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同步帶張緊輪注塑模具設(shè)計(jì)
摘要
塑料模具具有密度小，質(zhì)量輕，絕緣性好，耐磨耐腐蝕等特殊性能，已成為各行各業(yè)不可缺少的一種重要材料，其制品在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用.特別是在計(jì)算機(jī)，辦公機(jī)器，照相機(jī)，汽車，儀器儀表，機(jī)械制造，交通通信，輕工，建筑，日用品以及家用電器行業(yè)中得到廣泛使用，隨著納米塑料等新材料的出現(xiàn)，今后塑料的應(yīng)用將會(huì)覆蓋國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，尤其在國(guó)防和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中將占有越來(lái)越重要的地位。
同步帶張緊輪模具設(shè)計(jì)就是在Pro E平臺(tái)上對(duì)同步帶輪注塑模具進(jìn)行的注射模具設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)了解和掌握塑料ABS及同步帶張緊輪塑料模具設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，主要完成注射塑料模具的成型部分、澆注系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)、模體等部分的設(shè)計(jì)，并利用功能強(qiáng)大的CAD軟件Pro E進(jìn)行三維造型及工過(guò)程的動(dòng)畫設(shè)計(jì)以及其動(dòng)畫演示。
利用電腦繪圖并模擬動(dòng)畫仿真已成為當(dāng)今很先進(jìn)的演示方式。運(yùn)行的過(guò)程中可以很清楚的看到制造過(guò)程。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，不僅掌握了注射模具的基本設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)要領(lǐng)，并了解了塑料的基本成型工藝，以及軟件Pro E的實(shí)體建模、裝配建模、制圖基礎(chǔ)、工過(guò)程動(dòng)畫設(shè)計(jì)等各個(gè)環(huán)節(jié)的基本操作規(guī)則及運(yùn)用方法，從而可以利用軟件Pro E或其它三維設(shè)計(jì)軟件完成模具的整體設(shè)計(jì)，為能夠做更為復(fù)雜的全機(jī)械仿真運(yùn)動(dòng)做基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞 注射模具；Pro E； 動(dòng)畫演示
Synchronous belt tensioner injection mold design
Abstract
Plastic mould has the particularitu of little density，light quality，good insulated，defend abrade and canker and so on.It becomes an important material in every walk of life.The production is widely used in industroy， Especially in PC office and home electricals，been widely used. With the new kinds of material appearance，plastic’s use will all over every area，especially in national defence and cusp technology and become more and more important.
This graduation project is in Pro ENGINEER platform the injection mold design which carries on to the Meshing belt lid. In the design process， through understood and grasps the related knowledge which plastic ABS and the Meshing belt plastic mold designs， mainly completes the injection plastic mold to take shape partially， pours the system， the drawing of patterns organization， the mold body and so on the partial designs， and carries on the three dimensional modelling and the labor process animation design using function formidable CAD software Pro ENGINEER.
Using the computer to make movie is a present way to show the couse of running and seeing the way of how does the machine work clearly.Through this design， not only grasped has injected the mold the basic design process and the design main point， and had understood the plastic basically took shape the craft， as well as software Pro ENGINEER entity modelling， assembly modelling， charting foundation， labor process animation design and so on each link elementary operation eo rule and utilization method， thus might completes the mold using software Pro ENGINEER or other three dimensional design softwares the overall design，and for the basic of the whole working of machine movie demo.
Keywords The injection mould for plastics； Pro ENGINEER；Movie demo
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- III -
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.2 模具發(fā)展前景 2
第2章 塑件與注射模具 4
2.1 塑料 4
2.1.1 塑料的結(jié)構(gòu)、成分 4
2.1.2 塑料的使用性能及用途 4
2.1.3 塑料的選用 4
2.2 注射模具 6
2.2.1 選材 6
2.2.2 塑料注塑模具成型方法 6
2.2.3 塑料注射過(guò)程中應(yīng)注意的共同問(wèn)題 6
2.3 塑件幾何形狀 7
2.4 尺寸精度 8
2.5 表面質(zhì)量 8
2.6 本章小結(jié) 9
第3章 模具的設(shè)計(jì) 10
3.1 成型零件的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) 10
3.1.1 分型面位置的確定 10
3.1.2 型腔數(shù)目的確定 11
3.1.3 型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
3.2 動(dòng)模固定板和定模固定板 13
3.3 注射機(jī)型號(hào)的確定 16
3.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17
3.4.1 主流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
3.4.2 澆口套 17
3.4.3 分流道設(shè)計(jì) 18
3.4.4 分流道的形狀及尺寸 18
3.5 分流道的表面粗糙度 19
3.5.1 分流道的布置形式 19
3.5.2 澆口的設(shè)計(jì) 19
3.6 本章小結(jié) 21
第4章 模具結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) 22
4.1 導(dǎo)向零件 22
