【文章內(nèi)容簡介】 定的澆口位置和材料參數(shù)在制件的填充過程和成型質(zhì)量均可以接受。但是模擬過程仍然產(chǎn)成一些問題，如制件的表面凹陷和表面溫度問題，所以需要在模具中加入冷卻系統(tǒng)，通過布置合理的水路，加強注塑的效果和質(zhì)量。模擬過程中，制件上出現(xiàn)了一些的氣泡，這個問題的解決可以利用模板制件的縫隙和頂桿的間隙等排除。 分型面位置與形式 定模與動模相接觸的面稱為分型面，它是用于將冷卻 凝固的制件從模腔里面取出的接觸面。分型面的選擇的好壞對制件的質(zhì)量、模具結(jié)構(gòu)及其制造、生產(chǎn)操作的難易等都有很大的影響。按分型面的形狀來分，有平面分型面、曲面分型面和階梯型分型面。 通常遵循以下原則： （ 1）分型面的選擇應有利于制件的脫模和簡化模具結(jié)構(gòu)； （ 2）分型面應盡可能選擇在不影響外觀的位置，但要方便溢料的消除和修整； （ 3）分型面應有利于排氣； （ 4）分型面的選擇應保證制件的尺寸精度和外觀質(zhì)量要求等； （ 5）分型面的選擇應有利于模具零件的加工與制造； （ 6）分型面的選擇應有利于側(cè)向抽芯 [2] [3] [4]。 制件的開模方向是垂直向上，而且設置了 1176。的脫模斜度。分型面的形狀為平面分型面，選擇在塑件底面，如圖 16所示。這樣有利于制件的脫模而且不會影響制件的外觀質(zhì)量，還可以利用其間隙和型芯、推桿等間隙排氣。 圖 16 分型面 分型前準備 關(guān)閉曲面 分模的過程實際就是做出一個面將模仁部分分割成凸模和凹模兩部分，但這樣的面必須封閉，而且要讓 SolidWorks2021軟件識別出來。由于這個制件在分模的平行方向上存在著兩個通孔，所以首先要把該平面上開放的孔覆蓋起來，形成一個封閉平面。 那些需要覆蓋的孔就是分模以前需要完成的工作，在 Solidworks2021里面，這個步驟叫做關(guān)閉曲面，關(guān)閉曲面之后制件的效果圖如圖 17綠色版面所示。 圖 17 關(guān)閉曲面之后制件的效果圖 模仁（型芯和型腔）尺寸的選定 一般成型零件尺寸的理論計算相當?shù)膹碗s，在現(xiàn)實中，模具設計師都是根據(jù)經(jīng)驗去選定模仁的尺寸，下面是兩組經(jīng)驗數(shù)據(jù)： （ 1）兩板模：模仁的邊界與模板邊界的距離一般為 40～ 70mm, 三板模：模仁的邊界與模板邊界的距離一般為 60～ 100mm, 如有滑塊要適當加大距離 （ 2）制件 尺寸小于 150 150mm，高度小于 30mm，則制件與模仁邊界距離的取值一般為 15～ 25mm。 制件尺寸大于 150 150mm，則制件與模仁邊界距離的取值一般為 25～ 50mm。 根據(jù)以上的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，設計制件的型芯型腔大小為 60 50mm，高度為 50mm。利用SolidWorks2021的切削分離功能，設計出一個制件的模仁形狀，如圖 18所示。 圖 18 制件的型芯型腔部分 . 型腔排列 采用多型腔的排列。多型腔在模具上通常采用圓形排列、 H型排列、直線型排列以及復合型排列等。 多型腔排列在設計 上應注意以下幾點： （ 1）盡可能采用平衡式排列，以便澆注系統(tǒng)的平衡性，確保制件質(zhì)量的均一和穩(wěn)定； （ 2）型腔布置和澆口位置應盡量對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象； （ 3）型腔排列應緊湊一些，減小模具的外形尺寸； （ 4）圓形排列加工麻煩，除圓形制品和一些高精度制品外，在一般情況下常用 H型排列和直線型排列，且盡量選用 H型排列，因為該平衡性更好[10]。 