注射模具（共9篇）
注射模具 篇1
0 引言
广东省东莞市某企业对一防护罩制件采用注射成型大批量生产, 要求对该注射成型模具进行温度调节系统设计, 以满足生产需要。下面介绍笔者对塑料制件注射成型模具温度调节系统的设计方法。
1 防护罩制件生产分析
防护罩 (如图1所示) 的原料ABS经过注射机的加热成熔融状后被注射入模具型腔成型, 制件成型后需冷却才有一定的强度和刚度, 模具推出机构才能将制件顺利推出。如果采用自然冷却, 产品的生产周期长、成本高, 另外, 当熔融塑料注入温度太低或温度太高的模具型腔, 则会出现塑料充不满型腔、生产周期过长或产品质量变差等情况。所有这些对制件的产品质量和经济性都有极大的影响。
2 防护罩注射成型模具冷却系统设计
(1) 冷却水体积流量计算
查表1成型ABS塑料的模具平均工作温度为60℃, 用常温20℃的水作为模具冷却介质, 其出口温度为30℃, 每次注射质量m=0.36kg, 注射周期60s。
查表2, 取ABS注射成型固化时单位质量放出热量△h=3.5×105J/kg。
冷却水的体积流量计算如下:
式 (1) 中:V——所需冷却水的体积, m3/min;
m——包括浇注系统在内的每次注入模具的塑料质量, m=0.36kg;
n——每小时注射的次数, n=60;
ρ——冷却水在使用状态下的密度, m3;
CP——冷却水的比热容, 4 187J/ (kg·℃) ;
t1——冷却水出口温度, 30℃;
t2——冷却水入口温度, 20℃;
△h—从熔融状态的塑料进入型腔时的温度到塑料冷却脱模温度为止, 塑料所放出的热焓量, △h=3.5×105J/kg。
代入式 (1) 得:
(2) 冷却管道直径的确定
根据冷却水体积流量V查表3可初步确定冷却管道直径。从表中可以看出, 生产该塑件所需的冷却水体积流量V很小, 在设计时可以不考虑冷却系统设计。所以冷却回路所需的总表面积、冷却回路的总长度等无须计算。
但该塑件生产批量大, 为了降低冷却时间, 缩短成型周期, 提高生产率, 可以在模板上设计几根冷却水管, 以便于在生产中灵活调整和控制。因此查表3经验表格, 初步确定冷却管道直径为Φ10mm。
注意:冷却水孔的直径既可通过表3确定, 也可根据制件的平均壁厚来确定。平均壁厚为2mm时, 水孔直径可取10~14mm (无论多大的模具, 水孔的直径不能大于14mm, 否则冷却水难以成为湍流状态, 以致降低热交换效率) , 二者结论一致。
因此, 防护罩注射成型模具冷却系统的冷却水道直径取Φ10mm。
(3) 冷却系统结构设计
防护罩注射成型模具的冷却分为两部分, 一部分是型腔的冷却, 另一部分是型芯的冷却。
1) 型腔冷却水道结构。型腔的冷却是由定模板 (中间板) 上的两条Φ10mm的冷却水道完成的, 如图2所示。
2) 型芯冷却水道结构。型芯的冷却如图3所示, 在型芯内部开有Φ16mm的冷却水孔, 中间用隔水板2隔开, 冷却水由支承板5上的Φ10mm冷却水孔进入, 沿着隔水板的一侧上升到型芯的上部, 翻过隔水板, 流入另一侧, 再流入另一侧, 再流回支承板上的冷却水孔内, 然后继续冷却第二个型芯, 最后由支承板上的冷却水孔流出模具。型芯1与支承板5之间用密封圈3密封。
1.型芯2.隔水板3.密封圈4.动模板 (型芯固定板) 5.支承板
3 结论
由生产实际表明, 模具温度及其波动对塑料制件的收缩率、尺寸稳定性、力学性能、变形、应力开裂和表面质量等均有影响。模具温度过低, 熔体流动性差, 制件轮廓不清晰, 甚至充不满型腔或形成熔接痕, 制件表面不光泽、缺陷多、力学性能低。缩短注射成型周期就是提高生产效率, 其关键在于缩短冷却时间。通过调节塑料和模具的温差, 在保证制件质量和成型工艺顺利进行的前提下, 降低模具温度有利于缩短冷却时间, 提高生产效率。在模具中设置温度调节系统, 通过控制模具温度, 使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产率, 达到预期目的。
摘要：模具温度 (模温) 指模具型腔和型芯的表面温度。不论是热塑性塑料还是热固性塑料成型, 模具温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产率及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。主要介绍一防护罩制件注射模具调温系统设计方法, 通过有效的对模具温度进行调节, 对模具进行冷却或加热, 必要时两者兼有, 从而达到控制模温的目的。
关键词：模温,注射模具,调温系统,批量生产
参考文献
[1]刘彦国.塑料成型工艺与模具设计[M].北京:人民邮电出版社, 2009.
[2]李俊松.塑料模具设计[M].北京:人民邮电出版社, 2007.
[3]齐卫东.塑料模具设计与制造[M].北京:高等教育出版社, 2004.
注射模具 篇2
应用科技学院
题 目： 肥皂盒注射模具设计 专 业： 机械制造与自动化 学生姓名： 祝顺君 指导教师： 刘水寿
日 期： 2013年10月27日
摘 要
大学二年的在校学习已经结束，毕业设计是大学课程最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。在完成大学二年的课程学习和课程、顶岗实习，我熟练地掌握了机械制图（Auto CAD）、机械设计、机械制造等专业基础课和塑料成型与模具设计、模具材料与热处理以及Pro/e、CAXA制造工程师计算机软件等专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。
本课题是针对我们日常生活中常用的肥皂盒的注射模具模具设计，通过对塑件进行工艺分析及比较，最终设计出注射模。该课题从产品结构工艺性、具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核等做详细介绍，并且简单的编制了模具的制造加工工艺性。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是肥皂盒注塑模的设计。设计出一套注射模来生产肥皂盒塑件产品，以实现自动化提高生产。针对肥皂盒的具体结构，该模具是潜伏式浇口的（单）分型面注射模具。通过模具设计表明模具能达到肥皂盒的质量和加工工艺要求。
在设计过程中，我通过在图书馆借阅相关手册和书籍，充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。在设计中难免会遇到一定的困难，但通过指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师给予指正。
关键词：注射模具 肥皂盒 设计
目 录
..............................................................................................................................6 第一章
塑件成型工艺分析
1.1肥皂盒的结构设计................................................................................................................................6 1.2肥皂盒材料的选择及成型工艺分析....................................................................................................6 1.2.1根据塑件的结构及使用要求，我选择聚苯乙烯（PS）.........................................................6
..................................................................................................................................7 第二章
塑件工艺性分析
2.1分析塑件的结构工艺性........................................................................................................................7 2.2工艺性分析............................................................................................................................................7 2.3 注射机的选择.......................................................................................................................................8 第三章
塑件在模具中的位置与浇注系统的设计..........................................................................................8 3.1 型腔数目的确定...................................................................................................................................8 3.2 型腔的分布...........................................................................................................................................9 3.3 分型面的选择.....................................................................................................................................10 3.4 浇注系统的设计.................................................................................................................................10 3.4.1 浇注系统的组成及设计原则..................................................................................................11 3.4.2 主流道的设计..........................................................................................................................11 3.4.3 分流道的设计..........................................................................................................................12 3.4.4 浇口的设计..............................................................................................................................13 3.4.5 冷料穴和拉料杆的设计..........................................................................................................14 3.4.6 排气系统的设计......................................................................................................................15
....................................................................................................................15 第四章
成型零部件的结构设计
4.1凹模的结构设计..................................................................................................................................16 4.2 型芯结构的设计.................................................................................................................................16 4.2.1主型芯的设计...........................................................................................................................16 4.2.2小型芯的设计...........................................................................................................................16 4.3成型零部件工作尺寸的计算..............................................................................................................17 4.3.1计算成型零部件工作尺寸要考虑的因素...............................................................................17 4.3.2成型零部件相关尺寸的计算...................................................................................................17
............................................................................................................................18 第五章
结构零部件的设计
