.4，這里取k1=1.3；</p><p>　　p0——PP塑料所需的注射壓力，這里去p0=90MPa。</p><p>　　所以，注塑機的注射壓力合格。</p><p>　　3.3.2 鎖模力的校核</p><p>　　塑件在其開模方向的投影面積A塑，通過P

43、ro/E軟件測出的面積為A塑=303.984cm2，如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 塑件投影面積</p><p>　　澆注系統在其開模方向上的投影面積，即流道凝料包括澆口在分型面上的投影面積。由于本產品流道設計簡單，無分流道，因此流道凝料投影面積可以適當取小。這里取A澆=100mm2。所以</p><p>　　A總=A塑+A澆=30500mm2

44、 式（3.4）</p><p>　　模具型腔內的脹型力F脹，則</p><p>　　F脹=A總p脹=30500×25N=762500N=762.5KN 式（3.5）</p><p>　　式中p脹——型腔的平均壓力值，通常取注射壓力的20%~40%，范圍是25~40MPa， PP屬于低等粘度、精度要求一般

45、的塑件，這里取p脹=25MPa。</p><p>　　由表3-1知該注塑機的公稱鎖模力F鎖=2500KN，，則</p><p>　　k2F脹=1.2F脹=1.2×762.5KN=915KN＜F鎖 式（3.6）</p><p>　　式中k2——鎖模力的安全系數為k2=1.1~1.2，這里取k2=1.2。</p><

46、;p>　　所以注塑機鎖模力合格。</p><p>　　4 分型面設計及型腔布置</p><p>　　4.1 分型面的設計</p><p>　　塑件在成型模具中的位置，是由模具的分型面決定的，分型面是模具上用以取出塑件和澆注系統凝料系統可分離的接觸表面。在注射模具的設計中，必須根據塑件的結構、形狀，首先確定成型時塑件在模具中的位置，分型面的正確選擇，對塑件的質量

47、、工藝操作和模具制造均有很大的影響。</p><p>　　選擇分型面的基本原則是：分型面應選擇在塑件斷面輪廓最大的位置，以便順利脫模，具體歸結如下：</p><p>　?。?）為了便于塑件脫模，分型面一般是塑件在開模時留在下模（或動模）上，這是因為模具的推出機構一般都設在下模（或動模）上。</p><p>　?。?）選擇分型面時，應盡量采用一個與開模方向垂直的分型面

48、，盡量避免側向抽芯與側向分型。如果塑件有側凹或側孔必須采用側向抽芯或側向分型，則最好將側型芯設在動模上，便于抽芯，特殊情況特殊考慮。</p><p>　　（3）對有同軸度要求的塑件，模具設計時應將有同軸度要求的部分設計在同一模板內。另外，分型面應選擇在不影響塑件外觀和塑件飛邊容易修整的部位。</p><p>　?。?）分型面的選擇有利于防止溢料。當塑件在分型面上的投影面積接近于注塑機的最大

49、注射面積時，有可能產生溢料。因而要合理選擇分型面。</p><p>　?。?）分型面的選擇要有利于排氣。為此，一般分型面應與熔體流動的末端重合。</p><p>　?。?）對較高的塑件，其外觀無嚴格要求時，可將分型面選擇在中間。</p><p>　?。?）合理安排澆注系統，特別是澆口位置。</p><p>　　（8）有利于模具加工。</

50、p><p>　　如圖4-1，由模具模型可以看出，此塑件料制品有一定脫模斜度，則依據塑料制品成型的原理對此產品分模，可以得出圖4-2a，b，c三種分模方式。</p><p><b>　　圖4-1 塑件</b></p><p>　　(a) (b)</p>&l

51、t;p><b>　　(c)</b></p><p>　　圖4-2 選取塑件不同分型面位置</p><p>　　從理論上講，對這三種分模方式都可以成型，沒有特別大的問題。但是從模具的開模、產品的推出、產品的外觀要求等方面來看這三種分模方式；圖4-2a在開模時，凹模側可能會產生一定的真空，可以通過設置型芯鑲塊和型芯側不同的脫模斜度和表面粗糙度來保證塑件留在動模一側。

