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基于 ProE Moldflow 三通 管塑件 注塑 模具设计

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III基于Pro/E和MoldFlow的三通管塑件的注塑模设计摘 要本文设计中采用一模两腔式注射模，用于成型饮水机上的三通管（水笼头）；通过MoldFlow对制件的模流分析，确定了模具的设计方案，并绘制了装配图和零件图。本模具采用了侧浇口的进浇方法，顶杆顶出系统；最后还用专业软件Pro/E对三通管注射模进行分模与EMX的模具设计；以及整套模具的装配和拆分；利用AUTOCAD作模具的二维图，用Pro/E作三维图。在注射模设计中，通过对塑件的分析，设计了塑料注射模。介绍了塑料注射模结构及主要零件的加工工艺，着重介绍了注射模的抽芯机构；在Pro/E三维模具设计中，通过Pro/E两板式模具设计，学习Pro/ENGINEER软件的零件设计和模具设计模的基本操作。关键词：注射模，三通管，MoldFlow ，Pro/E The Liquidity Analysis of the Spurts the skulland Mold Design Based on MoldFlowABSTRACTIn this paper, the design of one-mode two-cavity injection mold for forming the three fountains on the tube; MoldFlow of parts through the mold flow analysis, set the mold design and drawing of the assembly drawing and spare parts Fig. A side of the mold into the water gate way to the top of system; Finally, professional software with Pro / E for three hours to control mold injection mold and the mold design EMX; and the whole assembly and split mold; AUTOCAD for the use of two-dimensional map of the mold, using Pro / E for the three-dimensional map.In the injection mold design, plastic parts of the analysis, design of plastic injection mold. Plastic Injection Mold, introduced the structure and major parts of the processing technology, focused on the injection mold core-pulling mechanism; in Pro / E three-dimensional mold design, through the Pro / E two-plate mold design, learning Pro / ENGINEER software and the part design mold design of the basic operation mode.KEY WORDS: injection mould，Tube ，MoldFlow, Pro/E目录摘 要IABSTRACTII1 绪 论12 拟定模具的结构形式32.1 塑件成型工艺性分析32.2 成型材料的选择33 注塑机的选择63.1 注射量的计算63.2 所需锁模力的计算64 注塑机有关参数的较核85 浇注系统的设计105.1主流道的设计105.2 分流道的设计105.3 浇口的设计105.4冷料井的设计116 基于Moldflow的注塑工艺模拟126.1最佳浇口的分析126.1.1导入或新建CAD模型126.1.2网格的划分126.1.3检验及修改网格136.1.4材料的选择146.1.5设置工艺参数146.1.6最佳浇口位置的分析146.2 流动分析156.2.1 建模156.2.2设置工艺参数166.2.3结果分析167 成型零部件的尺寸计算237.1 型腔径向尺寸计算237.2 型腔的深度计算247.3 型芯尺寸的计算257.4 型芯高度尺寸：277.5 型腔壁厚和底板厚度的计算297.5.1 型腔壁厚的计算：298 脱模机构的设计309 侧向分型机构的设计319.1 抽拔距与抽拔力的计算319.2 斜导柱的设计319.3 滑块导滑槽的设计3210 模具冷却系统的设计3411 模具材料的选用3811.1 材料选用要求3811.2 模具成型部分材料3812 Pro/e分模和EMX的设计3912.1 PRO/E的开模图3912.2 PROE中EMX的设计：39致 谢40参 考 文 献4145基于Pro/E和Moldflow的三通管塑件的注塑模设计1 绪 论毕业设计是检验大学本科毕业生应用所学知识的能力的重要手段，作为一名即将毕业的成型专业的学生，通过毕业设计，将所学的理论知识运用于实践，独立完成模具设计及用MoldFlow进行模流分析，用Pro/E绘制模具三维图，在这个过程中加深对模具结构及相关的设计、制造、模具与MoldFlow、Pro/E的联系等方面知识的理解。