【正文】 所需的大中型塑料模具，從模具行業(yè)生產(chǎn)能力看，目前滿足率僅約50%。使用熱流道，可以延長(zhǎng)模具的壽命、節(jié)約材料、減少?gòu)U品。技術(shù)水平明顯提高。中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。中國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，有著悠久的文化歷史，俗話說(shuō)“民以食為天”，一日三餐，人們有太多的時(shí)間都難免要在廚房里度過(guò)，隨著人們生活水平地提高，廚房用品的更新?lián)Q代也是越來(lái)越快，人們的生活效率也是越來(lái)越高，為了更好的提高人們生活的效率，緩解在工作之余還要在廚房里勞作人們的壓力，特設(shè)計(jì)一款方便實(shí)用小巧的廚房用品——攪蒜器。本產(chǎn)品特別針對(duì)剝蒜而設(shè)計(jì)，利用簡(jiǎn)單的機(jī)械原理以及其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，可以輕松的將蒜皮去掉，節(jié)省時(shí)間，而且剝蒜效果好，可以將蒜瓢單獨(dú)的分離，不留任何蒜皮，而且攪蒜器拆洗方便，小巧，不占用廚房空間。(1)攪蒜器產(chǎn)品機(jī)構(gòu)與造型設(shè)計(jì)利用美國(guó)PTC公司設(shè)計(jì)的Pro/ENGINEER Wildfire 對(duì)攪蒜器產(chǎn)品進(jìn)行3D造型設(shè)計(jì)，分析各個(gè)零部件的作用以及功能是否能滿足攪蒜的條件，提出方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。選擇零件成型設(shè)備根據(jù)成型設(shè)備的種類來(lái)進(jìn)行模具，因此必須熟知各種成型設(shè)備的性能、規(guī)格、特點(diǎn)。 熟悉注塑機(jī)的工作原理，確定制品成型方法，選擇零件成型設(shè)備，了解各種成型設(shè)備的性能、規(guī)格、特點(diǎn)。本章主要介紹了模具行業(yè)的現(xiàn)狀以及本產(chǎn)品的背景，明確了設(shè)計(jì)目的和設(shè)計(jì)要求，以及本課題的基本設(shè)計(jì)要求。 圖2 攪桿(2) 攪蒜容器上蓋 用于盛放蒜,將蒜放進(jìn)攪蒜器上蓋后，然后通過(guò)攪桿的作用使蒜瓢分離。 圖5 攪蒜器定位夾(5) 容器杯 用于盛放絞好的蒜瓢。其它部分給予相應(yīng)的倒圓角。造型設(shè)計(jì)步驟如下：旋轉(zhuǎn)→草繪攪蒜容器下蓋的大體形狀，因?yàn)閿囁馊萜飨律w部分還帶有容器杯的杯蓋部分，杯蓋部分設(shè)計(jì)要很好的和容器杯相結(jié)合，所以杯蓋部分有開槽，杯蓋利用旋轉(zhuǎn)→草繪完成，3個(gè)圓弧和一個(gè)圓形，則利用拉伸→剪切材料，在定好尺寸的前提下完成其設(shè)計(jì)。為了美觀實(shí)用，其余部分則進(jìn)行倒圓角的設(shè)計(jì)。圖15 攪蒜容器旋鈕2D結(jié)構(gòu)圖 本章小結(jié)本章主要介紹了攪蒜器的基本結(jié)構(gòu)組成及其功能，簡(jiǎn)單闡述了攪蒜器的設(shè)計(jì)過(guò)程。選擇分型面時(shí)應(yīng)該盡量減小由于脫模斜度而造成塑件的大小端尺寸差異 (2) 考慮注射機(jī)的技術(shù)規(guī)格 考慮到注射機(jī)的鎖模力應(yīng)盡可能減小塑件在分型面上的投影面積。 圖18 模具型腔排列 圖19 模具布局3D圖本模型2D圖由Pro/E 3D圖轉(zhuǎn)換而來(lái),并在軟件AutoCAD上進(jìn)行整理繪制出來(lái)的2D圖如圖所示，如果需要更加詳細(xì)的塑件尺寸，請(qǐng)參照附件中的塑件的2D圖，該塑件要求外形美觀，色澤鮮艷，外表面沒有斑點(diǎn)及熔接痕。ABS材料的成型特點(diǎn)如下：(1) 因ABS原料粒料極易受潮，致使制品出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷，因此成型前需充分干燥，%以下。一般說(shuō)來(lái)，塑件的厚度越厚就越能滿足產(chǎn)品的強(qiáng)度和剛度的性能要求，但是從塑件的成型過(guò)程看來(lái)，塑件的壁厚越厚，冷卻的時(shí)間就越長(zhǎng)，整個(gè)塑件的成型周期就要延長(zhǎng)，提高了生產(chǎn)的成本，降低了生產(chǎn)的效率，同時(shí)，塑件的壁厚越厚，收縮率就增大，這樣使得產(chǎn)品的尺寸不穩(wěn)定性增加，降低了產(chǎn)品的質(zhì)量。