52、圖4-2b在塑件推出時可能有些困難。圖4-2c會在塑件的外側表面留下分型線的痕跡，從而影響塑件的外觀。</p><p><b>　　所以采用方案a。</b></p><p>　　通過Pro/E軟件創(chuàng)建分型面，如圖4-3所示。</p><p><b>　　圖4-3 分型面</b></p><p>　　

53、其凹凸模形狀如圖4-4所示。</p><p><b>　　圖4-4 凹凸模</b></p><p><b>　　4.2 型腔布置</b></p><p>　　為了使模具與注塑機的生產能力相配，提高生產效率和經濟性，并保證塑件的精度，模具設計時應確定型腔數目。型腔數目的確定一般遵循以下原則：</p><p

54、>　　（1）型腔的數目及排列形式與澆注系統、冷卻系統有關。型腔的數目及排列形式的設計要考慮到后者的結構。</p><p>　?。?）模具加工條件好，加工精度高時可以增加型腔數目，反之應減少型腔數目。</p><p>　?。?）型腔越多，模具加工周期越長。設計時要考慮加工周期。</p><p>　?。?）多型腔模具的可靠性及靈活性不如單型腔。但在空間利用和能耗上

55、優(yōu)于單型腔。</p><p>　?。?）型腔的數目與塑件外形尺寸有關。一般尺寸較小的塑件采用多型腔，尺寸較大的塑件采用少型腔，甚至單型腔。</p><p>　?。?）模具中每增加一個型腔，制品尺寸精度將降低4%。型腔數目的確定要考慮到塑件精度。置物架的外形尺寸較大，有側向分型機構，考慮到模具結構形式和模架的結構尺寸，以及制造費用和各種成本費等因素，應采用一模一腔。</p>&

56、lt;p>　　5 基于MoldFlow的模流分析</p><p>　　5.1 MoldFlow軟件簡介</p><p>　　MoldFlow是決定產品幾何造型及成形條件最佳化的模流分析軟件。從材料的選擇、模具的設計暨成形條件參數設定，以確保在射出成型過程中塑料在模具內的充填行為模式，以獲得高質量產品。MoldFlow能分析模擬塑料流動形態(tài)、產品體積收縮、冷卻時間、纖維配向性、產品翹曲

57、等，并且加強了塑料材料的使用。此外MoldFlow還能分析模擬氣體輔助射出及熱固性成型。 MoldFlow模擬分析減少生產周期時間。我們通過電腦模擬分析能確定和修改潛在問題。并幫助模具設計人員預測常碰到的問題并加以修正設計。其它的效益是改變材料材質以節(jié)省材料費用及煩瑣的射出成形條件設定，以達到降低成本之目的。</p><p>　　5.2 網格的劃分與處理</p><p>　　將使用Pro/

58、E創(chuàng)建的塑件模型另存為STL文件，然后導入MoldFlow，之后進行網格劃分。網格的劃分與處理是模流分析最重要、最復雜的環(huán)節(jié)。網格劃分與處理是否合理將影響到后續(xù)分析的準確性，所以要細致地修改網格。網格類型選擇Fusion，即雙層有限元網格，它創(chuàng)建在模型的上下兩層表面上。劃分的網格邊長越小分析精度越高，但是后續(xù)分析的計算量將大大增加，運算時間將會延長。在本設計中，網格邊長采用6mm，對于曲面和圓弧區(qū)域，系統將根據實際情況自動調小網格邊長。

59、對于排水孔附近區(qū)域，應當進行網格局部細化。網格劃分完畢后要進行網格統計，網格統計結果如圖5-1所示。</p><p>　　圖5-1 網格統計（修改前）</p><p>　　如圖5-1所示，有8個相交單元，需要對模型進行修改，采用自用修復功能，結果如圖5-2a、b所示：</p><p><b>　　（b）</b></p><p

60、>　　圖5-2 網格統計（修改中）</p><p>　　如圖5-3所示，不理想之處為最大縱橫比，其值不應超過20，對相關區(qū)域進行處理，處理方法有節(jié)點的插入、合并、移動等。處理結果如圖5-4所示。</p><p>　　圖5-3 縱橫比診斷（修改前）</p><p>　　圖5-4 縱橫比診斷（修改后）</p><p>　　5.3 塑件的最佳

