某筆筒主體注塑模具設(shè)計TOC\o"1-2"\h\u16956摘要 34480緒論 5141381.1塑料成型的基本原理 5183181.1.1熔融塑化 5140131.1.2流動成型 6231971.1.3冷卻固化 6258311.2塑料成型模具發(fā)展趨勢 7178521.效率與自動化程度更高 7163402.結(jié)構(gòu)更大，精度更高 7268083.越來越標準化 786284.越來越智能化 7123371.3課題研究背景 769352塑件工藝性分析以及塑件材料分析 839022.1塑件工藝性分析的內(nèi)容 8277612.2塑件材料的性能與特點 10244022.3塑件體積及重量計算 102392.4塑件結(jié)構(gòu)分析 1182663成型方案確定以及注塑模設(shè)計 1373843.1注塑機的選擇 1386373.2成型方案確定 16174223.3澆注系統(tǒng)設(shè)計 18102533.4成型零件的工作尺寸計算 21167423.5導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 22293903.6脫模機構(gòu)設(shè)計 23158543.7冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則 25305793.8模架及零件設(shè)計圖 2739454模具的三維造型以及模具動作過程 29313364.1模具的三維造型 29244424.2模具動作過程 29168995注塑工藝分析 316489結(jié)論 3714834參考文獻 38 摘要筆筒士人們生活當中常用到的工具，一個方便功能齊全的筆筒對于生活當中也有很大的便利性本次課題需要對多功能筆筒注塑模進行研究，首先對注塑成型的原理進行了闡述，分析了筆筒零件制作成型的要求。對筆筒注塑模的分型面進行了確定，對筆筒的尺寸和尺寸精度進行了確定，確定了筆筒塑料外形、幾何結(jié)構(gòu)。進行了塑件工藝性分析和塑件材料的分析，并且進行了成型方案確定以及注塑模設(shè)計，隨后制作了模具的三維造型，模擬了整個模具制作的動作過程，對模具中的各個系統(tǒng)（澆注部件、冷卻系統(tǒng)、導(dǎo)向、推出等）進行了設(shè)計，掌握了注塑模設(shè)計的基本流程。然后對所選的注塑設(shè)備進行了驗證，通過驗證得出，選用的注塑設(shè)備符合本次設(shè)計要求。[關(guān)鍵詞]塑料，注塑模，模具設(shè)計緒論1.1塑料成型的基本原理有很多種類的塑料，其成型的方式也有多種。不管是哪一種方法成型，都需要考慮塑料的類型、產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)以及經(jīng)濟性能等因素。對于塑料成型的原理，大體上可分為三種，即熔融、流動以及凝固：塑化即塑料融化成熔融狀態(tài)；利用熔融狀態(tài)的流動性成形；降低熔料溫度，使其凝固，即可固定成型。1.1.1熔融塑化在溫度不同的情況下，以高分子合成樹脂為主要成分的塑料，其力學(xué)的聚集狀態(tài)會出現(xiàn)三種。在低溫狀態(tài)下，分子間存在加大的作用力，分子鏈節(jié)大部分都不會運行，只有一小部分，存在一些活動，此時的狀態(tài)是玻璃態(tài)。在溫度升高時，分子熱運動將會明顯，塑料的體積出現(xiàn)變大，此時分子鏈段的活動也更明顯，出現(xiàn)一定的位移，此時塑料的狀態(tài)作為高彈態(tài)。若溫度繼續(xù)升高，讓所有的大分子鏈都可以自由移動，那么塑料的狀態(tài)就會改變，此時也就具備了流動性，屬于粘流態(tài)。如圖1-1：溫度在Tx（脆化）~Tg（玻璃態(tài)）區(qū)間，屬于玻璃態(tài)，此狀態(tài)下物質(zhì)較硬，脆度不明顯，企業(yè)制造的塑料產(chǎn)品大多是這樣的狀態(tài)。塑料正常使用的溫度區(qū)間，是由Tx~Tg區(qū)間決定，Tg越大塑料可以在更高的溫度下使用，Tx越小，在低溫的狀態(tài)下，塑料的性能就更好。若溫度不超過Tx時，就算是較小的外力，大分子鏈也會出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，因此此溫度即為脆化溫度，因此小于Tx溫度，制件就無法使用。Tg~Tf區(qū)間屬于高彈態(tài)，橡膠就是這個形態(tài)，不少生產(chǎn)企業(yè)利用這個形態(tài)制作出很多產(chǎn)品。Tf的值越大，相應(yīng)的粘流化溫度更高，分解溫度Tf~Td，這是塑料制作成型時，生產(chǎn)需要的溫度。在此溫度區(qū)間，塑料的形態(tài)為粘流態(tài)，超過Td，即會出現(xiàn)分解的高聚物，Tf~Td該溫度區(qū)間大，塑料就更易加工。圖1-1高分子合成樹脂溫度變化曲線1.1.2流動成型在固定的壓力狀態(tài)下，把粘流狀態(tài)的塑料注入模具中，使其進行流動成型。利用注塑的方法成型，將塑料放入進料筒之中，將料筒溫度升高，此時塑料將會成為粘流態(tài)，接著將其注射至型腔之中，通過壓力使其成型。