應用ProE設計注射器活塞柱注射模具

1、畢業(yè)設計(論文)正文題 目應用Pro/E設計注射器活塞柱注射模具 專 業(yè)機械設計制造及其自動化班 級機制0811班姓 名周劍學 號08316181指導教師職 稱張俊 教授2012年 05 月25 日應用Pro/E設計注射器活塞柱注射模具摘 要：本文以注射器活塞柱注塑模具設計為例，介紹了Pro/E注塑模具的設計方法與流程，包括注塑工程分析、塑件分型面位置的分析和確定，塑件型腔數(shù)量及排列方式的確定, 注射機的選擇及工藝參數(shù)的校核，成型零部件的設計及校核，以及澆注系統(tǒng)的設計。采用EMX軟件設計模架及水線，推桿等元素。并介紹模架加載、脫模機構(gòu)設計和冷卻系統(tǒng)的設計，敘述了模具的工作過程。敘述Pro/E對

2、模具進行結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)勢，采用pro/E軟件進行注射器活塞柱注塑模設計，可大大縮短設計時間，降低設計成本，提高設計精度和效率，對同類產(chǎn)品的設計具有一定的參考價值。關鍵詞：Pro/E；流道；注射模 Apply to pro / E Pistons Syringe column injection mold designAbstract：Based on this column syringe piston injection mold design, introduced pro / E injection mold design methods and processes, including

3、injection molding engineering analysis, plastic analysis of sub-surface location and identification, the number of plastic parts and arrangement of cavity identification , injection machine selection and process parameters checked, forming parts of the design and identification, and the gating syste

4、m design.Use EMX software design mold such as the water line, putting elements . Also introduced mold loaded ejection mechanism design and cooling system design, and describes the working process of the mold. Describes the pro / E on the structural design of die advantages of using the pro / E softw

5、are to the syringe piston column injection mold design, can greatly shorten the design time, reduce design costs, increase design accuracy and efficiency of the design of similar products on some reference value.Keywords: Pro/E；Runner；injection mould目 錄第1章 概述11.1 設計項目概述11.2 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位11.3 我國模具技術的

6、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2第2章  塑件分析42.1 塑件特點42.2 PVC的性能及其注射工藝分析52.2.1 注射成型過程62.2.2 PVC的注射工藝參數(shù)62.2.3 PVC成型塑件的主要缺陷及消除措施6第3章 分型面及型腔數(shù)目的確定7第4章 注射機型號和規(guī)格的選擇與校核94.1 選擇注射機所需參數(shù)計算94.2 選擇注射機94.3 校核注射機有關工藝參數(shù)104.3.1 由注射機料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)n。104.3.2 注射壓力Pe的校核。104.3.3 鎖模力F校核。11第5章 成型零件的工作尺寸計算及校核計算125.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設計125.2 成型零件工作尺寸及其校核135

7、.2.1 成形零件的工作尺寸設計135.2.2 模具型腔側(cè)壁和底板強度、剛度的校核135.3 成型零件材料的選用155.4  模架的確定155.4.1 模架的選擇155.4.2 模架尺寸的確定及校核15第6章 澆注系統(tǒng)的設計186.1 流道的設計186.1.1 分流道的截面形狀186.1.2 分流道的尺寸186.1.3 分流道的布置186.1.4 分流道與澆口的連接186.2 澆口的設計196.2.1 澆口形式的選擇196.2.2 澆口位置的確定196.2.3 澆口尺寸設計19第7章  導向機構(gòu)和排氣系統(tǒng)的設計207.1 導向機構(gòu)的設計207.1.1 導向機構(gòu)的作用207.

8、1.2 導柱導向機構(gòu)207.2 排氣系統(tǒng)的設計21第8章 冷卻系統(tǒng)的設計228.1 模具冷卻系統(tǒng)設計原則228.2 冷卻系統(tǒng)的設計計算22第9章 模具裝配及其工作過程249.1 模具裝配結(jié)構(gòu)圖249.2 模具工作過程24總 結(jié)25致 謝26參考文獻27附錄28第1章 概述1.1 設計項目概述塑料是人類目前使用的第一大類材料，它的使用范圍已遠遠超過其他原始材料的使用。塑料工業(yè)發(fā)展，塑料制品的廣泛應用方面，塑料模具起了不可缺少的作用，它是塑料工業(yè)中不可缺少的環(huán)節(jié)，是成型塑料制品的工具。一次性塑料注射器采用優(yōu)質(zhì)的無毒高透明塑料制成，做出的產(chǎn)品透明度相當于玻璃注射器，臨床用于預防接種和皮內(nèi)、肌肉或靜脈

