模具設(shè)計與制造打火機畢業(yè)設(shè)計

1、打火機塑膠支撐件熱流道型注塑模設(shè)計【摘要】打火機的誕生改變了人們很多的生活習(xí)慣，而一次性打火機由于它特殊的情況（價格、方便性等等）更加得到人們的喜歡,所以在我們的生活中被普遍使用。其中塑膠支撐件是連接打火機按鍵與發(fā)火裝置的關(guān)鍵部位。本文敘述了其注塑模具設(shè)計的一般流程，包括塑膠件的工藝分析；模具具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計；及模具各種2D、3D工程圖的繪制；熱流道技術(shù)；注塑成型設(shè)備的選擇；相關(guān)參數(shù)的計算與說明等等。相比其他注塑模設(shè)計，本文采用目前模具設(shè)計中先進的熱流道技術(shù)，包括噴嘴的設(shè)計、流道板的具體參數(shù)的選擇與設(shè)計等等。在整個設(shè)計工作中，本文主要運用3D軟件SolidWorks2006來完成，此外還利用了M

2、oldflow軟件對塑件進行模流分析?！娟P(guān)鍵詞】熱流道；注塑模設(shè)計；SolidWorks2006；Moldflow；CAD【教師點評】該同學(xué)畢業(yè)設(shè)計的產(chǎn)品為市場上廣泛使用的一次性打火機塑膠件用注塑模具，應(yīng)用近年來逐漸興起的熱流道技術(shù)，該同學(xué)在現(xiàn)場實際調(diào)研的基礎(chǔ)上，努力鉆研模具設(shè)計技術(shù)、規(guī)范和方法，在畢業(yè)設(shè)計過程中，該同學(xué)積極進取，努力工作，并與課題組其他學(xué)生緊密協(xié)同，圓滿完成了各項預(yù)定的任務(wù)。所完成模具設(shè)計技術(shù)文件質(zhì)量高，完整規(guī)范，獲得模具畢業(yè)設(shè)計組相關(guān)指導(dǎo)教師的較高評價。1.前言1.1打火機簡介1.1.1打火機的發(fā)展歷程打火機的誕生可以追溯到人類學(xué)會取火的階段，自從兩根木棍之間擦出的火花在非

3、洲、亞洲和歐洲大陸上閃現(xiàn)以來，人類歷史產(chǎn)生上最早的“打火機”。隨著科技的發(fā)展,人們發(fā)明了電打火，把這種技術(shù)用在打火機上最成功的是日本。日本在打火機發(fā)展歷史中還有兩個最重要的貢獻是真正意義上的防風(fēng)打火機與一次性打火機的制造發(fā)明。一次性打火機于20世紀(jì)7080年代在日本誕生，它的出現(xiàn)改變了人們的生活方式，很快在全球流行開來。80年代初歐洲的BIC公司、瑞典火柴公司發(fā)明了一種免調(diào)節(jié)火苗的新技術(shù)，以后來居上的姿態(tài)，很快在市場上占據(jù)主動，上演了打火機歷史上一段長盛不衰的神話，20多年來始終占據(jù)著世界領(lǐng)先地位。90年代上海光明火柴廠首先引進日本技術(shù)，掀開了中國生產(chǎn)一次性打火機的歷史篇章。1.1.2我國打火

4、機的現(xiàn)狀與發(fā)展目前, 我國已形成了以溫州為代表的金屬外殼打火機生產(chǎn)基地和以寧波慈溪、余姚為代表的塑料電子打火機生產(chǎn)基地。我國每年打火機的產(chǎn)量在100億只左右，年銷售額70億元人民幣左右，約占世界打火機生產(chǎn)量的70左右1。面對中國的打火機行業(yè)的實際情況，歐美等發(fā)達(dá)國家筑起了技術(shù)性貿(mào)易壁壘，嚴(yán)重打擊我國打火機的對外貿(mào)易。為突破這種堡壘，促進我國的外貿(mào)發(fā)展，我國打火機生產(chǎn)企業(yè)必須嚴(yán)格加強標(biāo)準(zhǔn)化管理，從實際出發(fā)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量為重點，逐步建立起適應(yīng)我國市場經(jīng)濟體制要求和國際市場競爭需要的比較完整的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理體制和標(biāo)準(zhǔn)化工作運行機制，使標(biāo)準(zhǔn)化工作貼近市場、服務(wù)市場，全面地把企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提高到符合生產(chǎn)要求

5、和使用要求的水平，并采取了積極的應(yīng)對措施。在不斷提升自己的實力后，通過切磋等方式，制定屬于我們國家自己的行業(yè)規(guī)范，保護自己應(yīng)有的利益。1.2塑料注塑模技術(shù)1.2.1塑料及其應(yīng)用塑料是以高分子合成樹脂為主要成分的材料，它在一定的溫度和壓力條件下具有流動性，可以被模塑成型為一定的幾何形狀和尺寸，并在成型固化后保持其既有的形狀不發(fā)生變化。目前，塑料的品種已達(dá)300多種，常見的約30多種。按照其加工性能的不同可分熱塑性塑料和熱固性塑料。常用的塑料有PE、PP、PS、PMMA、ABS等等。本文設(shè)計的支撐件用到的材料就是ABS，它屬于熱塑性塑料。相對與其他加工材料，塑料具有特殊的物理力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性能

6、，以及優(yōu)良的成型加工性能，這些特殊優(yōu)點主要有以下幾個方面：1.塑料的密度小、質(zhì)量輕，塑料的密度約為0.92.3g/,而大多數(shù)在1.01.4 g/，所以在同樣體積下，塑料制品要比金屬制品輕得多；2.由于塑料的密度小，所以其強度比較高；塑料的絕緣性比金屬材料好，介電損耗低；3.生產(chǎn)實踐和科學(xué)試驗表明，絕大多塑料的化學(xué)穩(wěn)定性都很高；4.由于塑料是由聚合物高分子組成，柔韌性要比金屬大很多，所以其減震、隔音性能好。除了以上所說的幾點，許多塑料還都具有絕熱、防水、防潮、防透氣等特殊性能。作為日常用品，塑料的用途已經(jīng)廣為人知。1.2.2注塑成型工藝簡介塑料在成型加工過程中表現(xiàn)出的一系列特性，也就是塑料的成型