制件屬于一次性打火機上的一個零件，是屬于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，所以采用多型腔的排列，設計為一模四腔的布局方式。另外，雖然該制件的幾何尺寸不大，但內(nèi)部的結(jié)構(gòu)相對復雜，在左右兩邊各有一個需要側(cè)抽芯的小槽，在全面考慮之后，選用直線型排列的形式。 在 SolidWorks2021里面，將之前所設計好的型芯型腔復制，并分別將型芯和型腔做成一個組合，如圖 19所示，方便側(cè)抽芯機構(gòu)的設計。組合后，型芯型腔部分的尺寸 (長寬高 )為 240 50 50mm。 圖 19 直線型排列 分型 根據(jù)前面 DFM的構(gòu)思，以底面為分型面創(chuàng)建出型芯和型腔。在 SolidWorks2021設計中，完成制件的分型面、關(guān)閉曲面、切削分離和復制實體并做子裝配組合之后，可以將制件的型芯和型腔部分 分離，分型后得到的型芯和型腔部分如圖 圖 21所示。 （ a） （ b） 圖 20 型芯部分 (a)單個型芯部分 (b)一模四個型芯部分 （ a） (b) 圖 21 型腔部分 (a)單個型腔部分 (b)一模四個型腔部分 模架的選擇與調(diào)入 概述 在現(xiàn)代模具工業(yè)中，模具設計主要是對成型制件外形的凹、凸模（型腔、型芯）零件以及開模和脫模方式進行設計，而模具上的大部分零部件可以從專門廠家直接選購，對于一些 特殊的，也可以要求廠家另外加工生產(chǎn)。 尤其是模架的選購，如果設計制造一套非標準模架，可能需要花費很多的時間、資金和人力，但是根據(jù)設計的參數(shù)，選擇合適的廠家、選購合適的模架，則可降低模具生產(chǎn)的費用，也縮短了設計的周期。 總的來說，模具零件的選購大大節(jié)約了模具制造時間和費用?，F(xiàn)在，一般的模具廠家設計制造出一套中等復雜程度的注塑模具，可以在 20天左右的時間里完成。 標準模架的分類 注塑模具的標準模架有很多種類，而塑料注塑模模架國家標準有兩個，即《塑料注塑模中小型模架及技術(shù)條件》和《塑料注塑模大型模架》。由于分類方式的不同，模架的叫法也不同。 其中，在廣東珠江三角洲地區(qū)，流行的港臺標準與國家標準結(jié)構(gòu)基本是一樣的。對于標準模架，按澆口的形式分，模架分為大水口模架和小水口模架兩大類（香港地區(qū)將澆口稱為水口）。 大水口模架是指采用除點澆口外的其它澆口形式的模具（二板式模具）所選用的模架，小水口模架是指澆口采用點澆口模具（三板式模具）所選用的模架。 大水口模架共有四種型式，分別是 A型、 B型、 C型和 D型；小水口共有八種型式，分別是DA型、 DB型、 DC型、 DD型、 EA型、 EB型、 EC型和 ED型，其中以 D字母開頭的四種型號適用于自動切斷澆口模具的模架 [3]。 選擇模架 市場上，模架的種類有很多，不同廠家生產(chǎn)出來的模具也存在差異。具體選哪種模架形式主要根據(jù)個人的愛好及所具有的加工設備而定。 根據(jù)前面的 DFM分析，確定采用點澆口，選擇龍記公司提供的小水口標準模架庫。模架的尺寸型號根據(jù)型芯型腔的長寬來確定的。型芯型腔總的長度為 240mm，寬為 50mm以及一模四腔的布局形式，根據(jù)前面提到的經(jīng)驗值數(shù)據(jù)，在型芯型腔較長一側(cè)的方向上，左右兩邊加上 55mm的距離，則總的長度為 350mm，型芯型腔在寬的方向上，由于需要設計側(cè)抽芯機構(gòu)，所以每一邊加上 75mm的距離，則總的長度為 200mm。因此選擇尺寸型號為 2035的模架。 由于澆口設計成能自行拉斷的結(jié)構(gòu)，又為了配合注塑機使用大多數(shù)采用工字模，所以模架的型式采用 DAI型。龍記公司提供的具體尺寸數(shù)據(jù)如表 2所示。 