9、注射藥液用及與麻醉包配置，用于硬脊膜外腔麻醉器械使用。獨特的設計，滑動性能好于普通注射器，阻力低，可以代替玻璃注射器，因為玻璃注射器容易破碎，本產(chǎn)品不易破碎能保證醫(yī)護人員使用安全。本設計以注射器活塞柱為例，介紹了應用pro/E的注塑模具設計流程，該流程包括工藝分析，選擇注塑機，確定成型方案，并對該注塑機進行必要的工藝參數(shù)分析，成型零件的設計與分析以及模架及其各個部件的選取。而設計工具pro/E的選取，使設計更加方便、快捷。Pro/engineer是由美國PTC公司研制開發(fā)的一款集CAD/CAM/CAE于一體的軟件，具有強大的曲面造型功能，能夠方便地完成三維實體造型，直觀地體現(xiàn)設計思想。該設計在

10、澆注系統(tǒng)環(huán)節(jié)采用了熱流道澆注系統(tǒng)，對流道內(nèi)部進行加熱，使流道中的塑料始終處于熔融狀態(tài)，這樣在脫模時就不需要將流道內(nèi)的塑料進行脫模，流道內(nèi)的原材料便可直接進行下次注射使用。熱流道的采用大大節(jié)省了原材料，節(jié)約能源，這一技術的采用對與環(huán)境日益惡化，能源短缺的當今有著重大意義。1.2 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位在現(xiàn)代工業(yè)中，模具工業(yè)已成為制造業(yè)的基礎。而在模具行業(yè)中塑料模具又是重中之重，這類模具占模具行業(yè)總份額的50以上。在工業(yè)相對比較發(fā)達的國家里，模具工業(yè)被形象地喻為“工業(yè)基石”、“關鍵工業(yè)”、“促進社會繁榮富裕的原動力”。這些定義明確地說明了模具工業(yè)在他們國家所處的地位，也表明了模具在社會發(fā)展中的

11、顯要位置。隨著全球經(jīng)濟一體化進程的不斷加快，世界各國對建筑材料、電子通信等諸多領域的塑料制品需求量正在逐年增加，這為模具工業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎，它既是社會進步、科技發(fā)展的基石，也是進入富裕社會的原動力。模具技術集合了機械、電子、化學、光學、材料、計算機、精密檢測和信息網(wǎng)絡等諸多學科，是一個綜合性高學科的系統(tǒng)工程。模具技術的發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復雜及更經(jīng)濟快速的方向發(fā)展。模具產(chǎn)品的技術含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無圖化、精細化、自動化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化的方向發(fā)展。1.3 我國模

12、具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(1) 我國模具技術現(xiàn)狀: 中國模具工業(yè)產(chǎn)值僅次于日本和美國，排在世界前三位。中國經(jīng)濟的高速發(fā)展同樣對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的空間?，F(xiàn)今，國內(nèi)的模具生產(chǎn)廠家已增至2萬余家，模具制造從業(yè)人員已超過50 多萬人，模具的年產(chǎn)值達到534 億元人民幣。近10 年來，國內(nèi)模具在數(shù)量、質(zhì)量、技術等方面有了很大的跨躍；現(xiàn)正以每年15%左右的增長速度穩(wěn)步發(fā)展。鑒于模具工業(yè)的特點和重要性，我國對模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極為重視。20世紀80年代以來，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速。自1997年以來，相繼把模具及其加工技術和設備列入了當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術目錄和鼓勵外

13、商投資產(chǎn)業(yè)目錄，并對全國部分重點專業(yè)模具廠實行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策；1999 年，國家又把有關模具技術和產(chǎn)品列入國家計委和科學技術部發(fā)布的當前國家優(yōu)先發(fā)展的高新技術產(chǎn)業(yè)化重點領域指南（目錄）。目前中國模具工業(yè)產(chǎn)值僅次于日本和美國，排在世界前三位。中國經(jīng)濟的高速發(fā)展同樣對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的空間。我國模具工業(yè)雖然有了長足的發(fā)展，但總體水平仍比工業(yè)發(fā)達國家要落后1520 年，這與我國制造業(yè)發(fā)展的要求相比差距還很大。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，我國在精密、大型、復雜、長壽命的高檔模具方面依然存在著較大的差距，每年仍需從模具強國大量進口精密、大型、復雜、長壽命的高檔

14、模具；與國外模具同行相比，我國在模具設計理念、制造工藝、生產(chǎn)周期等方面還存在著較大的差異，這阻礙著我國向模具強國的發(fā)展。同時, 我國的模具生產(chǎn)量依然供不應求，無法滿足模具市場的需求。而其中主要的模具缺口類型仍集中于精密、大型、復雜、長壽命的高檔模具領域。在生產(chǎn)能力、生產(chǎn)技術等幾方面，我國還未達到國際先進水平，與國際模具的綜合競爭能力上還存在著較大的差距。相對國外模具而言我國生產(chǎn)的模具在價格上較具競爭力。自加入WTO后，已積累了多年的豐富的模具制造經(jīng)驗和技術，樹立了中國模具的良好口碑，在國際市場中具有較強的影響力。在這有利于中國模具發(fā)展的外部環(huán)境下，進一步拓展海外市場，增加模具出口量，樹立中國模