61、澆口位置分析</p><p>　　澆口位置的不同，不僅影響流程長短，而且影響熔接痕的方位和熔接的強度，直接影響塑件制造質量和模具制造成本。使用MoldFlow對澆口位置進行分析，結果見圖5-5。可以看出該塑件的最佳澆口位置在底部幾何中心處。</p><p>　　圖5-5 澆口匹配性分析</p><p>　　5.4 塑件的翹曲分析</p><p&g

62、t;　　PP屬于易變形材料，最大形變量應小于2mm。分析結果如圖5-6所示，翹曲變形為1.474mm，合格。</p><p>　　圖5-6 翹曲變形分析</p><p>　　5.5 塑件的流動性分析</p><p>　　5.5.1 氣穴、熔接痕和分子表面取向</p><p>　　氣穴是指熔體前沿將型腔或塑件內的空氣包覆形成的孔洞。表現形式為空

63、洞、氣泡、表面縮孔等。它發(fā)生在熔體從不同方向流動的交匯處，以及空氣無法從排氣孔或模具縫隙溢出時。如圖5-7所示，氣穴大多在孔附近，氣體可以從分型面排出，故符合要求。</p><p><b>　　圖5-7 氣穴分析</b></p><p>　　熔接痕是由兩股或多股熔體的流動前沿交匯在一起形成的。熔接痕會影響外觀質量，一般來說，塑件的外觀面應沒有熔接痕或熔接痕較少。產生熔

64、接痕的主要原因有以下幾點：塑件有孔等局部結構；因壁厚變化產生競流效應；料筒溫度過低或材料粘度過大；注射壓力過低；排氣不暢。熔接痕不易避免，但可以采用以下措施調整和減少：調整澆口位置和尺寸，將熔接痕轉移到非外觀面；在一定范圍內提高熔體和模具溫度，使熔體前沿融合時不產生熔接痕，見圖5-8。</p><p>　　圖5-8 熔接痕分析</p><p>　　熔接痕的產生也可由圖5-9來解釋，因為不同

65、液體分子的流動，必然會產生交匯，在其交匯處，波峰波谷的疊加，冷卻后會產生熔接痕。</p><p><b>　　圖5-9 表層取向</b></p><p>　　5.5.2 充填時間分析</p><p>　　塑件填充時間的分析結果見圖5-10，可以看出，塑件完全填充，填充時間為1.722s，時間較短，左右兩側對稱填充，填充效果良好。</p&g

66、t;<p>　　圖5-10 充填時間分析</p><p>　　5.5.3 鎖模力和螺桿速度</p><p>　　鎖模力的分析結果見圖5-11，可以看出，最大鎖模力小于注射機對應的最大鎖模力1500KN。這里根據模流分析結果數據對注射機進行了再次校核，校核合格，符合生產要求。</p><p>　　圖5-11 鎖模力分析</p><p&

67、gt;　　推薦的螺桿轉速見圖5-12，實際生產時可參考推薦轉速曲線對注射機進行調速。</p><p>　　圖5-12 推薦螺桿速度</p><p>　　5.6 塑件的冷卻分析</p><p>　　冷卻分析的目的是通過模擬模具內熱量傳遞的情況，優(yōu)化管道的設置或檢驗既成設計，提高產品成型的質量。冷卻系統性能的高低決定了冷卻的效果和產品最終的質量。影響冷卻系統性能的主要因

68、素有塑料熔體與模具間的熱傳導速率和模具與冷卻劑間的傳導速率。冷卻系統的性能決定于冷卻管道的設置和冷卻時間的長短。</p><p>　　如圖5-13所示，可以看出，冷卻液進口溫度為25.01℃，出口溫度為27.28℃，溫差較低，說明冷卻能力沒有問題。</p><p>　　圖5-13 回路冷卻介質溫度分析</p><p><b>　　6 澆注系統設計</

69、b></p><p>　　6.1 澆注系統概述</p><p>　　1. 澆注系統的作用</p><p>　　澆注系統的作用是使熔融塑料平穩(wěn)、有序地填充到型腔中去，且把壓力充分地傳遞到型腔的各個部分，以獲得組織致密、外形清晰、美觀的塑件。</p><p>　　2. 澆注系統的組成</p><p>　　澆注系統通常

