II基于UG的汽車電器插座注塑模具設(shè)計案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u32043基于UG的汽車電器插座注塑模具設(shè)計案例概述 1292761.1注塑模設(shè)計的一般流程（Generalprocessofinjectionmolddesign） 2245841.2塑件的建模(Modelingofplasticparts) 26971.3塑料的選擇原則(Theselectionprincipleofplastic) 374771.1.1塑料種類的確定 4135721.1.2塑件材料成型性能 5110061.1.3塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 5305411.1.4塑件尺寸及精度 652151.1.5塑件表面粗糙度 6207671.4型腔數(shù)目和布局(Numberofcavitiesandlayout) 7207771.4.1型腔數(shù)目 760401.4.2型腔布局分析 7297801.5注塑機的選型及校核（Selectionandcheckofinjectionmoldingmachine） 87601.5.1塑件的體積和質(zhì)量 824871.5.2注射量的校核 8148221.5.3注塑機型號的確定 917341.5.4最大注射壓力的校核 10183771.5.5塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核 1035951.5.6模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核 11242801.6成型零件設(shè)計（Moldingpartdesign） 118681.6.1成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 1230341.6.2成型零部件工作尺寸的計算 1480241.7澆注系統(tǒng)的組成與設(shè)計（Compositionanddesignofgatingsystem） 16288411.7.1澆注系統(tǒng)組成 16250941.7.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則 1610051.7.3主流道的設(shè)計 1726711.7.4分流道的設(shè)計 1919741.7.5澆口的設(shè)計 1974671.7.6冷料穴的設(shè)計 20137861.7.7排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計 2176371.8導向和脫模機構(gòu)設(shè)計(Guideanddemouldingmechanismdesign) 21225901.8.1導向機構(gòu)的作用與分類 21308861.8.2脫模機構(gòu) 21298151.8.3脫模力計算 22179451.8.4推桿機構(gòu)具體設(shè)計 22116221.9模架和模具鋼的選用（Dieframeanddiesteelselection） 2383401.9.1模架及標準件的選用 23211781.9.2模具鋼材的選用 24175081.10基于UG的開模仿真（UGbasedopenimitationtrue） 2555041.11模具的總裝配圖（Generalassemblydrawingofmold） 261.1注塑模設(shè)計的一般流程（Generalprocessofinjectionmolddesign）模具設(shè)計人員開始是收到的一個二維的設(shè)計圖，也有可能是塑件的成品，在通常依照下面進行設(shè)計：（1）通過利用UG或者其他的三維設(shè)計軟件進行對塑件的三維模型進行制作。不過也企業(yè)自帶以構(gòu)建好的三維模型的就直接使用，同時也利用三維設(shè)備等對設(shè)計進行建模。（2）應對塑件生產(chǎn)批次、詳細用途等予以確認，若只是開展小批量生產(chǎn)，應盡量確保模具結(jié)構(gòu)的簡單，這種方式不僅能有效降低生產(chǎn)成本，同樣可以在穩(wěn)定質(zhì)量的前提下最大限度提高生產(chǎn)效率。（3）應充分分析塑件生產(chǎn)工藝，其中主要是對所采用的材料，設(shè)計的大小以及結(jié)構(gòu)等等進行分析[37][38]。（4）算出塑件的重量以及大小那只型腔的數(shù)量，從而選擇合適的注塑機，保證設(shè)備的充分運用。（5）要完成注塑機的定型，要結(jié)合前文相應分析結(jié)果，對注塑機型號予以確認，同時知曉該設(shè)備的具體參數(shù)。（6）注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括以下幾個步驟[39]：1、模具分型面設(shè)計2、澆注系統(tǒng)設(shè)計，主要包括澆口所處的具體位置以及樣子，主、分流道所采用的機構(gòu)大小等等3、成型零件設(shè)計，主要包括型腔結(jié)構(gòu)和壁厚的設(shè)計。4、針對推出機構(gòu)方面開始設(shè)計。5、加熱、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計6、設(shè)計排氣系統(tǒng)。