7、工藝特性，與塑料的品種、模具結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)，設(shè)計者必須對塑料的成型工藝有充分的了解，這樣才有利于合理地選擇設(shè)計模具，達(dá)到控制產(chǎn)品質(zhì)量的目的。塑料模塑成型的方法有很多，它主要的成型方法有注塑成型、吹塑成型、擠壓成型、壓縮成型、熱成型等。其中注塑成型是塑料加工中被廣泛應(yīng)用的方法之一，主要優(yōu)點是可以制造各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精密的成型制件、對各種塑料的成型適應(yīng)性強、成型周期短、可多腔成型等。注塑成型又稱注射成型，其成型的簡單過程為：利用注塑機將粒狀或粉狀的塑料原料熔融后，通過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)使其快速進入溫度較低的模具內(nèi)，充滿后經(jīng)過保壓和冷卻固化，形成與模腔形狀一致的塑料制品，然后開啟模具取出制件。注

8、塑成型在塑料制件成型中占有很大比重，約占塑料制品總量的2030，世界上注塑模具產(chǎn)量約占塑料成型模具總產(chǎn)量的50。用于注塑成型的通用塑料主要是PS、PE、PP、ABS四種。其中ABS塑料屬于高強度塑料，在注塑成型前需要預(yù)先干燥3 4。1.2.3 熱流道注塑模具技術(shù)熱流道注塑成型于20世紀(jì)50年代問世，經(jīng)歷了一段較長時間的推廣以后，其市場占有率逐年上升，80年代中期，美國的熱流道模具占注塑模具總數(shù)的15%17%，歐洲為12%15%，日本約為10%。但到了90年代，美國生產(chǎn)的塑料注塑模具中熱流道模具占40%以上，在大型制品的注射模具中則占90%以上5。熱流道注塑模具是無流道凝料注塑模具中最常見的一種

9、，通常分為絕熱流道注塑模具和加熱流道注塑模具兩種，也可以分為單型腔熱流道模具、多型腔熱分流道模具(外加熱)、閥式澆口熱流道模、內(nèi)加熱的熱分流道模具等四種。傳統(tǒng)注塑成型中，滯留在澆注系統(tǒng)內(nèi)的熔體冷卻固化后作為廢料,增加原材料消耗，降低了材料的利用率，增大注射機的能耗。熱流道注塑成型作為傳統(tǒng)注塑成型一個重要發(fā)展方向,其最大特點在于澆注系統(tǒng)內(nèi)的塑料不會凝固,也不會隨制件脫模,整個注塑過程可實現(xiàn)自動化，從而大大提高了材料利用率；使長流程流道成為可能，保證多型腔注塑生產(chǎn)的一致性，提高了制件的精度；澆注系統(tǒng)更人性化，通過溫度控制可實現(xiàn)充模過程的平衡。盡管在很多方面，熱流道模具與冷流道模具相比有顯著的優(yōu)點，

10、但熱流道模具也存在一些缺點與不足。概括起來有以下幾點。1.模具的總體成本上升。由于熱流道模具的元件價格比較貴，所以熱流道模具成本可能會大幅度增高。如果制件為小批量生產(chǎn)，成本價格貴是影響熱流道模具廣泛使用的主要問題之一。2.熱流道模具制作工藝要求高。由于熱流道模具需要精密的加工機械作保證，所以熱流道系統(tǒng)與模具的配合要求極為嚴(yán)格，否則在生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)很多嚴(yán)重問題，如噴嘴與澆口相對位置不好導(dǎo)致制品質(zhì)量嚴(yán)重下降等。 3.溫度控制系統(tǒng)的精確要求很高。    4.熱輻射難以控制，熱流道系統(tǒng)最大的毛病就是流道的熱量損耗，是一個需要解決的重大課題。   &#

11、160;   5.與冷流道模具相比，熱流道模具的生產(chǎn)操作與維修比較復(fù)雜，對這方面的技術(shù)人員要求較高6。由于快速自動化注塑成型工藝的發(fā)展，熱流道注塑模具正在我國逐漸推廣使用。在20世紀(jì)70年代，我國已經(jīng)有熱流道技術(shù)的應(yīng)用，從20實際90年代開始，已相繼創(chuàng)建了不少熱流道裝備的經(jīng)營企業(yè)。雖然目前我國的熱流道模具技術(shù)有了很大的進步，但是在模具設(shè)計和模具加工工藝、制造精度、表面粗糙度、加工模具的復(fù)雜程度以及模具的制造周期和使用壽命方面等與國外相比差距十分明顯。此外，模具工業(yè)的整體設(shè)備水平也存在相對落后和利用率低、高素質(zhì)的模具技術(shù)人才缺乏等現(xiàn)象。針對當(dāng)前國內(nèi)熱流道模具存在的情況，我國的

12、熱流道模具工業(yè)主要發(fā)展趨勢要包括以下幾個方面：熱流道元件的小型化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化；提高熱流道模具材料的耐磨性和耐熱性；開發(fā)更精密的溫控裝置，以便快速安全的啟動和操作；提高封合技術(shù)，防止模具泄露等等7。1.3我國塑料模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展方向從20世紀(jì)80年代以來，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，平均每年的增長速度均為13% ，在1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，到2000年我國模具總產(chǎn)值為260270億元，其中塑料模具占30%左右。在未來的模具市場中，塑料模具在模具總量中的比例還將逐步提高。 我國塑料模具工業(yè)從起步發(fā)展到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀(jì)，從總體來說，各個方面都有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。根據(jù)

13、各種顯示數(shù)據(jù)的表明，我國模具市場的總體趨勢是穩(wěn)定提升的，在未來的模具市場中，塑料模具的發(fā)展速度將繼續(xù)高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。在未來的發(fā)展中，精密、大型、復(fù)雜、長壽命塑料模具將成為主流，這類模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展的速度，其中國產(chǎn)化的占有率也會提高；在塑料模具設(shè)計制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)，先進的CAD/CAE/CAM技術(shù)對提高模具生產(chǎn)效率和質(zhì)量起到了直接的作用；推廣和應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注塑成型技術(shù)和高壓注塑成型技術(shù)，隨著生產(chǎn)的快速自動化要求，這類先進的成型技術(shù)將得到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用；開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具，隨著塑料工業(yè)的發(fā)展和進步，要求模

14、具的生產(chǎn)周期大大縮短和經(jīng)濟實用；提高塑料模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率，由于現(xiàn)代工業(yè)的分工越來越細(xì)，模具行業(yè)也要提高模具的標(biāo)準(zhǔn)化，方便模具各零件的生產(chǎn)加工和使用，縮短模具的生產(chǎn)周期；應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)；研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程等8。1.4畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)參考市面上的一次性打火機，設(shè)計打火機塑膠支撐件，包括塑件設(shè)計、工藝性分析CAE、確定收縮率和分型面、澆道系統(tǒng)的設(shè)計、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計與計算、模具結(jié)構(gòu)件設(shè)計、干涉分析(動態(tài)碰撞檢查)、零部件加工工藝方案制訂、注塑設(shè)備選擇、繪制模具設(shè)計圖紙等。為滿足大批量自動化生產(chǎn)的需要，該制件的設(shè)計選用熱流道型注塑模具。完成以上內(nèi)容后

