Golf車型支架注塑工藝分析及模具設計（優(yōu)秀含CAD圖紙+設計說明書）
Golf車型支架注塑工藝分析及模具設計（優(yōu)秀含CAD圖紙+設計說明書）,golf,車型,支架,注塑,工藝,分析,模具設計,優(yōu)秀,優(yōu)良,cad,圖紙,設計,說明書,仿單
畢業(yè)設計（論文）任務書
題 目
(包括副標題)
Golf車型支架注塑工藝分析及模具設計
教師姓名
職 稱
學 院
學生姓名
學 號
班 級
成果形式
A論文 B設計說明書 C實物 D軟件 E作品
■ □ □ □ □
任務下達時間
1．畢業(yè)設計（論文）課題任務的內(nèi)容和要求：
課題內(nèi)容：
1． 掌握用UG設計塑料模具。
2． 掌握塑料模具知識
3． 掌握三維設計。
4． 完成對應塑料模具的三維設計并獲得二維工程視圖。
課題要求：
獨立思考，認真學習，更好的掌握三維設計和塑料模具知識。運用UG完成塑料
模具的造型。采用UG為軟件平臺，進行塑料制品的三維設計，利用分析軟件注塑成
型過程進行模擬，獲得該零件模具設計參數(shù)，并設計出其注塑成形模具。完成對應塑
料模具的三維設計并獲得二維工程視圖，為三維數(shù)控加工提供三維數(shù)字化模型。
2．畢業(yè)設計（論文）工作進度計劃：
周 次
工作內(nèi)容
早進入階段
第一、二周
第三、四、五周
第六、七、八周
第九、十周
第十一、十二周
第十三周
搜集資料，對塑件進行工藝分析，確定工藝方案。
模具總體結(jié)構(gòu)和注射機的確定，繪制模具結(jié)構(gòu)裝配草圖。
模具各系統(tǒng)理論計算與校核。
繪制模具裝配總圖及所有非標準零件圖。
編寫畢業(yè)設計論文，整理修改畢業(yè)設計論文。
準備畢業(yè)答辯各項工作。
教研室（學科組）主任簽字：
畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
Golf車型支架注塑工藝分析及模具設計
學 院：機械設計制造及其自動化
2012 年 12 月 20 日
開題報告填寫要求
1．開題報告作為畢業(yè)設計答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計工作前期完成，經(jīng)指導教師簽署意見、專家組及學院教學院長審查后生效；
2．開題報告必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼；
3．畢業(yè)設計開題報告應包括以下內(nèi)容：
（1）研究的目的；
（2）主要研究內(nèi)容；
（3）課題的準備情況及進度計劃；
（4）參考文獻。
4．開題報告的撰寫應符合科技文獻規(guī)范，且不少于2000字；參考文獻應不少于15篇，包括中外文科技期刊、教科書、專著等。
5．開題報告正文字體采用宋體小四號，1.5倍行距。附頁為A4紙型，左邊距3cm，右邊距2cm，上下邊距為2.5cm，字體采用宋體小四號，1.5倍行距。
6．“課題性質(zhì)”一欄：
理工類：A..理論研究 B.工程設計C..軟件開發(fā)D. 應用研究 E.其它
經(jīng)管文教類：A.理論研究 B.應用研究 C.實證研究 D.藝術(shù)創(chuàng)作 E.其它
“課題來源”一欄：
A.科研立項 B.社會生產(chǎn)實踐 C.教師自擬 D.學生自選
“成果形式”一欄：
A.論文 B.設計說明書 C.實物 D.軟件 E.作品
畢業(yè)設計開題報告
課題題目
Golf車型支架注塑工藝分析及模具設計
課題性質(zhì)
A B C D E
□ □ □ ■ □
課題來源
A B C D
□ □ ■ □
成果形式
A B C D E
■ □ □ □ □
同組同學
開題報告內(nèi)容（可另附頁）
指導教師意見（課題難度是否適中、工作量是否飽滿、進度安排是否合理、工作條件是否具備等）
指導教師簽名：
年 月 日
專家組及學院意見（選題是否適宜、各項內(nèi)容是否達到畢業(yè)設計（論文）大綱要求、整改意見等）
專家組成員簽字： 教學院長（簽章）：
年 月 日
（附頁）
一 課題研究目的
1.選題的依據(jù)
模具行業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分，具有廣闊的市場前景。模具是工業(yè)的基礎(chǔ)工藝裝備， 在電訊、汽車、摩托車、電機、電器、儀器、家電、建材等產(chǎn)品中，80%以上都要依靠模具成形，用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)是衡量一個國家制作業(yè)水平高低的重要標志之一，隨著對塑料模具的需求日益增加，塑料模在國民經(jīng)濟中的重要性也日益突出,國內(nèi)注塑模在質(zhì)與量上都有了較快的發(fā)展。但是與國外的先進技術(shù)相比，我國還有大部分企業(yè)仍然處于需要技術(shù)改造、技術(shù)創(chuàng)新、提高產(chǎn)品質(zhì)量、加強現(xiàn)代化管理以及體制轉(zhuǎn)軌的關(guān)鍵時期。模具行業(yè)作為制造業(yè)的重要組成部分，具有廣闊的市場前景。放眼未來，模具技術(shù)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)濟的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術(shù)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(shù)集成化、設備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化的方向發(fā)展。
2.選題的意義
⑴ 通過這次對Golf車型支架注塑工藝分析及模具設計，在綜合運用所學專業(yè)知識（機械制圖、工程材料、公差配合與技術(shù)測量、塑料成型工藝與設備等技術(shù)基礎(chǔ)課等等）以及查閱工程手冊，深入理解并掌握注射模設計的基本原理和方法以及塑料模具的設計流程，了解一些模具行業(yè)的新技術(shù)，掌握塑料制品的設計及成型工藝的選擇、一般塑料制品成型模具的設計、塑料制品的質(zhì)量分析及工藝改進、塑料模具結(jié)構(gòu)改進設計的能力。
⑵ 著重培養(yǎng)學生的工程設計能力（主要包括設計、計算，CAD繪圖及三維UG軟件以及Moldflow應用能力），培養(yǎng)自己綜合運用所學基礎(chǔ)和專業(yè)基本理論、基本方法分析和解決測量與控制其它相關(guān)工程實際問題的能力，樹立正確的設計思想和獨立思考的工作作風，使能得到充分運用所學知識解決實際生產(chǎn)的能力，從而得到鍛煉的機會，為今后從事機械方面的工作和研究打下一個較好的基礎(chǔ)。
⑶ 通過這次畢業(yè)設計，學會學習新知識和網(wǎng)上檢索信息的能力。
二 主要研究內(nèi)容
1.模具設計方案
圖一 Golf車型支架
⑴ 注塑件設計
圖一為Golf車型支架實體
① 功能設計
② 材料選擇
選擇PC/ABS，具有良好的機器強度、韌性和阻燃性，其中PC優(yōu)點為耐熱性、韌性、沖擊強度、強度阻燃性、ABS優(yōu)點為良好加工型、表觀質(zhì)量和低密度。
③結(jié)構(gòu)設計
④注塑工藝參數(shù)
⑤繪制圖樣
⑵ 塑件的幾何形狀結(jié)構(gòu)
壁厚、拔模斜度的確定等。
⑶ 分型面的確定、型腔數(shù)的確定和型腔布局、型芯型腔結(jié)構(gòu)形式的確定
⑷ 澆注系統(tǒng)設計
① 流道設計（包括主流道、分流道)
主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。主流道小端尺寸為3.5~4.5mm。在多型腔或單型腔多澆口時應設置分流道。
分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。因面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右即可。
② 澆口設計
澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。
③ 冷料穴
④ 成型部件設計
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等
⑸ 注射模具的推出機構(gòu)包括推桿、復位桿、推桿固定板、推板等的設計
⑹ 模具模架設計、排氣機構(gòu)及引氣系統(tǒng)設計、抽芯機構(gòu)設計、合模導向及定位機構(gòu)設計
⑺ 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)
① 冷卻系統(tǒng)設計
為了得到優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，必須對溫度進行控制。為了提高生產(chǎn)效率，需要設計高效的冷卻系統(tǒng)。合理的設計回來要計算出回路的總面積，總長度和冷卻水體積流體的計算，其中的數(shù)據(jù)也需查資料；回路的布置要根據(jù)回路設置的基本原則。
② 加熱裝置的設計 、
2.研究方法、手段、步驟及注意
⑴ 利用相關(guān)材料及參考資料，以及查閱圖書館的相關(guān)手冊。并利用網(wǎng)絡資源了解塑料模具的相關(guān)理論知識。
⑵ 明確塑件設計要求 ，設計注塑件的工程圖，從制品的塑料品種，塑件形狀，尺寸精度，表面粗糙度等各方面考慮注塑成型工藝的可行性和經(jīng)濟性。
⑶ 論證注塑成型方案。
⑷ 利用AUTOCAD繪制注塑模的裝配圖和零件圖。
