UG和Moldflow的挂机空调面板造型和注塑模具设计 精品.doc

题 目：基于UG和Moldflow的挂机空调面板造型和注塑模具设计1引言1.1塑料和塑料模具在现代发展中的重要性塑料自发明以来因其优异的综合性能广泛应用于国民经济诸多领域，为社会进步和经济发展发挥了重要作用，作为四大基础工业材料之一，其应用领域已远远超越钢材、水泥、木材三大产业，目前全球年消费塑料达2.4吨，年增长4%左右，中国年消费塑料4000多万吨，今后几年仍将以至少8%的平均速度增长。注塑模具：塑料工业的发展带动了塑料模具行业的发展，市场对各类模具需求巨大，塑料制品的造型和精度直线与模具设计和制造有关系，对塑料制品的要求就是对模具的要求。有人说，模具是现代工业之母。新的世纪已经来临，世界各国对模具生产技术非常重视，出现许多新工艺、新技术。1.2 注塑模具在国外的发展过程（1）20世纪60年代，美、英、加拿大等国的学者开始了一系列有关塑料熔体在模腔内流动与冷却的基础研究，通过合理简化，完成了一维流动与冷却分析程序。 （2）20世纪70年代完成了二维分析程序。 （3）20世纪80年代开展了三维流动与冷却分析，并把研究扩展到保压分 子取向以及翘曲预测等领域。 （4）20世纪90年代后开展了流动、保压、冷却、应力分析的注塑工艺全 过程的集成化研究，为开发实用型的注塑模分析软件奠定了基础。 目前，发达国家的塑料流变学、几何造型技术、数控加工及计算机技术的突飞猛进，为注塑模CAD/CAE/CAM系统的开发创造了极为有利的条件。 世界各国无不投人大量的人力、物力来研究和开发CAD/CAE/CAM技术，使得这种技术从理论研究到实际应用方面都取得了飞速进步。但注塑模的商品化软件在功能和精度上还有待于进步发展。今后的研究和发展工作主要在于精度的数字化技术，如要完善注塑模CAE软件对注塑全过程的模拟，对复杂形状的产品进行数据采集，且采集速度要快而精确，并直接建立线框模型。另一个就是实现模具加工的全自动化；还有，就是要通过信息网络实现技术价值、技术服务和技术转让，从而显示先进信息传输工具的优越性。 总之,注塑模CAD/CAE/CAM的生产组织方式，是一套完整的、科学的、现代化的模具生产组织方式，整个生产过程环环相扣，上下照应，充分体现了整个生产组织上的科学严密性。这种生产方式从根本上杜绝了常规模具生产组织方式的种种弊病，从生产组织系统上保证了注塑模的生产质量。1.3我国注塑模具的发展及发展趋势80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，在未来的模具市场中，塑料管件在模具总量中的比例还将逐步提高。经过半个世纪的发展，模具水平有了较大提高。在塑料管件模具方面已能生产19万吨，上规模，高水平的企业越来越多！由于他的抗腐蚀、廉价等优秀品质，被应用于我国现代化建设的各个领域。精密塑料模具方面，已能生产医疗塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。所生产的这类塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平。还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%80%相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer软件等等。这些系统和软件的引进，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。注塑成型是最大量生产塑料制品的一种成型方法，二十多年来，国外的注塑模CAD技术发展相当迅速。70年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初，人们成功采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十多年来，注塑模CAD技术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进。在塑料成型生产中，先进的模具设计、高质量的模具制造、优良的模具材料、合理的加工工艺和现代化的成型设备等式成型优质塑件的重要条件。一副优良的注塑模具可以成型上百万次这与上述因素有很大的关系，考察国内外模具行业的现状及我国国民经济和现代工业产品生产中模具的地位，总模具的设计理论、设计实践和制造技术出发，塑料模具的制造技术和成型技术大致有以下几个方面的发展趋势。（1） CAD/CAE/CAM技术在模具设计与制造中的应用；（2） 快速原型制造及相关技术将得到更好的发展；（3） 快速洗消加工将得到更广泛的应用；（4） 模具高速扫描及数字化系统将在逆向工程中发挥更大作用；（5） 电火花加工技术将得到发展；（6） 热流道技术奖得到推广；（7） 超精加工和复合加工将得到发展；（8） 气体辅助注射技术和高压注塑成型等工艺将进一步发展；（9） 模具液压成型技术将得到进一步开发应用；（10） 模具标注化程度将不断提高；（11） 模具优质材料及先进表面处理技术将得到进一步受到重视；（12） 模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展；（13） 模具自动加工系统的研制和发展；（14） 虚拟技术将得到发展。2 塑件设计与分析2.1材料分析与塑件材料选用 塑料是一种以合成树脂（高分子聚合物）为基体的固体材料，除了合成树脂作为基体外，还有一些特定用途的添加剂（少数情况下可以不加添加剂）。