基于ProE榨汁機上蓋注塑模具的3D設計及數控加工編程

1、III基于Pro/E榨汁機上蓋注塑模具的3D設計及數控加工編程摘 要本設計采用一模一腔式注射模，用于成型榨汁機上蓋，做了結構設計并繪制了裝配圖和零件圖。本模具采用了潛伏式澆口進澆，頂桿頂出系統(tǒng)；最后還詳細介紹了用專業(yè)軟件Pro/E對注射模模具型腔的創(chuàng)建以及模架裝配；并利用AUTOCAD作模具的二維圖；最后用Pro/NC對模具型腔進行數控加工編程。在注射模設計中，通過對塑件的分析，設計了塑料注射模。介紹了塑料注射模結構及主要零件的加工工藝，在Pro/E三維模具設計中，通過Pro/E兩板式模具設計，學習Pro/ENGINEER軟件的零件設計和模具設計模的基本操作。關鍵詞：注射模， Pro/E ，P

2、ro/NC，The Design of juice extractor Based on Pro/E and Pro/NCABSTRACTThis design adopts a one-chamber injection mould to produce the juice extractor; the designing analyzed the process, and two type of mold was designed.this mould adopts the side sprinkles to model the bore, the construction of the

3、spring to draw out the core from side and the system with the ejector pin and ANGLE LIFTER. Finally, the application of Pro/E to design the core and cavity of the f shampoo bottle injection mould is introduced in detail. The mould is designed to 2D with AUTOCAD and 3D with PRO/E. At last,numerical c

4、ontrol machining the cavity with Pro/NC.Having carried on the discussion of detail to the mould structure in this text, this course has been seen also a large number of about mould design and the material capability as well as the books of production technology.KEY WORDS：Injection mould, PRO/E , Pro

5、/NC 目 錄摘 要IABSTRACTII緒 論11 產品成型方案的初步確定21.1制件結構特征21.2制件注射成型工藝分析31.3 注塑機選擇51.4 標準模架選擇51.5 相關參數校核71.5.1對注塑機主要工藝參數的校核71.5.2 對注塑機有關安裝尺寸的校核81.5.3開模行程和頂出距離校核81.6 模具結構設計91.6.1 主流道設計91.6.2 分流道設計91.6.3 澆口設計101.7分型面位置的確定101.8 脫模機構的設計101.8.1 基本考慮和要求101.8.2 澆注系統(tǒng)凝料脫模111.8.3 脫模機構111.9脫模阻力計算121.10 模具冷卻系統(tǒng)設計計算131.10.

6、1 時間的計算131.10.2 熱量的計算141.10.3 制品與型腔壁溫度差的平均值161.10.4 凹模所需冷卻水管直徑161.10.5 熱阻計算171.10.6 凹模冷卻水管回路的總傳熱面積171.10.7 凹模所需冷卻水管長度172 基于Pro/E的模具設計192.1 注塑模3D設計192.1.1 建立模具裝配模型192.1.2 設計分型面202.1.3 建立澆注系統(tǒng)262.1.4 生成模具成型零件282.1.5 模塑仿真與開模仿真302.2 在EMX中選擇標準模架312.2.1 定義新項目312.2.2 導入模具裝配模型及其組件分類312.2.3 加載模架及其修改332.2.4修改模

7、板342.3 模具的3D總裝配設計352.3.1 設計頂出系統(tǒng)352.3.2 設計復位元件362.3.3 添加滑塊側抽分型機構372.3.4 設計冷卻系統(tǒng)402.3.5 裝配元件412.3.6 修改元件412.3.7 整體開模仿真422.4 生成2D工程圖并用AutoCAD進行修改433 基于Pro/NC榨汁機上蓋模具型腔的數控加工編程443.1制定加工工藝規(guī)程443.2 Pro/NC的數控加工編程453.2.1 創(chuàng)建制造模型453.2.2 制造設置453.2.3 創(chuàng)建NC序列45致 謝50參 考 文 獻5151基于Pro/E榨汁機上蓋注塑模具的3D設計及數控加工編程緒 論模具是工業(yè)生產的重要

8、工藝裝備，它被用來成型具有一定形狀和尺寸的各種制品。采用模具生產制件具有生產效率高，質量好，切削少，節(jié)約能源和原材料，成本底等一系列優(yōu)點。因此，模具工業(yè)在現代化生產中，是生產各中工業(yè)產品的重要工藝裝備。隨著社會經濟的發(fā)展，各國都普遍意識到，研究和發(fā)展模具技術，對于促進國民經濟的發(fā)展有特別重要的意義。模具技術已成為衡量一個國家產品制造業(yè)水平的重要標志之一。模具工業(yè)極大地促進了工業(yè)產品生產的發(fā)展和質量的提高，獲的了巨大的經濟效益。塑料模具對實現塑料工藝要求和塑件使用要求起著十分重要的作用。塑料制品生產中先進合理的成型工藝、高效的設備、先進的模具是必不可少的重要因素。任何 塑件的生產和更新?lián)Q代都是以

