基于PROE的果蔬籃注塑模具設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計(論文)基于pro/e的果蔬籃注塑模具設(shè)計the design of injection mould of fruit and vegetable basket based on pro/e software學生姓名 學院名稱專業(yè)名稱指導教師20*年5月27日 摘要塑料制品在日常生活中應用廣泛，注塑模技術(shù)己成為衡量一個國家產(chǎn)品制造業(yè)水平的重要標志之一。在cad/cam技術(shù)得到普及的同時，cae技術(shù)應用越來越廣，以cad/cam/cae一體化的技術(shù)得以發(fā)展，模具新結(jié)構(gòu)、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，使得注塑模的發(fā)展迅猛。本文在參考大量國內(nèi)外文獻的基礎(chǔ)上，對果蔬籃進行模具設(shè)計，

2、綜合運用pro/e和moldflow軟件設(shè)計出一套合理的注塑模具，主要做了以下幾個方面的工作：運用pro/e軟件對果蔬籃進行三維模型重構(gòu)；根據(jù)相關(guān)理論知識，合理選用塑件材料、注塑機，模架等，并進行了相關(guān)校核；運用模流分析軟件moldflow，分析了塑件的最佳澆口位置，預測翹曲變形、熔接痕，氣穴等缺陷，并校驗冷卻系統(tǒng)能力等；確定了型腔數(shù)目及布局，選擇分型面并進行了澆注系統(tǒng)設(shè)計；設(shè)計型腔、型芯的結(jié)構(gòu)并進行了相關(guān)尺寸計算，同時設(shè)計了側(cè)抽芯機構(gòu)及冷卻系統(tǒng)等，最終完成整副模具的設(shè)計及裝配。關(guān)鍵詞 注塑模具；果蔬籃；pro/e；模流分析abstractplastic products are used w

3、idely in our daily life, and the technique of injection mold has been one of the most important measurements of product manufacturing level for a country. when the technique of cad/cam is used diffusively, the technique of cae is also used more and more popular. with the new composition, new varity,

4、 new technique and new metarial invented, the integration of cad/cam/cae and injection mold is developing. this article refer to lots of literature to redesign a fruit and vegetable basket mold, it use the softwares of pro/e and moldflow to design a reasonable injection mold. our reasearches are foc

5、us on the following aspects: the fruit and vegetable basket 3d modeling by pro/e. select reasonable plastic materials and injection molding machine refer to some relevant theoretical knowledge. use the software of moldflow to analysis the best gate, predict the warping deformation, welding trace, ca

6、vitation and exam the capability of cooling system .determine the numbers of cavities and locations; choose the parting line and determine the feed system. design cavity, cores of structure, calculate the relevant dimensions, design side core-slide and cooling system, ensure mold assemble.keywords i

7、njetion fruit and vegetable basket pro/e moldflow徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計(論文)目 錄摘要iabstractii1 緒論11.1 注塑模行業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢11.2 本文研究內(nèi)容22 塑件成型工藝性分析32.1 基于pro/e的果蔬籃三維建模32.2 果蔬籃材料的選擇及工藝性能的分析42.2.1 材料的選擇42.2.2 工藝性能的分析63 注塑設(shè)備選擇及校核73.1 塑件體積的估算73.2 注塑機的選擇73.3 注塑機相關(guān)參數(shù)的校核83.3.1 注射壓力的校核83.3.2 鎖模力的校核94 分型面設(shè)計及型腔布置104.1 分型面的設(shè)計104.2 型

8、腔布置125 基于moldflow的模流分析135.1 moldflow軟件簡介135.2 網(wǎng)格的劃分與處理135.3 塑件的最佳澆口位置分析155.4 塑件的翹曲分析155.5 塑件的流動性分析165.5.1 氣穴、熔接痕和分子表面取向165.5.2 充填時間分析185.5.3 鎖模力和螺桿速度185.6 塑件的冷卻分析196 澆注系統(tǒng)設(shè)計206.1 澆注系統(tǒng)概述206.2 普通澆注系統(tǒng)的設(shè)計216.2.1 主流道的設(shè)計216.2.2 分流道的設(shè)計226.2.3 澆口的設(shè)計237 成型零部件設(shè)計及模架選擇247.1 成型零部件設(shè)計247.1.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計247.1.2 成型零件工作

9、尺寸的計算247.2 模架的選擇258 相關(guān)機構(gòu)設(shè)計278.1 脫模機構(gòu)的設(shè)計278.1.1 脫模力的計算278.1.2 塑件脫出機構(gòu)278.1.3 凝料脫出機構(gòu)288.2 合模導向機構(gòu)的設(shè)計298.2.1 合模導向機構(gòu)的作用298.2.1 導向機構(gòu)的設(shè)計298.3 注塑模側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計308.3.1 機構(gòu)抽芯距和抽芯力的計算308.3.2 斜導柱的設(shè)計319 冷卻系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)的設(shè)計339.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計339.1.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則339.1.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計339.2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計3510 模具的總裝36結(jié)論38致謝39參考文獻40441 緒論1.1 注塑模行業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展

10、趨勢模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的重要工藝裝備，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，60%90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和研制在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)，汽車、摩托車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突出。注塑模是其典型代表。隨著工業(yè)塑料制件和日用塑料制件的品種和需求量的日益增加，這些產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，因此對塑料的品種、產(chǎn)量和質(zhì)量都提出了越來越高的要求?，F(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上依賴于模具標準化、對優(yōu)質(zhì)模具材料的研究、先進的設(shè)計與制造技術(shù)、專用的機床設(shè)備，更重要的是生產(chǎn)技術(shù)的管理等。21世紀模具行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標是提高