5.1模架的选择..........................................................................................................................................18 5.2支撑零部件的设计..............................................................................................................................19 5.2.1支撑板的设计...........................................................................................................................19 5.3合模导向机构的设计..........................................................................................................................19 5.3.1导向机构设计要点...................................................................................................................20 5.3.2导柱的设计...............................................................................................................................21 5.3.3导套的设计...............................................................................................................................21
................................................................................................................................22 第六章
推出机构的设计
6.1推出机构的设计原则..........................................................................................................................22 6.2推出机构的选择..................................................................................................................................23 6.3推出力的计算......................................................................................................................................23 6.4推出机构的导向与复位......................................................................................................................24 6.4.1推出机构的导向.......................................................................................................................24
....................................................................................................................24 第七章
加热、冷却系统的设计
7.1冷却回路尺寸的确定..........................................................................................................................24 7.2冷却回路孔直径的确定......................................................................................................................25 7.3冷却回路的布置..................................................................................................................................25 7.4模具加热系统的设计..........................................................................................................................25................................................................................................................................25 第八章
主要尺寸的校核
8.1注塑机相关参数的校核......................................................................................................................25 8.1.1注塑压力的校核.......................................................................................................................25 8.1.2锁模力的校核...........................................................................................................................26 8.1.3开模行程和塑件推出距离的校核...........................................................................................26 8.1.4模具与注塑机安装部位相关尺寸的校核...............................................................................26 8.2模具厚度的校核..................................................................................................................................26 8.3注射模具工作原理装配图..................................................................................................................26................................................................................................................................................28 第九章
结束语
................................................................................................................................................28 参
考
文
献
第一章 塑件成型工艺分析
1.1肥皂盒的结构设计
根据塑件的结构分析，本设计塑件的三维尺寸为100×70×25（㎜），壁厚为1㎜，外部圆角为R20㎜，底部与侧壁圆角为R5㎜。其图形如1—1所示：
1—1
肥皂盒在我们生活中极为普遍，几乎每家都要用到。其结构也各种各样。本次设计以使用方便为原则，设计出一套生产结构简单，使用方便，使用寿命长的肥皂盒注射模具。
1.2肥皂盒材料的选择及成型工艺分析
1.2.1根据塑件的结构及使用要求，我选择聚苯乙烯（PS）。(1)、PS的概述
PS是一种无色、透明、质坚、性脆，似玻璃状的非晶型塑料。其密度为1.04～1.07g/cm3,吸水率为0.02%～0.05%，PS制品能在潮湿环境下保持其强度和尺寸稳定性。在设计PS制品时应避免尖角、缺口。同时，壁厚差距不宜过大，应尽量均匀、一致，以减小应力开裂现象，耐热性差。
PS的特点：
优点：PS价格低廉，透明性、刚性、着色性及模塑性好，吸湿性低。缺点：冲击强度差，耐化学试剂和耐融试剂性不好。质硬而脆不耐沸水易燃烧。
（2）、PS的成型加工性能
①
流动性：熔融状态下的表观黏度随温度和剪切应力的增高而降低，因此在成型加工时，要降低熔融黏度以提高流动性。同时，避免树脂在高温下的热、氧降解。
② 吸湿性：PS的吸湿性小，约为0.02%～0.05%。成型前可不干燥，为提高表面光泽，可先在70℃的温度下预热1～2h。
③ 收缩率及其变化范围小，在0.4%～0.7%之间，有利于成型出尺寸精度较高，尺寸稳定性较好的制品。一般型腔脱模斜度为35′～1°30′，型芯脱模斜度为30′～1°。
④ 宜采用高料温（108～215℃），高模温（<70℃）及低注射压力、延长注射时间，有利于减小内应力，防止缩孔和变形。
第二章 塑件工艺性分析
2.1分析塑件的结构工艺性
该塑件尺寸中等，整体结构较简单，精度要求相对较低，再结合其材料性能，我选择一般精度等级：五级。
塑件工艺参数：
成型时间：注射时间：0s~3s 模具温度：20~60℃
保压时间：15s~40s 喷嘴温度：180~190℃
冷却时间：15s~30s 保压压力：30~40Mp 总周期： 40s~90s 注射压力：60~100Mpa选用70 Mpa 结论：由分析可确定为注射成型的模具。2.2工艺性分析
为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用潜伏式浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面上，而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。塑料熔体通过型腔的侧面或推杆的端部注入型腔，因而塑件外面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。2.3 注射机的选择
注射机的选择应考虑的因素很多，除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外，还有模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数密节相关，如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过较核来设计模具与选择注射机型号。
按图1—1塑件所示尺寸近似计 塑件质量：M≈26g 塑件体积：M≈24.7㎝3
根据塑件的结构及尺寸，我初选的注射机为国产注射机XS-ZY-125卧式注射机。该注射机参数为：
额定注射量：125㎝3 螺杆直径：42㎜ 注射压力：120Mp 锁模力:900KN 注射时间：1.6s 最大成型面积：320㎝2 模具最大厚度：300㎜ 模具最小厚度：200㎜ 注射方式：螺杆式 最大开合模行程：300㎜ 拉杆空间：260×290㎜ 定位圈尺寸：ø100㎜ 中心距：230㎜ 动、定模固定板：428×458㎜ 喷嘴球半径：18㎜ 喷嘴口直径：4㎜ 顶出形式：两侧设有顶杆
第三章 塑件在模具中的位置与浇注系统的设计
3.1 型腔数目的确定
与多型腔模具比较，单型腔模具具有塑件形状和尺寸一致性好、成型工艺条件易控制、模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期时间短等特点。但是，在大批量生产的情况下，多型腔应为更适合的形式，它可以提高生产效率，降低塑件的整体成本。
根据注射机的额定锁模力来确定型腔的数目, n≤(Fp-pA1)/pA 式中
Fp…………注射机的额定锁模力，N;900KN P…………塑料熔体在型腔中的成型压力，MPa;70 A1…………浇注系统在分型面上的投影与型腔不重叠部分的面积，㎜2；164 A…………单个塑件在分型面上的投影，㎜2。5706 n≤(900000-70×164)/70×5706 n≤2.21 根据以上计算，我确定选用一模两腔制。3.2 型腔的分布
对于多型腔模具由于型腔的排布与浇注系统密切相关，所以在模具设计时应综合加以考虑。型腔的排布应使每个型腔都能通过浇注系统从总压力中均等地分得所需的足够压力，以保证塑料熔体能同时均匀地填充每个型腔，从而使各个型腔内的塑件质量均一稳定。多型腔模具的型腔在模具分型面上的排布形式有两种，即平衡式排布和非平衡式排布。本设计为一模两腔制。所以，型腔的分布如下图3—1：
3—1 3.3 分型面的选择
分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它与模具的整体结构、浇注系统的设计塑件的脱模和模具的制造工艺等有关，因此分型面的选择是注射模具设计的一个关键步骤。
分型面位置选择的总体原则，是能保证塑件的质量、便于塑件脱模及简化模具的结构，分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较具体可以从以下方面进行选择。
分型面的选择原则：
① 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。② 分型面的选择应有利于塑件顺利脱模 ③ 分型面的选择应保证塑件的精度要求 ④ 分型面的选择应满足塑件的外观质量要求 ⑤ 分型面的选择应便于模具的加工制造 ⑥ 分型面的选择应便于排气
除了以上这些基本因素外，分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上投影面积的大小以避免接近或超过所选用注射机的最大注射面积而可能产生溢流现象。
3—2
3.4 浇注系统的设计
浇注系统可分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统控制着塑件成型过程中充模和补料两个重要阶段，对塑件质量关系极大。浇注系统是指从注塑机喷嘴进入模具开始，到型腔入口为止的那一段流道。
3.4.1 浇注系统的组成及设计原则
浇注系统由：主流道、分流道、浇口、冷料穴组成。浇注系统的设计原则 ① 了解塑料的成型性能 ② 尽量避免或减少产生熔接痕 ③ 有利于型腔气体的排出 ④ 防止型芯变形和嵌件位移 ⑤ 尽量采用较短的流程充满型腔 ⑥ 流动距离比和流动面积比的校核 3.4.2 主流道的设计
主流道是指浇注系统中从注射喷嘴与模具接触处道分流道为止的塑料熔体的流动通道。他的形状与尺寸对塑料熔体流动速度和冲模时间有较大影响，因此必须使熔体的温度降低和压力损失最小。
主流道的设计要点：主流道通常垂直于分型面设计在模具的浇口套中，呈圆锥形，锥角一般为2°～6°，以便于凝料从浇口套中拔出。小端直径比注射机喷嘴直径大0.5～1㎜。由于其小端前面是球面，其深度为3～5㎜。主流道球面半径比喷嘴球面半径大1～2㎜。流道面粗糙度为Ra≤0.8μm。