⑸ 利用UG對注塑模型腔進行三維建模，并通過模具開合模運動仿真運用CAD技術(shù)可對模具開模、合模以及制品被推出的全過程進行仿真，從而檢查出模具結(jié)構(gòu)設計的不合理處，并及時更正，以減少修模時間。
⑹ 澆注系統(tǒng)設計: 參考各種資料了解各種澆注系統(tǒng)，選擇最合適的澆注系統(tǒng)。
⑺ 溫控系統(tǒng)設計: 根據(jù)的模具大小和形狀，選擇合適的溫控系統(tǒng)布局，使模具溫控達到最好的效果。
⑻ 脫模機構(gòu)設計:塑件要順利而不影響質(zhì)量地從型芯口脫模，必須設置合適的脫模機構(gòu)。
⑼ 采用Moldflow注射過程參數(shù)分析 ,可以模擬塑料熔體在模腔中的流動與保壓過程，其結(jié)果對改進模具澆注系統(tǒng)及調(diào)整注塑工藝參數(shù)有著重要的指導意義，同時還可檢驗模具的剛度和強度、制品的翹曲性、模壁的冷卻過程等。
⑽ 注意模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制必須符合機械制圖國家標準（比如彈簧），其畫法與一般機械圖畫法原則上沒有區(qū)別，只是為了更清楚地表達模具中成型制品的形狀，澆口位置的設置，在模具總圖的俯視圖上，可將定模拿掉，而只畫動模部分的俯視圖。 模具總裝圖應該包括必要尺寸，如模具閉合尺寸，外形尺寸，特征尺寸（與注塑機配合的定位環(huán)尺寸），裝配尺寸，極限尺寸（活動零件移動起止點）及技術(shù)條件，編寫零件明細表等。 通常主要工作零件加工周期較長，加工精度較高，因此應首先認真繪制，而其余零部件應盡量采用標準件。
三 研究的總體安排和進度計劃
第1周： 搜集資料和確定工藝方案 ，性能方面的資料和有關(guān)注塑工藝方面的資料，主要有《 機械工程材料》、《塑料成型工藝及模具設計》、《模具制造工藝學》等。
第2周： 對塑件進行工藝分析包括結(jié)構(gòu)特征、塑料的性能及成型工藝分析。
第3周： 模具總體結(jié)構(gòu)形式（包括分型面位置確定、型腔數(shù)量的確定、型腔排列方式的確定、模具結(jié)構(gòu)形式的確定）和注射機的初步確定。
第4周、第5周： 估算塑件體積和重量，初選成型設備。擬定成型工藝模具結(jié)構(gòu)初步設計，繪制模具結(jié)構(gòu)裝配草圖。
第6周、第7周： 模具計算與校核：成型尺寸的計算；主要零部件的強度、剛度校核；標準模架選擇；模具與成 型設備之間相關(guān)尺寸的校核；冷卻系統(tǒng)的計算。
第8周、第9周： 澆注系統(tǒng)的形式選擇和截面尺寸的計算，推出方式和機構(gòu)的設計等。
第10周、第11周： 繪制模具裝配總圖及所有非標準零件圖。
第12周： 編寫畢業(yè)設計論文，整理修改畢業(yè)設計論文。
第13周： 準備畢業(yè)答辯各項工作。
四 參考文獻
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[2] 齊衛(wèi)東主編.簡明注塑模設計手冊.北京：北京理工大學出版社，2008
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[5] 譚海林，陳勇主編.模具制造工藝學.長沙：中南大學出版社，2006
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[12] 宋愛平主編.CAD/CAM綜合實訓指導書.北京：機械工業(yè)出版社，2006
[13] 楊洪旗.模具設計與CAD技術(shù)[J]. CAD/CAM計算機輔助設計與制造，2000
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[15] 杜鵑主編.CAD/CAM/CAE技術(shù)在模具生產(chǎn)中的應用[J].機械設計與制造，2003
1,圖一 Golf車型支架,Golf車型支架注塑工藝分析及模具設計,2,Golf車型支架注塑工藝分析及模具設計,一 模具設計方案 1. 材料選擇 2.塑件結(jié)構(gòu)分析 （1）壁厚 （2）脫模斜度 （3）圓角 （4）尺寸精度 （5）塑件的表面質(zhì)量,3,,3.分型面的確定 4.注射機的選擇 5.澆注系統(tǒng)的確定 6.注射模具的推出機構(gòu) 包括推桿、復位桿、推桿固定板、推板等的設計 7.模具模架設計、排氣機構(gòu)及引氣系統(tǒng)設計、抽芯 機構(gòu)設計、合模導向及定位機構(gòu)設計 8. 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng),4,,二 研究主要方法、手段、步驟及注意 1.利用相關(guān)材料及參考資料 2. 明確塑件設計要求 3.論證注塑成型方案 4.利用AUTOCAD繪制注塑模的裝配圖和零件圖。 5.利用UG對注塑模型腔進行三維建模 6.采用Moldflow注射過程參數(shù)分析 7.注意模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制必須符合機械制 圖國家標準（比如彈簧）。,5,,謝謝各位老師！,,,Golf車型支架注塑工藝分析及模具設計,一.塑件工藝性分析 1.塑件材料的選擇 塑件材料為ABS 2.塑件的形狀 （1）塑件的形狀要便于成型 （2）壁厚 （3）脫模斜度 （4）塑件的加強筋 （5）塑件的圓角,,,（6）塑件上的孔 （7）塑件的表面粗糙度 3.塑件三維造型,,圖1 塑件三維實體造型,,二.澆注系統(tǒng)設計 1.Moldflow選擇最佳澆口,圖2 最佳澆口位置分析,,2.主流道的設計 3.分流道的設計,圖3 澆口套,圖4 分流道布置,,5.Moldflow澆注系統(tǒng)的分析 （1）填充時間 （2）氣穴分析,圖7 充填時間 圖8 氣穴分析,（3）流動前沿溫度 （4） 熔接痕,圖9 流動前沿溫度 圖10 熔接痕,,三.冷卻系統(tǒng)的設計 1.冷卻水道的布置,圖11 冷卻水道的布置,2.冷卻系統(tǒng)Moldflow分析 （1）回路冷卻介質(zhì)溫度 （2）回路管壁溫度,圖12 回路冷卻介質(zhì)溫度 圖13 回路管壁溫度,,（3）制品最高溫度 （4）凍結(jié)時間,圖14 制品最高溫度 圖15 凍結(jié)時間,四.翹曲分析,圖16 所有因素引起的變形,五.塑件的分型及成型零件的設計,1.分型面的設計,,圖17 三板模中的三個分型面 圖18 分型面3,2.凹模的設計,,圖19 型腔,3.凸模的設計,圖20 型芯,,六.排氣系統(tǒng)設計,圖19 型芯與頂桿、司筒組合圖,,七.注塑機的選擇 根據(jù)UG建模分析，塑件與流道凝料的體積14.712cm3選擇注塑機，然后校核。 選擇注塑機：XS-Z-60,表1 注塑機參數(shù),八.模具的裝配,圖20 模具整體造型,謝謝！,
畢 業(yè) 論 文
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
Golf車型支架注塑工藝分析及模具設計
The Mold Process Analysis and Injection Mold Design of bracket Golf Car
摘 要
模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的主要工藝設備之一。模具工業(yè)的發(fā)展水平在很大程度上決定了現(xiàn)代工業(yè)以及技術(shù)發(fā)展的水平。而注射模具在各類模具中又占有相當大的比例，因此，注射模具對工業(yè)的發(fā)展具有重大意義。
本論文以Golf車型支架塑件為對象，詳細介紹其注射模具設計過程。設計中主要運用UG,Moldflow,AUTOCAD等軟件，首先進行塑件實體測繪作出其零件圖，根據(jù)其零件圖，運用三維繪圖軟件UG進行塑件三維實體造型，在此基礎(chǔ)上進行必要的工藝性分析。然后確定注射機，并對其主要參數(shù)校核。通過Moldflow軟件對澆道系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)、以及翹曲變形相關(guān)參數(shù)的分析。通過其分析結(jié)果，確定了澆口采用點澆口、模具采用三板模、冷卻系統(tǒng)采用階梯式水路。最后運用UG和模具專家系統(tǒng)EMX，根據(jù)一定的計算數(shù)據(jù)，對澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、導向機構(gòu)、成型零件、限位裝置、模架進行了具體設計和三維造型。最后完成模具的裝配圖、型腔圖、型芯圖。
運用UG,Moldflow,EMX軟件,提高注塑模具設計效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量，減少盲目調(diào)機，降低不良率，降低成本，增強競爭力。
關(guān)鍵詞：注射模具；UG；Moldflow分析；EMX
Abstract
The mold is one of the main process equipment in the modern industrial production.Mold industry largely determines the level of development of modern industry and the level of technological development.And In all kinds of mold,the injection mold occupy a considerable proportion,so the injection mould is of great significance to the development of industry.