15、要求打印模具的裝配圖紙和模具成型部分的零件圖紙，并完成符合相關(guān)規(guī)定、規(guī)范的畢業(yè)論文和提供完整的模具設(shè)計電子圖檔。1.5制品資料1.5.1制品的實物圖這次設(shè)計的制件是一次性打火機上的一個部件，制件的參考實物圖如圖1所示。1.5.2制品的市場調(diào)查市場上，不同公司生產(chǎn)的或同一公司生產(chǎn)的不同型號的一次性打火機，制件會存在差異。經(jīng)過市場上調(diào)查，找到一些打火機的樣品，如圖2所示，在樣品中可以看到有些一次性打火機支撐件與這次設(shè)計的制件的實物圖存在差異，主要是由于設(shè)計者設(shè)計的打火機的外觀與功能的不同。如圖1 制品的參考實物圖圖2 市場上的部分一次性打火機1.5.3制品三維模型根據(jù)制品的實物幾何特征和尺寸，利用

16、CAD軟件SolidWorks20069的三維模型中心模塊進行制件的三維造型，得到的制品3D效果如圖3所示，由于經(jīng)過自己的設(shè)計，所以用SolidWorks2006構(gòu)建出來的效果圖與制品的實物圖會存在差異。圖3 制品的3D視圖1.5.4制品零件圖并利用SolidWorks2006軟件的三維模型中心模塊，將構(gòu)建的制品3D模型圖轉(zhuǎn)換為2D視圖，如圖4所示。圖4 制品的零件示意圖2.熱流道注塑模具設(shè)計2.1概述注塑模具的設(shè)計是塑料模具工業(yè)中的一個重要的環(huán)節(jié)，模具的質(zhì)量直接影響生產(chǎn)制品的優(yōu)劣。注塑模具分為動模和定模兩大部分，定模部分安裝在注塑機的固定座板上，動模部分安裝在注塑機的移動座板上。注塑生產(chǎn)時，

17、定模與動模兩大部分閉合，塑料通過噴嘴進入模具的型腔內(nèi)，開模時，定模與動模兩大部分分離，頂出機構(gòu)講制件頂出，完成一次制件注塑過程。注塑模具的設(shè)計按其結(jié)構(gòu)特征來分主要包含成型部分的設(shè)計、模架的選用、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計、頂出機構(gòu)的設(shè)計、冷卻和加熱系統(tǒng)的設(shè)計等等。2.2模具設(shè)計環(huán)境與工具2.2.1 SolidWorks2006SolidWorks2006是由窗口環(huán)境下發(fā)展出來的3D實體模型建構(gòu)系統(tǒng)，提供產(chǎn)品設(shè)計師與工程師們一套節(jié)省時間的高效率電腦輔助設(shè)計工具。在SolidWorks2006里面包含的模塊有三維模型中心（3D Content Central）；模流分析簡化包（Moldfl

18、owXpress）；eDrawings工具（eDrawings）；SolidWorks瀏覽器（SolidWorks Explorer）；COSMOS有限元受力分析簡化包（COSMOSXpress）。常用到的是SolidWorks2006的前3個模塊。SolidWorks2006具有較強的建模功能，可靈活的進行實體與曲面功能交互運用，提供了一個與其它系統(tǒng)無所匹敵的兼容性，SolidWorks完全兼容AutoCAD的系列產(chǎn)品圖檔，并可通過SolidWorks強大的2D to 3D的功能，將2D圖檔經(jīng)視角等設(shè)置轉(zhuǎn)換而形成3D實體模型，讓舊有的2D圖檔再度重生。SolidWorks2006內(nèi)還包含應(yīng)力

19、/應(yīng)變分析功能(COSMOSXpress)、提升制造速度與精確度的CAM功能、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(PDM)等等。 在整個模具設(shè)計過程中，主要使用SolidWorks2006的三維模型中心模塊（3D Content Central）和模流分析簡化包模塊（MoldflowXpress）。2.2.2 MoldflowMoldflow系列軟件是塑料成型計算機輔助工程（CAE）的分析軟件，利用Moldflow分析軟件可以優(yōu)化模具設(shè)計、優(yōu)化注塑機參數(shù)設(shè)置、提高制件生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性、使制件具有更好的工藝性。因此自1976年發(fā)行世界上第一套流動分析軟件以來，經(jīng)過30多年的不斷發(fā)展，Moldflow系列軟件一直主

20、導(dǎo)著塑料CAE軟件的市場。在本次設(shè)計中，我們用到Moldflow系列軟件中的Moldflow Plastics Advisers(MPA),該產(chǎn)品為注塑成型過程提供了一個低成本但高效率的解決方案。該產(chǎn)品包含Moldflow Part Adviser(產(chǎn)品設(shè)計顧問) Moldflow Mold Adviser(模具設(shè)計顧問)。MPA主要的特點是：1.可以從任意的常用CAD系統(tǒng)（UG、Pro/E、CATAIA）中接受實體的STL格式文件，而且不需要作任何修改，具有很強的兼容性；2.無需劃分有限單元網(wǎng)格，可直接進行注塑成型分析，大大減少了設(shè)計周期；3.支持OpenGL技術(shù)，圖形處理速度高效、快捷；4

21、.相對其他塑料CAE軟件，其操作相對簡單易學(xué)。2.2.3 AutoCAD2004AutoCAD是Autodesk公司推出的計算機輔助設(shè)計軟件，由于其強大的功能，所以該軟件廣泛應(yīng)用于建筑、機械、電子等設(shè)計領(lǐng)域。本次畢業(yè)設(shè)計，運用該軟件進行塑膠制件、模具裝配及其零件工程圖的繪制和修改工作。 AutoCAD2004采用了XP風(fēng)格的操作界面，所有工具欄的圖標(biāo)都是真彩色的。相對與Autodesk公司以前推出的AutoCAD版本，AutoCAD2004可以支持無限次地撤消和恢復(fù)操作。在圖像管理方面功能也有所加強，如可以實現(xiàn)保存調(diào)出圖層狀態(tài)、圖層狀態(tài)的存盤、圖層的拷貝和圖層的轉(zhuǎn)換等功能。此外，AutoCAD