4.1.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 22
4.1.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 23
4.2 動(dòng)模墊板設(shè)計(jì) 23
4.3 墊塊 24
4.4 推板導(dǎo)柱 25
4.5 本章小結(jié) 25
第5章 模具工作過(guò)程的動(dòng)畫設(shè)計(jì) 26
5.1 裝配 26
5.2 動(dòng)畫設(shè)計(jì) 27
5.3 本章小結(jié) 31
結(jié) 論 32
致 謝 33
參考文獻(xiàn) 34
附錄A英文翻譯 35
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第1章 緒論
1.1 課題背景
近年來(lái)，我國(guó)塑料模具業(yè)發(fā)展相當(dāng)快，目前，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占30%左右，而在整個(gè)塑料模具市場(chǎng)以注塑模具需求量最大。隨著模具制造行業(yè)的發(fā)展，許多企業(yè)開始追求提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率,縮短設(shè)計(jì)周期及制造周期,降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力等目標(biāo)。新興的模具CAD技術(shù)很大程度上實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的愿望。近年來(lái)，CAD技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越普遍和深入,?大大縮短了模具設(shè)計(jì)周期,?提高了制模質(zhì)量和復(fù)雜模具的制造能力。
塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的。目前塑料制件幾乎已經(jīng)進(jìn)入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。塑料工業(yè)又是一個(gè)飛速發(fā)展的工業(yè)領(lǐng)域。世界塑料工業(yè)從20世紀(jì)30年代前后開始研制到目前的塑料產(chǎn)品系列化，生產(chǎn)工藝自動(dòng)化，連續(xù)化以及不斷開拓功能塑料新領(lǐng)域。它經(jīng)歷了初創(chuàng)階段（30年代以前），發(fā)展階段（30年代），飛躍發(fā)展階段（50至60年代）和穩(wěn)定增長(zhǎng)階段（70年代至今）等這樣幾個(gè)階段。塑料作為一種新的工程材料，其不斷被開發(fā)與應(yīng)用，加之成型工藝的不斷成熟，完善與發(fā)展，極大的促進(jìn)了塑料成型方法的研究與應(yīng)用和塑料成型模具的開發(fā)與制造。隨著工業(yè)塑料制件和日用塑料制件的品種和塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機(jī)化合物，在一定溫度和壓力下，塑料具有可塑性，可以利用模具將其成型為具有一定幾何形狀和尺寸精度的塑料制件。
塑料制件之所以能夠在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，是由于它們本身具有的一系列特殊優(yōu)點(diǎn)所決定的。塑料謎底小，質(zhì)量輕。這就是“以塑代鋼”的明顯優(yōu)點(diǎn)所在。塑料的比強(qiáng)度高，絕緣性能好，介電損耗低，所以塑料是現(xiàn)代電工行業(yè)和電器行業(yè)中不可缺少的原材料。塑料的化學(xué)穩(wěn)定性最高，減磨耐磨性能好。此外，塑料的減振和隔音性能也很好。許多塑料還具有透光性能和絕熱性能以及防水，防透氣和防輻射等特殊性能。因此，塑料已成為各行各業(yè)中不可缺少的一種重要材料。需求量的日益增加，這些產(chǎn)品的更新?lián)Q代的周期愈來(lái)愈短。因此對(duì)塑料的品種，產(chǎn)量和質(zhì)量都提出了越來(lái)越高的要求。
1.2 模具發(fā)展前景
?模具是基礎(chǔ)工業(yè)之一，在全球化市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和各種高新技術(shù)的迅猛發(fā)展形勢(shì)下，快速經(jīng)濟(jì)模具賦予了新的使命和全新的內(nèi)涵，分類不斷增加，快速經(jīng)濟(jì)制模材料向著多品種系列化邁進(jìn)，工藝不斷有新的創(chuàng)新和突破，與之配套設(shè)備相繼問(wèn)世，服務(wù)領(lǐng)域在不斷地拓寬，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益越來(lái)越顯著。隨著商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品更新?lián)Q代的加速，對(duì)快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)在縮短周期、降低成本，提高精度和延長(zhǎng)壽命方面的要求勢(shì)必會(huì)越來(lái)越高。由于它能使企業(yè)贏得市場(chǎng)，創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益，越來(lái)越受到企業(yè)家的青睞和有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門的極大關(guān)注與政策資金的支持。各種快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)在推廣應(yīng)用過(guò)程中也會(huì)不斷完善成熟和發(fā)展，由于高新技術(shù)的發(fā)展，各種技術(shù)的復(fù)合與滲透，為適應(yīng)生產(chǎn)中的不同需求，今后必定會(huì)形成一些新型、節(jié)約能源、節(jié)約材料的快速制模技術(shù)。
中國(guó)模具市場(chǎng)前景廣闊,模具應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大、已應(yīng)用領(lǐng)域?qū)δ＞咛岢龅母嗪透咭螅鼓＞吖I(yè)發(fā)展速度快于其他制造業(yè)的發(fā)展速度已成為普遍規(guī)律，目前世界模具市場(chǎng)供不應(yīng)求，近幾年，市場(chǎng)總量一直在600～650億美元之間，而我國(guó)模具出口尚不到8％，“十一五”期間完全可以擴(kuò)大這個(gè)份額，同時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢(shì)日趨明顯，模具制造業(yè)逐漸向我國(guó)轉(zhuǎn)移以及跨國(guó)集團(tuán)到我國(guó)進(jìn)行模具采購(gòu)趨向日趨明顯，外資和民營(yíng)資本繼續(xù)看好我國(guó)模具行業(yè)，我國(guó)模具行業(yè)機(jī)遇大于挑戰(zhàn)，未來(lái)國(guó)際模具市場(chǎng)前景廣闊，我國(guó)模具仍有較大發(fā)展空間。其次，模具產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不斷提升。當(dāng)前，我國(guó)面臨發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展中國(guó)家價(jià)格優(yōu)勢(shì)的雙重壓力。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具企業(yè)憑借其技術(shù)優(yōu)勢(shì)和實(shí)力，在中高檔模具方面具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，隨著他們逐步進(jìn)入我國(guó)，對(duì)我國(guó)的模具工業(yè)形成了巨大挑戰(zhàn)；印度、泰國(guó)及東歐一些國(guó)家，近年來(lái)模具工業(yè)發(fā)展也很快，而且其模具的價(jià)格也具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，我國(guó)模具行業(yè)的成本和價(jià)格優(yōu)勢(shì)會(huì)逐步削弱并最終消失。羅百輝指出，中國(guó)模具企業(yè)必須在技術(shù)、管理和人才培訓(xùn)方面下功夫，積極引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的模具制造技術(shù)，提升高端模具產(chǎn)品開發(fā)能力，調(diào)整模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，不斷提高我國(guó)模具產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。