3—3 浇口套的制造： 浇口套一般采用碳素工具钢（T8A、T10A）制造，热处理淬火硬度35～57HRC。浇口套与模板之间的配合采用H7/m6过渡配合，浇口套与定位圈采用H9/f9配合。定位圈外径比注射机模板上的定位孔直径小0.2㎜以下。
主流道凝料体积
V主=（л/4）d2L=(3.14/4)×[(7.1+4)/2]×2×30=259.05㎜3≈0.26㎝3
3.4.3 分流道的设计
分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。其作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。设计时应注意尽量减少流动过程中的热量与压力的损失。
① 分流道的形状与尺寸 分流道开设在动定模分型面的两侧或任意一侧，其截面形状应尽量使其比表面积（流道表面积与其体积之比）小。常用分流道截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形及矩形。
分流道截面尺寸视塑料品种、塑件尺寸、成型工艺条件及流道长度等因素来确定。
② 分流道的长度 根据型腔在分型面上的排布情况，分流道可分为一次分流道、二次分流道等。分流道的长度要尽可能短，且少弯折，以减少热量与压力的损失，节约塑料材料和降低耗能。
③ 分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度要求不能太低，一般Ra取1.6μm。
④ 分流道在分型面上的布置形式 分流道在分型面上的布置形式与型腔在分型面上的布置形式密切相关。其应遵循两个原则：一是排列尽量紧凑，以缩小模板尺寸；二是流程尽量短，对称分布使胀模力的中心与注射机锁模力的中心一致。
3—4
3.4.4 浇口的设计
浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道，其设计与位置的选择是否恰当，直径关系到塑件能否完好、高质量的注射成型。
本设计中，我选择矩形侧浇口浇口。该浇口在国外被称为标准浇口，位于模具的分型面上。塑料熔体从内侧或外侧注入型腔，其截面多为矩形。改变浇口的宽度和厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。该接口因加工和修整方便而被广泛应用，普遍应用于中小型塑件的多型腔模具中，且对各种塑料的成型适应性较强。
由于该浇口截面小，减少了浇注系统塑料的消耗量，同时去除浇口容易，且不留明显痕迹。但这种浇口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不利。
1）浇口位置的选择
浇口的形式很多，但无论采用哪种形式，其开设的位置对塑件的成型性能及成型质量影响都很大。因此，合理开设浇口位置是提高塑件成型质量的一个重要环节。选择浇口位置时，需要根据塑件的结构与工艺特征、成型质量要求，并分析塑件原材料的工艺特性与塑料熔体在模具内的流动状态、成型的工艺条件进行综合考虑。
浇口位置的设计原则： ① 尽量缩短熔体的流动距离 ② 避免熔体破裂现象引起的塑件缺陷 ③ 浇口应设在塑件的壁厚处 ④ 考虑分子定向影响 ⑤ 减少熔接痕提高熔接强度
此外，浇口位置的选择还应注意到实际塑件型腔的排气问题、塑件外观的质量问题等。
2）浇口尺寸的计算
参考《塑料成型工艺与模具设计》5.2.4浇口的设计（P119）可知，对于中小型塑件侧向进料的侧浇口。一般宽度b=1.5～5.0㎜，厚度t=0.5～2.0㎜.所以，我取b为3.0㎜，t为1.0㎜。
3.4.5 冷料穴和拉料杆的设计
冷料穴的作用：容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体冲模速度，又影响成型塑件的质量。冷料穴除以上作用外，还有便于在该处设置主流道拉杆的作用。
拉料杆的设计：
拉料杆的作用：注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流道中的凝料从定模浇口套中被拉出。最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统中的凝料一起推出模外。
主流道拉料杆有两种基本形式，一种是推杆形式的拉料杆，其固定在推杆固定板上。另一种是仅适用于推件板脱模的拉料杆。因此，我选择推杆是球字形的拉料杆。
3—6
3.4.6 排气系统的设计
排气槽的作用主要有两点。一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。越是薄壁制品，越是远离浇口的部位，排气槽的开设就显得尤为重要。另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设，因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的各种缺陷，减少模具污染等。那么，模腔的排气怎样才算充分呢？一般来说，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排气是充分的。
适当地开设排气槽；可以大大降低注射压力、注射时间。保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机器的能量消耗。其设计往往主要靠实践经验，通过试模与修模再加以完善，此模我们利用模具零部件的配合间隙及分型面自然排气。
第四章 成型零部件的结构设计
模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。
设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。4.1凹模的结构设计
凹模也就是所谓的型腔，是成型塑件外表面的主要零件，按结构不同可分为整体式和组合式。
根据此次设计的要求和加工特点来看，我选择整体式凹模，其优点为：结构牢固，不易变形，不会产生塑件拼接线痕迹。缺点：加工困难，热处理不方便。所以其常用于形状简单的中小模具上。4.2 型芯结构的设计
成型塑件内表面的零件称为型芯或凸模，其类型有主型芯、小型芯、螺纹型芯、和螺纹型环等。本设计塑件有小孔，所以需设计主型芯和小型芯。
4.2.1主型芯的设计
主型芯按结构形式可分为整体式和组合式两种。整体式主型芯结构牢固，但不便加工，消耗的模具钢多，主要用于工艺试验或小型模具上形状简单的型芯；组合式型芯往往用于形状复杂的型芯。鉴于本设计塑件结构简单，我采用整体式主型芯。
4.2.2小型芯的设计
小型芯是用来成型塑件上的小孔或槽。小型芯单独制造后，再嵌入模板中。本设计中，肥皂盒底部有十个长形漏水孔，由于塑件的精度要求较低。因此，不再进行小型芯的设计。而是直接设在主型芯上。4.3成型零部件工作尺寸的计算
4.3.1计算成型零部件工作尺寸要考虑的因素（1）塑件的平均收缩率
S＝(Smin＋Smax)／2 ＝(0.4%＋0.7%)／2 ＝0.55%（2）模具成型零件的制造误差
模具成型零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要因素之一。一般模具成型零件的制造精度取塑件公差值的1／3。（3）成型零件的磨损
实践证明，对于一般的中小型塑件，最大磨损量可取塑件公差的1／6。（4）模具安装配合误差
4.3.2成型零部件相关尺寸的计算
（1）型腔径向尺寸的计算
根据公式：Lm=[LS（1+S）－3Δ/4] δz0 Lm1=[LS1（1+S）－3Δ/4] δz0 =[100×(1+0.55%)-3×0.015/4] 0.3750 =100.5390.3750 Lm2=[LS2（1+S）－3Δ/4] δz0 =[104×(1+0.55%)-3×0.015/4] 0.3750 =104.5610.3750 Lm3=[LS3（1+S）－3Δ/4] δz0 =[70×(1+0.55%)-3×0.015/4] 0.3250 =70.3740.3250 Lm4=[LS4（1+S）－3Δ/4] δz0 =[74×(1+0.55%)-3×0.015/4] 0.3250 =74.3960.3250 Lm5=[LS5（1+S）－3Δ/4] δz0 =[20×(1+0.55%)-3×0.015/4] 0.3250 =20.0990.3250
（2）型芯径向尺寸的计算
根据公式lm=[lS（1+S）+3Δ/4] 0-δz得 lm1=[lS1（1+S）+3Δ/4] 0-δz =[98×(1+0.55%)+3×0.015/4] 0-0.375 =98.5500-0.375
lm2=[lS2（1+S）+3Δ/4] 0-δz =[68×(1+0.55%)+3×0.015/4] 0-0.325
0
=68.385-0.325 lm3=[lS3（1+S）+3Δ/4] 0-δz =[5×(1+0.55%)+3×0.015/4] 0-0.325
0
=5.038-0.325
（3）型腔深度尺寸的计算
δ
（Hm）+0δz=[ HS(1+S)－xΔ] 0z
=[25×(1+0.55%)－0.009×2/3] 00.375
=25.13100.375
（4）型芯高度尺寸的计算
(hm)0_δz=[ hS(1+S)＋xΔ] _δ0z
0 _
=[25×(1+0.55%)＋0.009×2/3]0.325
0 _
=25.1430.325（5）中心距尺寸的计算 Cm=(1＋S)Cs =（1＋0.55%）×68 =68.374 第五章 结构零部件的设计
5.1模架的选择
模架设计、制造塑料注射模的基础部件。我国已于1998年完成《塑料注射模中小型模架》、《塑料注射模大型模架》等国家标准，因此，为了简化设计步骤，缩短设计周期，便于模具的维修和结构零部件的更换，我选用标准模架。
标准模架的选择要点 在模具设计时，应根据塑件图样及技术要求，分析、计算、确定塑件形状类型、尺寸范围、壁厚、孔形及孔位，尺寸精度及表面性能要求以及材料性能等，以制定塑件成型工艺，确定进料口位置、塑件重量以及型腔数，并选定注射机的型号和规格等等。选用标准模架的要点如下：
① 模架厚度H和注射机的闭合距离L 对于不同型号及规格的注射机，不同结构形式的锁模机构具有不同的闭合距离。模具厚度与闭合距离的关系为：
Lmax≤H≤Lmin 式中 H…………模架厚度;Lmax…………注射机最大闭合距离;Lmin…………注射机最小闭合距离.所以，由所选注射机得模架厚度的范围为200～300㎜。
② 开模行程与定、动模分开的间距与推出塑件所需行程之间的尺寸关系 设计时须计算确定，在取出塑件时的注射机开模行程应大于取出塑件所需的动、定模分开的距离，而模具推出塑件距离须小于顶出液压缸的额定顶出行程。
③ 选用的模架在注射机上的安装 安装时需注意：模架外形尺寸不应受注射机拉杆间距的影响；定位孔径与定位环尺寸需配合良好；注射机推出杆孔的位置和顶出行程是否合适；喷嘴孔径和球面半径是否与模具的浇口套孔径和凹球面尺寸相配合；模架安装孔的位置和孔径与注射机的移动模板上的相应螺孔相配。
④ 选用模架应符合塑件及其成型工艺的技术要求 为保证塑件质量和模架的使用性能及可靠性，需对模架组合零件的力学性能，特别是它们的强度和刚度进行准确地计算和校核，以确定动、定模及支撑板的长、宽、高尺寸，从而正确地选定模架的规格。5.2支撑零部件的设计
用于防止成型零部件及各部分机构在成型压力作用下发生变形超差现象的零部件称为支撑零部件。支撑零部件主要有支撑板、垫板、支撑块、支撑板支撑柱等。
5.2.1支撑板的设计
支撑板又称动模垫板是垫在动模型腔下面的一块平板，其作用是承受成型时塑料熔体对动模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部产生过大的变形和防止型芯脱出型芯固定板。
支撑板的设计要点：支撑板应具有较高的平行度和必要的硬度和强度，应结合动模成型部分受力状况进行厚度计算。
因我选用标准模架，所以支撑零部件也选用标准件，不需再设计。5.3合模导向机构的设计
合模导向机构是保证动、定 模合模时，正确定位和导向的零件。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。本设计采用导柱导向。导向机构有以下作用：
① 定位作用 模具闭合后，保证动、定模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精度。
② 导向作用 合模时，首先是导向零件接触，引导动、定模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件的损坏。
③承受一定的侧向压力 塑料熔体在充形过程中可能产生单向侧向压力，此时导柱将承受一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。
5.3.1导向机构设计要点
① 小型模具一般只设置两根导柱，当其元合模方位要求，采用等径且对称布置的方法，若有合模方位要求时，则应采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。大中型模具常设置三个或四个导柱，采取等径不对称布置，或不等径对称布置的形式。
② 直导套常应用于简单模具或模板较薄的模具；Ⅰ型带头导套主要应用于复杂模具或大、中型模具的动定模导向中；Ⅱ型带头导套主要应用于推出机构的导向中。
③ 导向零件应合理分布在模具的周围或靠近边缘部位；导柱中心到模板边缘的距离δ一般取导柱固定端的直径的1～1.5倍；其设置位置可参见标准模架系列。
④ 导柱常固定在方便脱模取件的模具部分；但针对某些特殊的要求，如塑件在动模侧依靠推件板脱模，为了对推件板起到导向与支承作用，而在动模侧设置导柱。
⑤ 为了确保合模的分型面良好贴合，导柱与导套在分型面处应设置承屑槽；一般都是削去一个面，或在导套的孔口倒角，⑥ 导柱工作部分的长度应比型芯端面的高度高出6～8mm，以确保其导向作用。
⑦ 应确保各导柱、导套及导向孔的轴线平行，以及同轴度要求，否则将影响合模的准确性，甚至损坏导向零件。
⑧ 导柱工作部分的配合精度采用H7/f7（低精度时可采用H8/f8或H9/f9）；导柱固定部分的配合精度采用H7/k6（或H7/m6）。导套与安装之间一般用H7/m6的过渡配合，再用侧向螺钉防止其被拔出。
⑨ 对于生产批量小、精度要求不高的模具，导柱可直接与模板上加工的导向孔配合。通常导向孔应做志通孔；如果型腔板特厚，导向孔做成盲孔时，则应在盲孔侧壁增设通气孔，或在导柱柱身、导向孔开口端磨出排气槽；导向孔导滑面的长度与表面粗糙度可根据同等规格的导套尺寸来取，长度超出部分应扩径以缩短滑配面。
5.3.2导柱的设计 导柱的结构形式如图
导柱结构的技术要求：
① 长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出8～12㎜，以免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔的情况。
② 形状 导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。③ 材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用20钢（经表面渗碳淬火处理）或者T10、T8（经淬火处理），硬度为50～55HRC。导柱固定部分的表面粗糙度为Ra=0.8μm。导向部分的表面粗糙度为Ra=0.8～0.4μm。
④ 数量及分布 导柱应合理的分布在模具分型面的四周，导柱中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度（导柱中心到模具边缘的距离通常为导柱直径的1.5倍）。导柱的布置采用等直径不对称分布。
⑤ 配合精度 导柱固定端与模板之间采用H7/m6的过渡配合导柱的导向部分采用H8/f7的间隙配合。
5.3.3导套的设计