22、2004還提供了一個非常實用的保密功能。當(dāng)用戶需要對文件進行保存時，可以在“Save Drawing As”對話框右上角的 “Tools”，找到該命令下拉列表的一個項名為“Security Options”的命令，執(zhí)行后就可以設(shè)置訪問密碼了，這樣大大保護了設(shè)計者的隱私。2.3注塑模具設(shè)計流程2.3.1 注塑模具的傳統(tǒng)設(shè)計流程傳統(tǒng)的注塑模設(shè)計流程如圖5所示10。圖5 傳統(tǒng)注塑模具設(shè)計流程圖在進行設(shè)計之前，設(shè)計者應(yīng)該明確自己要設(shè)計的事項，要以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)設(shè)計模具。根據(jù)設(shè)計書的內(nèi)容，設(shè)計者應(yīng)熟悉塑件的幾何形狀、明確使用要求。然后對塑件進行成型工藝性的檢查，以確認(rèn)塑件各個細(xì)節(jié)是否符合注塑成型的工藝

23、條件，這可以利用一些塑料CAE分析軟件輔助分析。在對工藝性分析之后，利用CAD軟件進行塑件的型芯型腔造型，確定其收縮率和分型面。將塑件的型芯型腔設(shè)計完畢之后，根據(jù)塑件的參數(shù)，選取合適的模架。接下來的工作就是對模具的澆道系統(tǒng)、冷卻或加熱系統(tǒng)、模具其他構(gòu)件的設(shè)計，根據(jù)前面的設(shè)計，選擇合理的注射機，最后繪制模具的設(shè)計圖。隨著CAD/CAM技術(shù)在模具領(lǐng)域的發(fā)展，傳統(tǒng)的模具設(shè)計正在發(fā)生著重大變化，每個公司也有自己實際的一套操作手冊。但總的來說，設(shè)計的基本過程和內(nèi)容，均與傳統(tǒng)的設(shè)計基本相同。2.3.2基于SolidWorks2006的熱流道型注塑模具設(shè)計流程根據(jù)上述的傳統(tǒng)注塑模具的設(shè)計流程，結(jié)合自己畢業(yè)設(shè)

24、計的任務(wù)書，按照指導(dǎo)老師所提出的要求和建議，以及使用的CAD軟件Solidworks2006，自己設(shè)計出了一套熱流道型注塑模具的設(shè)計流程。流程的內(nèi)容如圖6所示。 圖6 注塑模具設(shè)計流程圖2.4注塑模具設(shè)計與參數(shù)計算2.4.1制件分析2.4.1.1制件工藝分析制件是一次性打火機上的塑膠支撐件，在接到設(shè)計任務(wù)并開始設(shè)計之前，應(yīng)對制件的實物特征（幾何特征和尺寸特征等）和使用要求進行仔細(xì)地分析和研究，并結(jié)合注塑成型的工藝對成型的難易程度進行綜合考慮，以在保證制件的質(zhì)量和使用要求的前提下，盡量選用較簡單的模具結(jié)構(gòu)，減小模具制造難度和降低加工成本。2.4.1.1.1制件所用材料的性能從制件的實物分析，可以

25、知道本次設(shè)計的塑膠支撐件所用材料是塑料ABS，化學(xué)名稱是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名稱是Acrylonitrile Butadiene Styrene。ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS、SAN、BS的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌、硬、剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。 ABS塑料的密度是1.041.06 g/。ABS的成型時收縮率為0.30.8%。成型時，溫度為200240。ABS塑料需要在料斗中的進行預(yù)熱干燥，干燥的工藝條件為在8090條件下干燥2個小時。ABS的使用溫度不高，一般不超

26、過80。ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性。ABS塑料燃燒緩慢，火焰呈黃色，且有黑煙。燃燒后塑料會軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但且沒有熔融滴落的現(xiàn)象。 ABS工程塑料具有突出的力學(xué)性能和優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強度、電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性，尺寸穩(wěn)定性好，成型加工和機械加工較好。由于其突出的性能，ABS塑料被廣泛用于制造電器外殼、手機、電話機殼、容器等，也用于生產(chǎn)板料、管料等產(chǎn)品3。在設(shè)計時應(yīng)注意ABS塑料的一些相關(guān)問題。要求模具分型面、配合面的精度要高，以免溢料。塑料ABS的一些注塑工藝參數(shù)見表1。表1 ABS注塑工藝參數(shù)注射機

27、類型螺桿式保壓力（MPa）3070螺桿轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）2060注射時間（s）35噴嘴形式直通式保壓時間（s）1530噴嘴溫度（）180260冷卻時間（s）1030模具溫度（）4085成型周期（s）3070注射壓力（MPa）601002.4.1.1.2制件結(jié)構(gòu)工藝性分析塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對成型工藝方法的適應(yīng)性。在塑料的實際生產(chǎn)中，成型會對制件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸精度等提出要求，以便降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，保證成功產(chǎn)出性價比高的塑料制件。因此，高質(zhì)量的注塑產(chǎn)品，在設(shè)計產(chǎn)品時就應(yīng)該充分考慮其結(jié)構(gòu)的工藝性。這次設(shè)計的塑膠支撐件整體體積較小，外形雖然規(guī)則，但結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。里面有較多的槽位，

28、但對與其他制件的配合不受影響，所以從以下幾點去分析塑件。（1）塑件壁厚塑料制件的壁厚是最重要的結(jié)構(gòu)要素。制件的壁厚太大，則塑料在模腔中需要冷卻的時間較長，產(chǎn)品的生產(chǎn)周期也會隨著延長；制件的壁厚太薄，制件的剛性較差且不耐壓，在脫模過程中容易發(fā)生變形。另外，壁厚太薄，流動阻力加大，造成塑料的填充不滿，成型比較困難。此外，制件的壁厚原則上要求一致，因為壁厚不均勻，在成型時會出現(xiàn)收縮不均勻，產(chǎn)成縮孔，以致發(fā)生變形或開裂。從參考實體上測量出，制件的大部分壁厚比較均勻，大約為0.50.8mm，某些部位的厚度可以達(dá)到11.5mm?？紤]到ABS塑料的收縮率為0.5左右，以及在模具設(shè)計中，需要對制件進行拔模斜度

29、的設(shè)計，所以對制件的平均壁厚修改為0.8mm，參考實體上大于平均壁厚的由于其工作要求，所以按照之前的幾何尺寸定義。這樣的修改有利于制件的注塑，保證了制件的質(zhì)量。（2）開模方向選擇正確的開模方向不但有利于降低模具設(shè)計的難度，也有利于制件的順利開模和頂出，保證制件的質(zhì)量。從塑膠支撐件的實體參考模型可以看出，制件的底部是水平平面，因此開模方向應(yīng)該垂直于底部方向，由下往上頂出。由于制件兩邊各有一個小槽需要進行側(cè)抽芯，這樣的開模方向可以大大減少側(cè)抽芯機構(gòu)的設(shè)計難度。（3）拔模斜度為了制件可以順利從模腔中脫出，在平行于開模方向的制件表面上，必須設(shè)計一定的拔模斜度。在不影響尺寸精度的情況下，制件的內(nèi)外表面都

