鼓風(fēng)機(jī)外殼塑料模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u264971.緒論 7219401.1研究背景 753631.2國(guó)內(nèi)外注塑模具發(fā)展現(xiàn)狀 7299821.3本文的設(shè)計(jì)內(nèi)容與方法 822001.3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容 8187351.3.2設(shè)計(jì)方法 944912.塑件分析 9267562.1結(jié)構(gòu)分析 9102712.2成型工藝分析 10239752.3塑件的選材及性能分析 11230923.模具的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12242063.1分型面的選擇 13120813.2模腔數(shù)量以及布局方式的初選 142883.3注塑機(jī)選型 14268733.3.1注射量計(jì)算 14237873.3.2注射機(jī)型號(hào)的選定 15290073.3.3型腔數(shù)量的校核與注射機(jī)工藝參數(shù)的校核 16193043.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18326393.4.1主流道的設(shè)計(jì) 18172833.4.2澆口套的設(shè)計(jì) 1982743.4.3定位圈的設(shè)計(jì)與固定 19231873.4.4澆口和流道的設(shè)計(jì) 204393.5成型零件工作尺寸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 20155243.5.1外形尺寸 20186203.6模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 23174133.7合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu) 24125223.7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 24219363.7.2導(dǎo)柱設(shè)計(jì) 25199493.7.3導(dǎo)套設(shè)計(jì) 25303933.8側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 26144003.8.1側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 26119273.8.2側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)滑塊座的設(shè)計(jì) 2637733.9脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2822993.9.1塑件的推出機(jī)構(gòu) 28239733.10冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2969493.10.1冷卻系統(tǒng) 29243453.10.2冷卻裝置布置方案的確定 30207553.11模具預(yù)檢 30266423.12模具裝配 31104994.模流CAE分析 31118625總結(jié)與展望 34307455.1總結(jié) 34140915.2展望 3531437參考文獻(xiàn) 36緒論1.1研究背景隨著我國(guó)生產(chǎn)技術(shù)的提升，塑料制品的需求量日益增長(zhǎng)，成為生產(chǎn)工業(yè)中不可或缺的一種材料，注塑也是塑料成型中必要的一個(gè)步驟[1]。為了生活與生產(chǎn)的需求，塑料制件在生產(chǎn)的過(guò)程中被要求具有高的品質(zhì)。而塑料制件的品種也隨之增多、性能也與時(shí)俱進(jìn)、涉及的領(lǐng)域也越來(lái)越廣。但由于發(fā)展的不全面以及科研技術(shù)的限制。導(dǎo)致我們的生產(chǎn)技術(shù)與一些發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定程度上的落后，許多精度要求高。使用壽命長(zhǎng)的注塑模具任然需要國(guó)外的技術(shù)支持作為依靠，沒(méi)有攻克核心技術(shù)的難關(guān)[2]。模具設(shè)計(jì)會(huì)朝著高質(zhì)量、高效率、高產(chǎn)率、高精度的方向發(fā)展[3]。類似于鼓風(fēng)機(jī)外殼這類殼體塑件，根據(jù)其特定的使用要求，在其開(kāi)模方向會(huì)有一些通孔結(jié)構(gòu)。這些通孔一般具有尺寸小、排布密集、形狀復(fù)雜的特征。會(huì)導(dǎo)致模具在開(kāi)模過(guò)程中受阻，需要設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。普通的鼓風(fēng)機(jī)外殼模具的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于其分型面的設(shè)計(jì)與側(cè)向通孔的分型。本文研究的塑件底部存在一圈用于配合的倒扣。在選擇分型面的時(shí)候，需在倒扣上端面處對(duì)塑件的底面進(jìn)行延拓來(lái)設(shè)置，防止成型件在合模時(shí)有較大的閉合間隙而導(dǎo)致無(wú)法完全填充；對(duì)于塑件的側(cè)孔，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)。