表 2 龍記模架可供選擇的尺寸 面板闊度 PW 直身模 300 工字模 350 A 、 B板厚度 35 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 標準方鐵 90 加高方鐵 100 120 吊環(huán)絲孔 M20 根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)選擇 A板的厚度為 50mm， B板的厚度 為 50mm，因為制件最高的距離為 19mm，所以選擇標準方鐵 90mm，其它尺寸按原先的標準進行設定。 利用 SolidWorks2021的二次開發(fā)程序，輸入上面所設定的參數(shù)，調(diào)入模架，并把模仁放置于模架中。由于本次設計的模具是熱流道型注塑模設計，在模架里面要放置熱流道系統(tǒng)，所以在普通注塑模架的基礎(chǔ)上，在 A板的上面設計增加了三塊板，如圖 22所示。 圖 22 模架 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)設計原則 塑料制件在注塑成型時，塑料在注射機噴嘴中熔融，經(jīng)過主流道、分流道，最后通過澆口進入模具 的型腔中，經(jīng)過冷卻固化后可得到所需的制件。所以注塑模具的澆注系統(tǒng)是指從注射機噴嘴到型腔的塑料熔體的流動通道。 澆注系統(tǒng)的設計是注塑模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，占有非常重要的地位，它的設計合理與否對注塑的成型周期和制件質(zhì)量（幾何特征、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響。因此，澆注系統(tǒng)的作用是保證塑料熔體順利、平穩(wěn)地填充到型腔當中，在這個過程中，把壓力充分地傳遞到各個部位，以便于獲得組織緊密、外形清晰的塑料制件。 由于澆注系統(tǒng)在模具設計中的重要地位，所以設計時應遵循如下原則： （ 1）型腔布置和澆口開設的部位應對稱， 防止溢料現(xiàn)象的產(chǎn)生； （ 2）型腔和澆口的排列要合理，盡量地縮小模具的外形尺寸； （ 3）流程應盡可能短，斷面尺寸適當（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費大），且應盡量減小彎折，降低壓力損失，縮短填充時間； （ 4）對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置； （ 5）在滿足充滿型腔的前提下，澆注系統(tǒng)的容積應盡量小，以減少塑料的耗量； （ 6）澆口位置要適當，盡量避免沖擊嵌件和細小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不應影響塑件的外觀。 （ 7）澆注系統(tǒng)的排氣要良好，能 夠順利地引導熔融塑料填充到型腔的各個深度，不產(chǎn)成渦流和紊流，并能使模腔內(nèi)的氣體順利排除 [3] [4] [10]。 澆注系統(tǒng)的設計包含了主流道的設計、冷料井的設計、分流道的設計、澆口的設計等。其中澆口又稱進料口，是連接分流道末端與型腔入口之間的一段細短的流道（直接澆口除外），它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的位置對制件的質(zhì)量有直接的影響，位置選擇不當會產(chǎn)生變形、熔接痕、凹陷等等。 所以在一般的澆注系統(tǒng)設計中，澆口的設計要注意以下幾點： （ 1）澆口的位置應使充模的流程最短； （ 2）澆口的位置應有利于排氣； （ 3）澆 口的位置的選擇應該避免制件的變形； （ 4）澆口的位置避免選擇在細長薄壁上； （ 5）澆口的位置設計應該避免產(chǎn)生熔接痕 [2] [11]。 