Golf車型蓋板注塑工藝分析及模具設(shè)計（優(yōu)秀含CAD圖紙+設(shè)計說明書）

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Plastic mold occupy 45% of the share .The future development of China's automotive plastic mold will be more rapid. Expected in 2013 China's automotive plastic mold industry will exceed 55 billion yuan. Automotive plastic parts industry of the automotive industry a high degree of dependence. So the market for automotive plastic parts increasing demand for products. Current injection mold CAE technology has becomethe a most effective way to improve product productivity and guarantee product quality and then reducing costs and labor intensity. The design of the product is Golf car cover .The material is ABS. The first thing is use the MOLDFLOW to determine the parameters of pouring position, pouring temperature, deformation analysis, cooling analysis techniques.Then carry out specific structural design and three-dimensional solid modeling for every part including d casting system, exhaust system, orientation and positioning mechanism, stripping agencies and temperature regulation.Use UG a 3D modeling software to complete a three-dimensional model diagram molds and then make a mold opening simulation for the design. Ensure the interference will not occur. After design to meet requirements of the mold 3D map, Draw two-dimensional mold assembly drawing and parts diagram by AutoCAD. Key words：CAE technology of Injection mold; MOLDFLOW analysis; UG three-dimensional modeling; AutoCAD software 目錄 第1章 緒 論 3 1.1我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀及汽車塑料模具行業(yè)發(fā)展趨勢 3 1.2塑料注射成型過程中CAD/CAE技術(shù)的應(yīng)用 4 1.3本論文研究內(nèi)容 5 第2章 Golf車型蓋板塑件工藝性分析 6 2.1注塑材料分析 6 2.2注塑材料成型工藝條件分析 9 2.3本章小結(jié) 10 第3章 成型零部件設(shè)計 11 3.1創(chuàng)建塑件三維模型 11 圖3-1塑件三維測繪圖 11 3.2分型面的選擇 11 3.3模具型腔的分布 12 3.4凹模的設(shè)計 13 3.5凸模的設(shè)計 14 3.6本章小結(jié) 15 第4章 注塑機的選定 15 4.1注塑機的作用及發(fā)展 15 4.2注塑機的分類 15 4.3注塑機的參數(shù) 16 4.4注塑機的選取 16 第5章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 17 5.1注射模具澆注系統(tǒng)的組成 17 5.2 注射模具主流道的設(shè)計 17 5.3澆注系統(tǒng)的冷料穴和拉料桿設(shè)計 18 5.4 分流道設(shè)計 18 5.4.1分流道設(shè)計要點 18 5.5澆口的設(shè)計 19 5.5.1澆口的選擇 19 5.5.2澆口位置選擇 20 5.6排氣系統(tǒng)的設(shè)計 22 5.7本章小結(jié) 23 第6章 冷卻系統(tǒng) 24 6.1模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則 24 6.2冷卻的基本形式 24 6.3冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 25 6.3.1型芯的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 25 6.3.2型腔的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 26 6.4工件翹曲分析 28 6.5本章小結(jié) 29 第7章 脫模機構(gòu)的設(shè)計 30 7.1 脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則 30 7.2脫模結(jié)構(gòu)分類 31 第8章 模具支架的設(shè)計與仿真 32 8.1 模具支架的選用 32 8.2模具支架工作原理 32 8.3模具支架與總裝設(shè)計 33 8.4本章小結(jié) 34 第9章 結(jié)論與展望 35 9.1結(jié)論 35 9.2展望 35 參考文獻 36 附錄1：英文資料 37 附錄2：中文翻譯 47 致 謝 53 第1章 緒 論 1.1我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀及汽車塑料模具行業(yè)發(fā)展趨勢 模具是零件成形過程的重要工藝裝備，是汽車摩托車、電機電器、IT電子、OA辦公設(shè)備、交通設(shè)施、建材衛(wèi)浴、醫(yī)療器械等制造業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備。由于用模具成形的產(chǎn)品精度高、一致性好、外形美觀，因此，越來越多地用于飛機、船舶和高速列車等設(shè)備的結(jié)構(gòu)和內(nèi)飾件制造中。