【正文】 出力的校核由于本塑件主型芯設(shè)計(jì)在定模，因此，分模時(shí)依靠側(cè)型芯（塑件卡扣處）將塑件從型芯脫出留在動(dòng)模。B分型面分模的瞬間，卡扣處受拉，可能會(huì)因?yàn)槔^大導(dǎo)致危險(xiǎn)截面1(截面最小處)被拉斷或?yàn)槲ｋU(xiǎn)截面2如圖410受過大的剪切力而損壞。現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)截面1和2進(jìn)行校核。 圖410 危險(xiǎn)截面塑件不損壞的條件為且,式中為每個(gè)卡扣危險(xiǎn)截面受到的拉應(yīng)力——ABS在開模溫度時(shí)的抗拉強(qiáng)度，為28Mpa——每個(gè)卡扣受到的切應(yīng)力。——ABS在開模溫度時(shí)的抗剪強(qiáng)度，為21Mpa——安全系數(shù)。而，式中——每個(gè)卡扣危險(xiǎn)截面受到的拉應(yīng)力，——————危險(xiǎn)截面2的面積為36塑件均勻分布3個(gè)卡口，所以這里要除以3帶入數(shù)值得：=Mpa28Mpa==Mpa21Mpa= 推桿的形狀及固定形式由于設(shè)置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分為圓形，制造、修配方便，容易達(dá)到推桿與模板或型芯上推桿孔的配合精度，推桿推出時(shí)運(yùn)動(dòng)阻力小，推出動(dòng)作靈活可靠，推桿損壞后也便于更換，因此，推桿推出機(jī)構(gòu)是推出機(jī)構(gòu)中最簡單、最常見的形式。 推桿位置的選擇推桿的位置應(yīng)選擇在脫模阻力最大的地方。推桿位置選擇應(yīng)注意，當(dāng)塑件各處的脫模阻力相同時(shí)需均勻布置均勻，以保證塑件推出時(shí)受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。推桿位置選擇時(shí)應(yīng)注意塑件本身的強(qiáng)度和剛度，尤其是薄壁塑件，應(yīng)盡可能選擇在壁厚和凸緣等處，否則很容易使塑件變形甚至損壞。在必要時(shí)，可通過增大推桿的面積，降低塑件單位面積上所受的推出力，采用頂盤推出的形式。推桿位置的選擇還應(yīng)考慮推桿本身的剛性。當(dāng)細(xì)長推桿受到較大脫模力時(shí)，推桿就會(huì)失穩(wěn)變形，這時(shí)就必須增大推桿的直徑或增加推桿的數(shù)量。推桿的工作端面在合模注射時(shí)是型腔底面的一部分，推桿的端面如果低于或高于該處型腔底面，在塑件上就會(huì)產(chǎn)生凸臺(tái)或凹痕，影響塑件的使用或美觀，因此，通常推桿裝入模具后，～ mm。 導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。按作用分為模外定位和模內(nèi)定位。模外定位是通過定位圈使模具的澆口套能與注射機(jī)噴嘴精確定位；而模內(nèi)定位機(jī)構(gòu)則通過導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行合模定位。錐面定位則用于動(dòng)、定模之間的精密定位。本課題中模具采用雙分型面點(diǎn)澆口自動(dòng)脫凝料澆注系統(tǒng)，因此導(dǎo)柱起到導(dǎo)向和定距的作用。定模座板與螺釘套采用H7/f6間隙配合，可代替導(dǎo)柱起到導(dǎo)向作用，同時(shí)還起到了定距地的用，如圖411所示。 圖411 定模座板與螺釘套的配合 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)排氣槽的截面積可用如下公式進(jìn)行計(jì)算：F＝25m1(273+T1)1/2/tP0　　 ① 式中：F——排氣槽的截面面積（m2） m1——模具內(nèi)氣體的質(zhì)量(kg)　　　　　 P0——模具內(nèi)氣體的初始?jí)毫Γ∕p）　　　　　 T1——模具內(nèi)被壓縮氣體的最終溫度(℃) t——充模時(shí)間(s)模內(nèi)氣體質(zhì)量按常壓常溫20℃的氮?dú)饷芏圈?＝，有 m1=ρ0V0　　 ②式中：V0——模具型腔的體積（m3）應(yīng)用氣體狀態(tài)方程可求得上式中被壓縮氣體的最終溫度（℃）T1＝（273+T0）(P1/P)　　 ③式中：T0——模具內(nèi)氣體的初始溫度（℃）由V＝24409mm3充模時(shí)間t=被壓縮氣體最終排氣壓力為P1＝20MPa由③式得：T1＝(273+20)(20/)=℃模具內(nèi)的氣體質(zhì)量由②式得：M1=V0ρ0=106=105kg將數(shù)據(jù)代入①式得：所需排氣槽的截面面積為： F=[25105(273+)1/2]/(106)=查取排氣槽高度h=，因此排氣槽的總寬度為： W’=F/h=為了便于加工和有利于排氣，運(yùn)用鑲拼式的型芯結(jié)構(gòu)配合間隙排氣，與整體式型芯相比，鑲拼型芯使加工和熱處理工藝大為簡化。 