1.1.3冷卻固化熱塑類型的塑料，在成為粘流態(tài)之后，將其注射至型腔，在充滿型腔之后，使其冷卻完全，就會到達玻璃態(tài)，成型的產(chǎn)品即可從模具中脫離，在型腔內(nèi)，粘流態(tài)塑料的冷卻方法與冷卻時長，需要結(jié)合塑料的類型來確定。若為結(jié)晶類型的塑料，結(jié)晶的情況會受到溫度的影響，在溫度降低相對慢的情況下，結(jié)晶會比較充分，若溫度降低過快，結(jié)晶不充分，同時會產(chǎn)生固化。所以如果是比較小的晶粒，結(jié)晶度不高，在制作期間，需要升高模具的溫度，避免出現(xiàn)溫度降低過快。同時，制件的結(jié)構(gòu)不同，每個位置的壁厚也不相同，并且塑料的導(dǎo)熱性能并不好，因此熔料在型腔內(nèi)冷卻時，可能會出現(xiàn)溫度差，讓收縮比例、內(nèi)應(yīng)力都不一樣，制件有可能出現(xiàn)形變另。對于熱固類型的塑料而言，不同于熱塑類型。此類型塑料在模具內(nèi)，發(fā)生的變化就不僅是物理與形態(tài)的改變，還存在化學(xué)變化，通過線型分子進行交聯(lián)，成為較大體型的分子，可以理解成在粘流的狀態(tài)下，成型的同時，也會出現(xiàn)交聯(lián)固化的現(xiàn)象[9]。1.2塑料成型模具發(fā)展趨勢在機械技術(shù)與成型技術(shù)不斷發(fā)展的同時，模具正朝著效率高、自動化、結(jié)構(gòu)更大、精度更高的方向發(fā)展。下面對模具發(fā)展的幾個方向進行分析：效率與自動化程度更高選用的模具結(jié)構(gòu)不管是效率還是自動化程度都更高，在生產(chǎn)中冷卻選用高效類型，可以大大減小成型的周期；設(shè)計更穩(wěn)定的脫模部件，讓模具與制件更容易分離；澆注系統(tǒng)設(shè)計成熱流道類型等。塑料加工設(shè)備選用自動化高速類型，并配以技術(shù)含量高的模具，在生產(chǎn)效率提高的同時，使得制造成本降低。結(jié)構(gòu)更大，精度更高隨著技術(shù)的發(fā)展，塑料制件的使用范圍越來越廣泛，從生活用品到建筑、家用電器、電子、手機等各個行業(yè)。由此成型模具也朝著越來越大型的方向發(fā)展。為了滿足生產(chǎn)要求，不斷研發(fā)出強、硬度高、耐磨性好的原料進行生產(chǎn)。越來越標準化塑料模具的制作越來越標準化，同時標準模具的應(yīng)用率得到提高。于中國模具制造而言，標準件的使用率以及標準化程度都有待提高，同其他國家相比，差距不小。這些因素限制了國內(nèi)模具行業(yè)的進步，想要讓模具的品質(zhì)更高，生產(chǎn)費用降低，需要加大力度推行標準件。那么確定國標即是首先要做的事，待標準確定之后，生產(chǎn)需按標準來執(zhí)行；第二步就是在確保標準件品質(zhì)的前提下擴大生產(chǎn)，讓產(chǎn)品的標準化程度提高，減少生產(chǎn)費用；最后需要讓標準件的品種更豐富。越來越智能化CAD/CAM/CAE在模具設(shè)計中的應(yīng)用越來越廣泛，最近幾年來，CAD/CAM技術(shù)不管是軟件還是硬件，其成本越來越低，讓更多的生產(chǎn)廠家接受，給模具的發(fā)展起到了很好的推動作用。隨著科技的發(fā)展，CAD等軟件的功能逐漸成熟，其智能化也會進一步發(fā)展；注塑工藝和模具的設(shè)計在生產(chǎn)塑料模具的企業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。1.3課題研究背景以高分子作為原材料，將其制作成不同的塑料產(chǎn)品。有多種方法可以將高分子材料制作成型，如擠出、注射、吹塑以及壓延等，其中使用較多的便是注塑成型，通過注塑工藝，可以制作結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的零件，所以注塑成型在工業(yè)生產(chǎn)中使用廣泛。注塑成型工藝的發(fā)展由來已久，早在幾十年前，一些發(fā)達國家就開始使用注塑工藝加工塑料。發(fā)展至今，注塑加工的技術(shù)越來越成熟。利用注塑模來生產(chǎn)塑料產(chǎn)品，其過程相對復(fù)雜，一個塑料產(chǎn)品，需要設(shè)計一套對應(yīng)的模具，其使用效果會受到設(shè)計環(huán)境，設(shè)計人員經(jīng)驗的影響。在科技的快速發(fā)展之下，注塑模具的生產(chǎn)技術(shù)將會越來越成熟，在未來的生產(chǎn)領(lǐng)域，將會占大更高的比例。2塑件工藝性分析以及塑件材料分析2.1塑件工藝性分析的內(nèi)容產(chǎn)品的構(gòu)造產(chǎn)品的規(guī)格與公差要求產(chǎn)品表面的粗糙度2.1.1塑件的幾何形狀分析本次課題需要對品牌的多功能筆筒進行設(shè)計，該產(chǎn)品的形狀相對規(guī)則并不對稱，其構(gòu)造相對復(fù)雜。筆筒的詳細構(gòu)造，如圖2-1。圖2-1多功能筆筒2.1.2塑件的尺寸及公差分析本次設(shè)計的筆筒，其詳細的規(guī)格，如圖2-2可知。