即完成側(cè)向通孔的成型，又使其開(kāi)模順暢。通過(guò)合理的模具布局以及合理的頂出與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以大幅度的減小其制造模具的成本，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益[4]。可供具有類似結(jié)構(gòu)特征的塑件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行借鑒。1.2國(guó)內(nèi)外注塑模具發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)近幾年來(lái)科技水平有顯著的提升，各大企業(yè)對(duì)注塑模具的各個(gè)方面也有了更高的要求[5]。合理的設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)不僅能提高產(chǎn)品的質(zhì)量與生產(chǎn)效率，還能使得生產(chǎn)效益達(dá)到最優(yōu)化。作業(yè)成本計(jì)算法這種管理模式，對(duì)模具企業(yè)成本的控制影響重大，可以支持各企業(yè)的快速發(fā)展[6]。相對(duì)于一些發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，我國(guó)發(fā)展注塑模具工業(yè)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)較晚。但進(jìn)入新世紀(jì)之后，業(yè)內(nèi)相關(guān)人員不斷學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)。同時(shí)鍛煉相關(guān)技術(shù)，規(guī)范行業(yè)內(nèi)部的管理，使我國(guó)的模具技術(shù)飛速發(fā)展，目前此行業(yè)發(fā)展較為良好。從工業(yè)革命至今，模具享有“工業(yè)之母”的美稱。為現(xiàn)代化制造業(yè)奠定了基礎(chǔ)以及確定了核心[7]，全球各國(guó)都加強(qiáng)本國(guó)模具行業(yè)的建設(shè)，并將自己的產(chǎn)業(yè)網(wǎng)鏈接至海外，加快了產(chǎn)業(yè)全球化的步伐。競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，2014-2020年中國(guó)模具總銷售額走勢(shì)如圖1-1所示。目前，中、美、日、意、韓、德國(guó)，這六個(gè)國(guó)家是全球生產(chǎn)模具的中心國(guó)家，冷沖與注塑模具是它們主要生產(chǎn)的產(chǎn)品。在模具總產(chǎn)值這一塊，數(shù)據(jù)上，我國(guó)占有很大一部分的比例。對(duì)全球一些主要生產(chǎn)模具的國(guó)家進(jìn)行對(duì)比，對(duì)他們各自的銷售市場(chǎng)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)，各個(gè)國(guó)家生產(chǎn)出的模具應(yīng)用于汽車行業(yè)的最多，大約占比34%；應(yīng)用于電子行業(yè)的也較多，占比約28%;應(yīng)用于IT行業(yè)的緊跟其后，約12%;各國(guó)的家電領(lǐng)域也有大量注塑模具的使用。占比約9%;OA自動(dòng)化的模具需求量較小，所占比例與半導(dǎo)體行業(yè)大致相同，約為4%；其余的一些領(lǐng)域大約的模具使用量大約占到9%。其應(yīng)用行業(yè)的分布情況如圖1-2所示。圖1-12014-2020年中國(guó)模具總銷售額走勢(shì)圖1-2世界模具應(yīng)用行業(yè)分布情況1.3本文的設(shè)計(jì)內(nèi)容與方法1.3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容第一章緒論，闡述了隨著塑料制品應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，人們對(duì)其品質(zhì)的要求也隨之提高。并提出了本設(shè)計(jì)應(yīng)更具鼓風(fēng)機(jī)外殼塑件的結(jié)構(gòu)特征，著重研究分型面設(shè)計(jì)與側(cè)抽芯的設(shè)計(jì)。對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述。第二章塑件分析，對(duì)鼓風(fēng)機(jī)外殼塑件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析與成型工藝分析。根據(jù)其材料的收縮率確定了成型件的脫模斜度，并參照選定材料的特性確定了注塑工藝參數(shù)。第三章模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該部分確定了塑件的分型面；依據(jù)計(jì)算結(jié)果確定了模腔的數(shù)量；選擇合適的注塑機(jī)并更具計(jì)算確定了所選注塑機(jī)滿足使用要求；設(shè)計(jì)了進(jìn)澆流道，并選定其分別所使用的標(biāo)準(zhǔn)件；對(duì)成型件的各部分尺寸進(jìn)行了計(jì)算與參數(shù)校核；選擇合適的模架，合理設(shè)計(jì)各板件的尺寸參數(shù)；設(shè)計(jì)了冷卻系統(tǒng)；最后進(jìn)行了裝模與測(cè)試。