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畢業(yè)設(shè)計
題 目：
水杯蓋注塑工藝分析與模具設(shè)計
副 標 題：
II
摘要
摘 要
本文是關(guān)于注塑模設(shè)計，設(shè)計的制品是水杯蓋。首先對制品進行尺寸的選擇和性能形狀的分析，然后根據(jù)分析選擇注塑材料和注射機。進行模具設(shè)計，也就是對模具型腔、型芯和澆注系統(tǒng)進行設(shè)計，再利用AutoCAD畫出整個模具的裝配圖。
關(guān)鍵詞：注塑機 ，型腔， 型芯， 澆注系統(tǒng)
I
水杯蓋注塑工藝分析與模具設(shè)計
引 言
(1)模具制造中數(shù)控技術(shù)的重要性
數(shù)控技術(shù)是以數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成機電一體化產(chǎn)品，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)模具制造技術(shù)； (2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3) 伺服驅(qū)動技術(shù)；(4) 自動控制技術(shù)；(5) 軟件技術(shù)；(6) 傳感器技術(shù)軟件技術(shù)等。
(2) 塑料模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
這幾年來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下，模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為12%，1998年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為245億，至2005年我國模具總產(chǎn)值約為360億元，其中塑料模約30%。在未來的模具市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。
（3）在塑料模設(shè)計制造中全面推廣應用CAD技術(shù)
CAD技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù)。塑料制件及模具的3D設(shè)計與成型過程3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用；開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具；以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。
（4） 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設(shè)計水平
由于塑料模成型制品日漸大型化、復雜化和高精度要求，以及高生產(chǎn)率要求，必須提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設(shè)計和制造水平。
5
目錄
目 錄
摘 要 I
引 言 II
1、零件材料選擇及性能 2
1.1、零件結(jié)構(gòu)分析 2
1.1.1 2
1.1.2 2
1.2、塑料性能 2
1.2．1 2
1.2.2 2
2.2． 2
2、注射機的選擇 3
2.1.制品的幾何屬性 3
2.2.注射機的選用 3
2.2．1 注射量的計算 3
2.2．5 注射壓力 4
2.3. 模具閉合厚度的較核 4
3、成型零件設(shè)計 5
3.1. 動模結(jié)構(gòu)設(shè)計 5
3.1.1 5
3.2. 定模結(jié)構(gòu)設(shè)計 6
3.3. 型腔分型面設(shè)計 6
3.4. 成型零件工作尺寸計算 7
3.4.1型腔內(nèi)徑尺寸的計算 7
3.4．2 型芯徑向尺寸的計算 7
3.4．3 型腔深度尺寸的計算 7
3.4．4 型芯高度尺寸的計算 8
3.5. 型腔壁厚與底板厚度的計算 8
4、澆注系統(tǒng)的設(shè)計 8
4.1．主流道設(shè)計 8
4.1．1主流道尺寸 8
4.1．2主流道襯套的形式 8
4.1．3主流道襯套的固定 8
4.2． 分流道設(shè)計 9
4.2．1 9
4.2．2 9
4.3.冷料井設(shè)計 9
4.4.澆口的設(shè)計 9
4.4.1 9
4.5．排氣孔道的設(shè)計 10
5、頂出機構(gòu)設(shè)計 10
5.1．頂出機構(gòu) 11
5.1．1 11
5.1．2 11
5.1．3 11
5.1．4 11
5.1．5 11
5.2復位機構(gòu) 13
5.3．導向機構(gòu)設(shè)計 13
6、塑料模溫控系統(tǒng) 14
6.1．型腔上的冷卻 14
7、模具的試模與修模 16
7.1. 粘著模腔 16
7.2. 粘著模芯 16
7.3. 粘著主流道 16
7.4. 成型缺陷 17
致 謝 19
參考文獻 20
水杯蓋注塑工藝分析模具設(shè)計
1、零件材料選擇及性能
1.1、零件結(jié)構(gòu)分析
圖—1制品零件圖
1.1.1 技術(shù)參數(shù)：無塌陷，劃痕，變形。表面光滑。
1.1.2 注塑制品大口杯蓋其特點如下：
（1） 要求材料強度不大，剛度一般。
（2）如圖（1）分析得，該制品精度不高，表面粗糙度要求一般。
在注塑制品中，杯蓋采用聚丙烯注塑而成。
1.2、塑料性能
查《中國模具設(shè)計大典》表8.3-7得材料PP特如下：
1.2．1、 使用性能：乳白色、無臭、無味、無毒熱塑性塑料。密度為0.91g/cm3,熔點165C,燃點5900C,彈性模量3500Mpa,不吸水,導熱性低,耐酸堿鹽腐蝕,有良好的絕緣性能,化學穩(wěn)定性和良好的物理機械性能及加工性能.