而且，模具行業(yè)發(fā)展速度持續(xù)增長(zhǎng)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)在“十一五”期間將繼續(xù)保持較快的發(fā)展速度，給模具行業(yè)的發(fā)展提供了可靠的宏觀支持。汽車、IT電子信息、家電、OA辦公設(shè)備、機(jī)械和建材行業(yè)、航天航空、電動(dòng)工具都是模具需求大戶，僅以家電和電子信息行業(yè)為例一臺(tái)電冰箱需用模具生產(chǎn)的零件約150個(gè)，共需模具約350套；一臺(tái)全自動(dòng)洗衣機(jī)需要模具150多套；一臺(tái)空調(diào)器，僅塑料模就需20套；每個(gè)型號(hào)計(jì)算機(jī)約需模具30多套，加上與其配套的打印機(jī)，單臺(tái)需模具20多副；還有筆記本電腦、網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒將有幾千萬(wàn)臺(tái)的市場(chǎng)。目前由于機(jī)型多為國(guó)外開發(fā)，模具進(jìn)口較多，隨著我國(guó)自行開發(fā)能力的提高，這方面的模具需求量也將大幅度增加。可以預(yù)見中國(guó)模具行業(yè)將在良好的宏觀環(huán)境下得到快速發(fā)展。模具行業(yè)機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存，一方面國(guó)際國(guó)內(nèi)形勢(shì)為模具行業(yè)發(fā)展提供了前所未有的發(fā)展空間，而另一方面模具也將面臨更加激烈的競(jìng)爭(zhēng)挑戰(zhàn)，除了國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)外，在國(guó)內(nèi)，蕭山、上海、深圳等地都將大力發(fā)展模具工業(yè)，如蕭山友成模具公司的年銷售收入達(dá)到了2億元，是日本專業(yè)模具廠友成機(jī)工的獨(dú)資企業(yè)，主要從事汽車及家電用模具的生產(chǎn)，目前正在蕭山市政府支持下計(jì)劃在香港創(chuàng)業(yè)板上市；黃巖模具行業(yè)在管理、設(shè)備、技術(shù)上也已經(jīng)走在全省前列；模具年產(chǎn)值30多億元的溫州市，正在醞釀模具工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，由5家模具龍頭企業(yè)聯(lián)合組建的恒田模具公司，投資2億元建成設(shè)模具技術(shù)中心，獲得政府的重點(diǎn)支持；曾是全國(guó)模具行業(yè)龍頭老大的上海，欲重振昔日雄風(fēng)，由市經(jīng)委主抓的上海市模具中心正緊鑼密鼓地建設(shè)，一個(gè)占地面積1500畝、現(xiàn)代化的模具工業(yè)園區(qū)不久也將展現(xiàn)在人們面前；蘇州提出在高新區(qū)建設(shè)一個(gè)高水準(zhǔn)的與國(guó)際接軌的現(xiàn)代化模具產(chǎn)業(yè)基地的構(gòu)思，占地面積達(dá)2000畝；華南理工大學(xué)與廣東方達(dá)集團(tuán)簽署協(xié)議，準(zhǔn)備將東莞市模具重鎮(zhèn)長(zhǎng)安鎮(zhèn)打造成華南地區(qū)重要的模具研發(fā)基地；深圳市在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，明確將模具列為先進(jìn)制造業(yè)之首，投資約60億元建模具工業(yè)園；重慶市投資50億元，打造中國(guó)最大、標(biāo)準(zhǔn)最高的汽車、摩托車模具產(chǎn)業(yè)園，計(jì)劃三五年后，年產(chǎn)值達(dá) 30億元；汕頭塑料機(jī)械模具總年產(chǎn)值超100億元，目前約有塑料、機(jī)械及相關(guān)的模具企業(yè)共3000家，大部分企業(yè)全套引進(jìn)德國(guó)、法國(guó)、意大利以及臺(tái)灣地區(qū)最新的數(shù)控模具加工設(shè)備，大大提高了產(chǎn)品技術(shù)性能和質(zhì)量檔次。國(guó)內(nèi)還有其他不少省市（江西南昌、陜西西安、遼寧大連、山東煙臺(tái)、河北泊頭）紛紛抓住我國(guó)正在成為“世界工廠”的大好機(jī)遇，創(chuàng)建模具園區(qū)，醞釀模具工業(yè)進(jìn)一步升級(jí)。
第2章 塑件與注射模具
2.1 塑料
2.1.1 塑料的結(jié)構(gòu)、成分
塑料的主要成分是樹脂，樹脂有天然樹脂和合成樹脂兩種。無(wú)論是什么種類的樹脂，都屬于高分子化合物，簡(jiǎn)稱高聚物。高聚物可分為線型高聚物、體型高聚物、網(wǎng)型高聚物。線型高聚物成型前具有可溶性和可熔性，成型后仍具有這種特性，因而可多次成型，體型高聚物成型前是可溶和可熔的，而成型硬化后，就變成既不溶解又不熔融的固體，所以不能再次成型。
樹脂是塑料中必不可少的部分，塑料之所以具有可塑性或流動(dòng)性，就是樹脂所賦予的。樹脂的主要作用是將塑料的其它成分加以粘合，并決定塑料的類型（熱塑性或熱固性）和主要性能，塑料中的樹脂主要是合成樹脂，其次是纖維素酯，樹脂在塑料中的比例約為40～50%，另外，塑料還包括填充劑、增塑劑、著色劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、阻燃劑、防靜電劑等多種成分，使塑料不但美觀，而且改善塑料及塑件的綜合性能，使其滿足不同塑件的使用要求。
2.1.2 塑料的使用性能及用途
塑料的優(yōu)點(diǎn)：重量輕、比強(qiáng)度（強(qiáng)度與密度之比）比剛度高、優(yōu)良的耐磨、自潤(rùn)滑和吸震性能、粘結(jié)能力強(qiáng)、優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)良的電絕緣性能、有些塑料具有優(yōu)良的光學(xué)性能和著色范圍寬，可染成各種色調(diào)。由于塑料具有這些優(yōu)點(diǎn)，因此在現(xiàn)代工業(yè)和日用產(chǎn)品中，越來(lái)越多用到塑料制品，特別應(yīng)用于光學(xué)儀器和包裝工業(yè)方面，發(fā)展尤為迅速。但是由于要求其耐磨性要高，抗沖擊韌性要好，因此對(duì)塑料的成份，注塑整個(gè)過(guò)程的工藝，設(shè)備，模具等，都要作出大量工作，以保證塑件的表面質(zhì)量良好，從而達(dá)到使用的要求。
2.1.3 塑料的選用
常用塑料可分為：熱塑性塑料和熱固性塑料兩種。熱塑性塑料的合成樹脂都是線型或支鏈型高聚物，因而受熱變軟，甚至成為可流動(dòng)的穩(wěn)定粘稠液體，在此狀態(tài)時(shí)具有可塑性，可塑成一定形狀的塑件，冷卻后保持既得的形狀，如再加熱又可變軟塑制成另一形狀，如此可以反復(fù)進(jìn)行多次。節(jié)省原料又可減小污染，因此選用熱塑性塑料。
考慮到該塑件是應(yīng)用于同步帶輪，它屬于罩殼類零件，對(duì)強(qiáng)度和耐熱性要求不高，要求有較好的外觀，綜合考慮各種塑料的綜合性能，選用ABS塑料。ABS：
1、名稱為丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物，俗名ABS。
2、性能如表2-1所示。
表2-1 ABS性能表
序號(hào)
指 標(biāo) 名 稱
指 標(biāo)
型號(hào)
抗沖
耐熱
玻纖增強(qiáng)
1
外 觀
乳白色或米黃色
3
相對(duì)密度(20℃)
1.03～1.07
4
熔 點(diǎn)(℃)
210～280
5
硬度
R100～105
R110～115
～
6
燃燒性
易燃
7
熱變形溫度(1.81MPa，℃)
102～103
114～118
～
8
成型收縮率(%)
0.5～0.7
0.4～0.5
0.1～0.15
9
耐熱溫度
77～99
88～110
～
10
體積電阻系數(shù)(Ωcm)
6.91016
11
比重
1.02～1.04
1.0～1.08
～
12
抗拉強(qiáng)度（）
350～420
490～560
～
13
沖擊強(qiáng)度（）
27.3～43.7
10.9～21.8
～
3、產(chǎn)品為乳白色或米黃色，非晶態(tài)，不透明無(wú)光澤的聚合物。它是由丁二烯、丙烯睛和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。每種單體都具有不同的特性：丙烯睛有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅(jiān)韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度；三種單體聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)，這就可以在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性。