11、產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率，縮短設(shè)計及制造周期，降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具行業(yè)的應變能力，滿足用戶需要。可見，未來我國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 大力普及、廣泛應用cad/cae/cam技術(shù)，逐步走向集成化?，F(xiàn)代模具設(shè)計制造不僅應強調(diào)信息的集成，更應該強調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。 提高大型、精密、復雜與長壽命模具的設(shè)計與制造技術(shù)，逐步減少模具的進口量，增加模具的出口量。 在塑料注射成型模具中，積極應用熱流道，推廣氣輔或水輔注射成型，以及高壓注射成型技術(shù)，滿足產(chǎn)品的成型需要。 提高模具標準化水平和模具標準件的使用率。模具標準件是模具基礎(chǔ)，其大量應用可縮短模具設(shè)計制造周期，

12、同時也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大提高模具質(zhì)量。我國模具商品化、標準化率均低于30%，而先進國家均高于70%，每年從國外進口相當數(shù)量的模具標準件，其費用約占年模具進口額的3%8%。 發(fā)展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技術(shù)，迅速制造出產(chǎn)品的原型與模具，降低成本，推向市場。 積極研究與開發(fā)模具的拋光技術(shù)、設(shè)備與材料，滿足特殊產(chǎn)品的需要。 推廣應用高速銑削、超精度加工和復雜加工技術(shù)與工藝，滿足模具制造的需要。 開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)，提高模具的可靠性。 研究和應用模具的高速測量技術(shù)、逆向工程與并行工程，最大限度地提高模具的開發(fā)效率與成功率。 開發(fā)新的成型工藝與模具

13、，以滿足未來多學科多功能綜合產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計技術(shù)。1.2 本文研究內(nèi)容本文參考了大量文獻，在理論基礎(chǔ)和實踐基礎(chǔ)上主要做了以下工作：1基于pro/e的塑件模型重構(gòu)。2塑件的工藝性分析。3注射機的選擇與校核。4分型面的選擇與創(chuàng)建，型腔數(shù)目的確定。5基于moldflow的模流分析：包括最佳澆口位置分析、翹曲分析、流動分析和冷卻分析。6澆注系統(tǒng)的設(shè)計。7注射模具成型零件及模具體的設(shè)計。8冷卻系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)的設(shè)計。2 塑件成型工藝性分析2.1 基于pro/e的果蔬籃三維建模pro/e是美國ptc公司旗下產(chǎn)品pro/engineer軟件的簡稱，是一款集cad/cam/cae功能于一體的綜合性三維軟件，在目前的

14、三維造型軟件領(lǐng)域中有著重要地位，并作為當今世界機械cad/cae/cam領(lǐng)域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，是現(xiàn)今最成功的cad/cam軟件之一。果蔬籃是居家生活中常見的塑料制品，對其進行三維建模設(shè)計，大致步驟如下：（1）拉伸 （2）拔模、抽殼 （4）側(cè)孔設(shè)計 （3）掃描邊緣（5）底孔設(shè)計 （6）最終產(chǎn)品圖2-1塑件建模步驟圖2.2 果蔬籃材料的選擇及工藝性能的分析2.2.1 材料的選擇塑件材料的選擇要在保證其物理性能、力學性能、耐腐蝕性能、耐熱性能和使用性能的前提下，要選擇價格適中且性能優(yōu)良的塑料。果蔬籃要求有較好的力學性能，它需要有足夠的強度和剛度，而且屈服強度及其彎曲疲勞壽命要高；要有穩(wěn)

15、定的化學性能，果蔬籃會經(jīng)常接觸農(nóng)藥等有腐蝕性的物體，良好的耐腐蝕性顯得十分重要；衛(wèi)生程度要高，日常使用時安全無毒；成型工藝性要好，所選的塑料流動性要好；易于成型；有較高的光澤表面；市場價格應低廉。幾種常見的塑料資料見表2-1。通過資料可以看出，abs常用于電器外殼，因為它的機械強度較高，但由于其耐熱性差，果蔬籃可能會放在室外，暴曬于日光下，會產(chǎn)生較大的變形。pa化學穩(wěn)定性較差，且溫度控制較復雜。pc價格昂貴，成本過高，化學穩(wěn)定性差，不耐堿、脂等，成型工藝性好，主要用于制造工藝品。通過以上分析可以看出，pp是制造果蔬籃的最佳材料。pp塑料的相關(guān)參數(shù)見表2-2。表2-1幾種常用塑料相關(guān)資料塑料品種

16、市場平均價格使用溫度化學穩(wěn)定性性能特點成型特點主要用途abs18元/千克<70較好機械強度較好，有一定的耐磨性。但耐熱性較差，吸水性較差。abs流動性一般，加工成型性能好， 適應擠出，吹塑、注塑、層合、熱成型、發(fā)泡、焊接、印刷、電鍍、金加工和拋光等類加工。應用廣泛，如電器外殼、汽車儀表盤、日用品等。pa14元/千克<100不耐強酸和氧化劑，能溶于甲酚、苯酚、濃硫酸等。機械性能優(yōu)越，表面硬度大，有自潤滑性，摩擦系數(shù)小， 耐磨耗，有較高的韌性、耐沖擊。結(jié)晶度高、熔點高，但熔融溫度范圍窄，熱穩(wěn)定性差，pa 流動性好，成型間隙為0.02mm的溢邊，成型收縮率大，制品易產(chǎn)生縮孔和凹痕。機械零