同时，毕业设计又具有理论联系实际的纽带功能，在设计的过程中，我们初步尝试着将所学的知识联系起来。譬如，在设计中充分考虑到诸如零件制造难易程度和装配的可行性等问题，而不是将他们相互孤立，努力做到知识的融会贯通。毕业设计强化了我们做为一个模具从业者的基本功，为今后走上工作岗位打下了坚实的基础。电脑已经是当今家庭和办公必备消耗品之一，随着电子产业突飞猛进的发展，人们对电脑的需求也越来越高，而各大电脑厂商的竞争也越来越激烈。因此，市场要求其的设计周期、生产周期短，而产品的技术要求含量越来越高，而应用Pro/E和MoldFlow来设计则可以达到缩短设计周期、生产周期，及早的发现模具和成型质量方面存在的问题，从而能够便捷地修改设计方案，降低生产成本，提高产品质量的目的。模具设计人员一般是在接到客户产品（一部分图纸、一个样品或现在还很少使用的产品的模型），便开始进行新模具的设计阶段，进行产品分析，2D模具结构组立图的绘制，3D镶块成型部分的拆制。包括模具使用的注塑机、型腔个数；使用塑料的类型，进胶位置，模穴数以及排布方式，以及成型机构等。在进行模具设计前还要了解塑料特性、产量、预期周期、制品用在何处、如何使用、制品是否要同其他零件进行配合、收缩率、脱模角、需要何种类型流道系统、浇口位置、流动和熔合线、顶出痕、表面精整要求，型腔位置、模具所需备件、注塑机性能指标、在注塑机中的安装问题、模具设计计划时间等。MoldFlow软件是美国MOLDFLOW公司的产品，该公司自1976年发行了世界上第一套塑料注塑成型流动分析软件以来，一直主导塑料成型CAE软件市场。MoldFlow软件包括三部分：MoldFlow Plastics Advisers（产品优化顾问，简称MPA）、MoldFlow Plastics Xpert（注塑成型过程控制专家，简称MPX）、MoldFlow Plastics Insight、（注塑成型模拟分析，简称MPI）。本次设计使用MPI模块，它能对塑料产品和模具进行深入分析的软件包，可以在计算机上对整个注塑过程进行模拟分析，包括填充、保压、冷却、翘曲、纤维取向、结构应力和收缩，以及气体辅助成型分析等，使模具设计师在设计阶段就找出未来产品可能出现的缺陷，提高一次试模的成功率。MoldFlow软件在注塑模设计中的作用主要体现在以下几方面。（1） 优化塑料制品运用MoldFlow软件，可以得到制品的实际最小壁厚，优化制品结构，降低材料成本，缩短生产周期，保证制品能全部充满。（2） 优化模具结构运用MoldFlow软件，可以得到最佳的浇口数量与位置，合理的流道系统与冷却系统，并对型腔尺寸、浇口尺寸、流道尺寸和冷却系统尺寸进行优化，在计算机上进行试模、修模，大大提高模具质量，减少修模次数。（3） 优化注塑工艺参数运用MoldFlow软件，可以确定最佳的注射压力、保压压力、锁模力、模具温度、熔体温度、注射时间、保压时间和冷却时间，以注塑出最佳的塑料制品。Pro/ENGINEER由美国（PTC）公司推出,是国际上最先进也是最成熟使用参数化的特征造型技术的大型CAD/CAM/CAE集成软件。Pro/ENGINEER除了包括三维实体造型、装配模拟、加工仿真、NC自动编程、有限元分析等常规功能模块外，同时也有模具设计、板金设计、电路布线、装配管路设计等专有模块，可以实现DFM（Design For Manufacturing-面向制造的设计）、DFA（Design For Assembly-面向装配的设计）、ID（Inverse Design-反求工程）、CE（Concurrent Engineer-并行工程）等先进的设计方法和模式。其主要特点是参数化和基于特征的建模；统一的能使各模块集成起来的数据库；设计修改的关联性，即一处修改,别的模块中相应图形或数据也会自动更新;智能化的装配功能等。它性能强大，容易使用，是一套可以应用于工业设计、机械设计、功能仿真、制造和数据管理等众多领域的工程自动软件包。其中模具设计模块属于产品开发后期的工具。现在Pro/E已经广泛用于电子、机械、模具设计、工业设计、家电、玩具等各行业。2 拟定模具的结构形式2.1 塑件成型工艺性分析该塑件是饮水机上的三通管，如图1-1所示，塑件属薄壁制件，生产批量较大，要求生产周期较短。 图 1-12.2 成型材料的选择 因为在饮水机水笼头的选材上，必须要满足耐高温和无毒这两个首要条件，再结合市面上一般三通的材质，最终锁定在以下两种塑料。（1） ABS塑料是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体的三元共聚物。ABS是微黄色或白色不透明粒料，无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。 