4、ABS材料具有超強(qiáng)的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)度，干燥溫度（80～90）℃，干燥時(shí)間>2小時(shí)。注射成型溫度210～280℃，注射壓力60～100MPa，模具溫度為50～80℃。[3]
2.2 注射模具
2.2.1 選材
表面淬火鋼最適合來(lái)制造模具。這種模具實(shí)用且不昂貴，其費(fèi)用所占比例小，通過(guò)表面淬火、碳化、和滲碳，模具可以形成像玻璃一樣硬的表面，同時(shí)形成柔韌、可延展的芯部結(jié)構(gòu)。堅(jiān)硬的表面為模具提供了耐磨損性，而其韌性芯部可以承受振動(dòng)以及交變載荷。
2.2.2 塑料注塑模具成型方法
注射成型可成型各種形狀的塑料制品。它的特點(diǎn)是成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜，尺寸精密，帶有嵌件的制品，生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，應(yīng)用廣泛。所用設(shè)備是各種類型的注射機(jī)，作用是將料筒內(nèi)的塑料加熱，使其塑化，然后對(duì)熔融塑料實(shí)施高壓，使其由噴嘴注入模具型腔。
2.2.3 塑料注射過(guò)程中應(yīng)注意的共同問(wèn)題
由于對(duì)塑料制品的表面質(zhì)量要求很高，不能有任何斑紋、氣孔等缺陷，因而在整個(gè)注塑過(guò)程對(duì)原料、設(shè)備、模具、甚至產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，都要十分注意和提出嚴(yán)格甚至特殊的要求。 尼龍是無(wú)定形塑性材料，流動(dòng)性中等，因此充模能力可以滿足塑件的成型要求。但會(huì)到其他方面因素的影響，所以應(yīng)注意以下幾項(xiàng)。
（1）原料的準(zhǔn)備與干燥。由于尼龍極易吸濕，使成型塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷，因此在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加料過(guò)程中，必須注意密封，盡量避免尼龍吸收水分。加熱前一定要干燥，并在注塑時(shí)，加料必須使用干燥料斗。還要注意一點(diǎn)的是干燥過(guò)程中，輸入的空氣最好應(yīng)經(jīng)過(guò)濾、除濕，以便保證不會(huì)污染原料。
（2）機(jī)筒、螺桿及其附件的清潔。為防止原料污染和在螺桿及附件凹陷處存有舊料或雜質(zhì)，特別熱穩(wěn)定性差的樹脂存在，因此在使用前、停機(jī)后都應(yīng)用螺桿清洗劑清洗干凈各件，使其不得粘有雜質(zhì)，當(dāng)臨時(shí)停機(jī)時(shí)，為防止原料在高溫下停留時(shí)間長(zhǎng)，引起解降，應(yīng)將干燥機(jī)和機(jī)筒溫度降低。
（3）在模具設(shè)計(jì)上應(yīng)注意的問(wèn)題（包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)）。為了防止出現(xiàn)回流動(dòng)不暢，或冷卻不均造成塑料成型不良，產(chǎn)生表面缺陷和變質(zhì)，一般在模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。壁厚應(yīng)盡量均勻一致，脫模斜度要足夠大；過(guò)渡部分應(yīng)逐步。圓滑過(guò)渡，防止有尖角；澆口，流道盡可能寬大、粗短，且應(yīng)根據(jù)收縮冷凝過(guò)程設(shè)置澆口位置，必要時(shí)應(yīng)加冷料井；模具表面應(yīng)光潔，粗糙度低（最好低于0.8）。
（4）注塑工藝方面應(yīng)注意的問(wèn)題(包括注塑機(jī)的要求）。為了減少內(nèi)應(yīng)力和表面質(zhì)量缺陷，在注塑工藝方面應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題。應(yīng)選用專用螺桿、帶單獨(dú)溫控射嘴的注塑機(jī)；注射溫度在塑料樹脂不分解的前提下，宜用較高注射溫度；注射壓力：一般較高，以克服熔料粘度大的缺陷，但壓力太高會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力造成脫模因難和變形；注射速度：在滿足充模的情況下，一般宜低，最好能采用慢—快—慢多級(jí)注射；保壓時(shí)間和成型周期：在滿足產(chǎn)品充模，不產(chǎn)生凹陷、氣泡的情況下；宜盡量短，以盡量減低熔料在機(jī)筒停留時(shí)間；螺桿轉(zhuǎn)速和背壓：在滿足塑化質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量低，防止產(chǎn)生解降的可能；模具溫度：制品的冷卻好壞，對(duì)質(zhì)量影響極大，所以模溫一定要能精確控制其過(guò)程，有可能的話，模溫宜高一些好。
注射?？煞譃閯?dòng)模和定模兩大部分，注射時(shí)動(dòng)模與定模閉合構(gòu)成型腔和澆注系統(tǒng)，開模時(shí)動(dòng)模和定模分離，取出塑件。定模安裝在注射機(jī)固定模板上，而動(dòng)模則安裝在注射機(jī)的移動(dòng)模板上。
注射模的總體功能結(jié)構(gòu)分為：
1、成型部分——作為塑件的幾何邊界，包容塑件，完成塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸等的成型。
2、澆注系統(tǒng)——將注射機(jī)噴嘴過(guò)來(lái)的熔融塑料過(guò)渡到型腔中，起了輸送管道的作用。
3、排氣系統(tǒng)——充模時(shí)，排除熔料進(jìn)入后模腔中多余的氣體或料流末端冷料等。
4、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)——控制模具的溫度，使熔融塑料在充滿模腔后迅速可靠定型。對(duì)于不同的塑料和塑件，溫度調(diào)節(jié)的方法不一樣，在本例中，不設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，詳細(xì)情況見溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分。
5、脫模機(jī)構(gòu)——把模腔中定型后的塑件從模具中脫分并取出的部件。
6、模體（模架）——是整個(gè)模具的主骨架，通過(guò)它將模具的各個(gè)部分有機(jī)地結(jié)合在一起，并在使用時(shí)，通過(guò)它與注射機(jī)聯(lián)系在一起。
2.3 塑件幾何形狀
1、 形狀。同步帶張緊輪注塑模具的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。
塑件的幾何形狀應(yīng)盡可能保證有利于成型的原則，即在開模取出時(shí)，盡可能不采用復(fù)雜的瓣合分型與側(cè)抽芯。因此，塑件的內(nèi)外表面形狀要盡量避免旁側(cè)凹陷部分。本塑件為同步帶輪結(jié)構(gòu)圖，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用簡(jiǎn)單的兩開模。
圖2-1同步帶張緊輪注塑模具結(jié)構(gòu)圖
2、脫模斜度。由于塑料冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)使塑件緊緊包住模具型芯或型腔中的凸起部分，為了便于從塑件中抽出型芯或型腔中取出塑件，防止脫模時(shí)拉傷或擦傷塑件，因此塑件內(nèi)外表面沿脫模方向應(yīng)具有足夠的脫模斜度。
3、壁厚。塑件厚度要盡可能均勻，否則會(huì)因硬化或冷卻速度不同而引起收縮率不一致，結(jié)果在塑件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，致使塑件產(chǎn)生翹曲、縮孔、裂紋，甚至開裂等缺陷。本設(shè)計(jì)符合要求，成型部分的壁厚為一環(huán)形。
4、圓角。帶有尖角的塑件，往往會(huì)在尖角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響塑件強(qiáng)度；同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)凹痕或氣泡，影響塑件外觀質(zhì)量。為此，塑件除了使用上要求必須采用尖角之處外，其余所有轉(zhuǎn)角處均應(yīng)盡可能采用圓弧過(guò)渡。這樣，不僅避免了應(yīng)力集中，提高了強(qiáng)度，而且還增加了塑件的美觀，有利于塑件充模時(shí)的流動(dòng)。