17、件、紡織、化工容器、電工儀表等領(lǐng)域。續(xù)表2-1pc20元/千克<130,耐寒性好，脆化溫度-100不耐堿、酮、脂等。透光性好，吸水性小，力學性能好，抗沖擊、抗蠕變性能突出，但耐磨性差。熔融溫度高，熔體粘度大，成型前原材料需要干燥。粘度對溫度敏感，制品需要進行后處理。機械零件、電機電子零件、光學零件。pp9元/千克10120較好剛性和耐磨性好，耐高溫，電絕緣性優(yōu)異，耐電壓和耐電弧性好。化學穩(wěn)定性好，耐酸耐堿，不吸水。pp加工性能好，適宜注射、擠出、熱成型、等類型加工。冷卻速度快，成型周期短，成型收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形和方向性強度差異大。板、片、透明薄膜、繩、絕緣零件、汽車零件、閥

18、門配件、日用品等。 表2-2 pp塑料相關(guān)參數(shù)性能項目實驗條件測試標準測試數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)單位基本性能熔體流動速率230，2.16kgastm d-123830g/10min密度-astm d-15050.9g/cm3機械性能拉伸屈服強度50mm/minastm d-638270kg/cm2彎曲模量-astm d-7906000mpa洛氏硬量-astm d-785100r 標尺彎曲強度-gb 9341>50mpa熱性能維卡軟化點1kgfastm d-1525152熱變形溫度4.6kg/cm2astm d-6481052.2.2 工藝性能的分析pp塑料的工藝性能如下：（1）結(jié)晶性好，吸料性小，可能

19、發(fā)生熔融破裂、長期與熱金屬易發(fā)生分解。（2）流動性好，溢邊值在0.03mm左右。（3）冷卻速度快，澆注系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)應散熱慢。（3）成型收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，方向性強。（4）注意控制成形溫度，料溫低方向性明顯，尤其低溫高壓時更明顯，模具溫度低于50以下塑件不光澤，易產(chǎn)生熔接不良，流痕；90以上易發(fā)生翹曲變形。（5）塑件應壁厚均勻，避免缺口，尖角，以避免應力集中。pp塑料的注射工藝參數(shù)如見2-3。表2-3 pp塑料的注射工藝塑料名稱pp干燥處理溫度/80100時間/h34料筒溫度后部/160180中部/180200前部/200230螺桿轉(zhuǎn)速/r·min-13060

20、噴嘴結(jié)構(gòu)直通式噴嘴溫度/180190模具溫度/4080注射壓力/mpa70120時間/s15保壓壓力/mpa5060時間/s2050降溫固化時間/s2050成型周期/s40120注射機類型螺桿式3 注塑設(shè)備選擇及校核3.1 塑件體積的估算該產(chǎn)品因大批量生產(chǎn)，所以設(shè)計的模具要求有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能自動脫模，又由于塑件比較大，因而模具可以采用一模一腔結(jié)構(gòu)，綜上所述可采用點澆口自動脫模結(jié)構(gòu)。該產(chǎn)品的材料為pp，通過查閱資料得知其平均密度為0.9g·cm-3，平均收縮率為1.00%。通過pro/e建模分析計算塑件的質(zhì)量屬性，計算結(jié)果如圖3-1所示。圖3-1 塑件質(zhì)量屬性計算結(jié)果澆注

21、系統(tǒng)的凝料在設(shè)計之前是不能確定的，但是可以根據(jù)相關(guān)資料按塑件體積的0.21倍來計算。由于此設(shè)計采用直流道，結(jié)構(gòu)簡單，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.2倍來計算，所以一次注入模具型腔內(nèi)的塑料熔體的總體積（單個塑件的體積和澆注系統(tǒng)的凝料體積之和）見式（3.1）：v總=（1+0.2）v塑=(1+0.2)×136.532cm3=163.839cm3 式（3.1）式中 v總表示型腔內(nèi)的塑料熔體的總體積；v塑表示塑件的體積。3.2 注塑機的選擇注塑機的最大注塑量應稍大于塑件的質(zhì)量或體積（其中包括澆注系統(tǒng)的凝料）。注塑機一般的注射量最好控制在注塑機最大注射量的80%以內(nèi)。注射量的校核可利用式（3

22、.2）：kv機v總 式（3.2）式中 v機注塑機的最大注射量（cm3）；k注射機最大注射量的利用系數(shù)，k取0.8。通過計算可知最小量v總=204.799cm3，初步選定注射機型號為xs-zy-1000，其主要參數(shù)見表3-1。表3-1 注塑機的主要技術(shù)參數(shù)型號xs-zy-1000標稱注射量/cm31000螺桿直徑/mm85注射壓力/mpa121注射行程/mm260合模力/n2500000模板最大行程/mm700模板最大厚度/mm700最小模板厚度/mm350噴嘴球半徑/mm18孔直徑/mm4拉桿空間/mm650×550注射方式螺桿式電動機功率/kw403.3 注塑機相關(guān)參數(shù)的校核3.3

23、.1 注射壓力的校核塑件成型時所需的壓力一般由塑料流動性、塑件結(jié)構(gòu)和壁厚以及澆注系統(tǒng)類型等因素決定，則：k1p0=1.3×90=117p公=121mpa 式（3.3）式中 k1注射壓力安全系數(shù)k1=1.251.4，這里取k1=1.3；p0pp塑料所需的注射壓力，這里去p0=90mpa。所以，注塑機的注射壓力合格。3.3.2 鎖模力的校核塑件在其開模方向的投影面積a塑，通過pro/e軟件測出的面積為a塑=303.984cm2，如圖3-2所示。圖3-2 塑件投影面積澆注系統(tǒng)在其開模方向上的投影面積，即流道凝料包括澆口在分型面上的投影面積。由于本產(chǎn)品流道設(shè)計簡單，無分流道，因此流道凝料投影