70、分為普通澆注系統和無流道凝料澆注系統兩大類。澆注系統按工藝的用途可分為冷流道澆注系統和熱流道澆注系統。普通流道澆注系統屬于冷流道澆注系統，應用廣泛。本設計采用的是此澆注系統。無流道澆注系統屬于熱流道澆注系統，應用日益擴大。</p><p>　　澆注系統一般由主流道、分流道、澆口、冷料穴組成。</p><p>　　主流道又稱主澆道，是有注塑機噴嘴與模具主流道襯套接觸的部位起到分流道為止的一段

71、總流道，它是熔融塑料進入模具是最先經過的部分。</p><p>　　分流道又稱分澆道，它是主澆道與澆口之間的過渡段，能使熔融塑料的流向得到穩(wěn)定的轉換。對于多型腔模具，分流道還起著向各型腔分配塑料的作用。</p><p>　　澆口又稱進料口，它是分流道與型腔之間狹小通口，也是最短的部分。其作用是熔融塑料在進入型腔是產生加速，有利于迅速充滿型腔；成型后澆口處得塑料首先冷卻凝固，封閉型腔，防止熔

72、融塑料倒流，避免型腔壓力下降過快，甚至在塑件上產生縮孔或凹陷；成型后便于使?jié)沧⑾到y凝料與塑件分離。</p><p>　　冷料穴又稱冷料井，它是儲存兩次注射間隙產生的冷料頭，防止冷料頭進入型腔造成塑件熔接不牢，影響塑件質量，甚至堵住澆口造成成型不良。冷料穴通常設在主流道末端，當分流道較長時，分流道的末端也應開設冷料穴。</p><p><b>　　3. 設計原則</b>

73、</p><p>　?。?）能順利地引導熔融塑料充滿型腔，不產生渦流，又有利于型腔內氣體的排出。</p><p>　　（2）在保證成型和排氣良好的前提下，選取短流程，少彎折，以減小壓力損失，縮短填充時間。</p><p>　?。?）盡量避免熔融塑料正面沖擊直徑較小的型芯和金屬嵌件，防止型芯位移或變形及金屬嵌件偏移。</p><p>　?。?）

74、澆口料易清除，整修方便，無損塑件的外觀和使用。</p><p>　?。?）澆注系統流程較長或需要開設兩個以上的澆口時，由于澆注系統的不均勻收縮導致塑件翹曲變形，應設法予以防止。</p><p>　?。?）在一腔多模時，應使各個型腔同步連續(xù)充澆，以保證各個塑件的一致性。</p><p>　?。?）合理設計冷料穴、溢料槽，使冷料不直接進入型腔及減少毛邊的負作用。<

75、/p><p>　?。?）在保證塑件質量良好的前提下，澆注系統的斷面和長度應取最小值，以減小對塑件的占用量，從而減少回收料。</p><p>　　6.2 普通澆注系統的設計</p><p>　　6.2.1 主流道的設計</p><p>　　主流道與注塑機噴嘴在同一軸心線上。在臥式或立式注塑機用模具中，主流道垂直于分型面。主流道的結構形式與注射機噴嘴

76、的連接關系如圖6-1所示。</p><p>　　圖6-1 主流道形狀及其注射機噴嘴的關系（簡圖） </p><p><b>　　其設計要點如下：</b></p><p>　　（1）主澆道一般設計設計成圓錐形，其錐角一般為α=2°～4°，內壁表面粗糙度Ra≤0.8um，以便于澆注系統凝料從其中順利拔出。</p>

77、<p>　?。?）為使塑料熔融體完全進入主流道而不溢出，主流道與注塑機噴嘴的對接處應做成球面凹坑，同時為便于凝料的取出，其半徑R=r+（1～2）mm，其小端直徑D=d+（0.5～1）mm。凹坑深度取3～8mm。</p><p>　　圖6-2 主流道襯套的結構形式（簡圖）</p><p>　　（3）由于主流道與高溫塑料和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道襯套（

