【導(dǎo)讀】均已在參考文獻(xiàn)或注釋中列出。設(shè)計(jì)說(shuō)明書與圖紙均由本人獨(dú)立完。成，沒(méi)有抄襲、剽竊他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的研究成果行為?，F(xiàn)以上違反知識(shí)產(chǎn)權(quán)的情況，本人愿意承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)的基本方法。核進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。文中著重論述了模具設(shè)計(jì)中的塑料材料的選擇、分型面。成型過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，提出塑件結(jié)構(gòu)和模具結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方案。在暖風(fēng)操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要是基于Pro/E軟件這一平臺(tái)的。完成模架的設(shè)計(jì)。最后通過(guò)Pro/E軟件NC功能對(duì)模具型芯、型腔進(jìn)行數(shù)控加工的仿。真，并導(dǎo)出加工代碼。期間運(yùn)用Moldflow軟件對(duì)整個(gè)塑件注塑過(guò)程進(jìn)行模擬分。析，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)塑件和模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

　　

【正文】 12 第一部分 前面板模具設(shè)計(jì) 第 3 章 塑件 前面板 分析 塑件 前面板 模型 塑件是 SC6363暖風(fēng)操縱機(jī)構(gòu)的前面板 ，其三維模型結(jié)構(gòu)如圖 31： 圖 31 前面板三維圖 塑件 前面板 功能分析 該塑件是 汽車覆蓋件 ,因而有時(shí)會(huì) 承受外力 的影響 ,如 振動(dòng)等 ，這要考慮到材料選擇時(shí)抗外力能力 。塑件的工作溫度是 30℃ ~80℃ ,溫度變化范圍挺大，有時(shí)車廂內(nèi)溫度也較高， 這 要考慮到 材料選擇時(shí)對(duì)熱變形溫度 、 脆化溫度 、 分解溫度的要求 。作為汽車室內(nèi)零部 件，面板外觀要求平整光滑，無(wú)毛刺、飛邊、流痕、彎曲、變形等缺陷，對(duì)表面質(zhì)量要求較高，因而要考慮到模具本身的質(zhì)量；汽車零部件 生產(chǎn)批量應(yīng)該是大批大量生產(chǎn) ,因而 就必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命 ,在材料的選擇時(shí)要綜合各種因素 。此外作為一種 汽車室內(nèi)覆蓋件面板要保持美觀 ,還要考慮到材料的 老化 等問(wèn)題 。 塑件 前面板 拔模檢測(cè) 塑件 前面板 拔模斜度分析結(jié)果如圖 32 13 圖 32 塑件拔模檢測(cè)結(jié)果圖 由圖 32 可以看出塑件主要的接觸側(cè)面的拔模角度在 176。左右， 但由于前面板有些地方很薄，就沒(méi)必要設(shè)置拔模斜度了。 塑件 前面板 結(jié)構(gòu)分析 一：前面板 塑件正面形狀如圖 33。塑件正面外觀整體較為簡(jiǎn)單，有三處圓孔以及相對(duì)應(yīng)的三處指示牌孔。 塑件背面形狀如圖 34。外觀大致與正面，不同點(diǎn)在于，塑件的斜對(duì)角有兩支 BOSS 柱，此外塑件背面還有四處卡子扣與開模方向不平行，需單獨(dú)創(chuàng)建側(cè)向分型機(jī)構(gòu)輔助脫模。 圖 33 前面板正面 圖 34 前面板背面 塑件的二維圖如圖 35。零件的最大長(zhǎng)、寬、高尺寸分別為 19 6 。塑件大部分壁厚為 。 BOSS 柱厚度為 1mm，如圖 36；卡子扣邊緣最小厚度 ，如圖 37。 14 圖 35 前面板二維圖 圖 36 BOSS 壁厚 1mm 圖 圖 37 卡子扣圖 塑件外側(cè)形狀如圖 23。塑件外觀整體為圓弧形，外表面有個(gè)方形槽，多處方形通孔。