(2) 成型時(shí)具有良好的流動(dòng)狀態(tài)以及填充和冷卻效果。 圖21 厚度分析參數(shù)設(shè)置 圖22 厚度分析結(jié)果 總體上看，塑件基本上滿足塑件的壁厚為3mm的設(shè)計(jì)要求，綜上所述，該塑件的縱向壁厚滿足設(shè)計(jì)的要求。脫模斜度確定要點(diǎn)如下：(1)制品精度熱高，脫模斜度應(yīng)越小。(5)制品壁厚時(shí)，脫模斜度也應(yīng)增大。使用“塑料顧問(wèn)”做模流分析必須先了解幾個(gè)重要的特點(diǎn)，現(xiàn)分述于下：(1) 直接讀取Pro/E 3D模型數(shù)據(jù)，為STL格式，無(wú)須另外建立網(wǎng)絡(luò)。 步驟一 打開文件。如圖 點(diǎn)選下拉式菜單[Applications/應(yīng)用] —[Plastic Adviser/塑料顧問(wèn)] —點(diǎn)選{PNT0}—[確定]進(jìn)入了塑料顧問(wèn)界面。 圖27 選擇molding window 圖28 選擇廠商材料 圖29 材料參數(shù)步驟四 塑模分析。接著選擇開始分析圖形按扭，視模型，塑料等情況而定，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)短不一，計(jì)算結(jié)束時(shí)顯示Results Summary (結(jié)果摘要)的畫面?？梢渣c(diǎn)擊 分別加注釋和制作報(bào)告書(report),報(bào)告書所有文件會(huì)集中在數(shù)據(jù)夾中，打開名為：，瀏覽報(bào)告書。圖35中填充時(shí)間紅色為最先填充區(qū)域，按照填充的先后順序一次是黃色、綠色、藍(lán)色。(3)塑件冷卻質(zhì)量分析：此種分析方法可以協(xié)助用戶修改造型的幾何，從而避免因冷卻方法造成的變形。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)：在塑件的邊沿和圓柱面與底面的交接處會(huì)產(chǎn)生氣泡，如圖41，因此需要在分型面上遠(yuǎn)離澆口一側(cè)開設(shè)排氣槽、在型芯與固定板之間應(yīng)設(shè)置排氣間隙。圖43 零件質(zhì)量屬性 澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算，因?yàn)閺纳鲜龇治鲋写_定為一模四腔，所以塑件成型所需注射量為： 41結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，注射機(jī)的最大注射量是其額定注射量的80%，所以注射機(jī)的最大注射量為： 42 鎖模力的計(jì)算模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使注射機(jī)的額定鎖模力大于脹模力，即F≥A ,F為注射機(jī)額定鎖模力（N）；為塑料熔體在型腔內(nèi)的平均壓力()；A為制品和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積（）。根據(jù)ABS材料的特性，成型時(shí)的注射壓力為60～100。(3) 額定注射壓力 如果考慮注射機(jī)的最大的注射量，最大成形面積和鎖模力來(lái)確定注射機(jī)這還是不夠的，選用的注射機(jī)注射壓力必須大于成形時(shí)所需的壓力。 46式中：K—注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，；—注射機(jī)允許的最大注射量，該注射機(jī)為400；—單個(gè)塑件的品質(zhì)和體積(g或)，取=；—澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量和體積(g或)，取=4。注射壓力校核合格。它同注射量一樣，也反映了注射機(jī)的加工能力，是一個(gè)重要的參數(shù)。5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機(jī)噴嘴出來(lái)以后，到達(dá)型腔之前在模具中所流經(jīng)的通道，其作用是將熔融狀態(tài)的塑料從噴嘴處平穩(wěn)地引到模具的型腔，并在熔體充填和固化的過(guò)程中將注射壓力和保壓力傳遞到塑料制品的各個(gè)部位，以獲得組織致密、外行清晰、表面光潔和尺寸精確的塑料制品。