導(dǎo)航儀固定裝置吸盤底座逆向建模及塑料模具設(shè)計

1、天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)Tianjin University of Technology and Education畢業(yè)論文專 業(yè)：材料成型及控制專業(yè)二。一四年六月導(dǎo)航儀固定裝置吸盤底座逆向建模及塑料模具設(shè)計Navigator fixtures sucker base inverse modeling and plastic mold design2014年 6 月摘要本課題主要針對注塑模具的設(shè)計， 導(dǎo)航， 通過研究固定裝置底座吸盤， 吸盤基地選擇材料時要保護(hù)環(huán)境， 可以吸附高皮膚紋理和光滑的表面， 溫度低， 表面光澤度好， 最后選取了丙烯腈- 丁二烯 -苯乙烯塑料（ABS） 。 經(jīng)過對塑件進(jìn)行工

2、藝的剖析和對比 , 最后設(shè)計出了一副注塑模。該課題從從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝，模具的具體結(jié)構(gòu)出發(fā)，對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的布局、側(cè)抽機構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選用等有關(guān)參數(shù)的校核都有具體的設(shè)計。對模具設(shè)計塑料零件， 如何提高成形質(zhì)量， 如何保證外觀的要求是關(guān)鍵所在。針對其成型特點設(shè)計了塑件結(jié)構(gòu)及其注塑成型模具。 首先分析了該塑件成型工藝特點且用逆向工程采集數(shù)據(jù)后用 Geomagic Studio 軟件處理數(shù)據(jù)，繼而應(yīng)用 UG創(chuàng)建了塑件的幾何模型，再運用 Moldflow 軟件對 塑件的最佳澆口進(jìn)行模擬。整個設(shè)計過程通過模具可實現(xiàn)塑性加工技術(shù)所需的部分， 在上網(wǎng)查閱和參考了大量紙質(zhì)文獻(xiàn)后，

3、完成了此次設(shè)計。關(guān)鍵詞 ：注塑模；吸盤底座；分型面目錄、八 )前 言 11 緒論 21.1 目前我國模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 22 注塑件逆向部分 22.1 逆向工程的概念 22.2 逆向工程的基本步驟： 22.3 逆向工程的應(yīng)用 32.4 數(shù)據(jù)采集設(shè)備及原理： 32.5 點云獲取的方法 42.6 逆向處理過程： 53 注塑件 moldflow 分析 23.1 網(wǎng)格劃分的結(jié)果 23.2 ABS 材料屬性 33.3 工藝設(shè)置 33.4 充填時間分析 43.5 凍結(jié)時間分析 43.6 回路冷卻介質(zhì)溫度分析 53.7 回路流動速率分析 53.8 制品最高溫度，模具最高溫度等分析 64 注塑件的設(shè)計 24.

4、1 ABS 塑料的性質(zhì) 24.2 ABS 塑料的相關(guān)參數(shù)和成型加工性能 34.3 塑件結(jié)構(gòu)分析 34.3.1 壁厚 44.3.2 脫模斜度 44.3.3 尺寸精度 44.3.4 塑件的表面質(zhì)量 54.4 注射機的選擇 54.4.1 注射機基本參數(shù) 55 模具結(jié)構(gòu)方案的確定 25.1 分型面的確定 25.2 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 25.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 35.3.1 澆口的確定 35.3.2 澆口位置的選擇 45.4 主流道設(shè)計 55.5 分流道的設(shè)計 65.6 冷料穴 85-7 澆注系統(tǒng)的平衡 85-8 推件方式的選擇 95-9 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 95-10合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計 95-11成

5、型零件的設(shè)計與加工工藝 105-11-1主要成型零件的尺寸計算 105-11-3抽芯距的確定 115-11-4 斜導(dǎo)柱設(shè)計 126 模具總裝配圖 : 27 致謝 48 參考文獻(xiàn) 2前言驀然回首， 歲月似光， 在不知不覺間， 豐富而精彩的大學(xué)五年生活即將結(jié)束，在這五年的生活里， 從一個不懂什么叫模具什么叫逆向的新生， 一路成長為一個可以單獨完成一套模具設(shè)計的畢業(yè)生， 這一路走來很辛苦但是卻很快樂。 這次畢業(yè)設(shè)計做的是汽車內(nèi)導(dǎo)航儀固定裝置的一個塑件， 現(xiàn)在汽車已經(jīng)普遍進(jìn)入每個家庭中了， 人們對它的需求也越來越大， 所以做好汽車內(nèi)部塑件的設(shè)計也越來越重要。 這次畢設(shè)是對自己專業(yè)知識的一次檢驗性的考核

6、， 從而檢查出自己哪些地方還存在欠缺。此次設(shè)計主要是分三個部分：1 Geomagic Studio 12 點云逆向處理2 Moldflow 注塑件分析3 .UGt模及模具設(shè)計具體內(nèi)容是1 逆向部分 Geomagic Studio 12 的建模，先掃描出零件的一些曲面，通過三坐標(biāo)掃描完進(jìn)行了處理，處理的過程就是先點階段- 點云編輯，點云數(shù)據(jù)注冊&合并，多邊形基本編輯命令，基本曲面創(chuàng)建，創(chuàng)建3D 特征。 2導(dǎo)入到UG里面進(jìn)行建模，補充一些地方，曲面通過云集來構(gòu)造，最后得到完整的實體。 3 實體建模完成之后利用 moldflow 分析澆口位置，得到最佳的位置。 4利用UG里面外掛HB_MOU