78、俗稱澆口套），襯套一般選用碳素結構鋼。主流道襯套的結構形式如圖6-2所示。用螺釘把定位圈與定模板連接，將主流道襯套壓住，防止主流道襯套因受熔體的反壓力而脫出。主流道襯套與定模板的配合可采用H7/m6或H9/m9。</p><p>　　（4）為減少塑料熔融體充模時的壓力損失和塑料損耗，應盡量縮短直流道的長度。為減小料流轉向時的阻力，主流道的出口端應做成圓角，圓角半徑r=0.5～3mm。</p><

79、;p>　　主流道的設計尺寸如圖6-3：</p><p>　　1）主流道上部的長度：取L1=40mm。</p><p>　　2）主流道上部小端直徑：</p><p>　　d1=注塑機噴嘴尺寸+（0.5～1）mm=4mm+0.5mm=4.5mm 式（6.1）</p><p>　　3）主流道上部大端直徑：</p>&l

80、t;p>　　d2=d1+2L主tanα/24.5＋2×40×tan2°≈8mm 式（6.2）</p><p><b>　　式中α=4°。</b></p><p>　　4）主流道球面半徑：</p><p>　　SR=注射機噴嘴球頭半徑+（1～2）mm=18mm+2mm=20mm

81、 式（6.3）</p><p>　　5）球面配合高度h=3mm。</p><p>　　6）主流道下部的長度：L2=40mm</p><p>　　7）小端口直徑d3=1mm。</p><p>　　8）主流道的當量直徑為：</p><p>　　R主==4.777mm 式

82、（6.4）</p><p>　　圖6-3 主流道的設計圖（簡圖）</p><p>　　6.2.2 分流道的設計</p><p>　　由于采用的是一腔一模式的注塑方法，故沒有分流道。</p><p>　　6.2.3 澆口的設計</p><p>　　注射模的澆口形式較多，按照澆口的形狀、大小、位置不同的澆口形式也多種多樣，

83、其種類大致可以分為：直接澆口、中心澆口、點澆口、側澆口、潛伏式澆口、護耳形澆口等。</p><p>　　這里我采用的是點澆口，它適用于殼、盒類塑件，應用非常廣泛。</p><p>　　點澆口的優(yōu)點是：充模速度快，可使塑件外表清晰有光澤；熔體流過點澆口時，由于摩擦阻力，部分能量轉換為熱能，熔體溫度升高，粘度下降，流動性好；冷凝快，縮短了成型周期；可以自動拉斷凝料，凝料脫出方便。所以本設計中應

84、用點澆口，其形式和尺寸見圖6-3。</p><p>　　6.2.4 校核主流道的剪切速率</p><p>　　通過Pro/E軟件繪制主流道凝料，并分析，見圖6-4a、b，可知V主=1.74cm3。</p><p>　?。╝）凝料 （b）分析結果</p><p>　　圖6-4 凝料與分析結果<

85、;/p><p>　　主流道的體積流量為：</p><p>　　q主=（V主+V塑）/t=81.03cm3/s 式（6.5）</p><p>　　式中V主——表示主流道中的凝料體積；</p><p>　　V塑——表示塑件的體積；</p><p>　　t ——表示注射時間，由模流分析中的

86、充填分析知t=1.722s。</p><p>　　主流道的剪切速率為：</p><p>　　γ主=3.3q主/(πR主3)=781.2s-1 式（6.6）</p><p>　　主流道的最佳剪切速率為5×102～5×103s?1，所以主流道的剪切速率校核合格。</p><p>　　7 成

87、型零部件設計及模架選擇</p><p>　　注塑模的成型零部件是指構成模具型腔的零件，通常包括型腔（凹模）、型芯（凸模）和成型鑲塊。按功能劃分，成型零部件可分為安裝部分和工作部分。安裝部分起安裝和固定成型零件的作用；工作部分與塑件直接接觸，用來成型塑件。成型零部件工作部分和尺寸決定塑件的形狀和尺寸。</p><p>　　7.1 成型零部件設計</p><p>　　7

88、.1.1 成型零件的結構設計</p><p>　　注進行成型零部件的結構設計時，既要考慮保證獲得合格的塑件，又要注意盡量節(jié)約貴重的模具材料，以降低模具成本。</p><p><b>　　1.凹模的結構設計</b></p><p>　　凹模也稱型腔、凹模型腔，用以形成塑件的外觀輪廓。按結構形式的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部鑲拼式和四壁拼合式