1.2.2加工性能：
1 磨擦系數(shù)低。
2 耐強酸或氧化性酸。
3 流動性好。
4 結(jié)晶度高。
5不吸水。一般可不用干燥處理。
6 模具澆注系統(tǒng)以料流阻力小，進料口小。
7 宜用螺桿式注塑機成型。
1.2．3物理熱性能如下表-3：
表3物理熱性能表
參數(shù)
密度（g/cm3）
熔點（）
收縮率
數(shù)值
0.91
165
0.6%-2%
表-3
2、注射機的選擇
2.1.制品的幾何屬性
利用AutoCAD按圖紙的尺寸要求畫出零件實體圖形，接著利用軟件“分析----模具分析——模型質(zhì)量屬性”可以查到該制品的幾何屬性為：
體積 = 3.6110586e+04 毫米^3
曲面面積 = 1.6286860e+04 毫米^2
密度 = 9.1000000e-10 公噸 毫米^3
質(zhì)量 = 3.2860634e-05 公噸
2.2.注射機的選用
2.2．1 注射量的計算
G≤ nG1+G2
n為型腔中的型腔數(shù),這里n=1。
G1每個制品的體積量?！?
G2澆注系統(tǒng)的體積量，初步設(shè)澆注系統(tǒng)的體積量為30 cm3
Gmax為注塑機的最大澆注體積量
=（3.6110586+30）/0.8
= 42.01382325 cm3
2.2．2 由PP加工性能得，注塑機選螺桿式。
2.2．3 由PP加工性能，查《模具設(shè)計與制造》表8-2得，其成型壓力為Pc=25MPa
2.2．4 鎖模力確定，
模具的額定鎖模力為: F≥ K*Pc*A
A為塑料制品和澆注系統(tǒng)在分型面上總投影面積。（mm2）
利用AutoCAD，“分析---測量----面積”可以查到該制品的投影面積是：
制品投影面積=2304.91 mm2
澆注系統(tǒng)=300 mm2
塑料在分型面投影面積
A=2304.91+300
=2604.91
Pc是熔融塑料在型腔內(nèi)的平均壓力，查《模具設(shè)計與制造》表8-2得
Pc=25MPa
K為安全系數(shù)，常取K=1.1—1.2，這里取1.1
F=1.1*25*2604.91
=71.64(KN)
2.2．5 注射壓力
注射壓力是成型柱塞或螺桿施于料筒內(nèi)熔融塑料上的壓力。常取70～150 MPa。由塑料加工性能得注塑壓力為80—130 MPa.注射機的最大注射壓力要大于成型制品所需的注射壓力。
根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，查《模具設(shè)計與制造》表8-3，選用SX-ZY-125注塑機，參數(shù)如表-5
表-5 注塑機參數(shù)表為
螺桿直徑
mm
42
理論注射容積
cm3
125
注射壓力
MPa
119
鎖模力
KN
900
模板最大行程
mm
300
模具最大厚度
mm
300
模具最小厚度
mm
200
拉桿內(nèi)間距(寬*高)
mm
538×520
噴嘴球頭半徑
mm
SR18
頂出形式
mm
中心距230
模具定位孔直徑
mm
?100
表-5
2.3. 模具閉合厚度的較核
模具閉合時厚度在注射機動、定模板的最大閉合高度與最小閉合高度之間，其關(guān)系按下式較核：
Hmin ≤ Hm ≤ Hmax
式中 Hmin—注射機允許的最小模具厚度（mm）
Hm—模具閉合厚度（mm）
Hmax—注射機允許最大模具厚度（mm）
Hmax=最大模具厚度+模板最大行程其中
=600mm
Hmin=200mm, Hmax =550mm, Hm=235mm .
故滿足要求。
3、成型零件設(shè)計
3.1. 動模結(jié)構(gòu)設(shè)計
動?？梢灾苯油瞥雒撃！?