24、面積可以適當取小。這里取a澆=100mm2。所以 a總=a塑+a澆=30500mm2 式（3.4）模具型腔內(nèi)的脹型力f脹，則f脹=a總p脹=30500×25n=762500n=762.5kn 式（3.5）式中p脹型腔的平均壓力值，通常取注射壓力的20%40%，范圍是2540mpa， pp屬于低等粘度、精度要求一般的塑件，這里取p脹=25mpa。由表3-1知該注塑機的公稱鎖模力f鎖=2500kn，則k2f脹=1.2f脹=1.2×762.5kn=915knf鎖 式（3.6）式中k2鎖模力的安全系數(shù)為k2=1.11.2，這里取k2=1.2。所以注塑機鎖模力合格。4 分型面設(shè)計及型

25、腔布置4.1 分型面的設(shè)計塑件在成型模具中的位置，是由模具的分型面決定的，分型面是模具上用以取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料系統(tǒng)可分離的接觸表面。在注射模具的設(shè)計中，必須根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、形狀，首先確定成型時塑件在模具中的位置，分型面的正確選擇，對塑件的質(zhì)量、工藝操作和模具制造均有很大的影響。選擇分型面的基本原則是：分型面應選擇在塑件斷面輪廓最大的位置，以便順利脫模，具體歸結(jié)如下：（1）為了便于塑件脫模，分型面一般是塑件在開模時留在下模（或動模）上，這是因為模具的推出機構(gòu)一般都設(shè)在下模（或動模）上。（2）選擇分型面時，應盡量采用一個與開模方向垂直的分型面，盡量避免側(cè)向抽芯與側(cè)向分型。如果塑件有側(cè)凹或側(cè)孔必

26、須采用側(cè)向抽芯或側(cè)向分型，則最好將側(cè)型芯設(shè)在動模上，便于抽芯，特殊情況特殊考慮。（3）對有同軸度要求的塑件，模具設(shè)計時應將有同軸度要求的部分設(shè)計在同一模板內(nèi)。另外，分型面應選擇在不影響塑件外觀和塑件飛邊容易修整的部位。（4）分型面的選擇有利于防止溢料。當塑件在分型面上的投影面積接近于注塑機的最大注射面積時，有可能產(chǎn)生溢料。因而要合理選擇分型面。（5）分型面的選擇要有利于排氣。為此，一般分型面應與熔體流動的末端重合。（6）對較高的塑件，其外觀無嚴格要求時，可將分型面選擇在中間。（7）合理安排澆注系統(tǒng)，特別是澆口位置。（8）有利于模具加工。如圖4-1，由模具模型可以看出，此塑件料制品有一定脫模斜度

27、，則依據(jù)塑料制品成型的原理對此產(chǎn)品分模，可以得出圖4-2a，b，c三種分模方式。圖4-1 塑件(a) (b)(c)圖4-2 選取塑件不同分型面位置從理論上講，對這三種分模方式都可以成型，沒有特別大的問題。但是從模具的開模、產(chǎn)品的推出、產(chǎn)品的外觀要求等方面來看這三種分模方式；圖4-2a在開模時，凹模側(cè)可能會產(chǎn)生一定的真空，可以通過設(shè)置型芯鑲塊和型芯側(cè)不同的脫模斜度和表面粗糙度來保證塑件留在動模一側(cè)。圖4-2b在塑件推出時可能有些困難。圖4-2c會在塑件的外側(cè)表面留下分型線的痕跡，從而影響塑件的外觀。所以采用方案a。通過pro/e軟件創(chuàng)建分型面，如圖4-3所示。圖4-3 分型面其凹凸模形狀如圖4-

28、4所示。圖4-4 凹凸模4.2 型腔布置為了使模具與注塑機的生產(chǎn)能力相配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性，并保證塑件的精度，模具設(shè)計時應確定型腔數(shù)目。型腔數(shù)目的確定一般遵循以下原則：（1）型腔的數(shù)目及排列形式與澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)有關(guān)。型腔的數(shù)目及排列形式的設(shè)計要考慮到后者的結(jié)構(gòu)。（2）模具加工條件好，加工精度高時可以增加型腔數(shù)目，反之應減少型腔數(shù)目。（3）型腔越多，模具加工周期越長。設(shè)計時要考慮加工周期。（4）多型腔模具的可靠性及靈活性不如單型腔。但在空間利用和能耗上優(yōu)于單型腔。（5）型腔的數(shù)目與塑件外形尺寸有關(guān)。一般尺寸較小的塑件采用多型腔，尺寸較大的塑件采用少型腔，甚至單型腔。（6）模具中每增加一個

29、型腔，制品尺寸精度將降低4%。型腔數(shù)目的確定要考慮到塑件精度。置物架的外形尺寸較大，有側(cè)向分型機構(gòu)，考慮到模具結(jié)構(gòu)形式和模架的結(jié)構(gòu)尺寸，以及制造費用和各種成本費等因素，應采用一模一腔。5 基于moldflow的模流分析5.1 moldflow軟件簡介moldflow是決定產(chǎn)品幾何造型及成形條件最佳化的模流分析軟件。從材料的選擇、模具的設(shè)計暨成形條件參數(shù)設(shè)定，以確保在射出成型過程中塑料在模具內(nèi)的充填行為模式，以獲得高質(zhì)量產(chǎn)品。moldflow能分析模擬塑料流動形態(tài)、產(chǎn)品體積收縮、冷卻時間、纖維配向性、產(chǎn)品翹曲等，并且加強了塑料材料的使用。此外moldflow還能分析模擬氣體輔助射出及熱固性成型。