這是傳統(tǒng)模具設計的重要設計環(huán)節(jié)，對于本次畢業(yè)設計，采用的是熱流道型注塑模具設計，所以澆注系統(tǒng)的設計與熱流道系統(tǒng)的設計結(jié)合在一起，流道和澆口的直徑大小，主流道與分流道的布置等內(nèi)容將在熱流道系統(tǒng)中提及，所以這部分將省略。 熱流道系統(tǒng)是相對于冷流道系統(tǒng)說的，熱流道注塑模是無流道凝料注塑模中最常見的一種，是注塑成型技術(shù)發(fā)展的新階段。由于快速自 動化注塑成型工藝的發(fā)展，熱流道注塑模具正逐步推廣使用，且應用的廠家越來越廣泛，積累起來的技術(shù)成果也與日俱增。 熱流道注塑模與一般注塑模具（冷流道注塑模具）相比，具有以下幾方面的優(yōu)勢： （ 1）由于有加熱器，流道凝料不需脫模，整個注塑過程可實現(xiàn)自動化， 從而大大提高了材料利用率； （ 2）對澆口系統(tǒng)的統(tǒng)一控制， 使長流程流道成為可能，保證多型腔注塑生產(chǎn)的一致性，提高了制件的精度； （ 3） 澆注系統(tǒng)更人性化，通過溫度控制可實現(xiàn)充模過程的平衡； （ 4）減少進料系統(tǒng)壓力損失，充分利用注塑壓力，有利于保證制件質(zhì)量； （ 5）與 雙分型面的三板模相比，流道更短； （ 6）保壓時間更長，減小塑料制件的收縮率。 如前所述，熱流道模具可分為 單型腔熱流道模具、多型腔熱分流道模具 (外加熱 )、閥式澆口熱流道模、內(nèi)加熱的熱分流道模具等四種。 典型的熱流道結(jié)構(gòu)，主要由主流道噴嘴、流道板、噴嘴、加熱和測溫元件以及其他安裝和緊固零件組成。 熱流道系統(tǒng)的塑料熔料輸送過程可描述為：注射機料筒射來的熔體經(jīng)過主流道分送到流道板中的分流道，最后經(jīng)過噴嘴將熔體射進模具的型腔內(nèi)，熔體進入型腔需經(jīng)澆口的調(diào)節(jié) [12]。 熱流道噴嘴是熱流道系統(tǒng)的終端 ，它包括加熱器，熱電偶和澆口。它將熔體輸送到模具的型腔中。熱流道噴嘴也是熱流道系統(tǒng)的購置部件，包括主流道噴嘴和注射點的噴嘴。 主流道噴嘴，也稱中央噴嘴，有關(guān)零件組成部件也被稱為主流道杯。主流道噴嘴可直接注射成型塑料制件的型腔，也就是沒有分流道和流道板，這種熱流道噴嘴被稱為單噴嘴。另外一類的主流道噴嘴下游有多個噴嘴注射型腔，這是多噴嘴的熱流道系統(tǒng)。 本文設計的是后者，注射機射來的熔體經(jīng)過主流道杯送到流道板里面的分流道，后經(jīng)注射點的噴嘴由澆口進入模具型腔內(nèi)。 另外一種就是注射點的噴嘴，許多場合，這種購置的噴嘴沒 有澆口套零件，由模具制造者將澆口制造在定模上。不帶澆口的噴嘴，有輸出的流道，把熔體導入到注射點。 噴嘴是熱流道系統(tǒng)中的復雜部件，其種類繁多。分類也有很多種，以下是其中一些分類形式： 從加熱類型分類，噴嘴有外部加熱、內(nèi)部加熱、兩者混合加熱。 從功能分類，分主流道噴嘴和注射點噴嘴。 從澆口類型分類，有開式噴嘴、頂針式噴嘴、開關(guān)式噴嘴和邊緣式噴嘴，熱流道行業(yè)通常以澆口的類型來命名噴嘴。 從注射點的數(shù)目分類，分單噴嘴和多點噴嘴。 除了按以上的形式來分類外，還有按噴嘴的流道分類、按澆口布置和噴嘴的殼體分類等等 [13]。 本次設計的制件的幾何尺寸較小，寬度為 13mm,所以選用的噴嘴必須考慮到這些因素。在常見的四種噴嘴中，我選用了頂針式噴嘴，如圖 23所示。在熱流道行業(yè)，這種噴嘴的應用在增加中。這種噴嘴的主要特點就是噴嘴在制件上殘留的廢料少，無定形和結(jié)晶型塑料都需要應用這種噴