7、對模具整體大小開展設(shè)計，完成架構(gòu)部分的選擇。8、開展模具校驗，對注塑機安裝尺寸進行校核，確定各項參數(shù)。9、畫出整個模具的裝配示意圖和相應的零件圖，通常按照從里到外，從簡單到復雜的順序?qū)α慵D進行繪制并出圖。10、編寫設(shè)計說明書1.2塑件的建模(Modelingofplasticparts)按照廠家發(fā)出來的汽車電器插座的零件圖，如下面的1.1所示，通過使用UGNX12.0的建模功能，能夠把產(chǎn)品的所需的模型構(gòu)建出來，如下面的1.2圖中所示。圖1.1汽車電器插座零件圖Fig.1.1Automotiveelectricalsocketpartsdiagram圖1.2汽車電器插座三維實體Fig.1.23Dentityofautomobileelectricalsocket1.3塑料的選擇原則(Theselectionprincipleofplastic)與其它材料相比塑料材料有其自身的適用性。所謂合理選用塑料材料就是最大限度地發(fā)揮其優(yōu)勢，避免其劣勢。塑料一般適用于以下幾種場合：要求質(zhì)量輕，而木材等材料又難以適應使用的場合。既要求減重，但又要能承受中、低載荷的環(huán)境。各類中、低載荷下的結(jié)構(gòu)制品。制品形狀復雜的場合。這種場合下塑料具有高效、準確、快速成型的特點。各種耐腐蝕的場合。要求自潤滑的運動部件要求制品具有防震、隔音、隔熱性能的場合。絕緣材料。要求制品具有良好綜合性能的場合，如集質(zhì)輕、剛、硬、韌、耐熱、耐腐蝕、絕緣于一體的部件。對應以上適用場合，汽車電器插座適用于塑料材質(zhì)。1.1.1塑料種類的確定塑料從應用層面進行劃分通常能夠分成兩個類，第一通用塑料，第二就是工業(yè)級別的塑料[40]。通用塑料是我們市面上常見的塑料，成本低生產(chǎn)得很多。市面上常見的材料就是聚乙烯等等。所謂工業(yè)級別的塑料相對通常的來說它的物理力學性能更加優(yōu)秀，在一些特定的場合還能替代金屬用在工程上。常見的是ABS等。根據(jù)受能熱程度的不一樣，塑料還被分成熱塑性以及熱固性這兩種性質(zhì)的塑料。熱固性的就如名稱一樣它同其他塑料不同，在對它加熱到一定程度它能做成塑件，但是在提高溫度就會使它成為固態(tài)定性。溫度在提高也不會使它軟化，當對它加熱過度就會把它破壞掉。而另外一個則加熱以后不會因為溫度的提高而固化，只有在冷了以后才會固化，比如聚丙烯等[41]。綜上所述，根據(jù)塑件的整體要求，該汽車電器插座選用的材料為PA66+GF25，所具備五級精度，制品外表不存在缺口或者凹陷，同時外表還光滑。PA66本質(zhì)是采用的聚酰胺66或尼龍66，密度1.26～1.49g/cm3，抗拉強度60～160MPa，抗彎強度72～225MPa，這種材料哪怕在溫度高的環(huán)境下也能維持比較可以的剛度以及強度。該材料在做成塑件之后依舊會存在一定的吸濕性，吸濕大小取決于塑件的材料以及厚度和所處的環(huán)境。所以設(shè)計之初需要對它的吸濕性考慮進去。在有些情況下為了使得PA66在機械特性上更加優(yōu)異，一般都會放入一些改性劑，通常都是采用玻璃，不過也有時候添加橡膠要看具體需求，因為PA66本身流動性就非常好，所以添加也沒有影響。PA66因為其本身具備的高強度以及抗沖擊性在各個行業(yè)都有著非常多的使用，特別是汽車領(lǐng)域。以下是ABS材料注塑時的典型工藝參數(shù)表。表1.1PA66材料典型工藝參數(shù)Table1.1TypicalprocessparametersofPA66material工藝參數(shù)數(shù)值溫度（℃）料筒溫度一區(qū)260~290二區(qū)260~290三區(qū)280~290四區(qū)280~290五區(qū)280~290噴嘴溫度280~290模具溫度60~100壓力（MPa）注射壓力100~160保壓壓力50~80背壓2~8時間（S）注射時間1~5保壓時間5~10冷卻時間5~15注射周期15~301.1.2塑件材料成型性能若加工之前材料為密封狀態(tài)，則不需要再次干燥，但如果容器是處于打開狀態(tài)下，應將其放置于85℃的熱空氣進一步干燥，另外應確?？諝鉂穸仍?.2%以下，否則還需要調(diào)節(jié)為160℃的溫度環(huán)境，并持續(xù)12小時，完成真空干燥。加熱溫度同時也會對塑料質(zhì)量造成進一步影響，如果數(shù)溫度過高塑料還會進一步出現(xiàn)分解。一般而言要把溫度控制在260℃~290℃之間，溫度建議可以調(diào)節(jié)到275℃。對于模具而言，應建議其溫度保持在80℃，模具溫度的高低會對塑料結(jié)晶程度造成影響，進而影響到塑料的特性，而對于部分壁薄較小的塑料元件而言，應盡量保證模具溫度在40度以下，塑料結(jié)晶精度會伴隨時間不斷出現(xiàn)變化，為了使塑料幾何穩(wěn)定性得以保持，應進一步開展退火處理，注射壓力通?？刂圃?50~1250之間，而該項壓力大小主要與材料設(shè)計相關(guān)，針對于高速注射等生產(chǎn)環(huán)節(jié)而言，應做好澆口尺寸的設(shè)計，保證澆頭直徑在塑料厚度的1/2以上。1.1.3塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計在開展模具設(shè)計前應充分掌握塑件工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)，應做好尺寸精度、表面質(zhì)量等各方面設(shè)計，對此開展充分研究，最終確保模具結(jié)構(gòu)以及精確程度滿足一定需要。