《基于Moldflow軟件的接線板注塑模具設(shè)計(jì)與優(yōu)化》13000字（論文）

一、緒論1.1注塑模具概述隨著工業(yè)技術(shù)與科學(xué)技術(shù)的不斷更新與進(jìn)步，注塑模具作為一個(gè)重要的機(jī)械工業(yè)組成部分，在其中占用重要地位，特別是隨著電子設(shè)備的廣泛使用，而塑料產(chǎn)品作為電子產(chǎn)品的重要原件，使得塑料件在我們生活中開始越來越多，新的塑料產(chǎn)品更新?lián)Q代越來越頻繁，比如我們常用的手機(jī)電子通訊類產(chǎn)品、工程機(jī)械類產(chǎn)品，再創(chuàng)新高。尤其是在2010年之后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的越來越好，整體國(guó)民消費(fèi)能力有了極大的提高，經(jīng)濟(jì)狀態(tài)發(fā)生了的改變，由于購買能力大幅的提升，刺激了整體國(guó)民的消費(fèi)水平[1]。注塑模具材料是一種高分子材料，其有不可替代的特點(diǎn)，該種塑料密度小、強(qiáng)度大、質(zhì)量輕、剛度也滿足要求，其還具有良好的絕緣性能，這些塑料可以在一些實(shí)際使用場(chǎng)景去替換一些傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬以及金屬材料。塑料材料具有低熔點(diǎn)的材料，由于其熔點(diǎn)比傳統(tǒng)金屬低很多，成型時(shí)更易溶蝕，所以我們采用塑料材料以及通過模具對(duì)塑料件進(jìn)行生產(chǎn)制造的話，可以大大提高其生產(chǎn)效率。且生產(chǎn)品具有精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、工程造價(jià)便宜等特點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)大批量連續(xù)生產(chǎn)[2-5]。對(duì)于注塑模具而言，其生產(chǎn)設(shè)備注塑機(jī)與其他材料制造設(shè)備相比，其質(zhì)量以及尺寸更小。由于這些優(yōu)良的特性，是的塑料制品越來越普及，并且與我們的生活息息相關(guān)。注塑模具的發(fā)展水平，是衡量一個(gè)國(guó)家的工業(yè)制造水平的重要標(biāo)志之一[1-6]。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)模具逐漸往高質(zhì)量、超長(zhǎng)壽命，高精度、超大型、降低制造成本、縮短制造周期，高效率方向發(fā)展。由于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的產(chǎn)生，這一技術(shù)將會(huì)很好的改善模具制造的技術(shù)層次，擁有這些企業(yè)的專業(yè)技術(shù)層次，他們的設(shè)計(jì)范圍以及應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)實(shí)現(xiàn)不斷的擴(kuò)大，創(chuàng)新性越來越多，不同類型的模具將會(huì)越來越多，其企業(yè)效益會(huì)越來越好[2-8]。2010年后,國(guó)內(nèi)工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的變化,機(jī)械工業(yè)的提高,相應(yīng)的注塑模具行業(yè)快速增長(zhǎng),大約一年的注塑模具增長(zhǎng)在10-16%之間,從注塑模具的發(fā)展在中國(guó)開始,經(jīng)過50年的進(jìn)步,發(fā)生了非常大的變化,而且大大的提高了技術(shù)水平，特別是近年來，隨著家用汽車的普及，家用電器的增長(zhǎng)，以及電子通信日常消費(fèi)的快速發(fā)展，在沿海邊疆地區(qū)已形成了一代以珠三角、長(zhǎng)三角為首的專業(yè)模具企業(yè)，正在逐步向高端尖端領(lǐng)域發(fā)展[4-7]。而對(duì)于國(guó)外的高級(jí)注塑工藝制造裝備和模具技術(shù)發(fā)展，其主要集中在英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、韓國(guó)、日本。國(guó)外注塑模具的制造、設(shè)計(jì)、成型技術(shù)向著高效自動(dòng)化、多工位化，超低成本方面發(fā)展[9]。最近，對(duì)于國(guó)外的模具制造企業(yè)而言，他們能夠感受到我國(guó)模具制造業(yè)的發(fā)展速度，隨著我國(guó)的模具制造業(yè)的崛起，國(guó)際環(huán)境發(fā)生了相對(duì)改變，更多的國(guó)產(chǎn)模具進(jìn)入國(guó)外市場(chǎng)領(lǐng)域，占據(jù)原來屬于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的市場(chǎng)份額。預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)將成最大的注塑模具供應(yīng)商，為全球范圍供應(yīng)我們生產(chǎn)的模具，而國(guó)外的模具制造周期相對(duì)較短，其只有國(guó)內(nèi)模具制造周期的46-52%之間[10-13]。但是國(guó)外的模具制造成本相對(duì)較高，其大約在中國(guó)模具制造成本的130-300%之間，最后他們的模具制造總成本可以達(dá)到我國(guó)成本的三倍之多，這是由于人工勞動(dòng)成本的問題，我國(guó)的勞工成本優(yōu)勢(shì)是國(guó)外人工勞動(dòng)成本的1/3左右，對(duì)國(guó)際市場(chǎng)上的客戶產(chǎn)生了很大的影響，2015年以后，德國(guó)、日本的整體模具成本降低了10-20%，這與國(guó)外注塑模具技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)[14]。