282 塑料掛鉤座注射模具設計

282 塑料掛鉤座注射模具設計,塑料,掛鉤,注射,模具設計 前 言四年的大學生活即將結束，畢業(yè)設計成為對四年所學知識和所掌握技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經濟的迅速發(fā)展，模具技術得到越來越廣泛的應用，有著無可替代的重要地位。在完成四年的課程學習和相應的生產實習以后，我熟練的掌握了機械制圖、機械原理、機械設計、材料成型等專業(yè)基礎方面的知識，并且在大四上學期進行呢塑料成型工藝與模具設計這門課程的學習，對模具設計這個實踐性非常強的課題，也進行了相應的課程設計和到生產現(xiàn)場的參觀實習。在指導老師和工廠師傅的細心講解下，使我們對模具的一般工作原理、制造及加工工藝有了一些初步的了解。并在圖書館借閱了大量的相關書籍和手冊，在設計的過程中得到了充分的利用，對設計過程中不懂的地方，通過老師的講解和與同學的討論都得到了相應的解決。本次設計主要借助于 PRO/ENGINEER 設計軟件得以完成，通過這次設計，我能夠更加熟練的運用PRO/E 的基本模塊及模具設計模塊來進行相應的設計工作，并初步掌握了模架擴展體系 EMX 的設計方法，做到了從零件建模到模具結構設計、工程出圖、零件制造等一體化設計，在設計過程中還運用 MoldFlow對設計內容進行了相關分析，符合現(xiàn)代模具設計的主流。 在本次設計過程中，遇到了不少的困難，但在指導老師的細心指導下，都一一克服，由于學生水平有限，缺乏實踐經驗，在設計的過程中難免出現(xiàn)一些不當之處，懇請各位老師指正。設計者：唐岳鋒2005 年 5 月參考文獻[1] 許 鶴 峰 ， 陳 言 秋 ． 注 塑 模 具 設 計 要 點 與 圖 列． 北 京 ． 化 學 工 業(yè) 出 版 社 ． 1998[2] 塑 料 模 設 計 手 冊-第 3版 ． 北 京 ． 機 械 工 業(yè) 出 版 社 ． 2002.7[3] 張 克 惠 ． 注 塑 模 具 設 計 ． 西 安 ． 西 北 工 業(yè) 大 學 出 版 社． 1995.1[4] 李 邵 林 ， 馬 長 福 ． 實 用 模 具 技 術 手 冊． 上 海 ． 上 海 科 學 技 術 文 獻 出 版 社． 1998.3[5] 屈 華 昌 ． 塑 料 成 型 工 藝 與 模 具 設 計． 北 京 ． 機 械 工 業(yè) 出 版 社 ． 2004.6[6] 章 飛 ， 陳 國 平 ． 型 腔 模 具 設 計 與 制 造． 北 京 ． 化 學 工 業(yè) 出 版 社 ． 2003.8[7] ] 周 四 新 ， 和 青 芳 ． Pro/NGINEER Wildfire 高 級 設 計 ． 北 京 ． 機 械 工 業(yè) 出 版 社 ． 2004.4[8] 林 清 安 ． PRO/ENGINEER2001 模 具 設 計 ． 北 京 ． 清 華 大 學 出 版 社 ． 2004.1[9] 易 際 明 ， 彭 浩 舸 ， 吳 梨 華 ． Pro/NGINEER Wildfire 模 具 設 計 與 數(shù) 控 加 工． 北 京 ． 清 華 大 學 出 版 社 ． 2004.3[10] 機 械 設 計 手 冊 ． 北 京 ． 化 學 工 業(yè) 出 版 社 ．1994.8[11] 廖 念 釗 等 ． 互 換 性 與 技 術 測 量 ．北 京 ． 中 國 計 量 出 版 社 ．2000.1[12] 大 連 理 工 大 學 工 程 畫 教 研 室 ． 機 械 制 圖 ． 北 京 ． 高 等 教 育出 版 社 ． 2000.5[13] 夏 巨 諶 ， 李 志 剛 ． 中 國 模 具 設 計 大 典 數(shù) 據(jù) 庫． 北 京 ． 中 國 機 械 工 程 學 會 ， 中 國 模 具 大 典 編 委 會． 2003.5[14] 模 具 設 計 要 點 與 圖 例． 中 國 模 具 網 (http://www.mould.net.cn)整 理[15] 村 上 宗 雄 [日 ]， 王 旭 [譯 ]． 最 新 塑 料 模 具 手 冊 PDF版 ． 上 海 ． 上 海 科 學 技 術 文 獻 出 版 社1湖南科技大學 2005 屆畢業(yè)設計（論文）開題報告題 目 塑 料 掛 鉤 座 注 射 模 具 設 計 (一 出 四 )作者姓名 唐岳鋒 學號 01031157 所學專業(yè) 機械設計制造及自動化1、 研究的意義，同類研究工作國內外現(xiàn)狀、存在問題近年來在我國工業(yè)化快速推進的同時，在國民經濟中占有重要地位的模具工業(yè)也得到了迅速發(fā)展。統(tǒng)計顯示，1996 至 2001 年，我國模具制造業(yè)的產值年均增長 14%到 15%。2001 年我國模具總產值就已突破 300 多億元人民幣，排名躍居世界第四位。雖然近幾年來，我國模具工業(yè)的技術水平已取得了很大的進步，但總體上與工業(yè)發(fā)達的國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備還很少，許多先進的技術如ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ技術的普及率還不高，特別是大型、精密、復雜和長壽命模具遠遠不能滿足國民經濟各行業(yè)的發(fā)展需要。因此，模具是國家重點鼓勵與支持發(fā)展的技術和產品，現(xiàn)代模具是多學科知識集聚的高新技術產業(yè)的一部分，是國民經濟的裝備產業(yè)，其技術、資金與勞動相對密集。目前，我國模具工業(yè)的當務之急是加快技術進步，調整產品結構，增加高檔模具的比重，質中求效益，提高模具的國產化程度，減少對進口模具的依賴。2、 研究目標、內容和擬解決的關鍵問題（根據(jù)任務要求進一步具體化）此次的設計任務即塑料掛鉤座注射模具設計，零件模型擺在面前，如何才能以最快的速度設計出模具來，并降低成本，首先應考慮ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ技術如何才能在設計中發(fā)揮其主要優(yōu)勢，因此，我使用了強大的模具設計軟件——PRO/ENGINEER，從最初的零件 3D 建模到最后的 NC 數(shù)控編程，都完全依靠 PRO/ENGINEER 的各個模塊，因此設計的關鍵就是 PRO/ENGINEER 設計軟件在注射模設計中的應用問題，并且由于該零件的尺寸及復雜程度，使得分模與型腔及型芯的設計工作變的尤為關鍵，為圓滿完成這次設計任務，我對該軟件的幾個常用模塊，特別是零件、曲面、工程圖及模具模塊進行了比較深入的學習，相信能借助 PRO/ENGINEER，使設計工作達到事半功倍的效果！3、 特色與創(chuàng)新之處根據(jù)當前注射模具的發(fā)展要求，設計工作應廣泛運用ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ技術，提高模具精度、延長模具壽命、降低模具制造成本，提高模具標準化水平和模具標準件的使用率。為達到這一設計目標，此次設計完成了以下工作:由產品的 3D 建模，借助 PRO/ENGINEER 設計軟件創(chuàng)建型腔、鑲件以及其他零件，并自動生成所需要的零件工程圖 ；使用草圖和厚度檢測，評估零件；直接參照產品三維模型,創(chuàng)建分模曲面及滑塊，再生成模具型腔組件（動模、定模） ；此外,還利用 PROE 的分析功能,進行拔模檢測,仿真模具開模順序,計算填充容積、型腔曲面面積等，其中型腔組件的實體模型與產品模型相關聯(lián)，并且可用于數(shù)控加工；對于模架的設計,利用 PROE 模座專家 Expert Moldbase Extension 即 EMX 來完成,從標準模架選擇到產品輸出,全部采用 3D 化設計,可大大縮短模具設計周期。我在掛鉤座模具設計過程中，從零件建模到型腔、型芯的設計、模架設計及模具開模動作模擬,直至最后的 NC 數(shù)控加工指令編程，都充分發(fā)揮了 PRO/ENGINEER 設計軟件的各個模塊和插件的優(yōu)勢，基本做到了無圖紙化設計，這樣不但提高了模具的制造精度，而且能縮短設計時間，以確保我在較短的時間內完成設計。24、 擬采取的研究方法、步驟、技術路線我在此次模具設計過程中，應用 Pro/ENGINEER 軟件，擬定新的模具設計路線：模具結構設計→模具型腔、型芯三維設計→模具型腔、型芯二維出圖→工藝準備→數(shù)控加工指令編程→NC 數(shù)控加工。