【正文】 出力的校核由于本塑件主型芯設(shè)計在定模，因此，分模時依靠側(cè)型芯（塑件卡扣處）將塑件從型芯脫出留在動模。B分型面分模的瞬間，卡扣處受拉，可能會因為拉力過大導(dǎo)致危險截面1(截面最小處)被拉斷或為危險截面2如圖410受過大的剪切力而損壞?，F(xiàn)對危險截面1和2進行校核。 圖410 危險截面塑件不損壞的條件為且,式中為每個卡扣危險截面受到的拉應(yīng)力——ABS在開模溫度時的抗拉強度，為28Mpa——每個卡扣受到的切應(yīng)力?！狝BS在開模溫度時的抗剪強度，為21Mpa——安全系數(shù)。而，式中——每個卡扣危險截面受到的拉應(yīng)力，——————危險截面2的面積為36塑件均勻分布3個卡口，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，推桿推出時運動阻力小，推出動作靈活可靠，推桿損壞后也便于更換，因此，推桿推出機構(gòu)是推出機構(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需均勻布置均勻，以保證塑件推出時受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。推桿位置選擇時應(yīng)注意塑件本身的強度和剛度，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，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，推桿就會失穩(wěn)變形，這時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，在塑件上就會產(chǎn)生凸臺或凹痕，影響塑件的使用或美觀，因此，通常推桿裝入模具后，～ mm。 導(dǎo)向和定位機構(gòu)的設(shè)計注射模的導(dǎo)向機構(gòu)用于動、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機構(gòu)的運動導(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噴嘴精確定位；而模內(nèi)定位機構(gòu)則通過導(dǎo)柱導(dǎo)套進行合模定位。錐面定位則用于動、定模之間的精密定位。本課題中模具采用雙分型面點澆口自動脫凝料澆注系統(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)計排氣槽的截面積可用如下公式進行計算：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)氣體的初始壓力（Mp）　　　　　 T1——模具內(nèi)被壓縮氣體的最終溫度(℃) t——充模時間(s)模內(nèi)氣體質(zhì)量按常壓常溫20℃的氮氣密度ρ0＝，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，對模具溫度的要求也不同。對于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，注塑模的冷卻時間主要取決于冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。據(jù)統(tǒng)計，模具的冷卻時間約占整個注射循環(huán)周期的2/3，因此縮短注射循環(huán)周期的冷卻時間是提高生成效率的關(guān)鍵。 冷卻系統(tǒng)設(shè)計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)計一般要遵守如下的原則：[3](1) 動、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，壁厚處應(yīng)強化冷卻，水孔應(yīng)該靠近型腔，距離要小。(6) 澆口處加強冷卻。一般在注射成型時，澆口附近的溫度最高，距澆口越遠(yuǎn)的溫度越低，因此要加強澆口處的冷卻。(7) 應(yīng)降低進水與出水的溫度差。如果進水與出水溫度差過大，將會使模具的溫度分布不均勻，一般情況下，進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構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象，設(shè)計時要通盤考慮。 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止的這段時間。從前面的CAE分析中可以確定，冷卻時間為20s能夠滿足要求，所以確定冷卻時間為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)過前面對塑件進行CAE的冷卻分析結(jié)果我們看出，冷卻管道中進水口和出口水的溫度差為2℃，同時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模板和定模板結(jié)構(gòu)的不同，在凸模和凹模以及在動、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)點是加工容易，便于檢查有無堵塞。缺點是外連接過多，容易碰壞。由于本課題中模具的外形尺寸較小，故而使用外連接對模具結(jié)構(gòu)設(shè)計較為方便。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)計分別按照圖41413進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 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用要點在模具設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)塑件圖樣及技術(shù)要求，分析、計算、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))，并選定注射機的型號及規(guī)格。選定的注射機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)汁和制造時間保證模具質(zhì)量。