15、具品牌將是當前的首要任務。(2) 我國模具發(fā)展趨勢:我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。目前我國隨著科學技術的飛速進步，使模具技術及制造方式發(fā)生了根本性的變化，已經(jīng)從傳統(tǒng)的手工設計，從有經(jīng)驗的鉗工師傅為主導的技藝型生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變到了以數(shù)字化、信息化、自動化生產(chǎn)為特征的現(xiàn)代模具工業(yè)生產(chǎn)時代。因此，放眼未來，國際、國內(nèi)的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具

16、大國，而且一定逐步向模具制造強國的行列邁進。第2章  塑件分析2.1 塑件特點圖2-1 塑件結(jié)構(gòu)圖該塑件為注射器活塞柱, 一次性注射器活塞柱(下簡稱活塞柱)結(jié)構(gòu)形式,截面為十字筋結(jié)構(gòu),筋寬1.2mm,制品材料為聚氯乙烯.在活塞柱前端另裝有橡膠活塞.然后插入外筒中形成一個完整的注射器產(chǎn)品.這種注射器由于附有橡膠恬塞.使密封性得以充分保障,提高了使用過程的安全與可靠性.該結(jié)構(gòu)較同類產(chǎn)品具有一定的先進性.從而決定了其在模具設計與制造上有突出的特點.其表面要求一定的光澤度及質(zhì)感，并且其材質(zhì)要求具有一定的強度、剛度、耐熱和耐磨損等性能,同時還必須滿足絕緣性，在一定溫度范圍內(nèi)要求具有良好的抗沖擊

17、強度。據(jù)此，目前國內(nèi)外的一次性醫(yī)療器械普遍使用PVC為原料，該材料密度小，它的力學性能如屈服強度、抗張強度、抗壓強度及硬度等均優(yōu)于低壓聚乙烯，并有很突出的剛性，耐熱性較好?？稍?00以上使用。若不受外力，則溫度升到150也不變形。有較好的化學穩(wěn)定性，除對濃硅酸、濃硝酸外，幾乎都很穩(wěn)定。高頻電性能優(yōu)良，且不受溫度影響，成形容易。缺點是耐磨性不夠高，成形收縮率較大，低溫呈脆性。熱變形溫度亦較低。影響塑件公差的主要因素是: 模具制造誤差及磨損誤差，尤其是成型零件的制造和裝配誤差以及使用中的磨損、塑料收縮的波動、注射工藝條件的變化、塑件的形狀和飛邊厚度的波動、脫模斜度及成型后塑件的尺寸變化。根據(jù)原料P

18、VC的特性，該塑件收縮率設置為0.5%。圖2-2 塑件收縮率的設定創(chuàng)建塑件注射器活塞柱造型：根據(jù)現(xiàn)實中20ml注射器活塞柱的樣品，塑件最大尺寸為長110mm，寬22mm，密度為1.45g/mm。并對一些部位給予修改以達到最佳效果，完全對稱形式，使得活塞柱的形狀完全垂直。在pro/E的零件模塊下靈活運用各建模命令創(chuàng)建如圖2-1所示的塑件三維圖形 。（1） 脫模斜度 。設計脫模斜度的目的是便于塑件的脫模，避免在脫模過程中拉傷塑件表面， 其大小取決于塑料的收縮率。脫模斜度的取向要根據(jù)塑件的內(nèi)外型尺寸而定。塑件外形以型腔大端為準，尺寸要符合要求，斜度沿形狀減小方向。要求開模后塑件留在定模上，

19、 塑件內(nèi)表面的脫模斜度應小于外表面的脫模斜度。根據(jù)PVC 的性能， 型芯的脫模斜度取1.5°。（2） 塑件的壁厚 。選擇pro/E軟件中工具條中的分析欄，可測得該塑件的平均厚度為1.2 mm。2.2 PVC的性能及其注射工藝分析聚氯乙烯材料（PVC）是以聚氯乙烯樹脂為主要原料，加入適量的抗老化劑、改性劑等，經(jīng)混煉、壓延、真空吸塑等工藝而成的材料。質(zhì)量輕、隔熱、保溫、防潮、阻燃、耐酸堿、抗腐蝕、穩(wěn)定性、介電性好，耐用、抗老化，易熔接及粘合?？箯潖姸燃皼_擊韌性強，破裂時延伸度較高。通過捏合、混煉、拉片、切粒、擠壓或壓鑄等工藝極易加工成型，可滿足各種型材規(guī)格的需要，表面光滑、色澤

20、鮮艷的特點而受到人們的青睞。2.2.1 注射成型過程 （1）成型前的準備。對PVC的色澤、細度和均勻度進行檢查，由于PVC易吸水，成形加工前應進行干燥處理。（2）注射過程。塑料在注射機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，有模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可以分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻5個階段。（3）塑件的后處理。采用調(diào)濕處理，其熱處理條件參照參考文獻2中的表13-3有處理方法紅外線燈、烘箱，處理溫度為70。2.2.2 PVC的注射工藝參數(shù) （1）注射機類型：螺桿式。（2）螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）：48。（3）料筒溫度（）：后段160180；中段180200；前段200220。（4）預