9、模具的制造和更新為前提的，由于目前工業(yè)和民用塑件的產量猛增，質量要求也越來越高，因而導致了塑料模具的研究、設計和制造技術迅猛發(fā)展。進年來塑料成型模具的產量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、精密、長壽命模具在模具總產量中所占比例越來越大。不同的塑料成型方法采用的原理和結構特點各不相同的成型模具，按照成型加工方法的不同，可將塑料成型模具分為：壓塑成型模具、注塑成型模具、傳遞成型模具、擠出成型模具、中空制品吹塑成型模具、熱成型模具等，其中以注塑成型模具為主。因此現代工業(yè)產品的發(fā)展對模具的要求也在不斷的提高。模具需求量更大，種類更多，性能和精度更高，結構和工作條件更復雜，工作溫度更高，壽命也要

10、求更長。如何實現這樣的發(fā)展要求，從加工方面就是實現快速加工，發(fā)展簡易模具，改善模具用鋼，發(fā)展專業(yè)化生產等。在設計層面上，就是利用優(yōu)秀的設計軟件，像Pro/E、UG、CATIA等專業(yè)設計軟件設計模具。在這次畢業(yè)設計中，我利用Pro/E軟件完成制件的3D造型及模具設計，能非常容易地解決2D圖中難以解決的難題，并能從加工工藝上上能比較全面的考慮，可以更全面地改善其加工可行性。此外在這次設計中還才用Pro/NC進行零件的數控加工編程，Pro/E中的Pro/NC模塊能生成數控加工的全過程，以及數控加工數據。 1 產品成型方案的初步確定1.1制件結構特征本節(jié)主要分析制品的結構特征，并對制品材料的性質進行介

11、紹。食品加工機容器蓋制件的制件圖如圖1-1所示，其三維模型如圖1-2所示。 圖1-1 圖1-2該制件選用材料為聚苯乙烯（PS）13。PS塑料有一定的機械強度，絕緣性能好，耐輻射成型工藝性好，但脆性大，耐沖擊性和耐熱性差，用于不受沖擊的透明儀器，儀表外殼、罩體、生活用品等。PS塑料的性質與材料性能：PS塑料是無色、透明、光澤的粒狀物，它是線性結構的熱塑性高聚物，密度為1.054g/cm3。PS塑料的成型特性：1）吸水性極小，成型前可不予干燥。2）性脆易裂，熱脹系數大，容易產生內應力。3）流動性很好，應注意模具間隙，防止出現溢料。4）可用柱塞式或螺桿式注射機成型。為防止溢料，建議采用自鎖式噴嘴。5

12、）應采用高料溫、高模溫、低注射壓力，延長注射時間，以便于降低內應力，防止縮孔及變形。但料溫過高，容易出現銀絲，料溫低或脫模劑多，則塑件透明性差。表1-1 注射工藝參數1注射機類型噴嘴形式噴嘴溫度料筒溫度柱塞式自鎖式160170前段中段后段170190170190140160模具溫度/注射壓力/MPa保壓力/MPa注射時間/S2060601003004003保壓時間/S冷卻時間/S成型周期/S成型溫度/154015304090170280注射壓力MPa流動距離比成型時放出的熱量/J/Kg噴嘴孔直徑/mm88.23002602.71054本設計制件為食品加工機容器蓋，形狀較為復雜，外部有內凹結構，

13、制件外表面要求美觀，因此具有一定的表面粗糙度要求，模具的加工精度要求較高。為保證制件的力學性能以及便于充模，制件個別特征的連接處以圓弧過渡。1.2制件注射成型工藝分析1） 模型的質量屬性容器蓋制件的材料為PS，其密度為1.054g/cm3。在Pro/E中打開zhazhiji.prt。依次點選菜單項“分析”“模型” “質量屬性”，即彈出 “質量屬性”對話框。點選 “定義”標簽，在“密度”文本框中輸入1.054，并在圖形界面選擇坐標系PRT_CSYS_DEF，即完成模型質量屬性的計算，制件的質量為162.97g。2） 厚度分析塑料制件的壁厚對塑件質量的影響很大。壁厚過小成型時流動阻力大，復雜制品就

14、難以充滿型腔。塑件壁厚的最小尺寸應滿足以下幾方面的要求：具有足夠的強度和剛度；脫模時能經受脫模機構的沖擊與震動；裝配時能承受緊固力。塑料制件規(guī)定有最小厚度值，熱塑性塑件的最小壁厚公式3為： （1-1）塑件的最小壁厚（mm）預計的塑件壁高（mm）按照上述公式，容器蓋的最小壁厚應為： 本制件的壁厚S=2.9Smin，滿足最小厚度條件。下面利用Pro/E的模型分析功能來對制件進行厚度均勻性檢測。打開文件zhazhiji.prt，依次點選菜單項“分析”“模型”“厚度”，即彈出“厚度”對話框。點選“定義”標簽，并在對話框中設置切面偏距為10，厚度最大值和最小值分別為5、1，然后點擊“層切面”選項中的“起

15、始”文本框，在圖形界面點選制件頂面上一點作為起點，點選底面上一點作為終點，選取TOP基準面為切片方向參考面，即可看到厚度檢測的詳細信息。由檢測結果可以看到，序號11到序號13區(qū)域剛好是制件上下部分的交接處，厚度檢測時計算的是它的整個橫截面。如果變換層切面參照，以RIGHT面為層切參考面重新檢測，也是合格的，方法同上，這里不再贅述。3）拔模斜度分析塑件在模塑成型過程中，塑料從熔融狀態(tài)轉變?yōu)楣腆w狀態(tài)，將會產生一定量的尺寸收縮，從而使塑件緊緊地包在模具型芯和型腔中凸起的部分，因此，必須要使塑件內外壁有足夠的脫模斜度。在Pro/E中，我們可以用其提供的分析功能來完成拔模斜度的檢測。打開文件zhazhi