因本设计模具结构较简单，我选用直导套。该导套结构简单，加工方便。导套的结构和技术要求
① 形状 导套前端要进行倒圆角，且做成通孔。若做成盲孔，应开排气孔或排气槽。
② 材料 可用与导柱相同的材料，其硬度略低于导柱的硬度，以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛。
③ 固定形式及配合精度 与模板采用H7/r6配合，用止动螺钉紧固。
第六章 推出机构的设计
塑件的推出是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品的推出是不可忽视的。推出机构一般由推出、复位和导向三大部件组成。6.1推出机构的设计原则
① 设计推出机构时应尽量使塑件留于动模一侧 由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。正因如此，在分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。
② 塑件在推出过程中不发生变形和损坏 为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置。推力点应作用在制品刚性好的部位，如筋部、凸缘、壳体形制品的壁缘处，尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出。从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。
③ 不损坏塑件的外观质量 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，或隐蔽面和非装饰面，对于透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。
④ 合模时应使推出机构正确复位 设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。推出机构的种类按动力来源可分为手动推出，机动推出，液压气动推出机构。
⑤ 推出机构应动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利脱模。6.2推出机构的选择
推出机构按模具的结构特征可分为一次推出机构、定模推出机构、二次推出机构、浇注系统推出机构、带螺纹的推出机构等，经过分析本设计塑件结构特征，我选用一次推出机构。为了成型出外观完美的制件，我选择推件板推出机构。
推件板推出机构是由一块与凸模按一定配合精度相配合的模板和推杆组成。随着推出机构开始工作，推杆推动推件板，推件板从制件的端面将其从型芯上推出。因此，推出力的作用面积大而均匀，推出平稳，塑件上没有推出痕迹。
推件板的设计要点
① 推件板与型芯应呈3°~10°的推面配合，以减少远动摩擦，并起辅助定位以防止推件板偏心而溢料；推件板与型芯侧壁之间应有0.20~0.25mm的间隙，以防止两者间的擦伤而或卡死，推件板与型芯间的配合间隙以不产生塑料溢料为准，塑料的最大溢料间隙可查表，推件板与型芯相配合的表面粗糙度可以取Ra0.8~0.4μm。
② 推件板可用经调质处理的45钢制造，对要求比较高的模具，也可以采用T8或T10等材料，并淬硬到53~55HRC，有时也可以在推件板上镶淬火衬套以延长寿命。
③ 当用推件板脱出元通孔的大型深腔壳体类塑件时，应在型芯上增设一个进气装置，以避免塑件脱模时在型芯与塑件间形成真空。
④ 推件板复位后，在推板与动模座板间应留有为保护模具的2~3mm空隙。6.3推出力的计算
查资料得推出力的计算公式： Ft=Ap(μcosα-sinα)式中： A…………塑件包络型芯的面积，通过AutoCAD面域计算，本设计塑件包络型芯的面积为13330㎜2。
P…………塑件对型芯单位面积上的包紧力。一般情况下，模外冷却的塑件，p取2.4×107～3.9×107Pa；模内冷却的塑件，取0.8×107～1.2×107Pa。本设计中我取1.0×107Pa。
μ………… 塑件对钢的摩擦系数，一般取0.1～0.3，本设计中我取0.2。
α………… 脱模斜度。本设计型芯脱模斜度为1°。因此，本设计推出力通过上述公式计算约为2.4×1010Pa 6.4推出机构的导向与复位
推出机构在注射模工作时，每开合模一次，就往复运动一次，除了推杆和复位杆与模板的滑动配合外其余部分均处于浮动状态。推杆固定板与推杆的重量不应作用在推杆上而应该由导向零件来支撑。另外，考虑到推出机构往复运动的灵活和平稳，必须设计推出机构的导向装置。推出机构在开模推出塑件后，为下一次的注射成型，还必须使推出机构复位。
6.4.1推出机构的导向
推出机构的导向装置通常由推板导柱和推板导套组成。对于简单的小型模具，也可由推板导柱直接与推杆固定板上的孔组成。
第七章 加热、冷却系统的设计
7.1冷却回路尺寸的确定
在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度的要求不尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。7.2冷却回路孔直径的确定
因本设计塑件为薄壁、质量轻的制品，所以我设计冷却孔径为10㎜双孔冷却水道。
7.3冷却回路的布置
设置冷却效果良好的冷却水回路的模具是缩短成型周期、提高生产效率最有效的方法，也是成型出高质量塑件的重要因素。设置冷却回路，应注意以下几点：
① 冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大，以使型腔表面的温度趋于均匀，防止塑件不均匀收缩和产生残余应力。
② 冷却水道离模具型腔表面的距离一般为10～15㎜。
③ 冷却水道出入口的布置应注意两个问题，即浇口处加强冷却和冷却水道的出入口温差应尽量小。
④ 冷却水道应沿着塑料收缩方向设置。
⑤ 冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位。而且各连接处应保持密封，防止冷却水外泄。7.4模具加热系统的设计
因PS要求的熔融温度约为200℃。而且流动性能为中性，同时在注射时模具温度要求在50℃——70℃之间，所以该模具必须加热。模具加热方法包括：热水，热空气，热油及电加热等。由于电加热清洁、结构简单、可调节范围大，所以我选择该模具的加热方式为应用电加热。
第八章 主要尺寸的校核
8.1注塑机相关参数的校核 8.1.1注塑压力的校核
经查《塑料成型工艺与模具设计》表3-1,塑料聚苯乙烯(PS)成型所需的注射压力为70～120Mpa，而初选的XS-ZY-125的注塑机的额定注射压力为120Mpa，因此注射机的最大注射压力能够满足该塑件的成型需求。8.1.2锁模力的校核
注射成型时，模具所需的锁模力与塑件在水平分型面上的投影面积有关，为了可靠地锁模，不使成型过程中出现溢漏现象，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力，即：
(nA1 + A2)p ﹤ F 因此有（2×5706+176）×1.0×107Pa﹤900KN 所以 115.88 KN﹤900KN,设计合理。8.1.3开模行程和塑件推出距离的校核
开模行程s（合模行程）指模具开合过程中动模固定板的移动距离。注射机的最大开模行程与模具厚度无关，对于单分型面注射模：
Smax ≥ s = H1 + H2 + 5～10mm 式中 H1——摧出距离（脱模距离）（mm）；49 H2——包括浇注系统凝料在内的塑件高度（mm）。85 开模距离H1 = 20 包括浇注系统凝料在内的塑件高度取 H2 = 40 余量取 10 则有：
Smax ≥ s = 49+85+10 =144 我所选注塑机最大开合模行程为300 mm。因此，符合要求。8.1.4模具与注塑机安装部位相关尺寸的校核 我所选模架为标准模架。因此，符合要求。8.2模具厚度的校核
我所选模架厚度为260.5mm。很明显，符合要求。8.3注射模具工作原理装配图 见下页。
结束语
毕业设计就这样在自己忙碌的工作中结束了，通过这次设计，使我认清了自己的实力，自己懂得的理论知识还很少，在实际设计中要把很多知识串联起来，同时也遇到了不少难题，有时候我真的不知道该如何往下做，也都是通过查资料、请教老师、工厂的师傅，才得以解决。通过这次设计，我对模具的认识有了一个质的飞跃。使我对塑料模具设计的各种成型方法，成型零件的设计，成型零件的加工工艺（如线切割、电火花加工、CNC 电脑数控加工），主要工艺参数的计算，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。
从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对模具的认识过程亦是如此。经过三个多月的努力，我相信这次毕业设计一定能为三年的大学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。
至此，感谢学校领导、感谢各位老师对我的谆谆教导，让我充实度过了在这的大学生活。
参 考 文 献
注射模具 篇3
关键词：UG注射模；模具设计；模具制造；计算机辅助设计；数据库开发 文献标识码：A
中图分类号：TB237 文章编号：1009-2374（2015）15-0018-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.009
1 UG注射模设计系统概述
传统的注射模具设计常存在分模面设计不合理、浇灌口位置不当、注塑压力以及注塑温度的选择不合理等问题，造成模具的填充效果不佳，模具产品出现翘曲变形或者密度不均等现象，这大大影响了模具制造的质量和成本。因此，随着科学的发展，计算机辅助技术渐渐应用到注射模具设计中来，UG注射模具设计系统就是基于计算机实现的一种模具设计方式，通过UG软件来完成模具形状、尺寸的设计，进而通过计算机辅助技术完成模具注塑过程。具体来说，UG注射模设计系统就是通过UG软件中的注射模向导（Mold Wizard）对设计模具的型芯、型腔、滑块、推杆以及嵌件等提供一定的建模工具，从而加快模具设计的便捷性和迅速性，提高模具设计的准确度。在整个设计系统运行过程中，实现了模具设计和制作的无纸化，缩短了模具产品生产的周期。
2 注塑模具CAD系统概述
注塑模具CAD技术是一种将模具制造转向高自动化的人工智能化的一种技术，具有以下一些特点：（1）生产效率高。注塑模具CAD技术中的注塑成型方法能够将一些形状较复杂的塑料产品一次成型，并且这种方式生产的塑料产品在目前塑料产品中所占的比例是比较大的；（2）可以批量生产。利用注塑模具CAD技术能够迅速将塑料的形状进行复制，并且快速成型，能够克服注塑模具外部约束多、结构复杂且多变、试探性和经验性较强的特点，进而批量生产大量的塑料产品；（3）操作性强。注塑模具CAD技术系统的功能是比较丰富的，在注塑模具的流程中涉及到多个层面，因此也比较复杂，另外其交互性比较强，因此需要操作人员掌握丰富的软件知识和广泛拓宽计算机知识领域，从而才能做出正确的操作决策。注塑模具CAD系统一般包括五个部分，如产品造型或产品图输入部分、模具总体设计方案确定部分、模具详细设计部分（包括结构和零件的设计）、模具模拟过程部分（包括强度分析、流动分析以及冷却分析的模拟）以及CAM系统的接口部分等，这些部分一般是相互独立并相互联系的，在注塑模具功能的发挥中起到至关重要的作用。注塑模具CAD技术的广泛应用给传统模具设计和制造提供了一个更为先进快捷的方式，在模具的质量和制模的周期上都有了很大的改善。另外通过该项技术还能够大幅度降低制模的成本，提高企业的管理水平，同时还让设计人员的主观能动性得到充分的发挥。
3 UG中模具设计中Mold Wizard模块分析
由上述的描述可以知道，UG注射模具设计技术主要是通过UG软件中的Mold Wizard模块对将要制作的模具进行数据库的开发，然后得到设计图形。在UG软件中，Mold Wizard模块能够根据用户企业的需求建立出与需求产品参数相关的三维模具，这些建立出来的模具是可以用来直接加工的。另外Mold Wizard模块能够对模块进行自动分模，也就是说，通过其能够自动搜索模具的分型线，并且自动生成分型面和提取公母模面，从而生成磨具的型芯与型腔。在这个过程中大大简化了设计程序，并且具有很强的逻辑性。另外，Mold Wizard模块能够定义标准件库系统，能够将直观的图形直间调入到设计的模具中去，并且可以很方便地在上面进行修改。该标准件库是一个庞大的数据库，既能将数据库内的图形数据调出利用还能往数据库中添加新的标准件数据，用户可以根据结构来自行对这些标准件进行定义。
4 UG注射模在模具设计和制造中的应用
对于UG注射模在模具设计和制造中的应用，以下以游戏机手柄上盖的注射模具来进行分析。
进行UG软件的Mold Wizard模具设计时，主要有以下流程：
4.1 产品的模型结构分析
在进行模具的设计时，首先需要对所期望的产品的模型结构进行分析，本文以游戏手柄为例，对游戏手柄的材料、外形等进行分析，判断其结构类型。
4.2 产品的加载和项目的初始化
根据上述对所期望产品的结构模型进行分析之后，就需要选择材料的种类，并对产品和项目的路径、名称以及单位进行设置，这就是产品的加载和项目的初始化过程。在这个过程中，材料的选择一般基于UG软件的数据库系统，或者直接编辑新增，然后完成模具的整个资料，形成一个加载项。
4.3 模具坐标系和收缩率的定义
通过上述将游戏手柄的材料信息进行设置处理后，就需要在软件中将该种模具的坐标系和收缩率进行定义。此坐标系属于三维坐标系，在坐标系中模具要处于零件分型面的中心线上，Z轴需要代表产品的顶出方向，这样才能保证Mold Wizard系统只能进行操作。收缩率则是根据游戏手柄材料的种类来确定。
4.4 成形工件的确定
在本例中，游戏手柄的总体形状为长方形，且有一定的弧度，因此，在形成模具时，需要在动态固定的模具中安装型芯和型腔，型芯和型腔是通过机床加工而来的，然后利用成形工具来定义模具的大小。
4.5 模腔的布局
通过成形工具的确定后，就要对模腔的布局进行确定，一般是根据产品的需求量来决定，若需要大量生产，则可以将模腔布局为一模多腔，这样就能充分利用材料，提高生产效率。
4.6 分型
模具设计的重点和难点就是分型面的建立，其目的就是让工件的分型面对工件进行分割，从而形成各个模具腔体的体积块。因此分型的过程主要包括：创建分型线、创建分型面以及创建型芯和型腔。
4.7 模架的调用
等模具的大致零件部位确立后，就需要借助模架来确立整个模型。一般来说，模架的调用来自于UG软件系统本身存储的模架库，当然也可以借助其他软件自行建立模架库。本例中的游戏手柄则需要通过KBE知识工程来建立一个特定模架，加入到模架库之后，再进行
调用。
4.8 成形
该过程主要包括模具零件的标准零件，如主流道、推杆、固定环以及浇口等，进而进行模具浇注系统的设计。浇注后，需要对成型的模具进行冷却，因此UG软件系统还需要设计出该种模具的冷却系统，设计的内容包括冷却时间、冷却材料、冷却工艺等。最后就是模具的装配过程，根据模具的三维图进行各设计木块的安装。
5 结语
UG注射模设计系统的应用是模具设计与制造的全新发展，UG软件提出的设计理念包含设计、制造、装配以及生产管理等多个层面，让塑料模具的设计与制造过程更加一体化。UG软件中的Mold Wizard模块，更是将模具设计与制作推向更加简易化、自动化、高效率化、智能化方向发展，大大节约了人力和物力成本，为模具的开发提供了更加强有力的工具支撑。
参考文献
[1] 杨佳黎，柳和生，黄兴元，等.Ug注射模设计系统在模具设计与制造中的应用[J].南昌大学学报（工科版），2010，32（2）.
[2] 钟平福.基于UG注射模的3D分模与数控加工[J].模具制造，2013，13（2）.
[3] 董海涛.基于UG注射模设计的自动分模和手动分模方法[J].模具制造，2012，（4）.
[4] 黄俊，吴海英，李建海，等.基于UG Mold Wizard的模具设计数据库开发及设计要点[J].模具工业，2014，（6）.