加之生產(chǎn)過程可實現(xiàn)高效、大批量并節(jié)材、節(jié)能，所以模具也常被人們譽為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)之母。 近年來中國模具業(yè)取得了快速發(fā)展，中國模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進一步趨向合理，具有高技術(shù)含量的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的份額從20%提高到30%，2010年中國模具銷售額1120億元。同時，中國汽車模具企業(yè)的裝備水平不斷得到改善，技術(shù)水平不斷提高，生產(chǎn)能力得到加強，汽車模具業(yè)呈現(xiàn)出新的發(fā)展態(tài)勢。 我國模具目前的結(jié)構(gòu)比例：沖壓模所占比例約37%，塑料模約占43%，鑄造模(包含壓鑄模)約為10%，鍛模、輪胎模、玻璃模等等其他類模具占10%。與工業(yè)發(fā)達國家的模具類別比例一致。 汽車塑料零部件行業(yè)對汽車行業(yè)的依存程度很高，隨著近年來我國汽車市場持續(xù)高速發(fā)展，中國乃至世界汽車保有量的不斷增加，市場對汽車塑料零部件產(chǎn)品的需求日益提高。據(jù)Euromap的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，全球的核心塑料模具機械生產(chǎn)值于2010年達到25億歐元。其中中國企業(yè)所占的比重由2008年的25.5%迅速增長至35%。然而，值得一提的是，韓國的機械制造商得益于全亞洲2010年的增長，在國家共享世界量的調(diào)查調(diào)查中一鳴驚人，取得令人稱羨的成績。日本的全球銷量份額從2008年的5%上漲至2011年的%，于美國持平。今后我國模具技術(shù)的研究重點和汽車塑料模具行業(yè)發(fā)展趨勢應(yīng)該是： （1）模具日趨大型化。 （2）模具的精度越來越高。 （3）多功能復(fù)合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對鋼材的性能要求也越來越高。 （4）熱流道模具在塑料模具中的比重逐漸提高。 （5）隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。 （6）標準件的應(yīng)用將日漸廣泛。 （7）快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊。 （8）隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求。 (9)以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。 (10)模具技術(shù)含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導致模具市場走勢的變化。 1.2塑料注射成型過程中CAD/CAE技術(shù)的應(yīng)用 1.優(yōu)化塑料制品設(shè)計 應(yīng)用CAD技術(shù)可以設(shè)計出產(chǎn)品的大體結(jié)構(gòu)，再通過CAE技術(shù)進行結(jié)構(gòu)分析、可行性評估和優(yōu)化設(shè)計。協(xié)助設(shè)計師改進產(chǎn)品形狀、設(shè)計合理壁厚、選擇最佳成型性能塑料，快速地設(shè)計出最優(yōu)的塑料產(chǎn)品。采用模具CAD/CAE技術(shù)后，制件一般不必再進行原型試驗，制件的形狀能逼真地顯示在計算機屏幕上，有限元分析能夠進行力學性能檢測。 塑料產(chǎn)品的壁厚大小、結(jié)構(gòu)設(shè)計等直接影響到塑件的成型和產(chǎn)品質(zhì)量，如果完全依靠產(chǎn)品設(shè)計師的經(jīng)驗，不但費力、費時，而且設(shè)計的產(chǎn)品不夠合理。CAE能夠分析產(chǎn)品受外界載荷情況下的機械性能，預(yù)測在載荷、溫度作用下產(chǎn)生的應(yīng)力、變形，得到結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布情況，優(yōu)化產(chǎn)品的強度、剛度設(shè)計。對于纖維增強塑料，根據(jù)流動分析和塑料品種確定材料的機械性能。 2.模具設(shè)計的重要工具 傳統(tǒng)的模具制造要經(jīng)過反復(fù)試模、修模，才能完善設(shè)計。利用CAE技術(shù)，可以對型腔尺寸、澆口位置及尺寸、流道和冷卻系統(tǒng)等進行優(yōu)化設(shè)計，在計算機上進行試模、修模。CAE軟件可以作為設(shè)計工具，分析充填過程、冷卻時間、熔接縫與氣穴的位置、制件最終形狀等，模具設(shè)計師可參考這些信息完成模具設(shè)計。 (1)確定模具澆注系統(tǒng)方案 澆注系統(tǒng)對注塑成型質(zhì)量、模具壽命影響極大，確定合理的澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計的一項重要工作，也是注塑CAE分析最基本的功能。根據(jù)產(chǎn)品和塑料材料性能、工藝參數(shù)，CAE的流動分析模塊可以模擬塑料在模具中的流動，從動態(tài)的填充時間、填充結(jié)果查看塑料填充流動的合理性、熔接痕位置，確保填充平衡、塑料能均勻同步地充填到制件的各部位；保壓、冷卻和變形等分析模塊可以檢驗制件的質(zhì)量、優(yōu)化流道設(shè)計，選擇澆口的最佳位置、形式，得到合理的模腔布局、模腔壁厚、材料、填充和保壓的工藝參數(shù)。通過對不同澆注系統(tǒng)的分析比較，選擇模具澆注系統(tǒng)的最佳設(shè)計方案。 (2)冷卻分析 冷卻分析系統(tǒng)對模具的冷卻系統(tǒng)進行分析，優(yōu)化設(shè)計冷卻回路的布局和參數(shù)，使得產(chǎn)品冷卻均勻、減小內(nèi)應(yīng)力。根據(jù)冷卻效果計算出冷卻時間的長短，確定產(chǎn)品的注塑成型周期，盡量縮短冷卻時間，縮短成型周期。 (3)翹曲分析 塑件的翹曲變形很復(fù)雜，尤其是薄型零件。翹曲分析可以根據(jù)注塑設(shè)備、材料特性、環(huán)境條件和冷卻情況，預(yù)測并減少翹曲變形。通過分析整個塑件的翹曲變形，得到產(chǎn)品產(chǎn)生翹曲的主要原因以及相應(yīng)的補救措施。 3.