7、LD5避行模具的設(shè)計。經(jīng)過一個多月的設(shè)計，我遇到了很多問題，比如如何確定分型面，如何設(shè)計側(cè)抽芯， 怎樣設(shè)置澆注系統(tǒng)和溢流排氣系統(tǒng)等。 而且在做的過程中也存在以下問題： 1 模具有些非標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)需要自己繪圖設(shè)計:2 零件的分析過程還不熟練。 3模具設(shè)計完成后結(jié)構(gòu)的合理性和經(jīng)濟性。 經(jīng)過在指導(dǎo)老師和圖書館查找資料的方法下解決了這些問題。在設(shè)計中可能有一部分經(jīng)最后感謝余老師在這次設(shè)計中給予的指點與改正， 驗不夠存在問題，在此也希望各位老師給予建議與指正。1 緒論3.1 目前我國模具工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r目前，塑料模具具有許多優(yōu)異的性能和特點，近年來已被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域越來越多，特別是注塑模具的塑料成型的必要

8、工具，因為它成型效能高，易成型復(fù)雜的形狀制品，并且可以實現(xiàn)自動 化生產(chǎn)，得到了疾速地發(fā)展，在我國其成長速度之快，需求量之大是空前絕后的。同時其技術(shù)水平也得到了迅速發(fā)展和升高，新的設(shè)計結(jié)構(gòu)層出不窮，古板的設(shè)計理念不斷更新，并漸漸減少和發(fā)達(dá)國家之間的間隔。為了適應(yīng)用戶對模具制造的需求，模具將有如下發(fā)展趨勢：（ 1） 模具大型化。 一是對生產(chǎn)規(guī)模越來越大的模 具， 另一方 面， 也是由于 高生產(chǎn)率的需求與發(fā)展。（ 2）模具制造精度越來越高。十幾年前，精細(xì)模具的的加工精度為6仙M如今已經(jīng)達(dá)到了 2W3.5叱M不久之后1UMB度的模具即將上市。跟著零件微型化及精度 要求的提高，模具的加工精度要求在1M以

9、內(nèi)，如此，模具的制造精度就需要進(jìn)一 步的提高。（ 3 ）隨著經(jīng)濟的日益發(fā)展，塑料模的比例也在不斷地提高，而且由于機械零件的復(fù)雜系數(shù)和精 度的不停提 高，對于塑料模的要求也是變得越來越高。（ 4）模具技術(shù)將繼續(xù)改善，中高檔模具的比例也會繼續(xù)增加，這是由市場趨勢帶來的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整。（ 5 ）伴著熱流道設(shè)計的技巧日漸普及應(yīng)用，很多塑料生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的塑料模具有超過一半用上了熱流道技術(shù)， 有的已達(dá)80%以上，熱流道模具在塑料模具中的比重將漸漸提高。因為應(yīng)用熱流道技術(shù)的模具可以提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量等，并且能夠大幅度的節(jié)省制件的原材料，就目前來看熱流道技術(shù)應(yīng)用在國外發(fā)展很快，已 非常廣泛。（ 6）多功能

10、復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新式的多功能復(fù)合模具是在多工位級進(jìn)?；A(chǔ)上開發(fā)出來的， 一副多功能模具除了沖壓成形零件外， 還包括疊壓、 攻絲、 鉚接 和 鎖緊等拼裝任務(wù)，這類多功能復(fù)合模生產(chǎn)出來的零件不再是單個零件，而是成批組件，觸頭與支座的組件、電器及表類的內(nèi)芯組件等。（ 7 ）當(dāng)前塑料成形工藝在不斷進(jìn)步和完善，一些氣輔類模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具也跟著成長。為了確保塑件的尺寸精度、幾何形狀精度和外觀精度等，以后高壓注射成型工藝和注射壓縮成型工藝也會得到更為重視的發(fā)展。在注射成型中，成型件精度的最大影響因素是成型收縮，因為高壓注射成型可減小樹脂收縮率，增加塑件尺寸的穩(wěn)定性。（ 8）進(jìn)來看到一

11、些快速成型模具也在很多地方被提到。如今是小批量多種類生產(chǎn)的時代，在21 世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占了工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的75%以上。一方面是制品使用周期時間短，另一方面是花樣不停地改變，如此便要求了模具的生產(chǎn)周期越短越好，所以快速成型模具就會很大程度上引起人們的重視.2注塑件逆向部分2.1 逆向工程的概念逆向工程(Reverse Engineering , RE),是一種以現(xiàn)有的實物，軟件，影像等已經(jīng) 完成的成品作為研究的對象，然后再用一些相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行研究和分析，進(jìn)一步開 發(fā)出相同產(chǎn)品的更先進(jìn)的技術(shù)。其中實物反求的應(yīng)用最為廣泛。單一地說.逆向工 程就是按照已經(jīng)存在的產(chǎn)品模子，逆著反著設(shè)計出新數(shù)據(jù)新產(chǎn)品的

12、一個過程，其具 體過程如下圖所示：圖2-1逆向過程2.2 逆向工程的基本步驟：(1)分析階段：此階段是對逆向處理目標(biāo)的功能，原理，結(jié)構(gòu)形狀、以及材料的性 能、加工 工藝等方面施行全面、深入地了解。確定關(guān)鍵技術(shù)的主要特點，對相關(guān)的 特點和不足做出評價。(2)再設(shè)計階段：此階段包含了對樣本模型測量的規(guī)劃、模型的再次構(gòu)造、修改設(shè)計等.(3)產(chǎn)品制造階段：經(jīng)過了以上兩個階段的分析，再進(jìn)行cad建模最后進(jìn)行制造和生產(chǎn)。"J物模型形狀數(shù)字L 化測量廠CAD模型重建h CAM分析_工藝規(guī)劃制造是從實物到數(shù)字模型，再到產(chǎn)品（實物） 的演化過程圖2-2逆向演化過程2.3 逆向工程的應(yīng)用a.因為某些原因