作者简介：刘金刚（1967-），男，山东淄博人，山东淄博火炬能源有限责任公司工程师，研究方向：机械设计与制造（铅酸蓄电池生产设备设计与制造、模具设计与制造）。
注射垫圈模具设计 篇4
使用叠层式模具成型投影面积与重量之比较大的塑件, 如浅腔薄壁件、板、栅、框等, 可在不增加模板面积和锁模力的情况下, 使每模成型塑件数量成倍增加, 注射机的生产能力得以充分发挥, 生产效率大幅度的提高, 产品单耗下降[1]。如本文中设计的塑料滑动垫圈零件, 质量轻, 投影面积较大, 做成一模一腔, 生产效率较低, 如果在同一分型面做多腔, 模具尺寸要求较大, 而且对注射机的锁模力要求也很高, 用在大型注射机上每次塑化料使用效率很低, 而在小型注射机又无法安装。针对这种情况, 国内外推出了多层注射模具, 但大多是针对热流道模具 (因浇口始终处于熔融状态不用脱模) , 但热流道模具结构复杂且成本较高, 目前运用不广泛。若公司因大型注射机数量有限, 要在小型注射机上生产该零件, 针对此实际情况设计了一付普通浇注系统的三层注射模具, 解决了普通浇注系统多层注射模浇口和塑料件的脱模问题。
2塑料件分析
该塑料零件如图1所示, 放在两铜件之间, 作调整间隙和旋转滑动之用, 装配时靠外径配合, 塑料件的两大面要光滑, 不能有凸起、凹陷、飞边等缺陷。使用塑料为辽宁石化生产的聚丙烯PP牌号T30S, 单件重量为6克左右, 聚丙烯流动性好, 收缩范围大, 易产生飞边和变形失圆。零件生产批量较大。为了保证塑件大面光滑, 在平面上不加顶杆, 在塑料的内径上做成单边20°的锥度, 如图1所示, 靠塑料的收缩从模腔中脱出。
注射机:
德产ARBURG雅堡注射机
螺杆直径mm:25
最大注射量 (PS) g:39
模具高度mm:150-300
模具的最大尺寸长x宽:250x250
最大锁模力KN:350
最大注射压力KN:77
开模行程mm:60-200
3模具结构分析
该模具的外型尺寸为240×200×215, 模具的开模行程为155。模具的型腔、型芯和模板做成一体, 材料用国产的塑料模具钢P20, 为了保证塑料件的精度, 采用均布的圆周三处侧向进料, 减小塑料件的变形, 将成型塑件内径的型芯加工成20°的锥度, 利用聚丙烯塑料的成型收缩从型腔中脱出, 流道中的凝料如何自动脱出, 是影响普通浇注系统叠层式模具发展的一大原因, 热流道叠层模具因流道始终处于熔融状态, 所以不存在此问题。若采用从德国进口的注射机上有气动脱模的功能, 可设计一种气动脱模机构, 如图2所示:Ⅱ、Ⅳ两处分型的流道靠气动二次脱模脱出流道凝料, 在定模固定板7和型腔板Ⅱ14两处放置压缩空气管34, 和主流道衬套5小孔相通 (图2C-C) , 型腔板Ⅰ12、型腔板Ⅲ17和主流道衬套5的锥面的配合要保证模具闭合时不露气。开模时为了确保前两层塑件和流道凝料在主流道衬套一侧, 设计了拉料钉2和锁模机构 (如图D-D所示) , 拉料钉的作用是用前面倒锥形台阶包裹流道凝料从分流道中脱出。锁模机构原理是锁模滑块35分别固定在定模固定板7和型腔板Ⅱ14上, 锁模滑槽36分别固定在型腔板Ⅰ12和和型腔板Ⅲ17上, 锁模滑槽36内部的定位钉37被压缩弹簧38压紧在锁模滑块35的凹孔中, 从此处分型要克服压缩弹簧的压力, 为了保证流道凝料先停留在主流道衬套中, 调节弹簧的压力使锁模机构的锁紧力大于分型面Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ处的开模力。三层相连接的主流道在分型面Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ处分型时在连接的最细端及直径1.6处被拉断, 由于聚丙烯的流动性好, 此直径足以充满塑件, 直径太大不易被拉断, 太小压力损失大, 不易充满型腔。主流道锥度取6°。复位杆29、拉料杆27靠与模具的下推板26螺纹连接的注射机液压顶出机构28复位, 分型面开模行程靠锁模机构和螺钉9、21、33限位。前两层流道凝料的气动二次脱模的原理是分型面Ⅱ、Ⅳ两处先分型, 流道凝料在主流道衬套5锥孔的摩擦力和拉料钉2的作用下, 粘在主流道衬套一侧, 当行程结束后, 锁模机构被拉开, 定模固定板7和型腔板Ⅰ12分型, 流道凝料在三个分流道和底部台阶搭在型腔板Ⅰ12上 (图2Ⅱ放大图) 阻碍了流道凝料和主流衬套一起运动, 所以流道凝料被脱出一段距离, 未完全脱落, 主流道衬套5和型腔板Ⅰ7的配合锥面被拉开一段距离, 注塑机的气阀打开, 压缩空气从主流道衬套5的小孔中将流道凝料吹落。
1.螺钉2.拉料钉3.定位圈4.流道凝料5.主流道衬套6.销钉7.定模固定板8.冷却水孔9.螺钉10.导柱11.导套12.型腔板Ⅰ13导套14.型腔板Ⅱ15.螺钉16.螺钉17.型腔板Ⅲ18.塑料件19.型腔板Ⅳ20.型腔板Ⅴ21.螺钉22.支架23.动模固定板24.上推板25.螺钉26.下推板27.拉料杆28.注射机液压顶出装置29.复位杆30.垫块31.螺钉32.导柱33.螺钉34.压缩空气管35.锁模滑块36锁模滑槽37.定位钉38.弹簧39螺钉40.螺钉41.销钉
4模具的动作过程
注射机开模时, 模具在分型面Ⅰ处有锁模机构先不分型, 利用锁模机构拉动型腔板Ⅰ12在分型面Ⅱ处分型, 相连接的主流道凝料在直径最小处拉断, 塑件由于自身的收缩从模具型芯的锥面上脱出, 塑件和流道凝料粘在主流道衬套一侧 (塑件和流道凝料侧浇口未断开) 。当模具拉开到螺钉9设定的行程时, 分型面Ⅱ停止分型, 螺钉9拉动型腔板Ⅱ14移动, 因此处有锁模机构先不分型, 锁模机构拉动型腔板Ⅲ17在分型面Ⅳ处分型, 相连接的主流道凝料在直径最小处拉断, 塑料件由于自身的收缩从模具型芯的锥面上脱出, 塑件和流道凝料粘在主流道衬套一侧。当模具拉开到螺钉21设定的行程时, 分型面Ⅳ停止分型。螺钉21拉动型腔板Ⅳ19在分型面Ⅴ处分型, 流道凝料在拉料杆27的作用下从主流道的锥孔中脱出, 塑料件由于收缩从模具的模芯锥面上脱出。当注射机拉开到螺钉9、21、33调定的行程后, 模具将在分型面Ⅰ、Ⅲ分型, 拉料钉2后退到模板中, 主流道衬套5和型腔板Ⅰ12、型腔板Ⅲ17的锥面脱离, 流道凝料下面的台阶和分流道被型腔板Ⅰ12阻挡, 不能随主流道衬套5一起运动而实现分离, 但未完全脱落, 这时注射机的气阀打开, 将流道凝料和塑件一起吹落。分型结束后, 在分型面Ⅴ处注射机的液压顶出机构推动上推板24、下推板26、拉料杆27、复位杆29向前移动将流道凝料从模板的孔中推出, 完全开模如图3所示。塑件脱模后, 再次合模注射。
对于国产的无气动脱模功能的注射机也能正常使用该模具, 由于主流道衬套和模板的锥度面贴紧时不露气, 只有在模具分型面分型时压缩空气才能吹出。
5结语
该模具成攻的解决了利用小注射机完成三腔塑件的生产。利用圆周三处均布的侧浇口进料和塑料件的内径改为锥度, 解决了无顶杆脱模和变形的问题, 利用压缩空气二次脱模和锁模机构实现模具的顺序脱模和自动脱模, 解决了普通浇注系统叠层式注射模的自动脱模问题, 该模具试模后, 塑料件精度符合要求, 生产效率提高, 安全可靠, 现已投入大批量生产。
摘要：本文分析了模具的形状特点和技术要求, 设计了一付普通浇注系统三层注射模具, 并解决了该注射模的自动脱模问题。介绍了模具结构和动作过程。实现了在小型注射机生产多腔较大型的塑件。实践证明该模具安全可靠, 提高了生产效率。
关键词：普通浇注系统,三层注射模,脱模
参考文献
[1]潜伏式浇口双层注射模设计.冯孝忠.模具工业.2000.5.