16、ji.prt，依次點選菜單項“應用程序”“模具/鑄造”，這時系統(tǒng)將“模具分析”命令加載到“分析”菜單下。點選菜單項“分析” “模具分析”。在“類型（Type）”選項框中選擇“拔模檢測”，“曲面”選項框中選擇“曲面”，在圖形界面選擇筒內壁所有曲面為檢測面，在“拖動方向”選項框中選擇“平面”，并在模型樹中選擇參考面，在“角度選項”選項欄中點選“雙向”單選鈕，在“拔模斜度”文本框中輸入0.8，計算，系統(tǒng)開始檢測計算，檢測結果如圖圖1-3所示。從圖中我們可以看出，制件內壁分為兩個部分，拔模方向不同，上半部分顯示為紅色，說明拔模斜度大于0.8，下半部分呈黃色，說明拔模斜度小于0.8，符合制件的拔模斜度要

17、求。同理，可以對制件外壁進行拔模斜度檢測。拔模斜度輸入0.6，檢測結果如圖圖1-1-4所示。從圖中可以看出，整個外壁呈紅色，說明拔模斜度大于或者等于0.6，符合制件設計要求。圖1-3 制件內壁拔模斜度檢測圖1-4 制件外壁拔模斜度檢測綜合以上分析可以看出，該制件結構設計較為合理，壁厚均勻，脫模斜度適當，選用的材料成型工藝性好。1.3 注塑機選擇模塑件體積計算按照第一節(jié)提供的方法查詢模塑件的質量屬性，得其體積約為154.62cm3，考慮到澆注系統(tǒng)的體積，用修正公式估算為： （1-2）注射機參數（XSZY250）2根據上面的工藝參數，初步選定型號為XSZY250的注塑機，其主要技術參數如下：螺桿直

18、徑(mm3)注射容量(mm3)注射壓力(MPa)鎖模力(kN)最大成型面積(cm2)552004001092540645注射時間(s)模具高度(mm)模板最大行程(mm)定位孔徑(mm)噴嘴球徑(mm)2最大406最小165260125+0.06R18孔41.4 標準模架選擇1. 模架尺寸的計算1）上模圓形型腔側壁和底板厚度計算側壁厚度計算：按第三強度理論1計算為： （1-3）式中 r內半徑；許用應力；P塑料壓力R=71/2mm，碳鋼的=160MPa，塑料壓力P=100MPa。 底板厚度計算：按照剛度條件1，底板厚度為 （1-4）2）下模組合式矩形型腔側壁和型芯支撐板厚度1計算型腔壁厚計算：

19、（1-5）其中型腔側壁受力部分高度a=37mm，長邊內尺寸L1=85mm，短邊內尺寸L2=54mm，型腔側壁高度A=a=37mm。碳鋼的彈性模量E=2.1105MPa，允許變形量取=0.05mm。則上式為：即1496.7/S3+0.5/S0.05，可得S34.8。型芯支撐板厚度1計算：允許撓度=0.05mm時，按剛度計算底板厚度為： （1-6）其中a=82mm，b=51mm，L=160mm，B=350mm，A=a=82mm，按強度條件計算的壁厚1為： （1-7）=37mm1.5 相關參數校核1.5.1對注塑機主要工藝參數的校核1) 最大注射量注射模內的塑件及澆注凝料的總容量應在注射機額定注射量

20、的80%以內，即1： nVs+Vj0.8Vg （1-8）式中: Vs單個塑件的容積（cm3）；n模具的型腔數目；Vj 澆注系統(tǒng)和飛邊所需塑料的容積（cm3）；Vg 注射機額定注射量（cm3）。 代入數值計算得： 式子右邊0.8400320 cm3式子左邊201.006+45245.006 cm3320 cm3所以，最大注塑量滿足。2) 最大注射壓力每種塑料都有適于成型的壓力范圍，具體塑料所需成型壓力范圍不僅與塑料品種有關，也與塑件形狀、壁厚及澆注系統(tǒng)斷面積大小和長度有關。設計模具時，所要求的成型壓力應當在注塑機所允許的最大范圍內1。即： PchPz （1-9）Pch塑件成型所需的注射壓力（MP

21、a）Pz注射機最大注射壓力（MPa）設計所用的注塑機其最大注射壓力為109MPa，PS的所需注射壓力為80 MPa。PchPz，符合要求3) 鎖模力校核每一臺注塑機，都有一個額定的鎖模力，所設計的模具在注射充模時，分型面張開的總力不能超過這一額定鎖模力，可用如下關系式1表示： Pm(nAs+Aj) F （1-10）式中: As、Aj分別為塑件和澆注系統(tǒng)凝料在分型面上的垂直投影面積（cm2）； F注塑機的額定鎖模力（N）； Pm塑料熔體再模腔內的平均壓力（M Pa），通常模腔壓力為2040（M Pa）；n型腔個數。代入已知參數計算得：式中左邊=20（13.3+2.4）=314KN式子右邊=645