13、，一些產(chǎn)品或模具是無計劃無CAD模型，但需要對產(chǎn)品加工，模具制造，有限元分析，然后對逆向過程建模的需要。b.零部件的外表面設(shè)計尺寸要求較高的，例如一些高端電子產(chǎn)品和汽車模具的設(shè)計都是很難利用CAD軟件完成。通常需要確定模型，利用逆向工程方法生成的CAD模型。c.將逆向工程和快速原型制造工程互相結(jié)會，從而生成產(chǎn)品的設(shè)計、制造、檢測 實現(xiàn)快速測量、設(shè)計、制造、再測量修改的反復(fù)過程，則可以以較高的效率完成產(chǎn) 品的初始設(shè)計。d.計算機輔助檢測在質(zhì)量控制的企業(yè)，往往很難檢測出形狀復(fù)雜的產(chǎn)品，現(xiàn)在使 用逆向工程的方法對產(chǎn)品的測量，并比較了實測數(shù)據(jù)和理論模型，最后就能很輕松 的分析出產(chǎn)品制造誤差。e.檢測數(shù)

14、字化模型：數(shù)字模型檢測：加工后的零件，掃描測量后，設(shè)計了一個CAD模型，利用逆向工程軟件，最后原始設(shè)計數(shù)據(jù)模型的CAD和計算機進(jìn)行比較，以便找到制造誤差，2.4 數(shù)據(jù)采集設(shè)備及原理：本次數(shù)據(jù)采集采用三坐標(biāo)機采集坐標(biāo)測量原理:將被測物體置于三坐標(biāo)機的測量空間，可獲得被測物體上各測點的坐標(biāo)位置，根據(jù)這些點的空間 坐標(biāo)值,經(jīng)計算可求出被測對象的幾何尺寸、形狀和位置.圖2-3數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性主要有以下幾點決定的：a測量方法本身的精度；這一點就需要個人經(jīng)過大量的技術(shù)訓(xùn)練來掌握的測量方法。與個人經(jīng)驗有關(guān)。b儀器的精確校準(zhǔn)；這一點和儀器本身的精度有關(guān)，精度越高測量越準(zhǔn) c測量范圍的限制、阻擋；有些地方難

15、以掃描，比如盲孔，階梯孔之類 d采集數(shù)據(jù)有時會發(fā)生局部缺少、如果被測物體表面光潔度低等。都會影響到數(shù)據(jù) 的采集，此時就需要用到其他的顯影方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這里就不一一介紹這些 相應(yīng)的顯影方式了。UG®采集完數(shù)據(jù)后，先在 Geomagic Studio 12進(jìn)行點云預(yù)期處理，然后再用 模。2.5 點云獲取的方法點云數(shù)據(jù)獲取方法分類于涉漢結(jié)構(gòu).比法信析法超聲波法接觸式方法圖2-42.6 逆向處理過程：1 .在Geomagic Studio 12中處理點云數(shù)據(jù)，該零件總共約 65萬個點當(dāng)前點：657,398所選的點：657.398圖2-52 .刪除體外弧點與封裝此時的坐標(biāo)系還沒更改，處理

16、一些不需要的點，處理完之后進(jìn)行封裝。把零件 以外的一些不需要的點云刪除，調(diào)整坐標(biāo)系，刪除體外弧點，選擇非連接項刪除。 最后封裝。如圖所小圖2-63 .多邊形網(wǎng)格的處理在這一過程中，首先通過尖峰，對一些問題如自相交，小零件網(wǎng)格醫(yī)生檢查分析, 非流形邊，高折射率的邊界等。然后進(jìn)行快速平滑處理，對于一些細(xì)節(jié)的地方需要 用砂布處理，保證面的光滑，平滑的過程中不能影響到本身數(shù)據(jù)。網(wǎng)格處理結(jié)果如 圖所示：圖2-7從上圖中可以看出在掃描的過程中一些地方?jīng)]有被掃描到，有些地方是規(guī)則的圖 形，所以就沒有細(xì)致的掃描，實際中通過測量數(shù)據(jù)得到，主要需要的是沒辦法測量 曲面，拐角等地方。在此處理過程中零件的表面上有許多

17、孔洞，需要通過填充孔來 實現(xiàn)，填充孔的方式很多合理的選擇，效率將得到很大的提高。需要零件是對稱的 所以可以做一半通過鏡像得到另一半節(jié)省處理的過程。具體處理程度如下圖所示：圖2-84 .曲面部分的處理三角形處理完了之后，接著就是做曲面部分的處理，精確的曲面造型，然后選 擇自動造面。最后得到的零件也許是還不夠完善，需要導(dǎo)入 UG里面進(jìn)行再次建模，得到與實 際的零件相匹配的零件圖。圖2-95 . UG再建模3注塑件moldflow分析.3.1網(wǎng)格劃分的結(jié)果中性面的網(wǎng)格要求最大縱橫比小于 行moldflow后續(xù)內(nèi)容的分析。6 ,匹配率85%上，只有達(dá)到此要求才能進(jìn)in1111s網(wǎng)格面積21,7136

18、cn 39.88的 C(n*3175.8U3 cnT2自法邊邊 用叉 交0 15405 0元M->-兀鼻祿 尊重柱 細(xì)父全制 洋相士登 交書151 0角-售署取平比橫磺磺1 .1610005,9900001 .91600087.6 幺81 .踐匹配百分比 匹配百分比 相互百臺比圖3-1網(wǎng)格劃分3.2 ABS材料屬性張量性里科圖3-2 ABS材料屬性圖3-43.3 工藝設(shè)置二藝設(shè)置向?qū)?冷卻沒置模具表面溫度函匚熔體溫度23。C開模時間5s ©：BOO注射十保壓+冷卻時間指定所有30S （0 :6000住卻求解器參數(shù)二后）級選項. 一 . 碓 | 取消 犁助二圖3-4圖3-610.