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在注塑成型中，模具的溫度直接影響到塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，對(duì)模具溫度的要求也不同。對(duì)于ABS樹脂一般注射到模具內(nèi)的塑料熔體的溫度是200～260，熔體固化成為塑件后從60左右的模具中脫模，其過程中所釋放的熱量中約有5％以輻射、對(duì)流的方式散發(fā)到大氣中，其余95％是依靠在模具內(nèi)通入冷卻水將熱量帶走的。因此，注塑模的冷卻時(shí)間主要取決于冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，模具的冷卻時(shí)間約占整個(gè)注射循環(huán)周期的2/3，因此縮短注射循環(huán)周期的冷卻時(shí)間是提高生成效率的關(guān)鍵。 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則注射模中的冷卻系統(tǒng)是通過冷卻水的循環(huán)將塑料熔體的熱量帶出模具的，為了提高冷卻效率，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般要遵守如下的原則：[3](1) 動(dòng)、定模要分別冷卻，保持冷卻平衡。(2) 孔徑與位置，一般塑件的避厚越厚，水管孔徑越大。(3) 冷卻水孔的數(shù)量越多，模具內(nèi)溫度梯度越小，塑件冷卻越均勻，冷卻效果也就越好。 (4) 冷卻通道可以穿過模板與鑲件的交界面，但是不能穿過鑲件與鑲件的交界面，以避免漏水。(5) 盡可能使冷卻水孔到型腔的距離相等，當(dāng)塑件壁厚均勻時(shí)，壁厚處應(yīng)強(qiáng)化冷卻，水孔應(yīng)該靠近型腔，距離要小。(6) 澆口處加強(qiáng)冷卻。一般在注射成型時(shí)，澆口附近的溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)的溫度越低，因此要加強(qiáng)澆口處的冷卻。(7) 應(yīng)降低進(jìn)水與出水的溫度差。如果進(jìn)水與出水溫度差過大，將會(huì)使模具的溫度分布不均勻，一般情況下，進(jìn)水與出水溫度差不大于5。(8) 要標(biāo)記出冷卻通道的水流方向。(9) 合理確定冷卻水管接頭的位置。(10) 冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)要通盤考慮。 冷卻系統(tǒng)參數(shù)的確定和管道的布置(1) 冷卻系統(tǒng)參數(shù)的確定。在注射過程中，塑件的冷卻時(shí)間通常是指塑料熔體從充滿模具型腔起到可以開模取出塑件時(shí)止的這段時(shí)間。從前面的CAE分析中可以確定，冷卻時(shí)間為20s能夠滿足要求，所以確定冷卻時(shí)間為20s。在前面的CAE分析中，我們選用的冷卻介質(zhì)為50℃的水，冷卻介質(zhì)的雷諾系數(shù)取10000，冷卻管道的直徑為10mm。經(jīng)過前面對(duì)塑件進(jìn)行CAE的冷卻分析結(jié)果我們看出，冷卻管道中進(jìn)水口和出口水的溫度差為2℃，同時(shí)滿足一般回路中冷卻介質(zhì)的溫度差不超過5的要求，說明這些參數(shù)的設(shè)置是合理。(2) 冷卻管道的布置。冷卻管道的連接方式可以是串聯(lián)，也可以是并聯(lián)。對(duì)于不同形狀的塑件冷卻水孔的排列形式也不同。冷卻水道的布置包括凸模上和凹模上的布置，由于凸模和凹模以及動(dòng)模板和定模板結(jié)構(gòu)的不同，在凸模和凹模以及在動(dòng)、定模板上布置的方式一般也不同。本課題所用為外連接直通式，外連接直通式是最簡單的聯(lián)通方式。用塑料管和水管接頭在外部連接?？梢赃B接成單路循環(huán)或多路并行循環(huán)。優(yōu)點(diǎn)是加工容易，便于檢查有無堵塞。缺點(diǎn)是外連接過多，容易碰壞。由于本課題中模具的外形尺寸較小，故而使用外連接對(duì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為方便。而綜合Moldflow的CAE分析，我們所使用的管道直徑在滿足冷卻需要的情況下選擇直徑10mm，排布也考慮到與其他零件間的位置干涉情況。最終設(shè)計(jì)分別按照?qǐng)D41413進(jìn)行凸模上和凹模上冷卻管道的布置。 圖412 凸模上冷卻管道的布置 圖413 凹模上冷卻管道的布置 模體的設(shè)計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用要點(diǎn)在模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑件圖樣及技術(shù)要求，分析、計(jì)算、確定塑件形狀類型、尺寸范圍(型腔投影面積的周界尺寸)、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，以制訂塑件成形工藝，確定進(jìn)料口位置、塑件重量以及每模塑件數(shù)(型腔數(shù))，并選定注射機(jī)的型號(hào)及規(guī)格。