2.4 尺寸精度
因?yàn)楸舅芗橥綆л喌耐鈿?，?duì)精度有一定的要求，但是要求不是很高，所以其精度等級(jí)取一般精度IT3，表面粗糙度按表殼類零件取0.4。
2.5 表面質(zhì)量
該塑件外觀表面粗糙度選為3.2，其余全部為12.5，表面光滑平整，表面缺陷必須避免。[4]
2.6 本章小結(jié)
通過(guò)對(duì)塑料材料的初步了解，和對(duì)加工工件的技術(shù)要求以及性能要求，確定要選擇的材料。熟悉掌握所需材料的性能和特性，是完成設(shè)計(jì)的最初要求，它在整個(gè)設(shè)計(jì)中占有重要的地位。
第3章 模具的設(shè)計(jì)
3.1 成型零件的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)
3.1.1 分型面位置的確定
如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則。
1、件質(zhì)量考慮
a、確保塑件尺寸精度。選擇分型面時(shí)，應(yīng)考慮減小由于脫模斜度造成塑件的大小端尺寸差異。由于本塑件相對(duì)高度較小，而且有自身斜度，所以可以底面為分型面。
b、確保塑件表面要求。分型面應(yīng)盡可能選擇在不影響塑件外觀的部位以及塑件外觀的要求，而且分型面處所產(chǎn)生的飛邊應(yīng)容易修整加工。
c、分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。
2、技術(shù)規(guī)格考慮
a、鎖模力考慮。即盡可能減少塑件在分型面上的投影面積。當(dāng)塑件在分型面上的投影面積接近于注射機(jī)的最大注射面積時(shí)，有產(chǎn)生溢料的可能。模具的分型面尺寸在保證一定的型腔不溢料邊距的情況下，應(yīng)盡可能減小分型面接觸面積，從而可以增加分型面的接觸應(yīng)力，防止溢料，并簡(jiǎn)化分型面的加工。
b、模板間距考慮。在該模具中，動(dòng)模的高度約為20mm，定模的高度約調(diào)60mm，.模具的閉合高度為80mm，脫模時(shí)，分型面需要打開2mm才能離開凹模，接著繼續(xù)開模約16mm才能讓出塑件及澆注系統(tǒng)脫模時(shí)需要占用的空間。這樣要求注射機(jī)在開模結(jié)束后動(dòng)、定模板之間的最小間距為18mm，根據(jù)資料XS-Z-30注射機(jī)的最大開合模行程為160mm，滿足要求。
3、模具結(jié)構(gòu)考慮
a、盡量簡(jiǎn)化脫模部件。為便于塑件脫模，應(yīng)使塑件在開模時(shí)盡可能留于動(dòng)模部分（因?yàn)樗芗捻敵鰴C(jī)構(gòu)通常都設(shè)在動(dòng)模部分）。
b、方便澆注系統(tǒng)的布置。
c、便于排溢，為了有利于氣體的排出，分型面盡可能與料流的末端重合，即底座底面。
d、模具總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，盡量減少分型面數(shù)目，盡量采用平直分型面。
e、便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時(shí)留在動(dòng)模一邊。
f、便于模具加工制造。
g、對(duì)側(cè)向抽芯的影響。
h、模具制造難易性考慮。
綜上所述，由于同步帶輪外觀質(zhì)量要求高，尺寸精度要求較高，且裝配精度要求高，但結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，模具將會(huì)采用一個(gè)分模面，一個(gè)分型面。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡可能選擇平直分型面，易于加工，易于成型。如圖3-1所示，采用A－A 這樣一個(gè)平直的分型面，分型面選在件的內(nèi)側(cè)即方便了開模，又保證了件的外觀部分的精度和美觀，A－A上部分為型芯部分，下部分為型腔部分。本設(shè)計(jì)的型腔單獨(dú)設(shè)計(jì)成一個(gè)模塊 ，固定在模板上，固定時(shí)應(yīng)加一個(gè)銷釘，防止旋轉(zhuǎn)。型芯部分有兩塊成形模塊鑲拼組成。
圖3-1 分型面確定圖
3.1.2 型腔數(shù)目的確定
型腔數(shù)目的確定可以有多種原則。
1.用的注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)
2.注射機(jī)最大鎖模力確定型腔數(shù)
3.塑件精度確定型腔數(shù)
4.性能確定型腔數(shù)
本設(shè)計(jì)的型腔的數(shù)量為“一出四”即一模四腔，已考慮了本產(chǎn)品的生產(chǎn)批量（小批量生產(chǎn)）和注射機(jī)型號(hào)。因此我們?cè)O(shè)計(jì)的模具為兩型腔的模具?？紤]到模具成型零件和抽芯結(jié)構(gòu)以及開模方式的設(shè)計(jì)[5]。
3.1.3 型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
成型零件在工作時(shí)是直接與塑料接觸，并成型塑件的，其形狀復(fù)雜，精度與光潔度要求較高。因此在選擇結(jié)構(gòu)時(shí)要既考慮保證成型塑件，又要便于制造加工。成型零件整體方式強(qiáng)度、剛度好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而鑲拼式成型零件的剛性不如整體式成型零件，且易在塑件表面留下鑲拼線痕跡，而且模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜?？紤]本塑件的待塑部分和嵌件的結(jié)構(gòu)，動(dòng)模采用鑲拼組合方式，但采用這方式可以使便于加工，保證精度。所以采用鑲拼組合方式的動(dòng)模模具的模具結(jié)構(gòu)，使模具型腔的加工簡(jiǎn)化。動(dòng)定模型腔結(jié)構(gòu)如圖3-3、圖3-4所示。成型工作尺寸如圖3-5。
圖3-2 定模結(jié)構(gòu)圖
圖3-3 動(dòng)模結(jié)構(gòu)圖
圖3-5 成型工作尺寸
3.2 動(dòng)模固定板和定模固定板
動(dòng)模固定板和定模固定板是模具的最外層裝置，動(dòng)模固定板作用是固定連接動(dòng)模部分和為了安裝在注射機(jī)上的板，定模固定板作用是固定連接定模部分和為了安裝在注射機(jī)上的板，因此要有一定的厚度，并有一定的強(qiáng)度。根據(jù)已設(shè)計(jì)的型腔和型芯模塊的尺寸，可選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)模板。即定模固定板的外形尺寸為160×160mm，厚度為15mm。動(dòng)模固定板外形尺寸為160×160mm，厚度為15mm。
下面介紹應(yīng)用Pro ENGINEER野火版模具模塊自動(dòng)生成型腔型芯的方法。
單擊菜單 文件—新建命令，打開新建對(duì)話框，選擇零件類型，輸入新建文件名稱“zuzhuang”，類型選擇制造，子類型選擇模具型腔。如圖3-5。
1、點(diǎn)選定位參照零件，在彈出的對(duì)話框中選擇已經(jīng)設(shè)計(jì)好的零件圖。如圖3-6。
2、合理的選擇開模方向后，完成參考零件的定位[6]。如圖3-7。
圖3-5 建立項(xiàng)目
圖3-6 零件加載
圖3-7零件定位
3、點(diǎn)選菜單中的創(chuàng)建選項(xiàng)，在彈出的子對(duì)話框中選擇工件同時(shí)點(diǎn)選自動(dòng)創(chuàng)建選項(xiàng)，選擇工件的坐標(biāo)系。如圖3-8。
圖3-8 型腔件的生成
4、選擇合理的偏差的尺寸。
3、選擇正確的收縮率0.05%，完成對(duì)生成零件的精度要求。
5、完成后單擊確定按鈕，即可生成你想要的模具型腔。在選擇好分型面以后即可完成對(duì)型腔零件的抽取[7]。如圖3-9。
圖3-9 型腔零件的抽取
3.3 注射機(jī)型號(hào)的確定
一般工廠的塑膠部都擁有從小到大各種型號(hào)的注射機(jī)。中等型號(hào)的占大部分，小型和大型的只占一小部分。所以我們不必過(guò)多的考慮注射機(jī)型號(hào)。具體到這套模具，采用注射機(jī)型號(hào)為XS-Z-30型
最大注射量的校核
按(3-1)式校核
KVOV=+V澆 (3-1)
式中 VO為注射成型機(jī)最大注射量 （cm）
V為塑料制品的體積（包括制品、澆道凝料和飛邊）（cm3）
Vi為一個(gè)塑料制品的體積（cm3）
V澆為澆道澆道凝料和飛邊的體積（cm3）
n 為型腔數(shù)
K為利用系數(shù)，K=0.8
利用式(3-1)得
0.8×30=24.0
4.204+2.0=18.8 （4.20是早期在零件設(shè)計(jì)完成時(shí)通過(guò)PROE系統(tǒng)自帶的分析軟件計(jì)算得出）
即 24.0>18.8
注射成型機(jī)的注射量合適。
鎖模力的校核
用式(3-2)