圖2-2零件圖有很多因素會對塑料制件的精度產(chǎn)生影響，綜合分析主要有這幾點：模具的生產(chǎn)精度，在生產(chǎn)時因工藝環(huán)境的改變，成型的收縮比例出現(xiàn)變化，另外磨損也會對模具的規(guī)格產(chǎn)生影響，脫模斜度的設(shè)計，都會對塑料制件的精度產(chǎn)生影響。要合理選定塑料制件的精度，在符合要求的基礎(chǔ)上，精度等級選定為較低的。結(jié)合所選原料的性能與零件的成型要求，將公差確定為MT3,沒有標注的，公差確定為MT5。2.1.3塑件的表面分析用塑料制作的產(chǎn)品，其外觀不僅受到成型工藝的影響，同時也會受到型腔表面狀態(tài)的影響。在使用模具時，由于摩擦?xí)屝颓怀霈F(xiàn)一定的損壞，使其表面沒有那么光滑，所以型腔應(yīng)該要經(jīng)常維護。對此次設(shè)計的筆筒是不透明的塑料制件，在分析之后，其內(nèi)部表面與無需配合的面，其粗糙度較大。2.2塑件材料的性能與特點本次設(shè)計需要通過注塑模具來制作多功能筆筒。該塑料制件是殼類，通過測量其內(nèi)壁較薄，結(jié)構(gòu)相對規(guī)則，不過成型區(qū)域并不簡單，結(jié)構(gòu)并不對稱，因此不少尺寸需要詳細分析。本次設(shè)計在確保筆筒外觀的前提下，為了滿足性能要求，確定用原料PP制作。作為熱塑性樹脂的一種，PP聚丙烯是通過丙烯聚合得到。在分子鏈中，若甲基同一側(cè)排列，那么就是等規(guī)聚丙烯；若在分子主鏈中，甲基的排列無規(guī)律，便是無規(guī)聚丙烯；若在分子主鏈的兩邊，甲基的排列呈現(xiàn)交替狀態(tài)，就是間規(guī)聚丙烯。大部分用于工業(yè)加工的聚丙烯，其等規(guī)類型的含量大致在95%，剩下的則是無規(guī)、間規(guī)類型的聚丙烯。由此可以看出，工業(yè)制品中主要的成分便是等規(guī)物。在聚丙烯材料中，有時會包含丙烯和一些乙烯的共聚物。該固體原料正常情況下，是無色半透明狀態(tài)，沒有毒性也沒有臭味。因其結(jié)構(gòu)相對規(guī)則，結(jié)晶化程度較高，其熔點為167℃。由此可見，該原料有較好的耐熱性與耐腐蝕性，可通過蒸汽對進行其消毒。它的密度很小，在塑料中是最輕的。不過此類塑料抵抗沖擊的性能不高，極易老化，不過可對其改性得到緩解。原料PP遇熱變形的溫度低，透明度與光澤度都不高，剛性較小，不過具備一定的抗沖擊的強度。在PP原料中，其抵抗沖擊的強度與乙烯的含量相關(guān)，乙烯成分越多，其強度就越大。該原料有較好的抗劃性能。使用PP作為原料，應(yīng)力開裂的現(xiàn)象不會出現(xiàn)。PP在熔融狀態(tài)時，流動的速度在區(qū)間。若小，PP抵抗沖擊的性能就更好，不過其延展強度就相對小。若兩種塑料原料的相同，從抵抗沖擊的強度來看，共聚型要高于均聚型。由于其結(jié)晶原料，PP的收縮比例正常在區(qū)間。2.3塑件體積及重量計算分析熱塑類型塑料的成型要求，原料PP，其密度。估算出塑料制件的體積：制件的壁厚均值：制件的體積：算出塑料制件的重量：2.4塑件結(jié)構(gòu)分析前面確定了筆筒制作所用原理，并算出來其體積和質(zhì)量。所設(shè)計的筆筒，在確定其幾何尺寸時，需要滿足以下原則：確保制件能正常使用，并且滿足外表面的要求。在設(shè)計時盡量展示出原料的優(yōu)點。易于生產(chǎn)成型。讓模具的構(gòu)造更簡潔。筆筒的規(guī)格，即長×寬×高=，通過注塑工藝，可制作成型。結(jié)合設(shè)計要求，筆筒的外殼精度為一般，通過資料確定，PP精度MT3。設(shè)計制件的脫模斜度，在此次設(shè)計中，PP脫模斜度在下表2.2中詳細標注。表2.2PP脫模斜度[27]材料名稱型腔型芯PP在分析完筆筒的形狀之后，設(shè)計型腔與型芯中的脫模斜度依次為1°，50′。對筆筒零件的壁厚與成型工藝進行分析，在零件圖中，有詳細的參數(shù)。設(shè)計的多功能筆筒，其三維造型，如圖2-3可知，其內(nèi)側(cè)三維構(gòu)造，如圖2-4可知。圖2-3多功能筆筒外側(cè)三維造型圖圖2-4多功能筆筒內(nèi)側(cè)三維造型圖3成型方案確定以及注塑模設(shè)計3.1注塑機的選擇3.1.1估算塑件體積、確定型腔數(shù)目前面已確定筆筒的體積這里對型腔個數(shù)進行確定確定型腔的個數(shù)，需要考慮的因素較多，如技術(shù)要求、生產(chǎn)設(shè)備、經(jīng)濟性等。若從經(jīng)濟性考慮，需求量大的塑料制件，需要選用較大的設(shè)備，設(shè)備中型腔的數(shù)量也較多。若塑料制件有較高的精度要求時，設(shè)計的型腔數(shù)量適量減小。在制造期間，型腔較多的模具，制作費用要遠遠高于一個型腔的模具，真正制作時，費用的高低不是倍數(shù)比。從塑料制件生產(chǎn)費用中模具生產(chǎn)費用的占比來分析，設(shè)計多個型腔的費用較高。并且多個型腔的制造難度較大，若型腔中的某一個出現(xiàn)損壞，生產(chǎn)需要暫停，直接影響生產(chǎn)效率。在分析筆筒的外部構(gòu)造與匹配要求之后，在模具中設(shè)計型腔兩個。