3.1.1模具做成鑲件形式，因為頂桿加工簡單、更換方便、脫模效果好，因此用頂桿脫模機構(gòu)。結(jié)構(gòu)圖-2
圖 2 動模裝配結(jié)構(gòu)圖
3.2. 定模結(jié)構(gòu)設(shè)計
定模的結(jié)構(gòu)設(shè)計。如圖3
圖-3定模的裝配結(jié)構(gòu)
3.3. 型腔分型面設(shè)計
如何確定分型面，需要考慮的條件比較多。由于分型面受到塑件在模具中成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀和推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素影響，因此在選擇分型面時綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理方案。選擇分型面時應遵循以下幾項原則：
1 分型面應該選塑件外形最大輪廓處。
2 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一側(cè)。
3 保證塑件精度要求。
4 滿足塑件外觀質(zhì)量要求。
5 便于模具加工制造。
6 對成型面積影響。
7 對排氣效果的影響。
8 對側(cè)向抽芯的影響。
根據(jù)第1、2、5、6選擇以下的分型面，如圖-4
圖-4 分型面示意圖
圖-4
3.4. 成型零件工作尺寸計算
根據(jù)制品尺寸及其公差，查SJ1372標準（《中國模具設(shè)計大典》），得制品的精度為5級。
由于模具制造允差和制品尺寸公差間存在對應的關(guān)系。查《中國模具設(shè)計大典》表8.5-64，得模具的制造精度為IT9。
3.4.1型腔內(nèi)徑尺寸的計算
模具型腔內(nèi)徑計算公式：
Dm=（D+DQ-3/4△）
式中 ： Dm --型腔的內(nèi)徑尺寸（mm），
z--模具制造公差，取z=（1/6～1/3）△，
塑件精度等級為5級，型腔尺寸精度為IT6，取1/3△
D-- 制品最大尺寸(mm)；
Q-- 塑料平均收縮率1.3%，按經(jīng)驗取1.2%；
△--制品公差；
3/4--系數(shù)，可隨制品精度變化，一般取0.5～0.8之間，若制品偏差小則取大值，若制品偏差大則取小值。
D頂=（D+DQ-3/4△） = （91+91*0.015-3/4*0.22）+00。22=91.15+00.073 mm
D基=（D+DQ-3/4△） = （72+72*0.015-3/4*0.2）+01/3*0.2=72.42+00.067 mm
3.4．2 型芯徑向尺寸的計算
模具型芯徑向尺寸是由制品的內(nèi)徑尺寸所決定，與型腔徑向尺寸的原理是
一樣的，則分為兩個部分來計算：
dm=（D1+DQ+3/4△）
式中： dm --型芯的外徑尺寸（mm）；
D1 -- 制品內(nèi)徑最小尺寸(mm)；
其余符號含義同型腔的計算公式。
D動=（D1+DQ+3/4△） =(15+15*0.015+3/4*0.2)-01/3*0.2 =15.38-00.067 mm
D定=（D1+DQ+3/4△） =(13.5+13.5*0.015+3/4*0.18)-01/3*0.18 =13.84-00.067 mm
3.4．3 型腔深度尺寸的計算
模具型腔深度尺寸是由制品高度尺寸所決定的，設(shè)制品高度名義尺寸為最大尺寸，其公差為負偏差-△，型腔深度名義尺寸是最小尺寸，其公差為正偏差+δz。由于型腔底部或型芯端面的磨損很小，可以省去磨損量δc，在計算中取δz=△/3，加上制造偏差是：
7
HM =（h1+h1Q-2/3△）
式中 HM --型芯的外徑尺寸（mm）；
h1 --制品高度最大尺寸（mm）。
制品高度最大尺寸是h1=24mm, △=0.64 , δz=△/4=0.16
HM1 =（h1+h1Q-2/3△） =(24+24*0.015-2/3*0.36)+01/3*0.36=24.3+00.12mm
HM2 =（h2+h2Q-2/3△） =(10.68+10.68*0.015-2/3*0.36)+01/3*0.36=10.6+00.12mm
3.4．4 型芯高度尺寸計算
模具型芯高度尺寸是由制品的深度尺寸所決定的，假設(shè)制品深度尺寸H1是最小尺寸，其公差為正偏差+△。型芯高度尺寸是最大尺寸，其公差為正偏差-δz。根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗公式：
hM =（H1+H1Q+2/3△）
式中 ： hM --型芯高度尺寸（mm）；
H1 --制品深度最小尺寸（mm）。
HM定 =（H1+H1Q+2/3△）=(10.38+10.38*0.015+2/3*0.36)=10.78-00.12
3.5. 型腔壁厚與底板厚度計算
要確定型腔壁厚的方法有計算法和經(jīng)驗法。計算法有按強度、按剛度計算兩種。經(jīng)驗有查圖法和查表法。目前經(jīng)驗法應用比較多，直接憑生產(chǎn)經(jīng)驗確定模具
結(jié)構(gòu)尺寸。
查《中國模具設(shè)計大典》表8.5-78得知，鑲件壁厚取8mm，模套取15mm。
4、澆注系統(tǒng)的設(shè)計
4.1．主流道設(shè)計
4.1．1主流道尺寸
主流道是一端與注射機噴嘴相接觸的，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道，主流道出口端尺寸為12mm。
4.1．2主流道襯套的形式
主流道入口處與注射機噴嘴反復接觸，屬于易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式即是澆口套，便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。其尺寸如圖5：
4.1．3主流道襯套的固定
主流道襯套與定位環(huán)設(shè)計成整體式，主流道襯套見圖-5
8