89、四種類型。本設計采用的是整體嵌入式凹模，凹模與模板采用最小間隙配合或過度配合。如圖7-1所示。</p><p><b>　　2.凸模的結構設計</b></p><p>　　凸模又稱型芯，是用以成型塑件內表面的零部件。通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種類型。</p><p>　　本設計采用的是整體式，如圖7-2所示，模板與底板做成一體的凸模，其優(yōu)點是

90、結構牢靠、不易變形、塑件無拼縫的溢料痕跡。</p><p>　　圖7-1 整體嵌入式凹模（簡圖） 圖7-2 整體式凸模（簡圖）</p><p>　　7.1.2 成型零件工作尺寸的計算</p><p>　　本設計中計算成型零件的尺寸采用平均尺寸法。計算中采用的塑件尺寸公差為塑件零件圖中標注的公差。</p><

91、;p>　　1.型腔的工作尺寸計算</p><p>　　（1）型腔徑向尺寸：</p><p>　　LM長=[(1+Scp)ls1-x1Δ1]=[(1+1%)×250-0.6×0.2]mm=252.38mm 式（7.1）</p><p>　　LM寬=[(1+Scp)ls2-x2Δ2]=[(1+1%)×190-0.6

92、5;0.2]mm=191.78mm 式（7.2）</p><p>　　式中 LM長——表示型腔的徑向長尺寸；</p><p>　　LM寬——表示型腔的徑向寬尺寸；</p><p>　　x1——表示系數，隨塑件精度和尺寸變化，這里取0.6；</p><p>　　Scp——表示塑件的平均收縮率，PP的平均收縮率為1%；</p&g

93、t;<p>　　δz——表示凹模的制造公差，這里取δz=Δ/4。</p><p>　?。?）型腔的深度尺寸：</p><p>　　HM=[(1+Scp)Hs-x3Δ3]=[(1+1%)×130-0.6×0.2]mm=131.18mm 式（7.3）</p><p>　　式中 HM——表示型腔的深度尺寸。</p>

94、<p>　　2. 型芯的工作尺寸計算</p><p>　?。?）型芯徑向尺寸：</p><p>　　lM長=[(1+Scp)ls3+x4Δ4]=[(1+1%)×236+0.6×0.2]mm=238.48mm 式（7.4）</p><p>　　lM寬=[(1+Scp)ls4+x5Δ5]=[(1+1%)×178+0.6

95、×0.2] mm=179.9mm 式（7.5）</p><p>　　式中 lM長——表示型芯徑向長尺寸；</p><p>　　lM寬——表示型芯徑向寬尺寸。</p><p>　?。?）型芯的高度尺寸：</p><p>　　hm=[(1+Scp)hs+x6Δ6] =[(1+1%)×168.5+0.6×0.2

96、]mm=170.305mm 式（7.6）</p><p>　　式中 hm——表示型芯的高度尺寸。</p><p><b>　　7.2 模架的選擇</b></p><p>　　模架是模具的骨架和基體，模具的每個零件都要置于模架之中。模架一般包括定模座板、定模板、動模板、動模墊板、墊塊、動模座板、推板、推板固定板、導柱、導套、復位桿等。我國的注

97、射模架已經標準化，選取模架時要根據模具特點選擇標準模架。</p><p>　　中小型模架選擇的經驗公式</p><p>　　W′≤W2-10mm 式（7.7）</p><p>　　式中W′——表示塑件在分型面上的投影寬度；</p><p>　　W2——表示推板寬度。</p>&

98、lt;p>　　L′≤lt-d-30mm 式（7.8）</p><p>　　式中 L′——表示塑件在分型面上的投影長度；</p><p>　　lt——表示復位桿在長度方向上的間距；</p><p>　　d——表示復位桿直徑。</p><p>　　塑件在分型面上的投影長度為250mm，投