21、熱溫度（）：80100。（5）模具溫度（）：8090。（6）注射壓力（MP）：70100。（7）成型時間（s）：注射2060；高壓03；冷卻2090；總周期50160。2.2.3 PVC成型塑件的主要缺陷及消除措施PVC在升溫時黏度增高，所以成形壓力交高，塑件上的脫模斜度宜稍大；PVC易吸水，成形加工前應進行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，設計模具時應該注意盡量減少小澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成形條件下，壁厚、熔件溫度及收縮率影響極小。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在80-90，要求塑件光澤和耐熱時，應該控制在80。第3章 分型面及型腔數(shù)目的確定  分模是注射模具設計的最重要的一環(huán)，它

22、是用分型面將包含模具型腔的體積塊分開成動模型芯和定模型腔，而分型面就是動模型芯和定模型腔的接觸面。分模一般按以下步驟進行：選取塑件的各個面與整體的拉伸面合成生成分模面，分模得到動模型腔和定模型腔。分型面是產(chǎn)品的最大輪廓線合圍產(chǎn)生而成。該塑件分型面可以通過搜索選全好的塑件的各個面組合獲取。分型面是以產(chǎn)生的最大輪廓線為基礎采用拉伸面、邊界面或者其他創(chuàng)建面方法獲得。設置參照模型和定義成型工件后，在【模具】菜單管理器中選擇【分型面】-【拉伸】可得到工件的分型平面，如圖3-1所示。圖 3-1 拉伸后的分型面在塑件設計時, 必須考慮成型時分型面的形狀和位置， 為了以后更方便的設計流道和澆口。本模具的分型面

23、選擇在塑件的大平面處，即注射器活塞柱的最大截面處。模具上用以取出塑件和冷凝料的可分離的接觸表面稱為分型面。分型面的設計合理與否直接影響到塑件的質(zhì)量；模具的整體結(jié)構(gòu)；工藝操作的難易程度及模具的制造成本。分型面的選擇原則如下：（1）分型面應選擇在塑件外型的最大輪廓處。（2）分型面的選擇應考慮有利于塑件的脫模。（3）分型面的選擇要保證塑件的精度要求。（4）分型面的選擇還應考慮模具的側(cè)向抽拔距。（5）分型面作為主要的排氣渠道，應將分型面設計在熔融塑料的流動末端，以利于模具型腔內(nèi)氣體的排出。（6）選擇分型面時應使模具零件易于加工。根據(jù)以上原則，本模具的分型面選擇在塑件的大平面處。拉伸后的平面與選取各個模

24、腔的元件選取面合并可得整個模具的分型面。在塑件分型面確定之前，就需要考慮型腔數(shù)目的采用，由于該塑件為注射器活塞柱，其對于表面質(zhì)量及精度要求都相對不太高，且形狀較為簡單，為了提高生產(chǎn)效率和節(jié)約模具資源。還有，為了使得整個模具處在平衡對稱狀態(tài)下。故本設計中決定初步擬定采用一模四腔的模具形式。圖 3-2 一模四腔分布圖該塑件通過pro/E軟件中的創(chuàng)建分型面處理得到分型面，選擇好圖3-1上方的零件所有面，選擇【復制】-【粘貼】，然后同時選取拉伸平面和粘貼所在的面，選擇【合并】，同理，與另外三個參照元件【合并】，即可得到所需的分型面，如圖3-3所示。圖 3-3 分型面第4章 注射機型號和規(guī)格的選擇與校核

25、4.1 選擇注射機所需參數(shù)計算（1） 注射量的計算從pro/E軟件中的分析功能中可以得出該活塞柱塑件的體積V =4×4304.566mm，其質(zhì)量m為4×6.24g，流道凝料的體積還是一個未知數(shù)，可按塑件體積的0.6倍來估算，因為從上述分析中確定為一模一腔，所以塑件成型所需注射量為V=1.6×V=25749.224mm。結(jié)合生產(chǎn)實際，注射機的最大注射量是其額定注射量的80%，所以注射機的額定注射量為V V/0.8=34436.53 mm34.437 cm（2） 鎖模力（F）的計算模具設計時應使注射機的額定鎖模力大于脹模力，即FPA ， F為注射機額定鎖模力（N）；P

26、為塑料熔體在型腔內(nèi)的平均壓力(MP)；A為制品和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積（mm）。因為是一模一腔，所以澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積和制品的部分投影面積重合，制品的投影面積估算為A=A+A=1.2A=1.2*1545.43*4=7418.064mmA 塑件的在分型面上的投影面積；A為流道內(nèi)的原料在分型面上的投影。塑件成型時所需的注射壓力P通常為80110MP。因為所采用材料為PVC，其為中等粘度，精度高，考慮壓力損失，根據(jù)查表應選擇P=100 MP。 所以鎖模力FPA=100MP×7418.064mm=741.8KN4.2 選擇注射機 注射機規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑

27、件制品的大小及生產(chǎn)批量，選用注射機時，通常是以某塑件（或模具）實際需要的注射量初選某一公稱注射量的注射機型號，然后依次對該機型的公稱注射壓力、公稱鎖模力、模板行程以及模具安裝部分的尺寸一一進行校核。以實際注射量初選某一公稱注射量的注射機型號；為了保證正常的注射成型，模具每次需要的實際注射量應該小于某注射機的公稱注射量。根據(jù)以上初步的注射量和鎖模力的計算，在此初步選擇注射機型號為XS-ZY-125。表3-1 XS-ZY-125型注射機主要技術參數(shù)理論注射容量/ cm100鎖模力/KN900螺桿直徑/mm42拉桿內(nèi)間距/mm440*340注射壓力/ MP119移模行程/mm300注射速度/（g/s

28、）60最大模厚/mm300塑化能力/（g/s）5.6最小模厚/mm200螺桿轉(zhuǎn)速/（r/min）14200模板最大距離/mm600噴嘴球半徑/mm12噴嘴孔直徑/mm44.3.1 校核注射機有關工藝參數(shù)4.3.1 由注射機料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)n。校核型腔數(shù)目： n (kMt/3600-m)/m=(0.8×5.6×3600×60/3600-0.6×6.24*4)/24.96=10.2>>4 （式4-1） 型腔數(shù)校核合格。式中 m=24.96gm=0.6m=0.6×24.9614.976g；k注射機最大注射量的利用系數(shù),一般取0

29、.8；M注射機的額定塑化量(5.6g/s)； t成型周期，取60秒。4.3.2 注射壓力Pe的校核。Pekp=1.3×110=143Mpa （式4-2）而所選注射機Pe=150Mpa,注射壓力校核合格。式中 k 注射壓力安全系數(shù)，取1.3；P取110Mpa.(塑件成型時所需要的注射力)。4.3.3 鎖模力F校核。FkAP=1.2×348.68*4=418.42KN （式4-3）而該注射機的鎖模力F=900KN, 鎖模力校核合格其他安裝尺寸的校核要待模架選定,結(jié)構(gòu)尺寸確定以后才可進行。式中 P塑料熔體對型腔的平均壓力； A 塑件和流道在分型面上的投影面積； k 鎖模力安全系數(shù)

30、，一般取1.11.2。由以上的校核，可以確定該注射機的選擇合格。第5章 成型零件的工作尺寸計算及校核計算5.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設計直接與塑料接觸構(gòu)成塑件形狀的零件稱為成型零件，其中構(gòu)成塑件外形的成型零件成為凹模，構(gòu)成塑件內(nèi)部形狀的成型零件成為凸模。在通過pro/E生成分型面之后，可通過分型工具，創(chuàng)建型腔，pro/E會根據(jù)產(chǎn)品及分型面的相關尺寸處理完成，生成型腔。圖 5-1 合模示意圖凹,凸模的結(jié)構(gòu)設計圖 5-2 型腔三維效果圖圖5-3 凹模三維效果圖5.2 成型零件工作尺寸及其校核5.2.1 成形零件的工作尺寸設計成型零件的工作尺寸涉及到材料的熱脹冷縮，計算復雜，要運用大量公式，在pro/E中

31、，pro/E軟件根據(jù)塑件及分型面的相關尺寸自動處理完成，生成型腔。在型腔生成之后，我們再對其進行校核。5.2.2 模具型腔側(cè)壁和底板強度、剛度的校核 塑料模具型腔在成型過程中受到塑料熔體的高壓作用，應具有足夠的強度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底版厚度過小，可能因強度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也有可能因為剛度不足而產(chǎn)生擾曲變形，導致溢料飛邊，降低塑件尺寸精度并影響順利脫模。因此，應通過計算來確定型腔的壁厚，尤其對于精度要求高的型腔，不能單純憑經(jīng)驗來確定其尺寸。型腔側(cè)壁所受的壓力應以型腔內(nèi)所受最大壓力為準。此型腔的內(nèi)外截面接近矩形形狀，其剛度要求低于矩形型腔，在此皆按照整體式矩形型腔計算公式計算。 （

32、1）型腔側(cè)壁厚度S計算 S= （式5-1） 式中 S型腔側(cè)壁厚度；a型腔側(cè)壁受壓高度；P型腔壓力（取35MP）；E模具材料的彈性模量（取2.1×10MP）；任一自由邊中點的允許變形量（mm）；C為常數(shù)，由L/a的數(shù)值確定，可由以下近似公式計算。 C= =1.48105 （式5-2）式中 L為型腔長邊長度；a為型腔側(cè)壁受壓高度。經(jīng)過測量得型腔長邊長度L=270mm，型腔側(cè)壁受壓高度a=13.6mm。=25i=25×1.1689m =29.22m=0.0292mm （式5-3）式中 i=0.35W+0.001W=0.8926mW為型腔最長邊。 所以計算得型腔厚度S= =13.8