我根據(jù)指導老師所給零件實物，測繪的同時，應用 Pro/ENGINEER 軟件，創(chuàng)建零件的 3D 模型并生成二維工程圖，然后自動創(chuàng)建分模曲面，并把模具劃分成動模部分和定模部分，接下來創(chuàng)建型腔、鑲件及側抽芯等零件，然后使用 Pro/ENGINEER 軟件分析模塊的草圖和厚度檢測功能，評估零件，看所設計出的零件是否合格 ；選擇注塑機時，應用 Pro/ENGINEER 軟件計算填充容積、型腔曲面面積等，很快得以完成，避免了大量煩瑣的計算；當各零件以實體繪出時，使用組裝模塊將各零件仿真組裝起來，并可以仿真模具開模，生成可交付使用的模具產品圖，其中型腔組件的實體模型與產品模型相關聯(lián)，并且可用于數(shù)控加工；應用模具 NC 數(shù)控模塊進行仿真加工時，簡單的設置各種參數(shù)后，便可看到數(shù)控加工刀具軌跡路線，直觀明了，同時，也生成了 NC 程序。5、 擬使用的主要儀器設備、試劑和藥品根據(jù)產品所生成模具尺寸擬定注塑機為：XS-ZY-60；根據(jù)產品的用途、工作環(huán)境、經濟角度考慮選材：聚碳酸脂；6、 參考文獻1. 張克惠 注塑模具設計 西北工業(yè)大學出版社.1995.12. 塑料模設計手冊-第 3 版 機械工業(yè)出版社 .2002.73. 李邵林 馬長福 實用模具技術手冊 上?？茖W技術文獻出版社.1998.34. 屈華昌 塑料成型工藝與模具設計 機械工業(yè)出版社.2004.65. 章飛 陳國平 型腔模具設計與制造 化學工業(yè)出版社.2003.86. 周四新 和青芳 Pro/NGINEER Wildfire 高級設計 機械工業(yè)出版社 .2004.47. 林清安 PRO/ENGINEER2001 模具設計 清華大學出版社.2004.18. 易際明 彭浩舸 吳梨華 Pro/NGINEER Wildfire 模具設計與數(shù)控加工 清華大學出版社 2004.39. 模具設計要點與圖例 中國模具網(http://www.mould.net.cn)10. [日]村上宗雄 [譯]王旭 最新塑料模具手冊 PDF 版 上海科學技術文獻出版社注：1、開題報告是本科生畢業(yè)設計（論文）的一個重要組成部分。學生應根據(jù)畢業(yè)設計（論文）任務書的要求和文獻調研結果，在開始撰寫論文之前寫出開題報告。2、參考文獻按下列格式（A 為期刊，B 為專著）A：[序號]、作者（外文姓前名后，名縮寫，不加縮寫點，3 人以上作者只寫前 3 人，后用“等”代替。） 、題名、期刊名（外文可縮寫，不加縮寫點）年份、卷號（期號）：起止頁碼。B：[序號]、作者、書名、版次、 （初版不寫） 、出版地、出版單位、出版時間、頁碼。3、表中各項可加附頁。塑 料 掛 鉤 座 注 射 模 具 設 計 摘 要注 射 模 在 機 械 、 電 子 、 航 天 航 空 、 生 物 等 領 域 及 日 用 品 的 生 產 中 得 到 了 越 來 越 廣 泛 的 應 用 ，但 我 國 的 塑 料 成 形 模 具 設 計 整 體 水 平 還 較 低 ， 跟 發(fā) 達 國 家 有 很 大 的 差 距 ， 主 要 表 現(xiàn) 在 ： 模 具 零件 變 形 大 、 溢 邊 毛 刺 大 、 表 面 質 量 差 、 模 具 型 腔 沖 蝕 和 腐 蝕 嚴 重 、 模 具 排 氣 不 暢 和 型 腔 易 損 等 。目 前 ， 我 國 的 注 射 成 型 發(fā) 展 方 向 主 要 為 提 高 大 型 、 精 密 、 復 雜 、 長 壽 命 模 具 的 設 計 制 造 水 平 及CAD/CAE/CAM 技 術 的 應 用 范 圍 。本 設 計 的 課 題 是 塑 料 掛 鉤 座 注 射 模 具 設 計 ， 塑 件 結 構 復 雜 ， 尺 寸 精 度 要 求 較 高 ， 模 具 設 計 具有 一 定 的 難 度 。 設 計 內 容 分 為 以 下 三 個 方 面 ： 注 射 可 行 性 分 析 、 模 具 總 體 設 計 和 模 具 零 部 件 設 計 。整 個 設 計 過 程 主 要 借 助 PRO/ENGINEER（ 以 下 簡 稱 PRO/E） 、 MoldFlow 等 軟 件 完 成 。該 模 具 設 計 的 過 程 為 ：（ 1） 對 塑 件 實 體 進 行 測 繪 ， 同 時 在 PRO/E 中 創(chuàng) 建 其 3D 模 型 ， 并 用 PRO/E 的 模 型 分 析 功 能對 其 進 行 初 步 分 析 和 計 算 ；（ 2） 擬 定 型 腔 布 局 并 選 擇 合 適 的 注 射 機 ；（ 3） 利 用 PRO/E 的 模 具 模 塊 完 成 模 具 的 模 仁 設 計 和 澆 注 系 統(tǒng) 設 計 ， 在 設 計 澆 注 系 統(tǒng) 時 ， 運用 MoldFlow 軟 件 對 塑 件 進 行 了 最 佳 澆 口 位 置 分 析 和 注 射 模 流 分 析 及 模 擬 ；（ 4） 用 PRO/E 注 塑 模 設 計 專 家 （ 簡 稱 EMX） 進 行 模 架 和 模 具 各 零 部 件 的 設 計 。本 設 計 的 最 大 特 點 是 運 用 先 進 的 設 計 理 念 ， 在 3D 實 體 模 型 環(huán) 境 下 完 成 整 個 模 具 設 計 過 程 。從 零 件 建 模 ， 到 模 具 結 構 設 計 ， 以 及 最 后 的 工 程 出 圖 ， 均 通 過 PRO/E 軟 件 完 成 ； 并 且 在 設 計 過程 中 充 分 利 用 了 PRO/E、 MoldFlow 的 分 析 功 能 ， 進 行 了 如 澆 注 系 統(tǒng) 分 析 、 注 射 模 擬 、 開 模 動 作檢 測 、 干 涉 檢 測 等 工 作 ， 以 設 計 出 最 為 合 理 的 模 具 結 構 。 此 外 ， 設 計 中 大 部 分 分 析 計 算 都 依 靠 設計 軟 件 進 行 ， 手 工 需 要 完 成 的 只 是 模 具 的 結 構 形 式 選 擇 及 計 算 校 核 ， 從 而 把 設 計 工 作 從 以 往 復 雜繁 瑣 的 計 算 過 程 中 解 放 出 來 ， 借 助 于 EMX， 大 大 縮 短 了 模 具 設 計 花 費 在 創(chuàng) 建 、 定 制 和 細 化 模 架部 件 以 及 模 具 組 件 上 的 時 間 ， 并 且 其 3D 實 體 模 型 也 隨 著 設 計 零 件 的 更 改 而 自 動 更 新 ， 從 而 使設 計 周 期 大 為 縮 短 ， 較 好 的 保 證 了 該 模 具 的 設 計 水 平 。 本 設 計 較 好 的 實 現(xiàn) 了 利 用 先 進CAD/CAE/CAM 技 術 對 該 復 雜 、 精 密 塑 件 的 設 計 。關 鍵 詞 ： 塑 料 ； 掛 鉤 座 ； 注 射 模 ； Pro/Engineer； MoldFlowThe abstract of designing plastic pothook injection mouldThe injection mould has been more and more widely used in the field of machine, electronics, aviation, biology and commodity. But the technology of designing injection mould in our country has a wide gap with developed countries due to comparatively low average lever. The gap is mainly reflected in the following aspects: the large deformity of the part, the great burr of side overflow, the lower surface quality, the serious erosion and cauterization of the mould, the bad exhaust of mould and the easily destroyed of the cavity and so on. At present, the direction of our injection mold is focus on improving the technology of large, exact, complex and long-life mould and widening the range of using the CAD/CAE/CAM.The subject of the design is an injection mould for plastic pothook, as the configuration of the plastic is complex, and the precision of the