30、 moldflow模擬分析減少生產(chǎn)周期時間。我們通過電腦模擬分析能確定和修改潛在問題。并幫助模具設(shè)計人員預測常碰到的問題并加以修正設(shè)計。其它的效益是改變材料材質(zhì)以節(jié)省材料費用及煩瑣的射出成形條件設(shè)定，以達到降低成本之目的。5.2 網(wǎng)格的劃分與處理將使用pro/e創(chuàng)建的塑件模型另存為stl文件，然后導入moldflow，之后進行網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格的劃分與處理是模流分析最重要、最復雜的環(huán)節(jié)。網(wǎng)格劃分與處理是否合理將影響到后續(xù)分析的準確性，所以要細致地修改網(wǎng)格。網(wǎng)格類型選擇fusion，即雙層有限元網(wǎng)格，它創(chuàng)建在模型的上下兩層表面上。劃分的網(wǎng)格邊長越小分析精度越高，但是后續(xù)分析的計算量將大大增加，運算時

31、間將會延長。在本設(shè)計中，網(wǎng)格邊長采用6mm，對于曲面和圓弧區(qū)域，系統(tǒng)將根據(jù)實際情況自動調(diào)小網(wǎng)格邊長。對于排水孔附近區(qū)域，應當進行網(wǎng)格局部細化。網(wǎng)格劃分完畢后要進行網(wǎng)格統(tǒng)計，網(wǎng)格統(tǒng)計結(jié)果如圖5-1所示。圖5-1 網(wǎng)格統(tǒng)計（修改前）如圖5-1所示，有8個相交單元，需要對模型進行修改，采用自用修復功能，結(jié)果如圖5-2a、b所示：（a） （b）圖5-2 網(wǎng)格統(tǒng)計（修改中）如圖5-3所示，不理想之處為最大縱橫比，其值不應超過20，對相關(guān)區(qū)域進行處理，處理方法有節(jié)點的插入、合并、移動等。處理結(jié)果如圖5-4所示。圖5-3 縱橫比診斷（修改前）圖5-4 縱橫比診斷（修改后）5.3 塑件的最佳澆口位置分析澆口位

32、置的不同，不僅影響流程長短，而且影響熔接痕的方位和熔接的強度，直接影響塑件制造質(zhì)量和模具制造成本。使用moldflow對澆口位置進行分析，結(jié)果見圖5-5?？梢钥闯鲈撍芗淖罴褲部谖恢迷诘撞繋缀沃行奶?。圖5-5 澆口匹配性分析5.4 塑件的翹曲分析pp屬于易變形材料，最大形變量應小于2mm。分析結(jié)果如圖5-6所示，翹曲變形為1.474mm，合格。圖5-6 翹曲變形分析5.5 塑件的流動性分析5.5.1 氣穴、熔接痕和分子表面取向氣穴是指熔體前沿將型腔或塑件內(nèi)的空氣包覆形成的孔洞。表現(xiàn)形式為空洞、氣泡、表面縮孔等。它發(fā)生在熔體從不同方向流動的交匯處，以及空氣無法從排氣孔或模具縫隙溢出時。如圖5-7

33、所示，氣穴大多在孔附近，氣體可以從分型面排出，故符合要求。圖5-7 氣穴分析熔接痕是由兩股或多股熔體的流動前沿交匯在一起形成的。熔接痕會影響外觀質(zhì)量，一般來說，塑件的外觀面應沒有熔接痕或熔接痕較少。產(chǎn)生熔接痕的主要原因有以下幾點：塑件有孔等局部結(jié)構(gòu)；因壁厚變化產(chǎn)生競流效應；料筒溫度過低或材料粘度過大；注射壓力過低；排氣不暢。熔接痕不易避免，但可以采用以下措施調(diào)整和減少：調(diào)整澆口位置和尺寸，將熔接痕轉(zhuǎn)移到非外觀面；在一定范圍內(nèi)提高熔體和模具溫度，使熔體前沿融合時不產(chǎn)生熔接痕，見圖5-8。圖5-8 熔接痕分析熔接痕的產(chǎn)生也可由圖5-9來解釋，因為不同液體分子的流動，必然會產(chǎn)生交匯，在其交匯處，波峰

34、波谷的疊加，冷卻后會產(chǎn)生熔接痕。圖5-9 表層取向5.5.2 充填時間分析塑件填充時間的分析結(jié)果見圖5-10，可以看出，塑件完全填充，填充時間為1.722s，時間較短，左右兩側(cè)對稱填充，填充效果良好。圖5-10 充填時間分析5.5.3 鎖模力和螺桿速度鎖模力的分析結(jié)果見圖5-11，可以看出，最大鎖模力小于注射機對應的最大鎖模力1500kn。這里根據(jù)模流分析結(jié)果數(shù)據(jù)對注射機進行了再次校核，校核合格，符合生產(chǎn)要求。圖5-11 鎖模力分析推薦的螺桿轉(zhuǎn)速見圖5-12，實際生產(chǎn)時可參考推薦轉(zhuǎn)速曲線對注射機進行調(diào)速。圖5-12 推薦螺桿速度5.6 塑件的冷卻分析冷卻分析的目的是通過模擬模具內(nèi)熱量傳遞的情況