塑料模結(jié)構(gòu)分析 隨著模具質(zhì)量要求的提高和現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，模具設(shè)計不能僅僅是完成設(shè)計，而應(yīng)該采用現(xiàn)代設(shè)計方法對設(shè)計的模具進行各種分析，檢驗?zāi)＞呓Y(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，分析結(jié)構(gòu)不合理的原因和位置，在CAD軟件中進行相應(yīng)修改，再用CAE軟件進行各種性能檢測，最終確定出符合性能、經(jīng)濟等要求的模具。 4.優(yōu)化注塑工藝參數(shù) 由于經(jīng)驗的局限性，工藝師很難精確地選擇合理的注塑工藝參數(shù)。CAE可以模擬塑件注塑成型全過程，預(yù)測產(chǎn)品可能產(chǎn)生的缺陷。CAE通過對注塑成型過程的定性與定量描述，知曉塑料在模具型腔內(nèi)的流動情況，幫助工藝師選擇合適的塑料品種、成型設(shè)備，確定最佳的注塑壓力、注塑時間、冷卻時間、塑料溫度、鎖模力、模具溫度、保壓壓力和保壓時間等工藝參數(shù)，在對各種成型方案進行對比后得到最優(yōu)的工藝方案。 1.3本論文研究內(nèi)容 本文主要是對Golf車型側(cè)板模具進行了設(shè)計，這主要包含注塑模具的建立、利用UG NX6.0軟件進行三維圖形的繪制和建立效果圖、充分表達出各個系統(tǒng)的設(shè)計思路、確定相應(yīng)的模具零件、建立模具的總體裝配和相應(yīng)參數(shù)的計算，并且利用MOLDFLOW軟件對側(cè)板注塑模具進行分析優(yōu)化，并應(yīng)用它進行了注塑過程充填模擬。在模擬過程中分析了各種注塑工藝參數(shù)如溫度、翹曲、壓力等參數(shù)影響。在應(yīng)用實例中以UG NX6.0和MOLDFLOW作為工具，以ABS塑料為例，模擬了Golf車型側(cè)板的模具圖繪制及注塑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等的設(shè)計和模具的填充過程、翹曲分析、溫度變化等，使其達到制品合格率大幅提高的要求，改變了大部分企業(yè)依靠手工試模的傳統(tǒng)模式，解決了結(jié)構(gòu)合理性的模擬要求，提高模具設(shè)計質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，提高了起到很好的社會效應(yīng)。 第2章 Golf車型蓋板塑件工藝性分析 2.1注塑材料分析 1．注塑成型的材料：即塑料，它以樹脂為主要成分，以增塑劑、填充劑、潤滑劑、著色劑等添加劑為輔助成分的高分子聚合物，在加工過程中一定溫度和壓力的作用下能流動成型的高分子有機材料。在進行模具設(shè)計時需要確定注塑材料，然后根據(jù)此材料的各種物理、化學、力學性能束確定各種物理參數(shù)大小，保證生產(chǎn)出臺格產(chǎn)品，塑料總體具有如下性能：具有良好的收縮性、流動性、熱性能和冷卻速度，好的吸濕性。 2．Golf車型蓋板材料分析 塑件所用材料為ABS，化學名為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，該產(chǎn)品具有高強度、低重量的特點。不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現(xiàn)象。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強度和壓縮強度屬塑料中較差的。ABS的力學性能受溫度的影響較大， 是常用的一種工程塑料之一。其化學特點：綜合性能較好，沖擊強度較高，化學穩(wěn)定性,電性能良好。與372有機玻璃的熔接性良好，制成雙色塑件，且可表面鍍鉻,噴漆處理。有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。流動性比HIPS差一點，比PMMA、PC等好，柔韌性好。 3.注塑材料主要參數(shù) 注射材料為ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）其主要參數(shù)：密度為1.05~1.18g/㎝3，收縮率為0.4%~0.9%，彈性模量值為0.2Gpa，泊松比值為0.394，吸濕性<1%，熔融溫度217~237℃，熱分解溫度>250℃。 4.注塑材料成型過程 注塑成型過程包括塑化、填充、保壓和冷卻四個階段。 塑化是由固體狀態(tài)的ABS加熱后變化成為具有流動性能的過程。 填充是將塑化材料充實到模型腔內(nèi)進行填滿的過程。根據(jù)本論文設(shè)計的方案，參數(shù)選取軟件默認，用MOLDFLOW填充時間分析結(jié)果如圖2-1所示。 圖2-1充填時間分析 從圖2-1可以看出，型腔內(nèi)兩工件的填充時間顏色分布看，填充時間分布比較均勻，流動填充的時間相差很小，流動性較好。 運用MOLDFLOW的MPI分析得出保壓階段的鎖模力分布如圖2-2所示： 圖2-2鎖模力變化情況 保壓階段時塑料熔體因冷卻而發(fā)生收縮，但因塑料仍處于柱塞或螺桿穩(wěn)定壓力下料筒內(nèi)的熔料會被繼續(xù)注入模腔內(nèi)以補充因收縮而留出空隙。如果柱塞或螺桿停在原地不動，壓力曲線則會略有衰減。如果柱塞壓力保持不變，也就會隨著熔料入模同時向前作少許移動，則在此階段中模具壓力將保持不變。從保壓階段參數(shù)分布表2-1可以看出，此階段中模具壓力保持不變，隨著時間的增加，到注塑時間到20s時，鎖模力逐漸減少至0 T，并保持不變，直至保壓百分比到達百分之百。 保壓階段: 表2-1保壓階段參數(shù)分布表 時間（s） 保壓（%） 壓力（MPa） 鎖模力（tonne） 狀態(tài) 1.63 1.48 33.58 4.49 P 3.13 6.48 33.58 2.79 P 4.63 11.48 33.58 0.91 P 6.13 16.48 33.58 0.22 P 7.63 21.48 33.58 0.06 P 9.13 26.48 33.58 0.00 P 10.63 31.48 33.58 0.00 P 11.19 壓力已釋放 11.20 33.38 0.00 0.00 P 12.09 36.36 0.00 0.00 P 13.59 41.36 0.00 0.00 P 15.09 46.36 0.00 0.00 P 16.59 51.36 0.00 0.00 P 18.09 56.36 0.00 0.00 P 19.59 61.36 0.00 0.00 P 21.09 66.36 0.00 0.00 P 22.59 71.36 0.00 0.00 P 24.09 76.36 0.00 0.00 P 25.59 81.36 0.00 0.00 P 27.09 86.36 0.00 0.00 P 28.59 91.36 0.00 0.00 P 30.09 96.36 0.00 0.00 P 31.19 100.00 0.00 0.00 P 2.2注塑材料成型工藝條件分析 影響注塑成型最重要的工藝條件是塑化流動和冷卻溫度、注射壓力及作用時間。 1. 溫度 注塑過程需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。