dimension is high required, the design of the mould is difficult in some degree. The content of the design can be divided into three parts: the analysis of the injection possibility, the whole design of the mould and the design of the parts, the process have been finished chiefly with the help of software Pro/Engineer.The general processes of the design is: firstly, survey and draw the plastic, establish it’s 3D model by PRO/E; then primarily analysis and figure up it using the analytic function of PRO/E; then sketch the draft of the layout of cavity and choose an equal injection machine; next, making use of PRO/E’s module to complete the design of core and cavity as well as molding system, on which, software MoldFlow is used to do the analysis of the best gate location and the analysis and simulation of fluid; at last, use Expert Moldbase Extension of PRO/E to execution the designing of the mold-base and every part of the mould.The most conspicuous feature of the design is that the whole process is done in the environment of 3D model, which is conduct by the advanced theory. The software POR/E completes the work from modeling to the design of construction, and the last draw for engineering. During the process, the analytic function of PRO/E、 MoldFlow have been fully used to do the work, such as: Analysis of molding system, injection simulation, the testing of mold opening and interference and so on, in order to make the most rational mould. In addition, most analysis and count are finished by design software automatically, therefore, what left to be done by hand are only selecting the form of the mould、 calculate and check the result. In which condition, the fussy compute process can be avoided, and the time spent on creating, ordering and simplifying the parts and component part can be largely shortened with the help of EMX. The 3D model can renew itself automatically as the change of the design parts, therefore, the design circle can greatly be shortened and the mould quality can be better secured.Key words: plastic; pothook; injection mould; Pro/Engineer; MoldFlow本光盤包括了此次畢業(yè)設計的所有資料，如示意圖所示：塑料掛鉤座注射模具設計│├ProEngineer ——在設計軟件PRO/E下所完成的工作；│ ││ ├ggz_prt ——塑件建模；│ ├m(xù)old ——模仁設計；│ ├core ——型芯鑲塊；│ ├cavity ——型腔鑲塊；│ ├side ——側抽芯組建；│ ├other ——其它組建；│ ├emx ——模架設計；│├說明書 ——包括設計任務書、開題報告、說明書正文、摘要、結束語、參考文獻、目錄；│├說明插圖 ——說明書中插圖圖片；│├AutoCAD ——各零部件結構設計所用CAD圖；│├圖紙打印 ——打印出圖，包括模具裝配圖及主要零件圖；│├模流分析 ——使用MoldFlow軟件對注塑件進行相關分析結果。1第 一 章 產 品 分 析1.1 塑件分析1.1.1 結構分析本次設計任務所提供的資料為塑件實體，如下圖所示：【圖 1－1】塑件草圖由零件實體模型及二維草圖可知，該零件總體形狀為近似梯形，零件大端有兩個伸出塊及六角通孔，上方有兩個小沉孔，在零件的兩測也各有兩個小孔，此外還有諸多突出小塊，加強筋等等，并且所有結構對稱布置。在模具設計時，兩側的小孔可以使用小型心對插成型，沉孔及伸出塊位置也可使用小型心，而端頭的六角通孔必須設置側向分型抽芯機構，總體看來，該零件屬于較復雜程度。1.1.2 尺 寸 精 度 分 析該 零 件 的 重 要 尺 寸 精 度 為 6 級 ， 其 它 尺 寸 精 度 為 7－ 8 級 ， 屬 于 中 等 精 度 ， 對 應 的 模 具 相 關 零 件尺 寸 加 工 可 以 保 證 。1.1.3 塑 件 厚 度 檢 測塑 件 的 厚 度 檢 測 采 用 Pro/Engineer 設 計 軟 件 的 模 型 分 析 功 能 自 動 完 成 ， 如 圖 所 示 ：2從 塑 件 的 壁 厚 上 來 看 ， 壁 厚 的 最 大 處 為 4mm 左 右 ， 最 小 處 小 于 1mm， 壁 厚 差 較 大 ， 但 大 多 處 在2－ 3mm 的 范 圍 之 內 ， 并 綜 合 其 材 料 性 能 ， 只 要 注 意 控 制 成 型 溫 度 及 冷 卻 速 度 ， 零 件 的 成 型 并 不 困 難（ 如 果 條 件 允 許 ， 也 可 考 慮 修 改 其 結 構 形 式 使 壁 厚 趨 向 均 勻 ） 。1.1.4 表 面 質 量 分 析該 零 件 的 表 面 除 要 求 沒 有 凹 陷 ， 無 毛 刺 ， 內 部 無 縮 孔 ， 沒 有 特 別 得 表 面 質 量 要 求 ， 故 比 較 容 易 實現(xiàn) 。綜 以 上 分 析 可 知 ， 注 射 時 在 工 藝 參 數(shù) 控 制 較 好 的 情 況 下 ， 零 件 的 成 型 質 量 很 容 易 得 到 保 證 。1.2 塑 件 的 原 材 料 分 析塑 件 的 材 料 采 用 聚 碳 酸 脂 （ PC） ， 其 性 能 參 數(shù) 如 下 ：1.2.1 基 本 資 料英 文 全 名 ： Polycarbonate結 　 　 構 ：【圖 1－2】厚度檢測【圖 1－3】聚碳酸脂3PC： 耐 沖 擊 性 相 當 高 ， 屬 于 工 程 塑 料 。耐 熱 性 佳 、 低 溫 安 定 性 良 好 。成 型 后 尺 寸 穩(wěn) 定 性 高 ， 耐 候 性 佳 ， 且 吸 水 率 低 。無 毒 性 。