1.3國(guó)內(nèi)模具的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)于我們國(guó)內(nèi)模具制造企業(yè)而言，他們的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)：一是地域集中，二是能夠?qū)崿F(xiàn)高度的群體效益，三是國(guó)家政策扶持引導(dǎo)企業(yè)自主創(chuàng)新，并且國(guó)家給與一定的的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼。國(guó)家對(duì)于一些出口模具，也對(duì)相關(guān)的模具企業(yè)給與了相對(duì)應(yīng)的優(yōu)惠關(guān)稅政策[15-21]。就現(xiàn)有實(shí)際數(shù)據(jù)分析而言，對(duì)于我們國(guó)內(nèi)模具制造企業(yè)的劣勢(shì)，其主要有幾點(diǎn)：一是各個(gè)企業(yè)之間各自為政，他們沒有形成統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，并且國(guó)內(nèi)模具生產(chǎn)其余的自動(dòng)化進(jìn)程與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程較低，相較于發(fā)達(dá)國(guó)家而言，在機(jī)械工程模具上差距很大。很多相關(guān)的工業(yè)制造裝備機(jī)床和核心技術(shù)需要進(jìn)口。并且企業(yè)很多技術(shù)在某些大型模具領(lǐng)域上無法實(shí)現(xiàn)獨(dú)立發(fā)展，需要國(guó)外專業(yè)技術(shù)人員指導(dǎo)操作[23-29]。1.4本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容1.分析和解構(gòu)塑件，完成建模與測(cè)繪，使用工具軟件繪制塑件的二維工程圖和三維模型。2.確定塑件結(jié)構(gòu)，選擇合理的結(jié)構(gòu)方案以及合適的材料。3.選擇合適的分型面以及模腔數(shù)量，確定塑件澆口的類型，冷卻水路的布置方案，確定整體結(jié)構(gòu)，完成模具的設(shè)計(jì)方案。4.確定注塑成型工藝，并對(duì)已選擇的注塑機(jī)進(jìn)行參數(shù)校核。5.采用三維軟件UG6.0和12.0完成整套模具的3D建模并生成非標(biāo)零件工程圖、二維裝配圖，運(yùn)用AutoCAD制圖工具，完善圖紙。6.采用Moldflow軟件對(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)好的模具進(jìn)行模流分析，確保其滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求，優(yōu)化注塑模具方案，驗(yàn)證方案的合理性，降低模具設(shè)計(jì)成本。

二、注塑成型工藝2.1分析塑件設(shè)計(jì)流程有以下步驟：首先是觀察分析塑件，然后對(duì)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行解構(gòu)，接下來我們采用三維建模軟件，用其完成塑件的模型繪制，我們選擇塑件的結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，其屬于中等難度，該塑件壁厚比較均勻，尺寸不大，適合采用注塑模具生產(chǎn)和制造，而對(duì)于中等批量的塑件而言，我們選擇注塑成型生產(chǎn)，塑件精度等級(jí)可以采用一般精度等級(jí)。結(jié)構(gòu)見圖2-1、2-2所示。圖2-1接線板三維圖圖2-2接線板CAD圖2.2零件的成型工藝分析結(jié)合本文中塑件的特點(diǎn)，首先分析零件的工藝性，該零件的結(jié)構(gòu)沒有尖角、壁厚均勻，其次選擇適合的熱塑性材料，本設(shè)計(jì)中選擇的是ABS，接著根據(jù)使用需求，該選型塑件的表面需要良好的光潔度，所以在模具型腔表面處理的時(shí)候，需要進(jìn)行拋光處理，使其能夠達(dá)到表面光潔度的要求。最后就是零件的裝配，位置安裝和裝配固定，這幾個(gè)工序需要對(duì)配合公差進(jìn)標(biāo)注，需要滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)尺寸要求，塑件整體的尺寸要求精度一般，對(duì)于該塑件我們采用注塑模具成型即可，查詢參考文獻(xiàn)[1]P39選擇塑件的公差等級(jí)為MT3。2.3材料的基本特性通過對(duì)塑件的分析，該塑件適合采用在熱塑性材料，一般利用其該性能來選擇ABS材料為基本材料類型。ABS材料是一種三元共聚物,ABS材料具有良好的剛度和強(qiáng)度,無毒,并且難容水和酸、堿和鹽溶液,顯示了一個(gè)非常低的水吸收的特點(diǎn),并且可以隔熱,絕緣，而且還具有良好的機(jī)械加工性能,。這一材料的流動(dòng)性能也較好。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，除了傳統(tǒng)的ABS材料，還有一些主要的改性技術(shù)，通過增加不同材料的成本，添加不同成分的添加劑對(duì)ABS材料進(jìn)行改性。改性材料作為一種良好的塑件材料，由于其耐低溫沖擊、阻燃、耐磨、強(qiáng)度和剛度改善等特點(diǎn)，其可以大大提高材料在基本特性條件下的不同物理化學(xué)特性。2.3.1ABS的性能指標(biāo)(1)對(duì)于注塑工藝生產(chǎn)而言，其的熔融溫度一般在210?230℃之間，塑件選擇溫度適中，但在在260℃往上升溫時(shí)容易出現(xiàn)一些問題，如發(fā)生材料分解。