（1）脫模斜度注射制品會在冷卻環(huán)節(jié)出現(xiàn)收縮效應，脫模之前都會僅僅包裹模具，為了進一步提升脫模過程的便捷程度，應做好脫模環(huán)節(jié)的詳細設(shè)計。首先應對脫模斜度予以確認，該項參數(shù)會影響到材料的形狀外觀，同時還會對制品的難度進一步造成影響，要對斜度大小進行控制，如果斜度太小容易使加工難度增加，導致塑件成品表面產(chǎn)生破裂，但如果斜度過大，不利于提高塑件的精確程度，同時也不利于節(jié)省材料，針對于PA66這類材料而言，合適的脫模斜度在0.35～130之間。（2）塑件的壁厚塑料壁厚是最關(guān)鍵的評估要素，也是對塑件設(shè)計環(huán)節(jié)起著影響的一項重要因素，塑件壁厚同時也會影響到注射成型生產(chǎn)環(huán)節(jié)，另外也會對最終生產(chǎn)過程造成一系列影響，在此產(chǎn)品使用要求得以滿足的前提下，要盡量讓其壁厚降低，如果壁厚增加則原材料也會進一步加大消耗，不利于控制生產(chǎn)成本，另外膜內(nèi)冷卻速度較低，生產(chǎn)效率低下，除此以外還容易產(chǎn)生氣泡、凹陷等多類問題；如果壁厚過小，成品剛性降低，因此脫模裝配等環(huán)節(jié)變形情況較為嚴重，最終會對塑件使用造成影響。在確定壁厚的過程中應充分保障塑件相應位置盡量穩(wěn)定，要確保生產(chǎn)過程模具內(nèi)部各部分都能充滿塑料材質(zhì)。本次設(shè)計的塑件較為均勻，周邊、底部其厚度均在1毫米上下，（3）塑件的圓角為了防范在塑件轉(zhuǎn)角位置出現(xiàn)應力現(xiàn)象，為此就需要進一步做好改善，要進一步確保模具力學角度的充分設(shè)計，要對轉(zhuǎn)角位置的圓角開展充分設(shè)計，如果要求不是特別高，那么應該保證圓角位置的半徑應控制在0.5～1，在對外圓角確定時，應盡量讓此部分半徑確定為壁厚的1/2。本次在塑件內(nèi)角位置都設(shè)置了圓角，這種方式能夠有效提升其剛性強度，也適合開模。1.1.4塑件尺寸及精度在設(shè)計塑料制品外形時應充分考量原材料的流動性等各項因素，一般來看，若流動性越高，則可以生產(chǎn)出體積更大的相關(guān)制品，反之則能夠生產(chǎn)的制品體積越小。站在人員節(jié)約、資源消耗的角度考量，應盡量在滿足使用要求的前提下保障結(jié)構(gòu)盡量緊湊，外形玲瓏小巧。本次選用的材質(zhì)為PA66，此類材料具有較好的流動性，可以設(shè)計出不同尺寸的制品。塑件尺寸精度與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計有密切的關(guān)聯(lián)，為了盡量降低模具生產(chǎn)難度，同時有效控制模具制造成本，要在塑件對應要求得以滿足的前提下進一步提升塑件的尺寸控制精確程度。由于塑料和金屬具有較大差異，為此并不能夠按照金屬零件等級對該產(chǎn)品精度等級予以確認，結(jié)合我國當前相應標準來看，塑料尺寸應達到機芯（SJ1372-1978）內(nèi)指定的相關(guān)要求，如果沒有特殊標明的話都應該按照MT5級的精度進行設(shè)計。1.1.5塑件表面粗糙度如果對塑料表面有更高的要求，則應盡量降低其粗糙程度，應該在工藝層面盡量避免云紋等瑕疵，另外也要充分規(guī)定模具型腔內(nèi)的粗糙程度，這項指標的數(shù)值應控制在Ra0.02～1.25區(qū)間內(nèi)，另外考慮到后期使用過程，模具內(nèi)腔還會出現(xiàn)不同程度的磨損，因此也要隨時予以拋光處理。本次設(shè)計的塑件外部粗糙度為Ra0.2，而內(nèi)部則為0.4。1.4型腔數(shù)目和布局(Numberofcavitiesandlayout)1.4.1型腔數(shù)目本次設(shè)計的塑件尺寸較小，目的是進一步提升其成功的概率。本文站在經(jīng)濟的角度進行考量，同時考慮到生產(chǎn)的成本以及生產(chǎn)的速度，所以采用一出兩腔的方式完成加工，具體可以參考下圖所示。圖1.3型腔數(shù)目Fig.1.3Numberofcavity1.4.2型腔布局分析型腔在布局方面應充分考慮每一個型腔，確保每個型腔都通過澆注系統(tǒng)，由此可以均勻地完成壓力分布，可以使塑料熔體在每一個型腔內(nèi)分布均勻，確保塑料制品質(zhì)量具有較高的穩(wěn)定性，而進一步也要求型腔和主流道的距離應盡量縮短，同時也要加入平衡流道。由于本文設(shè)計的中塑件需要將上下兩個部分完成裝配之后才能使用，也要搭配注射工藝，控制對應參數(shù)，進而才能確保最終具有較高的成功率。模具的布局以對稱結(jié)構(gòu)為主，這種設(shè)計方式可以更好的確保塑件質(zhì)量。型腔布局可以參考圖1.4所示。圖1.4型腔的布局Fig.1.4Cavitylayout1.5注塑機的選型及校核（Selectionandcheckofinjectionmoldingmachine）1.5.1塑件的體積和質(zhì)量由于塑件不是規(guī)則體，不能用幾何方式求解，故借助于三維軟件來測量，利用UG建模測量出塑件的體積為V=1.86㎝3，密度由表可查得ρ=1.26-1.49g/㎝3（在本設(shè)計中取1.35g/㎝3），所以塑件的質(zhì)量為：m=ρ×V=1.35×1.86=5.211g而澆注系統(tǒng)所需的質(zhì)量未知，在此按m的一倍來計算。