1.2.2 機 械 特 性密 度 ： 1.2 g/cm3拉 伸 強 度 ： 630kg/cm2硬 度 ： 70(Rockwell M)吸 水 率 ： 0.24%1.2.3 熱 物 性 質線 膨 脹 率 ： 3.8*10-5 cm/cm*℃熱 變 形 溫 度 ： 135℃1.2.4 成 形 加 工 性射 出 成 型 溫 度 ： 230～ 310℃射 出 成 型 壓 力 ： 1000～ 1400Kg/cm2成 形 收 縮 率 ： 0.5%～ 0.7%模 具 溫 度 ： 80～ 120℃注 射 時 間 ： 20～ 90高 壓 時 間 ： 0～ 5冷 卻 時 間 ： 20～ 90總 周 期 ： 40～ 190從 以 上 資 料 分 析 可 以 得 知 ， 該 塑 料 具 較 好 的 各 項 性 能 指 標 ， 從 使 用 性 能 上 看 ， 該 塑 料 具 有 剛 性 好 、耐 水 、 耐 熱 性 強 ， 是 做 為 掛 鉤 座 較 理 想 的 材 料 ； 而 由 耐 熱 性 的 觀 點 來 看 ， PC 屬 于 工 程 塑 料 ， 不 僅 在耐 熱 上 具 有 一 定 程 度 的 能 力 ， 機 械 性 質 上 也 比 一 般 的 泛 用 塑 料 來 的 高 ； 從 成 型 性 能 上 看 ， 該 塑 料 吸 水性 小 ， 熔 料 的 流 動 性 一 般 ， 成 型 較 容 易 ， 但 收 縮 率 偏 大 ， 另 外 ， 該 塑 料 成 型 時 較 易 產 生 凹 痕 、 變 形 等缺 陷 ， 成 型 溫 度 過 低 時 ， 方 向 性 明 顯 ， 凝 固 速 度 較 快 ， 易 產 生 內 應 力 。 因 此 ， 在 成 型 時 應 注 意 控 制 成型 溫 度 ， 澆 注 系 統(tǒng) 應 緩 慢 散 熱 ， 冷 卻 速 度 也 不 宜 過 快 。4第 二 章 擬 定 型 腔 布 局2.1 型 腔一 般 來 說 ， 精 度 要 求 高 的 小 型 塑 件 和 大 中 型 塑 件 優(yōu) 先 采 用 一 模 一 腔 的 結 構 ， 對 于 精 度 要 求 不 高 的小 型 塑 件 ， 形 狀 簡 單 ， 又 大 批 量 生 產 時 ， 則 采 用 多 型 腔 模 具 可 使 生 產 率 提 高 。型 腔 數(shù) 量 確 定 以 后 ， 便 進 行 型 腔 的 排 布 。 型 腔 的 排 布 及 模 具 尺 寸 、 澆 注 系 統(tǒng) 的 設 計 、 澆 注 系 統(tǒng)的 設 計 的 平 衡 以 及 溫 度 系 統(tǒng) 的 設 計 。 以 上 這 些 問 題 又 與 分 型 面 及 澆 口 的 位 置 選 擇 有 關 ， 所 以 在 設 計 過程 中 ， 要 進 行 必 要 的 調 整 ， 以 達 到 比 較 完 善 的 設 計 。型 腔 數(shù) 量 確 定 及 型 腔 的 排 布所 謂 型 腔 （ cavity） 指 模 具 中 成 形 塑 件 的 空 腔 ， 而 該 空 腔 是 塑 件 的 負 形 ， 除 去 具 體 尺 寸 比 塑 料 大以 外 ， 其 他 都 和 塑 件 完 全 相 同 ， 只 不 過 凸 凹 相 反 而 己 。注 射 成 形 是 先 閉 模 以 形 成 空 腔 ， 而 后 進 料 成 形 ， 因 此 必 須 由 兩 部 分 或 （ 兩 部 分 以 上 ） 形 成 這 一 空腔 ——型 腔 。 其 凹 入 的 部 分 稱 為 凹 模 （ cavity） ， 凸 出 的 部 分 稱 為 型 芯 （ core） 。2.2 型 腔 數(shù) 目 的 決 定型 腔 數(shù) 目 的 決 定 與 下 列 條 件 有 關 。a.塑 件 尺 寸 精 度型 腔 數(shù) 越 多 時 ， 精 度 也 相 對 地 降 低 ， 1、 2 級 超 精 密 注 塑 件 ， 只 能 一 模 一 腔 ， 當 尺 寸 數(shù) 目 少 時 ， 可以 一 模 二 腔 。 3、 4 級 的 精 密 級 塑 件 ， 最 多 一 模 四 腔 。b.模 具 制 造 成 本 多 腔 模 的 制 造 成 本 高 于 單 腔 模 ， 但 不 是 簡 單 的 倍 數(shù) 比 。 從 塑 件 成 本 中 所 占 的 模 具 費 比 例 看 ， 多 腔模 比 單 腔 模 具 低 。c.注 塑 成 形 的 生 產 效 益多 腔 模 從 表 面 上 看 ， 比 單 腔 模 經 濟 效 益 高 。 但 是 多 腔 模 所 使 用 的 注 射 機 大 ， 每 一 注 射 循 環(huán) 期 長 而維 持 費 較 高 ， 所 以 要 從 最 經 濟 的 條 件 上 考 慮 一 模 的 腔 數(shù) 。d.制 造 難 度多 腔 模 的 制 造 難 度 比 單 腔 模 大 ， 當 其 中 某 一 腔 先 損 壞 時 ， 應 立 即 停 機 維 修 ， 影 響 生 產 。本 設 計 根 據(jù) 制 品 的 生 產 總 量 ， 確 定 一 個 經 濟 的 型 腔 數(shù) 量 ， 其 計 算 如 下 ：A=ty/3600+anc/m（ 摘 自 《 注 塑 模 具 設 計 要 點 與 圖 列 》 許 鶴 峰 陳 言 秋 編 著 化 學 工 業(yè) 出 版 社 ）式 中 ： m： 制 品 的 生 產 總 量 /個A： 成 型 每 個 制 品 所 需 費 用 ， 元 /個5n： 型 腔 數(shù) 量 ， 個t： 成 型 周 期 ， 秒y： 成 型 費 用 ， 元 /時c： 單 個 型 腔 模 具 制 作 費 ， 元 /個a： 多 個 型 腔 模 具 制 作 費 遞 減 率 ， %anc： 模 具 費 用 ， 元然 后 假 設 型 腔 數(shù) 量 計 算 進 行 比 較 ， 求 出 A 為 最 小 值 時 的 型 腔 數(shù) 量 ， 即 為 經 濟 數(shù) 量 。由 上 式 可 知 ， 要 想 A 為 最 小 ， 只 要 anc 為 最 小 ， 所 以 n 為 4。 雖 然 模 具 的 制 造 費 用 隨 型 腔 數(shù) 量 的增 加 而 增 加 ， 但 不 與 型 腔 數(shù) 量 成 正 比 ， 所 以 每 增 加 一 個 型 腔 其 制 造 費 用 有 一 個 遞 減 率 ， 遞 減 率 由 模 具制 造 企 業(yè) 根 據(jù) 情 況 確 定 。綜 合 起 來 本 模 具 采 用 一 模 四 腔 ， 既 滿 足 塑 件 要 求 ， 又 能 提 高 生 產 效 率 。2.3 型 腔 排 布在 確 定 了 型 腔 數(shù) 目 之 后 ， 就 要 進 行 型 腔 的 排 列 方 式 設 計 。本 塑 件 在 注 射 時 采 用 了 一 模 四 腔 的 形 式 ， 即 模 具 需 要 四 個 型 腔 。 考 慮 塑 件 帶 側 抽 芯 機 構 ， 現(xiàn) 有 兩種 排 列 方 式 選 擇 ：a.如 圖 2－ 1 所 示 ， 四 個 型 腔 采 用 軸 對 稱 布 置 ， 這 種 布 置 方 式 由 于 塑 件 本 身 的 梯 形 結 構 ， 可 有 效 減少 模 具 大 小 ， 降 低 模 具 成 本 ， 但 這 樣 以 來 ， 模 具 四 個 方 向 各 要 布 置 一 側 抽 芯 機 構 ， 增 加 了 模 具 設 計 及加 工 的 難 度 ：b.如 圖 2－ 1 所 示 ， 這 種 方 式 采 用 平 面 對 成 布 置 ， 雖 然 不 如 第 一 種 布 局 方 式 緊 湊 ， 但 由 于 其 一 側 各布 置 兩 個 型 腔 ， 故 只 有 兩 個 方 向 需 要 設 置 抽 芯 機 構 ， 大 大 簡 化 了 模 具 的 設 計 。綜 合 以 上 兩 種 方 案 考 慮 ， 故 擬 定 第 二 種 型 腔 布 局 方 式 ， 其 尺 寸 計 算 將 在 后 面 的 設 計 中 完 成 ?！?圖 2－ 1】 型 腔 布 局6第三章 塑件相關計算及注塑機的選擇3.1 塑 件 相 關 計 算3.1.1 投 影 面 積 計 算塑 件 的 投 影 面 積 可 以 通 過 PRO/ENGINEER 的 分 析 模 塊 直 接 得 出 ,如 圖 3－ 1 所 示 ：由 分 析 可 得 ：注 塑 件 投 影 面 積 S=1008.76*4≈ 4035mm2 3.1.2 體 積 及 質 量 計 算體 積 及 質 量 的 計 算 也 利 用 PRO/ENGINEER 的 分 析 模 塊 自 動 計 算 獲 得 （ 塑 件 密 度 由 《 塑 料 模 設 計 手冊 》 表 1－ 4 查 得 ： ρ =1.2g/cm3） ， 如 圖 3－ 2 所 示 ： 【 圖 3－ 1】 投 影 面 積 計 算7結 果 如 下 ：體 積 = 4.9079263e+03 毫 米 ^3曲 面 面 積 = 5.2316449e+03 毫 米 ^2密 度 = 1.2000000e+00 公 噸 / 毫 米 ^3質 量 = 5.8895115e+03 公 噸故 注 塑 件 的 體 積 為 ： V≈ 4907.9×4=19631.6mm3 質 量 為 ： M≈ 19.63×1.2＝ 23.56g（ 注 ： 此 處 的 塑 件 體 積 及 質 量 都 不 包 括 澆 注 系 統(tǒng) 在 內 ）3.2 注 塑 機 選 擇 及 注 射 工 藝 參 數(shù) 確 定3.2.1 注 