In this thesis,the bracket of Golf car for the study,detailing its injection mold design process.This design mainly uses the UG,Moldflow,AUTOCAD,etc.First,the physical mapping for plastic parts and make their parts diagram,according to its parts diagram,the use of three-dimensional graphics software —UG,for three-dimensional solid modeling plastic parts,on this basis,need the necessary analysis of the process.Then determine the injection machine,and its main parameters to be checked.Through analysis of relevant parameters which blong to the Gating system,cooling system,and warpage by the Moldflow.By results of its analysis to determine the gate using point gate,mold using three plate mold,cooling system using stepwise waterways.Further,we use UG and mold expert system EMX,according to some calculations,carried out the specific design and three-dimensional modeling for Gating system,cooling system,ejection system, exhaust system,guiding mechanism,molded parts,stopper,mold.Finally to complete the mold assembly drawing,cavity diagram,core diagram.
Using UG, Moldflow, EMX software to improve injection mold design efficiency and improve product quality,reduce blind transfer machines,lower defect rate,reduce costs and enhance competitiveness.
Keywords：Injection Molding；UG；Moldflow analysis；EMX
目 錄
1 前 言 1
1.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2 課題意義 2
1.3 設計總體方案 2
2 塑件工藝性分析 4
2.1 材料的選擇 4
2.2 塑件的外形 4
2.3 塑件測繪 6
2.4 塑件三維實體造型 6
3 澆注系統(tǒng)設計 8
3.1 澆注系統(tǒng)的設計原則 8
3.2 澆口的設計 8
3.3 Moldflow在選擇澆口位置中的應用 9
3.3.1 產(chǎn)品的網(wǎng)格劃分 9
3.3.2 最佳澆口位置的分析 9
3.3 主流道的設計 10
3.4 分流道及其平衡布置 11
3.5 Moldflow澆注系統(tǒng)的分析 11
3.5.1 Moldflow注塑工藝參數(shù)的設定 12
3.5.2 模擬結(jié)果分析 12
3.6 抓料銷的設計 15
4 冷卻系統(tǒng)的設計 16
4.1 冷卻計算 16
4.2 冷卻水道的布置 17
4.3 冷卻系統(tǒng)Moldflow分析 18
4.4 翹曲分析 20
5 塑件的分型及成型零件設計 22
5.1分型面的設計 22
5.2 凹模的設計 23
5.3 凸模的設計 23
6 頂出系統(tǒng)的設計 25
6.1 頂出行程 25
6.2 頂桿的形狀與尺寸選擇 25
6.3 司筒頂出 26
6.4 復位桿 26
7 導向機構(gòu)的設計 27
7.1小導柱的設計 27
7.2 大導柱的設計 28
8 排氣系統(tǒng)設計 29
9 三板模限位裝置設計 30
9.1 限位拉桿設計 30
9.2 尼龍扣塞設計 31
10 注塑機選用 32
10.1 注射量計算 32
10.2 注塑機的選擇 33
10.3 注塑機有關(guān)工藝參數(shù)的校核 33
11 模具的裝配與試模 36
11.1 模具的裝配順序 37
11.2 試模 37
11.3 模具的維護 38
結(jié) 論 39
參考文獻 40
附件1：外文原文 42
附件2：外文資料翻譯譯文 62
致 謝 78
畢業(yè)論文
1 前 言
1.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
近年來，中國塑料模具水平已有很大提高。如在大型塑料模具方面，已能生產(chǎn)單套重量達到50t以上的注塑模；在精密塑料模具方面，精度已達到2μm，達到高光學要求的車燈模具以及制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具等也能生產(chǎn)；在多腔塑料模具方面，已能生產(chǎn)一模7800腔的塑封模；在高速模具方面，已能生產(chǎn)擠出速度達6m/min以上的高速塑料異型材擠出模具以及主型材雙腔共擠、軟硬共擠、雙色共擠、后共擠、再生料共擠出。
在生產(chǎn)手段方面，模具企業(yè)設備數(shù)控化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM技術(shù)的應用面大為擴展，采用高速加工及RP/RT等先進技術(shù)也越來越多，模具的商品化率及模具標準件的使用覆蓋率都有較大幅度的提高，熱流道模具的占有率也有較大提高。另外，三資企業(yè)的快速發(fā)展進一步促進了企業(yè)管理水平及塑料模具制造設計水平的提高，有些企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了信息化管理以及全數(shù)字化無圖制造。
在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應用水平又上了一個臺階，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，能支持CAE技術(shù)對成型過程，比如充模和冷卻等方面進行計算機模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟效益，推動了我國模具CAD/CAM技術(shù)的迅速發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)蓬勃發(fā)展，如華中理工大學開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件、北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)等，這些軟件具有適應我國在模具方面的現(xiàn)實情況，如能在微機上應用、價格低等特點，為進一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。
模具市場的發(fā)展趨勢是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具的發(fā)展速度將高于其它模具的發(fā)展速度，在模具行業(yè)中的占有率將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具將提出越來越高的要求。因此，大型、精密、長壽命、復雜、塑料模具的發(fā)展將高于總體模具市場的發(fā)展速度。熱點模具網(wǎng)