19、921 9U0.00003.4 充填時間分析其原因是此位置經(jīng)過分析所得時間為1.844s,零件側(cè)邊位置充填時間相對較長, 離澆口較遠(yuǎn)且相對較厚，所以充填時間長。-1 09-1 OO203.5凍結(jié)時間分析凍結(jié)時間果如圖，通過分析得出，塑件大部分位置在25s就能冷卻，就是兩凸臺部分比較難冷卻，需要時間長點，要減少厚度，保證冷卻時間大體相同。圖3-6球結(jié)時阿3.6回路冷卻介質(zhì)溫度分析55圖3-73.7回路流動速率分析圖3-83.8制品最高溫度，模具最高溫度等分析五之圖3-9一五應(yīng)二一稹苴74.39CS2 18 行五49.69圖 3-10日史篤需S昌-1 S2-1 1 O圖 3-114 注塑件的設(shè)計4

20、.1 ABS 塑料的性質(zhì)ABS是由丙烯月青、丁二烯和苯乙烯三種聚合而形成的高聚物。它是一中熱塑性工程塑料。 該材料的綜合性能很好， 經(jīng)過查資料可以總結(jié)為抗沖擊性能高， 機械強 度高， 尺 寸穩(wěn)定不易變化，且耐化 學(xué)性，電性能良好; 易于成型和和機械加工，表面可以鍍鉻等裝飾性顏色。將以上的優(yōu)點互相結(jié)合，使得該材料具有優(yōu)良的綜合性能。其 具體性能有：一般性能ABS外觀為不透明呈象牙色粒料，具制品可制作為多種顏色，而且有較高光澤度。 ABSM料的相對密度約為1.05,吸水性較高。結(jié)合ABSffi其他材料的性能比較好， 有利于表面印刷，涂層和涂料等。ABS的氧指數(shù)為1820,屬易燃聚合物，火焰呈 黃色

21、，有黑煙，并發(fā)出特殊的肉桂味。電學(xué)性能ABS電氣絕緣效果好，而且?guī)缀醪皇軠囟?，濕度和頻率等的影響，可以用在許多環(huán) 境。 。環(huán)境性能ABS是不受水，無機鹽和酸，但溶于氯化姓:，醛和酮，由冰醋酸的影響，植物油和 其他侵蝕造成應(yīng)力開裂。ABS*室外陽光的作用下易產(chǎn)生降解；在室外半年后，抗沖 擊強度降低。熱學(xué)性能該材料的熱變形溫度大致是93118，制品經(jīng)過退火處理后還能升高10。ABS在-40時仍能表現(xiàn)出一定的韌 性， -45100的溫度環(huán)境中仍然可以使用。力學(xué)性能ABSt較好的力學(xué)性能，其沖擊強度極女可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又有耐油性，可以在中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承下

22、使用。但 是 ABS 的抗彎曲強度和壓縮強 度在同類材料之中是屬于較差的。而且溫度也會對該材料有一定的影響。ABSS料的加工性能ABS的熱穩(wěn)定性好，不輕易出現(xiàn)降解。ABS的吸水性較高，所以在成型前先要進(jìn)行 干燥處理， 干燥條件為溫度8090，時間 24h； 對一些特殊要求的制品 （ 如電鍍等 ） 的干燥條件為溫度大約是 7080C之間，時間1820h內(nèi)。ABS制品在加工中易產(chǎn)生 內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)力是容易在 ABS產(chǎn)品的加工生產(chǎn)中出現(xiàn)的，最后應(yīng)進(jìn)行退火處理，再冷 卻至室溫即可。ABS的熔 體流動性好，雖然比PVC和PC好一些，但是也比PE、PA這些材料差； ABS的流動屬非牛頓流體；其熔體粘度與加工溫

23、度和剪切速度都有關(guān)系4.2 ABS塑料的相關(guān)參數(shù)和成型加工性能成型特性吸水性能較高，含水量應(yīng)小于 0.3%,使用前須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)預(yù)熱干燥沒有定型料，形成每個物種的特性的機械性能是不同的，應(yīng)確定成型方法及成型 條件。流動性中等，溢料0.04m所右比聚苯乙烯加工困難，應(yīng)采取高熔體溫度，模具溫度（對沖擊型耐熱，高的影響， 樹脂，物料溫度更宜高），溫度在較大的材料性能的影響。材料的高溫分解（分解溫 度250 C ,聚苯乙烯分解率），高精密塑膠模具的溫度要求為50 60 C ,光澤和耐熱材料的要求應(yīng)該是60 80 C。ABSS料的物理、熱性能密度:1心21.18名亡愀* m比體積：0,

24、86Q9S4吸水率24H0.20.4熔點二13。160*0卜維卡針入度;711立S熱爽形溫度計算收縮率:0一40 一?”熱導(dǎo)率：0.263W （m K>*'熔融指數(shù)：2。0P負(fù)荷 507,崎唯中二一09, 0.420g馬丁耐熱：63*C*j線牘脹系數(shù)：10/ 比熱落:1470J國名- K>4.3 塑件結(jié)構(gòu)分析從塑件的外觀形狀上分析得到該塑件為具有兩個側(cè)抽孔和一個底孔的中等大小零 件。結(jié)合此塑件是導(dǎo)航儀固定裝置部分所以要求有一定的強度 ，為了減少壁厚塑件的一些部分都做成有抽芯的，這樣能避免塑件壁厚不均與性。塑件表面部分比較光 潔有利于塑件成型和脫模，能滿足使用和外觀要求。壁厚