33、537mm 而由pro/E自動生成的成型零件，可測得型腔側(cè)壁厚度s=18.1180mm>13.8537mm,則型腔側(cè)壁厚度滿足要求。（2）型腔底板厚度計算公式為 T= （式5-4）式中 T為整體式矩形型腔底板厚度（mm）；P為型腔壓力（取2.1×10MP）；b為矩形板受力短邊長度（mm）；L為矩形板受力長邊長度（mm）；E為模具材料的彈性模量（取2.1×10MP）；為允許變形量；C由L/b決定的常數(shù)，可由近似公式計算 。 C= =0.036 （式5-5）經(jīng)過測量pro/E中自動生成型腔的相關尺寸為L=110mm，b=105mm,=25i=0.0223mm （式5-6）

34、式中 i=0.35W+0.001W=0.6846m； W影響模具變形最大尺寸；計算得型腔底板厚度為T=16.8534mm。而由pro/E自動生成的成型零件，可測得型腔底版厚度T=20.6867 mm >16.8534 mm，則型腔底版厚度滿足要求。5.3 成型零件材料的選用塑料制品在以化學性腐蝕塑料為原料時，模具需具有防腐蝕性能，一般采用耐蝕鋼制造模具，此時還要求有較好的耐磨性。常用的鋼種為4Cr13(420)、9Cr18、174PH。為了改善這類鋼的切削加工型，國外近年開發(fā)出易切削預硬耐蝕塑料模具鋼，如GS2083S、168S。PCR是我國開發(fā)的一種耐蝕塑料模具鋼。4Cr13和9Cr1

35、8為馬氏體不銹鋼，1724PH和PCR屬于馬氏體沉淀硬化不銹鋼。PCR經(jīng)1050淬火后獲得單一板條狀馬氏體,硬度為3235HRC可以進行切削加工，經(jīng)460480時效后，硬度為4244HRC，有較好的綜合力學性能良好的抗蝕性。故本設計采用PCR作為材料。5.4  模架的確定5.4.1 模架的選擇根據(jù)型腔的布局可看出，型腔件分布尺寸為150*320,在考慮到導柱、導套、及連接螺釘布置應占的位置、斜滑塊和采用推件板推出等各方面問題，則確定選用模架為在“模架管理”對話中的“目錄”對話框中選擇“futaba_S”系列標準模架，在模架尺寸系列中選擇“180*350”型，系統(tǒng)將自動裝載裝配模架。5

36、.4.2 模架尺寸的確定及校核在改變視圖后可以發(fā)現(xiàn)，模架的動、定模板的厚度與型腔的尺寸不匹配。在pro/E“模架”對話框中，編輯該模架。各模板尺寸的確定（1）A板尺寸A板是定模型腔板，塑件最大高度11mm，在模板上還要開設冷卻水道，冷卻水道離型腔應有一定的距離，因此A板厚度取32 mm。（2）B板尺寸B板型芯是凹模固定板，凸模的成型部分最大高度為12.5mm，再根據(jù)成型零件的設計，因此B板厚度可取24 mm。定模板、動模板分別設置為32、24，裝配模架將更新這兩塊模板，使之與型腔和型芯的厚度相匹配。圖5-3 模架的選取圖 5-4 模板尺寸模架編輯完成后，對開模機構(gòu)行程校核：從選定模架可知，模架

37、外形尺寸：寬*長*高=180*100*100。模具平面尺寸180*100240*180（拉桿間距），合格；模具高度100，80100180合格；模具開模所需行程H H=H+H+（510）=22+（510）=（2732）300（注射機移模行程） （式5-7）式中H塑件高度。合格；其他各參數(shù)在前面校核均合格，所以本模具所選注射機完全滿足所用要求。第6章 澆注系統(tǒng)的設計6.1 流道的設計 分流道就是主流道與澆口之間的通道，一般連在在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。多型腔模具必定設計分流道，單型腔大型腔塑件在使用多個點澆口時也要設置分流道。 6.1.1 分流道的截面形狀通常分流道的斷面形狀有圓

38、形、矩形、梯形、U形和六角形等。為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，提高效率，我這里選用最常用的形式圓形分流道。如下圖6-1所示：6.1.2 分流道的尺寸分流道的斷面尺寸應根據(jù)熔體流量、塑件壁厚、流速、材料特性、粘度等因素決定。在做優(yōu)化設計時應根據(jù)澆注系統(tǒng)允許壓力降來進行計算。按經(jīng)驗分流道直徑（或相當直徑）一般應大于制品壁厚（特厚制品除外）。在此根據(jù)經(jīng)驗值取其直徑，查表取d3mm。6.1.3 分流道的布置分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響。分流道的布置形式分平衡式與非平衡式兩類。這里我選用的是平衡式的布置方法，由于本塑件的特殊結(jié)構(gòu)，注射器活塞柱的結(jié)構(gòu)存在向內(nèi)凹陷的缺口，為了使得原料能夠