35、，優(yōu)化管道的設(shè)置或檢驗既成設(shè)計，提高產(chǎn)品成型的質(zhì)量。冷卻系統(tǒng)性能的高低決定了冷卻的效果和產(chǎn)品最終的質(zhì)量。影響冷卻系統(tǒng)性能的主要因素有塑料熔體與模具間的熱傳導速率和模具與冷卻劑間的傳導速率。冷卻系統(tǒng)的性能決定于冷卻管道的設(shè)置和冷卻時間的長短。如圖5-13所示，可以看出，冷卻液進口溫度為25.01，出口溫度為27.28，溫差較低，說明冷卻能力沒有問題。圖5-13 回路冷卻介質(zhì)溫度分析6 澆注系統(tǒng)設(shè)計6.1 澆注系統(tǒng)概述1. 澆注系統(tǒng)的作用澆注系統(tǒng)的作用是使熔融塑料平穩(wěn)、有序地填充到型腔中去，且把壓力充分地傳遞到型腔的各個部分，以獲得組織致密、外形清晰、美觀的塑件。2. 澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)通常分

36、為普通澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)按工藝的用途可分為冷流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。普通流道澆注系統(tǒng)屬于冷流道澆注系統(tǒng)，應用廣泛。本設(shè)計采用的是此澆注系統(tǒng)。無流道澆注系統(tǒng)屬于熱流道澆注系統(tǒng)，應用日益擴大。澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口、冷料穴組成。主流道又稱主澆道，是有注塑機噴嘴與模具主流道襯套接觸的部位起到分流道為止的一段總流道，它是熔融塑料進入模具是最先經(jīng)過的部分。分流道又稱分澆道，它是主澆道與澆口之間的過渡段，能使熔融塑料的流向得到穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換。對于多型腔模具，分流道還起著向各型腔分配塑料的作用。澆口又稱進料口，它是分流道與型腔之間狹小通口，也是最短的部分。其作用是熔融

37、塑料在進入型腔是產(chǎn)生加速，有利于迅速充滿型腔；成型后澆口處得塑料首先冷卻凝固，封閉型腔，防止熔融塑料倒流，避免型腔壓力下降過快，甚至在塑件上產(chǎn)生縮孔或凹陷；成型后便于使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料與塑件分離。冷料穴又稱冷料井，它是儲存兩次注射間隙產(chǎn)生的冷料頭，防止冷料頭進入型腔造成塑件熔接不牢，影響塑件質(zhì)量，甚至堵住澆口造成成型不良。冷料穴通常設(shè)在主流道末端，當分流道較長時，分流道的末端也應開設(shè)冷料穴。3. 設(shè)計原則（1）能順利地引導熔融塑料充滿型腔，不產(chǎn)生渦流，又有利于型腔內(nèi)氣體的排出。（2）在保證成型和排氣良好的前提下，選取短流程，少彎折，以減小壓力損失，縮短填充時間。（3）盡量避免熔融塑料正面沖擊直徑較

38、小的型芯和金屬嵌件，防止型芯位移或變形及金屬嵌件偏移。（4）澆口料易清除，整修方便，無損塑件的外觀和使用。（5）澆注系統(tǒng)流程較長或需要開設(shè)兩個以上的澆口時，由于澆注系統(tǒng)的不均勻收縮導致塑件翹曲變形，應設(shè)法予以防止。（6）在一腔多模時，應使各個型腔同步連續(xù)充澆，以保證各個塑件的一致性。（7）合理設(shè)計冷料穴、溢料槽，使冷料不直接進入型腔及減少毛邊的負作用。（8）在保證塑件質(zhì)量良好的前提下，澆注系統(tǒng)的斷面和長度應取最小值，以減小對塑件的占用量，從而減少回收料。6.2 普通澆注系統(tǒng)的設(shè)計6.2.1 主流道的設(shè)計主流道與注塑機噴嘴在同一軸心線上。在臥式或立式注塑機用模具中，主流道垂直于分型面。主流道的結(jié)

39、構(gòu)形式與注射機噴嘴的連接關(guān)系如圖6-1所示。圖6-1 主流道形狀及其注射機噴嘴的關(guān)系（簡圖） 其設(shè)計要點如下：（1）主澆道一般設(shè)計設(shè)計成圓錐形，其錐角一般為=2°4°，內(nèi)壁表面粗糙度ra0.8um，以便于澆注系統(tǒng)凝料從其中順利拔出。（2）為使塑料熔融體完全進入主流道而不溢出，主流道與注塑機噴嘴的對接處應做成球面凹坑，同時為便于凝料的取出，其半徑r=r+（12）mm，其小端直徑d=d+（0.51）mm。凹坑深度取38mm。圖6-2 主流道襯套的結(jié)構(gòu)形式（簡圖）（3）由于主流道與高溫塑料和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計成可拆卸的主流道襯套（俗稱澆口套），襯套一般選用碳

40、素結(jié)構(gòu)鋼。主流道襯套的結(jié)構(gòu)形式如圖6-2所示。用螺釘把定位圈與定模板連接，將主流道襯套壓住，防止主流道襯套因受熔體的反壓力而脫出。主流道襯套與定模板的配合可采用h7/m6或h9/m9。（4）為減少塑料熔融體充模時的壓力損失和塑料損耗，應盡量縮短直流道的長度。為減小料流轉(zhuǎn)向時的阻力，主流道的出口端應做成圓角，圓角半徑r=0.53mm。主流道的設(shè)計尺寸如圖6-3：1）主流道上部的長度：取l1=40mm。2）主流道上部小端直徑：d1=注塑機噴嘴尺寸+（0.51）mm=4mm+0.5mm=4.5mm 式（6.1）3）主流道上部大端直徑：d2=d1+2l主tan/24.52×40×t