注射量：M=n×m+0.2m=2×5.211+5.211=15.633g1.5.2注射量的校核在開展模具設(shè)計環(huán)節(jié)中，應確保一個成型的塑料熔體總體積或質(zhì)量達到該注射器額定容量的80%，對應的校核公式如下。（1.1）式中：--型腔數(shù)量--單個塑件的體積（）--澆注系統(tǒng)所需塑料的體積（）本設(shè)計中：n=21.86=1.86M=2x1.86+1.0x1.86=11.58注塑機額定注塑量為1471.5.3注塑機型號的確定在注塑模設(shè)計和完成制作以后，后期必須安裝在注塑機上才能完成注塑制作，同時也要確保注塑模和注塑設(shè)備相關(guān)技術(shù)參數(shù)可以實現(xiàn)匹配，實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，設(shè)計人員需要考慮的因素較多，應充分處理注塑模和注塑機兩者的關(guān)系，發(fā)揮生產(chǎn)效能，取得最大經(jīng)濟效益。常見的注塑機主要有柱塞式和螺桿式兩大類。根據(jù)之前所算出注塑量，確定本設(shè)計中選用的注塑機類型為螺桿式注塑機，其型號為選定注射機為海天110XB。其主要技術(shù)參數(shù)如表1.2所示表1.2海天110XB注塑機相關(guān)參數(shù)Table1.2RelevantparametersofHaitian110XBinjectionmoldingmachine型號參數(shù)單位110×1B螺桿直徑mm36理論注射容量cm3147注射重量PSg134注射壓力Mpa183注射行程mm144螺桿轉(zhuǎn)速r/min0~215料筒加熱功率KW5.7鎖模力KN1100拉桿內(nèi)間距(水平×垂直)mm400×400允許最大模具厚度mm410允許最小模具厚度mm160移模行程mm340移模開距(最大)mm750液壓頂出行程mm100液壓頂出力KN33液壓頂出桿數(shù)量PC5油泵電動機功率KW13油箱容積l210機器尺寸(長×寬×高)m4.7×1.3×1.85機器重量t1.4最小模具尺寸(長×寬)mm280×280通過對對這一型號的注塑機進行主要工藝參數(shù)的校核，結(jié)果滿足本設(shè)計要求，故確定選用此型號的注塑機。1.5.4最大注射壓力的校核最大注射壓力對應代表的是在料筒中塑化區(qū)域內(nèi)塑料注射環(huán)節(jié)對應的壓力，在考量該壓力時，應充分考慮到流道結(jié)構(gòu)、注塑機類別、塑料流動阻力等各項因素。實際進入膜腔的壓力值PA往往要比注塑機的最大壓力P值更低。它們之間存在如下關(guān)系：PA=K·P式中：K表示壓力損耗系數(shù)。通常?。?/4~1/2）。為了保證塑料制品成形時所需的壓力（模腔壓力PM）,使得塑件能夠順利成型，必須校核注塑機的最大注射壓力。最大注射壓力需要滿足以下關(guān)系：、P≥PM/K而通過查找相關(guān)設(shè)計手冊，PA66塑料在模腔內(nèi)的平均壓力約為130MPa，所以P>183PMa。選用的注塑機的最大注射壓力滿足條件。1.5.5塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核鎖模力影響的關(guān)鍵要素則是塑件模具分型面的投影面積，若此數(shù)值超過注塑機允許的最大成型面積，后期容易出現(xiàn)溢料等問題，為此應滿足以下公式：式中：n--型腔數(shù)目--單個塑件在模具分型面上的投影面積--澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積n=2=885.45=0=2x885.45+0=1770.9在注射成型階段，為了保障鎖模的可靠性，應盡量確保塑料熔體對型腔成型壓力以及澆注系統(tǒng)平面投影面積之和其乘積要比注塑機額定鎖模力更低，表達公式如下，（）P<F式中：P對應代表的是塑料對型腔成型的壓力值，單位為兆帕，F(xiàn)—注射機額定鎖模力（N）其它意義同上根據(jù)表1.2，往往在型腔內(nèi)壓力大小處于20~40兆帕之間，制品則為24~34兆帕區(qū)間，但精密類制品往往可以達到39~44兆帕區(qū)間內(nèi)。（）P=1770.9x30x1.3=69.065KN<1100KN選用的注塑機鎖模力符合要求。1.5.6模具與注射機安裝模具部分相關(guān)尺寸校核1.模具厚度（閉合高度）模具閉合高度必須滿足以下公式式中--注射機允許的最大模厚--注射機允許的最小模厚本設(shè)計中模具厚度為285mm160<H<410，符合要求2.開模行程（S）的校核在開模階段，為了使塑件的取出更加方便，因此也進一步要求開模距離應得到有效控制，開模行程是動模固定板在模具開合環(huán)節(jié)對應的最大移動距離。由于注塑機開模行程有限，設(shè)計環(huán)節(jié)必須要對該項參數(shù)予以考量，確保該距離能夠與生產(chǎn)相適應，針對于臥式類型的注射機而言，它的行程也和模具厚度有密切關(guān)聯(lián)，另外再多分型面注射模當中相應的要求如下：式中--推出距離--包括澆注系統(tǒng)凝料在內(nèi)的塑件高度=（水口料的長度+20~30）本設(shè)計中=340=35mm=122.5+40=162.5mm總的開模距離需要H=162.5mm以上經(jīng)計算，符合實際要求。