第四章模流分析，對(duì)注塑成型中各部分參數(shù)進(jìn)行模擬校核。觀察該模具的結(jié)構(gòu)是否合理，以及注射方法是否可行。第五章總結(jié)與展望，談?wù)搶?duì)此篇論文撰寫(xiě)的總結(jié)心得，并對(duì)此設(shè)計(jì)日后的進(jìn)一步優(yōu)化做出了展望。1.3.2設(shè)計(jì)方法1）根據(jù)工程力學(xué)，材料力學(xué)，材料熱處理，注塑模具設(shè)計(jì)等課程知識(shí)，確定鼓風(fēng)機(jī)外殼模具的結(jié)構(gòu)，并計(jì)算出設(shè)計(jì)需用參數(shù)。2）在NX軟件中建模，觀察設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是否合理；在CAE中做模流分析，觀察注塑過(guò)程的可行性。3）結(jié)合分析結(jié)果，調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，選擇不同的注塑機(jī)，更改模具冷卻系統(tǒng)的布局，選擇更加合適的澆口位置等。4）對(duì)最終的設(shè)計(jì)進(jìn)行校核，驗(yàn)證其開(kāi)模行程，鎖模力，冷卻時(shí)間等各方面參數(shù)是否符合要求。流程圖如圖1-3所示圖1-3設(shè)計(jì)流程圖2.塑件分析277452.1結(jié)構(gòu)分析相同塑件通過(guò)不同的注塑工藝得出的制件質(zhì)量也會(huì)大不相同。因此可以通過(guò)塑件的分析，對(duì)模具以及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有深層次的認(rèn)知。并且心儀模具設(shè)計(jì)這一過(guò)程[8]。塑件為殼體零件。需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中添加脫模斜度，以便于成型后順利脫出。型芯與型腔的脫模斜度取。塑件的厚度較薄且均勻。厚度最大達(dá)到4mm，最薄的地方達(dá)到1mm,可以使用注射成型。經(jīng)上述分析可見(jiàn)，該塑件結(jié)構(gòu)規(guī)則、結(jié)構(gòu)相對(duì)合理、工藝性也較為良好，不需要修改塑件的結(jié)構(gòu)；塑件的尺寸精度要求中等，成型件的各部分尺寸也比較容易確定，加工成型件時(shí)會(huì)比較方便，尺寸偏差也比較容易達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在注射過(guò)程，若工藝參數(shù)控制的較好，塑件的表面質(zhì)量、各方面性能都能得到保障。鼓風(fēng)機(jī)外殼的建模如圖2-1、2-2所示。圖2-1塑件三維圖圖2-2塑件三維圖852.2成型工藝分析該鼓風(fēng)機(jī)外殼的注塑成型不易，主要表現(xiàn)在：鼓風(fēng)機(jī)外殼的凸起部分有不規(guī)則分布的孔，出風(fēng)口處有側(cè)孔特征，并在底部的圓周處有一圈倒扣，脫模過(guò)程會(huì)不太順利；鼓風(fēng)機(jī)外殼要實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，因此需要模具有良好的生產(chǎn)效益，能生產(chǎn)出市場(chǎng)所需要的量。該塑件為殼體產(chǎn)品，采用一般精度等級(jí)MT5級(jí)，成型后可能會(huì)與型芯緊密相連，為了提高成型效率以及塑件質(zhì)量，要求所設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)能夠完成自動(dòng)脫模，因此在模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，這些因素都應(yīng)該考慮到，并在合理的范圍內(nèi)達(dá)到模具的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)。鼓風(fēng)機(jī)外殼的材料選用的是聚氯乙烯樹(shù)脂塑料(PVC)，塑件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)與尺寸如圖2-3所示。圖2-3塑件結(jié)構(gòu)與尺寸109252.3塑件的選材及性能分析根據(jù)上一步選定鼓風(fēng)機(jī)外殼的塑件分析，選定材料為PVC，PVC的主要性能指標(biāo)如表2-1所示。注塑機(jī)料筒的溫度須達(dá)到相應(yīng)的范圍，在料筒一區(qū)溫度應(yīng)達(dá)到150-160℃，料筒二區(qū)達(dá)到165-170℃，料筒三區(qū)15-170℃，噴嘴處溫度應(yīng)保持在150-170℃。模具溫度在冷卻前應(yīng)保持30-60℃，單個(gè)塑件在2-5s內(nèi)完成注塑，然后經(jīng)過(guò)20s的保壓與30s的冷卻時(shí)間，最后進(jìn)行開(kāi)模步驟。塑件的注射工藝參數(shù)如表2-2所示。表2-1PVC的技術(shù)指標(biāo)表2-2塑件注塑工藝參數(shù)3.模具的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目前市面上有各式各樣的塑料制件，對(duì)于它們的品質(zhì)要求也各不相同，因此，需要不同的模具來(lái)完成它們的成型。