射 機 的 選 擇考 慮 塑 件 的 外 形 尺 寸 、 型 腔 數(shù) 量 、 注 射 所 需 壓 力 及 其 它 綜 合 情 況 ， 查 《 塑 料 模 設 計 手 冊 》 附 表8， 初 步 選 用 注 射 機 為 XS-XY-60 型 ， 其 主 要 參 數(shù) 如 下 ：結 構 類 型 ： 臥 式 【 圖 3－ 2】 體 積 及 質 量 計 算8理 論 注 射 量 : 60cm3注 射 壓 力 ： 12200N/cm3鎖 模 力 : 500kN最 大 注 射 面 積 :130cm2 最 大 模 具 厚 度 ： 200mm最 小 模 具 厚 度 ： 70mm噴 嘴 球 半 徑 :12mm噴 嘴 孔 直 徑 ： 4mm 3.2.2 注 射 工 藝 參 數(shù) 確 定查 《 塑 料 設 計 手 冊 》 表 1－ 4， 聚 碳 酸 脂 的 成 型 工 藝 參 數(shù) 可 作 如 下 選 擇 ：成 型 溫 度 /℃ ：料 桶 溫 度 ： 后 段 ： 210-240中 段 ： 230-280前 段 ： 240-285噴 嘴 溫 度 ： 240-250模 具 溫 度 ： 90-110注 射 壓 力 /MPa： 80-1309第 四 章 分 型 面 設 計4.1 分 型 面 設 計 原 則分 開 模 具 取 出 塑 件 的 面 稱 為 分 型 面 ， 如 何 確 定 分 型 面 位 置 ， 需 要 考 慮 的 因 素 比 較 多 。 由 于 分 型 面受 到 塑 件 在 模 具 中 的 成 型 位 置 、 澆 注 系 統(tǒng) 設 計 、 塑 件 工 藝 性 、 精 度 、 推 出 方 法 、 模 具 制 造 、 排 氣 等 因素 的 影 響 ， 因 此 在 選 擇 分 型 面 時 應 綜 合 分 析 比 較 。 注 射 模 有 一 個 分 型 面 或 多 個 分 型 面 ， 分 型 面 的 位 置 ，一 般 垂 直 于 開 模 方 向 ， 分 型 面 的 形 狀 有 平 面 和 曲 面 等 。 分 型 面 的 確 定 主 要 應 考 慮 以 下 幾 點 ：a.塑 料 在 型 腔 中 的 方 位在 安 排 制 件 在 型 腔 中 的 方 位 時 ， 要 盡 量 避 免 與 開 模 運 動 相 垂 直 的 方 向 避 側 凹 或 側 孔 。b.一 般 分 型 面 與 注 射 機 開 模 方 向 垂 直 的 平 面 ， 但 也 有 將 分 型 面 作 減 傾 斜 的 平 面 或 彎 折 面 ， 或 曲 面 ，這 樣 的 分 型 面 雖 加 工 困 難 ， 但 型 腔 制 造 和 制 品 脫 模 較 易 。 有 合 模 對 中 錐 面 的 分 型 面 ， 自 然 也 是 曲 面 。c.分 型 面 位 置 。d.除 了 應 開 設 在 制 件 中 斷 面 輪 廓 最 大 的 地 方 才 能 使 制 件 順 利 地 從 型 腔 中 脫 出 外 ， 還 應 考 慮 以 下 幾種 因 素 ：A.因 分 型 面 不 可 避 免 地 要 在 制 件 中 留 下 溢 料 痕 跡 或 接 合 縫 的 痕 跡 ， 故 分 型 面 最 好 不 要 選 在 制 品 光亮 平 滑 的 外 表 面 或 帶 圓 弧 的 轉 角 處 。B.從 制 件 的 頂 出 考 慮 分 型 面 要 盡 可 能 地 使 制 件 留 在 動 模 邊 ， 當 制 件 的 壁 厚 較 大 但 內 孔 較 小 時 ， 則對 型 芯 的 包 緊 力 很 小 ， 常 不 能 確 切 判 斷 制 件 中 留 在 型 芯 上 還 是 在 凹 模 內 。 這 時 可 將 型 芯 和 凹 模 的 主 要部 分 都 設 在 動 模 邊 ， 利 用 頂 管 脫 模 ， 當 制 件 的 孔 內 有 管 件 （ 無 螺 紋 連 接 ） 的 金 屬 嵌 中 時 ， 則 不 會 對 型芯 產 生 包 緊 力 。4.2 分 型 面 設 計根 據(jù) 本 塑 件 的 結 構 特 點 ， 為 了 方 便 塑 件 澆 注 后 脫 模 、 排 氣 、 塑 件 的 外 觀 質 量 等 要 求 ， 主 分 型 面 的 位置 選 擇 如 下 圖 所 示 ：【 圖 4－ 1】 分 型 面10第 五 章 澆 注 系 統(tǒng) 設 計澆 注 系 統(tǒng) 是 塑 料 熔 體 自 注 射 機 的 噴 嘴 射 出 后 ， 到 進 入 模 具 型 腔 以 前 所 流 動 的 一 段 路 徑 的 總 稱 ， 主要 應 包 括 主 流 道 、 分 流 道 、 進 料 口 、 冷 料 穴 等 幾 部 分 。 在 設 計 澆 注 系 統(tǒng) 時 ， 應 考 慮 塑 料 成 型 特 性 、 塑件 大 小 及 形 狀 、 型 腔 數(shù) 、 注 射 機 安 裝 板 大 小 等 因 素 。5.1 總 體 設 計在 澆 注 系 統(tǒng) 設 計 之 前 ， 我 們 首 先 要 選 定 進 料 口 位 置 ， 為 選 擇 合 適 的 進 料 口 位 置 ， 采 用 MoldFlow Plastic Adviser 分 析 軟 件 對 塑 料 進 行 分 析 ， 以 便 得 到 最 合 適 的 進 料 口 ， 分 析 結 果 如 下 圖 所 示 ：由 MoldFlow 分 析 結 果 不 難 看 出 ， 最 佳 的 進 料 口 位 置 應 為 塑 件 的 中 間 部 位 ， 但 考 慮 塑 件 結 構 因 素 ，選 定 進 料 口 為 塑 件 上 部 圓 弧 形 凹 處 ， 采 用 點 澆 口 形 式 ， 又 模 具 設 計 為 一 模 四 腔 ， 并 且 綜 合 型 腔 布 局 ，擬 定 澆 注 系 統(tǒng) 總 體 結 構 如 下 圖 所 示 （ 對 成 布 置 ） ：【 圖 5－ 1】 進 料 口 分 析11【 圖 5－ 2】 澆 注 系 統(tǒng)5.2 主 流 道 設 計主 流 道 為 直 接 與 注 射 機 的 噴 嘴 連 接 的 部 分 ， 一 般 為 圓 錐 形 ， 錐 度 為 α ＝ 2°～ 6°， 對 于 粘 度 較大 的 熔 體 也 可 考 慮 稍 微 增 大 錐 角 ， 此 處 的 主 流 道 錐 角 ：α ＝ 5°主 流 道 直 徑 的 決 定 ， 主 要 取 決 于 主 流 道 內 熔 體 的 剪 切 速 率 。 但 在 具 體 設 計 時 ， 一 般 根 據(jù) 經 驗 選 取一 合 適 的 值 做 為 主 流 道 小 端 直 徑 d， 一 般 應 大 于 機 床 噴 嘴 直 徑 0.5～ 1mm 左 右 ， 通 常 取 d=3～ 6mm， 查《 型 腔 模 具 設 計 與 制 造 》 表 3－ 5， 當 材 料 為 PC， 注 射 機 最 大 注 射 量 為 60g 時 ， 選 取 d=5mm， 故 主 流道 各 部 分 直 徑 如 下 圖 所 示 （ 其 中 L 需 根 據(jù) 模 板 厚 度 確 定 ） ：5.3 分 流 道 設 計分 流 道 的 設 計 原 則 即 應 使 熔 體 較 快 地 沖 滿 整 個 型 腔 ， 流 動 阻 力 小 ， 熔 體 溫 降 小 ， 并 且 能 將 熔 體 均【 圖 5－ 3】 主 流 道 各 部 分 尺 寸12衡 地 分 配 到 各 個 型 腔 。分 流 道 截 面 形 狀 和 尺 寸 ：常 見 的 分 流 道 截 面 形 狀 有 圓 形 、 半 圓 形 、 U 形 、 梯 形 、 矩 形 等 ， 其 中 ： 圓 形 截 面 分 流 道 比 表 面 積最 小 ， 熱 量 不 容 易 散 失 ， 流 動 阻 力 最 小 ， 但 它 需 要 同 時 開 設 在 兩 塊 模 板 上 ， 要 保 證 兩 半 圓 完 全 吻 合 ，制 造 較 困 難 ； 梯 形 截 面 分 流 道 較 容 易 加 工 ， 熱 量 損 失 和 阻 力 也 不 大 ， 是 最 常 用 的 形 式 。 綜 合 各 方 面 因素 考 慮 ， 此 處 分 流 道 截 面 為 梯 形 形 式 。分 流 道 直 徑 的 計 算 ， 可 由 以 下 經 驗 公 式 計 算 ：（ 《 塑 料 模 設 計 手 冊 》 公 式 5－ 57.P188）43.7WLD??式 中 ： D——各 級 分 流 道 的 直 徑 （ mm） ；W——流 經 該 分 流 道 的 熔 體 重 量 （ g） ；L——流 過 W 熔 體 的 分 流 道 長 度 （ mm） 。經 估 算 得 第 一 級 和 第 二 級 分 流 道 的 直 徑 分 別 為 D1≈ 5mm,D2≈ 4mm， 故 各 級 分 流 道 的 尺 寸 如 下 圖 所示 ：第 三 級 分 流 道 （ 即 與 進 料 口 相 連 的 那 段 分 流 道 ） 設 計 為 圓 錐 形 ， 以 便 于 脫 模 ， 其 尺 寸 如 圖 5－ 5所 示 ： 【 圖 5－ 4】 分 流 道135.4 進 料 口 設 計進 料 口 也 稱 澆 口 ， 進 料 口 的 形 式 也 有 很 多 種 ， 此 處 采 用 的 是 點 進 料 口 的 形 式 。