前兩種溫度主要影響塑料的塑化和流動，而后一種溫度主要是影響塑料的流動和冷卻。 2. 壓力 注塑過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力，并直接影響塑料的塑化和制品質(zhì)量 背壓是指螺桿反轉(zhuǎn)后退儲料時所需要克服的壓力。采用高背壓有利于色料的分散和塑料的融化，但卻同時延長了螺桿回縮時間，降低了塑料纖維的長度，增加了注塑機的壓力，因此背壓應(yīng)該低一些，一般不超過注塑壓力的20%。 注塑壓力是由注塑系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)提供的。液壓缸的壓力通過注塑機螺桿傳遞到塑料熔體上，塑料熔體在壓力的推動下，經(jīng)注塑機的噴嘴進入模具的豎流道（對于部分模具來說也是主流道）、主流道、分流道，并經(jīng)澆口進入模具型腔，這個過程即為注塑過程，或者稱之為填充過程。壓力的存在是為了克服熔體流動過程中的阻力，或者反過來說，流動過程中存在的阻力需要注塑機的壓力來抵消，以保證填充過程順利進行。 圖2-3注射位置處壓力圖 如圖2-3所示為注射位置壓力圖。實際拖用的壓力應(yīng)比充滿型腔壓力要高，在注射過程中．?？貕毫眲∩仙?，最終達到一個峰值，這個峰值就是所謂的注射壓力。注射壓力顯然要比充滿型腔壓力偏高。從圖中可以看出，注射壓力約為48MPa，大于型腔充滿時的壓力37.5MPa.這些參數(shù)對于選擇注塑機時有參考意義。 3. 時間（成型周期） 完成一次注塑過程所需的時間稱成型周期，也稱模塑周期。成型周期直接影響勞動生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。因此，生產(chǎn)中應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下，盡量縮短成型周期中各個與有關(guān)時間。 整個成型周期中，以注射和冷卻時間最重要，對制品質(zhì)量有決定性的影響。注射時間中的保壓時間就是對型腔內(nèi)塑料的壓實時間在整個注射時間內(nèi)所占用的比例較大，一般約20~120s（特制厚件可達5~10min）。冷卻時間主要決定于制品的厚度，塑料的熱性能和結(jié)晶性能，以及模具溫度等。冷卻時間的終點，應(yīng)以保證制品脫模時不引起變形為原則。冷卻時間一般約30~120s。冷卻時間過長沒必要，不僅降低生產(chǎn)效率對復(fù)雜制件還將造成脫模困難，強行脫模時甚至會產(chǎn)生脫模應(yīng)力。成型周期中的其他時間則與生產(chǎn)過程是否連續(xù)化和自動化有關(guān)。 2.3本章小結(jié) Golf車型蓋板的特點是薄壁件，尺寸不大質(zhì)量輕、零件的壁厚小、有三根倒勾，不利于原料流動，在殼空隙易產(chǎn)生熔積痕與氣穴．其制件表面光滑、無融合線，應(yīng)力均勻等的高強度高精度產(chǎn)品，其產(chǎn)品不但加工精度要求高，而且零件的一致性和互換性要求也很高。其材料為ABS．將它看作一般的彈塑性材料。根據(jù)前期MOLDFLOW的成型工藝分析和工藝條件（壓力、溫度）的控制，確定工件的材料和后續(xù)各個章節(jié)所采用的工藝，使塑件表面美觀、光潔、無明顯熔接痕、銀絲和流痕．同時為了從成型零件上順利脫出塑件，必須在塑件內(nèi)外表面沿脫模方向設(shè)計足夠的脫模斜度，并且采用斜頂。塑件的轉(zhuǎn)角處應(yīng)盡可能采用圓弧過渡，以增加塑件的強度和改善充模流動性，同時增加美觀程度。 第3章 成型零部件設(shè)計 3.1創(chuàng)建塑件三維模型 建模過程一般是根據(jù)用戶提供的零件圖或者塑件樣品，利用UG NX6.0對 Golf車型蓋板進行三維模型的繪制。 根據(jù)零件的實物，首先進行零件結(jié)構(gòu)的示意圖繪制，表達其外形結(jié)構(gòu)的具體尺寸是二維圖形，建立Golf車型蓋板的結(jié)構(gòu)圖。然后根據(jù)結(jié)構(gòu)圖利用UG NX6.0軟件中的三維建模命令拉伸、旋轉(zhuǎn)、抽殼等命令來創(chuàng)建實體造型，在建模中應(yīng)該體現(xiàn)零件分型面的位置，為后續(xù)的分析做好準備。接著利用編輯命令來修改局部環(huán)節(jié)達到完整的整體效果。使用中注意圖形編輯命令時應(yīng)該重點把結(jié)構(gòu)修正完備，特別是倒鉤的位置體現(xiàn)。繪制出的三維圖如下圖3-1所示 圖3-1塑件三維測繪圖 3.2分型面的選擇 分型面是模具結(jié)構(gòu)的基準面，它直接影響著成型塑件的質(zhì)量、模具加工的工藝性以及注射成型的效率等。分型面選擇的基本原則： 分型面應(yīng)保證塑件的表面質(zhì)量，保持塑件外觀整潔。 分型面應(yīng)盡量與物料流動的末端相重合以利于排氣。 應(yīng)考慮在開模時塑件盡量留在動模一側(cè)。 應(yīng)容易保證塑件的精度要求，力求簡單適用并易于加工。 應(yīng)考慮側(cè)向分型面與主分型面的協(xié)調(diào)。 分型面應(yīng)與注射機的參數(shù)相適應(yīng)。 考慮脫模斜度的影響并使嵌件和活動型芯應(yīng)安裝方便。 圖3-2分型面 本次設(shè)計由于塑件外形比較簡單，在選擇分型面的時候，首先，考慮到利于產(chǎn)品脫模，即分型面應(yīng)選擇在制品的最大外形尺寸處。其次，為了利于型腔的加工，保證制品的精度；利于型腔或型芯結(jié)構(gòu)的裝卸和保證強度質(zhì)量；利于嵌件的安裝以及活動鑲件活動螺的安裝，綜合考慮選擇垂面式分型面如圖3-2所示 3.3模具型腔的分布 塑件的生產(chǎn)類型對注射模具結(jié)構(gòu)、注射模具材料使用均有重要影響。在大批量生產(chǎn)中，由于注射模具價格在整個生產(chǎn)費用中所占比例小，提高生產(chǎn)率和注射模具壽命問題比較突出，所以可以考慮使用自動化程度較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度壽命高的模具。因此合理安排注塑模具的型腔布局對模具的生產(chǎn)過程有重要意義。為了提高模具生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性、保證塑件精度，模具設(shè)計時應(yīng)首先確定型腔數(shù)目。 確定型腔數(shù)應(yīng)考慮的以下幾點要求： （1）長期大批量生產(chǎn)宜采用多型腔結(jié)構(gòu)； （2）制品較小時應(yīng)采用多型腔結(jié)構(gòu)； （3）制品批量小、不集中，適合采用單腔結(jié)構(gòu)； （4）制品復(fù)雜或精度高，多腔一致性差，制造困難，應(yīng)采用單腔結(jié)構(gòu)。 型腔數(shù)目的確定，應(yīng)該根據(jù)塑件的幾何形狀及尺寸、質(zhì)量、注射能力、模具成本批量大小、交貨期長短等要求來綜合考慮。 