3.1.2初選注射機對澆注部件中的凝料進行估算Vz—一個塑料制件制作成型的體積(cm3)Vj—設(shè)計的澆注系統(tǒng)體積(cm3)大多要滿足，Vg—制作一個產(chǎn)品需要的注塑容量最大值(cm3)V—注塑部件的總體積(cm3)n—腔個數(shù)結(jié)合筆筒的構(gòu)造，將注塑設(shè)備的型號暫定XS-ZY-125。設(shè)備的詳細參數(shù)，如表3-1可知。表3-1XS-ZY-125的各項參數(shù)[27]名稱數(shù)值螺桿的直徑（mm）Φ42設(shè)備注射時的容量（cm3）525進行注射時的壓力（MPa）319鎖緊模具的力（KN）注射面積的最大值（cm2）1250320模具的厚度最大（mm）600模具的厚度最?。╩m）200模板運行尺寸（mm）800噴嘴球位置的半徑（mm）15噴嘴孔位置的直徑（mm）43.1.3注射壓力校核需要對生產(chǎn)所用的注塑機壓力P進行驗證，所用設(shè)備的壓力要滿足塑料產(chǎn)品注塑成型的壓力要求。注射的壓力可以這樣來驗證:對原料PP的成型要求進行了解之后，可知其注射的壓力的取值區(qū)間為。按照前面確定的設(shè)備型號，其注射壓力為119MPa；由此可知，所選壓力機的注射壓力滿足要求。3.1.4開模行程校核若注射設(shè)備中合模系統(tǒng)為液壓機械類型，機器的開模行程需要由連桿部件與其它部件的沖壓行程來確定。沖壓行程的可調(diào)節(jié)量直接影響開模行程。本次設(shè)計的注塑模為單分型面類型，在注塑設(shè)備中只使用，需要對開模尺寸與設(shè)備的開模行程最大值進行驗證，可以通過圖4.1中的標注，對開模行程進行驗證。圖3.1開模行程校核示意圖本次設(shè)計的注塑模為單分型面類型，可以這樣來對開模形成進行驗證：H1—制件需要的脫模尺寸；H2—制件的高（含澆注部件內(nèi)的凝固原料）。S—設(shè)備移動模板行程的最大值，mm；H—需要的開模尺寸，mm；分析完模具構(gòu)造并進行相應(yīng)的計算之后：；可有：300mm=S＞；驗證可知，所選的注塑機，符合要求。3.1.5推頂裝置校核在注塑模具設(shè)計時，需要注意設(shè)計的脫模部件要同頂出部件能夠匹配。。筆筒注塑模的設(shè)計中，塑料制件通過頂桿與推板共同作用推出，為了讓塑料制件在頂出出不發(fā)生形變，每個部分頂出的力要滿足均勻的要求。該部件的詳細構(gòu)造，在裝配圖中已繪制出。3.2成型方案確定3.2.1分型面位置把模具按照一定的要求，劃分成兩個或者多個重要部分，這些接觸表面在分離時，可將制件或者澆注部件中的凝料取出，在制作成型時，將其封閉期里，這種表面就是分型面。在確定分型面時，如下要求需要滿足：塑料制件更易脫離模具，在模具打開時，產(chǎn)品最好處于動模一側(cè)。滿足塑料制件的精度。符合塑料制件外表面的要求。方便模具的生產(chǎn)。不會影響成型的面積不會影響注塑模的排氣。不會影響模具中的側(cè)向抽芯。在塑料制件外部輪廓的最大位置設(shè)計分型面。從產(chǎn)品脫模方便與模具的構(gòu)造盡量不復(fù)雜方面考慮，本次設(shè)計的分型面，如圖3-2可知。圖3-2分型面形式選取示意圖3.2.2脫模方式從整體而言，筆筒屬于壁薄的零件，在與模具分離時，設(shè)計了推板與推桿配合將其頂出，這樣設(shè)計的頂出力相對均勻，塑料制件不容易產(chǎn)生形變。3.2.3澆注系統(tǒng)與排氣形式注塑模具中，設(shè)計了兩個型腔，設(shè)計側(cè)澆口，進料從內(nèi)側(cè)進入，排除型腔內(nèi)的氣體，需要設(shè)計合理的分型面。將排氣槽設(shè)置于分型面位置。若型腔與型芯為組合類型，排除型腔的氣體可通過其配合的間隙來完成。如圖3-3中展示了此次設(shè)計的排氣方式。圖3-3排氣形式示意圖3.2.4冷卻系統(tǒng)與加熱系統(tǒng)想要讓模內(nèi)的溫度符合加工工藝的要求，要設(shè)計溫度控制系統(tǒng)，完成模具溫度的控制。在所用原料為熱塑性時，注塑模具中需要設(shè)計冷卻系統(tǒng)，來完成模具溫度的調(diào)控。在本次筆筒注塑模設(shè)計中，冷卻系統(tǒng)設(shè)計了冷水流道，模具中的溫度通過水管里循環(huán)的水流降低，實現(xiàn)溫度的控制。3.2.5確定成型零部件的結(jié)構(gòu)形式注塑模中的成型零部件，大多為這幾種類型，即整體，整體嵌入與鑲拼組合三大類。若零部件為整體式，就不會產(chǎn)生組裝的誤差，有較高的精度；若為鑲拼組合類型，其制作要求不高，在零件損壞的情況下易于更換?？紤]到模具易生產(chǎn)與維修簡單等因素，此次模具中的零部件為整體嵌入類型，在制作時，于定模模板處嵌入凹模，于動模模板處嵌入凸模。3.2.6確定模具總體結(jié)構(gòu)此次設(shè)計的零件為品牌的多功能筆筒，其構(gòu)造有一定的復(fù)雜性，不過整體而言屬于薄壁零件。前面已確定模具中設(shè)置單個分型面，模具的構(gòu)造為兩板類型，另外，動、定模確定了整體嵌入的構(gòu)造。觀察裝配圖，可見其詳細構(gòu)造。3.3澆注系統(tǒng)設(shè)計3.3.1主流道尺寸熔料從設(shè)備注射出來之后，最先到達的部分便是主流道，通過主流道將熔料分流至型腔與分流道內(nèi)。