點 進 料 口 的 直 徑 通 常 以 下 式 計 算 ：(《 注 塑 模 具 設 計 》 公 式 5－ 61.P195)4dncA??式 中 ： d——點 進 料 口 直 徑 （ mm） ；n——系 數(shù) ， 依 塑 料 種 類 而 異 ， 其 中 PC 對 應 為 n＝ 0.7c——依 塑 件 壁 厚 而 異 的 系 數(shù) 。這 里 我 們 直 接 查 《 塑 料 模 設 計 手 冊 》 表 5－ 46， 得d＝ 1.0mm此 外 ， 點 進 料 口 與 分 流 道 的 連 接 需 要 通 過 一 個 儲 料 井 ， 其 具 體 形 式 如 圖 所 示 ：【 圖 5－5】分流道【 圖 5－ 6】 儲 料 井145.5 冷 料 的 穴 設 計冷 料 穴 是 為 了 防 止 冷 料 穴 進 入 澆 注 系 統(tǒng) 的 流 道 和 型 腔 ,從 而 影 響 注 塑 成 型 和 塑 料 件 質 量 而 開 設 的容 納 注 射 間 隔 所 產 生 的 冷 料 井 穴 ,本 設 計 中 冷 料 穴 開 設 在 主 流 道 的 末 端 。5.6 澆 口 套 及 定 位 圈 的 設 計定 位 圈 是 使 澆 口 套 和 注 射 機 噴 嘴 孔 對 準 定 位 所 用 。 定 位 圈 直 經 D 為 與 注 射 機 定 位 孔 配 合 直 經 ， 應按 選 用 注 射 機 的 定 位 孔 直 經 確 定 。 直 經 D 一 般 比 注 射 機 孔 直 經 小 0.1～ 0.3 毫 米 ， 以 便 裝 模 。 定 位 圈一 般 采 用 45 號 鋼 或 Q275 鋼 。 定 位 圈 內 六 角 螺 釘 固 定 在 模 板 時 ， 一 般 用 兩 個 以 上 的 M6～ M8 的 內 六 角螺 釘 ， 本 設 計 采 用 四 個 M6 螺 釘 固 定 。 澆 口 套 的 材 料 為 T10、 硬 度 HRC45； 定 位 圈 的 材 料 為 45 剛 ， 硬度 HRC50,其 尺 寸 設 計 如 下 圖 所 示 ：【 圖 5－ 7】 澆 口 套 與 定 位 圈5.7 塑 件 模 流 分 析在 PRO/ENGINEER 軟 件 模 具 模 塊 中 進 行 分 模 及 澆 注 系 統(tǒng) 創(chuàng) 建 后 ， 即 可 自 動 產 生 鑄 模 件 ， 也 就 是 注射 成 型 時 包 括 澆 注 系 統(tǒng) 在 內 的 注 射 件 ， 為 了 能 夠 更 好 的 分 析 塑 件 的 注 射 成 型 性 能 ， 我 們 還 是 使 用MoldFlow 分 析 軟 件 對 其 進 行 模 流 分 析 。本 設 計 使 用 的 是 MoldFlow MPA 模 塊 ， 即 Mold Plastic Adviser， 使 用 MoldFlow MPA 可 對 塑 件進 行 簡 單 的 成 型 工 藝 分 析 ， 包 括 最 佳 澆 口 位 置 選 擇 （ 前 面 已 經 使 用 ） 、 流 動 分 析 ， 填 充 性 能 分 析 、 成型 質 量 預 測 、 氣 泡 與 熔 接 痕 分 析 ， 收 縮 痕 分 析 等 ， 如 果 要 對 塑 件 進 行 精 確 分 析 ， 還 必 須 使 用MoldFlow 設 計 軟 件 的 MPI 模 塊 ， 這 里 只 進 行 簡 單 分 析 ， 故 只 需 使 用 MPA 即 可 ， 使 用 MPA 分 析 前 需 設定 成 型 條 件 ， 由 前 面 的 設 計 選 擇 成 型 條 件 為 ：預 熱 溫 度 ： 115℃ ； 料 桶 溫 度 ： 275℃ ， 注 射 最 大 壓 力 － 130MPa； 高 壓 時 間 ： 0.5s155.7.1 沖 模 時 間 分 析【 圖 5－ 8】 沖 模 時 間5.7.2 填 充 質 量 分 析【 圖 5－ 9】 填 充 質 量165.7.3 成 型 壓 力 分 析【 圖 5－ 10】 成 型 壓 力5.7.4 壓 力 降 分 析【 圖 5－ 11】 壓 力 降175.7.5 流 動 前 沿 溫 度 分 析【 圖 5－ 12】 流 動 前 沿 溫 度5.7.6 成 型 質 量 分 析【 圖 5－ 13】 成 型 質 量185.7.7 熔 接 痕 分 析【 圖 5－ 14】 熔 接 痕5.7.8 氣 泡 分 析【 圖 5－ 15】 氣 泡195.7.9 分 析 報 告表 5-1 模 流 分 析 報 告 表Moldability:Your part can be easily filled but part quality may be unacceptable.Confidence: MediumInjection Time: 0.87 secInjection Pressure: 56.07 MPaWeld Lines: YesAir Traps: YesShot Volume : 25.55 cu.cm Filling Clamp Force: 12.13 tonnePacking Clamp Force Estimate @20%: ( 11.21 )MPa 4.73 tonnePacking Clamp Force Estimate @80%: ( 44.86 )MPa 18.90 tonnePacking Clamp Force Estimate @120%: ( 67.29 )MPa 28.36 tonneClamp Force Area: 40.82 sq.cmCycle Time: 28.50 sec5.7.10 結 論由 以 上 分 析 可 知 ， 塑 件 較 容 易 充 模 ， 但 塑 件 質 量 可 能 存 在 問 題 ， 塑 件 可 能 產 生 熔 接 痕 及 氣 泡 等 缺陷 ， 但 成 型 條 件 如 壓 力 ， 溫 度 等 均 符 合 要 求 ， 而 澆 口 位 置 已 靠 近 最 佳 澆 口 ， 故 缺 陷 產 生 條 件 應 為 塑 件本 身 結 構 所 致 。解 決 辦 法 ： 如 結 構 允 許 ， 可 考 慮 更 改 塑 件 結 構 ， 如 使 塑 件 壁 厚 趨 向 均 勻 等 。20第 六 章 模 架 選 用 及 注 射 參 數(shù) 校 核6.1 模 架通 過 前 面 的 設 計 及 計 算 工 作 ， 便 可 以 根 據(jù) 所 定 內 容 確 定 模 架 。 模 架 部 分 可 以 自 己 設 計 ， 也 可 以 選用 標 準 模 架 ； 在 生 產 現(xiàn) 場 模 具 設 計 過 程 中 ， 盡 可 能 選 用 標 準 模 架 ， 確 定 出 標 準 模 架 的 形 式 ， 規(guī) 格 及 標準 代 號 ， 因 為 標 準 件 有 很 大 一 部 分 已 經 標 準 化 ， 隨 時 可 在 市 場 上 買 到 ， 這 對 縮 短 制 造 周 期 ， 降 低 制 造成 本 時 極 其 有 用 的 。而 標 準 件 則 包 括 通 用 標 準 件 及 模 具 專 用 標 準 件 兩 大 類 。 通 用 標 準 件 如 緊 固 件 等 。 模 具 專 用 標 準 件如 定 位 圈 、 澆 口 套 、 推 桿 、 導 柱 、 導 套 、 模 具 專 用 彈 簧 、 冷 卻 及 加 熱 元 件 等 。此 外 ， 在 模 架 尺 寸 確 定 之 后 ， 對 模 具 有 關 零 件 進 行 必 要 的 強 度 或 剛 度 校 核 ， 看 所 選 模 架 是 否 符 合要 求 ， 尤 其 對 大 型 模 具 ， 這 一 點 尤 為 重 要 。模 架 選 擇 ：6.1.1 結 構 形 式這 里 我 們 選 用 的 模 架 為 國 產 標 準 模 架 ， 由 于 本 模 具 采 用 的 是 點 進 料 口 自 動 脫 澆 道 板 設 計 ， 并 且 由于 動 模 為 嵌 入 式 組 合 ， 故 必 須 安 裝 動 模 支 撐 板 ， 查 《 實 用 模 具 技 術 手 冊 》 11.1.2－ 塑 料 注 射 模 中 小 型模 架 （ GB/T 12556.1-90） ， 選 取 模 架 的 基 本 形 式 為 ： 點 AY 型 ， 其 結 構 如 圖 6－ 1 所 示 ：【 圖 6－ 1】 模 架6.1.2 模 板 及 組 合 精 度根 據(jù) 型 腔 尺 寸 及 考 慮 側 向 分 型 機 構 ， 選 取 模 架 尺 寸 為 250mm×300mm， 各 板 的 厚 度 尺 寸 由 《 使 用21模 具 技 術 手 冊 》 表 11－ 2， 考 慮 型 腔 厚 度 ， 選 擇 定 模 板 厚 25mm， 動 模 板 厚 40mm， 脫 澆 道 板 厚 15， 動模 支 撐 板 厚 35mm， 座 板 厚 度 25mm， 墊 塊 厚 度 63mm。