4.2． 分流道設(shè)計
4.2．1分流道是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化和流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。所以分流道設(shè)計應滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地充到型腔中。
圖-5主流道襯套圖
圖5
在本設(shè)計中應選擇半圓形截面的分流道口。尺寸如圖-6
4.2．2分流道的表面粗糙度因為分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因面分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra ，并不要求很低，一般取1.6μm 左右既可，這樣表面稍不光滑，并有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。
4.3.冷料井設(shè)計
冷料井設(shè)置在主流道的末端，直徑應稍大于主流道直徑，冷料井可防止冷料進入型腔而影響制品的質(zhì)量均勻性和外觀完美性。采用倒錐形頭拉料冷料井結(jié)構(gòu)。冷料井直徑取d3= 5mm。
4.4.澆口的設(shè)計
澆口稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小部分，卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。本設(shè)計采用點澆口。
4.4.1澆口的位置和尺寸要求比較嚴格，初步試模后需進一步修改澆口尺寸，不論采用哪種澆口，開設(shè)位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響比較大，所以合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同并影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芎屯獗?，一定要認真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則：
1 澆口應開設(shè)在塑件壁厚最大處。
2 輸管盡量縮短流動距離。
3 必須盡量減少熔接痕。
9
圖-6分流道截面圖
圖-6
圖-7 澆口尺寸圖
圖-7
4 澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。
5 注意對外觀質(zhì)量的影響。
6 應有利于型腔中氣體排出。
7 考慮分子定向影響。
8 避免產(chǎn)生噴射和蠕動。
澆口的尺寸設(shè)計。參照《模具設(shè)計與制造》具體尺寸如圖7
4.5．排氣孔道的設(shè)計
排氣孔道的作用是把型腔與型芯周圍空間的氣體及熔料所產(chǎn)生的氣體排到模具之外。該注射模屬于中小型模具，在推桿的間隙和分型面上都具有排氣效果，已能滿足。
5、 頂出機構(gòu)設(shè)計
制品推出是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定制品的質(zhì)量，因此，制品的推出是不可忽視。在設(shè)計推出脫模機構(gòu)時應遵循下列原則：
10
5.1．頂出機構(gòu)
5.1．1 推出機構(gòu)應盡量設(shè)置在動模一側(cè) 由于推出機構(gòu)的動作是通過裝在注射機合模機構(gòu)上的頂桿來驅(qū)動，所以一般情況下，推出機構(gòu)設(shè)在動模一側(cè)。在分型面設(shè)計時應盡量注意，開模后使塑件能留在動模一側(cè)。
5.1．2 保證塑件不因推出而變形損壞
為了保證塑件在推出過程中不變形、不損壞，設(shè)計時應該仔細分析塑件對模具的包緊力和粘附力的大小，合理選擇推出方式及推出位置。推力點應作用在制品剛性好的部位，如筋部、殼體形制品的壁緣處，盡量避免推力點作用在制品的薄平面，防止制件破裂、穿孔，如殼體形制件及筒形制件多采用推板推出。 從而使塑件受力均勻、不變形、不損壞。
5.1．3 機構(gòu)簡單動作可靠
推出機構(gòu)應使推出動作靈活，制造方便，機構(gòu)本身要有足夠的強度、剛度和硬度，以承受推出過程中的各種力的作用，確保塑件能夠順利脫模。
5.1．4 良好的塑件外觀
推出塑件的位置應該盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，或隱蔽面與非裝飾面，對于透明塑件尤其要注意頂出位置和頂出形式的選擇，以免推出痕跡影響塑件的外觀質(zhì)量。
5.1．5合模時的正確復位
設(shè)計推出機構(gòu)時，必須考慮合模時機構(gòu)的正確復位并保證不與其他模具零件相干擾。
分析：根據(jù)以上的原則，由于頂桿加工簡單、更換方便、脫模效果好，因此選用頂桿脫模機構(gòu)。
脫模力的計算
當脫模開始時，阻力最大，推桿剛度及強度應按此時的受力計算。
對于厚壁圓形件
其中：Q—脫模力（N）
E—塑料的彈性模量，E=3.5*103MPa；
u—泊桑比，PP取0.42；
—塑料的平均收縮率，選用=1.2%；
11
L—塑料對型芯的包容長度（cm）；
r—塑料型芯的平均半徑cm；
k—系數(shù)，隨和變化，查表取k=3.18；
f—制品與型芯之間的靜摩擦系數(shù)，常取f=0.1～0.2,取f=0.2
∴
=15170N
脫模機構(gòu)的設(shè)計
(1)推桿的長度
頂出行程S頂=h凸+e
式中 e—頂出行程余量
h凸—型芯成型高度
已知h凸=52mm,e=5mm
∴S頂=57mm
頂桿選擇標準長度為125mm
(2) 頂桿直徑
根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式計算出頂桿直徑：