(1) 主流道尺寸主流道是指連接注射機(jī)噴嘴與分流道的塑料熔體通道，是熔體注入模具最先經(jīng)過(guò)的一段流道。為了補(bǔ)償對(duì)中誤差并解決凝料的脫模問(wèn)題，~1mm。④在保證制品成形的條件下，主流道的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短，以減小壓力損失，取主流道的長(zhǎng)度為:L=40mm。分流道設(shè)計(jì)原則如下：以最短的路程、最小的熱量損失，將熔體快速地輸入型腔。為此用流道截面積與周長(zhǎng)的比值來(lái)表示流道的效率。第一級(jí)分流道 =60mm；第二級(jí)分流道 =10mm。按澆口的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)，常用的澆口有直接澆口、側(cè)澆口、環(huán)形澆口、輪輻式澆口、點(diǎn)澆口、潛伏澆口、爪形澆口。根據(jù)本零件計(jì)算得出：b= mm，t= mm澆口的位置對(duì)制品的質(zhì)量有直接影響，在確定澆口位置時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：1）澆口應(yīng)設(shè)在塑料制件斷面較厚的部位，使熔體由厚斷面流入薄斷面。5）澆口的位置應(yīng)避免引起熔體斷裂的現(xiàn)象。圖50 澆注系統(tǒng)冷料穴一般設(shè)在主流道末端，當(dāng)分流道較長(zhǎng)時(shí)，其末端也可設(shè)冷料穴冷料穴的作用是收集每次注射成形時(shí)流動(dòng)熔體前端的冷料頭，避免這些冷料進(jìn)入型腔影響制品成形質(zhì)量，或防止這些冷料堵塞澆口造成制品缺料。圖51 冷料穴 本章小結(jié)本章主要涉及的是塑件澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)合理與否對(duì)塑件的尺寸、內(nèi)在質(zhì)量、外在質(zhì)量及模具的結(jié)構(gòu)、塑料的利用率等有較大的影響。圖52 成型零件結(jié)構(gòu)(1) 型腔的設(shè)計(jì)（凹模）型腔是成型塑件外表面的重要零件,由整塊材料制成,成型的塑件尺寸精度較高,沒有拼縫,攪蒜器下蓋上表面為光滑平面：圖53 模具型腔結(jié)構(gòu) (2) 型芯的設(shè)計(jì)（凸模）型芯如圖54所示，是4個(gè)帶有零件外表面的整體式型芯。(2) 型腔高度尺寸 62式中: s——塑件平均收縮率s=(+)/2=；H——塑件高度最大尺寸（取20）；X——修正系數(shù)（）；△——塑件公差值，()；z——制造公差，（取△/5）。在塑料熔體壓力下，型腔將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力及變形。所以本塑件的型腔壁厚為20mm 根據(jù)型腔的布局可看出，型腔分布尺寸為210200，又根據(jù)型腔側(cè)壁最小厚度為10，再考慮到導(dǎo)柱、導(dǎo)套及連接螺釘布置應(yīng)占的位置和采用推桿板推出等方面的問(wèn)題，確定選用模架為三版模，模架結(jié)構(gòu)如圖所示：各模板尺寸的確定。上述尺寸確定以后，就可以根據(jù)模架，版面為，模架結(jié)構(gòu)形式為二模板標(biāo)準(zhǔn)模架。7 脫模機(jī)構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模具的冷卻是將注塑成型過(guò)程中產(chǎn)生的、并傳導(dǎo)給模具的熱量盡可能迅速、并最大程度地導(dǎo)出，以使塑件以較快的速度冷卻固化。本塑件推出的基本方式為推桿推出，推桿推出是一種基本的、也是一種常用的塑件推出方式，常用的推桿形式有圓形、矩形、階梯形。推桿的形式如圖57~58所示。為了便于加工及安全，本設(shè)計(jì)取d＝5。(1) 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可用下式計(jì)算： 74式中 ——冷卻水在該溫度下的密度，；V——冷卻水的流速，；d——冷卻水孔直徑，；——與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)，=。確定冷卻水孔直徑時(shí)應(yīng)注意，無(wú)論多大的模具，水孔的直徑都不能大于14mm，否則冷卻水難以成為回流狀態(tài)，以至降低熱交換效率。 