41、an2°8mm 式（6.2）式中=4°。4）主流道球面半徑： sr=注射機噴嘴球頭半徑+（12）mm=18mm+2mm=20mm 式（6.3）5）球面配合高度h=3mm。6）主流道下部的長度：l2=40mm7）小端口直徑d3=1mm。8）主流道的當量直徑為： r主=4.777mm 式（6.4）圖6-3 主流道的設(shè)計圖（簡圖）6.2.2 分流道的設(shè)計由于采用的是一腔一模式的注塑方法，故沒有分流道。6.2.3 澆口的設(shè)計注射模的澆口形式較多，按照澆口的形狀、大小、位置不同的澆口形式也多種多樣，其種類大致可以分為：直接澆口、中心澆口、點澆口、側(cè)澆口、潛伏式澆口、護耳形澆口等。這里

42、我采用的是點澆口，它適用于殼、盒類塑件，應用非常廣泛。點澆口的優(yōu)點是：充模速度快，可使塑件外表清晰有光澤；熔體流過點澆口時，由于摩擦阻力，部分能量轉(zhuǎn)換為熱能，熔體溫度升高，粘度下降，流動性好；冷凝快，縮短了成型周期；可以自動拉斷凝料，凝料脫出方便。所以本設(shè)計中應用點澆口，其形式和尺寸見圖6-3。6.2.4 校核主流道的剪切速率通過pro/e軟件繪制主流道凝料，并分析，見圖6-4a、b，可知v主=1.74cm3。（a）凝料 （b）分析結(jié)果圖6-4 凝料與分析結(jié)果主流道的體積流量為：q主=（v主+v塑）/t=81.03cm3/s 式（6.5）式中v主表示主流道中的凝料體積；v塑表示塑件的體積；t

43、表示注射時間，由模流分析中的充填分析知t=1.722s。主流道的剪切速率為：主=3.3q主/(r主3)=781.2s-1 式（6.6）主流道的最佳剪切速率為5×1025×103s1，所以主流道的剪切速率校核合格。7 成型零部件設(shè)計及模架選擇注塑模的成型零部件是指構(gòu)成模具型腔的零件，通常包括型腔（凹模）、型芯（凸模）和成型鑲塊。按功能劃分，成型零部件可分為安裝部分和工作部分。安裝部分起安裝和固定成型零件的作用；工作部分與塑件直接接觸，用來成型塑件。成型零部件工作部分和尺寸決定塑件的形狀和尺寸。7.1 成型零部件設(shè)計7.1.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計注進行成型零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，既

44、要考慮保證獲得合格的塑件，又要注意盡量節(jié)約貴重的模具材料，以降低模具成本。1.凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模也稱型腔、凹模型腔，用以形成塑件的外觀輪廓。按結(jié)構(gòu)形式的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部鑲拼式和四壁拼合式四種類型。本設(shè)計采用的是整體嵌入式凹模，凹模與模板采用最小間隙配合或過度配合。如圖7-1所示。2.凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計凸模又稱型芯，是用以成型塑件內(nèi)表面的零部件。通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種類型。本設(shè)計采用的是整體式，如圖7-2所示，模板與底板做成一體的凸模，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)牢靠、不易變形、塑件無拼縫的溢料痕跡。圖7-1 整體嵌入式凹模（簡圖） 圖7-2 整體式凸模（簡圖）7.1.2 成型零件工作尺寸

45、的計算本設(shè)計中計算成型零件的尺寸采用平均尺寸法。計算中采用的塑件尺寸公差為塑件零件圖中標注的公差。1.型腔的工作尺寸計算（1）型腔徑向尺寸：lm長=(1+scp)ls1-x11=(1+1%)×250-0.6×0.2mm=252.38mm 式（7.1）lm寬=(1+scp)ls2-x22=(1+1%)×190-0.6×0.2mm=191.78mm 式（7.2）式中 lm長表示型腔的徑向長尺寸；lm寬表示型腔的徑向?qū)挸叽?；x1表示系數(shù)，隨塑件精度和尺寸變化，這里取0.6；scp表示塑件的平均收縮率，pp的平均收縮率為1%；z表示凹模的制造公差，這里取z=/4

46、。（2）型腔的深度尺寸：hm=(1+scp)hs-x33=(1+1%)×130-0.6×0.2mm=131.18mm 式（7.3）式中 hm表示型腔的深度尺寸。2. 型芯的工作尺寸計算（1）型芯徑向尺寸：lm長=(1+scp)ls3+x44=(1+1%)×236+0.6×0.2mm=238.48mm 式（7.4）lm寬=(1+scp)ls4+x55=(1+1%)×178+0.6×0.2 mm=179.9mm 式（7.5）式中 lm長表示型芯徑向長尺寸；lm寬表示型芯徑向?qū)挸叽?。?）型芯的高度尺寸：hm=(1+scp)hs+x66 =

47、(1+1%)×168.5+0.6×0.2mm=170.305mm 式（7.6）式中 hm表示型芯的高度尺寸。7.2 模架的選擇模架是模具的骨架和基體，模具的每個零件都要置于模架之中。模架一般包括定模座板、定模板、動模板、動模墊板、墊塊、動模座板、推板、推板固定板、導柱、導套、復位桿等。我國的注射模架已經(jīng)標準化，選取模架時要根據(jù)模具特點選擇標準模架。中小型模架選擇的經(jīng)驗公式 ww2-10mm 式（7.7）式中w表示塑件在分型面上的投影寬度；w2表示推板寬度。 llt-d-30mm 式（7.8）式中 l表示塑件在分型面上的投影長度；lt表示復位桿在長度方向上的間距；d表示復位桿