主流道設(shè)置的形狀是圓錐形，錐角基本設(shè)計為，其內(nèi)壁滿足。如此設(shè)置可以讓熔料更容易朝前流動，在模具打開時，流道內(nèi)的凝料方便分離。主流道所在位置需要與設(shè)備的噴嘴部分頻繁接觸，因此一般不會將其設(shè)置于定模板處，需要將其設(shè)置成襯套，鑲嵌到定模板之中。主流道與噴嘴頻繁接觸的位置，大多設(shè)計成半球形的凹坑，這樣的設(shè)計可以配合的更緊密，防止高壓的情況下，發(fā)生溢料現(xiàn)象。設(shè)計的凹坑球位置，其半徑為R2，噴嘴球頭位置的半徑為R1，R2應(yīng)大于R11～2mm，在主流道中，較小一端的直徑是d2，注噴嘴口位置，其直徑是d2應(yīng)大于d1約，大多會用錐角的設(shè)計不可過大，大多是。在主流道較大一端，設(shè)計圓角進行過渡，此處的半徑設(shè)計為。觀察圖3.4，可知噴嘴位置與襯套相接觸的面，其尺寸關(guān)系。圖3-4噴嘴與主流道襯套接觸面尺寸關(guān)系示意圖，此處定為5mm此處定為,此處定為3.3.2澆口套設(shè)計在主流道部分需要設(shè)計襯套，確定用優(yōu)質(zhì)鋼來加工襯套，之后進行熱處理，使其硬度滿足要求。把襯套中的大圓盤制作成注塑模定位圈，可以對模具進行固定。以T8/T10鋼來制作襯套，可以滿足剛度要求。在主流道較小端的入口位置會與設(shè)備的噴嘴位置頻繁接觸，因此其所用原料要有一定的耐磨性。所以大多會將此處設(shè)計成可以更換的澆口套，將澆口套的規(guī)格設(shè)計成。3.3.3分流道的設(shè)計在主流道與澆口的這部分通道，便是分流道，作為連接主流道與澆口的部位，熔料也需要流經(jīng)該處。設(shè)計的分流道，在確保壓力傳遞的同時，要滿足型腔填充完整的要求。在熔料流動期間，盡量減小壓力損失，確保熔料在流入型腔的過程中，均勻平衡。設(shè)計分流道，要有較大的截面考慮到壓力傳遞期間損失較小，分流道設(shè)計時，盡量設(shè)計較大的截面。結(jié)合本次設(shè)計要求，確定分流到的截面為圓形。確定分流道內(nèi)的粗糙度設(shè)計分流道時，其表面大多要滿足。這樣可以讓外層熔料流動的阻力增大，防止滑移現(xiàn)象，讓中心曾的剪切速率提高。在分流道內(nèi)，在模具外層的熔料溫度降低較快，處于中心位置的熔料有較好流動狀態(tài)，所以在分流道的內(nèi)部表面，Ra大多取1.6μm，這樣設(shè)計，不會讓熔料的外部溫度降低過快而出現(xiàn)速度差，確保了流動期間的剪切速率。真正制作期間，流道通過銑床加工之后，需要進行省模，這樣處理可將生產(chǎn)出現(xiàn)的紋理去除。3.3.4澆口形式和尺寸連接主流道與模具型腔中間的部分，便是澆口。在澆注部件中，最小截面位于澆口處澆注系統(tǒng)中，澆口的設(shè)計尤其關(guān)鍵。塑料制件的性能與品質(zhì)會受到澆口所處的位置、構(gòu)造以及規(guī)格等因素的影響。在注塑模設(shè)計期間，澆口所處的位置、規(guī)格都需要進行合理設(shè)計。在首次試模之后，需要查看澆口的位置與規(guī)格是否合適，不合適需要及時修改。不管是設(shè)計哪一種類型的澆口，澆口設(shè)計的位置，都會影響塑料制件的性能與品質(zhì)。所以，只有合理設(shè)計了澆口位置，是確保制件品質(zhì)的基礎(chǔ)。另外，設(shè)計的澆口位置還會對模具的構(gòu)造有一定的影響。整體而言，若想塑料制件的性能良好，外表光滑，澆口設(shè)計的位置，是非常關(guān)鍵。在設(shè)計澆口位置時，需要注意一下幾點：流動尺寸最大程度的縮短；于制件壁厚較大位置設(shè)置澆口；盡可能讓熔接痕減少，提高制件的強度；初始值要適當?shù)娜≥^小值，在進行試模期間，可以有合理的修正空間；防止出現(xiàn)噴射。設(shè)計的澆口位置，最好不要有較大的沖擊；不可影響制件的外觀。對多功能筆筒的特征進行分析，通過軟件Moldflow中的CAE來完成。生產(chǎn)工藝的各項參數(shù)，如表3-2中標注，軟件分析如圖3-5。表3-2工藝參數(shù)模溫熔料溫進行注射的壓力保壓80℃230℃80MPa60MPa圖3-5澆口位置分析圖從圖中可以看出，此次澆口設(shè)計在筆筒的中心位置是最合理的，考慮到筆筒外觀的要求，這里將澆口設(shè)置成側(cè)澆口。設(shè)計的側(cè)澆口同分流道的中間線，其夾角大多設(shè)計成30°～55°，其截面大多設(shè)置成圓形。3.3.5冷料穴注射一次之后，設(shè)備的噴嘴位置到主流道口位置，因為溫度降低太快，熔料的流動性會受到影響，若此處低溫的熔料到達型腔，產(chǎn)品的品質(zhì)會受其影響。想要避免這種現(xiàn)象，設(shè)計一個洞穴，來將這些低溫的熔料收集起來，避免讓其流入至型腔，用來盛放注射間隙冷料的部分，就是冷料穴。結(jié)合實際要求，有的冷料穴設(shè)計于主流道的后面，有的設(shè)計在每個分流道轉(zhuǎn)向的區(qū)域，還有的設(shè)計于型腔尾部。