FOP模A分×100 (3-2)
式中 FO 為注射成型機(jī)的公稱鎖模力(KN)
25～40 MPa P模為模內(nèi)壓力(型腔內(nèi)熔休壓力)(MPa)
A分為塑料制品及澆注系統(tǒng)在分型面是的投影面積之和( cm3)
FO=250KN
P模A分×100=259.08
=227KN
即鎖模力的校核合適。[8]
3.4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)是塑料熔體從注射機(jī)噴嘴射出后到達(dá)型腔之前在模具內(nèi)流經(jīng)的通道，其主要作用是使來(lái)自注射機(jī)噴嘴的塑料熔體平穩(wěn)而順利地充模，壓實(shí)和保壓。普通流道澆注系統(tǒng)由主流道，分流道，澆口，冷料穴四部分組成。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理與否直接關(guān)系到塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
3.4.1 主流道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于主流道部分與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，所以常常將主流道部分設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)加工和熱處理，延長(zhǎng)其壽命。主流道是指從注射機(jī)噴嘴與模具接觸的部位起，到分流道為止的這一段。熔融塑料首先經(jīng)過(guò)主流道，，主流道的斷面形狀常為圓形。主流道截面面積過(guò)小，塑料在流動(dòng)過(guò)程中冷卻面積相對(duì)增加，熱量損失大，黏度增加，流動(dòng)性降低，成型壓力損失大，造成成型困難；如主流道截面面積過(guò)大，會(huì)使流道容積增大，塑料耗量增多，而且會(huì)使塑料流動(dòng)過(guò)程中壓力減弱，冷卻時(shí)間延長(zhǎng)，容易產(chǎn)生紊流或渦流，使塑件產(chǎn)生氣孔，影響塑件質(zhì)量。
為了便于凝料從主流道中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，其半錐角～內(nèi)壁必須光滑，表面粗糙度應(yīng)有Ra0. 24。其小端直徑D2=D1+（0.5～1）mm，常取4～8mm。主流道大端處應(yīng)呈圓角，其半徑常取r=1～3 mm，以減小料流轉(zhuǎn)向時(shí)的阻力。主流道的一端常設(shè)計(jì)成帶凸臺(tái)的圓盤，高度為5～10mm，并與注射機(jī)固定模板的定位孔間隙配合，襯套的球形凹坑深度常取3～5mm，R2=R1+（1～2mm）。在保證塑件成型良好的前提下，主流道的L盡量短，否則將會(huì)使主流道凝料增多，塑料損耗量大，且增加壓力損失，使塑料降溫過(guò)多而影響注射成型。通常主流道L可小于或等于60 mm。詳見圖3-10所示。
3.4.2 澆口套
由于主流道要與高溫塑料及噴嘴接觸和碰撞，所以模具的主流道部分通常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套，簡(jiǎn)稱澆注套或澆口套，可用45#表面淬火。澆注套的主要作用是：a.使模具安裝時(shí)進(jìn)入定位孔方便而在注射機(jī)上很好的定位，與注射機(jī)噴嘴孔吻合，并能經(jīng)受塑料的反壓力，不致被推出模具。b.作為澆注系統(tǒng)的主流道，將料筒內(nèi)的塑料過(guò)渡到模具內(nèi)，保證料流有力暢通地達(dá)到型腔，在注射過(guò)程中不應(yīng)有塑料溢出，同時(shí)保證主流道凝料脫出方便。
圖3-10澆口套
3.4.3 分流道設(shè)計(jì)
在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時(shí)應(yīng)設(shè)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(dòng)通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過(guò)截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過(guò)渡段。因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動(dòng)過(guò)程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。
3.4.4 分流道的形狀及尺寸
分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體流動(dòng)的通道。用于一模多腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）的場(chǎng)合。在分流道的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和金可能避免熔體溫度的降低，同時(shí)還要考慮減小流道的容積。為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形、梯形、U形、半圓形及矩形等，由于圓形截面分流道是以分型面為界分成兩部分加工，加工困難，且模具閉合后難以精確保證兩半圓對(duì)準(zhǔn)，故生產(chǎn)實(shí)際中不經(jīng)常使用；正方形截面的分流道不易于凝料的推出，也比較少用。綜合考慮，由于半圓形截面分流道在分型面一側(cè)加工，加工容易，且塑料熔體的熱量散失及流動(dòng)阻力均不大，所以實(shí)際生產(chǎn)中常用梯形和半圓截面的分流道。本塑件采用半圓形截面，半圓形截面加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動(dòng)阻力小，因此分流道設(shè)計(jì)成半圓形截面，便于分流道和主流道凝料脫模，取干道直徑為6mm，其與干道垂直的分澆道直徑為3mm。
3.5 分流道的表面粗糙度
由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較為理想，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 左右既可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。
3.5.1 分流道的布置形式
流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式，但應(yīng)遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式，如圖3-8所示。
3.5.2 澆口的設(shè)計(jì)
澆口亦稱進(jìn)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、形狀及尺寸塑件性能和質(zhì)對(duì)量的影響很大，因此合理選擇澆口位置是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。選擇澆口位置時(shí)應(yīng)遵循以下原則，并根據(jù)具體情況決定：澆口的位置選擇應(yīng)盡量避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)；澆口應(yīng)開設(shè)在塑件斷面最厚處，以利于塑料添充及補(bǔ)料；澆口位置的選擇應(yīng)使塑料的流程最短，料流變向最少，以減少流動(dòng)能量的損失；應(yīng)有利于型腔內(nèi)的氣體排出，以免由于氣體被壓縮產(chǎn)生高溫，使塑件局部碳化燒焦；應(yīng)減少或避免塑件的熔接痕，增加熔接牢度，無(wú)特殊需要，最好不要開設(shè)一個(gè)以上的澆口，否則會(huì)增加熔接痕的數(shù)量；應(yīng)防止料流將型腔、型芯、嵌件擠壓變形，對(duì)于有細(xì)長(zhǎng)型芯的圓筒形塑件，應(yīng)避免偏心進(jìn)料，以防止型芯彎曲。
3.5.2.1 澆口的選用
澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道，它是澆鑄系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的作用是在熔體充模后，澆口處首先凝固，可防止注射機(jī)螺桿或柱塞退回時(shí)熔體倒流；熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時(shí)產(chǎn)生摩擦熱，使熔體升溫，有助于充模；易于切除澆口凝料，二次加工方便；對(duì)于多型腔模具，澆口能用來(lái)平衡進(jìn)料，對(duì)于多澆口單型腔模具，澆口不僅可以用來(lái)平衡進(jìn)料，還可以用來(lái)控制熔接痕在塑料件中的位置。澆口的尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，斷面積約為分流道斷面積的3％～9％，斷面形狀常為矩形或圓形，澆口的長(zhǎng)度約為1～1.5mm。在設(shè)計(jì)澆口時(shí)往往先取較小的尺寸值，以便在試模時(shí)逐步加以修正。澆口的形狀，尺寸和位置對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大。澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。我們將采用限制性澆口。限制性澆口一方面通過(guò)截面積的突然變化，使分流道輸送來(lái)的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動(dòng)狀態(tài)，迅速面均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進(jìn)入型腔時(shí)的流動(dòng)特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時(shí)充滿，可控制填充時(shí)間、冷卻時(shí)間及塑件表面質(zhì)量，同時(shí)還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。我們采用的是側(cè)澆口。側(cè)澆口又稱邊緣澆口，國(guó)外稱之為標(biāo)準(zhǔn)澆口。側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體于型腔的側(cè)面充模，其截面形狀多為矩形狹縫，調(diào)整其截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時(shí)的剪切速率及澆口封閉時(shí)間。這燈澆口加工容易，修整方便，并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活地選擇進(jìn)料位置，因此它是廣泛使用的一種澆口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且對(duì)各種塑料的成型適應(yīng)性均較強(qiáng)；但射壓力損失大，對(duì)深型腔塑件排氣不便。具體到這套模具，澆口各部分尺寸都是取的經(jīng)驗(yàn)值。實(shí)際加工中，是先用圓形銑刀銑出直徑為Φ3 的分流道，再將材料進(jìn)行熱處理，然后用電火花加工技術(shù)加工而成。
3.5.2.2 澆口位置的選擇
模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格，初步試模后還需進(jìn)一步修改澆口尺寸，無(wú)論采用何種澆口，其開設(shè)位置對(duì)塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項(xiàng)原則。
1、盡量縮短流動(dòng)距離
2、澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處
3、必須盡量減少熔接痕
4、應(yīng)有利于型腔中氣體排出
5、考慮分子定向影響
6、避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng)
7、澆口處避免彎曲和受沖擊載荷
8、注意對(duì)外觀質(zhì)量的影響
根據(jù)本塑件的特征，綜合考慮以上幾項(xiàng)原則，每個(gè)型腔設(shè)計(jì)一個(gè)進(jìn)澆點(diǎn)。如圖3-11所示。[9]
圖3-11 澆注系統(tǒng)圖
3.6 本章小結(jié)
注射模具的功能是雙重的：賦予塑化的塑料以期望的形狀，質(zhì)量；冷卻并推出塑件。模具決定最終塑件的性能，形狀，尺寸和精度。因此在了解并掌握塑件結(jié)構(gòu)工藝性，注射成型工藝及注射機(jī)性能等基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)先進(jìn)合理的注塑模具結(jié)構(gòu)，是獲得符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求和質(zhì)量穩(wěn)定塑件的關(guān)鍵。這章是此次課程設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)，核心部分。整體的型腔和型芯結(jié)構(gòu)的完成，采用了PROE中的模具型腔設(shè)計(jì)，再參考相應(yīng)的設(shè)計(jì)手冊(cè)，精簡(jiǎn)了計(jì)算過(guò)程，如壁厚的校核等。未來(lái)我國(guó)模具事業(yè)的一個(gè)發(fā)展方向即為計(jì)算機(jī)高科技經(jīng)濟(jì)高效模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
第4章 模具結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì)
注塑模具中除了型腔模以外一般還包括定模型板、定模固定板、動(dòng)模墊板、墊塊、動(dòng)模固定板、頂出固定板、頂出墊板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、等組成。 一般定模型板與定模固定板要用銷釘定位，動(dòng)模固定板與動(dòng)模墊板要用銷釘定位。模具上所用的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘。模具外表面應(yīng)光潔，加涂防銹漆防銹。
4.1 導(dǎo)向零件
在動(dòng)、定模之間脫模系統(tǒng)中，都要用到導(dǎo)向零件。導(dǎo)向零件的作用是：保證模具在進(jìn)行裝配和調(diào)模試機(jī)時(shí)，保證動(dòng)、定模之間一定的方向和位置。導(dǎo)向零件要承受一定的側(cè)向力，起了導(dǎo)向和定位的作用。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套等。導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則為。
1、導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度。
2、根據(jù)模具的大小和形狀，一副模具一般需要2～4個(gè)導(dǎo)柱。
3、為了保證分型面很好地接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)有承屑槽，可在導(dǎo)套的孔口倒角。
4、各導(dǎo)柱、導(dǎo)套及導(dǎo)向孔的軸線應(yīng)保持平行，否則將影響合模的準(zhǔn)確性，甚至破壞導(dǎo)向零件。
5、合模時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免凸模先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致?lián)p壞成型零件。
4.1.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱孔可以直接加工在模板，這種結(jié)構(gòu)加工簡(jiǎn)單，但是未淬火的導(dǎo)向孔耐磨性差，用于塑件批量小的模具。導(dǎo)柱的長(zhǎng)度必須比凹模端面的高度高出2mm以上，以免分模后上模沒(méi)有完全脫離成型件而擦傷凸模成型表面，脫離后可按任何利于操作的位置放在工作臺(tái)上，為了使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的端部有一定倒角，也可做成圓錐形或球形；導(dǎo)柱滑動(dòng)部分按H7/f6配合，導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度可為Ra0.4；導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此可采用碳素工具鋼（T8）經(jīng)淬火處理使其硬度提高，硬度為HRC55以上?；蛘卟捎?0號(hào)鋼滲碳淬火，其表面硬度一般HRC56～60，但其硬度最好比導(dǎo)柱低相差5度左右。
4.1.2 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
采用臺(tái)階式導(dǎo)套，檢修更換方便，能保證導(dǎo)向精度。為使導(dǎo)柱比較順利地進(jìn)入導(dǎo)套孔，在導(dǎo)套孔的前端應(yīng)有倒角；導(dǎo)套孔的滑動(dòng)部分按H8/f8間隙配合，表面粗糙度為Ra0.4；導(dǎo)套的材料硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱的硬度，這樣可以改善摩擦，以防止導(dǎo)柱或?qū)桌?