22、KN故所選注射機鎖模力滿足要求。1.5.2 對注塑機有關安裝尺寸的校核1) 安裝的模具高度2每臺注塑機都有一個允許安裝的模具高度范圍，所設計的模具高度應在這一允許范圍內： H minH MH max （1-11） 式中: H M模具高度； H max 、H min 分別是注塑機允許安裝的最大和最小模具高度。在本設計中，H M=415， H max=460，H min=165，由此可得安裝高度符合要求。2) 定位圈尺寸2定位圈外徑應與注塑機定位孔內徑呈間隙配合,定位圈高度應小于定位孔深度，由注射機定位孔得定位圈基本尺寸125mm,H=20mm，其中有5mm埋入定模固定板上。3) 噴嘴尺寸2注射模

23、主流道襯套始端凹坑的球面半徑R應大于注塑噴嘴球頭半徑r=15mm，取R=16mm；主流道孔小端直徑D應大于注塑機噴嘴直徑d=3mm,通常取D=d+1=4mm4) 模具外形尺寸2模具長寬尺寸應在注塑機的模板尺寸范圍之內，同時模具外形尺寸應小于注塑機拉桿間距，以保證模具至少能從一個方向穿過拉桿間的空間安裝在注塑機上，設計所選注塑機其拉桿間距365365，而模具外形尺寸為550650，由此得此安裝尺寸滿足。1.5.3開模行程和頂出距離校核每臺注塑機都由一定的開模行程，塑件的脫模距離必須小于注射機的最大開模距離。對于兩板式模具，應按如下關系2校核開模行程：SH1+H2+510（mm） （1-12）式中

24、 S注塑機開模行程； H1、H2 分別為頂出距離和塑件高度 。但是塑件件要求有側向抽心，故開模行程要按下式2計算：SHc +510（mm） （1-13）式中 Hc-完成側向抽心所需開模行程，當Hc H1+H2時按SHc +510（mm）計算，當Hc H1+H2時按SH1+H2+510（mm）計算。Hc=2/sin15=7.7mm,故用下式計算。式子左邊=260mm； 式子右邊=95+135=230mm由上兩式知開模行程滿足。 1.6 模具結構設計模具的型腔數量關系到勞動和生產效率，因此正確確定模具型腔數量是設計模具的一個關鍵起點。確定型腔數量需要考慮的因素主要有以下幾點：塑件產量、形狀、進料口

25、位置、塑件精度和模具制造難易程度等。由于成型此制件要運用滑塊側抽結構，加上制件外形結構復雜，為了提高生產率，采用一模一腔較為合適。1.6.1 主流道設計1）錐度：一般在28內選取，更常用采用4 8。主流道帶錐度是為了在模具打開時使主流道凝料容易脫離定模，在此設計中取61。2）徑向尺寸：主流道徑向尺寸的小端（與噴嘴連接的一端）應大于噴嘴孔徑0.51.0 ， 這樣，當主流道與噴嘴同軸度有偏差時，可以防止主流道凝料不易從定模一側拉下來。3）凹球面半徑R1應比噴嘴球徑R大12 mm，可以保證注射過程中噴嘴與模具緊密接觸，防止兩球面間產生間隙使熔體充入這一間隙中，妨礙主流道凝料順利從定模拉出。1.6.2

26、 分流道設計1）長度：分流道長度取決于模具型腔的總體布置方案和澆口位置。從輸送熔體會使壓力較少和熱量損失的要求出發(fā)，應力求縮短。2）斷面尺寸：分流道斷面面積應能保證型腔充滿并補充因型腔內塑料收縮所需的熔體后，方可冷卻凝固。因此，分流道斷面直徑或厚度應大于塑件壁厚。按此要求，查有關資料得PS塑料分流道斷面推薦直徑4.89.5mm，本設計中取第一分流道直徑為8 mm，第二分流道直徑為6mm。3）斷面形狀：實際設計中所采用的分流道斷面形狀有圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等。由于半圓形分流道只切削加工在一個模板上，節(jié)省機械加工費用，且熱量損失均不太大，故本設計采用半圓形分流道。1.6.3 澆口設計澆口

27、是熔體進入型腔的最后通路。它的位置、尺寸及形狀直接影響塑件的質量。如設計不當，容易導致填充不好、產生熔接痕、氣泡、翹曲變形、密度不均以及內應力過大，甚至導致型腔不能充滿。由于本制件結構不對稱，而且有三個滑塊側抽結構，為更好地成型制品，本設計采用潛伏式澆口。1.7分型面位置的確定分開模具能取出塑件的面，稱作分型面。分型面的方向盡量采用與注塑機開模是垂直方向，形狀有平面，斜面，曲面。選擇分型面的位置時，應考慮以下因素： a) 分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉角處 ；b) 使塑件留在動模一邊，利于脫模 ；c) 將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側，以保征同心度； d) 軸芯機構要考慮軸芯