四通管注射模具设计 篇5
图1和图2所示为2个四通管塑件产品图。大塑件其长为214.2 mm, 宽为184.4 mm, 高为99 mm, 平均厚度为5 mm;小塑件长为199.7 mm, 其他尺寸与大塑件相同, 结构成十字型。
由于该塑件要求具有较高的强度、热稳定性、化学稳定性、尺寸稳定性, 并具有坚韧性、抗冲击特性等, 故选定PVC材料。设计收缩率为0.4%, 中等生产批量, 未注公差采取MT8级精度, 外表光洁美观, 需要四面侧向抽芯。
2 模具结构的设计
根据塑件分析和 (用户) 生产要求, 模具设计为一模一腔, 如图3和图4所示, 采用4个斜导柱带动4个滑块抽芯, 大、小2个塑件使用换内模镶件的方法采用同一付模具来实现。
此付模具要注塑2个不同的产品, 其换镶件结构较复杂, 成型零件的设计主要考虑型腔、型芯销钉定位的处理方法, 根据这2个四通管塑件零件的结构特点, 拟定如下工艺方案进行比较分析, 最终确定设计方案。
根据此付模具要注塑2个不同的产品, 使用换内模镶件结构及工艺分析, 该2个产品主要结构为内部抽芯, 所以模具设计优先考虑内部抽芯机构和镶件的内部抽芯机构, 如图3和图4所示, 可以采用4个斜导柱带动滑块抽芯, 具有设计简单, 结构合理、稳定, 加工安装方便的特点。
2.1 型腔布局
一般情况下, 确定型腔数目的依据是注塑机的最大注射量、最大锁模力、塑件精度等级、经济性及生产批量、生产能力等。若采用一模一腔进胶侧浇口偏心, 生产效率也不高, 加大了模具制造成本。如采用一模二腔, 在一副模具完成两个四通管塑件产品的制造, 能提高生产效率, 从而降低生产成本。根据用户的要求综合考虑以上因素, 该模具应采用第一种方案, 如图5所示。
2.2分型面的确定
分型面的选择不但要考虑塑件质量、注塑机的规格, 还要重点考虑塑件脱模顺序。简化模具结构, 使得设计出来的结构零件便于加工, 所以分型面的选择应有利于脱模、成型零件的加工侧向抽芯及保证塑件的外观质量和精度要求, 该产品具有上下对称的特点, 因而分型面应选择在中间最大尺寸位置 (即图4分型线) , 该产品对外观质量要求较高, 分型面的错位要求低于0.02 mm, 故在制造工艺上要求较高。分型面的上侧为动模部分, 而下侧为定模部分。
2.3 成型零件的设计
塑件形状成十字型, 应采用注射模为非标准二模板式的CH4050A140B140C120型模架, 其优点在于:便于加工, 简化了复杂型腔和型芯的加工工艺, 减少热处理变形, 有利于注射过程中的排气, 便于模具的维护与修理, 节约贵重金属, 只需换内模, 而模架不必更换, 内模互换性强, 节省模具成本。
2.4 抽芯机构的设计
由于四边侧孔所需的抽拔距离不大, 可采用斜导柱侧抽芯来实现。斜销的角度为25°。
侧抽芯首先要考虑的是动力来源, 最常用的有2类方法: (1) 应用油缸, 会使模具结构稍微变得简单, 但成本增加。 (2) 利用模具的开、合模具进行抽芯, 此方式可节省制造成本, 且与模具机械动作相配合, 灵活性好。由于该产品抽芯距离不长, 动力不大, 故此可采用斜导柱侧抽芯来实现。同时为了提高滑块抽芯的使用寿命, 除导柱外的所有零件需经过真空淬火处理到48～52 HRC。
2.5 浇注系统
浇注系统设计是注射模设计中最重要的问题之一, 浇注系统是引导塑料熔体从注塑喷嘴开始到模具型腔为止的一种完整的输送通道, 它具有传质、传压和传热的功能, 对塑料质量具有决定性影响。同时浇注系统设计需要注意的主要原则如下: (1) 浇注系统与塑料一起在分型面上, 应采用压降、流量和温度分布的均衡布置; (2) 浇口位置选择, 应避免产生湍流和涡流以及喷射和蛇形流动, 并有利于排气和补缩; (3) 避免高压熔体对型芯和嵌件产生冲击, 防止变形和位移; (4) 浇注系统凝料脱出方便可靠, 易与塑件分离, 切除整修容易且外观无损伤; (5) 熔合缝位置必须合理安排, 必要时配置冷料井或溢流槽; (6) 尽量减少浇注系统的用料量; (7) 系统应达到所需精度和粗糙程度。其中浇口须有IT8以上的精度。而四通管要求外观美观光洁且外表无明显浇口痕迹, 对压块外观无明显要求, 故采取以下浇口结构:采用侧浇口分型面上外侧进胶, 减少浇注系统耗量而且去除浇口方便。
2.6 流道的设计
若要达到同时充满型腔的目的, 各浇口的断面尺寸制造要不同, 在试模中需经多次修改来实现, 对于此一模一腔的模具, 主流道采用圆形流道, 直径为8 mm。浇口采用半圆型浇口, 半径为2 mm。
2.7 推出机构
由于零件相对深度不大, 塑料件包紧动模型芯力不大, 因此只需设计推杆推出即可。只不过有4根推杆, 这样的设计能平稳顶出零件, 且塑件不易发生变形。
2.8 冷却系统
模具注塑周期主要取决于冷却定型时间 (约占80%) , 通过降低模温缩短冷却时间, 是提高生产效率的关键所在。由于零件尺寸不大, 同时为了达到可靠冷却的目的, 采用二路循环式冷却, 后模芯采用炮桶循环式冷却, 外侧再用胶管连接, 冷却介质采用冷却水。
3 结语
(1) 本套四通管注射模具结构简单, 运行安全, 已成功地应用于该类塑料管件成型生产。
(2) 本套四通管注射模具要求2套塑料制品中间的尺寸大小一样。
(3) 本套四通管注射模具用换镶件的方法成型2个大小不同的产品的设计原理对于成型3个和4个塑件具有参考作用。
摘要：分析了四通管注射模具设计要求, 制定了符合四通管注射模具斜导柱侧抽芯的制作方案和使用换内模镶件的方法成型大小不同的2个产品, 并进行了四通管注射模具调试与试模等工作, 调试和试模结果表明, 四通管注射模具能满足对四通管注射模具开模、抽芯、顶出等设计要求。
仪表盖注射模具设计 篇6
如图1所示为塑料仪表盖。技术要求: (1) 塑件不允许有裂纹、变形缺陷; (2) 脱模斜度30”; (3) 未注圆角R1。材料为PP。
该塑件为回转体, 顶部设有孔设计时不仅要注意材料的各项性能, 还要注意浇注系统的设计, 并且推出件要设计严谨。壁厚相对均匀, 设计合理, 且符合最小壁厚的要求, 末端有3mm的台阶, 做型心应注意设计间隙要求, 该塑件结构较典型。
2 注射成型机的选择
通过计算得到塑件的体积为:
V塑件=39601m m3。PP材料ρ=0.90-0.91g/cm3, 根据塑件形状及尺寸, 采用一模两件的模具结构。
又有V塑件=0.8V
初步计算选螺杆式注射机XS-ZY-250。
注射机XS-ZY-250主要技术参数如表1所示
3 浇注系统的设计
注射模具浇注系统是指熔体从注射机的喷嘴开始到型腔截止流经的通道, 他们主要由主流道、分流道、浇口、冷料穴等几部分组成。主流道为圆锥形, 上部直径与注射机喷嘴配合, 查表得知XS-ZY-250型注射机的喷嘴有关尺寸为: (1) 喷嘴孔直径d0=Φ6m m。 (2) 喷嘴球半径R0=18m m。 (3) 模具浇口套主流道小端直径为:d=d0+0.5=6.5m m。 (4) 模具浇口套主流道球面半径为:R=R0+1=18+1=19m m。
侧浇口开设在分型面上, 塑料熔体于型腔的侧面充模, 其截面形状多为矩形狭缝, 调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上。端部为Z字形和拉料杆的形式, 开模时主流道凝料被拉杆拉出, 具体数据如图2和3所示:
4 成型零部件设计
型腔是成型塑件外表面主要零件, 主型芯是成型其主体部分内表面零件。主型芯设计成整体嵌入式凹模, 结构制造, 加工效率高, 装拆方便, 能节省贵重模具材料。成形其他小孔的型芯称为小型芯, 设计中考虑了保证型芯强度, 防止热处理时变形, 且避免了尖角与壁厚突变。
根据塑件材料, 该塑件平均收缩率为Scp= (1.0+2.5) %/2=0.0175
型腔径向尺寸
型腔径向尺寸φ63.850+0.05
型腔轴向尺寸
型芯轴向尺寸36.90+0.22.810+0.38
根据塑件的形状特点, 确定模具型腔的定模部分, 模具型芯在动模部分。塑件成型开模后, 塑件与型芯一起留在动模一侧。该塑件结构简单, 含有很多圆形内孔, 可用推板推出机构。推板推出塑件的运动方式与推杆推出的运动方式基本相同, 只是增加推板, 使模具的闭合高度加大, 但结构可靠, 推板推出机构动作均匀可靠, 且在塑件上不留任何推出痕迹。
为满足模具在不同温度条件下的使用, 可在适当的位置布置直径d为8mm的管道来调节温度, 冷却水通过外部的塑料软管循环, 调节冷却水的流速和温度, 可在一定温度范围内调节冷却效果。
5 注射机有关参数的校核
由于XS—YZ—250型注射机所允许的模具最小厚度为200mm, 最大厚度为350mm, 如图4所示, 本模具中闭合高都H=294mm, 所以满足要求。该模具的最大外形尺寸为200mm*400mm, XS-ZY-250型注射机模板最大安装尺寸为589mm*520mm, 故能够满足模具安装的要求。
XS-ZY-250型注射机的最大开模行程Sm ax=500m m。为了使塑件成型后能够顺利脱模, 确定该模具的开模行程S应满足下式要求:Smax>H1+H2+ (5-10) mm其中H1-塑件所用的脱模距离, H2-塑件高度。
H1+H2+10=55+50+10=115m m。故该注射机的开模行程满足要求。
根据上述设计计算, 综合应用Pro/E, AutoCAD设计的模具二维装配图如图4所示:
6 结语
综合应用Pro/E和AutoCAD进行设计, 提高了设计精度和设计效率, 模具采用推板推出顺利脱模, 生产实践表明, 模具结构合理, 塑件质量符合要求。
参考文献
[1]杨占尧.最新模具标准应用手册.北京:机械工业出版社.2011, 4.
[2]张正修.模具产业的现状及发展对策[J].五金科技.2005, 8.
注射模具 篇7
一、“塑料注射模具设计”教学现状分析
我校目前主要采用的是基于项目的教学方法, 所选用的项目是“门吸盒模具设计”和“仪器壳模具设计”。前者作为课程的主要讲授内容, 后者作为实践环节, 用以巩固和提高学生的学习成果。这种教学方法符合职业教育教学大纲要求, 也基本满足课程改革的需要, 但在实际教学过程中却暴露出一些问题, 其主要表现有:1.学生对“门吸盒”的作用不熟悉, 对“仪器壳”的具体应用场合也不明确, 这就影响了学生的自主学习兴趣;2.整个学期都在讲授两个项目, 内容比较单调;3.作为本专业第一门模具类专业课, 学生对模具的实体与工艺比较陌生, 授课时只能依靠少数教具模型与动画演示, 这使得学生一般无法在有限的学时内想象出复杂的模具结构, 妨碍了学生在设计实践中成就感和乐趣感的产生。
二、“塑料注射模具设计”教学方法的改进
基于以上在“塑料注射模具设计”课程实际教学中遇到的若干问题, 笔者分析并提出了几点教学方法的改进途径, 以期在未来的教学实践中取得较好的效果。
1. 突出“绪论”教学, 提高学生的学习兴趣
良好的开端是成功的一半, 讲授好课程的绪论犹如优秀戏剧引人入胜的“序幕”。教师在绪论课教学中“亮相”得好, 必将在学生中树立一个先入为主的良好开端, 无疑对今后的教学实践产生积极的促进作用。教师在绪论课讲授中介绍学科的发展历史与重要性、课程研究对象与课程体系结构、课程内容与教学方法、学习方法及教学要求, 并通过具体实例有针对性地进行阐述, 使得学生有开门见山之感, 同时帮助他们理清课程教学脉络, 清晰课程学习方向与重点、难点, 加深印象, 激发其学习兴趣。
2. 项目的选择须重点考虑学生的特点