模具設(shè)計(jì)的第一步應(yīng)該是對(duì)塑件進(jìn)行具體分析，做到具體問(wèn)題具體對(duì)待。用CAE進(jìn)行模流分析，并根據(jù)結(jié)果選擇模腔與冷卻水路的排布位置[9]。以達(dá)到減少不必要的材料浪費(fèi)，保證其精度要求，以及保證其能順利脫模，提高生產(chǎn)效率的目的。塑件的注塑成型一般分為四個(gè)環(huán)節(jié)，可是超過(guò)四分之三的時(shí)間都是在進(jìn)行塑件的冷卻。分型面選擇得當(dāng)，能有效簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，使模具的加工難度減小，脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程變得簡(jiǎn)便，從而使得模具的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程變得簡(jiǎn)便。根據(jù)塑件的形狀可看到，塑件側(cè)面存在側(cè)孔，模具的分型運(yùn)動(dòng)在橫向與縱向都有，因此模具的開(kāi)模過(guò)程較為復(fù)雜，為了解決這方面的問(wèn)題，通過(guò)設(shè)計(jì)的彈簧和鎖定裝置按順序打開(kāi)[10]。設(shè)計(jì)過(guò)程的大部分問(wèn)題可以在軟件中快速修改，避免后續(xù)后處理程序發(fā)生改變，通過(guò)模流分析的方法找出了最佳注射的位置[11]。該部分內(nèi)容大多在軟件中進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅可以完成模具設(shè)計(jì)中型芯型腔的快速制作，還可以直接在軟件中完成模具的組裝，通過(guò)軟件的仿真功能完成模具的開(kāi)模仿真，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并且加以改正，避免模具制作中一些反復(fù)的工作[12]。3.1分型面的選擇分型面可以確保模具開(kāi)模后，使凝料與塑件準(zhǔn)確的分為多個(gè)部分，合理的分型面的選擇，能提高注塑成型的效率。選擇它的時(shí)候需要注意：1）保證塑料制品能夠脫模。2）使分型面容易加工。3）盡量避免側(cè)向抽芯。4）使側(cè)向抽芯盡量短。5）有利于排氣。6）保證表面高質(zhì)量。7）開(kāi)模后制件方便落下。8）開(kāi)模方向塑件投影面積盡可能小。9）有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。綜上，分型面如圖3-1、3-2所示。圖3-1分型面位置圖3-2分型面設(shè)計(jì)3.2模腔數(shù)量以及布局方式的初選經(jīng)過(guò)觀察，該鼓風(fēng)機(jī)外殼的體積偏大，模腔使用一模一腔的布局方式，布局示意圖如3-3所示。圖3-3模腔布局3.3注塑機(jī)選型3.3.1注射量計(jì)算使用NX10.0三維建模軟件的計(jì)算分析，測(cè)得塑件的體積為63333mm3，則一個(gè)塑件的體積為：V=63.333mm3，PVC材料的密度ρ=1.45g。單個(gè)塑件重量（3-1）根據(jù)塑件的形狀及尺寸分析（外形為回轉(zhuǎn)體與箱體的組合體，最大直徑尺寸為124mm、高度為43mm，尺寸偏大），同時(shí)由前面設(shè)計(jì)分析得知PVC的流動(dòng)性良好，且鼓風(fēng)機(jī)外殼為大批量塑料制品但體積較大，在同時(shí)考慮到塑件有一個(gè)尺寸精度等級(jí)為MT2，因此用一模一腔。注射成型塑件每次需要的注射量為，則根據(jù)計(jì)算，塑件每次成型所需的總注射量為106.8g（包含凝料的重量，為14.65g,取15g）。則計(jì)算每次注射進(jìn)入型腔的塑料總體積為：凝料如圖3-4所示：圖3-4凝料三維圖圖3.3.2注射機(jī)型號(hào)的選定上述公式計(jì)算了注射所需要的塑料重量，依據(jù)計(jì)算出的注塑量，選擇型號(hào)的柱塞式注射機(jī)，實(shí)際注塑量應(yīng)該小于等于注塑機(jī)的最大允許注塑量的，滿足要求。機(jī)器的相關(guān)參數(shù)以列出，如表3-3所示。表3-3注塑機(jī)參數(shù)注塑過(guò)程中熔融的原料會(huì)慢慢注入模腔的空隙，對(duì)模腔內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)生較大的作用力（注射壓力），致使材料沿分型面略微膨脹。如果鎖模力沒(méi)有達(dá)到額定值，凝料會(huì)發(fā)生泄漏，導(dǎo)致飛邊、溢料等問(wèn)題的產(chǎn)生，極度影響成品質(zhì)量。（1）單個(gè)塑件在分型面平面內(nèi)的投影面積A1（NX測(cè)量）（2）成型時(shí)熔體凝料在分型面上投影面積A由于塑件時(shí)組合薄殼類零件，生產(chǎn)中選用一模一腔，初步估算凝料在分型面上投影面積約51.07。則：（3）成型過(guò)程中熔化的塑料成型件內(nèi)壁的壓力。則：滿足使用條件。（P是熔化的塑料對(duì)成型件內(nèi)壁的擠壓力，鼓風(fēng)機(jī)外殼在注塑過(guò)程中，成型件需要達(dá)到的平均壓力為。）（4）設(shè)計(jì)手冊(cè)要求，模具的鎖模力要大于熔融的塑料對(duì)模腔內(nèi)壁的擠壓力，在設(shè)計(jì)手冊(cè)中再次確定型號(hào)為的螺桿式注射機(jī)。