28、距離 ；e) 當利用分型面作為主要排氣面時，分型面設于料流的末端。綜合以上因素，故將分型面選在制件最大投影面處。1.8 脫模機構的設計 1.8.1 基本考慮和要求為保證塑件成型后從模腔或型芯上順利脫出，模具結構中必須設置可靠有效的脫模機構。脫模機構使注塑模主要功能機構之一1。對脫模機構的基本要求是：a) 運動靈活順暢，無卡剎和過分磨損現象；b) 接觸塑件的配合間隙無溢料現象；c) 具有足夠強度、剛度，工作穩(wěn)定可靠；d) 對塑件推力分布均勻合理，不會引起塑件變形或將塑件頂裂；e) 對塑件外觀無明顯損害；f) 有利于將塑件和澆注系統(tǒng)凝料帶向動模部分；g) 容易制造和裝配。脫模機構運動的動力，可以是

29、人的手，也可以是壓縮空氣，但兩者較少采用，最普遍采用的是機動脫模。既通過動、定模分開時動模的運動，借助注射機上裝設的頂出元件（機械頂桿或頂出油缸），推動模具內設置的脫模機械使塑件從型腔內或型芯上脫出（或脫下）。機動脫模機構設計是注塑模設計中關鍵任務之一。隨塑件結構形式不同，脫模機構的類型和繁簡也有頗大差異。形狀較簡單的塑件從模具內脫出，是在脫模行程中一次動作完成，相應的脫模機構稱為簡單脫模機構或一級脫模機構。形狀復雜的塑件，要完全從模具內脫出，通常要在脫模行程中進行兩次動作，相應的要求模具內設置兩組脫模機構，稱為二級脫模機構。對于動、定模分開后塑件可能滯留在定模一側的模具，定模一側也應設置脫模

30、機構。某些情況下澆注系統(tǒng)凝料的脫下和墜落也需要專設的脫模元件。螺紋塑件的脫模又有與一般塑件不同的脫模機構。1.8.2 澆注系統(tǒng)凝料脫模 本設計采用側澆口設計。澆注系統(tǒng)在主流道與分流道連接處應設有冷料井，以防凝料流進型腔影響制件質量，而一般冷料井處都設有拉料桿，而這拉料桿即可以做為澆注系統(tǒng)凝料脫模的方法2。 1.8.3 脫模機構常用的脫模機構有頂桿機構、頂管機構、推塊機構、脫件板機構、拉板機構及這些機構的某些簡單組合形式。此外，還常采用活動鑲件脫模。本設計采用頂桿機構進行脫模3。1) 設計要求頂桿應設置在靠近脫模阻力較大的部位，如塑件側壁端部，端面帶凸臺或凹槽部位。在滿足順利脫件的條件下，力求減

31、少頂桿數量，容易保證推件時的協(xié)調并減少對塑件表面的影響。本設計頂桿均勻分布在制件的凹槽周圍，一共采用十根頂桿。頂桿接觸塑件的推頂段，與模板上相應孔采用過渡配合，應以不超過塑料的溢料間隙為限，一般情況下H7/f7 可以滿足這一要求，只有對于粘度很小和直徑較大的頂桿才采用H7/g6 來保證這一要求。頂推段要求上述配合的配合段一般不小于頂桿直徑的二倍，其余部分擴大以減少摩擦。對于最常采用的帶安裝凸肩的頂桿，安裝固定時，與固定板上的安裝孔應留有充分間隙，一般情況下可取雙邊間隙0.5左右，使頂桿推件時有一定浮動作用。頂桿的全長往往穿過幾塊模板，長度的準確尺寸受這些模板所組成的尺寸鏈影響，因而設計長度尺寸

32、時宜注出參考尺寸，其準確尺寸由最后裝配時調整。2) 安裝方法頂桿向固定板上的固定方法除了最常用的凸肩墊板方法外，還可采用與凸肩等厚的墊圈墊入固定板與墊板之間，可免去在固定板上加工出沉孔，適用于非圓形頂桿安裝；或者在安裝一端用螺紋代替凸肩，用螺帽固定鎖緊，優(yōu)點時可以調節(jié)頂桿高度并省去墊板；對于小直徑頂桿，從安裝端用螺絲頂緊，或者柳死，都可省去墊板；對于端面較大的非圓形頂桿，可用螺絲擰入頂桿安裝端的螺孔中拉緊。3) 復位元件頂桿頂出機構中，頂桿在頂出塑件后，在下一個成型周期開始前，必須恢復到初始位置，最常采用的元件就是與頂桿安裝在同一固定板上的復位桿。模具在閉合狀態(tài)時，復位桿的工作端面與主分型面齊

33、平，完成頂出行程后再次閉模時，主分型面的定模一側壓迫復位桿端面使整個頂出機構復位。為保證復位后主分型面閉合緊密，又不會壓傷模板表面，要求復位桿裝配后嚴格與主分型面的動模一側齊平，如難以達到，可使復位桿端面低于動模板表面0.05 mm。頂出機構中的另一種復位方法是在頂桿外周套上彈簧，頂出時彈簧被壓縮，復位是在閉模時，注射機頂桿脫開模具頂出機構，被壓縮的彈簧就松開推動固定板使整個頂出機構復位。該復位機構有一缺點，在工作過程中彈簧反復壓縮和松開，容易疲勞損壞，僅適用于生產批量不大的小模具。1.9脫模阻力計算 1) 情況分析塑件從模具中脫出，可能有以下幾種情況：a) 從型腔中頂出：該形式主要用于無孔塑