(2)當(dāng)完成塑件成型這一工藝后，我們可以對(duì)塑件的表面進(jìn)行噴油、電鍍、移印、絲印等表面處理，經(jīng)過處理后的表面后處理效果更好，且不容易脫模。(3)ABS塑件抗彎折和翹曲變形，透明度好。(4)如果對(duì)材料進(jìn)行改性，可以使其達(dá)到高強(qiáng)度，耐磨損，抵抗沖擊等特點(diǎn)。2.3.2塑件材料成型性能在注塑工藝選用ABS材料，表2-1是它的注塑工藝表，該注塑工藝表可做為生產(chǎn)參數(shù)指導(dǎo)，在后期生產(chǎn)時(shí)，提供參數(shù)調(diào)節(jié)的依據(jù)。表2-1注射工藝表注射機(jī)類型螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速31~61r/min噴嘴形式直通式噴嘴噴嘴溫度210~220℃模具模溫60~54℃注射壓力110~130Mpa模具保壓8~12Mpa冷卻周期10~20s注塑成型周期15~30s原料烘干方式采用電熱烘料機(jī)在80度左右烘干1-2小時(shí)其他注塑時(shí)根據(jù)生產(chǎn)情況在模具成型面噴涂脫模劑2.4確定型腔的數(shù)目對(duì)于模具設(shè)計(jì)而言，首先是塑件型腔數(shù)量的確定，塑件型腔數(shù)量與注射機(jī)的鎖模力等參數(shù)有關(guān)。而且型腔數(shù)量的多少還影響塑件的尺寸精度，以及生產(chǎn)過程中的經(jīng)濟(jì)效益。查詢參考文獻(xiàn)[1]P91，通過計(jì)算注射機(jī)的額定鎖模力可以確定型腔數(shù)：n≤(Fn?p式中，F(xiàn)n——注射機(jī)規(guī)定的最大的鎖模力，N；p——需要的成型壓力，MPa；Aj——凝料的投影面積，mm2；A——一個(gè)塑件型腔的投影面積，mm2。p的參數(shù)查下表2-2可得p=30MPa。表2-2常用塑料注射成型時(shí)所需的型腔壓力MPa塑材品種型腔壓力ABS30PS15～20PC40將Fn=860KN，p=30MPa，Aj=12380mm2，A=5661.96mm2代入式2-1中，得n≤(860×綜合考慮后，取一模二腔。2.5初步確定注射機(jī)型號(hào)本設(shè)計(jì)中根據(jù)UG12.0軟件計(jì)算單個(gè)塑件的測(cè)量體積V=19.36cm3，如圖2-3所示，查詢參考文獻(xiàn)[2]中國(guó)模具工程大典，里面有ABS材料詳細(xì)參數(shù)，其的密度參數(shù)ρ=M=ρv=19.36式中，V——制品體積，cm3ρ——材料密度，gcM——制品質(zhì)量，g。圖2-3塑件體積由前面塑件結(jié)構(gòu)的分析和計(jì)算，我選用了一模二腔的出模數(shù)量，這一出模數(shù)量的選用可以降低成本，滿足經(jīng)濟(jì)性原則，最后計(jì)算出來的注塑體積為40.16cm3，再結(jié)合機(jī)器注塑量等要求，對(duì)注塑機(jī)的初步選擇為HTF86J/TJ型號(hào)，HTF86J/TJ注塑機(jī)的理論注塑容量體積為表2-3注射機(jī)參數(shù)表注射裝置INJECTIONUNIT單位ABC螺桿直徑ScrewDiametermm343640螺桿長(zhǎng)徑比ScrewL/DRatioL/D21.22018理論容量ShotSize(Theoretical)cm3131147181注射重量InjectionWeight(PS)g119134165注射壓力InjectionPressureMpa206183149螺桿轉(zhuǎn)速ScrewSpeedrpm0～205合模裝置CLAMPINGUNIT合模力ClampTonnageKN860移模行程ToggleStrokemm310拉桿內(nèi)距SpaceBetweenTieBarsmm360x360最大模厚Max.MoldHeightmm360最小模厚Min.MoldHeightmm150頂出行程EjectorStrokemm100頂出力EjectorTonnageKN33頂出桿根數(shù)EjectorNumberPiece5其它OTHERS最大油泵壓力Max.PumpPressureMPa17.5油泵馬達(dá)PumpMotorPowerkw7.5電熱功率HeaterPowerkw6.2外形尺寸MachineDimension(LxWxH)m4.5x1.25x1.9重量MachineWeightt3.45料斗容積HopperCapacitykg252.6注射工藝參數(shù)的確定

表2-4初選注射工藝參數(shù)注塑壓力范圍注塑體積范圍螺桿轉(zhuǎn)速范圍注射行程范圍注塑周期范圍注塑周期溫度范圍100?130Mpa；40.16?50cm380?120r/min100?110mm30?60s50?70℃最后再模具的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景下，對(duì)其進(jìn)行試模調(diào)節(jié)，我們?cè)俳Y(jié)合實(shí)際注塑機(jī)臺(tái)詳細(xì)情況進(jìn)行調(diào)節(jié)和變化。

三、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1分型面位置的確定分型面是模具制造的關(guān)鍵步驟，對(duì)于分型面的選擇是需要首先確定的，在模具結(jié)構(gòu)分析時(shí)就可以確定，分型面作為模具的關(guān)鍵點(diǎn)，其考慮的因素較多，包括排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)的澆口，以及抽芯機(jī)構(gòu)，頂出機(jī)構(gòu)等，模具成型塑件在型腔內(nèi)凝固成型后，當(dāng)將其從型腔內(nèi)取出來的時(shí)候，我們首先的步驟是先打開型腔，然后將模具切分，為一分為二，上半部分模具為定模，下半部分為動(dòng)模，分型面是定模與動(dòng)模接觸的面。本文中選擇的塑件的結(jié)構(gòu)屬于中等復(fù)雜程度，所以我們對(duì)于分析面設(shè)計(jì)選在在零件的最大輪廓處，如圖3-1所示。