國外模具水平近年來發(fā)展的速度也比較快，在高速銑削加工方面，機床主軸轉(zhuǎn)速可達r/min~r/min，快速進給速度可達到30m/min~40m/min，換刀時間可提高到1s~2s，加速度可達19。大幅度提高了加工效率，并可獲得Ra≤0.08μm的表面粗糙度。并且，可加工硬度達60HRC的模塊，形成了對電火花成形加工的挑戰(zhàn)。高速切削加工和傳統(tǒng)切削加工相比較還具有溫升低(加工工件只升高3℃)、熱變形小等優(yōu)點?，F(xiàn)在它向更高的智能化、敏捷化、集成化方向發(fā)展。高速銑削必須與相應的軟件、刀具、加工工藝及其夾緊頭相配合。
在國外在模具生產(chǎn)中，計算機輔助設計與輔助制造(CAD/CAM)技術(shù)已取得了十分成功的應用。由計算機輔助軟件完成三維造型和型腔的數(shù)控加工，它大幅度的縮短了模具生產(chǎn)周期，提高了工作效率。
德、美、日、意、法等發(fā)達工業(yè)國家在模具制造設計領(lǐng)域仍然處于國際領(lǐng)先水平，許多發(fā)展中國家，甚至是其它發(fā)達國家學習采用他們的一些先進的模具方面的技術(shù)。在亞洲，以日本和韓國模具技術(shù)水平為最高，其他國家與之還有很大的差距，不過他們正在以快速的速度發(fā)展著，國家與國家之間的交流會使之發(fā)展更快。
模具對于工業(yè)生產(chǎn)是重要的工藝設備，它被用來成型具有一定尺寸和形狀的各種制品。在各種加工工業(yè)中廣泛地使用各種模具，每種材料成型模具按成型方法不同又可分為若干種類型。其中隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，塑料模具的不斷發(fā)展。近年來，人們對各種設備要求越來越高，這就為塑料制品的發(fā)展提供了更為廣闊的市場前景。
1.2 課題意義
隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的快速發(fā)展、以及計算機技術(shù)的應用。塑料模具在各類模具中的地位也越來越突出，成為各類模具設計、制造與研究中最具有代表意義的模具之一。注塑模具已經(jīng)成為制造塑料制造品的主要手段，具有很大的市場需求量。所以選擇Golf車型支架注塑工藝分析與模具設計作為我畢業(yè)設計的課題。本課題應用性強，涉及的知識點較多，如注塑成型、工藝分析、模具設計以及二維三維軟件的應用。
通過本課題的設計，將會在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉：
1.塑件材料選擇及成型工藝的分析及一般塑件成型模具的設計能力
2.掌握模具設計常用的軟件如UG、Moldflow等，及理論與實踐相結(jié)合的能力
3.使自己在文檔組織與檢索方面的能力得到提高
4.提高自己的學習、思考、解決問題的能力。
1.3 設計總體方案
本畢業(yè)設計生產(chǎn)實際，主要設計內(nèi)容為：Golf車型支架制品測繪、注塑模具設計、說明書的撰寫。
1. 首先進行制品的測繪,由于條件的限制,采用了游標卡尺測繪,測繪時采用多次測量取其平均值。然后根據(jù)其測繪零件圖，利用UG對塑件進行三維實體造型。
2. 對塑件進行必要的工藝性分析，明確塑件設計要求。
3. 本設計采用了一模兩腔的結(jié)構(gòu)來選擇注塑機，并對注射量、鎖模力、模具高度與注射機閉合高度關(guān)系、開模行程等方面進行校核。
4.設計澆注系統(tǒng),澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料穴等組成。注射機噴嘴的中心線與主流道的中心線在同一條直線上。分流道的半徑與塑料種類以及所需熔融塑料的體積有關(guān)。為了減小料流轉(zhuǎn)向過渡時受到的阻力，主流道與分流道采用圓角過渡。為了確保熔融塑料幾乎能同時到達每個型腔的進料口，分流道要采用平衡式排列。在澆口方面，采用點澆口, 點澆口一種常見的澆口形式，在脫模時能自動切斷澆口凝料。冷料穴的作用是儲存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭或者熔體流動的前鋒冷料，以防止冷料進入型腔后影響塑件質(zhì)量。最后通過Moldflow對澆口位置、以及整個澆口系統(tǒng)的分析，確定澆注系統(tǒng)。
5.再進行冷卻系統(tǒng)的設計,本設計采用了循環(huán)階梯式水道。最后通過Moldflow對初定的冷卻系統(tǒng)進行分析，確定冷卻系統(tǒng)。
6.然后進行成型零件、頂出系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、三板模限位裝置等的設計
7.最后對模架進行設計，進而繪制模具總裝配圖。
2 塑件工藝性分析
2.1 材料的選擇
塑料是一種以合成或天然的高分子化合物為主要成分，在一定的溫度和壓力條件下，可塑制成一定形狀，當外力解除后，在常溫下仍能保持其形狀不變的材料。塑料同金屬材料和陶瓷材料一起，成為當今社會的三大類主要結(jié)構(gòu)材料。
塑料具有很多優(yōu)點，塑料的密度一般為，是三類材料中密度最小的，具有較高的比強度；塑料還具有優(yōu)良的電絕緣性和熱絕緣性，良好的耐磨性和耐磨性和耐蝕性以及優(yōu)異的成型工藝性。塑料的這些優(yōu)點使其得到了廣泛的應用。同時，塑料存在著一些缺點，如強度、硬度較低，容易老化等。
本設計模具主要用于手機前蓋，材料采用ABS（丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物），屬于熱塑性材料。
1.ABS使用性能：
ABS具有良好的光澤，且質(zhì)硬、堅韌、有剛性，機械性能適中，是一種良好的的殼體材料。它宜于印刷，以及電鍍等表面處理。它的低溫沖擊性能也比較好，尺寸穩(wěn)定。ABS能耐水、無機酸堿鹽的侵蝕，但不耐有機溶劑，由于它綜合性能較好，沖擊韌性、機械強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學性、電性能良好，易于成形和機械加工。表面有較好的光澤，能電鍍金屬化處理，易印刷，因此特別適用于作家用電器外殼及各種制品的外殼，還可做一些非承重載荷結(jié)構(gòu)件。
2.ABS成型性能：
(1)一般的ABS熔點為170℃左右，分解溫度為260℃，收縮率為千分之5；
(2)無定性料，流動性中等，比聚苯乙烯、AS差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯好，溢邊值為0.04毫米左右。
(3)吸濕性強，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須經(jīng)長時間的預熱干燥。
(4)成型時易取高料溫、高模溫，但料溫過高易分解（分解溫度為≥250℃）。對于精度較高的塑件，模溫宜取50℃~60℃，對光澤、耐熱塑件，模溫宜取60℃~80℃。注塑壓力高于聚苯乙烯。用柱塞式注射機成型時，料溫為180℃~230℃，注射壓力為1000~1400kgf/cm3。用螺桿式注射機成型時，料溫為160℃~220℃，注射壓力為700~1000 kgf/cm 3。
2.2 塑件的外形
1.塑件的形狀必須便于成型以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低成本、提高生產(chǎn)率和保證制品的質(zhì)量。塑件的形狀還要有利于提高制品的強度和剛度。該塑件沒有側(cè)壁凹槽或與制品脫模方向垂直的孔，這樣可以在開模時容易取出塑件，并可避免采用瓣合分型或側(cè)抽芯等復雜的模具結(jié)構(gòu)和在制品分型面位置上留下飛邊。
2.壁厚必須合理。塑件的壁厚不宜過小，這是因為在使用上必須有足夠的強度、剛度；在裝配時能夠承受緊固力；在注塑成型時熔體能夠充滿型腔；在脫模時能夠承受脫模機構(gòu)的沖擊和振動。壁厚不宜過大，否則用料過多，不但增加成本，而且增加成型時間和冷卻時間，延長注塑周期，另外也容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷、翹曲等缺陷。塑件壁厚大小主要取決于塑料品種、制品大小以及注塑工藝條件。該塑件壁厚均勻，使塑件在成型時能夠保持良好的流動狀態(tài)。