根據(jù)注射機的額定鎖模力F的要求來確定型腔數(shù)目n ，即 (3-1) T—注塑機額定鎖模力（N）； p—型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力（MPa）； A/A—分別為澆注系統(tǒng)和單個塑件在模具分型面上的投影面積（mm）。 大多數(shù)小型件常用多型腔注射模，而高精度塑件的型腔數(shù)原則上不超過4個，生產(chǎn)中如果交貨允許，我們根據(jù)上述公式估算，采用一模兩腔。 考慮本制品的結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)批量，確定采用一模兩腔的多型腔結(jié)構(gòu)。另外考慮到模具成型零件以及脫模方式的設(shè)計，故采用一模四腔 綜合考慮，本設(shè)計將分型面設(shè)計在如圖3-2 所示位置，將分型面設(shè)計在此處，可以有利于型芯及型腔的加工。 3.4凹模的設(shè)計 凹模亦稱型腔。凹模是成型制品外表面的成型零件，是制品外表面形狀、結(jié)構(gòu)的復(fù)制。按照其組成方式不同，可以分為：整體式凹模和組合式凹模。組合式凹模又可以分為：整體嵌入式凹模、局部鑲嵌式凹模、底部鑲拼式凹模和四壁拼合式凹模。以上幾種凹模方式相比較而言，整體式凹模的特點是牢固、不宜變形、不會在塑件上產(chǎn)生接線痕跡。但加工整體式凹模相對困難，且熱處理不方便。而組合式凹模，可以簡化復(fù)雜的加工工藝，減少熱處理變形，拼合處有間隙利于排氣，便于模具的維修，節(jié)省貴重的模具鋼。為了保證組合后型腔尺寸精度和裝配的牢固，減少塑件上的鑲塊的尺寸、形位公差等級高。綜合比較后本設(shè)計采用整體嵌入式凹模，由于塑件表面有通孔形狀，固需要在凹模上鑲嵌鑲針使其成型。 由于本次設(shè)計主要應(yīng)用的軟件是UG NX6.0。因為，在設(shè)計過程中應(yīng)用了該軟件中的三維造型技術(shù)與裝配功能模塊，所以在設(shè)計凹模的過程中，由軟件可以直接設(shè)計生成凹模（型腔）的材料為45鋼，具體形狀結(jié)構(gòu)如圖3-3中所示。 圖3-3型腔分布圖 3.5凸模的設(shè)計 凸模即成型塑料制品的內(nèi)表面的大型芯，而成型制品上的孔是小型芯或稱為成型桿。 凸模分為：整體結(jié)構(gòu)的凸模、整體鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的凸模和鑲拼組合結(jié)構(gòu)的凸模。就以上幾種凸模結(jié)構(gòu)看，整體結(jié)構(gòu)的凸模多使用于試制性制品的小模具或形狀很簡單的小模具，偶有使用整體結(jié)構(gòu)的凸模，是將凸模與模板成為一整體來加工。由于材料浪費太大，所以一般情況下不宜采用。整體鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的凸模，其結(jié)構(gòu)節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材，便于制造加工。鑲拼組合結(jié)構(gòu)的凸模，多應(yīng)用于復(fù)雜制品模具，其特點是易于加工，質(zhì)量容易得到保證。 本次設(shè)計的塑件的結(jié)構(gòu)比較簡單，所以選擇整體鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)的凸模最為合適。但在設(shè)計型芯時，必須注意結(jié)構(gòu)合理，以應(yīng)保證型芯和鑲塊的強度，防止熱處理時變形且避免尖角與壁厚突變。應(yīng)用UG軟件設(shè)計的整體凸模（型芯）如圖3-4所示 圖3-4型芯分布圖 3.6本章小結(jié) 根據(jù)Golf車型蓋板的實體件，完成工件三維實體圖的繪制，再根據(jù)分型面的選取原則確定開模時合理的分型面，完成模具零件的凸模和凹模的生成。采用一腔四模注塑零件，可以提高零件生產(chǎn)效率。最后利用UG軟件進行開模仿真和干涉檢測，避免模具設(shè)計人員因經(jīng)驗不足引起錯誤，設(shè)計效率高、設(shè)計周期縮短,大大提高了模具設(shè)計開發(fā)的一次成功率,真正意義上實現(xiàn)了產(chǎn)品的全相關(guān)性設(shè)計與制造一體化。 第4章 注塑機的選定 4.1注塑機的作用及發(fā)展 注塑機是通過注塑機實現(xiàn)的。注射機的類型很多，無論哪種注射機，其基本的作用均為： 加熱塑料使其達到融化狀態(tài) 對熔融塑料施加高壓，使其射出而充滿模具型腔 為了更好完成上述兩個基本作用，注射機的結(jié)構(gòu)已經(jīng)歷了不斷的改進和發(fā)展最早出現(xiàn)了柱塞式注射機，結(jié)構(gòu)簡單，但是控制溫度和壓力比較困難。后來出現(xiàn)的單螺桿定位預(yù)塑注射機，塑化效果得到改善，注射壓力和速度較穩(wěn)定，但是操作麻煩和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以應(yīng)用不廣。再后來出現(xiàn)的移動螺桿式注射機可以使塑料在料筒里得到良好的混合和塑化，不僅提高了模塑質(zhì)量，還擴大了注射成型塑料的范圍和注射量。 目前工廠中，廣泛使用的是移動螺桿式注射機，但還有少量的柱塞式注射機。在生產(chǎn)60KG以下的小型制件時多用柱塞式，對模塑熱敏性塑料，流動性差的各種塑料，中型及大型多用移動移動螺桿式。 4.2注塑機的分類 根據(jù)注塑裝置和合模裝置的相對位置進行分類，可分為立式、臥式、角式注塑機。 （1） 立式注塑機 注射裝置和鎖模裝置処于同一垂直中心線上，且模具是沿上下方向開閉。 容易實現(xiàn)嵌件成型有利于持久性保持機械和模具的精度。 通過簡單的機械手可取出各個塑件型腔，有利于精密成型。 小批量試生產(chǎn)時，模具構(gòu)造簡單成本低，且便于卸裝。 （2） 臥式注塑機 即是大型機由于機身低，對于安置的廠房無高度限制。 產(chǎn)品可自動落下的場合，不需使用機械手也可實現(xiàn)自動成型。 由于機身低，供料方便，檢修容易。模具需通過吊車安裝。 （3） 角式注塑機 注射螺桿的軸線與合模機構(gòu)模板的運動軸線相互垂直排列，優(yōu)缺點介于立式與臥式之間。因其注射方向和模具分型面在同一平面上，所以角式注塑機適用于開設(shè)側(cè)澆口的非對稱幾何形狀的模具或成型中心不允許留有澆口痕跡的制品。 4.3注塑機的參數(shù) 注塑機的規(guī)格通常用一些參數(shù)來表示。主要參數(shù)有注射量、注射壓力、鎖模力、移模速度等。這些參數(shù)是設(shè)計模具和選用注塑機時的依據(jù)。注射量和鎖模力的大小反映了注塑機得加工能力的大小，通常用它們來表示注塑機得規(guī)格型號。 1. 注射量 注射量是注塑機生產(chǎn)塑料制品能力的重要標志。注射量是指注塑機的柱塞或螺桿作一次最大行程對空注射時所能達到的注射量。