圖3-1分型面的位置3.2型腔局部模具型腔的結(jié)構(gòu)也是模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，其布局要保證均勻，這樣可以使得澆注時(shí)縮短充填流程距離，還有液態(tài)材料的充填時(shí)間要相等，型腔結(jié)構(gòu)盡量呈現(xiàn)線形、矩形、環(huán)形分布，本文塑件模具設(shè)計(jì)中，采用的布局方式是旋轉(zhuǎn)一百八十度的型腔，模具型腔的設(shè)計(jì)原則主要有以下幾點(diǎn)：1.模具型腔需要方便抽芯機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，最好設(shè)計(jì)為滑塊抽芯機(jī)構(gòu)。2.脫模是產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量的保證，模具設(shè)計(jì)要方便其脫模：開模時(shí)，塑件產(chǎn)品最好留在動(dòng)模上面，方便脫離。3.模具型腔的設(shè)計(jì)需要保證塑料的表面質(zhì)量和外觀不受影響，對(duì)于一些需要光滑的產(chǎn)品顯得尤為重要。4.模具設(shè)計(jì)要盡可能的使得模具型腔內(nèi)的空氣通過分型面排出去。5.在合理的公差范圍值之內(nèi)保證產(chǎn)品的尺寸和精度的等級(jí)。6.最后一點(diǎn)需要考慮實(shí)際機(jī)床加工的便捷性，通過設(shè)計(jì)型腔使讓加工更簡(jiǎn)單。本文塑件型腔局部結(jié)構(gòu)形式如圖3-2所示。圖3-2型腔布局3.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而言，其是原料經(jīng)過注塑機(jī)噴嘴按一定速率出來后，其再一直到達(dá)充滿模具型腔。在整段距離內(nèi)產(chǎn)品的凝料構(gòu)成了一個(gè)澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是塑件成型的關(guān)鍵，我們需要對(duì)其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，其一般兩種形式，分別為普通流道和無流道，普通流道作為最常用的澆注系統(tǒng)，其就是常見的冷流道。對(duì)于無流道系統(tǒng)，其一般指的是采用了專門設(shè)計(jì)的流道，主要是熱流道澆注系統(tǒng)，無流道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，在大型精密模具中才會(huì)應(yīng)用。3.3.1主流道的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的主流道是整個(gè)塑件成型的組要部分，它是指從注塑機(jī)接口出來后連接澆口襯套后，其一直到分流道連接處截止的流道，主流道也可以說是澆口套內(nèi)的流道，凝料從注塑機(jī)中出來后首先就要經(jīng)過主流道，在正常澆注的情況下，模具的正中心和主流道呈現(xiàn)一個(gè)中心重合狀態(tài)。主流道澆口套與注塑機(jī)噴嘴成一定關(guān)系，其需要滿足如下關(guān)系式：1）小端直徑計(jì)算查詢參考文獻(xiàn)[2]中國(guó)模具工程大典，可得小口徑公式：d=式中，d——填充小頭尺寸；d0——小端尺寸，d代值：d=2）球面半徑計(jì)算查詢參考文獻(xiàn)[2]中國(guó)模具工程大典，可得球面半徑計(jì)算公式：SR=式中，SR0——注射頭尺寸，SRSR——通道球面尺寸。代值：SR=3）大端直徑計(jì)算查詢參考文獻(xiàn)[2]中國(guó)模具工程大典，可得大端直徑計(jì)算公式：D=d+2式中，A——傾角A=1°；D——充模大頭邊尺寸；d——填充小頭尺寸，d=3mm；L0——主流道長(zhǎng)度，L代值：D=d+2×4）澆口套長(zhǎng)度計(jì)算查詢參考文獻(xiàn)[2]中國(guó)模具工程大典，可得主通襯套長(zhǎng)度公式：L=式中，h——組合高度，獲得h=1.5mm；L0——主流道長(zhǎng)度，根據(jù)軟件計(jì)算，LL——高度距離。代值：L=3.3.2分流道的設(shè)計(jì)分流道是繼主流道后的成型流道，本文塑膠分流道設(shè)計(jì)中采用的是圓形截面，該形狀截面的選取可以使塑件表面積最小，分流道開設(shè)在分型面兩側(cè)，模具制造時(shí)一定要注意模板上的動(dòng)模與定模形狀對(duì)中吻合。查詢參考文獻(xiàn)[1]P106,計(jì)算分流道直徑有以下經(jīng)驗(yàn)公式：D=0.2654式中，D——分流道直徑，mm；m——塑件的質(zhì)量，g；L——分流道長(zhǎng)度，mm。代值：D=0.2654×這里選用分流道直徑為D=43.3.3澆口的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中采用了側(cè)澆口，查詢參考文獻(xiàn)[1]P109,該設(shè)計(jì)中我們側(cè)澆口深度和側(cè)澆口寬度尺寸計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式：b=t=式中，b——側(cè)澆口寬度，mm；A——塑件外側(cè)表面積，mmt——側(cè)澆口深度，mm；δ——側(cè)澆口處塑件的壁厚，mm。對(duì)于中小型塑件一般深度t=0.5~2.0

mm(或取塑件的壁厚的1/3～2/3),寬度b=1.5～5.0

mn,澆口的長(zhǎng)度L=0.8～2.0