30、應(yīng)該設(shè)計拔模斜度。設(shè)計之前，對制件定義的拔模角度為3°，但是在實際制件的設(shè)計中發(fā)現(xiàn)，如果拔模角度太大，所設(shè)計的制件會出現(xiàn)局部壁厚過薄，影響制件的注塑生產(chǎn)質(zhì)量，所以必須降低拔模斜度。由于制件的壁厚相對比較薄，不能設(shè)計太大的拔模角度，根據(jù)設(shè)計當(dāng)中出現(xiàn)的情況，所以對于這個制件設(shè)計了1°的拔模斜度，得出的設(shè)計效果符合產(chǎn)品要求。（4）加強筋加強筋是制件上的突出物，用來改善制件的強度和剛度。加強筋的方向應(yīng)與模具的開模方向一致，便于脫模。從參考實體上可以看到，制件在兩個通孔中間的位置合理設(shè)置了加強筋。增加了制件剛性，減少變形。制件中加強筋的設(shè)計同時能承受較大的頂出力，有利于布置頂桿。同時

31、，加強筋厚度約等于制件壁厚，有利于塑料的充模。（5）制件的尺寸與精度不同塑料材料有其固定的標(biāo)準(zhǔn)收縮率，收縮率小的材料，產(chǎn)品的尺寸誤差就很小，容易保證尺寸精度。ABS塑料材料的收縮率為0.5，所以制件的尺寸精度可以得到保證。根據(jù)參考實體的尺寸，設(shè)計的制件的幾何尺寸（長×寬×高）為24×13×19（mm），尺寸的公差為或更大。（6）圓角塑料制件的內(nèi)外表面的交接處，一般都應(yīng)設(shè)計成圓角，可以避免尖角引起的應(yīng)力集中，改善制件的強度，也減少塑料流動的阻力。從實體上可以看出，制件在面與面之間的交接處都設(shè)計了圓角過渡，這樣不僅可以避免制件尖角處的應(yīng)力集中，提高制件強度，

32、而且可以改善熔料的流動狀態(tài)，降低充模阻力，使充模更容易。根據(jù)經(jīng)驗公式，圓角半徑一般設(shè)計為R0.25H(H為壁厚的大小)，所以大部分圓角半徑為0.2mm。另外，加強筋的頂端及根部等處也應(yīng)設(shè)計成圓角。2.4.1.2 計算制件的體積和質(zhì)量根據(jù)前面所提的制件材料工藝性能可知，ABS的密度為1.041.06 g/cm3, ABS收縮率為0.30.8。所以取制件的密度為1.05g/cm3，收縮率為0.5。使用SolidWorks2006的分析測量實體功能，可以自動計算出制件的體積為，根據(jù)測出的體積，以及制件所用塑料的密度，可以算出每個制件的質(zhì)量，由于模具采用一模四腔，所以制件總的質(zhì)量為：0.74×

33、;42.96g2.4.2 DFMDFM（Design For Manufacturing）是現(xiàn)在大部分模具公司在對制件進行模具設(shè)計之前的一項初步構(gòu)思設(shè)計。其主要對象是型芯型腔部分要如何設(shè)計才能滿足制件的要求，內(nèi)容主要是成型的澆口、分型面，側(cè)抽芯機構(gòu)的構(gòu)思。另外，DFM需經(jīng)過客戶或產(chǎn)品設(shè)計者的同意后才可進行具體的模具設(shè)計工作。2.4.2.1 成型澆口位置選擇與類型從制件的實物特征分析，一方面是考慮到熱噴嘴的尺寸在制件上的定位問題，另一方面是考慮到頂桿的排布問題，所以將澆口的位置設(shè)在制件的底部凹槽的中間位置上。澆口的形式為點點澆口。使用SolidWorks2006自帶的MoldflowXpress

34、模塊。對所選的澆口位置進行分析，澆口的位置如圖7所示。圖7 澆口的位置制件選用的材料為ABS，熔化溫度為默認(rèn)的230，注模溫度為默認(rèn)的60。得到的分析結(jié)果如圖8所示。圖8 分析所得結(jié)果從軟件模擬得到的結(jié)果顯示，之前所選的澆口位置選擇得當(dāng)，制品容易填充，質(zhì)量易被接受。制件的模擬充模時間為0.3秒，如圖9所示。圖9 充模時間在利用Solidworks2006的MoldflowXpress對制件進行澆口位置的分析之后，使用Moldflow Plastics Advisers(MPA)中的Moldflow Mold Adviser(模具設(shè)計顧問)對制件填充過程進行模擬分析。將SolidWorks200

35、6中制件的三維模型轉(zhuǎn)換成STL格式，并和材料的相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)入該軟件中可得出分析結(jié)果。對最佳澆注口位置的模擬分析，得到的結(jié)果如圖10所示。從得出的結(jié)果與在SolidWorks2006中的MoldflowXpress得到的結(jié)果相符合。在Moldflow Mold Adviser中進行制件澆注過程的模擬仿真，首先選擇澆注口的位置，調(diào)整制件視圖位置，然后根據(jù)一模四腔的設(shè)計要求，復(fù)制制件。根據(jù)制件的大小設(shè)定模板的幾何尺寸，設(shè)定流道的類型為熱流道，然后設(shè)定流道的類型和大小、澆口的類型和大小、主流道的類型和大小，自己定義流道與澆口的排布，最后選擇不同公司所生產(chǎn)的ABS的不同參數(shù)，選擇一種跟自己設(shè)計的內(nèi)容相接近

36、的一種，最后進行充模模擬仿真。圖10 最佳澆口位置的分析模擬仿真結(jié)果如圖11圖15所示。包括的內(nèi)容有Full Time、Confidence of Fill、 Injection Pressure、Pressure Drop、Flow Front Temp等等。CAE分析在模具設(shè)計中占有很重要的影響作用，它對制件的澆注成型可以進行模擬分析，得到的結(jié)果最所設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)提供了重要的參數(shù)，保證了模具的高品質(zhì)，降低了設(shè)計的成本和周期。圖11 Full Time 圖12 Confidence of Fill 圖13 Injection Pressure圖14 Pressure Drop圖15 Flow