導(dǎo)柱及導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式及裝配關(guān)系。如圖4-1所示。
圖 4-1 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)圖
4.2 動(dòng)模墊板設(shè)計(jì)
為了防止鑲嵌在動(dòng)模型板上的型腔或其它零件后退用的板。動(dòng)模板的厚度h可用下面計(jì)算公式：
H=K×100
F=pA
式中 F為動(dòng)模墊板受的總壓力 (N)；
A為塑料制品及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積(mm2)；
B為動(dòng)模墊板寬度（mm）；
L為支承塊距離（mm）；
p 為凹模壓力，一般取25～45MPa；
[] 為抗彎許用應(yīng)力（MPa）；
K 為修正系數(shù)，取0.6～0.75。
動(dòng)模墊板厚度參考尺寸如表4-1所示。
表4-1動(dòng)模墊板厚度參考尺寸
塑料制品澆注系統(tǒng)投影面積A (cm3)
墊 板 厚 度 (mm)
≤5
<15
>5～10
15～20
>10～50
20～25
>50～100
25～30
>100～200
30～40
>200
>40
塑料制品及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A為：
A=4π(d1/2)2 - 4π(d3/2)2 + 4LD
=πd12 -πd32 + 4LD
=π×302 -π×11.22 + 4×17×3
=26.35cm2
動(dòng)模墊板的厚度外形尺寸選用140140mm，厚度20mm。[10]
4.3 墊塊
它的主要作用是為了推板能完成推頂動(dòng)作而形成空間所用，或是調(diào)節(jié)模具的總厚度，以適應(yīng)注射機(jī)的模具安裝厚度要求，對(duì)于該模具，采用平行墊塊。由于它主要是承受壓力，所以材料可選用45號(hào)鋼。頂桿的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為56.5mm，而且還要把塑件推出至少16.5mm，這樣支承塊的長(zhǎng)度應(yīng)該為推板的長(zhǎng)度+頂桿的長(zhǎng)度+底板下面嵌件的長(zhǎng)度+一定的間隔。墊塊的高度計(jì)算式如下：
h墊塊=h限釘+h推板+h頂桿+S嵌件 （4-1）
式中，h墊塊為墊塊的高度，mm。
h限釘為頂出板限位釘?shù)母叨龋颂帪?mm。
h推板為推板的厚度，13mm。
h固定推桿固定板的厚度，12mm。
S嵌件為底板下面的嵌件長(zhǎng)度，12mm 。
∴ h墊塊=3+13+12+12
=40mm
取h墊塊=40mm。
墊塊與動(dòng)模固定板和動(dòng)模墊板（動(dòng)模板）之間可用螺釘定位，如圖 4-2所示。[11]
圖 4-2 墊塊與底板連接
4.4 推板導(dǎo)柱
為推板動(dòng)作導(dǎo)向，成滑動(dòng)配合，并且增加了動(dòng)模部分的強(qiáng)度，在動(dòng)模墊板和固定板之間起到支柱的作用，可以防止動(dòng)模板固定板變形，可以減少動(dòng)模板固定板厚度。[12]
4.5 本章小結(jié)
在完成整個(gè)模架零件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，使用了標(biāo)準(zhǔn)模架，所以整個(gè)過(guò)程的零件計(jì)算可以認(rèn)為是一種校核計(jì)算，不過(guò)我個(gè)人認(rèn)為在選擇標(biāo)準(zhǔn)模架的情況下，整個(gè)這章的計(jì)算可以省略很大一部分，但是細(xì)節(jié)的計(jì)算還是要有的，所以整個(gè)這章的計(jì)算量比較小，但是有它存在的必要性。
第5章 模具工作過(guò)程的動(dòng)畫設(shè)計(jì)
5.1 裝配
步驟1 文件－設(shè)置proe工作目錄為proesheji文件夾下，然后文件-新建命令，打開新建對(duì)話框，選擇組件類型，輸入新建文件名稱“zuzhuang”，然后確定，進(jìn)入組件工作環(huán)境。如圖5-1。
圖5-1建立裝配項(xiàng)目
步驟2 點(diǎn)擊右邊的工具欄中的“將元件添加到組件”按鈕，添加零件動(dòng)模座板。如圖5-2。
圖5-2 組件的加載
步驟3點(diǎn)擊單擊“將元件添加到組件”繼續(xù)依次添加墊塊。然后設(shè)定與動(dòng)模定板的匹配和對(duì)齊的參照平面。如圖5-3。
圖5-3元件的約束定義
步驟4 重復(fù)步驟3將其余所有元件添加，設(shè)定約束項(xiàng)目，并檢查核對(duì)，保存文件。如圖5-4。
圖5-4 完成組裝及約束配置
5.2 動(dòng)畫設(shè)計(jì)
步驟1 在Pro ENGINEER野火版中打開模具總裝圖zuzhuang.asm然后單擊應(yīng)用程序－動(dòng)畫。如圖5-5。
圖5-5 開模參數(shù)的設(shè)置
步驟2 在動(dòng)畫模式下，單擊“動(dòng)畫中的主題定義”按鈕，然后單擊“每個(gè)主體一個(gè)零件”，然后單擊新建按鈕，將最初需要移動(dòng)的元件全部選擇上并記下名稱。如圖5-6。
圖5-6 元件的配組
步驟3 單擊“拖動(dòng)模型創(chuàng)建快照”按鈕。單擊“拍下當(dāng)前配置的快照”按鈕，取第一張?jiān)M的位置變化后的照片。 如圖5-7。[14]
圖 5-7 創(chuàng)建快照
步驟4 移動(dòng)剛剛創(chuàng)建的主體形成第一個(gè)位置移動(dòng)終點(diǎn)。如圖5-8。
圖 5-8 創(chuàng)建位置終點(diǎn)動(dòng)畫
步驟5 繼續(xù)創(chuàng)建新快照，并分別將推出機(jī)構(gòu)和四個(gè)塑件重新設(shè)置一個(gè)主體，創(chuàng)建脫出快照，創(chuàng)建塑件下移快照。如圖5-9。
圖 5-9 創(chuàng)建塑件的推出及下落快照
步驟6 創(chuàng)建推桿復(fù)位的快照和合模快照。如圖5-10。
圖 5-10 創(chuàng)建模具合?？煺?
步驟7 單擊“創(chuàng)建新關(guān)鍵幀序列”按鈕。將關(guān)鍵幀按照順序排列插入。如圖5-11。
圖 5-11 排列關(guān)鍵幀序列
步驟8單擊工具－動(dòng)畫時(shí)間域。設(shè)置動(dòng)畫的時(shí)間和幀頻。如圖5-12。
圖 5-12 設(shè)置動(dòng)畫的時(shí)長(zhǎng)和幀頻
步驟9 單擊“啟動(dòng)動(dòng)畫”按鈕來(lái)錄制動(dòng)畫。如圖5-13。
圖 5-13 錄制動(dòng)畫
步驟10 單擊“回放”按鈕，生成動(dòng)畫并捕捉生成動(dòng)畫文件。如圖5-14。
圖 5-14 錄制動(dòng)畫
5.3 本章小結(jié)
本章所介紹的是比較復(fù)雜的動(dòng)畫生成過(guò)程，全部以