mm。具體的澆注系統(tǒng)的主流道、分流道、澆口的結(jié)構(gòu)形式如下圖3-3所示。圖3-3澆口的位置3.4推出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本文的塑件推出系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我采用了圓形推桿，圓形推桿可以使推力均勻的分布在零件上，使其推出受力均勻。結(jié)構(gòu)和位置形式見圖3-4。圖3-4推出機(jī)構(gòu)3.4.1推出機(jī)構(gòu)推出機(jī)構(gòu)是在塑件完成注塑成型之后，塑件在熔融裝在型腔內(nèi)的凝料完成固化，在實(shí)際生產(chǎn)中，我們需要根據(jù)塑料材料的特性，由于塑料材料會(huì)發(fā)生冷卻效應(yīng)，其形狀會(huì)產(chǎn)生一定的收縮性，在成型時(shí)隨著塑件的收縮，冷卻塑件又在型芯部分里，這兩個(gè)部分的結(jié)合必然會(huì)產(chǎn)生一定的包裹力，在拆模時(shí)，我們就需要克服脫模時(shí)的問題，主要有持續(xù)脫模時(shí)的摩擦力以及瞬時(shí)大氣真空力。脫模系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要滿足以下要求，推件裝置在推出塑件的時(shí)候，其不能對(duì)塑件產(chǎn)生大影響以至于損壞塑件，脫模系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)使得塑件不能有推穿，沾模等不良現(xiàn)象，保證塑件的形態(tài)良好不變形，對(duì)推出的位置選擇也需要仔細(xì)考慮，不能夠影響塑件的表面外面質(zhì)量。模具的開模方向應(yīng)當(dāng)與脫模方向相同，最好選擇塑件中心線位置，使其受力良好均勻推出。3.4.2推出系統(tǒng)構(gòu)成推出系統(tǒng)作為模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵機(jī)械設(shè)計(jì)部分，其零件一般是由推板、推桿、復(fù)位桿、推桿固定板等零件構(gòu)成。對(duì)于一些涉及其他的推出脫模類型，如大型模具的推出，還有液壓脫模機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)，液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)脫模機(jī)構(gòu)，齒輪齒條旋轉(zhuǎn)脫模機(jī)構(gòu)等等，對(duì)于推出系統(tǒng)而言，重要的時(shí)推出力要均勻穩(wěn)定，不能發(fā)生偏移。3.5冷卻水路的設(shè)計(jì)冷卻水路系統(tǒng)設(shè)計(jì)是進(jìn)行冷卻成型的重要步驟，澆筑成型中注塑機(jī)把顆粒狀的塑料原材料加熱加壓融化后，液態(tài)原材料通過噴嘴，噴嘴將熔化好的塑料注射到模具型腔，然后在有設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的型腔里面，等待熔料冷卻凝固后成型，冷卻成型時(shí)間是模具和ABS原料的溫差共同導(dǎo)致的，對(duì)于液態(tài)原材料而言，其溫度一般在200?300℃之間，而對(duì)于模具的溫度而言，其溫度通常在40?80℃之間，這個(gè)溫度一般情況下是人手可以輕微觸摸的，而在實(shí)際應(yīng)用中不同材料的成型溫度都不盡相同，我們需要調(diào)節(jié)模具的溫度，通過這些步驟來保證材料的加速冷卻，冷卻系統(tǒng)可以縮短成型周期，其還可以保證這個(gè)冷卻過程的質(zhì)量，使其滿足均勻的逐步冷卻，不會(huì)出現(xiàn)過快或者過慢的冷卻問題，這些問題不及時(shí)解決，都會(huì)導(dǎo)致塑件最后的質(zhì)量降低，比如壞件或者瑕疵產(chǎn)品的產(chǎn)生。3.5.1水路的布置形式冷卻系統(tǒng)模具上定模和動(dòng)模的水路布置示意圖見圖3-5所示，該冷卻系統(tǒng)采用上下兩根水管，二者環(huán)繞零件四周分布。圖3-5水路設(shè)計(jì)圖3.5.2冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)單計(jì)算根據(jù)冷卻系統(tǒng)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于一般注塑條件，本文取值如下：假設(shè)冷卻水道進(jìn)入型腔的時(shí)間t=20s；注塑時(shí)間t=2s；注塑成型保壓時(shí)間t=15s；機(jī)械手或者人工取出產(chǎn)品的時(shí)間t=3s；所以完成單個(gè)注塑周期的塑件總時(shí)間為t=40s；1).塑件在型腔中冷卻成型一個(gè)小時(shí)內(nèi)放出的熱量Q：在該設(shè)計(jì)中，假定為一般恒溫條件下，冷卻系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔的冷卻水，其的初始溫度為20度，冷卻水經(jīng)從模具型腔出來之后的冷卻水溫度為測(cè)量為28度，冷卻系統(tǒng)的冷卻水為連續(xù)流動(dòng)狀態(tài)，通過這些參數(shù)計(jì)算一個(gè)小時(shí)的成型次數(shù)：n=所以：M=n×m=66.64×90=5997表3-1單位質(zhì)量?jī)?nèi)樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量表樹脂名稱q值樹脂名稱q值A(chǔ)BSASPOM3～43.354.2PPPVCPS5.91.7～3.62.7表3-2常用樹脂在凝固時(shí)釋放的熱焓量K樹脂名稱?i樹脂名稱?iABSASPOM326.76～396.48280.14～349.85420PPPVCPS583.33～700.14210.00280.14～349.85查詢參考文獻(xiàn)[1]P248，根據(jù)表3-1，表3-2取q=3，?i=328；材料在單位時(shí)間內(nèi)釋放出來的熱量：Q=?i×q=6×328×3=5.9×2).冷卻水的流出體積量的計(jì)算：冷卻水在額定時(shí)間內(nèi)，澆注液態(tài)材料在固化時(shí)候，其釋放出來的熱量會(huì)傳遞到水道中的冷卻水，相當(dāng)于整體流動(dòng)過程中冷卻水增加的熱量，查詢參考文獻(xiàn)[1]P249，可用下列公式計(jì)算：q式中，M——單位時(shí)間注射入模具內(nèi)的樹脂質(zhì)量，kghqv——冷卻水體積流量，q——單位質(zhì)量?jī)?nèi)樹脂在模具內(nèi)釋放的熱量，Jkgρ——冷卻水的密度，kgmc——冷卻水的比熱容，J(kg?K)θ1——冷卻水出口處溫度，℃θ2——冷卻水入口處溫度，℃代值，取c=4.2×q3).冷卻水管直徑的校核：冷卻系統(tǒng)計(jì)算時(shí)需要對(duì)水管直徑進(jìn)行校核，在計(jì)算時(shí)需注意以下幾點(diǎn)，模具的尺寸與水管尺寸無關(guān)，冷卻水管水孔的直徑不能大于14