37、 Front Temp.從Moldflow Mold Adviser的分析可以知道，自己設(shè)定的澆口位置和材料參數(shù)在制件的填充過程和成型質(zhì)量均可以接受。但是模擬過程仍然產(chǎn)成一些問題，如制件的表面凹陷和表面溫度問題，所以需要在模具中加入冷卻系統(tǒng)，通過布置合理的水路，加強注塑的效果和質(zhì)量。模擬過程中，制件上出現(xiàn)了一些的氣泡，這個問題的解決可以利用模板制件的縫隙和頂桿的間隙等排除。2.4.2.2 分型面位置與形式定模與動模相接觸的面稱為分型面，它是用于將冷卻凝固的制件從模腔里面取出的接觸面。分型面的選擇的好壞對制件的質(zhì)量、模具結(jié)構(gòu)及其制造、生產(chǎn)操作的難易等都有很大的影響。按分型面的形狀來分，有平面分型

38、面、曲面分型面和階梯型分型面。通常遵循以下原則：（1）分型面的選擇應(yīng)有利于制件的脫模和簡化模具結(jié)構(gòu)；（2）分型面應(yīng)盡可能選擇在不影響外觀的位置，但要方便溢料的消除和修整；（3）分型面應(yīng)有利于排氣；（4）分型面的選擇應(yīng)保證制件的尺寸精度和外觀質(zhì)量要求等；（5）分型面的選擇應(yīng)有利于模具零件的加工與制造；（6）分型面的選擇應(yīng)有利于側(cè)向抽芯2 3 4。制件的開模方向是垂直向上，而且設(shè)置了1°的脫模斜度。分型面的形狀為平面分型面，選擇在塑件底面，如圖16所示。這樣有利于制件的脫模而且不會影響制件的外觀質(zhì)量，還可以利用其間隙和型芯、推桿等間隙排氣。圖16 分型面2.4.3 分型前準(zhǔn)備2.4.3.

39、1關(guān)閉曲面分模的過程實際就是做出一個面將模仁部分分割成凸模和凹模兩部分，但這樣的面必須封閉，而且要讓SolidWorks2006軟件識別出來。由于這個制件在分模的平行方向上存在著兩個通孔，所以首先要把該平面上開放的孔覆蓋起來，形成一個封閉平面。那些需要覆蓋的孔就是分模以前需要完成的工作，在Solidworks2006里面，這個步驟叫做關(guān)閉曲面，關(guān)閉曲面之后制件的效果圖如圖17綠色版面所示。圖17 關(guān)閉曲面之后制件的效果圖2.4.3.2 模仁（型芯和型腔）尺寸的選定一般成型零件尺寸的理論計算相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，在現(xiàn)實中，模具設(shè)計師都是根據(jù)經(jīng)驗去選定模仁的尺寸，下面是兩組經(jīng)驗數(shù)據(jù)：（1）兩板模：模仁的邊界

40、與模板邊界的距離一般為4070mm, 三板模：模仁的邊界與模板邊界的距離一般為60100mm,如有滑塊要適當(dāng)加大距離（2）制件尺寸小于150×150mm，高度小于30mm，則制件與模仁邊界距離的取值一般為1525mm; 制件尺寸大于150×150mm，則制件與模仁邊界距離的取值一般為2550mm。 根據(jù)以上的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，設(shè)計制件的型芯型腔大小為60×50mm，高度為50mm。利用SolidWorks2006的切削分離功能，設(shè)計出一個制件的模仁形狀，如圖18所示。圖18 制件的型芯型腔部分2.4.4. 型腔排列采用多型腔的排列。多型腔在模具上通常采用圓形排列、H型排列

41、、直線型排列以及復(fù)合型排列等。多型腔排列在設(shè)計上應(yīng)注意以下幾點：（1）盡可能采用平衡式排列，以便澆注系統(tǒng)的平衡性，確保制件質(zhì)量的均一和穩(wěn)定；（2）型腔布置和澆口位置應(yīng)盡量對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象；（3）型腔排列應(yīng)緊湊一些，減小模具的外形尺寸；（4）圓形排列加工麻煩，除圓形制品和一些高精度制品外，在一般情況下常用H型排列和直線型排列，且盡量選用H型排列，因為該平衡性更好10。制件屬于一次性打火機上的一個零件，是屬于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，所以采用多型腔的排列，設(shè)計為一模四腔的布局方式。另外，雖然該制件的幾何尺寸不大，但內(nèi)部的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，在左右兩邊各有一個需要側(cè)抽芯的小槽，在全面考慮之后，

42、選用直線型排列的形式。在SolidWorks2006里面，將之前所設(shè)計好的型芯型腔復(fù)制，并分別將型芯和型腔做成一個組合，如圖19所示，方便側(cè)抽芯機構(gòu)的設(shè)計。組合后，型芯型腔部分的尺寸(長×寬×高)為240×50×50mm。圖19 直線型排列2.4.5 分型根據(jù)前面DFM的構(gòu)思，以底面為分型面創(chuàng)建出型芯和型腔。在SolidWorks2006設(shè)計中，完成制件的分型面、關(guān)閉曲面、切削分離和復(fù)制實體并做子裝配組合之后，可以將制件的型芯和型腔部分分離，分型后得到的型芯和型腔部分如圖20、圖21所示。（a）（b）圖20 型芯部分(a)單個型芯部分 (b)一模四個型芯

43、部分（a）(b)圖21 型腔部分 (a)單個型腔部分 (b)一模四個型腔部分2.4.6 模架的選擇與調(diào)入2.4.6.1 概述在現(xiàn)代模具工業(yè)中，模具設(shè)計主要是對成型制件外形的凹、凸模（型腔、型芯）零件以及開模和脫模方式進行設(shè)計，而模具上的大部分零部件可以從專門廠家直接選購，對于一些特殊的，也可以要求廠家另外加工生產(chǎn)。尤其是模架的選購，如果設(shè)計制造一套非標(biāo)準(zhǔn)模架，可能需要花費很多的時間、資金和人力，但是根據(jù)設(shè)計的參數(shù)，選擇合適的廠家、選購合適的模架，則可降低模具生產(chǎn)的費用，也縮短了設(shè)計的周期?？偟膩碚f，模具零件的選購大大節(jié)約了模具制造時間和費用?，F(xiàn)在，一般的模具廠家設(shè)計制造出一套中等復(fù)雜程度的注塑

44、模具，可以在20天左右的時間里完成。2.4.6.2 標(biāo)準(zhǔn)模架的分類注塑模具的標(biāo)準(zhǔn)模架有很多種類，而塑料注塑模模架國家標(biāo)準(zhǔn)有兩個，即塑料注塑模中小型模架及技術(shù)條件和塑料注塑模大型模架。由于分類方式的不同，模架的叫法也不同。其中，在廣東珠江三角洲地區(qū)，流行的港臺標(biāo)準(zhǔn)與國家標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)基本是一樣的。對于標(biāo)準(zhǔn)模架，按澆口的形式分，模架分為大水口模架和小水口模架兩大類（香港地區(qū)將澆口稱為水口）。大水口模架是指采用除點澆口外的其它澆口形式的模具（二板式模具）所選用的模架，小水口模架是指澆口采用點澆口模具（三板式模具）所選用的模架。大水口模架共有四種型式，分別是A型、B型、C型和D型；小水口共有八種型式，分別是