ABS塑料的优点：具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 ABS塑料的缺点：耐热性不高，耐低温性不好，而且不阻燃，不透明，耐候性不好。（2） 聚丙烯（PP） 是线型碳氢高聚物，它不含有或几乎不含有不饱和结构，因此具有聚乙烯所有的优良性能，如卓越的介电性能，耐水性，化学稳定性，易于成型加工等。感官鉴别：乳白色半透明体，表面似蜡状，但硬度高，触摸有润滑感，质轻，能耐沸水蒸煮而不变化。PP的优点：无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯，可在100度左右使用，具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，机械强度较高，软化点较高，表面硬度及耐热性较好，PP的缺点：耐磨性稍差，成型收缩率大，低温呈脆性，对氧敏感，易受紫外线影响而老化。适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。经过对以上两种塑料的比较，由于ABS的耐热性稍差一点，所以采用聚丙烯塑料。 聚丙烯的成型特性： （1）结晶料，吸湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。 （2）流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔、凹痕、变形。 （3）冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度。料温低温高压时容易取向，模具温度低于50度时，塑件不光滑,易产生熔接不良，流痕，90度以上易发生翘曲变形。 （4）塑料壁厚须均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。聚丙烯部分成型工艺参数如表1-1所示：表1-1工艺参数取值范围工艺参数取值范围力学性能流动比200600压力参数注射压力MPa70100收缩率1.02.5模内平均压力MPa100料筒温度后部160180注射时间参数注射时间(s)2060中部180200保压时间(s)03前部200220冷却时间(s)2090喷嘴温度220230螺杆转速（r/min）48模具温度80902.3 对塑件设计的原则和要求塑料制件主要是根据使用要求进行设计，由于塑件有特殊的机械性能，因此设计塑件时必须充分发挥其性能上的优点，补偿其缺点，在满足使用要求的前提下，塑件的形状尽可能地做到简化模具结构，符合成型工艺特点，在设计时必须考虑：（1）塑件的物理机械性能，如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性等；（2）塑料的成型工艺性，如流动性；（3）塑料形状应有利于充模流动、排气、补缩，同时能适应高效冷却硬化（热塑性塑料）（4）塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差异；（5）模具总体结构，特别是抽芯与脱出塑件的复杂程度；（6）模具零件的形状及制造工艺。除此之外，还应考虑塑件设计原则：（1）在满足性能和使用条件下，尽可能使结构简单、壁厚均匀、连接可靠、安装使用方便。（2）结构合理，用简单的加工方法就能完成模具的制作。（3）减小成型加工后的辅助加工。 2.4 分型面的选择分型面为定模与动模的分界面，合理的选择分型面是使塑件能完好得成型的先决件。选择分型面时，应从以下几个方面考虑：1) 塑件在开模后留在动模上。2) 分型面上的痕迹不影响塑件的外观。3) 浇注系统，特别是浇口能合理的安排。4) 使推杆痕迹不留在塑件外观表面上。5) 使塑件易于脱模。6) 分型面的位置必须开设在制件断面轮廓最大的地方，才能使制件顺利地从型腔中脱出。2.5 模具结构的确定由于该制件精度要求不高，又属于较大批量的生产，可以采取一模多腔的形式。但考虑到制件上有三个方向的侧孔，所以初定为一模两腔的形式。该制件在至少在两个方向上有侧孔，应考虑到采用侧向抽芯机构，但为了避免抽拨距长，抽拨力大，因此本设采用三向同时抽芯。浇道采用平衡式，浇口采用侧浇口，采用推杆推出，单分型面注射模。3 注塑机的选择 设计模具时，应详细地了解注射机的技术规范，才能设计出合乎要求的模具，应了解的技术规范有：注射机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程以及机床模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。3.1 注射量的计算制件体积的计算：，此塑件的体积为：流道凝料的质量是个未知数，可按塑件质量的0.6倍来估算，所以一模两腔的注射量为：而实际注射量应为理论注射量的1/0.8倍3.2 所需锁模力的计算 流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积，是每个塑件在分型面上的投影面积的0.20.5倍，因此可用来估算。