注射量的表示方法有兩種：熔料的容積或是熔料的質(zhì)量。 2. 注射壓力 注射壓力是指螺桿或柱塞施加于料筒中熔料上單位面積的力。它是用來克服熔料從料筒流經(jīng)噴嘴、澆道和充滿模腔時的流動阻力，保證制品具有一定的致密度。 3. 鎖模力 鎖模力是指注塑機的合模裝置對模具所能施加的最大夾緊力。應(yīng)用MOLDFLOW得出制品件的鎖模力圖為圖4-1。熔料是在高壓下注射入模腔的，雖然在流經(jīng)噴嘴、模具的澆道口時有部分壓力損失，但仍具有相當大的壓力，該壓力通常稱為模腔壓力 4. 合模和開模速度 模板移動速度反映了設(shè)備的工作效率，直接影響著成型周期的長短，原則上應(yīng)盡可能提高移模速度。為了使模具開模、合模啟動和中止過程平穩(wěn)，減小慣性力，需要模板慢速移動；而為了提高生產(chǎn)率，則要求空行程時模板能夠快速移動。因此，在一個成型周期的不同階段，模板的移動速度是變化的。 4.4注塑機的選取 用MOLDFLOW模流分析軟件分析，得到主要參數(shù)有：最大注射壓力43.982MPa ；制品和流道的總重量為4.5061 g ；最大鎖模力4.783T。，注射時間為1.213。綜合這些參數(shù)選擇注塑機的型號是XS-ZY-125，注射方式為柱塞式。其主要技術(shù)參數(shù)見表4-1。 表4-1 XS-ZY-125注射機技術(shù)參數(shù) 最大成型面積： 360cm2 注射方式: 柱塞式 鎖模力: 900 kN 螺桿直徑: 42 mm 最大注射壓力： 150 MPa 注射行程： 160mm 最大理論注射容積： 125cm 最大開模行程： 300 mm 模具厚度： 300mm 推出形式： 兩側(cè)推出（230 mm） 合模方式： 液壓-機械 電動機功率： 11KW 噴嘴孔徑： 4 mm 噴嘴半徑： R12 第5章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 注射模澆注系統(tǒng)是將注射機料筒中的熔融塑料從噴嘴中高壓噴出后，穩(wěn)定而順暢地充入并同時充滿型腔的各個空間的通道。它在充模及塑料塑化過程中還將注射壓力平衡地傳遞到型腔的各個部位，以獲得填充殷實、完整、質(zhì)量優(yōu)良的塑件。 5.1注射模具澆注系統(tǒng)的組成 注塑模具的澆注系統(tǒng)通常由主流道、分流道、澆口、冷料穴和排氣槽或溢流槽等部分組成。 在設(shè)計注射模的澆注系統(tǒng)應(yīng)注意以下幾項原則。 （1）根據(jù)塑件的形狀和大小以及壁厚等諸因素，并結(jié)合選擇分型面的形式選擇澆注系統(tǒng)的形式及位置。 （2）根據(jù)所確定的塑料型腔數(shù)設(shè)計合理的澆注系統(tǒng)布局。 （3）應(yīng)根據(jù)所選用的塑件的成型性能，特別是它的流動性能，選擇澆注系統(tǒng)的截面積和長度，并使其圓滑過渡以利于物料的流動。 （4）應(yīng)盡量地縮短物料流程，以縮短成型周期和節(jié)省原料，提高注射效率。 （5）排氣良好。 5.2 注射模具主流道的設(shè)計 主流道按形狀大體可以分為：垂直式主流道、傾斜式主流道和弧形主流道。本次設(shè)計采用垂直式主流道。 為了便于澆注系統(tǒng)凝料從主流道中取出，主流道采用α=3°～6°左右的圓錐孔長度為90mm。注射機噴嘴孔徑比主流道小端直徑大1mm，而小端的前面是球面，其深度為3～5mm, 注射機噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，故要求主流道的球面半徑比噴嘴的球面半徑大1～2mm。 5．3澆注系統(tǒng)的冷料穴和拉料桿設(shè)計 冷料穴有多種形式，常用的是端部為Z形和拉料桿的，具體要根據(jù)塑料性能選用。 主流道的拉料裝置設(shè)計成在拉料桿末端加工成鉤形，使其在開模過程中有一定的拉緊力能夠?qū)⒛蠌臐部谝r套中拉出。為了使主流道凝料能夠順利地從主流道襯套中脫出，往往使冷料穴兼有開模時將主流道凝料從主流道拉出而附在動模一邊的作用，根據(jù)拉料的方式的不同，常見的冷料穴和拉料桿結(jié)構(gòu)形式有無拉料桿的冷料穴、帶球形拉料桿的冷料穴、帶鉤形拉料桿的冷料穴。其具體形狀見圖5-1。 圖5-1拉料桿 5.4 分流道設(shè)計 分流道是主流道與澆口的中間連接部分，起分流和轉(zhuǎn)換方向的作用。通常分流道設(shè)置在分型面的成型區(qū)域內(nèi)。 5.4.1分流道設(shè)計要點 在注射過程中，熔融的塑料在流經(jīng)分流道時，應(yīng)使它的壓力損失、熱量損失以及凝料最少為原則。分流道的設(shè)計要點總體歸納如下 （1）分流道的截面積應(yīng)盡量的小，長度應(yīng)盡量的短，以減少壓力損失。形狀要考慮分流道的截面積與其周邊長度的比為最大，以減少散熱面積、摩擦阻力和壓力損失。本次設(shè)計根據(jù)經(jīng)驗公式計算出分流道的截面積R=5。 （2）分流道和型腔的分布原則是排列緊湊，間距合理。在分流道上的轉(zhuǎn)向次數(shù)盡量少，在轉(zhuǎn)向處應(yīng)圓滑過渡，不能有尖角，以減少壓力損失，有利于物料流動。 （3）分流道的內(nèi)表面不必要求很光，一般表面粗糙度Ra1.6um即可，這樣可以使分流道的冷卻皮層固定，有利于對熔融塑料的保溫。流道設(shè)計如下圖5-2所示。 圖5-2主流道分流道圖 5.5澆口的設(shè)計 澆口亦稱進料口，是主流道、分流道與型腔之間的連接部分，即澆注系統(tǒng)的終端。澆口的設(shè)計與位置的選擇恰當與否，直接關(guān)系到塑件能否被完好地高質(zhì)量地注射成型。澆口選擇不能太大和太小。澆口太小，熔料流動過程中冷卻面相對增大，熱量消耗大，注射壓力損失也大，但澆口太大，會造成材料的浪費。 澆口可分成限制性澆口和非限制性澆口兩大類。限制性澆口是整個澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部位，通過截面積的突然變化，使分流道送來的塑料熔體產(chǎn)生突然的流速增加，提高剪切速率，降低粘度，使其成為理想的流動狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。對于多型腔模具，調(diào)節(jié)澆口的尺寸，還可以使非平衡布置的型腔達到同時進料的目的，提高塑件質(zhì)量。另外，限制性澆口還起著較早固化防止型腔中熔體倒流的作用。非限制性澆口是整個澆口系統(tǒng)中截面尺寸最大的部位，它主要是對中大型筒類、殼類塑件型腔起引料和進料后的施壓作用。 澆口設(shè)計要點如下： 1. 選擇在不影響塑件外觀的部位，避免熔接痕。 2. 澆口應(yīng)不影響塑件的使用性能。 3. 應(yīng)盡量避免產(chǎn)生噴射和蠕動現(xiàn)象。 4. 應(yīng)開設(shè)在壁厚處以保證最終壓力有效地傳到塑件厚部，利于填充與補料。 5. 盡量縮短流程，減少變向，以降低壓力損失。 6. 應(yīng)利于型腔內(nèi)氣體的排出，避免引起塑件變形。 