大多會將冷料穴設(shè)計于主流道相對的動模模板位置，它的直徑可以相同于主流道較大端直徑，或者是稍大都可以，其深度大約是1.5～2倍直徑，設(shè)計的冷料穴體積不可小于小于冷料體積。在此次設(shè)計中，主、分流道處于相同的豎直面，所以于主流道的末端設(shè)計冷料穴。3.4成型零件的工作尺寸計算在筆筒注塑模設(shè)計中，型芯與型腔的尺寸通過公差帶法來算出。這種計算方式，是利用成型收縮比例的最大值Smax與最小值Smin來算。利用這種方法進行計算，有相對嚴密的推導(dǎo)流程，能夠確保制件尺寸在公差范圍內(nèi)。另外這樣的算法，可以預(yù)留足夠的修磨空間，易于修模，增加的模具的使用時長。前面確定用PP來制作，該原料的收縮比例。那么成型塑料制品的收縮比例最大為；最小是；將收縮比例均值算出Scp==已確定筆筒的精度為MT3級可以這樣算出徑向（型腔）規(guī)格:+δz可以這樣算出型腔的高:可以這樣算出型芯的徑向規(guī)格:可以這樣來算型芯的高算出的數(shù)據(jù)在下表中列出表3-3數(shù)據(jù)產(chǎn)品規(guī)格（mm）設(shè)計的模具規(guī)格（mm）120120.08+0.1957574.92+0.1651615.77+0.1051817.78+0.105115115.92-0.1457070.62-0.11515.515.68-0.05513.513.66-0.053.5導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計在注塑模具關(guān)閉時，想要確保型腔的結(jié)構(gòu)與精度，合模的方向與位置需要固定，這就需要設(shè)置導(dǎo)向部件來完成此項工作。使用較多的導(dǎo)向部件，是在型腔的周圍設(shè)計導(dǎo)柱與導(dǎo)套2～4對，這些導(dǎo)套與導(dǎo)柱之間可以相互匹配。3.5.1導(dǎo)向零件的作用防止模具在安裝期間，不會出現(xiàn)方向錯誤，這樣成型零件也不易被損壞。在模具閉合時，讓型腔處于合理的位置，可以讓塑料制件的壁厚更均勻。在動、定模關(guān)閉期間，需要導(dǎo)向部件最先接觸，對動、定模的方向進行引導(dǎo)，防止凸模先到達型腔，出現(xiàn)損壞。所以，設(shè)計的導(dǎo)柱，需要高于凸模的端面6～8mm。在注射進型腔時，熔料是高溫高壓的狀態(tài)，此時出現(xiàn)一定的單向側(cè)壓力。若型腔的側(cè)面沒有對稱，或者模具的中心不處于成型的壓力中心位置，那么側(cè)壓力將會較大，這些都需要設(shè)計導(dǎo)向部件來分擔(dān)。若出現(xiàn)側(cè)壓力單向較大時，另外需要設(shè)置錐面定位部件。對型腔模板與動模位置的推件模板起到支撐的作用。3.5.2導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計設(shè)計導(dǎo)柱：要設(shè)計導(dǎo)柱、導(dǎo)套，也可以設(shè)計成導(dǎo)向孔的構(gòu)造。設(shè)計的導(dǎo)柱要高于凸模6～8cm。設(shè)計成錐形或半球形的導(dǎo)柱端面。設(shè)計的導(dǎo)柱，其表面要有足夠的耐磨損性能。在與模板匹配時，需要過渡配合。設(shè)計導(dǎo)柱、模板之間的連接。設(shè)計導(dǎo)套：在厚模板內(nèi)，大多會使用直導(dǎo)套，這樣可讓模板鏜孔的深減小，設(shè)計多個導(dǎo)套（帶頭）Ⅰ型于浮動的模板之中，在多種情況均可使用；Ⅰ型類型與有肩類型的導(dǎo)柱，用途一樣。設(shè)計導(dǎo)套要滿足這些要求：設(shè)計一定的圓角于導(dǎo)套的前端。硬度不高于導(dǎo)柱。同模板制件匹配的面，要有合理的粗糙度。導(dǎo)套同模板之間的連接，要以合理的方式。3.6脫模機構(gòu)設(shè)計3.6.1脫模機構(gòu)設(shè)計原則想要把塑料制件從模具中取出，需要先將制件從成型零件中分離出來，讓那個制件與成型零件分離，要通過脫模部件里完成。在注塑模具的脫模部件中，包含了推出零件及其固定板，推板，導(dǎo)向以及復(fù)位等部件。設(shè)計推出部件，要注意這些問題：最好于動模處設(shè)計推出機構(gòu)，這樣注塑設(shè)備更容易驅(qū)動推出部件，若由于形狀的原因，塑料產(chǎn)品無法預(yù)留在動模處，要設(shè)計強留，亦可于定模位置設(shè)計推出部件。設(shè)計的推出部件，在工作期間要穩(wěn)定，運行時靈活度高，易于生產(chǎn)，方便維修與更換。設(shè)計的推桿所處的位置與推桿個數(shù)，需要結(jié)合筆筒的構(gòu)造、規(guī)格以及所用原材料來確定。以塑料制件不出現(xiàn)形變、損傷、滿足精度要求為基礎(chǔ)進行設(shè)計。大多會在塑料制件最能承受力的位置設(shè)計推桿。塑料制件在推出時，阻力大的位置，需要設(shè)計夠大的推件力，確保塑料制品的每一個位置受力均勻。推桿孔的方向要平行與推板運行的方向，同推桿制件的匹配，要合理設(shè)計，太松太緊均不合理，防止推桿出現(xiàn)損壞，或者制件產(chǎn)生毛邊。大多會以H7/f6進行配合。