45、DA型、DB型、DC型、DD型、EA型、EB型、EC型和ED型，其中以D字母開頭的四種型號適用于自動切斷澆口模具的模架3。2.4.6.3 選擇模架市場上，模架的種類有很多，不同廠家生產(chǎn)出來的模具也存在差異。具體選哪種模架形式主要根據(jù)個人的愛好及所具有的加工設(shè)備而定。根據(jù)前面的DFM分析，確定采用點澆口，選擇龍記公司提供的小水口標(biāo)準(zhǔn)模架庫。模架的尺寸型號根據(jù)型芯型腔的長寬來確定的。型芯型腔總的長度為240mm，寬為50mm以及一模四腔的布局形式，根據(jù)前面提到的經(jīng)驗值數(shù)據(jù)，在型芯型腔較長一側(cè)的方向上，左右兩邊加上55mm的距離，則總的長度為350mm，型芯型腔在寬的方向上，由于需要設(shè)計側(cè)抽芯機構(gòu)，

46、所以每一邊加上75mm的距離，則總的長度為200mm。因此選擇尺寸型號為2035的模架。由于澆口設(shè)計成能自行拉斷的結(jié)構(gòu)，又為了配合注塑機使用大多數(shù)采用工字模，所以模架的型式采用DAI型。龍記公司提供的具體尺寸數(shù)據(jù)如表2所示。表2 龍記模架可供選擇的尺寸面板闊度PW直身模300工字模350 A 、B板厚度35405060708090100110120130標(biāo)準(zhǔn)方鐵90加高方鐵100120吊環(huán)絲孔M20根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)選擇A板的厚度為50mm，B板的厚度為50mm，因為制件最高的距離為19mm，所以選擇標(biāo)準(zhǔn)方鐵90mm，其它尺寸按原先的標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)定。利用SolidWorks2006的二次開發(fā)程序，輸入

47、上面所設(shè)定的參數(shù)，調(diào)入模架，并把模仁放置于模架中。由于本次設(shè)計的模具是熱流道型注塑模設(shè)計，在模架里面要放置熱流道系統(tǒng)，所以在普通注塑模架的基礎(chǔ)上，在A板的上面設(shè)計增加了三塊板，如圖22所示。圖22 模架2.4.7 澆注系統(tǒng)設(shè)計2.4.7.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計原則塑料制件在注塑成型時，塑料在注射機噴嘴中熔融，經(jīng)過主流道、分流道，最后通過澆口進入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻固化后可得到所需的制件。所以注塑模具的澆注系統(tǒng)是指從注射機噴嘴到型腔的塑料熔體的流動通道。澆注系統(tǒng)的設(shè)計是注塑模具設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，占有非常重要的地位，它的設(shè)計合理與否對注塑的成型周期和制件質(zhì)量（幾何特征、物理性能、尺寸精度等）都有直接

48、影響。因此，澆注系統(tǒng)的作用是保證塑料熔體順利、平穩(wěn)地填充到型腔當(dāng)中，在這個過程中，把壓力充分地傳遞到各個部位，以便于獲得組織緊密、外形清晰的塑料制件。由于澆注系統(tǒng)在模具設(shè)計中的重要地位，所以設(shè)計時應(yīng)遵循如下原則：（1）型腔布置和澆口開設(shè)的部位應(yīng)對稱，防止溢料現(xiàn)象的產(chǎn)生；（2）型腔和澆口的排列要合理，盡量地縮小模具的外形尺寸；（3）流程應(yīng)盡可能短，斷面尺寸適當(dāng)（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費大），且應(yīng)盡量減小彎折，降低壓力損失，縮短填充時間；（4）對多型腔應(yīng)盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置；（5）在滿足充滿型腔的前提下，澆注系統(tǒng)的容積應(yīng)盡

49、量小，以減少塑料的耗量；（6）澆口位置要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不應(yīng)影響塑件的外觀。（7）澆注系統(tǒng)的排氣要良好，能夠順利地引導(dǎo)熔融塑料填充到型腔的各個深度，不產(chǎn)成渦流和紊流，并能使模腔內(nèi)的氣體順利排除3 4 10。澆注系統(tǒng)的設(shè)計包含了主流道的設(shè)計、冷料井的設(shè)計、分流道的設(shè)計、澆口的設(shè)計等。其中澆口又稱進料口，是連接分流道末端與型腔入口之間的一段細(xì)短的流道（直接澆口除外），它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的位置對制件的質(zhì)量有直接的影響，位置選擇不當(dāng)會產(chǎn)生變形、熔接痕、凹陷等等。所以在一般的澆注系統(tǒng)設(shè)計中，澆口的設(shè)計要注意以下幾點：（1）澆口的位置應(yīng)使充模的流程最短

50、；（2）澆口的位置應(yīng)有利于排氣；（3）澆口的位置的選擇應(yīng)該避免制件的變形；（4）澆口的位置避免選擇在細(xì)長薄壁上；（5）澆口的位置設(shè)計應(yīng)該避免產(chǎn)生熔接痕2 11。這是傳統(tǒng)模具設(shè)計的重要設(shè)計環(huán)節(jié)，對于本次畢業(yè)設(shè)計，采用的是熱流道型注塑模具設(shè)計，所以澆注系統(tǒng)的設(shè)計與熱流道系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)合在一起，流道和澆口的直徑大小，主流道與分流道的布置等內(nèi)容將在熱流道系統(tǒng)中提及，所以這部分將省略。2.4.8熱流道系統(tǒng)2.4.8.1概述熱流道系統(tǒng)是相對于冷流道系統(tǒng)說的，熱流道注塑模是無流道凝料注塑模中最常見的一種，是注塑成型技術(shù)發(fā)展的新階段。由于快速自動化注塑成型工藝的發(fā)展，熱流道注塑模具正逐步推廣使用，且應(yīng)用的廠家越