48、直徑。塑件在分型面上的投影長度為250mm，投影寬度為190mm，由式7.7和7.8計算得推板寬度應大于200mm，復位桿在長度方向上的間距應大于340mm。在本該設(shè)計中，采用點澆口，一模一腔，推板推出塑件的方式。又因為有順序脫模機構(gòu)和側(cè)向分型機構(gòu)選定模架為p3型。p3型模架由a2型模架去掉定模座板上的固定螺釘派生而來，在定模側(cè)多了一個分型面，方便凝料取出，多用于點澆口模具。模架規(guī)格為w×l=500mm×500mmm。查閱塑料注射模中小型標準模架的尺寸組合來確定它的有關(guān)尺寸。導柱直徑為40mm，間距為414mm×440mm，定模座板的厚度為40mm，墊塊的高度為2

49、00mm，定模板的厚度為170mm，動模板的厚度為40mm，推板的厚度為40mm，模板的螺釘數(shù)量×規(guī)格為4×m12，間距為420×320，推板的螺釘數(shù)量×規(guī)格為4×m12，間距為312×476mm。 （1）模具的平面尺寸500mm×500mm550mm×650mm（拉桿間距），校核合格。（2）模具的高度尺寸為530mm，300mm530mm700mm（模具的最大和最小厚度），校核合格。（3）模具的開模行程s = h1+h2+a+(510)mm =135+135+70+(510)mm=350mm700mm 式（7.9

50、）式中 h1表示塑件脫模所需要的推出距離；h2表示塑件的高度；a表示型腔板與定模底板分開的距離，為模具第二次開模行程。校核合格。8 相關(guān)機構(gòu)設(shè)計8.1 脫模機構(gòu)的設(shè)計8.1.1 脫模力的計算果蔬籃的外形近似矩形，所以塑件計算脫模力時可以按照矩形塑件脫模力公式近似計算。首先確定此塑件是薄壁塑件，只用薄壁塑件脫模力計算公式計算脫模力。f=(n) 式（8.1）式中s表示塑件的平均壁厚（m）；q塑件成型平均收縮率，取q=1%；e表示彈性模量,e=1300mpa；l 表示被包型芯的長度（m）；表示脫模斜度, = 3°；表示塑料的泊松比， =0.32；f 表示塑料與鋼材之間的摩擦系數(shù)，f =0.

51、15；a表示塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積，底部有通孔時為零；k表示由f和決定的無因次數(shù)， k =1+ f sincos ；f表示脫模力。由上述公式通過計算可得脫模力f=5546n。8.1.2 塑件脫出機構(gòu)因為此塑件是薄壁塑件，所以采用脫模板推出機構(gòu)比較合適。脫模板又稱推件板。推板推出機構(gòu)是在型芯的根部安裝一塊與之相配的推板，在塑件的整個周邊端面上進行推出，其工作過程與推桿推出機構(gòu)類似。圖8-1 推板與凸模錐面的配合形式（簡圖）這種推出機構(gòu)作用面積大，推力大而且均勻，運動平穩(wěn)，在塑件上無推出痕跡，且塑件不易變形。為減少推板與型芯的摩擦，可采用如圖8-1所示的結(jié)構(gòu)，推板與型芯間留有0.2

52、0.25mm的間隙，并用錐面配合，以防止推板因偏心而溢料。圖8-2所示的是三維圖。1.導柱 2.推板 3 型芯板 4 推桿圖8-2 推板與凸模的配合形式（3d）8.1.3 凝料脫出機構(gòu)本設(shè)計的模具澆注系統(tǒng)采用點澆口形式，由于澆口與塑件的連接面積較小，在開模時易在澆口處拉斷，而使?jié)部谂c塑件分離，因此澆注系統(tǒng)的凝料必須單獨從模具中脫出，所以設(shè)置的點澆口流道的脫落機構(gòu)如圖8-3所示。圖8-3 模具二維圖開模時，由于彈簧的作用，a-a分型面先分型，由于凝料下端體積大于上端體積，凝料留在動模上。當定距螺釘下端的螺母受到模板限位時，定模停止運動，動模繼續(xù)運動，模具在b-b處分型。之后推板將塑件推出，同時手

53、工取出凝料。8.2 合模導向機構(gòu)的設(shè)計8.2.1 合模導向機構(gòu)的作用注塑模合模導向機構(gòu)，主要用來保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零件之間的準確配合和可靠地分開，以避免模內(nèi)各零件發(fā)生碰撞和干涉，并確保塑件的形狀和尺寸精度。合模導向機構(gòu)的主要形式有導柱導向機構(gòu)和錐面定位兩種。8.2.1 導向機構(gòu)的設(shè)計導柱、導套的設(shè)計原則如下:（1）導柱應合理分布在模具分型面的四周，導柱中心至模具外緣應有足夠高的距離，以保證模具的強度。（2）導柱一般設(shè)在有型芯的一側(cè)，可以保護型芯不受損傷；導柱設(shè)在動模一側(cè)，便于塑件脫模。對于脫模機構(gòu)為推板推出的模具，有推板的一側(cè)一定要設(shè)有導柱。對于點澆口三板模、斜導柱和滑塊均在定模的側(cè)向抽芯模具，導柱