式中 由于是小型制件，模腔内塑料压力P取2040MPa.所以锁模力综上所述，本设计选用的注塑机的型号为：SZ-60/40，该注射机主要技术参考规格为：项目项目结构类型卧式拉杆内向距/mm220 X 300理论注射容积/cm360移模行程/mm250螺杆直径/mm30最大模具厚度/mm250注射压力/MPa180最小模具厚度/mm150注射速率/(g/s)70锁模形式双曲肘塑化能力/(g/s)35模具定位孔直径/mm80螺杆转速/(r/min)0200喷嘴球半径/mm10锁模力/KN400喷嘴口直径/mm2.54 注塑机有关参数的较核4.1 最大注射量的校核选用螺杆式注射机，其最大注射能力通常以螺杆在料筒内最大推进容积M(cm3)表示，因此最大注射量就是该体积的塑料熔体在料筒内的温度及压力下的重量。最大注射量为： Mmax=MDCM注射机规定注射容积cm3D注射塑料在常温下的比重 (PP在常温下的比重是0.91g/ cm3)C料筒温度下塑料体积膨胀率的矫正系数对结晶性塑料C=0.85对非结晶性塑料C=0.93校核合格4.2 注射压力的校核注射压力的校核是校验注射机的最大注射压力能否满足制品成型的需要。注射压力的大小与制品复杂程度，模具结构、塑料品种、注射速度、流动比、喷嘴及模具流到系统，以及注射机类型等因素有关。因为PP的注射压力为：70100MPa，而注射机的注射压力为：180 MPa所以校核合格。4.3 锁模力的校核 锁模力 对于中小型制品，模腔内塑料压力常取2040 MPa，PP塑料的型腔压力取25 MPa其中A为制件加上浇注系统在分型面上的总投影面积而此注射机的锁模力为400KN故注射机的锁模力校核合格。4.4 开模行程和顶出装置的校核 开模行程也叫合模行程，指模具开合过程中动模固定板的移动距离，用符号S表示。取出制件的开模距离必须小于注射机的最大开模距离。 由于此模具为单分型面（两板式）注射模，则有：式中：塑件脱出（推出距离），mm 制品高度，包括浇注系统在内，mm 注塑机最大开模行程（移动模板行程），mm所以所选注射机合格。5 浇注系统的设计5.1主流道的设计(1)主流道设计成圆锥形，其锥角约为2040，对流动性差的可取60100。流道壁表面粗糙度取，且加工时应沿流道轴向抛光。此设计取(2)注流道始端球面凹坑半径比注射机喷嘴球半径大12mm；球面凹坑深度25mm，一般多取3mm；主流道始端入口直径d应比注射机喷嘴孔直径大0.51mm。由于注射机喷嘴孔的直径是2.5mm，所以本设计取3mm。主流道末端与分流道的连接部位应呈圆角过渡，圆角半径r=13mm，取2mm。(3)主流道长度L应尽可能短，以小于60mm为佳。本设计取48mm。(4)通常主流道进口端直径为48，若熔体流动性好，且制品较小时，可取小值，反之取大值。为了补偿对误差并解决凝料的脱模问题，主流道进口端直径比喷嘴直径大0.51。在保证制品成型的条件下，主流道的长度应尽可能短，以减少压力损失及废料，一般可小于或等于60。5.2 分流道的设计 (1)分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快经分流道均衡地分配到各个型腔，因此采用平衡式分流道。 (2)分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从减少浇注系统的回料量、压力损失和热量的要求出发，应力求短，但不能过粗，过粗的分流道冷却缓慢，还会增长模塑周期。分流道长度一般在813之间，也可根据型腔数量适当加长，但不宜小于8mm，否则会给修模带来困难。 取L20mm(3)分流道的形状、截面尺寸分流道的断面面积应尽可能保证型腔充满并补充因型腔内塑料收缩所需的熔体后方可冷却凝固，因此，分流道断面直径或厚度应大于塑件壁厚。断面形状，实际设计中所采用的分流道断面形状有圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等。选用梯形截面分流道，由于这种分流道只切削加工在一个模板上，节省机械加工费用，且热量损失和阻力损失均不大，故为最常用的形式。5.3 浇口的设计根据制件的成形特点，本设计采用侧浇口。浇口是浇注系统的关键部分，浇口的形状和尺寸对塑件质量影响很大，浇口在多数情况下，系整个流道中断面尺寸最小的部分，浇口的断面积与分流道断面积之比约为0.030.09。根据制件的成形特点，本设计采用侧浇口。对于中小型塑件边缘浇口的典型尺寸见表5-1：表5-1深（h）宽（b）浇口台阶长（l）0.52mm1.55mm0.52mm取1.5mm取2.5mm取1mm5.4冷料井的设计采用带Z 形拉料杆的冷料穴，该冷料穴底部有一根与冷料穴公称直径相同的钩形（Z形拉料杆，由于拉料杆头部的侧凹能将主流道凝料钩住，开模时即可将凝料从主流道中拉出。同时，由于拉料杆的尾部固定在推杆固定板上，故在塑件推出时，凝料也一同被推出。取出制件时，用手工向拉料钩的侧向稍许移动，即可将塑件连同浇注系统凝料一道取下。6 基于Moldflow的注塑工艺模拟Moldflow的MIP/Flow模块分析过程包括：输入CAD模型、网格划分、选择村料、确定注塑条件、设定分析参数 、分析计算 、分析结果显示6.1最佳浇口的分析6.1.1导入或新建CAD模型首先要新建一个工程项目，Project(工程项目)是Mold flow中的最高管理单位，项目中包含的所有信息都存放在一路径下。