mm.如果大于這一值冷卻水難以成為湍流狀態(tài),該狀態(tài)下會(huì)降低熱交換效率[1]。詳細(xì)原因見參考文獻(xiàn)[1]，本文設(shè)計(jì)結(jié)合冷卻水的流出體積量，我們?cè)O(shè)計(jì)本文模具的冷卻水管的直徑為8mm；四、模具成型尺寸的計(jì)算模具成型尺寸計(jì)算是計(jì)算最后塑件是否滿足成型要求，成型零件是決定塑件尺寸和幾何形狀的零件。我們?cè)O(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)和塑料的特性及使用要求，通過這些參數(shù)選擇分型面，確定型腔的數(shù)量和澆口的位置，以及確定排氣部位和脫模方式等，然后計(jì)算成型零件的工作尺寸，成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行剛度和強(qiáng)度校核[1]。4.1型腔尺寸計(jì)算圖4-1型腔模具型腔長(zhǎng)寬尺寸的計(jì)算：查詢參考文獻(xiàn)[1]P144，根據(jù)公式：L式中，Lm——Ls——S——塑料平均收縮率；?——塑件外表面徑向基本尺寸的公差；δz——模具制造公差x——修正系數(shù)，x=0.5～0.75，當(dāng)塑件尺寸較大，精度要求較低時(shí)取小值，反之取大值。型腔長(zhǎng)95.48mm，寬59.3mm，查詢參考文獻(xiàn)[2]中國(guó)模具工程大典P114，取x=0.75，S代值，代入公式，得：L==L==模具型腔深度尺寸的計(jì)算：查詢參考文獻(xiàn)[1]P145，根據(jù)公式：H式中，HM——Hs——塑件凸起部分高度基本尺寸S——?——塑件外表面徑向基本尺寸的公差；δz——模具制造公差x——修正系數(shù)，x=0.5～0.75，當(dāng)塑件尺寸較大，精度要求較低時(shí)取小值，反之取大值。型腔深19.1mm，查詢參考文獻(xiàn)[2]中國(guó)模具工程大典P114，取x=0.75，S代值，代入公式，得：H==19.094.2型芯尺寸計(jì)算圖4-2型芯模具型芯長(zhǎng)寬尺寸的計(jì)算：查詢參考文獻(xiàn)[1]P144，根據(jù)公式：L式中，Lm——Ls——S——塑料平均收縮率；?——塑件內(nèi)表面徑向基本尺寸的公差；δz——模具制造公差x——修正系數(shù)，x=0.5～0.75，當(dāng)塑件尺寸較大，精度要求較低時(shí)取小值，反之取大值。型芯長(zhǎng)70.35mm，寬37.39mm，查詢參考文獻(xiàn)[2]中國(guó)模具工程大典P114，取x=0.75，S代值，代入公式，得：L==L==模具型芯深度尺寸的計(jì)算：查詢參考文獻(xiàn)[1]P145，根據(jù)公式：h式中，hM——Hs——塑件凸起部分高度基本尺寸S——塑料平均收縮率；?——塑件外表面徑向基本尺寸的公差；δz——模具制造公差x——修正系數(shù)，x=0.5～0.75，當(dāng)塑件尺寸較大，精度要求較低時(shí)取小值，反之取大值。型芯深12.56mm，查詢參考文獻(xiàn)[2]中國(guó)模具工程大典P114，取x=0.75，S代值，代入公式，得：h==

五、模架的選用5.1GB標(biāo)準(zhǔn)模架的選用模具模架隨著模具制造業(yè)和機(jī)械工業(yè)發(fā)展，正在實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，在現(xiàn)有的模具設(shè)計(jì)中，絕大部分模具生產(chǎn)現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)模架型號(hào)的國(guó)標(biāo)規(guī)范，模架生產(chǎn)企業(yè)中，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)模架的選用而言，通過選用標(biāo)準(zhǔn)模具可以提高制造精度，并且可以的縮短設(shè)計(jì)與制造的周期。根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]，可得定模部分各板厚度公式：h式中，hAh1——凹模厚度方向，hh2代值：h根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]，可得動(dòng)模部分各板厚度公式：h式中，hBh1——凸模厚度方向，hh2代值：h根據(jù)參考文獻(xiàn)[6]，可得墊塊高度計(jì)算公式：h此式hCh1——推出高度，hh2h3h4代值：h=根據(jù)計(jì)算的結(jié)果選用了CI-2530-A60-B70-C80的型號(hào)。本文的標(biāo)準(zhǔn)模架設(shè)計(jì)中，CI-2530-A60-B70-C80型號(hào)的具體規(guī)格見下圖5-1：圖5-1標(biāo)準(zhǔn)模架的結(jié)構(gòu)5.2模架的安裝流程模架的安裝流程如下：第一步是模具裝配，將其在鉗工車間裝配好，第二步是運(yùn)輸后定位，然后選中模具的定位環(huán)，將其與模具對(duì)轉(zhuǎn)注塑機(jī)的定位環(huán)孔對(duì)準(zhǔn)，二者配合實(shí)現(xiàn)定位。