選用標(biāo)準(zhǔn)模架的程序及要點如下:(1)模架厚度H和注射機的閉合距離L 對于不同型號及規(guī)格的注射機，鎖模機構(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)計時須汁算確定，在取出塑件時的注射機開模行程應(yīng)大于取出塑件所需的定、動模分開的間距，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上的安裝 安裝時需注意：棋架外形尺寸不應(yīng)受注射機拉桿的間距影響；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的移動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，需對模架組合零件的力學(xué)性能，特別是它們的強度和剛度進行準(zhǔn)確地校核及計算，以確定動、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）、動模固定板（或叫型芯固定板）、支撐板（或叫動模墊板）、墊塊（或叫墊腳、模腳）、動模座板（或叫動模底板）、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。 模具及注射機參數(shù)的校核[3] 注射壓力校核對于ABS注射壓力為80～110Mpa，這里取=90Mpa，該注射機的公稱注射壓力=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==()，注射機的額定鎖模力F鎖=2540KN，F(xiàn)鎖F,因此所選注塑機的鎖模力符合要求 圖414 鎖模力 模具厚度的校核對于模具的厚度必須滿足下式：式中 —所設(shè)計的模具厚度，這里其值為536mm；—注塑機所允許的最小模具厚度，這里為300mm；—注塑機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于設(shè)計的頂出行程要求必須要小于或等于注射機頂出桿的行程，在本課題中設(shè)計的最大頂出行程為只有30mm，而注射機的最大頂出行程有55mm，因此頂出行程滿足要求。對于注射機的最大開模行程要求必須滿足式中 —注塑機移模行程，這里為500mm；—設(shè)計模具的推出距離，這里為70 mm；—設(shè)計的流道凝料與塑件的高度，這里為227 mm。因此有所以注射機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)計的最后，我們還要使用Cad及Pro/e制圖模塊進行繪圖，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)計的主要思路首先是使用Pro/e設(shè)計軟件進行制件的設(shè)計，然后用Moldflow分析軟件進行流動、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)計軟件進行模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，最后是作出裝配圖和零件圖。在這個過程中的CAE分析是很關(guān)鍵的一步，它是進行模具設(shè)計前的準(zhǔn)備，為設(shè)計提供數(shù)據(jù)參考。通過CAE分析得到數(shù)據(jù)為設(shè)計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)方案進行設(shè)計。這個過程我們不斷找出模具在設(shè)計時可能存在的缺陷并修改。通過反復(fù)的CAE驗證最后得到一個最佳方案進行模具設(shè)計的參數(shù)。在模具設(shè)計中，冷流道注塑模具主要包括的四大系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)、機構(gòu)系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)是設(shè)計的重點。而根據(jù)前面CAE分析得到的數(shù)據(jù)進行設(shè)計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)計制造的效率。在澆注系統(tǒng)的設(shè)計中通過前面CAE分析結(jié)合經(jīng)驗公式取流道橫截面形狀，確定澆口尺寸，計算體積流量等；在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中主要介紹了側(cè)向分型抽芯機構(gòu)的設(shè)計；在溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中確定冷卻時間，還有冷卻介質(zhì)和冷卻水道的直徑和布局；在設(shè)計中重說明了塑件從型芯的脫出方式，并進行強度校核。在做好上面四大系統(tǒng)的設(shè)計后，我們還需要校核模具和注射機的參數(shù)，這才能保證設(shè)計的模具與注射機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。隨著科技的進步及注射理論的突破，基于CAE分析的注塑模具設(shè)計發(fā)展會越來越迅速。隨著技術(shù)的成熟，注塑模的生產(chǎn)控制將會變得比以前更為輕松，產(chǎn)品質(zhì)量將會得到更好提高，所以，在以后注射模具的研究和制造中，CAE分析的模具設(shè)計將會我們進行設(shè)計的主要方向。這次設(shè)計是對大學(xué)四年所學(xué)的知識作了一次全面的綜合運用，通過本次設(shè)計鞏固本專業(yè)的理論知識，并且使它與實際生產(chǎn)的聯(lián)系更為密切，更為直觀。在設(shè)計初期，由于對軟件和設(shè)計方法的不熟悉，走了很多的彎路，造成設(shè)計進度較緩慢。而在從不熟悉到熟悉的過程中學(xué)習(xí)到了許多的知識，也得到了很多關(guān)于模具設(shè)計的經(jīng)驗，并且提高了我的計算機繪圖和模擬設(shè)計的能力，特別是Pro/e三維設(shè)計軟件及Moldflow分析軟件的運用。通過這次設(shè)計真正地鍛煉了自己，為以后工作和實際生產(chǎn)中提供了寶貴的經(jīng)驗，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我的指導(dǎo)和督促，老師給我指出了正確的設(shè)計方向和設(shè)計過程，使我加深了對知識的理解,同時也避免了在設(shè)計過程中少走彎路，老師的督促使我一直把課程設(shè)計放在心理，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)計的過程中互幫互助，使我的CAD和三維軟件的操作水