3.脫模斜度，為了便于塑件脫模以防脫模時擦傷制品表面，與脫模方向平行的制品表面一般應具有合理的脫模斜度。脫模斜度的大小主要取決于塑料的收縮率、塑件的形狀和壁厚以及制品的部位。但應注意當制品有特殊要求或精度要求較高時應選用較小的斜度，高度不大的還可以不要脫模斜度，較高的、較大的選用較小的斜度；塑件形狀復雜的，不易脫模的，應取較大的斜度；在開模時，為了讓制品留在凸模上，內(nèi)表面斜度比外表面斜度??；相反，為了讓制品；留在凹模一邊，外表面斜度應比內(nèi)表面斜度小。綜上所述，該塑件整體形狀比較簡單、對稱、容易脫模，為了便于加工，減小成本，所以該塑件脫模斜度整體為1o。
4.塑件的加強筋，為了確保塑件的強度和剛度而又不至于使制品的壁厚過大，可在制品適當?shù)奈恢蒙显O置加強筋。有的加強筋還能改善成型時熔體的流動狀況。該塑件在邊緣處有規(guī)則的布置20個加強筋，在塑件的內(nèi)表面有4個柱位，在每一個柱位的根部有4個對稱分布的加強筋。在整個塑件一共有36個加強筋。這樣使塑件壁厚均勻，即省料又提高了強度、剛度，避免了氣泡、縮孔、凹陷、翹曲等缺陷。這些加強筋的尺寸都不大，每一個加強筋的中心距都大與了兩倍壁厚，且這些加強筋布置的方向與熔體流動的方向一致，這樣有利于熔體充滿型腔，避免了熔體流動被攪亂。
5.塑件的圓角，該塑件上外輪廓上的4個轉(zhuǎn)角處采用圓弧過渡，這樣可以在一定程度上避免應力集中，提高強度，改善熔體在型腔中的流動狀況，有利于充滿型腔，便于脫模。
6.塑件上的孔，該塑件上的有4個孔，孔的形狀簡單，有1個圓孔，3個方孔。這樣減少了模具制造的難度。
7塑件的表面粗糙度，塑件的外觀要求越高，表面粗糙度值應越小。塑件的表面粗糙度主要與模具型腔表面的粗糙度有關(guān)。透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明塑件則根據(jù)使用情況決定它們的表面粗糙度。該塑件表面沒有提出特殊要求，通常，一般情況下外表面要求光潔，沒有特殊要求時塑件內(nèi)部表面粗糙度可取Ra=3.2μm。
2.3 塑件測繪
塑件的材料為ABS，用游標卡尺對零件進行測繪。該制品是模具生產(chǎn)出來的成千上萬個塑件中的一個，由于產(chǎn)品從模具中取出后，冷卻到室溫時會尺寸收縮。塑料制品收縮不僅與樹脂本身的熱脹冷縮性能有關(guān)，還與加工成型時的各種參數(shù)有關(guān)，塑件在出模后不可避免會產(chǎn)生一定的變形，因此在設計模具時，要對該塑件的測量數(shù)值需要進行必要的分析處理。如對該塑件尺寸誤差進行修正，一般是將理論的塑料產(chǎn)品尺寸放大，放大倍數(shù)為：1+塑料材料的收縮率，然后繪出塑料產(chǎn)品圖，這張是模具組立圖設計的圖樣依據(jù)，也是加工現(xiàn)場進行檢測、裝配的基本依據(jù)。塑件主要幾何尺寸如圖3-1所示：
圖2-1 塑件基本尺寸
2.4 塑件三維實體造型
運用三維繪圖軟件UG進行塑件的模型構(gòu)造。 NX 具有高性能的機械設計和制圖功能，為制造設計提供了高性能和靈活性，以滿足客戶設計任何復雜產(chǎn)品的需要。 根據(jù)塑件的測繪圖，對零件進行三維造型。三維造型選用UG軟件，三維造型的所有參數(shù)與塑件測繪修正后的數(shù)據(jù)一致。打開三維軟件UG，新建名為MOLD1.prt的文件,先后用到的方法有拉伸、抽殼、求和等工具,最后保存文件。
塑件的三維造型如圖2-2所示：
圖2-2 塑件實體造型
3 澆注系統(tǒng)設計
澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道。其作用是引導熔體平穩(wěn)地充滿型腔；使型腔內(nèi)的氣體能順利的排出，避免氣體影響塑件的質(zhì)量；并將注射壓力傳遞到型腔各部位,以獲得組織致密、外形清晰、尺寸穩(wěn)定的塑件。澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口、冷料井等幾部分組成。
3.1 澆注系統(tǒng)的設計原則
1.流程要短，減少熱量、壓力損失及塑料消耗量,同時縮短了充模時間。
2.排氣良好，使料流平穩(wěn)順利的充滿型腔。
3.防止嵌件位移及型芯變形。
4.防止塑件翹曲變形和表面形成冷斑、冷等缺陷。
5.合理選擇冷料穴。
3.2 澆口的設計
澆口亦稱進料口，是連續(xù)分流道與型腔的“大門”，除了直接澆口外，它在澆注系統(tǒng)中中是截面最小的部位，但作為澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對質(zhì)量、塑件性能的影響很大。澆口的作用是使從分流道送來的熔料在進入型腔時產(chǎn)生加速度，型腔充滿塑料以后，澆口處塑料首先冷凝封閉，防止預塑時型腔內(nèi)還未凝固的熔體回流，以致在塑件上出現(xiàn)縮孔和凹陷。
澆口的設計與塑料塑件的塑料性能、形狀大小，注塑工藝參數(shù)、模具結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。澆口的截面尺寸要小、長度要短，這樣才能增大料流速度，并且快速冷卻封閉。同時也便于與塑件分離或切除，且澆口的痕跡要不明顯。
澆口的形式多種多樣，有直接澆口、側(cè)澆口、點澆口和潛伏式澆口等等。澆口的作用很重要，采用何種澆口、其開設位置對塑件成型性能和質(zhì)量影響都很大，因此為了提高質(zhì)量，合理選擇澆口的開設位置是重要環(huán)節(jié)。同時模具結(jié)構(gòu)也受到澆口位置的影響?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表以及質(zhì)量。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.澆口應開設在塑件斷面最厚處，這樣利于熔體填充及補料。
2.澆口位置距型腔各個部位的距離應盡量一致，并使熔料充模流程最短，流料變向最少。
3.澆口的位置應有利于型腔內(nèi)氣體的排出。
4.澆口的尺寸及位置選擇應盡量避免產(chǎn)生噴射和蠕動
5.澆口位置的選擇應減少或避免塑件的熔接痕，提高熔接痕的強度。
6.應避免側(cè)面沖擊細長型芯或嵌件。
3.3 Moldflow在選擇澆口位置中的應用
在傳統(tǒng)的模具設計中，往往是依靠設計人員的經(jīng)驗來設計模具，在實際應用中發(fā)現(xiàn)，并隨著注塑模具的發(fā)展，僅靠經(jīng)驗來設計并不能完全設計出合適的模具。澆口位置的選擇非常重要，直接影響到塑件在注塑過程中的充填行為、收縮行為、翹曲變形、塑件的最終尺寸、表面質(zhì)量和機械性能水平等。例如當澆口的位置選擇不當時會產(chǎn)生熔接痕，將降低塑件的強度。在實際注射成型中，如果單純依靠以前的經(jīng)驗來不斷地對注塑模具進行調(diào)試，既費時費力，而且難度又很大。隨著注塑模具CAD/CAE技術(shù)的發(fā)展和應用，其中最具有代表性的是Moldflow軟件，在模具設計中應用Moldflow軟件對模具設計進行模擬和分析，代替實際的調(diào)試，預計設計中可能出現(xiàn)的缺陷并進行修改，可以提高設計注塑模具的成功率，從而降低制造成本、縮短開發(fā)周期口。
3.3.1 產(chǎn)品的網(wǎng)格劃分
對塑件的劃分采用表面網(wǎng)格，由三角形單元組成表面網(wǎng)模型，中面網(wǎng)格創(chuàng)建在模型壁厚的中間處，與中面網(wǎng)格不同的是表面網(wǎng)格創(chuàng)建在模型的上下表面，對于一般的薄壁塑件，采用表面網(wǎng)格對塑件進行劃分。在生成網(wǎng)格模型時，由于模型的單元的尺寸大小、幾何形狀等緣故，將產(chǎn)生單元的交叉和重疊，縱橫比不合理，出現(xiàn)不連貫和自由邊等問題。由于網(wǎng)格劃分合理與否對將來的分析結(jié)果有直接的影響，要對初始劃分的有限元進行調(diào)整與修改。
具體的網(wǎng)格信息如下：三角形單元6766個，節(jié)點3377個，柱體0個，網(wǎng)格體積為97.7595 cm3，連通區(qū)域為1，自由邊0個，共用邊10149個，交叉邊0個，配向不正確單元0個，相交單元0個，完全重疊單元0個，三角形最小縱橫比為1.166，最大縱橫比為8.317，平均縱橫比為3.165，網(wǎng)格匹配率為89.6%。網(wǎng)格滿足要求，網(wǎng)格合理。
3.3.2 最佳澆口位置的分析
MoldFlow給出的分析結(jié)果如圖3-1：
圖3-1 最佳澆口位置分析