7. 盡量設(shè)在便于熔體流動的方向。 8. 應(yīng)便于清除凝料，如盤形，輪輻或爪形，潛伏式。 9. 初始值應(yīng)取較小，為試模時必要的修正留有余地。 5.5.1澆口的選擇 澆口按照結(jié)構(gòu)形式和特點，常用的澆口可分為以下幾種形式： （1）直接澆口 直接澆口又稱主流道型澆口，它屬于非限制性澆口。塑料熔體由主流道的大端直接進入型腔，因而具有流動阻力小、流動路程短及補縮時間長等特點。由于注射壓力直接作用在塑件上，故容易在進料處產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力而導致塑件翹曲變形。這種形式的澆口截面大，去除澆口比較困難，去除后會留有較大的澆口痕跡，影響塑件的外觀質(zhì)量。另外，這種澆口只適用于單型腔模具。 （2）側(cè)澆口 側(cè)澆口國外又稱標準澆口。側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充滿模具型腔，其截面形狀多為矩形（扁槽），改變澆口的寬度與厚度可以調(diào)節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結(jié)時間。這類澆口可以根據(jù)塑件的形狀特征選擇其位置，加工和修整方便，因此它是應(yīng)用較廣泛的一種澆口形式，普遍用于中小型塑件的多型腔模具，且對各種塑料的成型適應(yīng)性均較強。由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時去除澆口容易，而且不留明顯痕跡。這種澆口成型的塑件往往有熔接痕存在，且注射壓力損失較大，對深型腔塑件排氣不利。 （3）環(huán)形澆口 對型腔充填采用圓環(huán)形進料形式的澆口稱為環(huán)形澆口。環(huán)形澆口的特點是進料均勻，圓周上各處流速大致相等，熔體流動狀態(tài)好，型腔中的空氣容易排出，熔接痕可基本避免。 （4）輪幅式澆口 輪幅式澆口是在環(huán)形澆口的基礎(chǔ)上改進而成，由原來的圓周進料改為數(shù)小段圓弧進料，澆口尺寸與側(cè)澆口類似。這種形式的澆口耗料比環(huán)形澆口少得多，且去除澆口容易。這類澆口在生產(chǎn)中比環(huán)形澆口應(yīng)用廣泛，多用于底部有大孔的圓筒形或殼形塑件。輪幅澆口的缺點是增加了熔接痕，這會影響塑件的強度。 （5）點澆口 點澆口又稱針點澆口或菱形澆口，是一種截面尺寸很小的澆口，俗稱小澆口。這種澆口由于前后兩端存在較大的壓力差，可較大程度地增大塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較大的剪切熱，從而導致熔體的表觀粘度下降，流動性增加，有利于型腔的充填 （6）潛伏式澆口 潛伏式澆口是點澆口的演變形式，除了具有點澆口的優(yōu)點外還具有以下特點：潛伏式澆口的位置選擇范圍更廣。在開模式即可實現(xiàn)自動切斷澆口凝料。潛伏式澆口有專用的銑切工具，給加工帶來方便。 綜合對比以上幾種澆口形式，并根據(jù)本次設(shè)計塑件選用的材料，及制品的使用環(huán)境與性能要求，本次設(shè)計采用潛伏式澆口形式。 5.5.2澆口位置選擇 如前所述，澆口的形式很多，但無論采用什么形式的澆口，其開設(shè)的位置對塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響都很大，因此，合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高塑件質(zhì)量的一個重要設(shè)計環(huán)節(jié)。 1.若不考慮零件的生產(chǎn)效率及注塑零件的表面工藝性，首先要先完成零件的表面網(wǎng)格的劃分，并統(tǒng)計進行網(wǎng)格統(tǒng)計，最大縱橫比要控制在20以內(nèi)，因為網(wǎng)格的劃分成功與否關(guān)系到后續(xù)的填充、冷卻、收縮等的分析。用MOLDFLOW完成分析單個零件的澆口位置匹配性分布圖如圖4-2，綜合選擇最佳澆口位置如圖4-3。 圖4-2 澆口位置匹配性圖 從澆口位置匹配性圖和最佳澆口位置分布圖可知，最佳交口位置在零件上表面螺紋孔的后方，即接近網(wǎng)格N3617處。另外，澆口位置的不同還會影響模具的結(jié)構(gòu)。因此，在開設(shè)澆口時應(yīng)注意以下幾點： （1）盡量縮短流動距離； （2）避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷； （3）澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚處； （4）考慮分子定向的影響； （5）減少熔接痕提高熔接強度。 圖4-3 最佳澆口位置圖 此外，澆口位置的選擇還應(yīng)注意到實際塑料型腔的排氣問題、塑件外觀的質(zhì)量問題等。 2.考慮到以上因素，還有零件的生產(chǎn)效率及注塑零件的表面工藝性，確定出如下圖4-4的澆口位置方案，并用MOLDFLOW檢測其流通性，確保注塑能完成。 圖4-4整體澆注系統(tǒng)示意圖 綜上所述，本次設(shè)計澆口采用的形式是潛伏式澆口，位置設(shè)置在制品側(cè)壁的內(nèi)側(cè)。 5.6排氣系統(tǒng)的設(shè)計 當塑料熔體充填模具型腔時，必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利地排出模外。如果型腔內(nèi)因各種原因產(chǎn)生的氣體不能被排除干凈，塑件上就會形成氣泡、產(chǎn)生熔接不牢、表面輪廓不清及填充不滿等成型缺陷，另外氣體的存在還會產(chǎn)生反壓力而降低充模速度，因此設(shè)計模具時必須考慮型腔的排氣問題。對于由于排氣不暢而造成型腔局部充填困難時，除了設(shè)計排氣系統(tǒng)外，還可以考慮開設(shè)溢流槽，用于在容納冷料的同時也容納一部分氣體，有時采用這種措施是十分有效的。 應(yīng)用MOLDFLOW進行氣穴分析，得出如圖4-5所示為注塑后工件的氣泡分布： 圖4-5氣穴分布圖 注射模通常采用以下幾種方式排氣： （1）利用配合間隙排氣 對于簡單型腔的模具，可以利用推桿、活動型芯、活動鑲件以及雙支點固定的型芯端部與模板的配合間隙進行排氣。這種類型的排氣方式，其配合間隙不能超過0.05 mm，一般為0.03～0.05 mm，視成型塑料的流動性性能的好差而定。 （2）在分型面上開設(shè)排氣槽 分型面上開設(shè)排氣槽是注射模排氣的主要形式。其形狀可設(shè)計成燕尾形。 （3）利用排氣塞排氣 如果型腔最后充填的部位不在分型面上，而其附近又沒有活動型芯或推桿，可在型腔處鑲?cè)肱艢馊? 本次設(shè)計的零件結(jié)構(gòu)相對簡單，且頂出桿比較多，因此采用配合間隙排氣的排氣方式。 5.7本章小結(jié) 澆注系統(tǒng)是模具中注塑機噴嘴到型腔重要的流動通道。