（m）
式中 d——頂桿直徑；
——安全系數(shù),常取=1.5；
L——頂桿長度；
n——頂桿數(shù)目；
=3.88mm
取標準尺寸d=6mm
頂桿直徑強度較核：
12
（MPa）
其中， ：頂桿所受應力(Mpa);
[]：頂桿的材料的許用應力(Mpa);
滿足條件。
查《模具設(shè)計簡明手冊》有D=12-0.2 ,L=90+2.0,S=5-0.05
設(shè)計的頂出機構(gòu)如圖-8
5.2復位機構(gòu)
脫模機構(gòu)完成塑料制件頂出后，為了進行下一次循環(huán)必須回復到初始位置。采用彈簧復位，彈簧在頂出板和動模板之間，頂出塑料件時，彈簧被壓縮下去。合模時，只要注塑機的頂桿離開模具頂板，彈簧的回復力將頂出機構(gòu)復位。選用4根復位彈簧。分別套在兩根頂桿和兩根定位桿上。彈簧定位桿和頂桿安裝在同一固定定板上，頂桿工作端面與分型面齊平，低于動模表面不大于0.05mm。
圖-8 頂出桿機構(gòu)圖
圖-8
5.3．導向機構(gòu)設(shè)計
A. 采用導柱導向
因?qū)е饘蜃饔?，不用考慮受壓力的作用，所以只需要保證導向就行了。
選?。褐蓖ㄐ停ˋ型）導柱，采用T8淬硬到HRC50～55。
B.導套
與導柱配合使用。
13
圖-9
6、塑料模溫控系統(tǒng)
在注射工藝過程中，模具溫度將直接影響制品質(zhì)量和注射周期。對于任何塑料制品，模溫波動大都是不利的。過高的模溫會使制品在脫模后發(fā)生變形。
延長冷卻時間，使生產(chǎn)率降低。過低的模溫會使降低塑料的流動性，很難充滿型腔，增加制品的內(nèi)應力和明顯的溶接痕等缺陷。由中國模具設(shè)計大典查得PP在注射成型時所需的模溫是100-150度 。PP是要求較高的模溫，由于模具不斷的被注入熔融塑料加熱，模溫升高，單靠模具自然散熱不能使其保持較低的溫度，所以必須加冷卻系統(tǒng)。
6.1．型腔上的冷卻
設(shè)計冷卻裝置的目的是為了防止塑件在脫模時發(fā)生變形，縮短成型周期和提高塑件質(zhì)量。模具冷卻劑用水。水冷，是在模具型腔周圍和型芯內(nèi)開設(shè)冷卻水通道，使水在其中循環(huán)，帶走熱量，維持所需的模溫。水的熱容量大，成本低。
采用外連結(jié)直通式，是最簡單的，用塑料管和水管接頭從外部連接，就可以連接成單路循環(huán)或多路循環(huán)的方式。
冷卻裝置開設(shè)原則如下：
1． 盡量保證塑件收縮均勻，維持模具熱平衡。
2． 冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，將對塑件冷卻就越均勻。
3． 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，既水孔的排列和型腔形狀盡量相吻合，當塑件壁厚不均勻時，厚壁處水孔應該靠近型腔，距離要小，一般水孔邊離型腔距離不得小于10mm，則常用12~15mm。
4． 澆口處加強冷卻。熔融塑料填充型腔時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠，溫度越低。因此澆口附近應該加強冷卻，通入冷水，而在溫度較低的外側(cè)則只需要通過經(jīng)熱交換后的溫水就可以。
5． 降低入水與出水的溫差，如果入水和出水溫差太大，會使模具的溫度分布不均勻，尤其對流程很長的大型塑件，料溫越流越低。為使整件的冷卻速度大致相同，可以改變冷卻孔排列的形式。
6． 將結(jié)合塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)，合理考慮冷卻水通道的排列形式。
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7． 縮大的塑件應該沿其收縮方向開設(shè)冷卻通道。冷卻流道的設(shè)計要考慮塑件的壁厚。塑件壁厚越大，則所需冷卻時間越長。
8． 冷卻水通道要以免接近塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢，影響強度。
9． 保證冷卻通道不泄漏，密封性能好，以免在塑件上造成斑紋。
10． 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計要考慮盡量避免與模具結(jié)構(gòu)中其它部分的干涉現(xiàn)象，冷卻水通道開設(shè)時，受到模具上各種孔（鑲塊接縫等）的結(jié)構(gòu)限制，要按理想情況設(shè)計是困難的。
11． 冷卻通道的進口和出口接頭盡量不要高出模具外表面，既要埋入模板內(nèi)，以免模具在運輸過程中造成損壞。
12． 冷卻水通道要易于加工和清理。孔徑設(shè)計為8~12mm。
具體計算設(shè)計如下，假設(shè)熔融塑料產(chǎn)出的熱量全部傳給模具，其熱量為:
n為每小時注射的次數(shù),由制品的成型條件得，每個周期大概為50S-160S取120S，每小時注射次數(shù)n=60*60*60/120=1800次。
m為每次注射的塑料質(zhì)量（千克/次）。根據(jù)澆注系統(tǒng)估算 m大概為0.08千克/次。
C塑料的比熱容（）,查《模具設(shè)計與制造》表8-28得C=1759
熔融塑料進入模腔的溫度（）。由制品的加工性能得：=90-120，這里取110。
制品脫模的溫度（），根據(jù)制品塑料的特性，取為模溫：=80
=7598880（J/h）
計算用水量
?。╧g/s）
M通過模具的冷卻水的質(zhì)量（kg）。
為模具單位時間內(nèi)積累的熱量(J/h)。
為導熱系數(shù)()，查模具設(shè)計與制造表8-28得=829。
為進水溫度（），這里取100。
為出水溫度（。），比脫模溫度要低，取50。
=183kg
根據(jù)冷卻水處于湍流狀態(tài)下的流速成與水管直徑d的關(guān)系，則確定模具冷卻水管道的直徑d.