99、影寬度為190mm，由式7.7和7.8計算得推板寬度應大于200mm，復位桿在長度方向上的間距應大于340mm。</p><p>　　在本該設計中，采用點澆口，一模一腔，推板推出塑件的方式。又因為有順序脫模機構和側向分型機構選定模架為P3型。P3型模架由A2型模架去掉定模座板上的固定螺釘派生而來，在定模側多了一個分型面，方便凝料取出，多用于點澆口模具。模架規(guī)格為W×L=500mm×500mmm

100、。查閱塑料注射模中小型標準模架的尺寸組合來確定它的有關尺寸。導柱直徑為40mm，間距為414mm×440mm，定模座板的厚度為40mm，墊塊的高度為200mm，定模板的厚度為170mm，動模板的厚度為40mm，推板的厚度為40mm，模板的螺釘數量×規(guī)格為4×M12，間距為420×320，推板的螺釘數量×規(guī)格為4×M12，間距為312×476mm。 </p>

101、<p>　?。?）模具的平面尺寸500mm×500mm＜550mm×650mm（拉桿間距），校核合格。</p><p>　?。?）模具的高度尺寸為530mm，300mm＜530mm＜700mm（模具的最大和最小厚度），校核合格。</p><p>　?。?）模具的開模行程</p><p>　　S = H1+H2+a+(5~10)mm

102、=135+135+70+(5~10)mm=350mm＜700mm 式（7.9）</p><p>　　式中 H1——表示塑件脫模所需要的推出距離；</p><p>　　H2——表示塑件的高度；</p><p>　　a——表示型腔板與定模底板分開的距離，為模具第二次開模行程。</p><p><b>　　校核合格。</b&g

103、t;</p><p><b>　　8 相關機構設計</b></p><p>　　8.1 脫模機構的設計</p><p>　　8.1.1 脫模力的計算</p><p>　　果蔬籃的外形近似矩形，所以塑件計算脫模力時可以按照矩形塑件脫模力公式近似計算。首先確定此塑件是薄壁塑件，只用薄壁塑件脫模力計算公式計算脫模力。</

104、p><p>　　F=(N) 式（8.1）</p><p>　　式中S——表示塑件的平均壁厚（m）；</p><p>　　Q——塑件成型平均收縮率，取Q=1%；</p><p>　　E——表示彈性模量,E=1300MPa；</p><p>　　l ——表示被包型芯的長度（m）；</p&g

105、t;<p>　　——表示脫模斜度, = 3°；</p><p>　　μ——表示塑料的泊松比，μ =0.32；</p><p>　　f ——表示塑料與鋼材之間的摩擦系數，f =0.15；</p><p>　　A——表示塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積，底部有通孔時為零；</p><p>　　K——表示由f和決定的無

106、因次數， K =1+ f sincos ；</p><p><b>　　F——表示脫模力。</b></p><p>　　由上述公式通過計算可得脫模力F=5546N。</p><p>　　8.1.2 塑件脫出機構</p><p>　　因為此塑件是薄壁塑件，所以采用脫模板推出機構比較合適。脫模板又稱推件板。推板推出機構是在型

107、芯的根部安裝一塊與之相配的推板，在塑件的整個周邊端面上進行推出，其工作過程與推桿推出機構類似。</p><p>　　圖8-1 推板與凸模錐面的配合形式（簡圖）</p><p>　　這種推出機構作用面積大，推力大而且均勻，運動平穩(wěn)，在塑件上無推出痕跡，且塑件不易變形。為減少推板與型芯的摩擦，可采用如圖8-1所示的結構，推板與型芯間留有0.2~0.25mm的間隙，并用錐面配合，以防止推板因偏心

108、而溢料。圖8-2所示的是三維圖。</p><p>　　1.導柱 2.推板 3 型芯板 4 推桿</p><p>　　圖8-2 推板與凸模的配合形式（3D）</p><p>　　8.1.3 凝料脫出機構</p><p>　　本設計的模具澆注系統采用點澆口形式，由于澆口與塑件的連接面積較小，在開模時易在澆口處拉斷，而使?jié)部谂c塑件分離，因此澆注系