25、連接部位稍厚，其余的壁 厚均勻為2.7mm左右，且符合最小壁厚要求.該塑件要求表面質(zhì)量良好，無流紋，蝕點等注塑缺陷，這都將給成型帶一定的難 度。4.3.1 壁厚塑件壁厚不能太小，這是因為在使用上必須有總夠的強度和剛度，在裝 配時可 以承受夾緊力；熔體在模腔中充滿；脫模脫模機構(gòu)承受沖擊和振動。壁厚不宜太大， 否則材料太多，不僅會增加成本，并增加形成時間和冷卻時間模具和生長周期。受 應(yīng)力影響壁厚均勻的產(chǎn)品，會因為塑件的固化或冷卻速度不同步從而使收縮不均勻， 導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力的塑料部件，使得塑件翹曲變形，該塑件側(cè)壁均為2.7mm最小壁厚大于塑料成型，有較高的成型性能4.3.2 脫模斜度為了使塑料制品更方

26、便脫模，防止塑件脫模的外表面擦傷，因此應(yīng)平行于表面 的脫模方向設(shè)有合理的脫模斜度。具大小主要是由塑料的收縮率、塑料制品的形狀和壁厚以及制品的部位來決定。根據(jù)該制件的特征，可以很直觀的發(fā)現(xiàn)與脫模方向 平行的表面不是外表面，所以不要脫模斜度。4.3.3 尺寸精度經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)該塑件的表面精度要求為一般精度，按照塑件精度等級的選用，對與未注公差取MTW算3。經(jīng)過查公差表，具體塑件的尺寸如下塑件的外形尺寸： 60.3 工2 mm,6 15 %.20 mm, 4.18 工4 mm,5%.14 mm, 26 26.13 匕.24 mm,6 54.3 00.32 mm,6 53.1 0032 mm，6 25.

27、13，4 mm, 23.62，22 mm, 10.05 %.18mm,2.71 %.12mm,塑件的孔尺寸：6 00.16 mrm0.1690. mm0.18110. mm塑件立體圖形:圖4-1塑件尺寸標(biāo)注2.72 4塑件的表面質(zhì)量塑料制品表面質(zhì)量包含：有沒有黑點、條紋、凹痕、起泡等的產(chǎn)生，而且表面 光澤性和表面粗糙度的一些不足也應(yīng)該及時處理。以上表面的缺點都是要要極力避 免的；表面光澤性和表面粗糙度要根據(jù)塑料制品的使用要求來決定研究分析該塑件后，最基本的外觀要求是不允許有麻點，氣泡，凹痕等注塑缺 點的，在澆口的設(shè)計方面同樣要保持塑件的整體性，該塑件的內(nèi)表面無特殊要求。外表面粗糙度可取Ra0.

28、2,內(nèi)表面粗糙度則可取Ra1.64.4注射機的選擇4.4.1 注射機基本參數(shù)注射機的基本參數(shù)包含這幾類：注射機的類型，最大注射量，最大注射壓力，最 大鎖模力、最大開模行程，最大模厚最小模厚、還有嘴噴的球面半徑、最大成型面面積等1、主要類型有：臥式、立式、 直角式。2、最大注射量的選擇。注射機最大注射量是指注射機一次注射最大熔料的重量或容積的量。其具體公式為：塑件十澆注流的總量=0.8公稱注射量3、注射面積核定。最大注射面積是指在模具分型面上塑件投影面積的最大值.查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)規(guī)定了作用在該面積上型腔總壓力要求小于注射機的總壓力。4.4.2 初擇注射機計算塑件的體積：根據(jù)零件的三維模型，利用

29、moldflow分析軟件的結(jié)果為：總體現(xiàn)=31.59410X1-3最初充填的體相= 0,0000 an 3要充填的體積=31,5941 0113要充填的制品體租=2L"36an*要充填的主流道流道澆口體雙=9.SS05 an 3總投影面租=619986 anE/澆注系統(tǒng)的體 積：V塑0 0.8V注31.6cm3< 0.8V 注V注 >39.5 cm3說明:丫十成型塑件與澆注系統(tǒng)的體積總和用制）V_t注射機最大注射容量（C/nAb.計算塑件的質(zhì)量4.、 3-在確定了 ABS的密度為1.06 g/ cm N后，利用公式M=V.p可計算得塑件的質(zhì)量：M1=V1*p=22.785

30、g該塑件和澆 注系統(tǒng)的總質(zhì)量：M=V*p=33.18 gc.最大與最小模具厚度該設(shè)計最后所設(shè)計出來的模 具厚度H應(yīng)在Hmin<H<HmaX£圍內(nèi)測量數(shù)據(jù)后確定Hmin=300mm Hmax=450mm所以模具的閉合厚度H=335mm該設(shè)計設(shè)計為一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，利用以上計算所得數(shù)據(jù)，查表 3-41后則選用臥式柱塞式XS-ZY-500,其基本參數(shù)如下結(jié)構(gòu)形式臥式取大開模仃程/mm500注射方式螺柱式噴嘴球半徑/mm20螺桿直徑/mm65孔半徑/mm（）4最大注射量/g500定位圈直徑/mm（）150.0注射壓力/Mpa104頂 出中心頂出孔徑/mm瑣模力/Kn3500兩側(cè)