项目教学法是职业学校教育教学过程中探讨比较多的一种教学方法。它是以某一项目为载体, 教师和学生共同参与到项目的实施过程中, 在此过程中完成教学目标的一种教学方法。在中等职业学校的教学过程中, 项目通常设计为完成某一具体产品的设计或加工任务, 或提供一项服务, 或排除一个故障等, 项目可小可大, 根据教学实际设定, 项目中产品的选择应具有实用性, 兼顾学生的熟悉度。在完成项目的过程中, 教师引导学生利用现有的经验和知识, 在设定的情境中完成项目, 以解决实际问题为目标, 从而完成本课程的教学目标。基于项目的教学法, 学生是学习的主体, 教师起引导作用、协助作用, 这样有利于学生职业能力的提高, 有利于学生发挥主观能动性, 有利于激发学生的创新精神, 满足学生的成就感。学生由被动接受变为主动探究的过程中, 教师的引导作用、指导作用、协助作用不可忽视。教师是整个学习过程的主导者, 应积极参与到学生的学习过程中, 积极进行研究和讨论。
在“塑料注射模具设计”课程的教学中, 目标项目的选取是关键环节之一。所选项目必须具有实用性、可操作性、趣味性、活动性。目前, 我们以“门吸盒”项目为载体, 以“仪器壳”项目作为练习项目进行教学。在教学过程中, 发现学生并不熟悉“门吸盒”, 也不感兴趣, 而“仪器壳”又太笼统, 这些都不利于激发学生的兴趣。基于此, 笔者考虑逐步调整现有“门吸盒”项目, 逐步选取学生更为熟悉、更感兴趣的制品来做设计对象, 如皂盒、简单的手机壳等制品, 从而进一步激发其对模具设计的兴趣。
3. 依托辅助教学软件Pro/ENGINEER, 提升教学效果
在实际教学过程中, 想象出复杂的模具结构是学生普遍反映的难点之一。通常的课堂授课环节只是借助简单教具和少量动画来演示模具的结构, 这一般远不能满足实际教学要求。因此, 在“塑料注射模具设计”课程中引入行业人才所必需的软件之一——Pro/ENGINEER, 实现有针对性的计算机辅助教学, 将使授课过程变得直观易懂, 且能够进一步激发学生的学习热情。
Pro/ENGINEER软件具有三维造型基本功能, 同时又可以外挂模具设计模块MBL (Mold Base Library) 和EMX (Expert Moldbase Extension) 以及塑料顾问模块PA (Plastic Advisor) , 方便了模具设计工作。这一软件自问世以来, 被广泛应用于机械、家电、汽车、航空、模具等各行各业, 逐步成为应用最广泛的三维CAD/CAM应用软件之一。Pro/ENGINEER采用全参数化设计和单一数据库结构, 用它进行模具设计, 便于修改和调整, 这给模具设计工作人员提供了一个快捷而方便的平台。在此平台中, 设计人员可以模拟模具的工作过程, 找出设计问题, 优化设计方案, 节约设计成本。Pro/ENGINEER软件在模具设计中的便捷性体现得较为明显, 通过此软件, 可以在更短时间内完成对塑料制品的分析、收缩率的设定、分型面的选择和确定、浇注系统设计、成型零件结构形式设计、顶出方式设计、冷却方式设计、模具装配、仿真工作等一系列复杂而繁琐的工作。
笔者在“塑料注射模具设计”课程授课过程中拟引入的基于Pro/ENGINEER软件的计算机辅助教学内容大致包含:
(1) Pro/ENGINEER环境下, 模具设计的简要流程体验
根据“塑料注射模具设计”课程所学习的内容特点, 在Pro/ENGINEER操作平台下加入简要的流程体验, 其内容具体包含:
(1) 塑料制品分析 (包括结构特点、壁厚检测、拔模检测等) ; (2) 成型零件 (型芯、凹模) 设计 (包括设置收缩率及分型面;成型零件结构形式;工件分割;创建模具元件;创建顶出机构、浇注系统和冷却系统;塑件生成, 设定开模次序, 干涉检查等) ; (3) 在EMX模块下, 从标准库中调用标准模架和标准紧固件, 进行装配; (4) 模具开模动作仿真; (5) 生成模具图纸、材料表等; (6) 型腔的自动填充与模型的流动性分析; (7) 调整与改进。
(2) Pro/ENGINEER环境下, 模具成型零件设计
模具凹模和型芯的设计是模具设计的核心。笔者考虑在“塑料注射模具设计”课程授课内容中, 在Pro/ENGINEER环境下加入简单的模具成型零件设计实践, 其内容包括: (1) 设定收缩率、构建设计模型、产生凹模及型芯的特征尺寸; (2) 设计模型与凹模或型芯毛坯重叠, 经生成、延伸及融合等操作形成分型面; (3) 由毛坯中去除设计模型, 并从分型面切割产生凹模和型芯。
通常, 基于Pro/ENGINEER环境的计算机辅助模具设计完成后, 可自动生成总装三维效果图, 并可以动态模拟演示注射开模的全过程。借助Pro/ENGINEER环境的计算机软件模拟, 可以使“塑料注射模具设计”课程授课变得更为形象生动, 也可以使学生加深对模具结构和模具设计流程的理解。
此外, 将Pro/ENGINEER软件应用到塑料注射模具设计教学中的这一课堂模式, 也满足了模具行业对人才的要求。在有限的教学学时中, 学生能够通过多个项目的训练, 初步掌握塑料注射模具设计的整个工艺流程, 从而极大地调动了学生的创造性和积极性, 有效地提高了其解决实际问题的能力。
结语
在本文中, 笔者结合“塑料注射模具设计”课程的教学实践, 详细分析了授课过程中遇到的若干问题, 探讨了改进课程教学方法的几项途径, 其目的是更好地培养企业所需要的模具专业人才。此外, 为提高课程教学质量, 授课教师还须不断提高自身素质, 并不断实现教学内容与项目实践的有机融合。项目导向的教学设计对教师提出了更高的要求, 教师要根据教学目标, 重组知识结构和内容, 精心选择项目载体, 巧妙创设课堂情境, 预想到教学过程中可能出现的种种问题并找到解决的办法, 逐步实现基于Pro/ENGINEER软件的计算机辅助教学, 将使得教学过程更加直观易懂。在结合诸多因素改进教学方法后, “塑料注射模具设计”课程的教学过程将使学生摆脱被动学习的状态, 使教学效果显著提高。
参考文献
[1]张克惠.注塑模具设计[M].西安:西北工业出版社, 2001.
[2]王雷.Pro/ENGINEER模具设计基础与产品造型设计[M].北京:人民邮电出版社, 2004.
[3]邹继强.塑料制品及其成型模具设计[M].北京:清华大学出版社, 2005.
[4]凯德设计.精通Pro/ENGINEER3.0模具设计[M].北京:中国青年出版社, 2007.
[5]关兴举, 杜智敏.PRO/ENGINEER塑料模具设计[M].北京:人民邮电出版社, 2006.
[6]邓泽民, 赵沛.职业教育教学设计[M].北京:中国铁道出版社, 2009.
注射模具 篇8
汽车轮盖的主体作用是起外观作用, 安装在车轮外部。图1为汽车轮盖的零件图, 图2为其三维造型图。从图中可知以下结构特点: (1) 外形尺寸为塑件的Φ394 mm×35 mm, 技术要求壁厚为1.6±0.2mm, 拔模斜度1~2°, 表面粗糙度0.8µm (2) 该塑件表面要求无毛刺、划伤、擦伤、裂纹、缩松等缺陷。 (3) 该零件属于大批量生产。
2 成型材料选择
本设计选用PA66 (聚己二酸己二胺) 塑料成型。PA66呈半透明或不透明乳白色结晶形聚合物, 熔点252℃。脆化温度-30℃。热分解温度大于350℃。连续耐热80~120℃, 平衡吸水率2.5%。模具温度:110~120℃;注射压力:通常在80~130/Mpa;注射速度:高速;流道和浇口:浇口孔径不要小于0.8 mm。化学和物理特性:PA66在聚酰胺材料中有较高的熔点, 在较高温度也能保持较强的强度和刚度。
3 成型工艺参数
本次采用一模一腔, PA66材料的密度为1.15g/cm³, 使用UG软件能自动计算出所画图形浇道凝料和塑件的体积。塑件体积=230562mm³, 质量=1.8kg, 重量=17.71N;预置浇道凝料体积=17943mm³, 质量=0.14kg, 重量=1.38N。初选注塑机型为TT1-288F1V, 技术参数如下:
注塑机最大注塑量:1089cm3;注塑压力:100/Mpa;注塑速率:254 (cm3/s) ;塑化能力:106 (Kg/h) ;锁模力:288 Ton;射胶压力:123Mpa;注塑机拉行间距:590×520mm;顶出行程:520mm;射胶行程:283mm;最小模厚:200mm;最大模厚:640mm;模板行程:230mm;注塑机定位孔直径:60 mm;喷嘴球半径:SR10;螺杆直径:70mm;螺杆转速:30r/min;容模量:200-640mm。进行最大注塑量、锁模力校核、模具闭合高度、开模行程的相关工艺参数校核, 满足设计条件。
4 模具的结构设计
4.1 型腔数量及排列方式
由于本塑件体积较大, 且结构较复杂, 故采用一模一腔结构。
4.2 分型面的选择
分型面是注塑模具设计中的重点, 本塑件的分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件留动模部分, 由于推出机构通常设置在动模的一侧, 将型芯设置在动模部分, 塑件冷却收缩后包紧型芯, 使塑件留在动模, 这样有利于脱模。
4.3 浇注系统的设计及模流分析
浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节, 它对注塑成型周期和塑件质量都有直接的影响。普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成, 本次采用模流分析技术结合工作中实际生产经验, 对浇注系统进行分析和设计。本模具中主流道设计为圆锥形, 单独设计成主流道套镶入定模板内, 其锥度取5度, 分流道设计为U形截面, 浇口采用侧浇口。浇注系统结构和尺寸如图3所示。
浇注系统设计完成后为检验其合理性, 使用Moldflow软件对该浇注系统进行填充分析, 相关参数根据实际生产情况设定, 由图4可发现填充时间为1.07秒, 注射过程未发现欠注或迟滞等缺陷, 图5为熔接痕分布情况, 在塑件边缘和交线处有少量熔接痕, 对制品产品的外观质量和强度影响不大。总体来说, 该浇注系统方案是可行的。
4.4 脱模机构的设计
由于车轮盖为薄壁圆盘形塑件, 所以用顶针脱模机构。这是最常用的一种脱模机构, 这些顶杆一般只起顶出作用。为了缩短顶杆与型芯配合长度以减少磨擦, 可以将顶针配合孔的后半段直径减少, 减少3~5mm。顶杆采用T8AV材料, 头部淬火硬度达50HRC以上, 表面粗糙度取Ra值小于0.8µm, 和顶杆孔呈H8/f8配合。
4.5 温度调节系统的设计
在注射成形过程中, 模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率, 因车轮盖使用的塑料是PA66, 要求模温高, 若模具温度过低则会影响塑料的流动性, 普通的模具通入常温的水进行冷却, 通过调节水的流量就可以调节模具的温度。该模具冷却水孔取4根, 冷却水口口径为6mm。
5 模具的装配
装配模具是模具制造过程中的最后阶段, 装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。
在模具装配过程中, 对模具的装配精度应控制在合理的范围内, 模具的装配精度包括相关零件的位置精度, 相关的运动精度, 配合精度及接触只有当各精度要求得到保证, 才能使模具的整体要求得到保证。
根据塑胶件的大小的分析与计算, 选定模架, 模具装配图如图6。模具加工后装配实物如图7所示。
6 结论
设计该模具运用了以往模具设计的一般方法、步骤, 模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。同时结合UG、MOLDFLOW等先进的三维软件技术, 缩短了模具设计与制造的周期, 提高了模具的精度和效率, 减少了劳动的强度, 使得模具结构更加合理, 产品质量得到有力的保证。
参考文献
[1]屈华昌.塑料成型工艺与模具设计[M].机械工业出版社, 1998.
[2]唐志玉.模具设计师指南[M].国防工业出版社, 1999.
[3]贾润礼.实用注塑模设计手册[K].中国轻工业出版社, 2000.