最佳澆口位置所在區(qū)域以圖像形式給出，如圖3-1所示，塑件中間的深色區(qū)域為最佳澆口區(qū)域。根據(jù)分析結(jié)果初步把澆口位置設為塑件正中間，然后根據(jù)這個澆口位置進行設計的澆注系統(tǒng)以及充模時間、氣穴、熔接痕分析結(jié)果，最后確定澆注系統(tǒng)。
3.3 主流道的設計
主流道是指連接注射機噴嘴與分流道或型腔的進料通道。負責將塑料熔體從噴嘴引入模具,其形狀、大小直接影響塑料的流速及填充時間。為了使塑料凝料能從主流道中順利拔出,需將主流道設計成圓錐形,具有α=2°~6°的錐角,內(nèi)壁為Ra0.8μm以下的表面粗糙度,小端直徑應大于噴嘴直徑約0.5~1mm,凹坑半徑R也應比噴嘴頭半徑大1~2mm,以便凝料順利拔出。根據(jù)以上所述和注塑機的配合要求,本設計的澆口套尺寸如圖3-2所示：
圖3-2 澆口套形式
3.4 分流道及其平衡布置
分流道是主流道和澆口之間的進料通道。其作用是通過流道截面及方向變化使熔料平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換流向,并均衡分配給各個型腔。常見分流道的截面形狀有圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等幾種形式,從壓力損失考慮,圓形截面分流道最好。分流道截面尺寸應按塑料制品的體積、形狀、壁厚、塑料品種、注射速率、分流道長度等因素確定。圓形截面分流道直徑一般取d = 2~12mm 。分流道表面不要求太光潔,表面粗糙度通常取Ra1.25~2.5μm。本設計采用梯形分流道
在分流道的布置中，本設計采用平衡式布置,這樣一模兩腔可以均衡布置,使熔融塑料幾乎同時到達每個型腔的進料口,這樣,塑料到每個型腔的壓力和溫度是相同的,塑件的品質(zhì)理應相同。如圖3-3所示：
圖3-3 分流道布置形式
3.5 Moldflow澆注系統(tǒng)的分析
Moldflow軟件提供了流道設計向?qū)?，可以根?jù)模型自動設計流道，但是在本例中，我們使用手工方式設計流道，將3.3和3.4主流道以及分流道的數(shù)據(jù)導入，手工設計的優(yōu)點就是可以根據(jù)自己的需求設計主流道和分流道的長度、直徑、角度等。澆注系統(tǒng)設計如圖3-4：
圖3-4 Moldflow澆注系統(tǒng)設計
3.5.1 Moldflow注塑工藝參數(shù)的設定
1.模具溫度。模具表面溫度為80℃
2.熔體溫度。熔料溫度，選擇溫度為260℃。
3.本例模擬采用“自動控制方式”進行。
4.速度/壓力切換。速度和壓力控制轉(zhuǎn)換點的設置，在充填階段，首先對注塑機的螺桿進行速度控制，等充填到某個狀態(tài)時，將速度控制方式轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫刂?。本例采用“充填體積%”來設置速度/壓力切換點，當充填體積達到99%的時候進行速度與壓力的切換。
5.保壓控制。保壓及冷卻過程中的壓力控制。包括保壓壓力與充填時間。液壓壓力與時間、最大機器壓力百分比、充填壓力百分比與時間。本例采用充填壓力百分比與時間的關(guān)系進行控制，保壓壓力為充填壓力的80%，保壓時間選擇10s。
6.開模時間。是指頂出產(chǎn)品時模具打開的時間。本文設置開模時間為5s。
3.5.2 模擬結(jié)果分析
1.填充分析
圖3-5 充填時間
填充時間顯示了模腔填充時每隔一定間隔的料流前鋒位置。如圖4-5在填充開始時，顯示為暗藍色，最后填充的地方為紅色。此時所選的澆口位置在塑件正中心所以到邊緣的流程最短，料流變向最少。從充填時間來看只有0.86秒，充填時間越短，注塑效率越高，越能提高經(jīng)濟效益。并且大部分流程在同一時間結(jié)束，料流前鋒在同一時間到達模型末端，所以填充比較均勻，其流型是平衡的。
2.氣穴分析
圖3-6 氣穴
氣穴定義在節(jié)點位置，當材料從各個方向流向同一個節(jié)點時就會形成氣穴。氣穴是由于熔體前沿匯聚，最終在制品內(nèi)部或者模腔表層產(chǎn)生的氣泡。揮發(fā)性氣體的存在、塑料流動性較差和塑件表層比中心冷卻快等是產(chǎn)生氣穴的主要原因。氣穴的存在對塑件的強度和外觀質(zhì)量都有較大的影響氣穴將顯示在其真正出現(xiàn)的位置。
如圖4-6，該結(jié)果顯示在可能發(fā)生氣穴的地方顯示紅色線條，氣穴在至少兩個流動前沿匯合的地方，或者在流動路徑的末端。但當氣穴位于分型面時，氣體可以排出。，從圖中氣穴分布看出，氣穴基本上都分布在零件的分型面上，而且氣穴分布在邊緣，氣體很容易通過分型面的間隙排出，沒有困氣現(xiàn)象，排氣良好，不用專門設置排氣孔，可有效地避免表面瑕疵及焦痕的問題。
3.流動前沿溫度分析
圖3-7 流動前沿溫度
流動前沿處溫度指塑料熔體流到型腔各處的溫度，最先充填的區(qū)域由于冷卻時間最長則流動前沿處溫度最低。流動前沿處溫度差異越大，塑件翹曲變形越大，塑件越容易產(chǎn)生開裂等缺陷。
如圖3-7所示澆注方案的流動前沿處溫度，從圖中可以看出最高流動前沿處溫度區(qū)域、最低流動前沿處溫度區(qū)域、最高最低流動前沿處溫度。從圖中看出整個塑件的流動前沿溫度的分析陰影顏色基本上全是紅色232.6.所以流動前沿處溫度差異不大。
4.熔接痕分析
圖3-8 熔接痕
熔接痕又稱熔合紋、夾水線。幾乎所有的塑料制件在注塑成型中，都會產(chǎn)生溶接痕，差別只是在于大小、深淺或長短上。熔接痕產(chǎn)生的原因是：注射時遇到鑲件、空洞、柱狀物等，導致料流破開，然后料流又重新匯合，或多澆口注射時形成的多股流匯合。有些是由于澆口設計不當，致使料流最后的熔合位置處在表面上而形成熔接痕。但由于塑件有孔和拐角的存在使熔接痕避免不了。
如圖3-8，通過模擬分析發(fā)現(xiàn)該方案熔接痕位置分布均勻, 黑色部分是熔接痕，模具澆注系統(tǒng)會對型腔內(nèi)的溫度場產(chǎn)生影響，從而影響塑件注塑成型時熔體流動前沿的溫度分布, 當熔體前沿的溫度比較高, 且各股熔體前沿的溫差在10℃以內(nèi), 塑件內(nèi)的各股熔體融合良好, 熔接痕的強度較高。而本方案的熔接痕處前沿溫度都為232℃，溫差為零，所以熔接痕的強度很高，不會影響制品的使用。且熔接痕大部分都是出現(xiàn)在塑件的內(nèi)表面上，不影響外表面的美觀。
通過Moldflow對最佳澆口位置，充填時間、氣穴、流動前沿溫度、熔接痕分析，綜合的考慮，本設計中采用點澆口，點澆口垂直設于制品的平面上如圖4-9，其優(yōu)點是：開模時澆口可自動切斷實現(xiàn)全自動成型，澆口周圍殘留應力小，且點澆口尺寸很小，因此，去除澆口后殘留痕跡小，不顯眼，不影響外觀。
圖3-9 點澆口
3.6 抓料銷的設計
在三板模中抓料用的是抓料銷，抓料銷一般可作為標準間，它固定在上固定板上。如圖3-10所示
圖3-10 抓料銷
當三板模第一個分型面分型時，抓料銷拉出流道使其與制品分離。當三板模第二個分型面分型時，在水口推板的作用下抓料銷與流道分離。此模具結(jié)構(gòu)的分型順序不能調(diào)換，否則不能起到應有的作用。
4 冷卻系統(tǒng)的設計
模具溫度對塑料熔體的沖模流動、充填難易、固化定型、制品收縮等有著直接的影響，進而影響塑件的尺寸精度和形狀、表面光澤、內(nèi)應力及生產(chǎn)率等。所以合理地控制模具溫度，可穩(wěn)定在模塑過程中的注塑條件，提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。
注射模冷卻系統(tǒng)應該能在規(guī)定的時間內(nèi)，從模具中帶走規(guī)定的熱量，從而保證每個型腔的溫度穩(wěn)定在需要的范圍內(nèi)。模具中冷卻通道設計滿足兩個基本原則：迅速冷卻、均勻冷卻。
在設計冷卻系統(tǒng)時，應從多方面考慮：
(1) 冷卻水道離型腔表面的距離應盡量相等，在保證模具材料有足夠的機械強度的前提下，冷卻水道盡可能設置在靠近型腔表面的位置。水管壁離型腔表面不得太近，亦不能太遠一般不超過管徑的3倍，以12~15mm為宜。
(2) 冷卻水道應盡量多、截面尺寸應盡量大。在保證模具材料有足夠的機械強度的前提下，冷卻水道應安排的盡量緊密。根據(jù)經(jīng)驗，水道孔的直徑一般取8~12mm；水道管壁間距離不得超過5d。
(3) 冷卻水道的布置應避免塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位。