一个项目可以包含多个案例和报告。选择文件菜单下的新建工程项目命令，此时系统要求用户输入新建工程项目的名称并且选择项目所在工作路径。按自己的要求输入后即完成项目的创建。选择文件菜单下的导入命令或者在项目管理区中单击右键，选择导入命令,找到所要分析的模型，文件格式为STL、ans、unv、STEP、IGES、bdf、Parasolid等文件。用户也可以自己在Mold flow中使用建模命令自己建立新的模型。6.1.2网格的划分Mold flow能根椐几何模型自动地生成网格，只需输入模型划分网格的总数，系统就能自动地进行划分，通常制件的网格数墓在几千几万，甚至更多。随着模型的尺寸变大、复杂程度的加深和网格密度的增大，网格的数目也相应增加。由于塑料制件上有螺纹，导致划分网格时的匹配率很低，因此在导入之前将螺纹删掉进行分析，这样既提高了塑件的分析质量，又对其影响不大。划分好的网格如图6-1所示：图6-16.1.3检验及修改网格划分网格后，紧接着就要进行网格信息统计，然后根据统计信息依次进行诊断，如果诊断结果显示存在不合理的网格，用户就要运用Mesh Tool网格工具对网格进行修改，直到网格诊断结果合理为止。在本次设计网格划分中遇到了区配率太低的问题，经过多次修改，尽量使结果比较理想。纵横比太大的问题，首先需要用网格工具里的修复纵横比进行自动修改，然后用合并节点进行手动修改，将那些纵横比太大的网格单元进行删除、合并以减小纵横比。最终将最大纵横比减小到6以下。经修改后的网格其详细信息如下：实体数量- 面三角形 5544节点 2770 柱体网格 0连通区域 1网格体积7.9657cm3划分网格区域76.6443cm2边界细节-自由边 0共用边 8316 交叉边 0方向细节-没有配向网格 0交叉细节-交叉网格 0完全重叠网格 0复制柱体单元 0三角形纵横比-最小纵横比 1.157000最大纵横比 5.688000平均纵横比 1.732000匹配率-匹配率 85.1% 相互百分比 78.5%6.1.4材料的选择制件的材料在分析中至关重要，选择与实际生产相一致的材料才能分析出能够指导实际生产的结果，MoldFlow提供了丰富的材料库，可以从其中选择商品种类或者制造商，选择所需材料。本设计选择牌号为Generic PP的PP材料如图6-2所示 图6-26.1.5设置工艺参数小型制件、简单制件可以直接选择系统推荐的工艺参数进行分析，对于薄壁制件，应该适当的增大注塑压力，延长保压时间等适应生产。由于该制件壁薄、局部结构较复杂，会产生较大的填充阻力，为了防止欠注适当的提高模温和料温。本设计采用系统推荐的工艺参数，如图6-3所示：图6-36.1.6最佳浇口位置的分析 设置好参数后，可分析得制件的最佳浇口位置如图6-4所示。图6-4最佳浇口区域为蓝色所注区域，还可以得到最佳浇口点在N88位置。而实际浇口位置应根据制件的结构特点，综合考虑其结构工艺行和可行性。由于本设计采用的是侧进浇，结合分析结果，将浇口设置在适合于侧进浇的浅蓝色区域，如图6-5所示。图6-56.2 流动分析6.2.1 建模 点击建模下的流道系统的创建，按前面设计的流道系统进行创建，如图6-6所示：图6-66.2.2设置工艺参数图6-76.2.3结果分析(1)填充时间分析图6-8 填充时间可以用于观察制件整体填充情况、填充时间以及察看制件有无短射、迟滞等情况。制件的填充应该平衡，如果不平衡则要考虑更换浇口位置。从上图可以看出，制件在1.019s时完全充满，也就是上端的红色区域，且填充平衡。(2)压力变化曲线图图6-9可以用于查看注射所需的最大射压，如果结果显示所需的最大射压过高，则可以通过改变浇口位置、增加浇口数目、增加浇注系统尺寸、延长填充时间等方式进行改善。由图可知，所需的最大射压为15MPa，符合要求。(3)气穴分析 图6-10 如图6-10所示，用圈表的地方是可能出现气穴的位置，气穴应位于模具配合间隙、分型面等较易排气处，在熔胶填充末端、料流交汇处以及较易出现气穴的位置应该开设排气槽。(4)熔接痕分析图6-11从图上可以看出该制件的熔接痕主要产生在分型面处。(5)锁模力的分析图6-12可以用于查看最大锁模力，从而为注塑机机台吨位的选择作最直接的参考。(6)推荐螺杆转速图6-13(7)充填阶段结束的结果摘要 : 充填结束时间 = 1.0192 s 总重量(制品 + 流道) = 14.0253 g 最大锁模力 - 在充填期间 = 1.3734 tonne 推荐的螺杆速度曲线(相对): %射出体积 %流动速率 - 0.0000 24.2383 6.4935 24.2383 20.0000 74.1759 30.0000 97.4781 40.0000 100.0000 50.0000 89.3561 60.0000 68.0399 70.0000 45.0094 80.0000 30.2463 90.0000 32.4695 100.0000 28.3126 % 充填时熔体前沿完全在型腔中 = 6.4935 %制品的充填阶段结果摘要 : 体积温度 - 最大值 (在 1.004 s) = 231.9340 C 体积温度 - 第 95 个百分数 (在 0.096 s) = 231.0510 C 体积温度 - 第 5 个百分数 (在 1.004 s) = 219.2840 C 体积温度 - 最小值 (在 1.018 s) = 209.1880 C 剪切应力 - 最大值 (在 1.019 s) = 0.2055 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 (在 0.096 s) = 0.1611 MPa 剪切速率 - 最大值 (在 1.019 s) = 6452.7500 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 (在 0.096 s) = 4439.9502 1/s 制品的充填阶段结束的结果摘要 : 制品总重量(不包括流道) = 13.1178 g 体积温度 - 最大值 = 231.7090 C 体积温度 - 第 95 个百分数 = 229.6690 C 体积温度 - 第 5 个百分数 = 219.6710 C 体积温度 - 最小值 = 209.2000 C 体积温度 - 平均值 = 225.0050 C 体积温度 - 标准差 = 3.0728 C 剪切应力 - 最大值 = 0.2055 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 = 0.0743 MPa 剪切应力 - 平均值 = 0.0438 MPa 剪切应力 - 标准差 = 0.0198 MPa 冻结层因子 - 最大值 = 0.1760 冻结层因子 - 第 95 个百分数 = 0.1293 冻结层因子 - 第 5 个百分数 = 0.0300 冻结层因子 - 最小值 = 0.0000 冻结层因子 - 平均值 = 0.0862 冻结层因子 - 标准差 = 0.0314 剪切速率 - 最大值 = 6452.7500 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 = 180.9180 1/s 剪切速率 - 平均值 = 65.5925 1/s 剪切速率 - 标准差 = 142.6910 1/s 流道系统的充填阶段结果摘要 : 体积温度 - 最大值 (在 1.004 s) = 232.3990 C 体积温度 - 第 95 个百分数 (在 1.003 s) = 232.3910 C 体积温度 - 第 5 个百分数 (在 0.051 s) = 230.1380 C 体积温度 - 最小值 (在 0.051 s) = 230.1380 C 剪切应力 - 最大值 (在 0.287 s) = 0.1655 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 (在 0.241 s) = 0.1549 MPa 剪切速率 - 最大值 (在 0.958 s) = 6373.1899 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 (在 0.958 s) = 4936.9502 1/s流道系统的充填阶段结束的结果摘要 : 主流道/流道/浇口总重量 = 0.9075 g 体积温度 - 最大值 = 231.9460 C 体积温度 - 第 95 个百分数 = 231.9460 C 体积温度 - 第 5 个百分数 = 231.8080 C 体积温度 - 最小值 = 231.7860 C 体积温度 - 平均值 = 231.9020 C 体积温度 - 标准差 = 0.0438 C 剪切应力 - 最大值 = 0.1219 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 = 0.1182 MPa 剪切应力 - 平均值 = 0.0948 MPa 剪切应力 - 标准差 = 0.0102 MPa 冻结层因子 - 最大值 = 0.0889 冻结层因子 - 第 95 个百分数 = 0.0887 冻结层因子 - 第 5 个百分数 = 0.0381 冻结层因子 - 最小值 = 0.0347 冻结层因子 - 平均值 = 0.0615 冻结层因子 - 标准差 = 0.0165 剪切速率 - 最大值 = 2568.7900 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 = 1989.6600 1/s 剪切速率 - 平均值 = 866.9070 1/s 剪切速率 - 标准差 = 486.1460 1/s7 成型零部件的尺寸计算PP成型收缩率的范围为：1.02.5则平均收缩率为：scp=1.75根据PP塑件查表，取MT4精度7.1 型腔径向尺寸计算（1）对于18mm的尺寸来说，其尺寸公差为：=0.48按平均收缩率计算：型腔平均尺寸：其中塑件的平均尺寸：所以：模具型腔按IT10级精度制造，其制造偏差型腔名义尺寸：按极限尺寸计算：校核该塑件可能出现的最大尺寸，取模具最大磨损量：上式左端：满足要求，故型腔直径为，比按平均收缩率计算的尺寸偏小，有更大的修模余量。