3.3.3型腔數(shù)量的校核與注射機(jī)工藝參數(shù)的校核A、模腔數(shù)校核（1）按注塑機(jī)最大注塑量設(shè)計(jì)模腔數(shù)n1。則按注塑機(jī)最大注塑量可計(jì)算得模腔數(shù)量最多為1腔。（2）型腔數(shù)校核確定通過(guò)利用注塑機(jī)的參數(shù)計(jì)算得型腔數(shù)最多為1腔，因此注塑機(jī)滿足模具使用要求，型腔數(shù)確定為1腔。B、注射機(jī)工藝參數(shù)的校核（1）注射量的校核，而符合要求。（2）鎖模力的校核型螺桿式注射機(jī)得鎖模力為；k——壓力損耗系數(shù)，一般取1.1~1.2；p——型腔內(nèi)熔融的塑料對(duì)內(nèi)壁的擠壓力，該鼓風(fēng)機(jī)外殼的；——鼓風(fēng)機(jī)外殼與流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和，本模具計(jì)算得滿足要求。（3）最大注射壓力的校核這里的最大壓力等于額定注塑壓力，需要大于注射中所需的注射壓力的，并且乘以一個(gè)安全系數(shù)，即式中k=1.2；為38；代入數(shù)據(jù)計(jì)算，符合要求。C、安裝尺寸的校核此次設(shè)計(jì)選擇4040模架，為標(biāo)準(zhǔn)系列的細(xì)水口三板模架。模具的閉合高度可通過(guò)計(jì)算得到，為，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，本設(shè)計(jì)中選定機(jī)器的動(dòng)、定模模板最大安裝尺寸為，模架的許用最小、最大厚度為、，模具的總體閉合高度應(yīng)該滿足的安裝條件，根據(jù)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)，滿足要求。D、開(kāi)模行程校核本模具為雙分型面的三板模具，下面進(jìn)行校核，計(jì)算公式如下：式中——注射機(jī)的最大開(kāi)模行程，；H1——塑件脫模所需的推出距離，該塑件的脫模推出距離為20mm；H2——塑件的高度（不包括澆注系統(tǒng)高度），該塑件的高度為44mm。計(jì)算得G54-S-200型螺桿式注射機(jī)的開(kāi)模行程足夠。依據(jù)以上的公式計(jì)算校核，G54-S-200型機(jī)器能滿足使用要求，故最終確定。3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理與否，直接影響著產(chǎn)品的成型速度，這可以提高鼓風(fēng)機(jī)外殼的成型質(zhì)量[13]。3.4.1主流道的設(shè)計(jì)主流道橫截面為圓形，流道具有一定的錐度，這樣的設(shè)計(jì)即方便成型過(guò)程中塑料的流動(dòng)，同時(shí)也便于在完成注塑后，在開(kāi)模過(guò)程中使凝固的主流道的凝料順利拔除。（1）主流道的小端直徑：主流道的球面半徑：球面的配合高度：，取h=3mm。主流道的長(zhǎng)度：取L=80mm。主流道大端直徑：3.4.2澆口套的設(shè)計(jì)主流道易磨損，需要經(jīng)常更換，對(duì)其互換性要求較高，因此選用襯套式澆口套，在選材過(guò)程中就可以達(dá)到較高的互換性，常用T8A、T10A等，熱處理后到50HRC~55HRC，如圖3-5所示。圖3-5主流道襯套3.4.3定位圈的設(shè)計(jì)與固定本設(shè)計(jì)為雙分型面細(xì)水口三板模具結(jié)構(gòu)，主流道有較長(zhǎng)的長(zhǎng)度，故襯套、定位圈采用分體式的設(shè)計(jì)更為合理，單獨(dú)選用標(biāo)準(zhǔn)件。注射機(jī)定位孔尺寸為，定位圈尺寸取，間隙配合兩個(gè)零件。定位圈結(jié)構(gòu)尺寸如圖3-6所示；圖3-6定位圈和襯套3.4.4澆口和流道的設(shè)計(jì)選擇點(diǎn)膠口進(jìn)膠，如圖3-7、3-8所示，高溫熔化的塑料從流道中流入模腔，過(guò)程中的壓力損失小，進(jìn)澆的速度快，成型過(guò)程比較順利，產(chǎn)品成型簡(jiǎn)易。此過(guò)程中，可以比較好的將壓力傳遞，保壓功能好。圖3-7點(diǎn)澆口三維圖圖3-8點(diǎn)澆口尺寸3.5成型零件工作尺寸的設(shè)計(jì)和計(jì)算成型零件在模具中起著很重要的作用，直接決定這產(chǎn)品的幾何外觀，質(zhì)量。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，受到熔融的塑料的高壓，脫模時(shí)與塑件間會(huì)有摩擦的存在。3.5.1外形尺寸由前面設(shè)計(jì)說(shuō)明得：塑件材料為PVC，PVC的最大收縮率為，最小收縮率為，則平均收縮率，收縮率波動(dòng)范圍為PVC最高精度等級(jí)為MT2,有些表面不做高要求，可以采用MT3的精度等級(jí),未注尺寸公差等級(jí)為MT5。由前面的設(shè)計(jì)分析得，屬于A類尺寸有：、、。屬于B類尺寸有：，其中的尺寸屬于影響成型面的尺寸，有些表面與配合相關(guān)，精度采取MT2級(jí)，在成型零件尺寸計(jì)算及機(jī)校核過(guò)程中應(yīng)特別注意，確保塑件質(zhì)量，考慮型芯與型腔在工作過(guò)程中的磨損情況，并且在查精度表將尺寸進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在將所有尺寸分類如表3-4所示：表3-4成型件尺寸表在本設(shè)計(jì)中，成型零件工作尺寸計(jì)算均采用平均計(jì)算法，由于制造的經(jīng)濟(jì)性也是制造過(guò)程中需要被考慮的因素，模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，復(fù)雜程度也應(yīng)該符合經(jīng)濟(jì)性的要求，則模具制造公差?。