(4) 盡量降低冷卻水道的出入口溫差，對于一些中、大型模具，由于冷卻水道很長，則入水與出水的溫差就較大，使模具的溫度分布不均勻，從而影響冷卻效果。從均勻冷卻的方案考慮，對于冷卻液在出、入口處的溫差，一般控制在5℃以下。。
(5) 制品較厚的部分應特別加強冷卻。
4.1 冷卻計算
所需冷卻水量按下式計算：
（4-1）
式中 —通過模具的冷卻流量（g）；
—單位時間內(nèi)進入模具的塑料重量（g）；
—每克塑料的熱容量（J/g）；
—出水溫度（℃）；
—入水溫度（℃）；
—熱傳導系數(shù)；
經(jīng)計算得：W=220g
再由下式可求出冷卻水道的直徑d：
(4-2)
式中：—冷卻液密度（g/m2）；
L—冷卻水道的長度（cm）；
經(jīng)計算水道直徑d約為mm，設計水道直徑d取6mm。
4.2 冷卻水道的布置
冷卻水道的位置取決于制品的形狀和不同的壁厚。原則上冷卻水道應設置在塑料向模具熱傳導困難的地方，根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設計原則，冷卻水道應圍繞模具所成型的制品，且盡量排列均勻一致。
在模板上直接設置冷卻水道同樣應遵循冷卻系統(tǒng)的設計原則，使冷卻水道盡量靠近型腔表面和盡量圍繞型腔，使制品在成型過程中冷卻均勻。
如果模具中成型制品的部分，是以鑲件方式鑲?cè)肽０?，其冷卻水道的分布，最好采用圍繞鑲件的方式。相交水道通常采用以過盈配合方式插入鑲件，使冷卻液改變流向。
綜上所述，對本制品而言，由于形狀較復雜，塑料難以充填等，需要進行均勻的冷卻，才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量；采用循環(huán)水道冷卻，使入水口和出水口的溫差控制在5℃以內(nèi)。本模具的冷卻水道直徑為6mm，并且圍繞型腔布置。具體分布如圖4-1所示：
圖4-1 冷卻水道布置三維造型
4.3 冷卻系統(tǒng)Moldflow分析
使用Moldflow公司的MPI/Cool模塊對注塑成型模具進行冷卻分析, 可以提前預測模具的冷卻效果, 盡早發(fā)現(xiàn)問題, 為我們設計合理的冷卻系統(tǒng)提供了最佳的解決方案, 這對提高制品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量以及降低模具制造成本都具有重要的指導意義。如圖4-2為Moldflow冷卻管道布置。
圖4-2 Moldflow冷卻管道布置
1.回路冷卻介質(zhì)溫度
圖4-3 回路冷卻介質(zhì)溫度
回路冷卻介質(zhì)溫度，是冷卻水流經(jīng)冷卻管路時的溫度變化。進出模具的冷卻水溫度在一定程度上決定和反映了模具的溫度。進水溫度低，冷卻水與模具之間的熱交換就迅速，模具的溫度下降得就快。出水溫度反映出模具的溫度，而進出模具的水溫差則直接反映出模具溫度的均勻程度。一般情況下，冷卻水溫度的升高不超過3℃。越高的值可能顯示越廣的模具表面溫度范圍。由圖4-3可知，進、出口水溫差僅為0.14℃以內(nèi)，水溫升高較小，冷卻水路的長度設計可以達到冷卻要求。
2.回路流動速率
圖4-4 回路流動速率
圖4-4為冷卻水的流速分布。由圖可知在一個回路中冷卻液流經(jīng)某一單元時的流動率。該方案中每條水路流速都為3.387L/min,流速均勻，模具冷卻速度快。
3.回路管壁溫度
圖4-5 回路管壁溫度
回路管壁溫度是在周期上的平均基本結(jié)果，顯示了管壁冷卻回路的溫度。溫度分布應該在冷卻回路上平衡的分布?？拷破返幕芈窚囟葧黾?，這些熱區(qū)域也會使冷卻液加熱。溫度不能大于入口溫度的5℃。圖4-5中管壁最高溫度為28.13℃，入口溫度為23.63℃，溫差為4.5℃，低于5℃，滿足要求。
4.制品最高溫度
圖4-6 制品最高溫度
當冷卻結(jié)束后，塑件溫度應低于推出的頂出溫度，在材料ABS中推薦的頂出溫度為100℃，從圖4-6可以看出，保壓冷卻結(jié)束后塑件的最高溫度為43.87℃，遠遠低于100℃，說明冷卻管道布局合理。
5.制品達到頂出溫度的時間
圖4-7 制品達到頂出溫度的時間
如圖4-7，該結(jié)果顯示所有制品單元凍結(jié)到頂出溫度的時間，時間只有4.742s，說明均勻凍結(jié)，并且較快?？s短了冷卻周期，提高了生產(chǎn)效率。
綜上所述，設計的冷卻系統(tǒng)滿足冷卻效果。
4.4 翹曲分析
翹曲變形是指塑料制品的形狀偏離模具型腔的形狀所規(guī)定的范圍, 它是塑料制品常見的缺陷之一。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展, 對塑料制品的外觀質(zhì)量和使用性能要求越來越高, 翹曲變形程度作為評定產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標之一也越來越多地受到模具設計者的關(guān)注與重視。翹曲形成的原因有澆口位置的影響，冷卻不均勻，收縮不均勻等等原因。
通過Moldflow軟件可以模擬塑件成型過程, 對成型結(jié)果進行預測, 減少失誤, 從而確定改進方案和措施。
圖4-1 所有因素引起的變形 圖4-2 X方向所有因素引起的變形
圖4-3 Y方向所有因素引起的變形 圖4-4 Z方向所有因素引起的變形
從圖4-2中看出在X方向所有因素引發(fā)的變形為0.1633mm，在圖4-3中Y方向所有因素引發(fā)的變形為0.2249mm，在圖4-4中Z方向所有因素引發(fā)的變形為0.2354。在圖4-1中所有方向上所有因素引發(fā)的變形為0.3022mm。
綜上所述，該塑件的翹曲變形很小，滿足成型要求。
5 塑件的分型及成型零件設計
5.1分型面的設計
分型面的設計要便于模具加工制造，應盡量選擇平直的分型面，這樣的分型面壁較好處理，對于分型面不在同一平面的模具，為了避免合模時動、定模兩部分發(fā)生碰撞，以及減小模具制造的難度可以利用一些角度很小的角作為分型面發(fā)生變化的部位。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則：
（1）分型面應選在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邊；
（3）保證塑件的精度要求；
（4）滿足塑件的外觀質(zhì)量要求；
（5）便于模具加工制造；
（6）對成型面積的影響；
（7）對排氣效果的影響；
（8）對側(cè)向抽芯的影響。
由于制品要求點澆口，所以采用了三板模機構(gòu)，設置了3個分型面，一次分型完成澆口與塑件分離，二次分型是為了取出冷固凝料，三次分型是為了推出塑件，三個分型面如圖5-1。在分型面3處，脫模時，塑件包緊在凸模型芯上，用頂出機構(gòu)將塑件頂出，如圖5-2.
圖5-1 三板模中的三個分型面
圖5-2 模具分型面3
5.2 凹模的設計
對塑料制品成型時，凹模的作用是形成制品的的外表面。根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式，凹模大體上可分為整體式結(jié)構(gòu)、整體嵌入式結(jié)構(gòu)、局部嵌入式結(jié)構(gòu)、底面鑲嵌式結(jié)構(gòu)和側(cè)壁拼合式結(jié)構(gòu)五種類型?？紤]到塑件的結(jié)構(gòu)較小所以在這里采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)。這樣一來以便于修模并且可以適當?shù)臏p少成本。其外形輪廓如圖5-3所示：
圖5-3 型腔
5.3 凸模的設計
凸模在模具中的作用是形成制品的內(nèi)表面。凸模又稱型芯。凸模分為整體式凸模和整體嵌入式凸模。在本次的設計中采用整體嵌入式凸模，采用的結(jié)構(gòu)是嵌入式結(jié)構(gòu)。其外形輪廓如圖5-4所示：
圖5-4 型芯
6 頂出系統(tǒng)的設計
頂出系統(tǒng)的作用是將塑件成型后，順利地把塑件及澆道凝料推出模外。頂出系統(tǒng)一般由頂桿、拉料桿、推板、頂桿固定板等零件組成。在設置頂出系統(tǒng)時，首先需要確定當模具開啟后，制品的留模形式（留動模部分或留定模部分），推出機構(gòu)必須是建立在制品所滯留的模具部分中。通常，由于注塑機的頂出系統(tǒng)設置在動模板一側(cè)，因此大多數(shù)模具的頂出系統(tǒng)安裝在動模中。。
頂出系統(tǒng)的設計原則：
（1）必須有足夠的強度及剛度，使塑件出模后不致于變形；