動 定 模 板 孔 位 精 度 及 與 基 準 面 的 位 置 精 度 需 達 到 互 換 。 動 模 板 、 定 模 板 的 垂 直 度 、 平 行 度 、 導 柱孔 距 及 至 基 準 面 邊 距 的 尺 寸 精 度 和 模 架 組 合 技 術 要 求 如 下 ：A.基 準 面 垂 直 度 誤 差 ⊥ 300： 0.02；B.模 板 厚 度 方 向 兩 平 面 平 行 度 誤 差 ∥ 300： 0.02；C.導 柱 導 套 孔 距 偏 差 ；.m??D.導 柱 孔 至 基 準 面 邊 距 偏 差 ；.E.組 合 后 定 動 模 固 定 板 上 下 平 面 平 行 度 誤 差 ∥ 300： 0.02；F.組 合 后 分 型 面 貼 合 間 隙 0.36.2 開 模 行 程 校 核選 取 標 準 模 架 及 確 定 各 模 板 尺 寸 后 ， 我 們 就 可 以 計 算 其 開 模 行 程 并 進 行 校 核 ， 以 確 定 注 射 機 的 選擇 是 否 合 理 。由 于 本 設 計 采 用 的 是 點 澆 口 形 式 ， 故 為 多 分 型 面 注 射 模 ， 并 且 由 于 選 用 的 注 射 機 為 XS-ZY-125 型注 射 機 ， 故 最 大 開 模 行 程 與 模 具 厚 度 無 關 ， 如 圖 所 示 ， 開 模 距 離 按 下 式 計 算 ：maxs【 圖 6－ 2】 開 模 行 程135~10sHm??其 中 H1=60mm， H2=32mm， H3=10,故 ：s≈ 110mm< axs22第 七 章 成 型 零 部 件 設 計成 型 零 件 是 指 構 成 模 具 型 腔 的 零 件 ， 通 常 包 括 了 凸 模 、 凹 模 、 成 型 桿 、 成 型 塊 等 。 設 計 時 應 首 先根 據(jù) 塑 料 的 性 能 、 制 件 的 使 用 要 求 確 定 型 腔 的 總 體 結 構 、 進 料 口 、 分 型 面 、 排 氣 部 位 、 脫 模 方 式 等 ，然 后 根 據(jù) 制 件 尺 寸 ， 計 算 成 型 零 件 的 工 作 尺 寸 ， 從 機 加 工 工 藝 角 度 決 定 型 腔 各 零 件 的 結 構 和 其 他 細 節(jié)尺 寸 ， 以 及 機 加 工 工 藝 要 求 等在 工 作 中 ， 成 型 零 件 承 受 高 溫 高 壓 塑 件 熔 體 的 沖 擊 和 磨 擦 。 在 冷 卻 固 化 中 形 成 了 塑 件 的 形 體 、 尺寸 和 表 面 。 在 開 模 和 脫 模 時 需 要 克 服 塑 件 的 粘 著 力 。 成 型 零 件 在 充 模 保 壓 階 段 承 受 很 高 的 型 腔 壓 力 ，它 的 強 度 和 剛 度 必 須 在 許 可 范 圍 內 。 成 型 零 件 的 結 構 ， 材 料 和 熱 處 理 的 選 擇 及 加 工 工 藝 性 ， 是 影 響 模具 工 作 壽 命 的 主 要 因 素 。7.1 成 型 零 件 的 材 料 選 擇構 成 型 腔 的 零 件 統(tǒng) 稱 為 成 型 零 件 ， 本 例 的 模 具 成 型 零 件 包 括 凸 模 、 凹 模 和 側 抽 芯 部 件 。 由 于 型 腔直 接 與 高 溫 高 壓 的 塑 料 相 接 觸 ， 它 的 質 量 直 接 關 系 到 制 件 質 量 ， 因 此 要 求 它 有 足 夠 的 強 度 、 剛 度 、 硬度 、 耐 磨 力 以 承 受 塑 料 的 擠 壓 力 和 料 流 的 磨 擦 力 和 足 夠 的 精 度 和 表 面 光 潔 度 ， 以 保 證 塑 料 制 品 表 面 光高 美 觀 ， 容 易 脫 模 ， 一 般 來 說 成 型 零 件 都 應 進 行 熱 處 理 ， 使 其 具 有 HRC40 以 上 的 硬 度 ， 如 成 型 產 生 腐蝕 性 氣 體 的 塑 料 如 聚 氯 已 烯 等 。 還 應 選 擇 耐 腐 蝕 的 鋼 材 。根 據(jù) 塑 件 表 面 質 量 要 求 ， 查 《 塑 性 成 型 工 藝 與 模 具 設 計 》 附 錄 G（ 常 用 模 具 材 料 與 熱 處 理 ） ， 本設 計 成 型 零 件 選 用 3Cr2Mo 調 質 處 理 ， 硬 度 ≥ 55HRC,耐 磨 性 號 好 且 處 理 過 程 變 形 小 。 還 有 較 好 的 電 加工 及 耐 腐 蝕 性 。7.2 成 型 零 件 結 構 設 計傳 統(tǒng) 的 成 型 零 件 設 計 方 法 一 般 為 根 據(jù) 塑 件 結 構 及 精 度 尺 寸 ， 并 考 慮 塑 料 收 縮 率 ， 計 算 出 成 型 零 件的 工 作 尺 寸 ， 這 種 方 法 有 以 下 幾 個 缺 點 ：A.自 由 曲 面 的 設 計 比 較 難 ；B. 曲 面 的 尺 寸 不 易 表 達 清 楚 ；C.計 算 量 大 ， 設 計 效 率 低 。 為 了 克 服 以 上 缺 點 ， 本 次 設 計 中 采 用 了 目 前 在 模 具 設 計 制 造 行 業(yè) 具 有 領 先 地 位 的 PRO/ENGINEER設 計 軟 件 進 行 成 型 零 部 件 的 設 計 。7.2.1 PRO/E 中 的 模 具 模 塊 設 計利 用 PRO/ENGINEER 內 置 的 模 具 設 計 模 塊 進 行 設 計 一 般 有 以 下 幾 步 ：a.在 設 計 的 塑 件 外 層 生 成 一 個 大 小 合 理 的 胚 料 ， 胚 料 即 以 后 生 成 的 凹 模 凸 模 的 大 小 ；23b.輸 入 塑 件 材 料 的 收 縮 率 ， 為 后 面 生 成 成 型 零 件 提 供 參 數(shù) ；c.用 cut 命 令 設 計 澆 注 系 統(tǒng) 的 主 流 道 、 分 流 道 及 澆 口 （ 也 可 在 生 成 模 具 成 型 零 件 后 再 完 成 澆 注 系統(tǒng) 的 設 計 ） ；d.用 parting surf 命 令 設 計 出 分 模 面 （ 包 括 主 分 模 面 及 側 型 芯 分 模 面 ） ；e.采 用 split 命 令 進 行 自 動 分 模 ， 生 成 成 型 零 件 ， 同 時 檢 測 分 模 面 是 否 有 問 題 ；f.用 molding 命 令 對 模 腔 進 行 填 充 ， 生 成 澆 注 件 。g.用 mold opening 定 義 模 具 開 模 動 作 生 成 爆 炸 圖 。 以 下 對 凹 模 、 凸 模 的 設 計 分 述 。1.分 模 面 設 計由 于 塑 件 本 身 有 諸 多 孔 、 缺 口 ， 以 及 側 抽 芯 孔 等 等 ,故 在 分 模 設 計 時 需 要 把 這 些 孔 全 部 補 上 ， 側抽 芯 也 必 須 設 計 單 獨 的 分 模 面 ， 模 具 才 能 夠 順 利 的 進 行 開 模 ， 通 常 把 在 PRO/E 中 進 行 補 面 的 過 程 稱 為“靠 破 孔 ” ， 設 計 如 下 圖 所 示 ：2.模 具 開 模 動 作 模 擬 及 開 模 檢 測在 分 模 面 設 計 完 成 之 后 ， 可 由 分 模 面 和 坯 料 自 動 生 成 模 具 體 積 快 和 型 腔 ， 并 進 一 步 生 成 模 具 模 仁及 澆 注 件 。 在 此 基 礎 上 ， 就 可 以 對 分 模 設 計 進 行 相 應 的 檢 測 ， 如 倒 勾 檢 測 、 拔 模 斜 度 檢 測 等 等 ， 并 可簡 單 的 模 擬 模 具 開 模 動 作 。此 外 ， 由 于 暫 時 只 對 模 具 進 行 了 公 母 模 及 側 滑 塊 的 簡 單 劃 分 ， 并 沒 對 其 做 具 體 的 結 構 設 計 ， 所 以此 處 的 開 模 動 作 模 擬 也 只 是 為 了 進 行 模 具 的 倒 勾 檢 測 及 拔 模 檢 測 。開 模 圖 及 各 檢 測 結 果 如 下 所 示 ：【 圖 7－ 1】 分 模 面【 圖 7－ 2】 開 模24除 模 擬 開 模 動 作 之 外 ,我 們 還 可 以 利 用 PRO/ENGINEER 模 具 分 析 中 的 拔 模 檢 測 功 能 ,檢 查 模 具 的 拔模 斜 度 :分 別 對 定 模 和 動 模 進 行 拔 模 檢 測 ,其 檢 測 結 果 如 下 :結 論 :綜 合 以 上 分 析 可 知 ， 分 模 設 計 無 倒 勾 存 在 ， 可 順 利 開 模 ； 而 拔 模 檢 測 圖 顯 示 ， 模 具 的 動 定 模兩 側 最 小 拔 模 斜 度 均 為 零 度 ， 不 過 考 慮 塑 件 的 結 構 較 小 ， 并 無 大 的 拔 模 面 存 在 ， 并 且 拔 模 距 離 均 只 有幾 個 毫 米 ， 綜 合 考 慮 ， 并 不 會 對 開 模 和 塑 件 質 量 產 生 大 的 影 響 。