1.頂出裝置的校核在完成模具推出機構(gòu)設(shè)計的過程中應對注射機頂出形式開展充分設(shè)計，要注意如果脫模采用的是兩側(cè)頂出的狀況下，推板的面積要對注射機的雙頂桿起到全面的覆蓋，另外注射機對應的最大頂出距離同樣也要保障塑件可以成功脫離模具。結(jié)合本文選用的注射機型號而言，海天110XB采用的是兩側(cè)推出結(jié)構(gòu)，能夠有效滿足這一方面的要求。1.6成型零件設(shè)計（Moldingpartdesign）當模具閉合過后，可以填充的制品空間稱之為型腔，型腔構(gòu)成零件稱為成型零部件，成型零件與熔融塑料之間會發(fā)生直接接觸，而這部分零件在位置還會承受著塑料成型壓力，對這些零件開展的設(shè)計也關(guān)乎著最終塑件的精度和形狀，因此開展成型零件的設(shè)計也是關(guān)鍵部分。成型零部件成型過程承受的壓力不僅包括溫度壓力，同時還有熔體塑料產(chǎn)生的摩擦以及沖擊作用。當成型零件長期工作后容易出現(xiàn)破損變形等多種狀況，為此必須要開展全面的設(shè)計，保障其結(jié)構(gòu)的合理性，同時還要對尺寸方面做好充分運算，保證能夠更好的應對生產(chǎn)的強度和高度要求，最終控制產(chǎn)品質(zhì)量。1.6.1成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計應確保塑件質(zhì)量滿足對應要求，另外還應該考慮后期的維護、裝配等多個環(huán)節(jié)。（1）塑件在模具中方位設(shè)計塑件在模具內(nèi)的方位進一步也決定該模具設(shè)計的復雜程度，一般而言，方位確定的原則則是：在確保數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提下，盡量簡化模具結(jié)構(gòu)。根據(jù)汽車電器插座塑件的外形特點，綜合考慮開模動作、側(cè)向分型或抽芯、成型零件的加工難易等因素確定塑件在模具中方位如圖1.5所示：Z方向為開模方向，X方向為側(cè)向抽芯方向。采用一模二腔方式提高模具的使用效率。圖1.5塑件方位圖Fig.1.5Azimuthdiagramofplasticparts分型面的設(shè)計將模具分為多個可分離的主體部分，當他們分開時可以更好的取出內(nèi)部塑件，另外在成型階段也要保障其接觸的封閉，此時接觸的表面被稱之為分型面，分型面對模型結(jié)構(gòu)起著決定性影響，每個塑件分型面可能有一種也可能包括多種，對分型面進行合理選擇也能確保塑件質(zhì)量得到有效控制，選擇分型面時，應從以下幾個方面考慮：1、分型面盡量選擇處于塑件外形最大輪廓的位置，這樣可以方便后期脫模；2、使塑件在開模后留在動模上；3、分型面選取過程也要盡量確保塑件的外觀質(zhì)量，不能讓分型面的痕跡造成對塑件質(zhì)量和外觀的影響；4、澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理的安排；5、使推桿痕跡不露在塑件外觀表面上；6、使塑件易于脫模。通過以上各項因素的充分考量，結(jié)合本次設(shè)計和模具在外觀上的詳細特點，最終考慮選用的是平面分型面，所處的位置是塑件最大平面位置，在結(jié)構(gòu)分析之后，進一步確定該設(shè)計方法能夠有效降低型腔加工難度，脫模也會更加方便，具體的分型面結(jié)構(gòu)參考圖1.6所示。圖1.6分型面的選擇Fig.1.6Selectionofpartingsurfaces（3）凹模（型腔）的結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模同時也被稱之為型腔，是決定塑料制品外形的關(guān)鍵模具零件，常用的凹模結(jié)構(gòu)以整體、嵌入、鑲拼組合式和瓣合式等類型。在本次設(shè)計過程主要選用的凹模結(jié)構(gòu)為鑲拼組合類型，這種類別核心特點在于結(jié)構(gòu)較為簡單，不易產(chǎn)生變形，生產(chǎn)過程能方便進行排氣，同時模具加工也會更為便捷，具體的設(shè)計可以參考下圖所示。圖1.7型腔2D圖Fig.1.72Ddiagramofcavity（4）凸模（型芯）的結(jié)構(gòu)設(shè)計凸模同時也被稱之為型芯，在本次設(shè)計中由于零件結(jié)構(gòu)較為簡單，通過對塑件實體的全面研究和分析之后，型芯的結(jié)構(gòu)同樣也采用鑲拼組合式來開展設(shè)計，此結(jié)構(gòu)較為簡單，能方便后續(xù)維護，具體設(shè)計參考下圖所示。圖1.8型芯2D圖Fig.1.82Ddiagramofthecore1.6.2成型零部件工作尺寸的計算該尺寸所指的就是在零部件之中對塑件形狀上起到直接影響的一系列尺寸，包括下述方面：中心距離尺寸，不同的型芯間相對位置尺寸，型腔高度及深度等方面的尺寸，以及型芯與型腔徑向尺寸，等等。設(shè)計模具的過程中，應當結(jié)合塑件精度要求和尺寸等的情況來確定這些尺寸參數(shù)和它們的精度水平。對其精度造成影響的因素包括下述幾個方面：模具安裝誤差、零件磨損所導致的誤差、制造誤差以及塑件所存在的收縮率等。它們也是上述工作尺寸確定時所需參考的主要依據(jù)。工作尺寸是指在零部件的成型過程中和塑料熔體發(fā)生相互之間的接觸而且對于制品主要尺寸起到重要影響的尺寸。