51、來越廣泛，積累起來的技術(shù)成果也與日俱增。熱流道注塑模與一般注塑模具（冷流道注塑模具）相比，具有以下幾方面的優(yōu)勢：（1）由于有加熱器，流道凝料不需脫模，整個注塑過程可實現(xiàn)自動化，從而大大提高了材料利用率； （2）對澆口系統(tǒng)的統(tǒng)一控制，使長流程流道成為可能，保證多型腔注塑生產(chǎn)的一致性，提高了制件的精度；（3）澆注系統(tǒng)更人性化，通過溫度控制可實現(xiàn)充模過程的平衡；（4）減少進料系統(tǒng)壓力損失，充分利用注塑壓力，有利于保證制件質(zhì)量；（5）與雙分型面的三板模相比，流道更短；（6）保壓時間更長，減小塑料制件的收縮率。如前所述，熱流道模具可分為單型腔熱流道模具、多型腔熱分流道模具(外加熱)、閥式澆口熱流道模、內(nèi)

52、加熱的熱分流道模具等四種。典型的熱流道結(jié)構(gòu)，主要由主流道噴嘴、流道板、噴嘴、加熱和測溫元件以及其他安裝和緊固零件組成。熱流道系統(tǒng)的塑料熔料輸送過程可描述為：注射機料筒射來的熔體經(jīng)過主流道分送到流道板中的分流道，最后經(jīng)過噴嘴將熔體射進模具的型腔內(nèi)，熔體進入型腔需經(jīng)澆口的調(diào)節(jié)12。2.4.8.2噴嘴熱流道噴嘴是熱流道系統(tǒng)的終端，它包括加熱器，熱電偶和澆口。它將熔體輸送到模具的型腔中。熱流道噴嘴也是熱流道系統(tǒng)的購置部件，包括主流道噴嘴和注射點的噴嘴。主流道噴嘴，也稱中央噴嘴，有關(guān)零件組成部件也被稱為主流道杯。主流道噴嘴可直接注射成型塑料制件的型腔，也就是沒有分流道和流道板，這種熱流道噴嘴被稱為單噴嘴

53、。另外一類的主流道噴嘴下游有多個噴嘴注射型腔，這是多噴嘴的熱流道系統(tǒng)。本文設(shè)計的是后者，注射機射來的熔體經(jīng)過主流道杯送到流道板里面的分流道，后經(jīng)注射點的噴嘴由澆口進入模具型腔內(nèi)。另外一種就是注射點的噴嘴，許多場合，這種購置的噴嘴沒有澆口套零件，由模具制造者將澆口制造在定模上。不帶澆口的噴嘴，有輸出的流道，把熔體導(dǎo)入到注射點。噴嘴是熱流道系統(tǒng)中的復(fù)雜部件，其種類繁多。分類也有很多種，以下是其中一些分類形式：從加熱類型分類，噴嘴有外部加熱、內(nèi)部加熱、兩者混合加熱。從功能分類，分主流道噴嘴和注射點噴嘴。從澆口類型分類，有開式噴嘴、頂針式噴嘴、開關(guān)式噴嘴和邊緣式噴嘴，熱流道行業(yè)通常以澆口的類型來命名噴

54、嘴。從注射點的數(shù)目分類，分單噴嘴和多點噴嘴。除了按以上的形式來分類外，還有按噴嘴的流道分類、按澆口布置和噴嘴的殼體分類等等13。本次設(shè)計的制件的幾何尺寸較小，寬度為13mm,所以選用的噴嘴必須考慮到這些因素。在常見的四種噴嘴中，我選用了頂針式噴嘴，如圖23所示。在熱流道行業(yè)，這種噴嘴的應(yīng)用在增加中。這種噴嘴的主要特點就是噴嘴在制件上殘留的廢料少，無定形和結(jié)晶型塑料都需要應(yīng)用這種噴嘴。它有較小的澆口直徑范圍，為0.83mm，留在制品上的是很低的環(huán)圈。對于很小的制件，可用直徑為0.5mm的澆口。對于不同類型的塑料，為了得到美觀的制件外表，澆口直徑的選擇范圍也有差異。頂針式噴嘴也有不同的種類，大體可

55、分為三類：加熱魚雷頂針、魚雷頂針、管道頂針13。其中，加熱魚雷頂針式噴嘴有較小的徑向直徑，較多地用于多型腔的小制件注塑。根據(jù)這三類頂針各自的性質(zhì)，本次設(shè)計選用不帶澆口的加熱魚雷頂針式噴嘴，型號為KBS13，噴嘴的外直徑為25mm,噴嘴的流道直徑D為8mm，澆口直徑d為1mm，噴嘴長度L104mm圖23 頂針式噴嘴2.4.8.3流道板熱流道的流道板是整個熱流道系統(tǒng)的中心部件，它的作用是將主流道噴嘴傳輸來的塑料熔體經(jīng)流道平衡的輸送到各個注射點的噴嘴里面。流道板的結(jié)構(gòu)繁多，而且隨著模具行業(yè)的不斷發(fā)展，該部件的技術(shù)也在不斷發(fā)展。流道板常見有管式和板式結(jié)構(gòu)。其中管式流道板雖然體積小、熱效率高、防腐蝕，但

56、是需專門設(shè)計，而且加工和裝配也較為困難。所以常用的是板式結(jié)構(gòu)，而且是外加熱的。板式結(jié)構(gòu)的流道板懸架在熱板框中，上有定模固定板，下有定模板（有時會在定模板上添加一塊板）。流道板是由電加熱器加熱的高溫器件，四周是低溫模板。為了與外界絕熱，流道板的上下平面以及它的四周和模板間都有間隙。在模具中央軸線上，流道板與定模板（或附加板）之間配有中心定位銷，中心定位銷與流道板是緊密配合的。流道板的邊緣還設(shè)計有止轉(zhuǎn)定位銷，它在模板平面的徑向，必須有足夠的間隙，它只能限制流道板的轉(zhuǎn)動。流道板上的這兩種定位銷保證了流道板與其他部件的定位精度，保證了流道板與噴嘴的流道的對準(zhǔn)，同時防止了流道板產(chǎn)成過大的熱應(yīng)力和熱變形。熱流道板的選擇或設(shè)計有些基本要求必須滿足：對于多型腔的塑料充模要有合理的分配；流道板加熱升溫較快，且溫度控制可靠有效；流道板與模具的絕熱良好，且與噴嘴間無熔體泄漏等等。為了熔體能平衡地輸送到注射點的噴嘴上，流道板上的流道就應(yīng)該有合理的幾何參數(shù)，流道的長度和直徑首先在滿足注射點的數(shù)目和排布的情況下，輸送熔體的流動速率也要合理。為了實現(xiàn)充模的平衡，可以通過兩個途徑來實現(xiàn)：（1）通過設(shè)計相等的流徑長度，給予幾何參量的平衡，也就是自然平衡。這種平衡是基于對各注射點流徑的排布，對所有的型腔的流道、澆口的長度都是相等的。流道分叉后，常見的有一分二、一分三和一分四，將流道合理的縮小。（2）根據(jù)流徑長度