選定的注射機(jī)須滿足塑件注射量以及成型壓力等要求。為保證塑件質(zhì)量，還必須正確選用標(biāo)準(zhǔn)模架，以節(jié)約設(shè)汁和制造時(shí)間保證模具質(zhì)量。選用標(biāo)準(zhǔn)模架的程序及要點(diǎn)如下:(1)模架厚度H和注射機(jī)的閉合距離L 對(duì)于不同型號(hào)及規(guī)格的注射機(jī)，鎖模機(jī)構(gòu)具有不同的閉合距離。模架厚度與閉合距離的關(guān)系為：Lmin ≤H≤ Lmax(2)開模行程與定、動(dòng)模分開的間距與頂出塑件所需行程之間的尺寸關(guān)系 設(shè)計(jì)時(shí)須汁算確定，在取出塑件時(shí)的注射機(jī)開模行程應(yīng)大于取出塑件所需的定、動(dòng)模分開的間距，而棋具頂出塑件距離須小于頂出液壓缸的額定頂出行程。(3)選用的模架在注射機(jī)上的安裝 安裝時(shí)需注意：棋架外形尺寸不應(yīng)受注射機(jī)拉桿的間距影響；定位孔徑與定位環(huán)尺寸需配合良好；注射機(jī)頂出桿孔的位置和頂出行程是否合適：噴嘴孔徑和球面半徑是否與模具的撓口套孔徑和凹球面尺寸相配合；模架安裝孔的位置和孔徑與注射機(jī)的移動(dòng)棋板及固定模板上的相應(yīng)螺孔相配。(4)選用模架應(yīng)符合塑件及其成型工藝的技術(shù)要求 為保證塑件質(zhì)量和模具的使用性能及可靠性，需對(duì)模架組合零件的力學(xué)性能，特別是它們的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行準(zhǔn)確地校核及計(jì)算，以確定動(dòng)、定模板及支承板的長、寬、厚度尺寸，從而正確地選定模架的規(guī)格。模體也稱模架，是注射機(jī)的骨架和基本，模具的每一部分但寄生其中，通過他把模具的每一部分有機(jī)的聯(lián)系在一起。模架一般由定模座（或叫定模底板）、定模固定板（或叫定模板）、動(dòng)模固定板（或叫型芯固定板）、支撐板（或叫動(dòng)模墊板）、墊塊（或叫墊腳、模腳）、動(dòng)模座板（或叫動(dòng)模底板）、推板（或叫推出底板）、推桿固定板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿等組成。另外，根據(jù)需要，還有特殊結(jié)構(gòu)的模架，如點(diǎn)澆口模架、帶脫模板的模架。本模具采用400x400標(biāo)準(zhǔn)模架。 模具及注射機(jī)參數(shù)的校核[3] 注射壓力校核對(duì)于ABS注射壓力為80～110Mpa，這里取=90Mpa，該注射機(jī)的公稱注射壓力=205Mpa，注射壓力系數(shù)=～，這里取=，則有所以注射機(jī)的注射壓力合格。 鎖模力的校核在Moldflow分析軟件中可以分析出所需最大鎖模力為F==()，注射機(jī)的額定鎖模力F鎖=2540KN，F(xiàn)鎖F,因此所選注塑機(jī)的鎖模力符合要求 圖414 鎖模力 模具厚度的校核對(duì)于模具的厚度必須滿足下式：式中 —所設(shè)計(jì)的模具厚度，這里其值為536mm；—注塑機(jī)所允許的最小模具厚度，這里為300mm；—注塑機(jī)所允許的最大模具厚度，這里為700mm。因此有所以模具的厚度滿足要求。 頂出行程及開模行程的校核對(duì)于設(shè)計(jì)的頂出行程要求必須要小于或等于注射機(jī)頂出桿的行程，在本課題中設(shè)計(jì)的最大頂出行程為只有30mm，而注射機(jī)的最大頂出行程有55mm，因此頂出行程滿足要求。對(duì)于注射機(jī)的最大開模行程要求必須滿足式中 —注塑機(jī)移模行程，這里為500mm；—設(shè)計(jì)模具的推出距離，這里為70 mm；—設(shè)計(jì)的流道凝料與塑件的高度，這里為227 mm。因此有所以注射機(jī)的開模行程也滿足要求。 模具裝配圖和零件圖的繪制在設(shè)計(jì)的最后，我們還要使用Cad及Pro/e制圖模塊進(jìn)行繪圖，把模具的裝配圖和零件圖詳細(xì)地繪制出來，其模具裝配圖及零件圖見工程圖圖紙。5 結(jié)論本設(shè)計(jì)的主要思路首先是使用Pro/e設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行制件的設(shè)計(jì)，然后用Moldflow分析軟件進(jìn)行流動(dòng)、冷卻和翹曲的CAE分析，通過分析確定澆口的位置及冷卻系統(tǒng)的布置方案，接著結(jié)合CAE分析的結(jié)論和工藝在使用Pro/e設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，最后是作出裝配圖和零件圖。在這個(gè)過程中的CAE分析是很關(guān)鍵的一步，它是進(jìn)行模具設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備，為設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)參考。