（2）对于20mm的尺寸来说，其尺寸公差为：=0.52按平均收缩率计算：其中塑件的平均尺寸： 所以：模具型腔按IT10级精度制造，其制造偏差型腔名义尺寸：按极限尺寸计算：校核该塑件可能出现的最大尺寸，取模具最大磨损量：上式左端：满足要求，故型腔直径为，比按平均收缩率计算的尺寸偏小，有更大的修模余量。（3）对于螺纹型环来说，大径23mm，小径21.27mm大径其中：塑料的平均收缩率，1.75 塑件外螺纹的外径，23mm塑件外螺纹中径公差，型环中径制造公差，0.084mm小径：（4）对于13mm的尺寸来说，其尺寸公差为：=0.44mm按平均收缩率计算：型腔平均尺寸：其中塑件的平均尺寸： 所以：模具型腔按IT10级精度制造，其制造偏差型腔名义尺寸：按极限尺寸计算：校核该塑件可能出现的最大尺寸，取模具最大磨损量：上式左端：满足要求，故型腔直径为，比按平均收缩率计算的尺寸偏小，有更大的修模余量。（5）对于另一个18mm的尺寸来说，同前面18mm的型腔尺寸一样，取 ，7.2 型腔的深度计算（1）对于10mm的尺寸来说，其尺寸公差为：=0.4按平均收缩率计算：型腔平均尺寸：其中塑件的平均尺寸： 所以：模具型腔按IT10级精度制造，其制造偏差型腔名义尺寸：按极限尺寸计算：校核该塑件可能出现的最大尺寸，取模具最大磨损量：上式左端：满足要求，故型腔尺寸为，比按平均收缩率计算的尺寸偏小，有更大的修模余量。（2）对于15mm的尺寸来说，其尺寸公差为：=0.48按平均收缩率计算：型腔平均尺寸：其中塑件的平均尺寸： 所以：模具型腔按IT10级精度制造，其制造偏差型腔名义尺寸：按极限尺寸计算：校核该塑件可能出现的最大尺寸，取模具最大磨损量：上式左端：满足要求，故型腔尺寸为，比按平均收缩率计算的尺寸偏小，有更大的修模余量。（3）对于另一个15mm的尺寸来说，同上，模具型腔尺寸值为：（4）对于27mm的尺寸来说，其尺寸公差为：=0.56按平均收缩率计算：型腔平均尺寸：其中塑件的平均尺寸： 所以：模具型腔按IT10级精度制造，其制造偏差型腔名义尺寸：按极限尺寸计算：校核该塑件可能出现的最大尺寸，取模具最大磨损量：上式左端：满足要求，故型腔尺寸为，比按平均收缩率计算的尺寸偏小，有更大的修模余量。（5）对于另一个10mm的尺寸来说，同上第一个，模具型腔尺寸值为：7.3 型芯尺寸的计算（1）对于18mm的尺寸来说，其尺寸公差为：=0.48mm按平均收缩率计算：型芯平均尺寸：其中塑件的平均尺寸： 所以：模具型芯按IT10级精度制造，其制造偏差型芯名义尺寸：按极限尺寸计算：校核该塑件可能出现的最小尺寸，取模具最大磨损量：上式左端：满足要求，故型芯直径为，比按平均收缩率计算的尺寸偏大，有更大的修模余量。（2）对于16mm的尺寸来说，其尺寸公差为：=0.48mm按平均收缩率计算：型芯平均尺寸：其中塑件的平均尺寸： 所以：模具型芯按IT10级精度制造，其制造偏差型芯名义尺寸：按极限尺寸计算：校核该塑件可能出现的最小尺寸，取模具最大磨损量：上式左端：满足要求，故型芯直径为，比按平均收缩率计算的尺寸偏大，有更大的修模余量。（3）对于10mm的尺寸来说，其尺寸公差为：=0.4mm按平均收缩率计算：型芯平均尺寸：其中塑件的平均尺寸： 所以：模具型芯按IT10级精度制造，其制造偏差型芯名义尺寸：按极限尺寸计算：校核该塑件可能出现的最小尺寸，取模具最大磨损量：上式左端：满足要求，故型芯直径为，比按平均收缩率计算的尺寸偏大，有更大的修模余量。（4）对于8mm的尺寸来说，其尺寸公差为：=0.4mm按平均收缩率计算：型芯平均尺寸：其中塑件的平均尺寸： 所以：模具型芯按IT10级精度制造，其制造偏差型芯名义尺寸：按极限尺寸计算：校核该塑件可能出现的最小尺寸，取模具最大磨损量：上式左端：满足要求，故型芯直径为，比按平均收缩率计算的尺寸偏大，有更大的修模余量。（5）对于12mm的尺寸来说，其尺寸公差为：=0.44mm按平均收缩率计算：型芯平均尺寸：其中塑件的平均尺寸： 所以：模具型芯按IT10级精度制造，其制造偏差型芯名义尺寸：按极限尺寸计算：校核该塑件可能出现的最小尺寸，取模具最大磨损量：上式左端：满足要求，故型芯直径为，比按平均收缩率计算的尺寸偏大，有更大的修模余量。7.4 型芯高度尺寸：（1）对于高为8mm的型芯,其尺寸公差为: =0.4mm按平均收缩率计算：其中： 所以：假设型芯容易修长,型芯按IT10级精度制造，其制造偏差按公差带计算：校核该型芯可能出现的最大高度是否在制件公差允许的范围内上式左端：满足要求，故型芯高度为（2）对于高为15mm的型芯,其尺寸公差为: =0.48mm按平均收缩率计算：其中： 所以：假设型芯容易修长,型芯按IT10级精度制造，其制造偏差按公差带计算：校核该型芯可能出现的最大高度是否在制件公差允许的范围内上式左端：满足要求，故型芯高度为（3）对于高为17mm的型芯,其尺寸公差为: =0.48mm按平均收缩率计算：其中： 所以：假设型芯容易修长,型芯按IT10级精度制造，其制造偏差按公差带计算：校核该型芯可能出现的最大高度是否在制件公差允许的范围内上式左端：满足要求，故型芯高度为7.5 型腔壁厚和底板厚度的计算 在注射成型过程中，模具的型腔将受到高压的作用，因此模具型腔应该具有足够的强度和刚度。