31、 頂出孔徑/mm（）24.5最大注射面積/cm31000孔距/mm530模具最大厚度/mm450模板尺寸/mmx mm750X 850模具最小厚度/mm300機器外型尺寸/mmx mm6500X1300X 20005 模具結(jié)構(gòu)方案的確定5.1 分型面的確定分型面是指定模和動模相結(jié)合的部分。塑料在模具型腔內(nèi)凝固形成塑件，在成型冷卻完成后將塑件取出來，就必須將模具型腔打開，也就是必須將模具分成兩部分，定模和動模便由此產(chǎn)生。通常在選卻分型面時用到以下 5 個原則：1) 分型面的選擇應(yīng)該有利于脫模： 分型面應(yīng)取在塑件最大尺寸處， 而且塑件在開模后盡量留在動模部分， 由于推出機構(gòu)和抽芯機構(gòu)通常設(shè)置在動模

32、， 則將型芯設(shè)置在動模部分，這樣有利于整體的布置，在塑件冷卻后由于收縮包緊型芯，這樣便使塑件留在動模，這樣有利脫模。2) 有利于澆注系統(tǒng)的布置3) 保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求。4) 簡化磨具結(jié)構(gòu)，便于模具加工5) 有利于側(cè)向抽芯，綜上所講，此塑件的結(jié)構(gòu)采用哪一種設(shè)計方法，都必須得先確定分型面，在最初設(shè)計時，分型面的選擇決定了該模具的結(jié)構(gòu)，如果分型面選擇不準(zhǔn)確，有時便會使得模具的結(jié)構(gòu)變得很復(fù)雜。該塑件為底座，外形表面質(zhì)量要求較高。在選擇分型面時，根據(jù)分型面的選擇原則和moldflow 的分析，最終決定該塑件的分型面選擇如圖所示。5.2 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列因為此塑件有兩個側(cè)孔需要進(jìn)行側(cè)抽

33、芯，考慮到成型時受力平衡和模具制造的難度，以及生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性等，設(shè)計模具時應(yīng)確定型腔的數(shù)目。該塑件采用一模兩件成型，型腔均勻分布如圖所示，如此便有利于澆注系統(tǒng)的安 排和模具受力平衡。 在實際生產(chǎn)的過程中多型腔模具加大產(chǎn)量； 而且在模具使用與加工上， 型腔 對稱的分布，便于料流的流 動方向，進(jìn)料時降低了熔融塑料型芯型腔內(nèi)壁的沖擊力，如此保護(hù)了模具使模具壽命提高，而且模具的溫度和受力也會保持平衡。5.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)的組成主要有主流道、分流道、澆口和冷料。在澆注系統(tǒng)的設(shè)計必須確定造型位置，這樣的設(shè)計是很好的，兩個腔模，澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注塑模具設(shè)計的一個重要組成部分，注塑成型周期和塑件質(zhì)

34、量（如外觀，物理性 能，尺寸精 度）都 有直接影響。5.3.1 澆口的確定澆口主要是指主流道和分流道與型腔之間的連接部分，簡單的說澆口就是澆注系統(tǒng)的終端。在設(shè)計澆口時，首先先要選擇澆口類型，根據(jù)以下幾種澆口的優(yōu)缺點比較，可以選擇出最合適的澆口1） 直接澆口：在產(chǎn)品或產(chǎn)品背面的表面處設(shè)計澆口位置，其特點是塑料從澆口料進(jìn)入模腔，流程較短，壓力損失小，但由于大尺寸的通道，冷卻凝固時間長，需要更長的保壓冷卻的時間，較大的殘余應(yīng)力容易產(chǎn)生，從而導(dǎo)致翹曲，同時產(chǎn)品，在塑件的澆口料需要糾正。2） 點澆口：澆口可自行切段，利于自動化操作，澆口殘留痕跡小，但壓力損失大，需采用三板模。適用于形成的表觀粘度隨剪切速

35、率的減小，塑性擴展熔體，粘度較低的塑件。3） 潛伏式澆口：一般情況下是在塑件的隱蔽處，凝料時可以動脫落，而且不影響塑件外觀，但是對于強韌塑料（如 PAA或脆性塑料（如PSJ,不能使用潛伏式澆口的。4） 側(cè)澆口：塑件容易產(chǎn)生一定收縮缺陷，注射壓力損失大，有熔接痕，且排氣效果不良。該塑件要 求外形美觀，不產(chǎn)生熔接痕。若果采用直澆道，則制品上表面將留下明顯的進(jìn)膠痕跡；如果用點澆口，制件在成型后脫模機構(gòu)將會復(fù)雜化，增高模具的制造成本；如果采用側(cè)澆道，也會在制件的表面留下澆口痕跡。綜上考慮，采用點澆口，這樣制品在外觀上成型不會留下進(jìn)膠痕跡。澆口具體位置如圖 5-2 所示圖5-2澆口的類型5.3.2 澆口

36、位置的選擇在確定了澆口類型后，現(xiàn)在進(jìn)行澆口位置的確定，澆口位置的布置對于塑件成型 至關(guān)重要，因此為了提高塑件質(zhì)量，且要達(dá)到設(shè)計要求。一定得認(rèn)真考慮澆口位置 的選擇，經(jīng)過前期moldflow的分析，做到以下幾個要求，則可以設(shè)計出符合要求的 澆口。澆口應(yīng)該選在不影響塑件外觀的部位，因為有時去除凝料較麻煩，在塑件外表面 上會留下明顯的痕跡，則應(yīng)先思考這個問題。澆口應(yīng)不影響到塑件的使用性能確保塑料填充良好的前提下，應(yīng)使熔體的流動距離最短從而減少壓力流量損失澆口與分流道的連接處應(yīng)采用圓弧或斜面接相接，平滑過渡，這是為了減少壓力 損失，避免在流背壓，有利于材料的暢通。應(yīng)該盡量避免由澆口位置不當(dāng)而出現(xiàn)塑件的