▎挝籱m）,下面是對(duì)該模具的成型部分的尺寸的計(jì)算：3.6模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用由該論文前半部分的說(shuō)明可確定該模具型腔排布方式，以及與模具其他零件之間的位置關(guān)系，在模架庫(kù)中，根據(jù)型芯、型腔的尺寸選擇標(biāo)準(zhǔn)模架系列，最后選用三板模點(diǎn)澆口式的模架。即CI工字標(biāo)準(zhǔn)模架。1）定模座板45號(hào)鋼，在后續(xù)添加熱處理工藝，讓其力學(xué)性能達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，長(zhǎng)度與寬度單邊需要比模仁大30-50mm，現(xiàn)取其尺寸為（450mmx400mmx30mm）。定模座板與定模固定板使用螺紋連接；定位圈也通過(guò)螺紋連接在其上安裝；根據(jù)使用要求查表得，定位圈與定模座板的配合關(guān)系取為H7/h6。2）定模板用于固定型芯、導(dǎo)套。長(zhǎng)度與寬度單邊需要比模仁大30-50mm，現(xiàn)取其尺寸為（400mmx400mm，厚70mm)。3）動(dòng)模座板該零件的材料與定模座板相同，牌號(hào)也為45鋼，該零件上的注射機(jī)頂孔為直徑φ50mm，取其尺寸（450mmx400mm，厚為30mm）。4）動(dòng)模板設(shè)計(jì)的側(cè)向分型用滑塊通過(guò)動(dòng)模板上加工出的滑槽滑動(dòng)，以完成側(cè)向分型工作，原材料為45鋼，經(jīng)過(guò)熱處理后達(dá)到使用要求。該零件上有導(dǎo)柱孔，根據(jù)使用要求，取其配合為H7/m6，尺寸?。?00mmx400mm，厚80mm）。5）推板推板的材料也采用45鋼，推板上導(dǎo)套固定孔與導(dǎo)套制件采用過(guò)盈配合H7/k6。將推板固定板與其也使用螺紋連接的方式，組成組件，帶后續(xù)裝入模具，尺寸為（260mmx400mm，高25mm）。6）推桿固定板該零件取用45鋼，經(jīng)過(guò)熱處理工藝后投入使用，該零件為標(biāo)準(zhǔn)件，查表后尺寸為（260mmx400mm，厚度30mm）。模架如圖3-9、3-10所示：圖SEQ圖\*ARABIC3-9模具總裝圖圖3-10模具三維圖3.7合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和定位機(jī)構(gòu)3.7.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)從模架庫(kù)中選取的標(biāo)準(zhǔn)件，如圖3-11所示。1）該模具的導(dǎo)柱導(dǎo)套各采用四組，在模具上鏡像分布，以保證開(kāi)模過(guò)程的平穩(wěn)進(jìn)行。2）動(dòng)模板與定模板的加工方式可選用合并加工，這樣可以保證其導(dǎo)向零件孔的同軸度要求，防止加工誤差導(dǎo)致最后的開(kāi)模過(guò)程不順暢。圖3-11導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3.7.2導(dǎo)柱設(shè)計(jì)1）采用帶頭導(dǎo)柱，加油槽。2）根據(jù)模具的尺寸大小選擇合適的導(dǎo)柱，導(dǎo)柱應(yīng)該具有較好的力學(xué)性能，例如需要具有足夠的抗彎強(qiáng)度，防止使用過(guò)程中發(fā)生斷裂。3）導(dǎo)柱的安裝方式如下，先將導(dǎo)柱的一頭與模板進(jìn)行轉(zhuǎn)配，配合等級(jí)取H7/m6，導(dǎo)柱的其他部分與導(dǎo)套的配合采用過(guò)渡配合（H7/h7）。如圖3-12所示：圖3-12導(dǎo)柱3.7.3導(dǎo)套設(shè)計(jì)導(dǎo)套主要與導(dǎo)柱協(xié)作完成導(dǎo)向，安裝在動(dòng)模部分，可以限定開(kāi)模方向，導(dǎo)套的設(shè)計(jì)也有一定的精度要求。采用帶頭導(dǎo)套（如圖3-13所示）。圖3-13導(dǎo)套3.8側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)在注塑模生產(chǎn)中很普遍，合理的側(cè)抽設(shè)計(jì)能提高鼓風(fēng)機(jī)外殼的成品質(zhì)量[16]。3.8.1側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)采用的零件存在側(cè)孔，在開(kāi)模方向無(wú)法順利開(kāi)模，模具需要設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，來(lái)輔助成型與開(kāi)模。將整體機(jī)構(gòu)先拆分出一個(gè)入子，以便于磨損后進(jìn)行更換。尺寸如圖3-14、3-15所示.圖3-14入子尺寸圖圖3-15入子結(jié)構(gòu)圖3.8.2側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)滑塊座的設(shè)計(jì)模具在完成注塑后，凝料會(huì)在模腔內(nèi)進(jìn)行冷凝，熱脹冷縮，材料會(huì)在冷卻過(guò)程中發(fā)生收縮，經(jīng)過(guò)收縮后，塑件緊貼型芯部分，在開(kāi)模過(guò)程中，這也是模具需要克服的一部分力，抽芯機(jī)構(gòu)在打開(kāi)的過(guò)程中也存在一定的抽拔力，在后續(xù)計(jì)算中需要考慮在內(nèi)。