工作尺寸又涵蓋了中心距、型芯以及型腔等幾種尺寸。而型腔尺寸則又包括徑向以及深度等的尺寸，對于型芯尺寸則通常包括徑向及高度等尺寸。作為一種包容尺寸，如果模具的型腔和熔體發(fā)生接觸從而出現(xiàn)磨損，則型腔尺寸將會相應地變大。作為一種被包容尺寸，如果凸模和熔體發(fā)生磨損，則型芯尺寸將會變小。此外，中心距尺寸通常是指在零部件當中一部分對稱性的構(gòu)件所存在的距離大小，包括凸塊、凹槽、型芯以及孔等間距，它們一般不會受到材料的磨損所帶來的各種影響，因此可視為不變的尺寸。我們可以通過各種方法來設(shè)計上述幾種尺寸，而且可以根據(jù)具體的需要來明確規(guī)定其偏差分布和標注形式等。對于外形尺寸來說，可以為單向負偏差，其最高值是名義尺寸，對于對應于外形尺寸的型腔尺寸，則通?？梢赃x單向正偏差，其最低值是名義尺寸。對于內(nèi)形尺寸來說，可以為單向正偏差，其最低值是名義尺寸，對于對應于內(nèi)形尺寸的型芯尺寸而言，則通?？梢赃x單向負偏差，其最高值是名義尺寸。對于模具以及制品當中所對應的中心距尺寸，則都是雙向等值的偏差，以均值作為其基本尺寸?，F(xiàn)在，在計算工作尺寸的時候，可以采用公差帶的方法以及平均值方法。如果塑件有比較低的收縮率均值，則通?？蛇x平均值方法。對于PA66+25%GF來說，具有從0.3%到0.7%范圍的收縮率，對應于=0.5%的均值，而且又需要結(jié)合模具加工具體條件和要求，則可確定模具制造公差具體如下：δz=Δ/4。對于塑件，其精度等級為五級。在表1.3中詳細地列出了型芯以及型腔等各自對應的工作尺寸結(jié)果[42]。表1.3型腔、型芯工作尺寸計算Table1.3Calculationofworkingsizeofcavityandcore類別塑件尺寸制品公差△計算公式工作尺寸型腔工作尺寸的計算0.40.280.14型芯工作部分尺寸0.40.260.221.7澆注系統(tǒng)的組成與設(shè)計（Compositionanddesignofgatingsystem）該系統(tǒng)為在注射模當中熔體由主流道流至型腔所需通過的通道體系。同時，在填充和固化塑件的過程中傳遞熱量和壓力，并將型腔內(nèi)的氣體順利地排除到模具外面，保證塑件的外觀不收溫度、壓力及氣體的影響。它又包括了無流道以及常規(guī)流道等2種不同的澆注系統(tǒng)，在當前的工作中，選擇了后者。只有采用合理的澆注系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)塑件質(zhì)量的進一步提升。1.7.1澆注系統(tǒng)組成它通?？煞譃橹髁鞯?、冷料穴、澆口以及分流道等部分，如圖1.9所示。臥式注射機的澆注系統(tǒng)（b）角式注射機的澆注系統(tǒng)1-主流道；2-分流道；3-澆口；4-冷料井圖1.9澆注系統(tǒng)的組成Fig.1.9Compositionofgatingsystem1.7.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則進行澆注系統(tǒng)設(shè)計的過程中，需對一系列的因素進行充分的考慮：（1）塑料成型過程的相關(guān)特性：在進行該設(shè)計工作的時候，需要充分考慮塑料材料自身所具有的成型特性，從而獲得良好的塑件質(zhì)量。（2）模具當中的具體型腔數(shù)目：在進行該設(shè)計工作的時候，需對模具的類型進行充分的分析及判斷，而且需要參考型腔的具體布局來進行設(shè)計。（3）塑件形成和尺寸：需要結(jié)合塑件的尺寸與各種主要的形狀特征，同時需要考慮相關(guān)的技術(shù)要求，并且分析其中的分型面情況，選擇合理的進料口位置和數(shù)目，使整個成型過程保持順利，同時需要避免流料對嵌件造成一定的沖擊，全面地判斷各類潛在的缺陷，由此通過合理的措施來進行有效的處理。（4）塑件自身的外觀特點：澆注系統(tǒng)應當便于進行進料口的修理及去除，此外還不會對塑件外表造成明顯的影響。（5）需考慮冷料的情況：需在間隔期內(nèi)除去噴嘴端部上黏附的冷料，從而不會對最終的質(zhì)量造成影響，所以冷料儲存措施是較為重要的[43]。1.7.3主流道的設(shè)計它也是整個澆注系統(tǒng)當中從塑料流體和噴嘴及模具發(fā)生接觸的相關(guān)部分一直到分流道之間的通道。它主要取決于熔體進到型腔之中時的溫度、壓力以及速度等因素。例如，截面尺寸太大，會導致會受到額冷料增多，冷卻時間延長，生產(chǎn)效率降低。因此必須結(jié)合塑件材料的屬性，根據(jù)塑件材料的工藝性能特征設(shè)計合理的截面尺寸。（1）主流道的尺寸設(shè)計所用的是110XB型海天牌注射設(shè)備，具有值為3的噴嘴直徑，以及值為12的噴嘴球面半徑，由圖1.10可知，其相關(guān)尺寸為：SR=噴嘴球面半徑+（1～2）mm對于當前的工作，球面半徑的值取12毫米，所以SR=12+1=13mm；此外，澆口套圓錐孔小端應該比噴嘴內(nèi)孔的直徑更大，則有d=噴嘴直徑+（0.5-1）mm=3+0.5=1.5mm球面配合高度h=3mm～5mm=3mm；主流道大端直徑D=4.64mm圖1.10主流道設(shè)計Fig.1.10Designofmainchannel（2）主流道襯套的形式確定采用圖1.11中的襯套類型，它能夠有效地避免當襯套受到熔體作用時退出定模的問題。