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M為冷卻水的質(zhì)量（kg）.
為管道內(nèi)冷卻水的流速，取(0.8-2.5m/s)這里取2.3m/s.
為水的密度（kg/）.
=10.6mm
L圓整，d=10mm.
由于型腔尺寸比較小，所以把冷卻系統(tǒng)設(shè)在模板中。
7、模具的試模與修模
試模中獲得的樣件是對模具整體質(zhì)量的一個全面反映。檢驗樣件來修正和驗收模具，是塑料模具這種特殊產(chǎn)品的特殊性。起初，在初次試模中我們最常遇到的問題是根本得不到完整的樣件，常因塑件被粘附于模腔內(nèi)，甚至因流道粘著制品被破壞。這是試模首先應當解決的問題。
7.1. 粘著模腔
制品粘著在模腔上，指塑件在模具開啟后，與設(shè)計意圖相反，離開型芯一側(cè)，滯留于模腔內(nèi)，致使脫模機構(gòu)失效，制品無法取出的一種反常現(xiàn)象。其主要原因是：
（1） 注射保壓和注射高壓時間過長，可以造成過量充模。
（2） 注射壓力過高，或注射保壓壓力過高。
（3） 模芯溫度高于模腔溫度，造成反向收縮。
（4） 冷卻時間過短，物料未能固化。
（5） 型腔內(nèi)壁殘留凹槽，或分型面邊緣受過損傷性沖擊，增加脫模阻力。
7.2. 粘著模芯
（1） 注射壓力和保壓壓力過高或時間過長而造成過量充模，尤其成型芯上有加強筋槽的制品，情況更為明顯。
（2） 可能存在不利脫模方向的凹槽或拋光痕跡需要改進。
（3） 模腔溫度過高，使制件在設(shè)定溫度內(nèi)不能充分固化。
（4） 冷卻時間過長，制件在模芯上收縮量大。
（5） 機筒與噴嘴溫度過高，不利于在設(shè)定時間內(nèi)完成固化。
7.3. 粘著主流道
（1） 閉模時間太短，使主流道物料來不及充分收縮。
（2） 主流道襯套內(nèi)孔尺寸不當，未達到比噴嘴孔大0.5～1 ㎜.
（3） 主流道拉料桿不能正常工作。
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（4） 料道徑向尺寸相對制品壁厚過大，冷卻時間內(nèi)無法完成料道物料的固化。
（5） 主流道襯套區(qū)域溫度過高，無冷卻控制，不允許物料充分收縮。
一旦發(fā)生上述情況，先要設(shè)法將制品取出模腔，不惜破壞制件，保護模具成型部位不受損傷。仔細查找不合理粘模發(fā)生的原因，一方面對注射工藝進行合理調(diào)整；另一方面要對模具成型部位進行現(xiàn)場修正，直到認為達到要求，方可進行二次注射。
7.4. 成型缺陷
當注射成型得到了近乎完整的制件時，制件本身必然存在各種各樣的缺陷，這種缺陷的形成原因是錯綜復雜的，很難一目了然，要綜合分析，找出其主要原因來著手修正，逐個排除，逐步改進，則可得到理想的樣件。下面就對度模中常見的成型制品主要缺陷及其改進的措施進行分析。
（1） 注射填充不足
所謂填充不足指在足夠大的壓力，足夠多的料量條件下注射不滿型腔而得不到完整的制件。這種現(xiàn)象極為常見，其主要原因有：
a. 熔料流動阻力過大
這主要有下列原因：主流道尺寸不合理。流道截面形狀、尺寸不利于熔料流動。盡量采用整圓形等相似的形狀，避免采用半圓形、球缺形料道。熔料前鋒冷凝所致。塑料流動性能不佳，制品壁厚過薄。
b. 型腔排氣不良
這是極易被忽視的現(xiàn)象，是一個十分重要的問題。模具加工精度超高，排氣顯得越為重要。尤其在模腔的轉(zhuǎn)角處、深凹處等，必須合理的安排頂桿、鑲塊，利用縫隙充分排氣，否則不僅充模困難，而且易產(chǎn)生燒焦現(xiàn)象。
c. 鎖模力不足
因注射時動模稍后退，制品產(chǎn)生飛邊，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料，應調(diào)大鎖模力，保證正常制件料量。
（2） 溢邊（毛刺、飛邊、批鋒）
和第一項相反，物料不僅充滿型腔，而且出現(xiàn)毛刺，尤其是在分型面處毛刺更大，甚至在型腔鑲塊縫隙處也有毛刺的存在，其主要原因有：
a. 模具局部配合不佳
b. 模板翹曲變形
c. 注射過量
d. 鎖模力不足
e. 流動性過好
（3） 制件尺寸不準確
初次試模時，經(jīng)常出現(xiàn)制件尺寸和設(shè)計要求尺寸相差較大。這時不要輕易修改型腔，應行從注射工藝上找原因。
a. 尺寸變大
注射壓力過高，保壓時間過長。此條件下產(chǎn)生了過量充模，收縮率趨向小值，使制件的實際尺寸偏大；模溫較低，事實上熔料在較低溫度的情況下成型，收縮率趨于小