冷卻形式冷卻系統(tǒng)的水道形式大概分為溝道式冷卻、管道式冷卻、導(dǎo)熱桿式冷卻,本次設(shè)計(jì)采用的式較普通的溝道式冷卻，就是直接在模具或者模板上鉆孔或者銑槽，通人冷卻介質(zhì)。3． 澆口處加強(qiáng)冷卻。綜合以上原則，本零件的水道設(shè)計(jì)如下，采用循環(huán)式水道： 圖60 水道布局 本章小結(jié) 本章主要內(nèi)容是介紹溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，注射模具中溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的，是通過(guò)控制模具的溫度，使注射成型具有良好的產(chǎn)品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)力。(2) 易于修改及重定義。步驟二 彈出“定義新項(xiàng)目”對(duì)話框，在“項(xiàng)目名稱”欄里輸入相應(yīng)的名稱。依次單擊“載入”和“確定”按鈕，返回“模具組件定義”窗口中，系統(tǒng)將載入選定類型模架的參數(shù)。在“模具組件定義”窗口的動(dòng)態(tài)主、側(cè)視圖區(qū)域中，修改A、B、C等零件的尺寸。勾選“CP銷”類型，在“螺紋直徑”欄單擊選擇16，在“數(shù)量”欄輸入6，在“陣列寬度”欄輸入102，在“陣列長(zhǎng)度”欄輸入298，再單擊“更新陣列數(shù)據(jù)”按鈕，更新相關(guān)的設(shè)置，再單擊“詳圖打開”按鈕，將展開的詳細(xì)分布數(shù)據(jù)設(shè)置如圖67所示，單擊“確定”按鈕，返回“模具組件定義”窗口。單擊“確定”按鈕，完成修改，退出對(duì)話框。單擊“確定”按鈕，完成修改，退出對(duì)話框。執(zhí)行“”菜單命令，在“裝配原件”窗口中單擊“全選”按鈕，選擇全部項(xiàng)目，如圖所示，單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)更新模架，將選擇的所有項(xiàng)目載入模架相應(yīng)的位置。步驟二 在彈出的“準(zhǔn)備元件”窗口中，系統(tǒng)自動(dòng)將零件歸為工件、REF_MODEL、動(dòng)模側(cè)的抽模、定模側(cè)的抽模以及其他幾類，如圖所示。圖79“定模側(cè)定位環(huán)”窗口執(zhí)行“”菜單命令，進(jìn)入“模具組件定義”窗口，依次單擊“添加設(shè)備/澆口襯套”按鈕，彈出如圖所示“澆口襯套”窗口，在“類型”中選擇“SBBH”類型，在“澆口半徑”欄單擊選擇20，在“直徑”欄單擊選擇20，在“內(nèi)徑”欄單擊選擇3，在“長(zhǎng)度”欄輸入65，在“距定位環(huán)的距離”欄輸入20，單擊“確定”按鈕，完成添加。圖82 定義冷卻裝置(2) 定義噴嘴 將上型腔隱藏，根據(jù)前面定義的冷卻水道，定義噴嘴，首先選出冷卻水道曲線，如圖83紅色曲線所示，再選擇噴嘴所在的平面，確定噴嘴的位置，最后生成的噴嘴如圖84~85。選取如圖90所示的曲面。圖93 定義頂桿對(duì)話框頂桿圖94 頂桿在模架中的位置生成的模架如圖95。但是動(dòng)模型腔，動(dòng)模型芯，頂出機(jī)構(gòu)等這些主體在運(yùn)動(dòng)方向的自由度不能為零，否則無(wú)法移動(dòng)，若將不能移動(dòng)的主體和能移動(dòng)的主體用剛體鎖定，會(huì)導(dǎo)致本來(lái)需要運(yùn)動(dòng)的主體無(wú)法移動(dòng)，就無(wú)法開模模擬。打開下圖中的剛體鎖定對(duì)話框，點(diǎn)擊鎖定按鈕對(duì)模具的定模和動(dòng)模部分分別鎖定。每移動(dòng)到一個(gè)合適位置時(shí)，就拍照一次，如圖99~100所示： 圖99 剛體鎖定 圖100 平面鎖定(2) 排序關(guān)鍵幀選擇，然后選擇[name]變更為：opening在[Key Frame]字段，選擇，取用：snapshot1選擇，選取：snapshot2, 選擇取用的，重復(fù)該步驟，直到需要的幀都被選取，時(shí)間也可以適當(dāng)?shù)男薷?。圖103 動(dòng)畫捕獲本章主要介紹利用Pro/ENGINEER Wildfire動(dòng)畫部分模擬開模的狀態(tài)。由于以前沒有深入的接觸過(guò)模流分析軟件，對(duì)此軟件使用并不是很熟練；模具顧問(wèn)軟件始終是一種模擬分析軟件，可能軟件本身就存在一些問(wèn)題，有些參數(shù)跟實(shí)際的還是有些出入，也就是并不能完全依賴從模流分析中分析出來(lái)的