開(kāi)模過(guò)程中將抽芯打開(kāi)的瞬間，所需的抽拔力叫做初始抽拔力，初始抽拔力大于相繼抽拔力。抽拔力F可用下式計(jì)算：式中P——鼓風(fēng)機(jī)外殼的收縮應(yīng)力(Mpa)，模具冷卻時(shí)P=34.2MPa；A——模仁一側(cè)塑件側(cè)面積，32mm2。F——摩擦系數(shù)，一般f=0.6?！撃Ｐ倍?，1°F——抽拔力（3-28）斜導(dǎo)柱受彎曲力為：（3-29）式中——斜導(dǎo)柱的傾斜角,15°——斜導(dǎo)柱所受彎曲力N，（3-30）一般來(lái)說(shuō)，抽芯距要比側(cè)孔的長(zhǎng)度大一些。其計(jì)算公式為：（3-31）式中——設(shè)計(jì)抽芯距，2mmS——抽芯距mm理論上抽芯距離為6mm，但根據(jù)實(shí)物來(lái)看，開(kāi)模時(shí)側(cè)向分型機(jī)構(gòu)的行程可以達(dá)到15mm,因此S取15mm。如圖3-16、3-17所示：圖3-16抽芯機(jī)構(gòu)剖視圖圖3-17抽芯機(jī)構(gòu)三維圖3.9脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在塑件完成成型后，還有最后一個(gè)步驟，就是通過(guò)頂出件將塑件推出，這個(gè)過(guò)程中需要注意：1）盡量將頂出件分布在定模的一側(cè)。2）保證塑件不因推出而變形損壞。3）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠。4）良好的塑件外觀。5）合模時(shí)的準(zhǔn)確復(fù)位。3.9.1塑件的推出機(jī)構(gòu)用頂桿頂出制件。1）共9根頂桿。如圖3-18、3-19所示：圖3-18頂桿位置圖圖3-19頂桿位置三維圖2）頂針應(yīng)布置均勻。3）頂針通過(guò)頂板上的孔直接完成裝配，采用間隙配合（H8/f8）。4）一般在完成頂針的裝配后，頂針的端面應(yīng)該與型芯的上表面一樣高或者略微比上表面高。5）頂針與推板固定板的配合要求可以不用那么高，通常采用單邊的間隙，通過(guò)降低的方式提高生產(chǎn)效率，降低制造成本。留有間隙也可以解決頂針可能因?yàn)檩S線位置不一致而發(fā)生卡死的問(wèn)題。6）制造頂針通常采用低碳鋼，例如45號(hào)鋼，熱處理后需要達(dá)到50HRC以上。3.10冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.10.1冷卻系統(tǒng)在本設(shè)計(jì)的注塑過(guò)程中，熔融的塑料進(jìn)入到模腔內(nèi)的溫度為，待塑料冷卻凝固后，模具打開(kāi)，取出完成的鼓風(fēng)機(jī)外殼制件，其溫度需要降低到60以下。PVC塑料通常在180~190時(shí)進(jìn)行注塑過(guò)程，完成注塑后模具的溫度一般在50~70，用正常溫度的自來(lái)水作為冷卻液，降低模具的溫度。1）冷卻介質(zhì)水的比熱容大、傳熱好、成本低且來(lái)源廣泛。用水冷卻，即在模腔上開(kāi)設(shè)水路，使其在模腔內(nèi)均勻分布。2）冷卻系統(tǒng)的計(jì)算（1）凝固時(shí)的熱量單位質(zhì)量放出的熱量，故（3-32）式中W—單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料能量（kj/min）。（2）冷卻水的體積流量（3-32）式中（3）冷卻管道的直徑為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，查資料取d=8mm。(4)模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)的冷卻水孔數(shù)（3-33）3.10.2冷卻裝置布置方案的確定模具的型芯型腔用于成型以外的部分可以作為水路的分布區(qū)域，用做制件的冷卻，現(xiàn)將成型件上開(kāi)設(shè)兩條水路，型芯與型腔上各一條，注意在開(kāi)設(shè)水路時(shí)，要避開(kāi)用于連接的部位，水路總體上環(huán)顧塑件的四周，這樣才能保證塑件受到充分的冷卻，并且防止由于受熱不均勻而導(dǎo)致的翹曲變形。在總裝圖上可查看“冷卻系統(tǒng)示意圖3-20、3-21。圖3-20水路圖圖3-21水路圖3.11模具預(yù)檢在所有機(jī)器的裝配之前，都會(huì)有零部件的預(yù)檢工藝，模具也是如此。首先，要詳細(xì)閱讀并研究設(shè)計(jì)圖樣的技術(shù)要求，以及各部分零件之間的裝配關(guān)系，根據(jù)這些要求確定合理的裝配順序，裝配方法，檢測(cè)方法以及檢測(cè)工具等。待模具裝配完成準(zhǔn)備裝入注塑機(jī)之前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行預(yù)檢，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，防止發(fā)生更大的損失。需要注意，完成裝配后，要在模具二等側(cè)面進(jìn)行劃線，標(biāo)記，以防將模具拆開(kāi)后，在再次組裝的過(guò)程中發(fā)生裝反或者錯(cuò)裝等問(wèn)題。3.12模具裝配1）按照生產(chǎn)看板領(lǐng)取生產(chǎn)資料，并備用各種尺寸的螺釘，以便裝模過(guò)程中使用。