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值。這時要繼續(xù)注射，提高模具溫度，降低注射壓力，縮短保壓時間，制件尺寸可得到改善。
b. 尺寸變小
注射壓力偏低、保壓時間不足，制在冷卻后收縮率偏大，會使制件尺寸變??；模溫過高，制件從模腔取出時，體積收縮量大，尺寸偏小，此時調(diào)整工藝條件即可。通過調(diào)整工藝條件，通常只能在極小范圍內(nèi)使尺寸變化，可以改變制件相互配合的松緊程度，但很難改變公稱尺寸。
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致謝
致 謝
首先，我要感謝在我完成畢業(yè)設(shè)計的過程中，給予我提供幫助的同學，謝謝他們給我正確的理論知識。
最后，我要感謝在我完成畢業(yè)設(shè)計的過程中，給我指導的程洋老師，謝謝她耐心的指導以及不厭其煩的糾正。還要感謝所有教導過我的老師，是他們?yōu)槲夷軌蛲瓿僧厴I(yè)設(shè)計打下了堅實的基礎(chǔ)。
衷心感謝他們對我的關(guān)懷和指導
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參考文獻
1. 洪鐘德.簡明機械設(shè)計手冊.上海：同濟大學出版社，2004.
2. 黨根茂.駱志斌等.模具設(shè)計與制造. 西安：西安電子科技大學出版社，2004。
3. 李志剛.中國模具設(shè)計大典. 2003.
4. 黃毅宏.模具制造工藝學.機械工業(yè)出版社，2003.
5. 曾志新，呂明機械制造技術(shù)基礎(chǔ). 武漢：武漢理工大學出版社,2003.
6. 馬曉均，主編.畫發(fā)幾何及機械制圖.廣州：華南理工大學出版社,2002.
7.吳祖育，主編.數(shù)控機床.上海:科學技術(shù)出版社，2003.
8.毛謙德，主編，《袖珍機械設(shè)計師手冊》，機械工業(yè)出版社.2001.
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兩板式塑料注塑模的澆口，分流道和主流道的優(yōu)化
摘要：本文介紹了兩板式塑料注塑模的澆口，分流道和主流道的優(yōu)化尺寸大小。電子收款機（ECR）的塑料制品被用于這項研究中，其中有三個電子元器件鑄塑料制品包括登記套管頂部，底部套管和紙架。本文的主要目的是找出澆口，主流道和分流道的最佳尺寸和最佳布局，找出導致澆口，主流道和分流道尺寸不合適的原因。這項研究中使用了三種類型的軟件，如CAD工具軟件UG被用來設(shè)計3D建模，犀牛軟件作為標桿處理工具被用來設(shè)計澆口、分流道、主流道和Moldex軟件作為仿真工具被用來分析塑性流動。因此，修正了型腔進給系統(tǒng)的位置和尺寸大小，以消除短桿，過充和兩板系列注塑模具焊縫問題。
關(guān)鍵詞：計算機建模；仿真流動；優(yōu)化
1．簡介
通常的注塑過程包括三個階段：注射,合模和冷卻階段。本文介紹了隨著計算機日益廣泛的應用在設(shè)計工程，仿真軟件在模具制造行業(yè)的重大影響,而大量的商用軟件市場也增加了[1]。ECR塑料產(chǎn)品采用相同的材質(zhì)和色彩,然而各部分尺寸大小不同。每個部分都有它自己的模具，但這個研究,所有的部分都用了這種系列的模具。設(shè)計模具的困難階段是決定這種系列注射模具的澆口、分流道、主流道的布局、位置、大小與水孔的位置[2],[6],[7]。為了探討了流動行為，Moldex軟件仿真軟件用于分析塑性流動。
2．方法
本研究首先從設(shè)計產(chǎn)品三維造型的ECR使用UG軟件，然后在文件被轉(zhuǎn)移到犀牛軟件后處理。在犀牛軟件的進給系統(tǒng)如澆口，分流道，主流道，水口和模具設(shè)計進行了設(shè)計。最后，Moldex軟件從犀牛軟件中使用進口文件。塑料原料，工藝條件決定前要進行注射，合模，冷卻和熱曲線分析。如果結(jié)果不符合，必須修改后再進行，如圖1所示。
1．
圖1 方法分析
3．設(shè)計 –雙板模具
所有的ECR的文件包括頂級套管，套管和底紙架，他們分別一步一步出自UG軟件犀牛軟件。該文件被保存在DXF擴展文件，它可以通過犀牛軟件來讀取。起初，頂套管中打開文件，它是犀牛軟件