通過CAE分析得到數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)提供較好的冷卻系統(tǒng)布局方案、提供合理的注射成型工藝參數(shù)參考以及模具設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等一些合理工藝參數(shù)。在CAE分析的基礎(chǔ)之上，我們選擇最優(yōu)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。這個(gè)過程我們不斷找出模具在設(shè)計(jì)時(shí)可能存在的缺陷并修改。通過反復(fù)的CAE驗(yàn)證最后得到一個(gè)最佳方案進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的參數(shù)。在模具設(shè)計(jì)中，冷流道注塑模具主要包括的四大系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。而根據(jù)前面CAE分析得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)避免了模具加工出來之后的試模修模次數(shù)，提高了模具質(zhì)量和設(shè)計(jì)制造的效率。在澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中通過前面CAE分析結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式取流道橫截面形狀，確定澆口尺寸，計(jì)算體積流量等；在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中主要介紹了側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；在溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中確定冷卻時(shí)間，還有冷卻介質(zhì)和冷卻水道的直徑和布局；在設(shè)計(jì)中重說明了塑件從型芯的脫出方式，并進(jìn)行強(qiáng)度校核。在做好上面四大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，我們還需要校核模具和注射機(jī)的參數(shù)，這才能保證設(shè)計(jì)的模具與注射機(jī)的配合是否真的合理。從上面我們可以知道，CAE的分析可以為設(shè)計(jì)者提供參考依據(jù)，這能夠提高模具結(jié)構(gòu)的可行性。隨著科技的進(jìn)步及注射理論的突破，基于CAE分析的注塑模具設(shè)計(jì)發(fā)展會(huì)越來越迅速。隨著技術(shù)的成熟，注塑模的生產(chǎn)控制將會(huì)變得比以前更為輕松，產(chǎn)品質(zhì)量將會(huì)得到更好提高，所以，在以后注射模具的研究和制造中，CAE分析的模具設(shè)計(jì)將會(huì)我們進(jìn)行設(shè)計(jì)的主要方向。這次設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)作了一次全面的綜合運(yùn)用，通過本次設(shè)計(jì)鞏固本專業(yè)的理論知識(shí)，并且使它與實(shí)際生產(chǎn)的聯(lián)系更為密切，更為直觀。在設(shè)計(jì)初期，由于對(duì)軟件和設(shè)計(jì)方法的不熟悉，走了很多的彎路，造成設(shè)計(jì)進(jìn)度較緩慢。而在從不熟悉到熟悉的過程中學(xué)習(xí)到了許多的知識(shí)，也得到了很多關(guān)于模具設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，并且提高了我的計(jì)算機(jī)繪圖和模擬設(shè)計(jì)的能力，特別是Pro/e三維設(shè)計(jì)軟件及Moldflow分析軟件的運(yùn)用。通過這次設(shè)計(jì)真正地鍛煉了自己，為以后工作和實(shí)際生產(chǎn)中提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也督促本人在以后的工作中更認(rèn)真細(xì)心的做到更好。謝 辭首先要感謝老師對(duì)我的指導(dǎo)和督促，老師給我指出了正確的設(shè)計(jì)方向和設(shè)計(jì)過程，使我加深了對(duì)知識(shí)的理解,同時(shí)也避免了在設(shè)計(jì)過程中少走彎路，老師的督促使我一直把課程設(shè)計(jì)放在心理，保證按質(zhì)按量的完成；還要感謝同班的同學(xué)，是大家營造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，在做設(shè)計(jì)的過程中互幫互助，使我的CAD和三維軟件的操作水