39、分布的更加均勻，不產(chǎn)生氣泡，特設計四分流道如圖6-1所示： 圖6-1 分流道的設計6.1.4 分流道與澆口的連接分流道與澆口的連接處應加工成球面，并用圓弧過渡，有利于塑料熔體的流動及充填。6.2 澆口的設計 澆口直接與塑件相連，把塑料熔體引入型腔，是連接分流道與型腔之間的一段細短通道。它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，其形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。6.2.1 澆口形式的選擇澆口的結(jié)構(gòu)形式很多，按照澆口的形狀可以分為邊緣澆口、平縫澆口、輪輻澆口、潛伏式澆口、護耳澆口、點澆口、扇形澆口、爪形澆口、圓環(huán)澆口、及直澆口。我這里選用的是點澆口。6.2.2 澆口位置的確定澆口位置的選擇直接影響到制品的質(zhì)量

40、，所以我們在開設澆口時應注意以下幾點：（1） 澆口應開在能使型腔各個角落同時充滿的位置；（2） 澆口應設在制品壁厚較厚的部位，以利于補縮；（3） 澆口的位置選擇應有利于型腔中氣體的排除；（4） 澆口的位置應選擇在能避免制品產(chǎn)生熔合紋的部位；（5） 對于帶細長型芯的模具，宜采用中心頂部進料方式，以避免型芯受沖擊變形；（6） 澆口應設在不影響制品外觀的部位；（7） 不要在制品承受彎曲載荷或沖擊的部位設置澆口。尋找最佳澆口位置，對模具的形成有非常重要的作用。在此我選擇的澆口位置位于注射器活塞柱頂面。如圖6-1所示；6.2.3 澆口尺寸設計點澆口直徑的直徑為0.42mm,澆口臺階長度為0.51.2mm

41、。澆口的截面一般只取分流道截面積的39，即由上可得澆口直徑為1mm。澆口臺階長度取0.7mm。第7章  導向機構(gòu)和排氣系統(tǒng)的設計脫模機構(gòu)設計一般應遵循如下原則：(1) 盡可能使制品滯留在動模一側(cè)，以便借助開模力驅(qū)動脫模裝置，完成脫模動作。(2) 放置制品變形或損壞，正確分析制品對型腔的粘附力大小及所在部位，有針對性地選擇合適的脫模機構(gòu)，使推出重心與脫模阻力中心相重合。(3) 力求良好的制品外觀。(4) 結(jié)構(gòu)合理可靠，運動靈活，制造方便。7.1 導向機構(gòu)的設計塑料模閉合時為了保證型腔形狀和尺寸的準確，應按一定的方向和位置合模，所以必須設有導向定位機構(gòu)，最常見的導向定位機構(gòu)是在模具型腔四

42、周設有24對互相配合的導向柱和導向孔，導柱設在動模邊或定模邊，但一般設計在主型芯周圍。7.1.1 導向機構(gòu)的作用定位作用。模具合模時，導向機構(gòu)可以保證動模和定模的位置正確，以便使型腔的形狀和尺寸精確；另外，導向機構(gòu)在模具的裝配過程中也起定位作用，方便模具的裝配和調(diào)整。導向作用。合模時，模具的導向零件首先接觸，引導動、定模準確和模，避免由于某種原因，使得型芯或型腔錯誤接觸而造成的損壞。承受一定的側(cè)向壓力：塑料熔體是以一定的注射壓力注入型腔的，型腔的各個方向都承受壓力，如果塑件是非對稱結(jié)構(gòu)或模具設計成非平衡進料形式，就會產(chǎn)生單邊的側(cè)向壓力，設置導向機構(gòu)可承受一定的側(cè)向壓力。承載作用：當采用推件板脫

43、?；螂p分型面模具結(jié)構(gòu)時，導柱具有承受推件板和型腔板重量的作用。保持機構(gòu)運動平穩(wěn)。7.1.2 導柱導向機構(gòu)（1）導柱導向機構(gòu)的設計導柱應合理均勻地分布在模具分型面的周圍。在此，在動模邊我選用的是兩根導柱，定模邊出于需要選擇四根導柱。具體排布可見裝配圖。導柱的長度應比型腔端面的高度高出68，以免在錯誤定位時，型腔進入凹模型腔相碰而損壞。 導柱一般設置在動模一側(cè)。因為導柱設置在動模一側(cè)可以起到保護型芯的作用。導柱的導滑部分的配合為H7/f7,導柱、導套固定部分的配合都按H7/k6。圖7-1 【模具組件定義】對話框7.2 排氣系統(tǒng)的設計塑料模具的注射過程是熔融塑料將型腔中的空氣置換出來的過程，當塑料將