3.6.2脫模力的計算塑料制件在溫度降低期間，會將型芯或者凸模包緊，出現(xiàn)包緊的力。影響包緊力大小的因素很多，如塑料制件的收縮比例、產(chǎn)品壁厚、規(guī)格與結(jié)構(gòu)、制件的剛度，塑料產(chǎn)品同型腔與型芯的表面精度，脫模時的阻力，產(chǎn)品所用原料類型，注射加工的壓力，模具打開的時間，設(shè)計的脫模傾斜程度等。若塑料制件是殼形沒有通孔，還需要考慮大氣的壓力。不過在對脫模的力進行計算時，只對主要的因素進行考慮，算出的脫模的力要比這些阻力之和大。在打開模具的瞬間這些阻力最大，因此在確定脫模力時，大多會以初始值為標準。前面分析過，初始的脫模力為最大。確定脫模的力，主要從這幾個方面考慮，產(chǎn)品脫出的阻力，受到的大氣壓力，產(chǎn)品粘附的力、脫模部件工作的阻力。由t/d=2.5/120=0.021<0.05，可知筆筒的壁厚較薄，屬于矩形零件。那么可以這樣來算壁薄矩形件的脫模力F=+0.1A(N)上式之中：F—脫模所需的力，N；QUOTE—筆筒的壁厚均值，cm；E—筆筒的彈性模量，N/cm2；S—筆筒收縮比例均值；L—包住的凸模長，cm；?—筆筒與鋼制件，摩擦的系數(shù)；QUOTE—零件的泊松比；k2—無量綱相關(guān)的系數(shù)；QUOTE—脫模的傾斜度；A—型腔在分型面投影的區(qū)域，cm2。通過書籍可查到各項參數(shù)：QUOTE5；；；QUOTE；；；QUOTE；.即可算出：3.6.3脫模機構(gòu)的形式此次設(shè)計的推出部件為推板推出。使用推板來推出，塑料制件的表面不會有推出痕，并且筆筒受到的推力均勻、穩(wěn)定，有較大的推力，構(gòu)造不復(fù)雜，對于殼類零件或者是對表面有較高要求的零件比較合適?？梢赃@樣確定推板的厚：t=0.54L0QUOTE上式之中L0——兩個推桿間隔的尺寸最大值；B——設(shè)計的推件板寬；t——推件板厚度；E——與彈性相關(guān)的模量；F——脫模的力；[δ]——變形量的許用值。通過資料得到：，，，,?？梢运愠觯?.7冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則在注塑模具中，塑料制品的品質(zhì)會受到型腔內(nèi)壁溫度的影響。正常來說，一個制作成型的周期內(nèi)，模具內(nèi)溫度的冷卻，需要占用75%的時間，由此可知，想要讓生產(chǎn)的效率提高，需要縮短冷卻所用的時間，加快冷卻效率。設(shè)計冷卻部件，需要注意的問題有：合理設(shè)計水流道的位置，首先要確保型芯位置的溫度，不能影響脫模機構(gòu)的工作；設(shè)計時，要有一定的水壓，可以確保水管內(nèi)水的流動速度；設(shè)計的管道，其直徑大多確定;設(shè)計的水流道，需要滿足均勻的要求，孔壁同型腔內(nèi)壁間隔的尺寸為、孔壁與孔壁間，間隔的尺寸;在澆注部件，冷卻需要加強，可輸入溫度較低的水。水流管道的設(shè)計，構(gòu)造不可復(fù)制，易于加工，費用不高。結(jié)合筆筒的構(gòu)造，于動、定模位置分別設(shè)計一條水管，該水管為U型。冷卻系統(tǒng)設(shè)計的詳細構(gòu)造，如圖3-6。圖3-6冷卻水道示意圖3.7.1冷卻時間計算注射期間，塑料制品的冷卻時長，就是熔料充滿整個型腔至模具打開產(chǎn)品取出的這個時間。確定冷卻時長，是以塑料產(chǎn)品整個固定，具備足夠的強、剛度為前提。在整個生產(chǎn)周期中，冷卻時間占80%。由于此次制作的塑料產(chǎn)品為壁薄零件，可以這樣來算出：—與原料相關(guān)的熱擴散系數(shù)，mm2/s；；—壁的厚；這里取均值2.5mm；—注射時的溫度，℃；所用原理PP的注射，其溫度230℃；Te—PP熱變形的溫度，℃；PP為90℃Tm—所用模具的溫度，℃；此處定為80℃即可算出：3.7.2冷卻管道尺寸選擇筆筒的內(nèi)部，其構(gòu)造相對復(fù)雜，不過其內(nèi)壁較薄，整體上看，是包緊類型的型芯零件。想要讓冷卻的效果更好，將流道設(shè)計成直徑8mm，水流進、出的孔，將其直徑設(shè)置成10mm。3.8模架及零件設(shè)計圖型腔結(jié)合該零件的構(gòu)造，確定整體嵌入類的型腔。這樣的構(gòu)造易于生產(chǎn)，也可以節(jié)省制作所用原料。如圖3-7，可知型腔的構(gòu)造。圖3-7多功能筆筒型腔設(shè)計型芯想要減小優(yōu)質(zhì)鋼的用量，設(shè)計組合類型的型芯。把型腔同固定模板使用不相同的原料制作，并進行熱處理，通過軸肩完成固定。型芯的詳細狗，如圖3-8。圖3-8多功能筆筒型芯4模具的三維造型以及模具動作過程設(shè)計完二維圖，并完成繪制，需要進行三維造型。利用CAE技術(shù)，設(shè)計合理的工序，把繪制好的三維圖，輸送至生產(chǎn)的機床，繪制的二維圖給鉗工、技工用作參考，其準則是三維圖，對模具進行生產(chǎn)。4.1模具的三維造型筆筒零件的三維建模，通過軟件UG完成，建成的三維模型，如圖4-1可見。圖4-1模具設(shè)計示意圖4.2模具動作過程如圖4-2中，闡述了模具的整個工作流程。