强度不足将导致塑性变形，甚至开裂。刚度不足将导致弹性变形，导致型腔向外膨胀，产生溢料间隙。整体式模具型腔是由整块钢材直接加工而成，结构简单，牢固可靠，但调整费时、费力，不经济，适用于小型塑件。此设计的制件的形状简单，即模具的型腔可选用整体式。7.5.1 型腔壁厚的计算：按刚度条件，侧壁厚度可按下列公式计算：E模具材料的弹性模量，MPa，P型腔内的平均压力，MPa，一般取常取2040 MPa，PP塑料的型腔压力取25 MPa满足刚度条件的允许变形量，mm,按塑料性质选取，一般不超过塑料的溢料的溢料间隙值，见表7-1，PP取0.03mmC与型腔深度对型腔侧壁长边之比H/L；表7-1 部分塑料的溢料间隙的取值范围黏度特性塑料品种/mm低黏度塑料PA、PE、PP、POM0.020.04中等黏度塑料PS、ABS、PMMA0.040.05高黏度塑料PC、PSU、PPO、HPVC0.060.08所以侧壁厚度为：7.5.2 型腔底板厚度的计算 C与矩形腔底面边长之比相关的系数，其余符号同上。8 脱模机构的设计脱模力的计算：由于塑件包紧，脱模时需将制件以型芯或型腔上脱下，而此制件在主开合模方向上没有型芯，只有三侧的侧型芯，这三个侧型芯的脱模力也就是侧抽拔力，因此这里的脱模力见后面的侧抽力。脱模机构的选用原则:a) 使塑件脱模时不发生变形b) 推力分布依脱模阻力的大小要合理安排c) 推杆的受力不可太大,以免造成塑件被推局部产生隙裂d) 推杆的强度及刚性应足够,在推出动作时不产生弹性变形e) 推杆位置痕迹须不影响塑件外观f) 脱模机构的运动应保证灵活,可靠,不发生误动作由于塑件表面较为光滑且多为曲面，为了顶出时受力平衡，因此顶出时在分流道上也设置一根顶杆，可保证塑件脱模时不发生变形，也解决了排气问题，造价便宜且使用方便。不过，顶杆顶出处留有痕迹，但顶出痕迹不在外表面上，不影响外表， 因此不影响使用。9 侧向分型机构的设计该制件要有三个方向的侧向分型机构，三个侧型芯成型，分别编号为：、 9.1 抽拔距与抽拔力的计算9.1.1抽拔距S 、 、 9.2.2侧向抽拔力F的估算 L侧型芯成型部分的截面平均周长，mmh侧型芯成型部分的高度，mmp塑件对侧型芯的包紧力，一般情况下模内冷却的塑件脱模时取P812 MPa，取P10MPa塑料在热状态时对钢的摩擦系数，范围为0.10.2，取0.1。侧型芯的脱模斜度，取2、9.2 斜导柱的设计9.2.1 斜导柱的截面尺寸根据斜导柱在开模过程中所受最大弯曲应力小于材料的许用应力为依据进行截面尺寸计算。圆形截面的斜导柱直径：式中：斜导柱材料的许用应力，一般碳钢为300MPa； N 垂直作用有斜导柱上的弯曲应力，N； L4斜导柱有效导滑长度，S是侧抽芯距；当抽拔方向垂直于开模方向时：F侧抽芯力，N。N钢材之间的摩擦系数，通常取0.15；斜导柱轴线与主开合模方向的夹角，一般取，本设计中的三个斜导柱都取、 取16mm.、 取16mm、 取10mm9.2.2 斜导柱的长度的计算斜导柱长度的计算公式为:符号意义同上。、9.2.3 斜导柱完成侧抽芯所需的开模行程H的计算9.3 滑块导滑槽的设计由于成型型芯尺寸较大且加工不方便，故采用分离式滑块，即侧型芯与滑块分开加工并用销连接，其尺寸及形状见零件图。 滑块孔大于斜销直径，装配合模后使滑块孔与斜销之间保持每边具有的间隙。以保证在开始开模的瞬间滑块有一很小的空程，使在侧型芯未抽出之前塑件被强制脱出型腔或型芯，并可使楔紧块与滑块先行拖开，免于干扰。合模时，最后瞬间，滑块由楔紧块复位并锁紧滑块。楔紧块斜面角度为，取。滑块的定位：由于侧抽大，滑块尺寸也大，所以采用拉杆和定位销定位。滑块和导滑槽的设计：采用分离式滑块，即侧型芯与滑块分开加工并用滑槽连接， 导滑槽采用螺钉固定。 滑块孔与斜销的配合：斜销端部卡在导滑槽中，当模板向下与动时，使斜顶杆产生水平的横向位移，而这时，顶杆卡在滑块中，带动滑块一起在导滑槽上产生水平运动，从而使斜顶杆端部从制件内侧脱出，完成侧抽运动。 10 模具冷却系统的设计 塑料注射模具冷却系统的设计，不仅影响成型塑件的质量，还直接影响生产效率。为了提高生产率，得到变形小的制品，除了塑件形状与型腔设计外，冷却系统的设计是很重要的。模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多、尺寸尽量大；冷却水孔至型腔表面距离相等；当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面各处最好有相同的距离；当壁厚不均匀时，厚壁处冷却水通道要靠进型腔，间距要小，一般水孔边离型腔的距离大于10毫米，常用1215毫米。浇口处加强冷却；普通熔融的塑料充填型腔的时候，浇口附近的温度最高，距浇口越远温度越低，因此浇口附近要加强冷却，通入冷水，而在温度低的外侧使经过热交换了的温水通过即可。降低入水与出水的温度差；如果入水温度和出水温度差别太大时，使模具的温度分布不均，特别是对流动距离很长的大型制品，料温愈流愈低。为取得整个制品大致相同的冷却速度，可以改变冷却水通道排列的形式。冷却水孔的排列形式；冷却水通道的开设应该尽可能按照型腔