（2）推力要均勻。推力面盡可能要大，其推力應設計在塑件承受力較大的地方如筋部、凸緣及殼體壁部等部位；
（3）推件不應設計在零件外表面，以免影響塑件外觀質(zhì)量；
（4）推出系統(tǒng)要動作靈敏可靠、動作平穩(wěn)并便于更換于維修。
6.1 頂出行程
頂出行程一般規(guī)定使被頂出的制品脫離模具5~10mm， 在成型一些形狀簡單且脫模斜度較大的桶形制品，也可使頂出行程為制品深度的2/3。本設計的頂出行程為19mm。
6.2 頂桿的形狀與尺寸選擇
頂桿多為圓形結(jié)構(gòu)，頂桿是最常用、最簡單的一種形式，廣泛應用于各類塑件。頂桿應盡量短，頂出時，一般將塑件頂?shù)礁哂谛颓唬ɑ蛐托荆?0mm左右即可。頂桿桿的端面應高出所在型腔的底面或型芯頂面0.05-0.1mm。頂桿與其配合孔采用H7/f7配合，保持一定同軸度。頂桿數(shù)量在保證推出前提下，越少越好。在頂桿頂出系統(tǒng)中一定要設計復位機構(gòu)。
頂桿需要進行淬火處理，使其具有足夠的強度和耐磨性。本模具采用了八根直徑為φ3的圓形頂桿并經(jīng)過熱處理。推桿的設計如圖6-1所示：
圖6-1 頂桿
6.3 司筒頂出
司筒也稱為頂管、推管。司筒頂出時頂出力大且均勻，當產(chǎn)品上有圓形的通孔或盲孔，而膠位又必須設置頂出時，采用司筒頂出很適合。
司筒結(jié)構(gòu)分為內(nèi)針和外套，其中內(nèi)針用于成型，固定在動模固定板上；司筒外套用于頂出，固定在頂針板上。頂出的時候，隨著注塑機頂棍頂動頂針板，從而帶動司筒將塑件從司筒內(nèi)針上脫出。由于該塑件4個柱位里有4個盲孔，所以采用4個司筒，如圖6-2。
圖6-2 司筒
6.4 復位桿
頂桿在將制品頂出后，其頂端位置會高于型芯（型腔）表面很多，在下一次合模（模具合緊之前）時，必須使其退回到頂出前的初始位置，以免碰壞型腔（或型芯），因此在頂出機構(gòu)中必須設有復位桿幫助頂桿回位。復位桿與推桿一起固定在推桿固定板上，設置了4根，位置均布于推板固定板的四周，位于模具型腔和澆注系統(tǒng)之外。在合模過程中，復位桿的前端面與定模板相接觸才開始復位，合模和復位同時完成。
復位桿的設計如圖6-3所示：
圖6-3 復位桿
7 導向機構(gòu)的設計
導向裝置包括兩個部件，即導柱和導套，具有保證模具精確閉合，保護型芯，并防止注射時模板因受力而偏移等作用。
在三板模中分為大導柱（水口邊釘）和小導柱，小導柱和二版模的導柱一樣。
7.1小導柱的設計
小導柱如圖7-1，一般安裝在動模上，導套安裝在定模上。根據(jù)模具的形狀和大小,在模具型腔的周邊要設導柱和導套,本設計小導柱的數(shù)量采用四根。導柱的布置最好能保證模具的動定模只能按一個方向合模,防止在裝配或合模時因方位搞錯而使型腔損壞,本設計采用四根直徑相同的導柱對稱布置,并且開設了環(huán)槽，這樣避免了安裝錯誤和出現(xiàn)以上問題。導出導套如圖7-2以及導柱固定位置如圖7-3所示:
圖7-1 小導柱
圖7-2 導套
圖7-3 導柱固定位置
7.2 大導柱的設計
大導柱也就是水口邊釘，在三板模中它往往是倒裝的，即水口邊釘是固定在上固定板上。在三板模開模過程中，主要是水口推板和前模板在水口邊釘上滑動，如圖7-4、圖7-5。
圖7-4 大導柱與導套
圖7-5 大導柱
當模具模板很重時，為保證水口邊釘不至于受壓彎曲變形，其直徑要足夠。由于模架上面一般都帶有水口邊釘，所以可不考慮其直徑尺寸。
8 排氣系統(tǒng)設計
為了使塑料熔體能順利充填模具型腔，在充模過程中必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利地排出模外。如果某一局部排氣不良，則該部的氣體被壓縮而升溫，導致熔體熱分解變質(zhì)，色澤變焦黃。如果滯留在型腔內(nèi)的氣體過多，在塑件上還會形成氣泡、空洞、表面輪廓不清及充填不滿等缺陷，因此在進行模具設計時必須考慮型腔的排氣問題。
1.排氣槽的位置應按以下原則選定:
（1）料流的最終點。
（2）兩股料流的匯合點。
（3）型腔內(nèi)容易滯留氣體的部分。
（4）型腔的盲孔的底部等
2.注射模常用的排氣方式:
（1）利用分型面排氣
（2）利用配合間隙排氣
（3）利用排氣塞排氣。
由圖3-6可知，氣穴基本上都分布在零件的分型面上，而且氣穴分布在邊緣，氣體很容易通過分型面的間隙排出，沒有困氣現(xiàn)象，排氣良好，不用專門設置排氣孔，可有效地避免表面瑕疵及焦痕的問題。如圖，也可以利用推桿、司筒等與凸、凹模之間的配合間隙進行排氣如圖8-1。
圖8-1 型芯與頂桿、司筒組合圖
9 三板模限位裝置設計
為保證三板模能夠按次序開模，必須要設計一套限位裝置，必須要設計一套限位裝置，以精確控制相關(guān)各板的移動距離，保證產(chǎn)品及澆注系統(tǒng)凝料的脫出。這套限位裝置有多種形式，這本三板模設計中，采用大、小定距拉桿和尼龍扣塞組成。
9.1 限位拉桿設計
限位拉桿有兩種，一種是大拉桿如圖12-2，也稱為細水口限位拉桿；另一種是小拉桿如圖12-1，也稱為賽打螺釘或三打螺釘；它們的頭部攻有螺紋，可鎖在模板上，尾部有臺階，可以定位，限位就是靠這個臺階。
小拉桿的位置一般是在大拉桿的附近，但不能與導柱、導套等沖突，通常取4根，且要均勻?qū)ΨQ分布，以使力量平衡，小拉桿的位置要以模具中心為坐標原點取整數(shù)，以方便加工。
大拉桿一般放在長短導柱之間，這樣不至于干涉取產(chǎn)品，大拉桿通常取4根，且要均勻?qū)ΨQ分布，以使力量平衡，其位置要以模具中心為坐標原點取整數(shù)，以方便加工。
圖9-1 小拉桿 圖9-2 大拉桿
在實際設計中，經(jīng)常采用組合式拉桿結(jié)構(gòu)，這有點類似于將小拉桿與大拉桿通過螺釘連接在一起的形式，如圖9-3、圖9-4所示
圖9-3 組合式拉桿
圖9-4 組合式拉桿
9.2 尼龍扣塞設計
尼龍扣塞也稱為尼龍扣基、尼龍柱銷如圖9-5。尼龍扣塞的主要作用在于延遲前、后模板的分型。只有開模力大于尼龍扣塞對前模板的摩擦力時，模具才能夠從前、后模處分開。
尼龍扣塞這種結(jié)構(gòu)是在尼龍膠圈上面套一個螺釘，然后把它固定在后模板上，可通過調(diào)整螺釘?shù)乃删o來控制尼龍膠圈的膨脹，在開模過程中，利用尼龍扣塞和模板孔之間的摩擦力帶動模板運動。
圖9-5 尼龍扣塞
10 注塑機選用
注塑機是將熱塑性塑料或熱固性塑料利用成形模具制成各種塑料制品的主要成形設備，通常有注塑裝置、鎖模裝置、液壓傳動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等組成。塑料注塑機按用途可以分為熱塑性塑料通用注塑機和專用注塑機；按外形可以分為臥式注塑機、立式注塑機和直角式注塑機；按塑料在料筒內(nèi)的塑化方式可以分為柱塞式注塑機和螺桿式注塑機。
10.1 注射量計算
通過UG建模分析，如圖10-1所示，塑件的體積為=4.904。
圖10-1 體積測量
流道凝料的體積還是個未知數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗按照塑件體積的0.2倍到1倍來估算。這里選擇0.5倍來估算。由于選擇一模兩腔，所以注射量為：
（10-1）
式中：—塑件的體積；
—次注入模具型腔塑料熔體的總體積；
—型腔數(shù)目。
10.2 注塑機的選擇
根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇注射機，國產(chǎn)注塑機型號：XS—Z—125
具體參數(shù)如表10-1
表10-1 注塑機參數(shù)
型號
XS—Z—125
螺桿（柱塞）直徑／mm
42
最大注射容量/ cm3
125
注射壓力/( 105Pa)
150
鎖模力/(kN)
900
最大注射面積/ cm2
360
模具厚度
最大/mm
300
最小/mm
200
模板行程/mm
300
噴嘴
孔直徑/mm
4
球半徑/mm
12
定位孔直徑/mm
100
注射時間s
1.8
10.3 注塑機有關(guān)工藝參數(shù)的校核
注射量是指注射機在生產(chǎn)時進行一次注射成型時所能注射出溶膠的最大容積，代表了此種型號注塑機的最大注塑能力。一臺注射機的最大注射量有時會受到影響，如受注射成型工藝條件的影響而有些波動，因而在實際生產(chǎn)中常用公稱注射量或是理論注射量來間接的表示注射機的加工能力。在設計的模具中一模所用
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