109、統的凝料必須單獨從模具中脫出，所以設置的點澆口流道的脫落機構如圖8-3所示。</p><p>　　圖8-3 模具二維圖</p><p>　　開模時，由于彈簧的作用，A-A分型面先分型，由于凝料下端體積大于上端體積，凝料留在動模上。當定距螺釘下端的螺母受到模板限位時，定模停止運動，動模繼續(xù)運動，模具在B-B處分型。之后推板將塑件推出，同時手工取出凝料。</p><p>

110、;　　8.2 合模導向機構的設計</p><p>　　8.2.1 合模導向機構的作用</p><p>　　注塑模合模導向機構，主要用來保證動模和定模兩大部分或模內其他零件之間的準確配合和可靠地分開，以避免模內各零件發(fā)生碰撞和干涉，并確保塑件的形狀和尺寸精度。合模導向機構的主要形式有導柱導向機構和錐面定位兩種。</p><p>　　8.2.1 導向機構的設計</

111、p><p>　　導柱、導套的設計原則如下:</p><p>　?。?）導柱應合理分布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠高的距離，以保證模具的強度。</p><p>　?。?）導柱一般設在有型芯的一側，可以保護型芯不受損傷；導柱設在動模一側，便于塑件脫模。對于脫模機構為推板推出的模具，有推板的一側一定要設有導柱。對于點澆口三板模、斜導柱和滑塊均在定模的側向抽芯

112、模具，導柱一般設在定模一側。</p><p>　　（3）導柱長度應比凸模斷面的高度高出6~8mm，以保證在導柱伸入到導套后型芯才進入型腔，從而避免型芯與型腔發(fā)生碰撞。對于脫模機構為推板推出的模具，導柱長度應大于推板的推出距離，以保證推板在推出塑件的過程始終處于被導向狀態(tài)。</p><p>　?。?）為使導柱能順利進入導套，導柱端面應做成錐形或半球形。導套的前端也應倒角。</p>

113、<p>　?。?）導柱導套應有足夠的耐磨性，它多采用滲碳鋼（如20鋼、20Cr等）經滲碳淬火處理，其表面硬度為48~55HRC，也可采用T8或T10經淬火處理。導柱導套配合部分的表面粗糙度要求為Ra=0.8um。</p><p>　?。?）導柱直徑按模具尺寸選取，選取時參考國內外注射模架標準數據。</p><p>　　導柱、導套的組合形式如圖8-4所示。</p>

114、<p>　　圖8-4 導柱、導套的組合形式</p><p>　　8.3 注塑模側向抽芯機構設計</p><p>　　斜導柱抽芯機構是最常用的一種側向抽芯機構，它具有結構簡單、制造方便、安全可靠等特點。斜導柱抽芯機構的主要工作零件是軸線方向與開模方向成一定角度的斜導柱和滑塊，斜導柱伸入滑塊的斜孔中。其工作原理是：開模時，開模力通過斜導柱作用于滑塊，迫使滑塊帶動側型芯在模板內的外側

115、移動，當側型芯完全從塑件中抽出，便完成了側向抽芯；然后，塑件有頂出機構頂出。</p><p>　　8.3.1 機構抽芯距和抽芯力的計算</p><p><b>　　1. 抽芯距的計算</b></p><p>　　將側型芯從成型位置抽至不妨礙塑件的脫模位置所移動的距離，稱為抽芯距，用S抽表示。一般情況下，側向抽芯距通常比塑件上的側孔、側凹的深度或

116、側向凸臺的高度大2~3mm，即</p><p>　　S抽=h+(2~3)mm=40mm 式（8.2）</p><p>　　式中h——表示塑件側孔或凸臺的深度，h=37mm。</p><p>　　2. 側向抽芯力的計算</p><p>　　塑件在型腔內冷凝收縮時對型芯側壁產生包緊力，稱為側向分型抽芯機

117、構的抽芯力。其受力如圖8-5所示。當把側型芯由塑件側孔中開始抽出時所需的抽拔力稱為起始抽芯力F。以后繼續(xù)把側型芯抽至不妨礙塑件推出的位置所需的抽拔力稱為相繼抽芯力。由于起始抽芯力大于相繼抽芯力，故在計算時，只要計算起始抽芯力即可。</p><p>　　圖8-5 塑件抽芯起模力的分析</p><p>　　抽芯力的計算如下所述：</p><p>　　F抽=