設(shè)計定位球與主流道襯套，從而得到相應的2個零部件，接著在模板之上進行固定，而對于定模板-襯套之間的配合，則為，在本工作中，通過定位銷釘和定位圈來實現(xiàn)主流道襯套的有效固定。圖1.11主流道襯套Fig.1.11Mainchannelbushing1.7.4分流道的設(shè)計它所指的是從模具中的主流道末端到模具的澆口間的通道，它的主要功能為：使那些流過模具的主流道，而且熱量與壓力都有一定程度的損失的塑料熔體以較快的速度送到澆口處進行充模。它應有效地傳遞壓力，同時使填充過程保持良好的狀態(tài)。其常用的截面主要包括矩形、半圓、圓形、U型和梯形等5種。在當前的工作中，考慮到有著較為緊湊的塑件排布方式的問題，最終確定選擇點澆口的形式。運用UG軟件，大致測得分流道的長度為100。分流道的直徑可以采用下列經(jīng)驗公式確定：L為分流道的長度，mm；K代表了相應的粘度調(diào)節(jié)指數(shù)值。通常其值為1，如果是高粘度的塑料，則其值為1.25；M為塑件的質(zhì)量，g。結(jié)合本設(shè)計，分流道的直徑為。此公式適用于分流道直徑在1.2-9.5mm范圍內(nèi)，所以分流道尺寸可5mm，如圖1.12所示。圖1.12分流道設(shè)計Fig.1.12Shuntdesign1.7.5澆口的設(shè)計它有時候也被稱作進料口，實際上為和型腔及分流道相連接的最末通道。其作用如下：首先，可以有效地控制熔體流動而進到型腔的過程；其次，在撤去了注射壓力之后將可進行型腔的封閉，從而確保那些還沒有發(fā)生固化的塑料流體不出現(xiàn)倒流的現(xiàn)象。其設(shè)計主要受到下述因素的影響：截面尺寸、模具結(jié)構(gòu)、塑件形狀和注塑工藝等。通常來說，澆口有比較小的截面，從而使流體在進入型腔的時候速度比較快，而且保壓已經(jīng)結(jié)束的時候能夠使型腔得以迅速的封閉，由此不會出現(xiàn)塑料倒流的現(xiàn)象。此外，其位置和形狀應當有利于塑件-凝料之間的相互分離。如果其設(shè)計不夠科學合理，則將會導致各種各樣的塑件缺陷。所以需要對澆口位置、尺寸及類型等進行合理的選擇及設(shè)計，以使上述問題得到有效的解決[44-46]。塑件質(zhì)量水平會受到澆口位置的顯著影響。進行澆口具體分布位置的設(shè)計過程中，需要重視下述問題：（1）型腔中流動的塑料熔體具有最低的動能損失。所以:（2）具有最小的流程；（3）每一股分流都能大致同時到達其最遠端；（4）應先從壁厚較厚的部位進料；（5）考慮各股分流的轉(zhuǎn)向越小越好。（6）有效地排出型腔內(nèi)的氣體。其形式主要包括環(huán)形，圓盤型，扇形，點式，側(cè)式以及直接式等類型的澆口。對于直澆口，并未設(shè)置分流道，因此熔體將可利用主流道而進到模具的型腔之中，故不適合。中心澆口能使熔融塑料環(huán)繞型芯均勻地進入型腔，該方式與產(chǎn)品外形不符合，故不適合。側(cè)澆口為限制性澆口，它的位置通常是分布于分型面上，其進料位置為塑件的側(cè)邊?？珊侠淼卣{(diào)整澆口的具體位置和大小，目前已經(jīng)得到了大量的應用。而點澆口的有很小的截面，類似于針尖狀。截面的這一特征有助于提高通過澆口的塑料熔體的流動速度。同時也會增大流體間的摩擦，產(chǎn)生的熱量能降低流體的黏度，提高其流動性。在進行開模的過程中，可以自動地拉斷澆口，從而達到自動化的目標。點澆口主要用于殼體、盒、罩類塑件，汽車電器插座乳尖符合外形特征，本例選擇這一澆口形狀，并將點澆口設(shè)置在塑件側(cè)面。1.7.6冷料穴的設(shè)計需將冷料穴設(shè)置于主流道末端部位，從而不會產(chǎn)生固化冷料。由于先進入澆注系統(tǒng)的塑料熔體和模具發(fā)生接觸，由此溫度降低，若其進入到型腔之中將對制品質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響，所以，應當進行冷料穴的合理設(shè)置，從而有效地存留這些冷料。通常會在和主流道相對的動模板之上設(shè)置冷料穴，且和主流道自身的直徑相比，它的直徑更大或是基本相等，目的是使冷料有比冷料穴更小的體積。目前已經(jīng)設(shè)計了一系列的冷料穴，在本工作中將會選擇倒錐式冷料穴并且拉出主流道凝料的基本類型，以實現(xiàn)成型的目標。1.7.7排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計當熔體進行充模的時候，在模腔之中存在一些空氣，同時也存在揮發(fā)性氣體以及水蒸氣，它們可能來自于模具或者是塑料本身。目前用得比較多的排氣方式主要包括：通過推桿的運動間隙來實現(xiàn)有效的排氣，通過配合間隙來實現(xiàn)排氣，以及將排氣槽設(shè)置于在分型面之中以實現(xiàn)排氣，等等。在當前的工作中，因為模具比較小，所以選擇了間隙式的排氣方法，并未進行排氣槽的設(shè)置，通過間隙來實現(xiàn)有效排氣，同時避免出現(xiàn)溢料現(xiàn)象。1.8導向和脫模機構(gòu)設(shè)計(Guideanddemouldingmechanismdesign)1.8.1導向機構(gòu)的作用與分類（1）導向機構(gòu)的作用它能有效地維持定模及動模的合理合模，之后使型腔保持良好形狀。此外，它可對動模進行引導從而能夠按照特定的順序來完成合模的過程，避免損壞型芯，且起到側(cè)向壓力承載的作用。（2）導向機構(gòu)的分類合模導向機構(gòu)主要有導柱導向和錐面定位兩種形式。