34、件，脫模阻力主要是塑件對型腔的粘附力；b) 從型芯上脫下：該形式主要用于有孔塑件或大孔制件，脫模阻力性質與上相同。c) 該形式主要用于形狀復雜或結構特殊塑件，脫模阻力主要是塑件從型芯上脫下時的阻力計算。本設計為第2種形式。2) 塑件從主型芯上脫下時的阻力阻力的組成塑件因收縮包緊型芯所造成的阻力Q1；塑件與型芯表面間的粘附力引起的阻力Q2；脫模機構自身運動時的摩擦阻力Q3；對于殼、罩、容器等一端封閉的塑件，脫模時塑件與型芯間形成真空腔，與大氣的壓差產生的阻力Q4；以上各項阻力中，Q2和Q3與其它兩項相比可以忽略，從主型芯上脫下塑件的脫模阻力1可近似寫為： QQ1+Q4 其中：Q4=0.1A，A垂

35、直于抽芯方向型芯的投影面積mm2。3) 脫模阻力計算對于斷面為矩形臺錐形的型芯，由于塑件冷卻收縮產生的對型芯包緊所造成的脫模阻力1為： (1-14)其中 E塑料彈性模量；塑料收縮率；t塑件壁厚；l型芯長；塑料泊松比；f摩擦因數；型芯錐角。 代入數據可得1.10 模具冷卻系統(tǒng)設計計算已知條件:材料PS，壁厚2.9，注射溫度：200。模具溫度：40；型腔壓力；脫模時塑件溫度：80；固化溫度預計140。塑件質量計算結果（包括分流道及澆道在內）為35g。1.10.1 時間的計算 （a）計算充模時間1 （1-15）式中： V進入模具的熔體體積，；注射機最大體積流速，/s, =1043/s; (s)（b）

36、計算保壓時間1s為制件厚度 s=1mm（c）冷卻時間1 由表查得冷卻時間（d）循環(huán)周期11.10.2 熱量的計算（a）單位時間里模具型腔內總熱量Q對于某些塑料，可從中國模具設計大典圖9.82中查到不同溫度下的熱量焓，其值也可由下式1近似求得： 式中：塑料的比熱容，查中國模具設計大典表9.83得 結晶型塑料的熔化質量焓，查得 進入型腔的熔體溫度. 冷卻結束時制品的溫度. 總熱量為： （1-16）式中：單位時間內注入模具型腔中的塑料質量每小時注射次數單位重量的塑料制品從熔體狀態(tài)進入型腔開始到冷卻時所放出熱量，又稱為單位熱流量之差或熱焓之差.（b）通過自然冷卻所散發(fā)的熱量通過自然冷卻所散發(fā)的熱量由三

37、部分(、和)組成：由對流所散發(fā)的熱量1 (1-17) 式中：模具的表面積模具平均溫度室溫傳熱系數， (1-18)將式（24）代入式（23）中得到：對于除模具暴露在空氣中的四個側表面積外，還應包括動模和定模兩個分型面的表面積，由于只有在開模狀態(tài)下，動、定模兩個分型面才會散發(fā)熱量，模具的外形尺寸為：。故有： (1-19)式中：模具的四個側表面積模具兩個分型面表面積之和開模率，其定義為由輻射所散發(fā)的熱量式中：模具的四個側表面積輻射率，磨光表面 向注射機工作臺所傳遞的熱量 (1-20)式中：模具與注射機工作臺板接觸面積傳熱系數，可使用經驗值：對于普通鋼 對于合金鋼 對于銅合金 （c）由冷卻水帶走的熱量

38、由2式（9.841），應由冷卻系統(tǒng)從模具中帶走的熱量為： （1-21）式中：型腔內零件傳遞的總熱量輻射散發(fā)的熱量注射機工作臺所傳遞的熱量應分別由凹模與型芯的冷卻回路帶走，有：1.10.3 制品與型腔壁溫度差的平均值設冷卻過程中制品的溫度為，型腔壁的溫度為，有： （1-22）式中：凹模與制品的接觸面積 有效傳熱率，制品與型腔壁溫差的平均值設，由及1.10.4 凹模所需冷卻水管直徑由冷卻水管帶走的熱量將使冷卻水溫上升，由傳熱公式1： (1-23) 式中：所需冷卻水的體積流量冷卻水出口溫度冷卻水入口溫度冷卻水在平均溫度時水的密度冷卻水在平均溫度時水的比熱容設，則由查表（9.8-1）得水管直徑13mm

39、，冷卻水最低流速，據式，同樣可得到冷卻水的平均流速為：1.10.5 熱阻計算用式分別計算型腔壁與每一個冷卻水管之間的模具熱阻，其結果有：取鋼材的熱導率，則：也即1.10.6 凹模冷卻水管回路的總傳熱面積由式1有：1.10.7 凹模所需冷卻水管長度 (1-24)凹模中水管實際總長度為3m，所以為6根以上。10）雷諾數值的校核當時，水的運動粘度，由計算已知，據式有：故水的流動屬于穩(wěn)定的 流，有良好的冷卻效果。11）冷卻回路壓降計算為使冷卻水處于穩(wěn)定的 流狀態(tài)，在其他條件不變時，提高冷卻水的流速最為有效，但當流速過大時，流動阻力大增。冷卻回路過長，也會增大流動阻力，因此須校核在實際中能否提供所必須的