7.2.2 凹 模 結 構 設 計凹 模 是 成 型 塑 件 外 表 面 的 部 件 ， 凹 模 按 其 結 構 不 同 可 分 為 整 體 式 和 組 合 式 兩 大 類 ， 而 組 合 式 又 可分 為 嵌 入 式 組 合 、 鑲 拼 式 組 合 及 瓣 合 式 等 。 1.整 體 式 凹 模由 一 整 塊 金 屬 加 工 而 成 ， 其 特 點 是 牢 固 ， 不 易 變 形 ， 因 此 對 于 形 狀 簡 單 ， 容 易 制 造 或 形 狀 雖 然 比較 復 雜 ， 但 保 可 以 采 用 仿 形 機 等 殊 須 加 工 方 法 加 工 的 場 合 是 適 宜 的 。 整 體 結 構 有 如 下 優(yōu) 點 ：a.成 型 零 件 的 剛 性 好 ；b.模 具 分 解 組 合 容 易 ；c.零 件 數(shù) 量 少 ；d.制 品 表 面 分 型 痕 跡 少 ；e.模 具 外 形 尺 寸 可 以 減 少 。整 體 結 構 的 缺 點 如 下 ：a.難 以 排 氣 ；b.需 要 采 用 精 密 磨 削 加 工 ；【圖 7－3】拔模檢測25c.制 品 的 棱 邊 ， 拐 角 處 難 以 加 工 成 角 形 ；d.當 塑 料 制 品 形 狀 復 雜 是 ， 其 型 腔 的 加 工 工 藝 性 較 差一 般 此 類 成 型 零 件 都 是 在 淬 硬 后 在 進 行 加 工 ， 所 以 整 體 結 構 的 模 具 采 用 電 火 花 成 型 加 工 為 主 、 銑削 加 工 、 磨 削 加 工 、 電 火 花 線 切 割 為 輔 的 加 工 方 法 ， 并 且 在 先 進 的 型 腔 加 工 機 床 還 未 普 遍 應 用 之 前 ，整 體 式 型 腔 一 般 只 用 在 形 狀 簡 單 的 小 形 塑 件 的 成 型 。2.組 合 式 凹 模組 合 式 型 腔 是 由 兩 個 以 上 零 件 組 合 而 成 的 。 這 種 型 腔 改 善 了 加 工 工 藝 性 ， 減 少 了 熱 處 理 變 形 ， 節(jié)約 了 模 具 貴 重 材 料 ， 但 結 構 較 復 雜 ， 裝 配 比 較 麻 煩 ， 塑 件 制 品 表 面 可 能 留 有 鑲 拼 痕 跡 ， 組 合 后 的 型 腔牢 固 性 較 差 。 因 此 ， 這 種 型 腔 主 要 用 于 形 狀 復 雜 的 塑 料 制 品 的 成 型 。組 合 式 型 腔 的 組 合 形 式 很 多 ， 常 見 的 有 嵌 入 式 、 鑲 拼 式 及 瓣 合 式 幾 種 ：嵌 入 式 組 合 型 腔 ：a.整 體 嵌 入 式 組 合 型 腔 。 對 于 小 型 塑 件 采 用 多 型 腔 塑 料 模 成 型 時 ， 各 單 個 型 腔 一 般 采 用 冷 擠 壓 、電 加 工 、 電 鑄 等 方 法 制 成 ， 然 后 整 體 嵌 入 模 中 。 型 腔 鑲 件 的 外 形 通 常 是 帶 臺 階 的 圓 柱 形 ， 先 嵌 入 型 腔固 定 板 后 ， 再 用 支 撐 板 、 螺 釘 將 其 固 定 ； 如 要 求 嚴 格 定 位 時 ， 可 用 銷 釘 或 平 鍵 定 位 防 轉 。此 型 腔 形 狀 及 尺 寸 一 致 性 較 好 ， 更 換 方 便 ， 可 節(jié) 約 貴 重 金 屬 ， 但 模 具 體 積 較 大 ， 用 特 殊 加 工 法 。b.局 部 鑲 嵌 式 組 合 型 腔 。 為 了 加 工 方 便 或 由 于 型 腔 某 一 部 位 容 易 磨 損 ， 需 要 更 換 者 采 用 局 部 鑲 嵌的 辦 法 ， 此 部 位 的 鑲 件 單 獨 制 成 ， 然 后 嵌 入 模 體 。此 外 還 有 鑲 拼 式 、 瓣 合 式 等 組 合 型 腔 形 式 ， 在 此 不 做 闡 述 。 由 以 上 的 比 較 容 易 看 出 ， 當 塑 件 較 小 ，形 狀 較 為 復 雜 式 ， 并 且 一 模 多 腔 成 型 時 ， 采 用 嵌 入 式 組 合 型 腔 是 較 為 合 理 的 選 擇 ， 故 此 例 選 用 的 凹 模形 式 即 為 整 體 鑲 嵌 式 ， 四 個 型 腔 分 為 四 個 鑲 塊 ， 固 定 方 式 采 用 支 撐 板 固 定 ， 故 不 需 要 安 裝 螺 釘 ， 其 結構 如 圖 所 示 ：[圖 7－ 4】 凹 模26【 圖 7－ 5】 型 腔 鑲 塊7.2.3 凸 模 結 構 設 計凸 模 設 計 的 方 法 與 凹 模 設 計 方 法 基 本 一 樣 ， 由 塑 件 的 結 構 形 式 可 知 ， 凸 模 也 采 用 局 部 鑲 嵌 形 式 ，考 慮 定 模 部 分 無 支 撐 板 ， 故 鑲 塊 的 固 定 形 式 不 同 于 凹 模 鑲 塊 ， 而 采 用 內 六 角 圓 柱 螺 釘 固 定 ： 【 圖 7－ 6】 凸 模27【 圖 7－ 7】 型 芯 鑲 塊7.2.4 型 腔 型 芯 尺 寸 計 算 ：由 于 本 設 計 采 用 PRO/ENGINEER 設 計 軟 件 ， 所 以 型 腔 及 型 芯 的 各 尺 寸 可 在 PRO/ENGINEER 中 設 置 塑性 材 料 的 收 縮 率 后 自 動 得 到 ， 故 在 此 不 做 手 工 計 算 ， 型 腔 尺 寸 參 見 附 圖 -型 芯 鑲 塊 。28第 八 章 側 向 分 型 抽 芯 機 構 設 計當 塑 件 側 壁 上 帶 有 的 與 開 模 方 向 不 同 的 內 外 側 孔 或 側 凹 等 阻 礙 塑 件 成 型 后 直 接 脫 模 時 ， 必 須 將 成型 側 孔 或 側 凹 零 件 做 成 活 動 的 ， 這 種 零 件 稱 為 側 型 芯 （ 俗 稱 活 動 型 芯 ） 。 在 塑 件 脫 模 前 必 須 先 抽 除 側型 芯 ， 然 后 再 從 模 具 中 推 出 塑 件 ， 完 成 側 型 芯 的 抽 出 和 復 位 的 機 構 即 叫 做 側 向 分 型 抽 芯 機 構 。 本 設 計中 ， 塑 件 的 一 端 有 兩 個 側 孔 ， 故 必 須 設 計 側 向 分 型 抽 芯 機 構 ， 模 具 才 能 順 利 脫 模 。8.1 側 向 分 型 抽 芯 機 構 類 型 選 擇側 向 分 型 抽 芯 機 構 根 據(jù) 動 力 來 源 的 不 同 ， 一 般 可 將 其 分 為 機 動 、 液 壓 或 氣 動 以 及 手 動 等 三 大 類 型 。機 動 側 向 分 型 與 抽 芯 機 構 是 利 用 注 射 機 開 模 力 作 為 動 力 ， 通 過 有 關 傳 動 零 件 使 力 作 用 于 側 向 成 型零 件 而 將 模 具 側 向 分 型 或 把 側 向 型 芯 從 塑 料 制 品 中 抽 出 ， 合 模 時 又 靠 它 使 側 向 成 型 零 件 復 位 。 這 類 機構 雖 然 結 構 比 較 復 雜 ， 但 分 型 與 抽 芯 無 需 手 工 操 作 ， 生 產 率 較 高 ， 并 且 機 動 抽 芯 具 有 較 大 的 抽 芯 力 ，抽 芯 距 大 ， 故 生 產 中 廣 泛 采 用 ， 故 本 設 計 采 用 機 動 側 向 分 型 抽 芯 機 構 。機 動 抽 芯 按 傳 動 方 式 又 可 分 為 斜 導 柱 分 型 與 抽 芯 機 構 、 斜 滑 塊 分 型 與 抽 芯 機 構 、 齒 輪 齒 條 抽 芯 機構 和 其 它 形 式 抽 芯 機 構 ， 本 設 計 選 用 斜 導 柱 分 型 與 抽 芯 機 構 。8.2 抽 芯 距 確 定 與 抽 芯 力 計 算8.2.1 抽 芯 距側 向 型 芯 或 側 向 成 型 模 腔 從 成 型 位 置 導 不 妨 礙 塑 件 的 脫 模 推 出 位 置 所 移 動 的 距 離 成 為 抽 芯 距 ， 通常 用 s 表 示 。 此 外 ， 為 安 全 起 見 ， 側 向 抽 芯 距 離 通 常 壁 塑 件 上 的 側 孔 、 側 凹 的 深 度 或 側 向 凸 臺 的 高 度大 2～ 3mm。由 圖 8－ 1 可 知 ， 本 塑 件 的 側 孔 即 六 角 孔 的 深 度 為 3.5mm， 故 抽 芯 距 ：s＝ 3.5＋ 2～ 3（ mm） ， 取 s＝ 6mm8.2.2 抽 芯 力【 圖 8－ 1】 抽 芯距29抽 芯 力 的 計 算 同 脫 模 力 的 計 算 相 同 ， 對 于 側 向 凸 起 較 少 的 塑 件 的 抽 芯 力 通 常 比 較 小 ， 僅 僅 是 克 服塑 件 與 側 型 腔 的 粘 附 力 和 側 型 腔 滑 塊 移 動 時 的 摩 擦 阻 力 。 對 于 側 型 芯 的 抽 芯 力 ， 往 往 采 用 如 下 的 公式 進 行 估 算 ：(《 塑 料 成 型 工 藝 與 模 具 設 計 》 5－ 59)(cosin)CFhp?????式 中 ： ——抽 芯 力 (N）C——側 型 芯 成 型