導柱導向機構(gòu)主要用于動、定模之間的開合模導向。錐面定位機構(gòu)用于動、定模之間的精密對中定位。1.8.2脫模機構(gòu)在取下塑件之前，需從成型零件中發(fā)生脫出，則起到該作用的就是脫模機構(gòu)。它在組成部分包括復位部件、導向部件、推板、固定板以及推出零件等。（1）脫模機構(gòu)的選用原則1、確保塑件在其脫模的過程中不會出現(xiàn)變形；2、充分考慮脫模阻力的情況來進行推力分布的安排；3、推桿承受比較小的力，由此不會出現(xiàn)塑件局部隙裂現(xiàn)象；4、應當有良好的推桿剛性和強度，由此進行推出的時候避免發(fā)生彈性變形的現(xiàn)象；5、推桿位置痕跡須不影響塑件外觀。（2）脫模機構(gòu)類型的選擇根據(jù)推出動作時所需的動力而可將該類機構(gòu)劃分成下述幾種：氣動推出、液壓推出、機動推出以及手動推出等幾類機構(gòu)。如果是考慮其中的零部件具體類別，則又有下述幾種：多元件綜合、通過成型零件自身、推板、套管以及推桿等幾大類推出機構(gòu)。在當前的工作中，確定選用推桿結(jié)合頂塊的類型。1.8.3脫模力計算在完成了注塑成型的過程之后，則塑件將會在模具之中逐漸地降溫并且定型，因為其體積變小，將會使型芯受到一定的包緊力作用，而為了脫出塑件，應當克服該摩擦作用力。則該脫模力具體為：式中：——脫模力，N；——塑件包容型芯的面積，mm2；代表了單位面積所存在的包緊力的大小，通常為（2.4～1.9）×107帕；如果塑件是在模具之中發(fā)生冷卻，則其值為(0.8～1.2)×107帕；代表了鋼材-塑料之間摩擦系數(shù)，處于從0.1到0.3的范圍；——型芯的脫模斜度。通過UG軟件測得塑件包容型芯的面積為1770.9mm2。本次模具設(shè)計中，計算如下：=1770.9×10×(0.1×cos1-sin1)=1461.56N1.8.4推桿機構(gòu)具體設(shè)計（1）推桿布置所用推桿尺寸為2毫米，具體件圖1.13，它們在產(chǎn)品附近均布，從而形成均衡的推出力。圖1.13推桿的布置Fig.1.13Arrangementoftheputter（2）推桿的設(shè)計對于當前的工作，所選擇的是臺肩式圓形推桿，其直徑大小需要結(jié)合具體分布位置來進行確定。在其端平面上不存在軸向竄動的現(xiàn)象。它和推桿孔之間有H8/f8的配合，有時候也可采用H9/f9的配合，PA66塑料的溢料間隙為0.01~0.03mm。1.9模架和模具鋼的選用（Dieframeanddiesteelselection）1.9.1模架及標準件的選用（1）確定模具的基本類型對于注射模具，目前有比較多的分類方法，如果是根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式，則將會包括：熱流道、自動卸螺紋、定模且設(shè)置了推出機構(gòu)、側(cè)向分型抽芯、設(shè)置活動成型零件、雙分型面以及單分型面等多種注射模。（2）模架的選擇充分考慮塑件的情況及需要，本工作選擇了雙分型面類型模具，并且結(jié)合有關(guān)的國家標準來確定了模架為DCI型，具體見圖1.1所示。圖1.14模架2D圖Fig.1.142DdrawingofmouldframeDCI型模具定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，又叫三板模，細水口模架，適合潛伏式、牛角以及點式等澆口?；诜中兔娴那闆r而確定了具體的安裝導柱導套的方式，在深入分析的基礎(chǔ)上，確定采用正裝導柱導套?；谀＜苄问蕉_定了模具尺寸與模板厚度等的值，而且在進行了計算分析之后可判斷模具應該為一出四腔形式，不同型腔間距為從20毫米到30毫米的范圍。以1出4腔的形式來排列型腔，則其寬度及長度分別等于100毫米與150毫米。計算得模架長度L值為250毫米計算得模架寬度W值為200毫米結(jié)合內(nèi)模仁自身的大小及形狀，則應分析螺絲導柱所帶來的針對模架尺寸的主要影響規(guī)律，從而盡可能降低干涉現(xiàn)象的出現(xiàn)幾率。當前的工作因為設(shè)置了斜導柱側(cè)抽芯機構(gòu)，所以應當分析模架尺寸受到側(cè)抽芯的主要影響規(guī)律。因此確定的模架規(guī)格為：BL值為200x250，而塑件在Z方向上的高等于25毫米，其型腔具有較為簡單的結(jié)構(gòu)形式，型腔和型芯固定為固定總高再加上30毫米到50毫米，對于B板來說，則有值為70毫米的厚度值，符合強度方面的相關(guān)要求，對于A板，則厚度值是60毫米，而C板厚度則是70毫米。對于當前的工作，所用標準模架型號為CI2025，它有值為80毫米的模腳高，可以達到頂出所需的各項要求。由此確定了最終的模架：LKMCI-2025-A60-B70-C801.9.2模具鋼材的選用塑料模具作為大部分熱塑型塑料的成型工具在塑料件的生產(chǎn)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。因此企業(yè)對模具質(zhì)量的要求較高[47]。對于塑料模具而言，其主要的要求為較低的成本、良好的安全性、較長的使用壽命、良好的質(zhì)量以及較高的精度等。其中一套質(zhì)量好的模具，不僅加工出來的塑件的質(zhì)量而且模具的使用壽命也較長，同時使用壽命高的模具對企業(yè)來說降低了他們的生產(chǎn)成本。因此，模具壽命問題不僅在模具制造階段需要考慮，而且在模具設(shè)計階段