40、壓力降。計算壓力降公式為： (1-25)式中：冷卻水壓降水在時的運動粘度冷卻水的平均流速冷卻回路的長度冷卻回路因孔徑變化或改變方向所引起局部阻力的當量長度 數據代入式，得2 基于Pro/E的模具設計2.1 注塑模3D設計2.1.1 建立模具裝配模型1. 導入參照零件點選“模具”主菜單中的菜單項“模具模型”“定位參照零件”，選擇zhazhiji.prt，在“參照模型類型”選項欄處點選“按參照合并”單選鈕，默認參照模型名稱ZHAZHIJI_REF，回到“布局” 在“布局”對話框中單擊“參照模型起點與定向”，點選“動態(tài)”，即彈出“參照模型方向”對話框中，在“數值”文本框中輸入-90，再次回到“布局”

41、對話框，單擊預覽按鈕，結果如圖2-1所示。圖2-12. 創(chuàng)建并裝配模具工件點選自動創(chuàng)建工件的圖標，在圖形界面中選擇坐標系MOLD_DEF_CSYS作為模具原點，選擇工件形狀為標準倒圓角，在“整體尺寸”選項框的“直徑”文本框中輸入200，“+Z型腔”中輸入80，“-Z型芯”中輸入80，單擊確定按鈕，即可看到完成的模具裝配圖形如圖2-2所示。完成模具工件的裝配。圖2-2 3. 設置收縮率依次在主菜單中點選“收縮”“按尺寸”，即彈出“按尺寸收縮”對話框。取消選擇“更改設計零件尺寸”選項，并在“比率”文本框中輸入0.01，即完成了收縮率的設置。點選菜單項“收縮信息”，彈出“信息窗口”，查看收縮設置情況

42、后點選“完成/返回”。2.1.2 設計分型面1. 建立第1個分型面創(chuàng)建分型面之前，先建立一個以后需要多次用到的基準平面，按住Ctrl鍵在圖形界面選擇如圖2-3所示的曲線為參照，即創(chuàng)建了基準平面ADTM1。、圖2-3點擊分型面圖標進入創(chuàng)建分型面環(huán)境，點選 “混合選項”，依次點選“平行/規(guī)則截面/草繪截面”“完成”，在 “屬性”菜單中點選“直的/封閉端”，選擇剛剛建立的ADTM1作為草繪截面，點選“反向”“正向”“缺省”。選擇如圖2-4所示的點作為草繪參照，繪制如圖2-5所示的矩形截面。繪制完畢后長按鼠標右鍵，選擇“切換剖面”，繪制如圖2-6所示的矩形截面。在彈出的“深度”菜單中點選“完成”，并在

43、文本框中輸入17.161作為兩個截面之間的深度，點選對勾，點擊“曲面”“混合”“平行”“規(guī)則”。創(chuàng)建的曲面如圖2-7所示。 圖2-4圖2-5圖2-6圖2-7如圖2-8點選拉伸圖標，選擇“定義內部草繪”。選取剛剛混合生成曲面的頂面為草繪平面，利繪制如圖2-8所示的截面。在“拉伸”操控板中點選圖標，選取工件頂面為拉伸的終止平面，完成拉伸。按住Ctrl鍵在模型樹中選取剛剛創(chuàng)建的兩個曲面，點選合并圖標，選擇正確的合并方向后點選“合并”操控板中的確定圖標完成合并。點選拉伸圖標，選擇“定義內部草繪”。選取工件頂面為草繪平面，繪制如圖2-9所示的截面。在“拉伸”操控板中文本框中輸入3，選擇“封閉端”，完成拉

44、伸。在模型樹中選取拉伸2以及合并1生成的兩個曲面，選擇正確的合并方向合并。至此，第一個分型面創(chuàng)建完成，如圖2-10所示。圖2-9圖2-102. 創(chuàng)建第2個分型面點擊創(chuàng)建分型面圖標進入創(chuàng)建分型面環(huán)境，點選拉伸圖標，選擇“定義內部草繪”。選擇ADTM1為草繪平面，利用圖標選取如圖2-11所示圖元及其周邊圖元，繪制的草繪截面如圖2-12所示，在“拉伸”操控板中點選圖標，選擇工件頂面為拉伸的終止平面，勾選“封閉端”，點選操控板對勾完成拉伸。點擊拉伸圖標，進行草繪。利用圖標選取剛剛建立的拉伸曲面的邊界，如圖2-13所示，在文本框中輸入3作為偏移距離，點選對勾離開草繪。在“拉伸”操控板中輸入3作為拉伸距離

45、，點選圖標，點擊“選項”標簽，勾選“封閉端”，點選操控板對勾完成拉伸。在模型樹中選取剛剛建立的兩個拉伸特征，點選圖標，選擇正確的合并方向后點擊操控板對勾。至此，第二個分型面創(chuàng)建完成，其如圖2-14所示，點擊對勾離開創(chuàng)建分型面環(huán)境。圖2-11圖2-12圖2-13圖2-143. 創(chuàng)建第3個分型面點擊圖標創(chuàng)建曲面進入創(chuàng)建分型面環(huán)境，點選拉伸圖標，定義內部草繪。選擇如圖2-15所示曲面為草繪平面，繪制如圖2-16所示的草繪截面，在“拉伸”操控板中點選圖標，選擇工件底面為拉伸的終止平面，完成拉伸。點擊拉伸圖標，定義內部草繪。選取工件底面為草繪平面，點選圖標，在“類型”對話框中勾選“鏈”，在圖形界面選取剛