44、型腔填充時，必須順利地排放出型腔幾澆注系統(tǒng)中的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的熱空氣。如果氣體不能被順利排除，塑件會由于填充不足而產(chǎn)生接縫或表面輪廓不完整等缺陷。 該模具屬于小型模具，可利用配合間隙排氣。模具的分型，頂桿與模板之間及鑲塊與模板間都有一定的配合間隙 ，一般間隙在0.030.05之間，利用模具零件之間的這種間隙，可以將型腔中的氣體順利排除出。 第8章 冷卻系統(tǒng)的設計注射成型過程中，模具的溫度通過對塑料熔體流動性能及制品冷卻過程的直接作用，影響到制品的收縮率、表面光澤、內(nèi)應力等表觀質(zhì)量及物理性能，模具的溫度控制是提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率的一個有效途徑。8.1 模具冷卻系統(tǒng)設計原則在模具冷卻系

45、統(tǒng)的設計過程中，應遵循以下原則：(1) 澆口處加強冷卻，冷卻水孔應避免設在塑件的熔接痕處；(2) 冷卻水孔到型腔表面的距離相等；(3) 冷卻水孔數(shù)量應盡可能的多，孔徑應盡可能的大；(4) 冷卻水孔道不應穿過鑲快或其接縫部位，以防漏水；(5) 進水口水管接頭的位置應盡可能設在模具的同一側(cè)，通常應設在注塑機的背面；而且在冷卻系統(tǒng)內(nèi)，各相連接處應保持密封，防止冷卻水外泄。8.2 冷卻系統(tǒng)的設計計算模具冷卻時間的計算。聚氯乙烯為結(jié)晶型塑料以結(jié)晶料中心最深出到達結(jié)晶點作為脫模前提的冷卻時間，可有經(jīng)驗公式計算得冷卻時間為30s。由冷卻水孔數(shù)量盡量多，尺寸盡量大的原則可知，冷卻水孔數(shù)量大于或等于3根都是可行

46、的。這樣做同時可實現(xiàn)盡量降低入水與出水的溫度差的原則。根據(jù)經(jīng)驗值取4根，冷卻水口口徑為6mm，距型腔表面的平均距離為8mm。在模架庫工具條中單擊【水線】按鈕，彈出【冷卻裝置】對話框，在【類型】中單擊【管塞】按鈕，設置冷卻裝置參數(shù)如圖8-1所示，單擊【確定】按鈕，依次選擇與側(cè)面接觸的曲線和曲面。圖8-1 設置冷卻裝置參數(shù)a選擇【確定】按鈕重新彈出【冷卻裝置】對話框，在【類型】中單擊【盲孔】按鈕，設置參數(shù)如圖8-2所示，單擊【確定】按鈕，依次選擇與頂面接觸的關于“DTM1”對稱的兩條曲線和頂面。圖8-2 設置冷卻裝置參數(shù)b選擇【確定】按鈕重新彈出【冷卻裝置】對話框，在【類型】中單擊【盲孔】按鈕，設

47、置參數(shù)如圖8-3所示，單擊【確定】按鈕，分別選擇另外兩條與頂面接觸的曲線和頂面。圖8-3 設置冷卻裝置參數(shù)c第9章 模具裝配及其工作過程9.1 模具裝配結(jié)構(gòu)圖模具裝配圖圖 9-1模架三維效果圖9.2 模具工作過程模具裝配試模完畢之后，模具進入工作狀態(tài)，起工作過程如下：先對塑料PVC進行烘干，并裝入料斗。然后清理模具型芯、型腔，并噴上脫模劑，進行適當?shù)念A熱。 然后合模。接著對塑料預熱，注射準備。接著注射塑料：充模、保壓、倒流、澆口冷卻后的冷卻和脫模。模具工作過程開模時, 開模系統(tǒng)帶動動模部分移動，由主分型面分型，同時斜滑塊開始側(cè)向抽芯；當模具開啟到終點位置時，在型芯包緊力的作用下， 塑件從定模型腔中拉出；推出機構(gòu)動作，推板在注射機推桿的作用下，帶動頂出機構(gòu)頂桿運動；繼續(xù)推出，塑件進而從動模上的型芯脫落，完成塑件與模具的分離。合模時, 通過斜滑塊上的斜面及導柱在導柱套內(nèi)復位退回，完成合模。 合模結(jié)束后開始下一個工作循環(huán)過程。由于采用了熱流道系統(tǒng), 不需要設計定距分型機構(gòu), 使模具的結(jié)構(gòu)得到了簡化。 最后是塑件的后處理總 結(jié)通過對注射器蓋塑料成型模具的設計，對常用塑料在成型過程中對模具的工藝要求有了更深一層的理解，掌握了塑料成型模具的結(jié)構(gòu)特點及設計計算方法，對塑料注射模的設計過程、方法及有關注意事項有了新的認識，對獨立設計塑料