本章節(jié)主要講述了澆注系統(tǒng)的設(shè)計要點，以及主流道和分流道設(shè)計應(yīng)注意的問題，最后應(yīng)用MOLDFLOW分析注塑件的最佳澆口位置，結(jié)合工件表面工藝性和型腔分布的要點，最終確定了潛伏式澆口的澆注系統(tǒng)。 第6章 冷卻系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)是直接影響注塑制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要因素，模具冷卻裝置的設(shè)計與使用冷卻介質(zhì)、冷卻方法有關(guān)。本模具設(shè)計是用純水來冷卻。純水冷卻展為普遍。因為水的熱容量大、傳熱系數(shù)大、成本低廉。水濘就是在模具型腔周圍和型芯內(nèi)開設(shè)冷卻水回路。使純水或者冷凝水在其中循環(huán)帶走熱量．維持所需的溫度。冷卻回路的設(shè)計應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動的介質(zhì)能充分吸收成型塑件所傳導的熱量，使模具成型表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi)。而且要做到使冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動暢通．無滯流位。但在冷卻水回路開設(shè)時，受到模具上備種孔(頂桿孔、型芯孔、鑲件接縫等)的限制。所以要按理想情況進行設(shè)計較團難，必須根據(jù)模具的具體特點靈活地設(shè)置冷卻回路。因此在本設(shè)計造型中我使用的是直流循環(huán)式的冷卻回路，考慮到動定模很小無法在其上開設(shè)冷卻回路且此設(shè)計的散熱要求不是很高，因而將冷卻水道分布設(shè)置在定模板和動模板中。這樣便有足夠的空間來進行鉆孔擴大水道的散熱面積，使冷卻的效果達到最佳。另外水道連接口采用可移動式的水連接套拆卸和安裝都很方便，成本也很低廉。 6.1模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則 為了提高生產(chǎn)率，得到較小的變形制品。除了塑件形狀和型腔設(shè)計的內(nèi)容之外，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計是很重要的的，主要體現(xiàn)在以下幾方面： 1．冷卻水孔數(shù)量盡量多，尺寸盡量大：型腔表面的溫度與冷卻水孔的大小和冷卻水的溫度有關(guān)。 2．冷卻水孔至型腔表面距離相等：當塑件壁厚不均勻時，冷卻水孔道要靠近型腔，間距要小。一般孔邊離型腔的距離大于10毫米，常用12.15毫米。 3．澆口處加強冷卻：普通熔融的塑料充填型腔時候，澆口的溫度最高，距澆口越遠溫度越低。因此澆口附近要加強冷卻通入冷水，而在溫度低的外側(cè)使經(jīng)過熱交換的溫水通過即可。 4．降低入水和出水的溫度差：對于長流道的制品特別注意溫差的問題 6.2冷卻的基本形式 1．冷卻形式 （1）直通水：這種的有效面積大．冷卻效果較好，～般做為優(yōu)先選擇的方式。 （2）點冷 ：主要包括噴泉式、導熱針、和銅板隔水片。三者應(yīng)用場合不同可以根據(jù)冷卻方式進行選擇。 2．冷卻水路的連接方式 （1）串聯(lián)冷卻： 這種形式應(yīng)用廣泛，流動僅取缺于進出口之間的壓力差和通道阻力。通道越長，阻力越大；通道直徑越大，阻力越小。冷卻介質(zhì)流經(jīng)通道時，從周圍金屬中吸收熱量，溫度升高，因而易造成進出水口的冷卻效率不均勻的現(xiàn)象。一般模具冷卻水路控制在5℃以內(nèi)。 （2）串聯(lián)——并聯(lián)冷卻： 一般用于多型腔的冷卻．它可以保證每個支管中的流量相等。在設(shè)計冷卻管道時，必須考慮能讓塑料充模完全整．這是非常重要的一點由于冷卻使塑料流動性大大降低．從而需要更大的注射壓力，或可能造成充模不滿。必頒充分考慮所用材料的流動性及其溢料間隙，還有注射機的最大注射壓力，最大鎖模力等。若加上冷卻管道后，雖然冷卻時間減少．但造成型腔注射量不滿．或所需注射壓力超過注射機最大注射壓力，或由于注射壓力太九，而造成鎖模力不夠，產(chǎn)生漲模、溢料的缺陷。這時就應(yīng)取消冷卻管道或重新設(shè)計．以降低冷卻效果，增大塑料的流動性。 6.3冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 6.3.1型芯的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 根據(jù)塑件的深度和寬度不同而異，一般采用噴射式循環(huán)水路。其冷卻水通過模具帶走熱量，是高效的、最常用的方法。本課題冷卻系統(tǒng)設(shè)計在模具中凸模板、凹模板上。當模具溫度升高時可對模具進行冷卻，從而可提高塑件品質(zhì)．延長模具使用壽命。 1. 定模水道在定模板中的位置和形式：定模水道在定模中進行設(shè)計，采用普通的階梯孔類型，孔的精度達到Ra 0.8um。主要是保證水在其中的流暢性，順利帶走注塑產(chǎn)生的熱量，避免制件產(chǎn)生彎曲變形等缺陷?？椎倪B接形式是內(nèi)螺紋連接。如下圖6-1和6-2所示為定模和定模水道圖： 圖6-1 定模和定模水道圖 2. 由于動模板中孔和槽的結(jié)構(gòu)比較多，因而將水道盡量布置在安裝動模的最近處以達到最好的冷卻效果。動模水道的布置形式與工作原理和定模水道的相同，這里不在進行過多的介紹．具體布置形式請參見6-3和6-4所示為動模和動模水道圖： 圖6-3 動模和動模水道透視圖 水道連接我選用的是橡膠彎管和通用的水管接頭，這些材料無論從安裝上還是從性能和價格上都比較好．可將冷卻系統(tǒng)的水道連接好。 6.3.2型腔的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 常采用環(huán)形冷卻水槽的形式，這種結(jié)構(gòu)有很好的密封性。圖6-5所示為設(shè)計的型腔水道示意圖。 圖6-5 型腔水道示意圖 本模具采用環(huán)形冷卻水道的形式，其工藝條件值，即模具表面溫度75℃、熔體溫度265℃、開模時間5 s 、保壓冷卻時間總和30 s ，而填充控制方式為注射時間控制，注射時間為0.5 s ，速度/壓力控制轉(zhuǎn)換為填充體積控制，當物料填充98.6％時轉(zhuǎn)為壓力控制。采用上下各四條冷卻水道，中間兩條水道進行分析。分析結(jié)果如圖6-6所示。 圖6-6冷卻結(jié)構(gòu)分析 一般來說，冷卻水的入口溫度與出口溫度不應(yīng)相差太多，應(yīng)控制在2—3℃以內(nèi)，從回路冷卻介質(zhì)溫度、制品溫度、模具溫度同時冷卻水的入口溫度與冷卻水/金屬界面溫度之差值應(yīng)在5℃之內(nèi)，就可以認為冷卻效果比較顯著。從圖6-6（a）、（b）可以看出，塑件注塑成型過程中，冷卻水的入口溫度與出口溫度相差只