塑件側(cè)面有 六 個(gè)小圓柱孔與開模方向不平行，需單獨(dú)創(chuàng)建側(cè)向分型機(jī)構(gòu)輔助脫模。 塑件 前面板 材料的選擇 通常 ,選擇塑件材料 的依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境 、它的 使用性能以及原材料廠家提供的材 料性能數(shù)據(jù) 。 塑件材料選擇的原則是在保證使用性能、物理性能、力學(xué)性能、電氣性能、耐化學(xué)腐蝕性和耐熱性等的前提下，盡量使用價(jià)格低廉和成型性能較好的塑件。 對(duì)電話機(jī)面板 來(lái)說(shuō) ,要考慮的主要是材料的力學(xué)性能 、介電性能以及外觀美觀度的要求。此外，還應(yīng)綜合考慮材料的成型特性和材料的成本。以下選擇幾種典型的材料進(jìn)行綜合比較。 （ PE） (1)聚乙烯的類型、特性及用途 聚乙烯按聚合時(shí)所采用壓力的不同， 可 分為高壓、中壓和低壓聚乙烯。高 15 壓聚乙烯的分子結(jié)構(gòu)不是單純的線型，而是帶有 許多支鏈的樹狀分子。因而它的結(jié)晶度不高，密度 較低，分子量較小。它的耐熱性、耐溶劑性、硬度、機(jī)械強(qiáng)度等都較低。但它 純度高，介電性能好，具有較好的柔軟性、耐沖擊性 及透明性，成型加工性能也較好。中、低壓聚乙烯結(jié)晶度較高，密度高、 分子量大。它的耐熱性、耐溶劑行、硬度、機(jī)械強(qiáng)度等都較高。但介電性能不高 ， 耐沖擊性和成型加工性能都較差。聚乙烯在受到空氣中氧、紫外線輻射的作用下，性能逐漸變壞。 （ 2） 低壓聚乙烯的成型特性 ① 吸濕性很小，成型前可不予干燥。 ② 流動(dòng)性好且對(duì)壓力變化敏感； ③ 可能發(fā)生熔體破裂，與有機(jī)溶劑接觸可發(fā)生開裂； ④ 加熱時(shí)間長(zhǎng)會(huì)發(fā)生分解、燒傷； ⑤ 冷卻速度慢，因此必須充分冷卻，模具應(yīng)設(shè)有冷卻系統(tǒng)； ⑥ 成型收縮 范圍 大，方向性明顯，容易變形、翹曲 ； ⑦ 不宜用直接澆口，否則易增大內(nèi)應(yīng)力，或產(chǎn)生收縮不均，方向性明顯，增大變形； ⑧ 宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度應(yīng)快，保壓充分 。 （ PP） (1)聚丙烯的類型、特性及用途 聚丙烯是線型碳?xì)涓呔畚?，它幾乎不含有不飽和結(jié)構(gòu)，因此具有聚乙烯所有的優(yōu)良特性，如卓越的介電性能、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性，易于成型加工等；還具有聚乙烯所沒(méi)有的許多性能，如機(jī)械強(qiáng)度高、軟化點(diǎn)較高、表面硬度及耐熱性好。但耐磨性稍差，成型收縮率 較大，低溫呈脆性，對(duì)氧敏感，易受紫外線影響而老化。 （ 2）聚丙烯的成型特性 ① 吸濕性小，可能發(fā)生熔體破裂，長(zhǎng)期與金屬接觸易發(fā)生分解； ② 流動(dòng)性極好，易于成型； ③ 冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)散熱緩慢； ④ 成型收縮率范圍及收縮率大 ，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形、方向性明顯； 16 ⑤ 塑件應(yīng)壁厚均勻，避免尖角，以防止應(yīng)力集中 。 （ PC） （ 1）聚碳酸酯的特性及用途 聚碳酸酯具有特殊的堅(jiān)韌和硬度，具有剛?cè)峒鎮(zhèn)涞男阅?，因此它的沖擊強(qiáng)度特別突出，為已知熱塑性塑料之冠。 聚碳酸酯的抗蠕變性能十分優(yōu)異，因而它的尺寸穩(wěn)定 性好，其耐熱性（ 120 攝氏度）及耐寒性（ 100 攝氏度）也都良好。 聚碳酸酯的化學(xué)穩(wěn)定性較高，吸水性也較小，并具有優(yōu) 良的介電性能。 聚碳酸酯是透明的材料，本身無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)臭。具有可燃性，但離火后自熄。聚碳酸酯的缺點(diǎn)是疲勞強(qiáng)度較低，成型后塑件的內(nèi)應(yīng)力較大，容易開裂，塑件的耐磨性較差。 [18] （ 2）聚碳酸酯的成型特性 ① 盡管聚碳酸酯的吸水性較小， 但料粒吸入微量水分后，成型后的塑件質(zhì)量會(huì)顯著下降因此，料粒在成型前必須進(jìn)行干燥處理 ； ② 聚碳酸酯的熔融溫度較高，熔融粘度大，流動(dòng)性較差， 冷卻速度快，塑件易產(chǎn)生應(yīng)力集中 ； ③ 聚碳酸酯屬于非結(jié)晶性高聚物，所以它的成型收縮率較小 ； ④ 模具澆注尺寸應(yīng)粗大，模具應(yīng)加熱。 塑料 （ 1） ABS 的特性及用途 ABS 是由三種組分組成的，故它有三種組分的綜合性能，而且每一組分又在其中起著固有的作用。丙烯腈可以使 ABS 具有優(yōu)良的介電性能及成型加工性能。丁二烯可使 ABS 具有彈性和較高的沖擊強(qiáng)度；苯乙烯則使 ABS 具有優(yōu)良的介電性能和成型加工性能。因而，在機(jī)械性能方面， ABS 具有堅(jiān)韌、質(zhì)硬剛性等性能。 ABS 的缺點(diǎn) 是耐熱性不高，耐低溫性不好，而且不耐燃，不透明，耐候性不好，特別是耐紫外線性能 不好。 （ 2） ABS 的成型特性 ① ABS 料粒表面極易吸濕，成型前必須進(jìn)行干燥處理； ② ABS 的比熱低，因而塑化效率高，在模具中凝固快，故模塑周期短； ③ ABS 樹脂的熔融溫度較低，熔融范圍寬，流動(dòng)性好，有利于成型； 17 ④ ABS 樹脂的表觀粘度強(qiáng)烈依賴于剪切速率，因而在模具中大都采用點(diǎn)澆口的形式； ⑤ ABS 的樹脂為非結(jié)晶型高聚物，成型收縮率小； 將以上 幾種材料對(duì)比總結(jié)如 表 31 表 31 材料性能總結(jié)表 [6] PE PP ABS PC 密 度 ( 3/gcm ) ~ ~ ~ ~ 收 縮 率 (%) ~ ~ ~ ~ 熔化溫度 (℃ ) 200~250 220~275 210~280 275~290 模具溫度 (℃ ) 60~70 80~90 50~80 90~110 噴嘴溫度 (℃ ) —— —— 170~180 240~270 后段溫度 (℃ ) 140~160 160~180 150~170 210~240 中段溫度 (℃ ) —— 180~200 165~180 230~280 前 段溫度 (℃ ) 170~120 200~220 180~200 240~285 耐熱性能 較差 較好 較差 優(yōu)良 耐低溫性能 較差 較查 較差 優(yōu)良 注射壓力 (Mpa) 60~100 70~100 60~100 50~110 塑化形式 螺桿式 \柱塞式 螺桿式 \柱塞式 螺桿式 \柱塞式 螺桿式 \柱塞式 流動(dòng)性能 很好 極好 很好 較差 抗沖擊強(qiáng)度 較低 一般 優(yōu)良 卓越 介電性能 不高 很好 優(yōu)良 優(yōu)良 抗老化能力 易老化 易老化 易老化 抗老化 外 觀 白色或淡白色 無(wú)色 透明有一定的光澤性 淺象牙色或白色不透明 透明微黃 通過(guò)將以上材料的性能進(jìn)行 比較 之后，可以得出以下結(jié)論：在力學(xué)性能上，聚丙烯（ PP） 、 ABS、聚碳酸酯（ PC）均 能較好地滿足要求 ；在外觀不透明要求上聚乙烯（ PE）、聚丙烯（ PP） 、 ABS 均符合要求；在介電性能上 聚丙烯（ PP） 、ABS、聚碳酸酯（ PC）均符合要求；而在抗老化性能上只有聚碳酸酯（ PC）達(dá)到優(yōu)良的要求；但聚碳酸酯（ PC）顏色透明且流動(dòng)性能較差，這對(duì) 注塑 工藝提 18 出了高的要求；而 ABS 流動(dòng)性好，除了抗老化性能不佳外，其他性能都能很好的滿足要求 。綜合以上考 慮 最終選定的材料為 PC80%+ABS20%,俗稱 ABS 工程塑料 。 ABS 工程塑料 綜合了 PC 的耐熱性，尺寸穩(wěn)定性和物理機(jī)械性能及 ABS的加工性，低成本等特點(diǎn)，具有極好的加工性和力學(xué)性能 、 優(yōu)良耐熱性、尺寸穩(wěn)定性和耐沖擊性能，可減少制品內(nèi)應(yīng)力，且有極好的加工性和力學(xué)性能， 以及 良好的噴油性和電鍍性 。 最大的缺點(diǎn)就是質(zhì)量重、導(dǎo)熱性能欠佳 ，但這不影響電話機(jī)面板的性能 。 