圖4-2模具的工作流程5注塑工藝分析通過仿真軟件Moldflow對零件進行了分析。詳細的操作如下:對網(wǎng)格進行劃分。確定PP為生產(chǎn)用料。設(shè)計注射的位置。對各項工藝參數(shù)進行設(shè)計。本次注塑生產(chǎn)中，各項工藝參數(shù)，如表5-1中標注出。選用的注塑設(shè)備，詳細參數(shù)標注于表5-2。表5-1工藝參數(shù)模溫熔料溫進行注射的壓力保壓80℃230℃80MPa60MPa表5-2XS-ZY-125設(shè)備的規(guī)格進行注射的容量/（cm3）壓力/105Pa鎖緊模具的力/10KN注射面積的最大值/cm2125119090320進行分析：如圖5-1中可觀察到充填需要的時間，最后充填的位置在紅色范圍。充填相對均勻，沒有短射情況。圖5-1充填時間如圖5-2標注了填充與保壓期間，注塑壓力的邊哈。注射時，壓力最大是22.77MPa。圖5.2充填/保壓切換時壓力分布如圖5-3可知，完成充填之后，體積與溫度的變化，小孔位置的體積溫度相對小。該位置的壁厚是2mm，比壁厚的均值2.5mm小。圖5-3充填結(jié)束時的體積溫度在整個注射周期中，注射加工的壓力與時間的變化，如圖5-4可知，通過圖可以看出，注射時，壓力最大為48MPa，所選注塑設(shè)備，正常運行的壓力小于119MPa。圖5-4注射位置處壓力在整個注射周期內(nèi)，鎖緊模具的力會隨著時間發(fā)生變化，如圖5-5可知變化詳情，鎖緊模具的力最大是20T，所用設(shè)備的正常值是90T，因此設(shè)計合理。圖5.5鎖模力在完成充填時，壓力的變化如圖5-6中標注，其中壓力最大為23.57MPa，所用設(shè)備正常的壓力是119MPa。圖5-6完成充填的壓力筆筒固定成型需要的時間是2.35S,以確保產(chǎn)品品質(zhì)為基礎(chǔ)，這個固定要符合生產(chǎn)效率的規(guī)定。圖5-7固定時長如圖5-9可知氣穴分布的情況，該塑料制件的氣穴設(shè)計了六處，有4處是在型芯與型腔的匹配位置。因此，所設(shè)計的模具，有較好的排氣能力。圖5-9氣穴筆筒整體的變形狀態(tài)如圖5-10，如圖發(fā)現(xiàn)，形變比例最大為2mm，不會對筆筒的外觀產(chǎn)生影響。5-10綜合變形在Moldflow中完成了工藝分析，得到如下參數(shù)：筆筒填充所需的時間是2.035s;所模的力最大是30KN;完成充填，壓力最大為19.35MPa，塑料制件收縮的比例最大、最小分別是、；固定成型需要27.16s，可能有5個位置會出現(xiàn)氣穴。通過分析可知，塑料制件翹曲的并不大，也沒有短射情況出現(xiàn)，所以此次設(shè)計是合理的。結(jié)論將筆筒注塑成型期間各項參數(shù)進行確定：進行注塑的溫度區(qū)間，進行注射的壓力區(qū)間，保壓需要的壓力，冷卻需要的時間，注射時，壓力最大為48MPa，筆筒填充所需的時間是2.035s;筆筒零件的收縮比例1.015%。注塑模的設(shè)計過程：確定注塑設(shè)備，對其進行驗證，在滿足要求的情況下，設(shè)計澆口類型，為潛伏類型；模具內(nèi)氣體的排除，通過匹配間隙完成；結(jié)合該零件的構(gòu)造，確定整體嵌入類的型腔。筆筒的內(nèi)壁較薄，設(shè)計的側(cè)孔進行抽芯，因此模具的構(gòu)造為單分型面兩板類型；設(shè)計了環(huán)繞類型的水流管道，對模具進行冷卻；導(dǎo)向通過導(dǎo)柱導(dǎo)套完成，設(shè)計了推桿頂板將筆筒頂出。參考文獻[1]KrizsmaSz.,KovácsN.K.,KovacsJ.G.,SupliczA..In-situmonitoringofdeformationinrapidprototypedinjectionmoulds[J].AdditiveManufacturing,2021(prepublish).[2]張明軍,范希營,周倩倩.具有鑲嵌式型芯結(jié)構(gòu)的油泵聯(lián)接支架注塑模具設(shè)計[J].南方農(nóng)機,2021,52(07):102-104.[3]Chil-ChyuanKuo,Zi-FanJiang,Ming-XueYang,Bing-JunYou,Wei-ChengZhong.Effectsofcoolingchannellayoutonthecoolingperformanceofrapidinjectionmold[J].TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology,2021(prepublish).[4]王穎,陳開源,陳建平,何智敏.帶有外凹槽的內(nèi)螺紋管接頭注塑模具設(shè)計[J].工程塑料應(yīng)用,2021,49(04):89-93.[5]譚克京,高凱,滕偉,覃寬樹.一種汽車外飾雙色零件注塑模具設(shè)計與研究[J].時代汽車,2021(08):132-134.[6]張平,梁麗娜.某車型空調(diào)控制器IMD工藝面板起泡問題改進分析[J].時代汽車,2021(08):147-149.[7]徐自明.某醫(yī)療器械帶金屬嵌件塑件的注塑模具設(shè)計[J].合成樹脂及塑料,2021,3