46、剛建立的拉伸曲面的兩條相鄰邊界，系統(tǒng)自動選取整個邊界，在文本框中輸入3作為偏移距離，拭去草繪好的直線，利用圖標選取拉伸曲面的直線邊界，然后將直線延伸使圖形封閉，拭去多余的曲線，其草繪截面如圖2-17所示，繪制完畢后離開草繪。輸入3作為拉伸距離，勾選“封閉端”，點選對勾完成拉伸。圖2-15圖2-16在模型樹中選取剛剛建立的兩個拉伸特征，選擇正確的合并方向合并。至此，第三個分型面創(chuàng)建完成，其如圖2-18所示，點擊對勾離開創(chuàng)建分型面環(huán)境。圖2-17圖2-184. 創(chuàng)建第4個分型面第四個分型面的創(chuàng)建步驟與創(chuàng)建第三個分型面類似。第一個拉伸的草繪截面如圖2-19所示，創(chuàng)建完成的分型面如圖2-20所示。圖2

47、-19圖2-205. 創(chuàng)建第5個分型面在模型樹中遮蔽工件，點選工具欄里創(chuàng)建曲面圖標，復制如圖2-21曲面。點選菜單項“曲面”“延伸”“完成”，在操控板中點選圖標，在模型樹中選擇ZHAZHIJI-WRK.PRT，單擊鼠標右鍵，選擇“取消遮蔽”，回到操控板點選圖標以退出暫停模式。點選操控板圖標延伸到面，并在圖形界面選取工件底面為延伸的終止平面，點擊標簽“參照”，單擊“邊界混合”文本框，并點擊細節(jié)按鈕，在圖形界面選取剛剛復制曲面的邊界，如圖2-22所示，點擊“鏈”對話框的確定按鈕。單擊操控板中對勾完成延伸。圖2-21圖2-22點選 “拉伸”圖標，定義內部草繪。選取工件底面為草繪平面點選圖標，選取延伸

48、完成的曲面邊界，在文本框中輸入3作為偏移距離，在“拉伸”操控板中輸入3作為拉伸距離，勾選“封閉端”，點選對勾完成拉伸。點選菜單項“曲面”“合并”，在圖形界面選取剛剛建立的拉伸和延伸曲面，選擇正確的合并方向后點選操控板中對勾圖標。至此，第五個分型面創(chuàng)建完成，如圖2-23所示。點選菜單項“完成/返回”。圖2-236. 創(chuàng)建第6個分型面點選工具欄“創(chuàng)建曲面”圖標進入創(chuàng)建分型面環(huán)境，選擇如圖2-24草繪平面。利用圖標繪制如圖2-25所示截面，點擊對勾圖標。圖2-24圖2-25點選菜單項 “拉伸”圖標，定義內部草繪。選取與平整時相同的草繪平面，利用圖標和繪制如圖2-26所示截面，在操控板中點選圖標，選取

49、如圖2-27所示為拉伸的終止平面，勾選“封閉端”，點擊對勾圖標完成拉伸。圖2-26圖2-27點選菜單項“曲面”“合并”，選取剛剛平整和拉伸生成的曲面，選擇正確的合并方向后點選操控板中對勾圖標完成合并。至此，第六個分型面創(chuàng)建完成，如圖2-28所示。點選菜單項“完成/返回”。圖2-282.1.3 建立澆注系統(tǒng)1. 建立主流道依次點擊菜單項“特征”“型腔組件”“實體”“切減材料”“旋轉/實體” “完成”，定義內部草繪。點選創(chuàng)建基準平面圖標，選取如圖2-29所示直線和基準點PNT1，點擊“基準平面”對話框的確定按鈕，系統(tǒng)自動選取創(chuàng)建的基準平面為草繪平面，選取基準點PNT1、工件頂面和ADTM1為尺寸參

50、照，繪制如圖2-30所示的截面，點選操控板中對勾，點擊菜單項“完成/返回”，完成主流道的創(chuàng)建。圖2-29圖2-302. 創(chuàng)建分流道依次點選菜單項“特征”“型腔組件”“流道”“半倒圓角”，在文本欄中輸入8作為流道直徑，選取ADTM1為草繪平面，進入草繪環(huán)境。選取主流道圓心和其它尺寸參照，繪制如圖2-31所示的截面，在彈出的“相交元件”對話框中依次點擊自動添加按鈕，點擊“流道”對話框中的確定按鈕，則第一段分流道創(chuàng)建完成。同上方法，在文本欄中輸入6作為流道直徑點選“使用先前的”“反向”“正向”，系統(tǒng)即進入草繪環(huán)境。繪制如圖2-32所示的截面，在彈出的“相交元件”對話框中依次點擊自動添加按鈕，點擊“流道”對話框中的確定按鈕，則第二段分流道創(chuàng)建完成。圖2-31圖2-323. 建立澆口依次點擊菜單項“特征”“型腔組件”“實體”“切減材料”“旋轉/實體”“完成”，定義內部草