37、熔接痕。根據(jù)塑件的具體情況，應(yīng)當(dāng)將澆口設(shè)計在有利于熔料流動的方向處進(jìn)料。綜上所述，再結(jié)合 Mlodflow對澆口分析結(jié)果，最終的澆口位置如圖所示最佳道口位 =K0(圖5-3澆口位置分析5.4 主流道設(shè)計主流道是指熔融塑料由注射機噴嘴噴出時最早經(jīng)過的地方，它和注射機噴嘴在一 條軸心線上，而且其形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有一定影響，因 此，必須使熔體的壓力損失最小。根據(jù)手冊查得XS-ZY-500型注射機噴嘴的有關(guān)尺寸：噴嘴球半徑：R =18mm噴嘴孔半徑：d = G 5.0mm主流道設(shè)計在澆口套中，為了讓主流道凝料能順利從澆口套中順利抽出，主流道 一般設(shè)計成圓錐形，其錐角&為

38、流道表面粗 糙度曲工°-84陰，小端直徑d 比注射機噴嘴直 徑大0.51mm現(xiàn)取錐 角a=4mm小端直 徑比噴嘴直徑大3。澆口套常常采用碳素工具鋼材料所制， 熱處理淬火硬度達(dá)到5055HRC因為小端的 前面是球面，其深度為35慟（現(xiàn)取為）/m）,注射機噴嘴的球面在該位置與模具接 觸并且貼合，則最后主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大 12怫。澆口套與模板間配 合采用H7/附6的過渡配合，如圖所示圖5-5主流道尺寸模具澆口套主流道球面半徑 R與注射機噴嘴球面半徑R0關(guān)系為：R=R0+ （1-2） =20+1=21mm模具澆口套主流道小端直徑d與噴嘴出口直徑do的關(guān)系為：d=d0+0.5=2.

39、9+0.5=3.4mm主流道要盡可能短，且少彎折，便于注射成型過程中最經(jīng)濟地使用原料和注射 機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。將主流道設(shè)計成直的，總長25mm.5.5 分流道的設(shè)計分流道是主流道與澆口之間的通道，通常在分型面上，起到了分流和轉(zhuǎn)向的作用。分流道截面的形狀主要是圓形、半圓形、矩形、梯形和 u形等，圓形和正方形截面 流道的比面積最?。鞯辣砻娣e于體積之比值稱為比表面積），塑料熔體的溫度下降 低，阻力小，流道的效率最高。該設(shè)計分流道選擇為 u形一下為此次分流道選擇分流道設(shè)計依據(jù)：為了保證注射壓力，足以使塑料熔體填充空腔下順利分流，橫截面積和長度應(yīng)為最小值，并且是圓弧過渡。在分流道的末端

40、應(yīng)開設(shè)冷料穴。分流道的位置可以在定模板或動模板上分別設(shè)置，也可以同步進(jìn)行設(shè)置，分流道截面形狀一般在合模后形成后。分流道長度應(yīng)該盡可能短，從而減少壓力損失。分流道的內(nèi)表面不要求很光滑，一般表面粗糙度是Ra1.6pmi最后總體的分布中，要給冷卻水路的布置留出來空間據(jù)查資料得知，一般在工廠加工過程里，首先得先用銃床銃出流道，然后再用打 磨機等打磨工具將模具的型腔表面磨光，以達(dá)到降低型腔表面粗糙度的目的。最后經(jīng)過思考決定本塑件采用 U形斷面的分流道，在一塊模板上，切削容易實現(xiàn)，且比 表面積不大，根據(jù)查表得出了其推薦直徑為4.89.5 mm,最后取8mm據(jù)此，該模具的分流道設(shè)計如圖所示：圖5-6分流道三

41、維圖R 3000圖5-6分流道尺寸5.6 冷料穴在主流道正對面的動模板上，或者在分流道的末 端處來設(shè)置冷料穴，主要作用是 接受前部分的料流在流動過程中冷卻后，進(jìn)入型腔后而影響塑件質(zhì)量，在開 模時又可以很方便的將在主流道所產(chǎn)生的凝料拉 出。冷料穴的半徑大于主流道大端的半 徑，長度約為主流道大端直徑。該模具采用帶z形頭拉料桿的冷料穴，具體位置是在主流道的末端，此拉料桿既 起到了充當(dāng)冷料穴的作用，又能在開模時將凝料從主流道中拉出最后桿留在動模一 側(cè)，這樣便達(dá)到了預(yù)期設(shè)計要求，側(cè)向移動便能取出凝料。這樣便達(dá)到了預(yù)期設(shè)計 要求，具體設(shè)計如圖所示：圖5-7冷料穴的設(shè)計5-7澆注系統(tǒng)的平衡如今，一模多腔的形

42、式普遍存在于中小型注塑模具當(dāng)中,本次設(shè)計應(yīng)保證兩型腔同時得到充填和成型。在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)達(dá)到要求 的前提下，主流道到各型腔分流道的長度應(yīng)相等、形狀和截面尺寸要相同（型腔布 局為平衡式)的形式，如果不相同最后就要經(jīng)過調(diào)節(jié)澆口尺寸等使各澆口的流量及 成型工藝條件達(dá)到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。經(jīng)過分析該模具的主流道到各個 型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同。5-8推件方式的選擇5-9排氣系統(tǒng)的設(shè)計熔融塑料在填充型腔過程當(dāng)巾同時要排出型強度凝道原有的空氣，除此以外，塑料熔體會產(chǎn) 生一定的鹿氣。這些氣體必須及時排出。否貝，被壓縮的空氣在產(chǎn)生高溫后，會使督蟹件稗些她 方被碳化燒焦，也會使塑