2）對(duì)注塑機(jī)需進(jìn)行預(yù)熱工作，溫度到達(dá)一定范圍后，啟動(dòng)注塑機(jī)的動(dòng)力裝置，將其合模速度調(diào)節(jié)到最慢，并將模具打開(kāi)值其開(kāi)模位移的極限值。3）用吊裝裝置將型芯型腔吊裝至已經(jīng)安裝在注塑機(jī)上的模架的動(dòng)、定模板之間，用適合的方式將其固定，再把模具的噴嘴部分的安裝完成。4）將型芯型腔打開(kāi)，檢查模腔內(nèi)部是否有干擾成型的異物存在，如果存在異物，及時(shí)用清洗工具對(duì)其清潔，保持模腔內(nèi)部的干凈整潔。5）對(duì)模仁進(jìn)行調(diào)節(jié)，鎖模力的大小調(diào)節(jié)至能滿足模具成型而不發(fā)生飛邊即可。6）將水路的管道在模具中裝好，以及連接好外部的運(yùn)水機(jī)構(gòu)，以確保模具工作時(shí)的溫度可以滿足要求。7）將注塑機(jī)對(duì)空注射5~6次，排除前期一些由于受熱不均而產(chǎn)生的不合格的流體塑料。隨后依工藝參數(shù)手動(dòng)注塑5~6次。8）依據(jù)工藝卡片對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至成品制件的各項(xiàng)性能達(dá)到要求為止，再次過(guò)程中，工藝員也應(yīng)該記錄其調(diào)試的過(guò)程。4.模流CAE分析現(xiàn)對(duì)塑件注塑過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行模流分析，設(shè)置的參數(shù)為：鎖模力=7.203T；最大注射壓力=1.82Mpa；最大注塑機(jī)注射率=5.3cm3/s；注塑機(jī)液壓響應(yīng)時(shí)間=1.2s；填充時(shí)間=1.818s；自動(dòng)計(jì)算已確定注射時(shí)間；射出體積自動(dòng)確定；冷卻時(shí)間=20s；保壓時(shí)間=10s。填充時(shí)間，據(jù)軟件分析填充結(jié)束時(shí)間為2.01s，結(jié)果如圖4-1所示。圖4-1填充時(shí)間總體溫度，據(jù)軟件分析總體溫度最大值為78.1099℃，結(jié)果如圖4-2所示。圖4-2總體溫度注射位置處壓力XY圖，據(jù)軟件分析最大注射壓力(在1.9763s)=94.0758MPa，結(jié)果如圖4-3所示。圖4-3注射位置處壓力：XY圖射出重量XY圖，據(jù)軟件分析總重量(零件+流道）=86.0627g，如圖4-4所示。圖4-4射出重量：XY圖鎖模力XY圖，據(jù)軟件分析鎖模力的最大值（在2.421s)=61.6701T，如圖4-5所示。圖4-5鎖模力XY圖四個(gè)點(diǎn)澆口進(jìn)澆填充的區(qū)域分別為以下四種顏色所填充的部分，如圖4-6所示。圖4-6填充區(qū)域推薦的螺桿速度曲線根據(jù)射出體積的變化而變化如表4-1與圖4-7所示:表4-1射出體積與流動(dòng)速率圖4-7推薦的螺桿速度:XY圖從分析結(jié)果可以看出，選取的四個(gè)進(jìn)澆位置進(jìn)行進(jìn)澆，達(dá)到的效果較好，總體溫度也非常平均，成型效果好。鎖模力與注射壓力也滿足要求，都小于注塑機(jī)的許用壓力，所以此設(shè)計(jì)是可行的。5總結(jié)與展望5.1總結(jié)針對(duì)鼓風(fēng)機(jī)外殼塑件存在側(cè)孔，不能在同一個(gè)分型方向脫模的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一模一腔的注塑模具結(jié)構(gòu)，采用點(diǎn)澆口進(jìn)澆，保證了產(chǎn)品的表面質(zhì)量以及成型效率。塑件的側(cè)面存在側(cè)孔結(jié)構(gòu)，脫模不方便，設(shè)計(jì)了側(cè)向分型機(jī)構(gòu)，確保模具在開(kāi)模過(guò)程中可以順利脫模。因?yàn)閷?duì)于塑件的表面質(zhì)量有要求，點(diǎn)澆口進(jìn)澆保證了其外觀質(zhì)量。利用moldflow的CAE技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的成型工藝進(jìn)行了優(yōu)化，分析出最佳澆口位置以及冷卻水路的合理分布，并確定了注塑過(guò)程的可行性，提高了模具的設(shè)計(jì)效率與生產(chǎn)效率，從而降低了模具設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中的成本。根據(jù)最后結(jié)果來(lái)看，該設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)可靠，可順利開(kāi)模且過(guò)程順暢，生產(chǎn)出的成品質(zhì)量也較好。5.2展望近年來(lái)，我國(guó)模具工業(yè)行業(yè)發(fā)展迅速，先進(jìn)制造業(yè)也迅速發(fā)展，二者相互影響，相互促進(jìn)發(fā)展。雖然發(fā)展速度迅速，但就目前的市場(chǎng)需求量來(lái)說(shuō)，還是明顯的供不應(yīng)求，尤其對(duì)于一些精度要求，使用壽命要求過(guò)高的模具，技術(shù)方面還是有所不足，與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距較大，因此，每年需要大量進(jìn)口模具。對(duì)此，我們還需堅(jiān)持對(duì)此行業(yè)的鉆研，爭(zhēng)取將自