從實體模型轉(zhuǎn)換成網(wǎng)狀模型，如圖2（a）。此外，圖2（b）顯示了從UG進口的早期階段底部外殼文件軟件犀牛軟件。外殼的底部表面細網(wǎng)的實現(xiàn)后取得了細化網(wǎng)格。腔表面后仍然存在，在核心方已被刪除從移開的網(wǎng)格。同樣的方法用于紙架，如圖2（c）所示。
圖2 ECR的網(wǎng)建模
3.1矩形邊緣澆口
矩形邊緣澆口需要確定的尺寸是深度和寬度。該部件深度計算公式為h =nt，其中h是門深入（毫米），t為墻截面厚度（毫米），n為材料常數(shù)[3]。從這個公式可以得出的澆口套管深度為1.2毫米和紙架深度為1.8毫米。邊緣澆口的寬度從公式1 [4] 推導。
W= n x A ? / 30 (1)
其中，W為澆口寬度（毫米），Ａ是表面面積腔（平方毫米），n為材料常數(shù)。通過計算得出澆口套管的表面面積８４６４８平方毫米，寬度為5.8毫米。進一步計算，底部寬度為5.9毫米套管和紙架寬度為1.27毫米。
3.2循環(huán)分流道
分流道直徑計算方式為：部分質(zhì)量乘以密度和部分模具中心距，公式為2 [4]。
D = W ? x L ? / 30 (2)
其中，D是分流道直徑，W是部分質(zhì)量，L是部分模具中心距。頂套管的體積從犀牛軟件得出的是７８２０２立方毫米，重量0.08千克所以主流道直徑為6.5毫米。進一步計算，套管底部直徑為6.7毫米，紙架為1.5毫米。
3.3主流道
主流道尺寸是由型腔板的厚度和從給定角度一直徑7毫米來決定的。初始冷料井為7毫米，基本冷料井是10毫米。圖3顯示了頂部套管，套管位置及底部紙架一起進料系統(tǒng)。
圖3 兩板模的布局
4．填充分析- 雙板模具
從填充分析結(jié)果顯示，總填充的時間是１.０４１秒。在這階段上，100％有兩種結(jié)果：頂套管短桿和塑料不能流到紙架，如圖4所示。
圖４ 填充過程
頂部外殼進行了重新設(shè)計，因為前面結(jié)合處流位于側(cè)邊，而導致熔合線在該地區(qū)的擴大，如圖5所示。熔合線是一個流動的結(jié)果，容易分解成兩個單獨的部分。當兩方面滿足，他們試圖重新熔合到一起，從而導致形成一個單一的一條線，這很容易斷裂[5]。
圖5 頂部套管的熔合線
4.1雙板模具改造
由于過充，修改澆口尺寸，將底部外殼減少25％，由從5.9毫米降為4.3毫米。分流道由6.7毫米降至至5毫米。紙架的位置由距模具中心50毫米到25毫米，將分流道尺寸提高25％。一些凹槽加在頂部套殼表面，以確保塑料流向頂部套管中心如圖6所示。
圖6 雙板模的修正
4.2修改過的填充過程
從填充改性后分析結(jié)果表明，塑料熔體三成分互相平衡。注射前的總時間為7.804x10-1秒。熔合線已消除了頂部套管中心旁體，結(jié)果是與塑料熔體流向拐角處相交，如圖7所示。
圖7修正后的填充過程
5．討論
該分流道的紙架的大小增加，來轉(zhuǎn)移和消除不填充的現(xiàn)象。澆口與底部外殼分流道分別降低因為過充。頂部套管的上表面加入一些凹槽消除熔合線。結(jié)果是消除了頂部套管中心旁體的熔合線。從結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，由于是短桿的問題，二板模紙架的澆口和分流道大小增加了25％，由于過充問題，底殼的澆口和分流道尺寸減小了25％。
6．結(jié)論
這項研究是在分析兩板模中塑料材料的流動是成功的。做這些修正改進了型腔的布局和進給系統(tǒng)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。此外，塑料制品上的短桿缺陷，過充和熔合線的消除在的在實際模具中是編造的。
參考文獻
1 S.S.S. Imehezri。，S.M. Sapuan爾蘇萊曼，材料和設(shè)計雜志，26卷，第157 -166，2005。
2 L.T. Manzione，計算機輔助工程應用在注塑成型，漢瑟，新
紐約，1987年。
3 R.G.W.Pye，注塑成型設(shè)計，朗文科學技術(shù)，紐約，1989年。
4 G.Monges和P.Mohren，如何進行注塑模具，漢瑟出版社，紐約，1993年。
5 M.B. Douglas，注塑成型，制造工藝基礎(chǔ)。學會制造工程師，密歇根州，1996年。
6 C.T. Wong, S. Sulaiman , N. Ismail,A.M.S. Hamouda，第二世界工程法律程序國會，Sarawak，馬來西亞。P193-198，2002。
7 M.Khairol，碩士論文，馬來西亞博特拉大學，2001。