第三步是將壓板與螺絲分別固定，然后將其模具的底板和推板的“工”字的邊緣位置進(jìn)行配合實(shí)現(xiàn)固定。5.3開合模過程分析開模過程：在開合模系統(tǒng)帶動(dòng)下，動(dòng)模系統(tǒng)向下移動(dòng)，模具從分型面分開，塑件在包緊力的作用下，包在型芯上，隨著動(dòng)模一起向下移動(dòng)，拉料桿將主流道凝料從澆口套中拉出，接著，我們將動(dòng)模繼續(xù)向下移動(dòng)，當(dāng)推出系統(tǒng)中的頂桿接觸推板時(shí)，推出系統(tǒng)中的推板帶動(dòng)推桿固定板，后續(xù)的固定板帶動(dòng)推桿移動(dòng)，接下來塑件與模具型芯發(fā)生分離，將其從型芯上推出，當(dāng)推桿固定板上的限位柱與動(dòng)模接觸，推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作停止，塑件自然掉落或人工取出，開模工作結(jié)束。合模過程：在開合模系統(tǒng)帶動(dòng)下，動(dòng)模系統(tǒng)向上移動(dòng)，導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)開始工作，當(dāng)復(fù)位桿與定模接觸，復(fù)位桿不動(dòng)，帶動(dòng)推板，推桿固定板帶動(dòng)推軒不動(dòng)，推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，動(dòng)模板和定模板相接觸，動(dòng)模部分復(fù)位，動(dòng)模繼續(xù)向上移動(dòng)，施加鎖模力，合模工作完成。六、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)6.1導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是模具中支撐和導(dǎo)向的關(guān)鍵零件，本文模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其整體結(jié)構(gòu)主要是由導(dǎo)套、導(dǎo)柱、復(fù)位桿組成。對(duì)于定位導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形狀選擇而言，一般設(shè)計(jì)中都是采用圓形，套形狀或者圓柱這些回轉(zhuǎn)體零件，對(duì)于定位導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度要求較好，并且要求定位準(zhǔn)確，表面拋光減少磨損。6.2導(dǎo)柱導(dǎo)套的整體結(jié)構(gòu)本文模具導(dǎo)柱導(dǎo)套設(shè)計(jì)中，我們一開始就采用可標(biāo)準(zhǔn)模架系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)模架系統(tǒng)作為系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)方案，就包含了導(dǎo)套，導(dǎo)柱。本文設(shè)計(jì)中，導(dǎo)柱選用的結(jié)構(gòu)是凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)在導(dǎo)柱上設(shè)有儲(chǔ)油槽的設(shè)計(jì)，在其圓柱面上開了R形狀的儲(chǔ)油槽，儲(chǔ)油槽主要作用是儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，在導(dǎo)套導(dǎo)柱配合時(shí)，可以排出槽內(nèi)氣體。該設(shè)計(jì)導(dǎo)套選用結(jié)構(gòu)形式有托導(dǎo)套，導(dǎo)套采用SKD61材料，導(dǎo)套內(nèi)表面需要有良好的配合精度，導(dǎo)套導(dǎo)柱的整體結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。圖6-1導(dǎo)柱導(dǎo)套整體結(jié)構(gòu)圖6-2導(dǎo)柱導(dǎo)套本次設(shè)計(jì)選用的導(dǎo)套導(dǎo)柱的采用的配合公差為H7/m6，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的需要對(duì)位置度進(jìn)行要求，相對(duì)位置度公差控制在±0.02mm至±0.05mm范圍內(nèi)。6.3導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)導(dǎo)柱導(dǎo)套都是以凸臺(tái)結(jié)構(gòu)作為裝配方式，如圖6-2所示這樣簡(jiǎn)單方便，加工工藝性好，且是標(biāo)準(zhǔn)件，也能方便購買。

七、注射機(jī)的參數(shù)校核7.1注射壓力的校核通過查詢參考文獻(xiàn)[2]中國(guó)模具工程大典P430可以得到注塑壓力，需要滿足注塑機(jī)額定注塑壓力的要求：P式中，k——安全系數(shù)，一般取1.24?1.4；壓力校核的計(jì)算，首先要參考注塑機(jī)參數(shù)表2.3，從表中我們可以得到注塑機(jī)的額定注塑壓力為Pmax然后我們?cè)俨樵儽?.2，該表中可以得到材料的注塑壓力要求值為P=30Mpa，對(duì)比以上數(shù)據(jù)，該型號(hào)注塑機(jī)的注塑壓力滿足我們的實(shí)際生產(chǎn)要求。