注射模具 篇9
注射模具传统的设计方法主要是依赖工程技术人员的设计经验,至于模具的设计速度、质量及可靠性程度,因设计人员的经验而异。随着计算机技术与机械设计制造技术不断发展,出现了多种CAD/CAM软件,如SolidWorks、Inventor、MDT、Cimatron、Mastercam、Pro/E、UG、CATIA等等。这些软件的出现,为模具设计与制造工作摆脱了传统设计方法,采用现代设计方法提供了有力的保证[1]。其中Pro/E是美国参数技术公司(PTC)推出的新一代基于特征、具有全相关数据库的CAD/CAM参数化软件,它具有产品造型设计、装配、模具设计、分析计算、动态模拟仿真等优势功能,但其加工功能因其参数设置较为繁琐而不利于推广。Mastercam是美国CNC Software公司推出的一种基于PC机平台的CAD/CAM软件,由于其卓越的加工功能,被广泛应用于机械、航空、造船、模具等领域。然而Mastercam的设计功能相对薄弱,在进行复杂曲面造型时比较困难,而这正是Pro/E的优势所在[2]。将Pro/E的塑料模具设计功能与Mastercam的加工仿真功能相结合,既能提高模具的设计质量和效率,又能提高模具的精度,还能为实际加工操作提供借鉴[3,4]。本文以水杯注射模具为例阐述基于Pro/E和Mastercam的注射模设计及加工仿真一体化的关键技术,对注射模具方向的毕业设计步骤及技巧进行介绍。
1 毕业设计任务书
实际生产中,模具设计任务书通常由塑料制件工艺员根据成型塑料制件的任务书提出,模具设计人员以成型塑料制件任务书、模具设计任务书为依据来设计模具。
对于本科生毕业设计,任务书由毕业设计指导教师给出。本毕业设计任务书中给出的水杯塑件如图1所示。基于CAD/CAM技术的注射模具毕业设计任务书的内容有如下几个方面内容:
1)课题应达到的目的:说明毕业设计环节应该达到的培养目的。
2)课题任务的内容和要求:毕业设计任务的简单描述,开展毕业设计条件的说明,选作该课学生需要具备的基础。
3)课题成果的要求:明确该毕业设计课题的成果的总量,通常包括论文内容和篇幅、图纸、外文科技文献的翻译、实习报告等方面的具体要求。
4)主要参考文献:教师指定学生需要阅读的主要文献。
5)课题工作进度计划:教师根据教学计划安排,确定课题的进度计划结点,以及学生各阶段需要完成的工作。
2 毕业设计开题报告
学生在熟悉毕业设计任务书、毕业实习、阅读文献等环节的基础上,需要做一次毕业设计的开题报告,考核小组会对开题报告进行审核。该报告包括以下两项主要内容:
1)结合毕业设计课题情况,根据所查阅的文献资料,撰写2000字左右的文献综述。综述本课题国内外研究与应用现状、主要研究方法、已有主要研究成果等。
2)本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径):
(1)本课题需要研究或解决的问题:
设计塑料件成型模具;模具三维造型;绘制模具零件图、装配图;模具模拟仿真加工。
(2)研究手段(途径):
随着计算机技术的发展,CAD/CAM技术必将引入到塑料模具毕业设计中。本文阐述了一种注射模CAD/CAM一体化技术。运用Pro/E软件的通用功能模块及其模架设计专家(EMX)模块,进行塑件及其注射模设计,并将模具中的成形零部件模型数据转换到Mastercam中进行数控编程和加工仿真。具体包括:
(1)水杯三维造型。应用Pro/E中拉伸、拔模、倒圆角、扫描等相关命令生成水杯模型。
(2)模具设计。包括定、动模的设计及模架的选用。在分析塑料制件工艺性的基础上确定模具的结构方案,主要内容有:分型面;型腔数目及配置;浇注系统和排气结构;型腔、型芯的结构及固定方式;顶出机构类型;温度控制调节系统等方面。综合以上条件确定标准模架型号。
(3)模架的设计。利用Pro/E的外挂程序EMX(模架设计专家)来设计模具模架。
(4)注射机选用后基本参数的校核。参数的校核分为两部分:所选用的注射机能否满足塑件成型所需的注射量、注射压力及锁模力;所设计的模具尺寸、推出装置等参数是否在所选择的注射机的技术规范内。
(5)模具定、动模加工模拟仿真。将Pro/E系统中的模型以IGES数据文件的格式转入到Mastercam中进行模拟仿真加工。
(6)绘图。用Pro/E、AutoCAD等软件生成模具装配图、定模、动模等二维工程图。
3 毕业设计说明书的主要内容
3.1 水杯的三维造型
根据毕业设计任务书所提供的水杯工程图,在Pro/E的【零件】模块下,通过旋转、倒圆角、拔模、扫描等特征造型方法,创建如图2所示的水杯模型。
3.2 水杯注射模主要零部件设计
Pro/E中的Pro/MOLDESIGN模块提供了非常方便实用的三维环境下的注射模具设计与分析工具。利用这些工具,可以在有制件的三维造型情况下建立起模具装配模型、设计分型面、浇注系统及冷却系统,生成模具成型零件的三维造型,从而完成模具核心部分的设计工作;该模块还提供了如拔模检测、厚度检测、分型面检测、投影面积计算、充模仿真、开模仿真、干涉检测等分析功能,利用这些功能可使模具设计更为合理、准确,且能避免设计中不必要的重复劳动。基于Pro/E的注射模成型零部件设计流程如图3所示。由于塑件中等尺寸,采用一模两件即可满足生产需要。根据水杯所使用的材料(尼龙1010,ρ=1.05g/cm3),设置收缩率为0.5%,利用Pro/E的【制造】/【模具型腔】模块设计水杯模具,所设计的模具开模仿真如图4所示。
3.3 模架及其他零件设计
利用Pro/E中的Pro/MOLDESIGN模块设计注射模具时,一般都要应用外挂的EMX(模架设计专家)来设计模具模架。EMX提供了一个智能、自动化模架和模具组件的数据库。应用该模块能大大缩短模具设计人员花费在创建、定制和细化模架部件上的时间。在组件创建完成后,程序会自动完成相邻板料和组件上的间隙切口,以及钻孔和螺纹等操作。程序还能够自动检测整个模具的开启顺序,包括滑块、提钩和顶杆等动作。由于Pro/E为国外研发的软件,目前在EMX4.1中还没有符合我国国家标准的模架,制作中通常选用与GB类似的模架[5]。水杯模具的定模块是侧向滑动模块,若采用二板式模架,斜导柱又安装在定模块上,显然结构不合理,因此需要采用增加一块定模垫板的三板式结构。结合GB/T12556-1990《塑料注射模中小型模架及技术条件》和EMX中模架类型,初步选用模板尺寸为560×630的A4型模架。使用EMX设计模架的基本流程如图5所示。本文所设计的水杯模具三维装配图如图6所示。
3.4 选择注射机及校核
注射模是安装在注射机上使用的,在设计模具时,除了应掌握注射成型的工艺过程外,还必须将所设计的模具与所选用的注射机全面地联系起来,才能生产出合格的塑料制品。因此,应对相关参数进行校核。
3.4.1 选择注射机
应用Pro/E中的【分析】/【模型】/【质量属性】及【分析】/【测量】/【区域】命令求出单个塑件的体积、质量分别为:v=93.78cm3,m=98.47g,在分型面上的投影面积:A=10750.82mm2。考虑流道凝料、公称注射量等因素,求得实际注射量体积为:351.68cm3。根据分型面面积及型腔压力,求出锁模力为322.5KN。
由水杯尺寸、实际注射量体积及锁模力,初步选择型号XS-ZY-1000的注射成型机。
3.4.2 相关参数的校核
参数的校核分为两部分:1)所选用的注射机能否满足塑件成型所需的注射量、注射压力及锁模力。2)对上述2中所设计的模具进行校核,包括模具厚度、开模行程、推出装置、模具外形尺寸与安装尺寸、注射机定位孔与模具定位圈的配合及喷嘴等进行校核。只有这些参数都在所选注射机的技术规范内,才表示所设计的模具与所选用的注射机相配套。否则,重新设计模具或重选注射机,直到相配套为止。经过校核表明,本文所设计模具的尺寸参数在注射机的技术规范内。
3.5 生成二维工程图
利用Pro/E的【绘图】模块及AutoCAD软件综合编辑得到如图7所示的二维装配图(主视图),使用类似的方法生成相应零件的二维工程图。
3.6 基于Mastercam的数控加工仿真
Mastercam卓越的数控加工能力是工业界普遍认同的,它可以通过对模具元件选择合适的加工方法和工艺参数来生成精确的加工刀具路径,具有可靠的轨迹校验和模拟仿真功能,当模拟仿真满足加工要求后,利用其后置处理模块生成数控加工程序;它具有良好的数据交换接口,支持IGES、STEP、VDA、DXF、DWG、Parasolid等数据格式[6]。
1—螺钉;2—推杆固定板;3—推杆垫板;4—推杆;5—动模座板;6—支撑块;7—动模垫板;8、10—导套;9—止动板;11—导柱;12—管接头;13—定模座板;14—推件板;15—定位环;16—浇口衬套;17—定模连滑块;18—斜导柱;19—冷却水道;20—定模垫板;21—水嘴;22—定模板;23—动模板;24—防磨板;25—动模;26—复位杆
基于Mastercam的数控加工流程如图8所示。下面以切减后的动模(如图10所示,切除部分作为推件板)为例说明其具体应用。
1)从Pro/E系统将切减后的动模以IGES数据文件的格式转入到Mastercam中。
2)加工坯料及对刀点的确定。在刀具路径设置之前,先确定加工几何图形所需要的坯料尺寸及加工边界,并将图形中心的最高点移到系统坐标原点,便于加工时以图形中心对刀。
3)选择加工内容及刀具路径。根据水杯动模特点,中间两大孔采用在XOY平面做圆弧插补铣削(挖槽)的加工方式,其余8个小孔采用钻削加工方式来编制程序。按照“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”、“基准先行”的原则[7],拟定加工工艺方案。然后为各工序设置刀具进给速度、提刀速度、主轴转速、加工余量等参数。当刀具路径设计完毕后,显示的加工轨迹如图9所示,再通过实体验证、持续执行等命令显示出如图10所示的加工仿真效果图。
4)生成数控加工代码。当确认仿真加工与实际加工要求相符合时,就可以执行后处理程序,选择对应的后置处理文件(如数控系统为FANUC时,选用MPFAN.PST文件)将刀具路径转换为数控机床所能接受的数控程序,最后根据需要将系统自动生成的NC代码传输到数控加工设备的控制器内。
4 毕业设计成果
1)三维造型图:水杯(如图2所示)、模具装配图(如图6所示)及模具成型零件、模架主要零件造型图。
2)主要模具二维工程图清单:模具装配图(A0,1张,如图7所示)、定模(A2,1张)、动模(A2,1张)、定模板(A2,1张)、定模座板(A2,1张)、动模板(A2,1张)、动模座板(A2,1张)、动模垫板(A2,1张)、推件板(A3,1张)、推杆固定板和推杆垫板(A2,1张)。
3)开模仿真效果图(如图4所示)。
4)定模、动模加工仿真效果图(如图10所示)。
5)说明书1份。
5 结束语
基于CAD/CAM进行塑料模具毕业设计,通过学生综合运用模具知识及计算机辅助设计、计算机辅助制造的知识,培养了学生的工程设计能力、初步的科学研究能力。结合我院的培养情况及用人单位的反馈信息,选做基于CAD/CAM技术注射模毕业设计课题的毕业生,具有较强的岗位适应能力和竞争力。因此,基于CAD/CAM的塑料模具毕业设计课题是能够达到毕业设计教学环节的目标。
参考文献
[1]齐晓杰.塑料成型工艺与模具设计[M].北京:机械工业出版社.2006.
[2]何满才.Pro/E模具设计与Mastercam数控加工[M].北京:人民邮电出版社.2008.
[3]李成林,高文科,李婧.基于Pro/E的注塑模具设计与Mastercam加工[J].机械制造与自动化,2010,39(1):43-45.
[4]何修旭,黄瑶,王雷.基于Pro/E和Mastercam的注塑模设计与加工[J].模具技术,2010(1):40-43,63.
[5]凯德.精通Pro/E中文野火版模具设计[M].北京:中国青年出版社.2007.
[6]门超.基于Pro/E及MasterCAM环境下的模具设计与加工[J].装备制造技术,2007(11):80-81.