將 ABS 工程塑料性能總結(jié)如表 32[6] 表 32 ABS 工程塑料性能 項(xiàng)目 密度( 3/gcm ) 收 縮 率(%) 料溫 (℃ ) 模具溫度(℃ ) 耐熱性能 耐低溫性能 注射壓力(Mpa) 參數(shù) 265 50~100 較好 較好 60~100 項(xiàng)目 塑化形式 流動(dòng)性能 抗沖擊強(qiáng)度 介電性能 抗老化能力 外 觀 參數(shù) 螺桿式 \柱塞式 較好 強(qiáng) 優(yōu)良 良好 淡白色 19 第 4 章 模具的總體設(shè)計(jì)方案 總體 設(shè)計(jì)規(guī)劃 由設(shè)計(jì)任務(wù)可知，產(chǎn)品的產(chǎn)量較大，且 作為汽車室內(nèi)部件，因而 外觀要求較高，此外零件的外形尺寸較大， 而且兩側(cè)均布有側(cè)抽滑塊機(jī)構(gòu)，考慮一模多腔的話，可能會(huì)造成模具設(shè) 計(jì)的復(fù)雜性， 因此考慮采用一模一腔的布局方式。 塑件對(duì)外觀的要求比較高，如果采用 直接澆口從塑件的表面進(jìn)膠 的話會(huì)留下比較明顯的痕跡，影響塑件外觀 ，但是該面板塑件有其結(jié)構(gòu)的特殊性， 結(jié)合零件的外觀形狀和外觀要求考慮，可采用 一個(gè)主流道和分流道的形式 。 再者，考慮到 塑件在垂直于開模方向上的投影比較大， 為了保證型腔的填充 效果 及填充的平衡性， 在設(shè)計(jì)中 可以設(shè)置兩個(gè) 側(cè)澆口 。 另外，塑件 上的卡子 扣可采用斜頂或者滑塊脫模的方式來(lái)完成脫模。 模具結(jié)構(gòu)的選擇 模具結(jié)構(gòu)的分類 按注塑模澆注結(jié)構(gòu)的不同 可以分 三 種 ：第一 種 是二板模，也稱大水口模；第二 種 是三板模，也稱細(xì)水口模；第三 種 是熱流道模，又稱無(wú)流道模。其他模具如 定模推出的模具，有側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的模具 和復(fù)合脫模的模具等，都 可以 由這三 中 模具演變而得的。 二板模 二板模（如圖 41）又稱單分型面模 ，它 是注塑模中 應(yīng)用最普及，最簡(jiǎn)單 的一種模具 結(jié)構(gòu) ，它以分型面為界將整個(gè)模具分為定模和動(dòng)模。一部分型腔在動(dòng)模，一部分型腔在定模。主流道 位于 定模，分流道開設(shè)在分型面上。開模后，制品和流道留在動(dòng)模，制品和澆注系統(tǒng)凝料從分型面內(nèi)取出，動(dòng)模部分設(shè)有推出系統(tǒng)，開模后將制品推離模具。 20 圖 41 二板模結(jié)構(gòu)圖 三板模 三板模（如圖 42）又稱雙分型面模，模具開模后分成三部分， 有圖可以看到，它 比二板模 多 一塊流道推板， 多用于對(duì)制品表面外觀要求較高的場(chǎng)合，通常 采用點(diǎn)澆口 的方式 ，所以叫細(xì)水口模。 此類 模具結(jié)構(gòu) 相對(duì)較復(fù)雜些， 需要增加定距分型機(jī)構(gòu)。 圖 42 三板模結(jié)構(gòu)圖 熱流道模 熱流道模（如圖 43）， 分兩種， 絕熱流道模和加熱流道模。 它的最大特點(diǎn)就是澆注過(guò)程中塑料一直處在熔融狀態(tài)， 熱流道模 它結(jié)合了 二板模動(dòng)作簡(jiǎn)單 優(yōu)點(diǎn) ，又 結(jié)合了 三板?？梢詮男颓粌?nèi)任意點(diǎn) 膠優(yōu)勢(shì)，對(duì) 熔體在流道中的 時(shí)間，壓力、溫度 的損失 相對(duì)較少 ， 提高了模具成型質(zhì)量，縮短了模具成型 周期 。如今，熱流道不僅 在注塑模技術(shù)高度發(fā)達(dá)的 西方 國(guó)家， 使用廣泛，而且在中國(guó)此種技術(shù)也繼而應(yīng)用于質(zhì)量要求較高的模具生產(chǎn)之中 [8]。 21 圖 43 熱流道模結(jié)構(gòu)圖 二板模和三板模的 比較 二板模和三板模的結(jié)構(gòu) 圖 見圖 41 和圖 42。 選擇從 型腔外側(cè)面進(jìn)料，常用 于 側(cè)澆口。 如果塑件 較大， 而且 一模一腔， 塑件 中間有較大 的靠破孔時(shí)，可以從內(nèi)側(cè)面進(jìn)料（此種情況，跟本設(shè)計(jì)的情形很相似）。除此之外，也適用于 潛伏式澆口，但 往往 進(jìn)料位置 存在一 定的局限性 。如果采用直接澆口 進(jìn)膠 的話，