7.2最大注射量的校核在注射機(jī)的選用時(shí)，我們需要對(duì)注射機(jī)進(jìn)行校核計(jì)算，步驟如下，第一步是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在三維建模軟件中，我們可以通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算得到澆注系統(tǒng)和塑件的三維體積，有了三維體積再結(jié)合塑件材料密度我們可以計(jì)算出整套模具的的注塑量，再參照目前現(xiàn)有的注塑機(jī)詳細(xì)性能表，注塑機(jī)的額定注塑量我們可以查表得知，在校核計(jì)算中，我們需根據(jù)一般機(jī)械設(shè)計(jì)校核安全規(guī)范，在注塑生產(chǎn)時(shí)，額定塑件注塑的80%需要大于整套塑件模具的的需求注塑量。詳細(xì)數(shù)據(jù)查詢見參考文獻(xiàn)[1]P91，從文中計(jì)算參考下面公式校核；nm+式中，k——注射機(jī)最大注射量利用系數(shù)，一般取0.8；n——型腔數(shù)量；m——單個(gè)塑件的體積或質(zhì)量，cm3或gmj——澆筑系統(tǒng)凝料量，cm3或mp——注射機(jī)最大注射量，cm3或代入：nmkm我們通過對(duì)前面的注塑機(jī)參數(shù)表進(jìn)行查詢計(jì)算，該型號(hào)注塑機(jī)的額定注塑量為131cm3，這一參數(shù)大于50.2cm37.3鎖模力的校核在實(shí)際生產(chǎn)中，我們還需要對(duì)模具的鎖模力進(jìn)行計(jì)算校核，鎖模力就是當(dāng)注塑機(jī)進(jìn)行注塑操作時(shí)，對(duì)于模具型腔來說，其需要承受瞬間充填時(shí)氣體壓縮時(shí)產(chǎn)生的張力，還有來自注塑機(jī)注射時(shí)產(chǎn)生的壓力，這兩股壓力結(jié)合起來很大，容易使得塑件模具的上下模產(chǎn)生分離，如果出現(xiàn)這種情況，就會(huì)出現(xiàn)注塑毛邊、溢料、披鋒的情況。由于上述較大的壓力，我們需要讓注塑機(jī)具有一定的額定鎖模力，其可以在注塑的時(shí)候鎖緊模具。鎖模力和塑件的平均成型壓力，以及塑件的投影面積有關(guān)系，詳細(xì)參數(shù)見參考文獻(xiàn)[1]P92，下列計(jì)算為校核方式；F式中，A1——塑件在模具分型面上投影面積之和Fp——注塑機(jī)額定鎖模力本文鎖模力設(shè)計(jì)中，單個(gè)塑件在分型面上的投影面積取值A(chǔ)=5663.1mm2，模具的出模數(shù)量n=2，澆注系統(tǒng)的分流道、主流道、澆口的投影面積取值A(chǔ)1對(duì)于本文中塑件材料特性而言，其平均的型腔成型壓力取值P=35Mpa。通過下列關(guān)系式：F本文中經(jīng)查詢前面的注塑機(jī)參數(shù)表，我們?cè)撔妥⑺軝C(jī)安全系數(shù)取值0.8，額定鎖模力為860KN，得到鎖模力如下：Fp比較計(jì)算值與注塑機(jī)額定鎖模力，該型注塑機(jī)的鎖模力能夠滿足要求。7.4開模行程的校核注射機(jī)的開模和合模時(shí)的最大開模行程s必須滿足如下公式，查詢參考文獻(xiàn)[1]P94，按公式校核：s≥H1式中，S——注射機(jī)最大開模行程，mm；H2——包含澆注系統(tǒng)分流道和主流道的一段塑件的高度，mm。H1——推出機(jī)構(gòu)的推出間隔（即脫模時(shí)的間隔），mm。將上述參數(shù)代入下列關(guān)系式：H最后經(jīng)過上述的計(jì)算和校核，對(duì)于我們選用的模具而言，其需求的開模行程為125mm，選用的注塑機(jī)的最大行程為310mm，經(jīng)過計(jì)算比較滿足要求。7.5模具外形尺寸校核在本次設(shè)計(jì)中，對(duì)于模具的外形尺寸校核計(jì)算，其的最大外形尺寸為300×261×300mm，在實(shí)際生產(chǎn)中，我們需要對(duì)該套模具長(zhǎng)高寬尺寸進(jìn)行校核，使其能夠滿足注塑機(jī)的尺寸。本文中校核模具的長(zhǎng)高寬尺寸，我們查注塑機(jī)詳細(xì)參數(shù)表如下；注塑機(jī)的容模厚度min=150mm，max=360mm，該模具的高度與實(shí)際模具尺寸相比，在范圍值之內(nèi)，注塑機(jī)容模滿足要求。該型注塑機(jī)的拉桿內(nèi)間距為：360×360mm，所以長(zhǎng)高寬尺寸滿足要求?？偨Y(jié)在本次的“接線板”模具設(shè)計(jì)中，經(jīng)過幾個(gè)月的工作，從開始的參考文獻(xiàn)調(diào)研，開題報(bào)告，到后來的論文撰寫，在這其中我對(duì)大學(xué)兩年所學(xué)的課程又重新溫習(xí)了一遍，以及在后續(xù)的設(shè)計(jì)中還自學(xué)了一些其他的相關(guān)課程，如材料力學(xué)，塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)，數(shù)控機(jī)床加工工藝，機(jī)械制圖等，通過這些，我的專業(yè)知識(shí)得到了鞏固和加深。1.在本次設(shè)計(jì)中，我針對(duì)模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，為了解決相關(guān)問題，查閱了大量的書籍和相關(guān)文獻(xiàn)，我還發(fā)現(xiàn)在一些網(wǎng)絡(luò)專業(yè)論壇有很多相關(guān)的教學(xué)視頻，通過這些視頻和課外學(xué)習(xí)，我發(fā)現(xiàn)書本上缺少許多的專業(yè)設(shè)計(jì)技巧，許多靈活完善的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參考圖檔可以在論壇上搜索到。2.對(duì)于本次設(shè)計(jì)中的塑件三維建模，我們選用UG對(duì)三維裝配圖進(jìn)行建模，這些三維圖中的模架選用了GB國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)模架系統(tǒng)，以及二維總裝圖的繪制，二維非標(biāo)零件圖的繪制，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件的調(diào)取。采用國(guó)標(biāo)規(guī)范和第一視角進(jìn)行制圖