43、件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良引起強度下降，甚至最后充模不襦。, 該模具為小型模具，分型面是合適的，則可以采用分型面排氣，所以沒有必要設(shè)計排氣槽口“5-10合模導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計(1)定位作用合模時要確保動、定模的精確位置，這樣做在合模后就能保證模具型腔的正確外形 (2)導(dǎo)向作用合模時應(yīng)該引導(dǎo)動模按一定的順序正確的閉和，以防止凹模和凸模的損害。(3)承載作用導(dǎo)柱在工作中承受一定的側(cè)向壓力。3.7.2導(dǎo)向機構(gòu)結(jié)構(gòu)及設(shè)計模具設(shè)計通常購買標(biāo)準(zhǔn)的模具，包括導(dǎo)向機構(gòu)。如圖 4-1。5-11成型零件的設(shè)計與加工工藝成型零件是塑料注射模具的核心部分。設(shè)計內(nèi)容如下5-11-1主要成型零件的尺寸計算模具的成型尺寸指的是

44、型腔上直接用來成型塑件部位的尺寸，具體部分是型芯和 型腔的徑向尺寸，型芯和型腔的深度尺寸，中心距尺寸等。尺寸的計算成型零件工作尺寸主要先確定材料的平均收縮率，然后再按照相應(yīng)的計算公式來 計算，具體如下型腔尺寸計算公式：Lm = (LsLsScp % - 4-：)0；Z型芯尺寸計算公式：Lm = (Ls + LsScp % + 4 A)b中心距尺寸計算公式：0h m =(hs hsScp % '與 L )z類別塑件尺寸計算公式型腔或型芯的工作尺寸型腔尺寸中 60.30o.32Lm = (Ls + LsScp % -1A)0中 61.20+0.063 54.300.325 54.85+&#

45、176;.06310.050.18/ c r l +0.08210.7525.130.24cl +0.05725.495.00.14l , c +0.0475.4806 53.100.32G 53.9G+0.0634.180.144.7630+0.047型芯尺寸 60*16Lm = （Ls + LsScp % 十康A(chǔ)） 中 6.320-0.5390必6 90-0.53中 1100.18中 11.6 0-0.77表5-9型芯型腔尺寸設(shè)計式中：Scp材料平均收縮率/ (%)；6 z為模具制造公差 /mm6 c模具磨損公差/mmA 材料公差/mm；5-11-2側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)該制件兩凸臺上分別有兩

46、圓孔與開模方向不同，則該模具需要側(cè)抽芯考慮到模具 加工經(jīng)濟性，兩個側(cè)孔使用斜導(dǎo)柱分型與抽芯機構(gòu)，如圖所示：圖5-10側(cè)抽芯5-11-3抽芯距的確定抽芯距是指從塑件從成型位置處抽至不影響塑件取出的位置時，在抽芯方向上所 移動的距離。抽芯距一般大于制品的側(cè)孔深度或凸臺高度 25mm$抽=卜+(25)mmh：制品上側(cè)孔深度。側(cè)抽芯距 S抽 1=4.36+ (2-5) =6.36 9.36mm5-11-4斜導(dǎo)柱設(shè)計斜導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)斜導(dǎo)柱的橫截面是圓形，具固定形式與合模導(dǎo)柱類似，但是在傾斜安裝時臺肩軸得 被削去一部分.所以斜導(dǎo)柱導(dǎo)向部分可以做成半球型也可以做成錐臺形，最后注意:錐臺的斜角必須大于斜導(dǎo)柱的傾斜

47、角,斜導(dǎo)柱工作長度部分應(yīng)該不易脫離滑塊的孔 部分，分析研究最后決定該斜導(dǎo)柱導(dǎo)向部分設(shè)計為半球型，如下圖所示：圖5-11斜導(dǎo)柱的設(shè)計斜導(dǎo)柱傾角a確定斜導(dǎo)柱白傾角a是確定斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)工作效率的一個很重要的因素。傾角a的取值通常是在15。20。內(nèi)，它的大小關(guān)系到開模力的大小及斜導(dǎo)柱所承受彎曲力 的大小，同時也關(guān)系到所設(shè)計斜導(dǎo)柱的抽芯距，開模距離長短和工作長度的大小等。則按照塑件側(cè)抽孔的深度，確定抽芯距=6.369.36mm所以可取較大的傾斜角，在這 里取18°。斜導(dǎo)柱直徑的確定斜導(dǎo)柱在工作時主要承受彎曲應(yīng)力，斜導(dǎo)柱直徑一般是由設(shè)計者的平時所累積的 設(shè)計經(jīng)驗來確定最后選用半徑為 6mm勺斜

48、導(dǎo)柱5-12注射機有關(guān)參數(shù)的校核模具閉合高度的確定與校核(1)模具閉合高度的確定動模座板25mm墊塊80mm支承板110mm動模板60mm定模板25mm定模座板 35mm模具高度：335mm(2)模具安裝部分的校核該模具的外形尺寸為：300mm*340mm，查表可看出XS-ZY-500型注射機的最大安 裝尺寸為750mm*850mm,以可以滿足模具的安裝要求.在模具厚度方面，XS-ZY-500型注射機所允許模具的最小厚度為 300mm最大厚度 500mm所以，模厚也滿足了設(shè)計要求.模具開模行程校核注射機XS-ZY-500型的最大開模行程是500mmf足下式計算所需的出件要求：s > %件 + 凡犍 + / + (5 10)"的噴嘴尺寸的校核該塑件澆口套的球面半徑為 R21,噴嘴球頭半徑R18, R21>R18符合要求.根據(jù)以上校核及經(jīng)驗最后