塑料可分为普通塑料和工程塑料，其中工程塑料又可分为通用工程塑料和特种工程塑料。本次设计的产品零件是挂机空调面板，对于产品的力学性能要求不高，耐疲劳性、耐磨损性要求一般，但要求耐热性和耐低温性良好，所以材料选用ABS。ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。2.2塑件结构分析与造型设计2.2.1 塑件造型设计的基本要求（1） 首先应满足产品的使用要求，且不影响制品的外观美感；（2） 应能充分发挥塑料的模塑工艺性，以利于模塑成型工艺的控制；（3） 应有利于提高塑件的强度和刚度；（4） 应防止不良造型使塑件在成型与使用过程中产生应力集中，同时也要考虑不良造型令模具在模塑过程中出现过大的应力集中；（5） 应力求塑件结构简单，尽力避免侧孔以简化模具的结构及便于成型操作。2.2.2 塑件的几何尺寸及精度（1）塑件的总体尺寸 查找资料，可以初步定空调总长800mm，宽220mm，高60mm，壁厚3mm。（2）塑件尺寸公差 影响塑件尺寸精度的因素有：塑料材料的收缩率及其波动、塑件结构的复杂程度、模具因素、成型工艺因素、成型设备的控制精度等：其中主要取决于塑料收缩率的波动及模具制造误差。 本次选用的产品材料为ABS，根据查表可得塑件的标注公差尺寸的高精度等级为MT2、一般精度为MT3，未注公差尺寸等级为MT5。由于空调面板尺寸精度要求不高，本次设计一般精度MT3。再根据塑件与模具精度的对应关系可得模具的制造精度为IT9。2.2.3 塑件的表面质量 塑件的表面质量包括塑件表面缺陷、表面光泽性与表面粗糙度。其余模塑成型工艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。空调面板的表面质量要求不高，所以表面粗糙度取Ra 0.8-0.2um；模具型腔表面粗糙度通常应比塑件对应部分的表面粗糙度在数值上要低1-2级。2.2.4 塑件的整体形状结构挂机空调面板为宜壳体，面板前表面为满足空调使用功能需设计成均匀的条孔，为了固定面板，前侧内表面设计4个倒钩，为了安装转轴需在后侧内表面设计一对对称的钩孔。2.2.5 塑件的结构要素设计（1）塑件的壁厚一般而言，在满足使用要求的前提下，塑件壁厚尽量取小一点，而且塑件的壁厚应尽可能均匀一致。再根据空调面板的使用条件，面板壁厚设计成3mm。（2）塑件的脱模斜度塑件材料为ABS，查表可得塑件脱模斜度的推荐值，型芯35/-10 ；型腔40/-1020/ 。（3）加强筋由于设计的空调面板前表面挖去很多孔，强度有所下降，所以在内表面设计4条加强筋增加零件强度。（4）圆角带有尖角的塑件，在成型时往往会在尖角处产生局部应力集中，在受力或者冲击下会发生开裂。为避免这种情况的出现，除塑件使用上要求尖角外，其余转角处均应尽可能采用圆弧过渡。一般，R外=1.5t=4.5mm，R内=R外/2=2.25mm。通过UG造型，最后的三维零件如图2-1。图2-1三维零件图2.3成型工艺分析与设计ABS为热塑性塑料，热塑性塑料的注射成型工艺过程见图2-2。 图2-2 热塑性塑料注射成型工艺过程注射成型工艺过程包括成型前的准备、注射过程和塑件后处理三部分。2.3.1 成型前的准备（1）确认注塑设备、完成注塑模的安装与试模；（2）塑件原料的检验与预处理；（3）清洗料筒；（4）成型操作前设备的检验与注塑工艺参数设置，注射成型的工艺参数查表可得，见表2-1。表2-1 ABS的注射成型工艺参数塑料名称注射成型机类型密度/gcm-3计算收缩率%模具温度/料筒温度C后段中段前段ABS螺杆式1.051.08 0.30.85070200210210230180200注射压力/MPa成型时间/S螺杆转速/rmin-1喷嘴注射时间保压时间冷却时间成型周期形式温度/7090351530153040703060直通式1801902.3.2成型工艺控制成型工艺控制主要包括温度控制、压力控制、过程时间控制。需要控制温度的部位主要有注射机料筒温度、喷嘴温度及模具温度；压力控制主要有塑化压力、注射压力、保压压力和型腔压力；各程序动作时间包括注射充模时间、注射保压时间、熔体注射（充模与保压）后的模内冷却时间及其它辅助动作所需时间。由此可得，成型工艺的控制由于影响因素较多，是比较难以掌握的部分，工人师傅的经验，对塑件的成型有重要的影响。2.3.3 注射过程注射过程一般包括加料、塑化、注射、冷却和脱模几个阶段。2.3.4 塑件的后处理去除毛刺和飞边，对于浇口位置进行抛光处理以达到产品表面质量要求。为了减小由于塑化不均或塑件在型腔中冷却不均而带来的塑件内应力，以避免存在内应力的塑件在使用过程中发生力学性能下降，光学性能变坏，表面出现银纹、变形和开裂。所以塑件脱模后还得进行退火处理。ABS热处理工艺条件见表2-2。表2-2 ABS塑件后处理工艺条件材料制品厚度/mm热处理方法热处理温度/0C热处理时间/minABS3水或者空气60-7516-203 选择注塑机3.1 计算塑件体积与质量使用UG可以直接得到塑件的体积V1=421937.24mm3，见图3-1。图3-1 塑件的体积ABS的密度是=1.06g/mm3塑件质量：m1=V1=421937.241.0610-3=447.25g3.2 估算浇注系统的体积与质量利用UG可以计算出分流道和浇口内塑料的体积，见图3-2。V2=19637.88mm3质量m= V2=19637.881.0610-3=20.82g图3-2分流道和浇口的体积3.3 选择注塑机本次模具设计采用一模一腔，根据注射量V=V1+V2=441.56cm3，选择注塑机的型号为XZ-ZY-500。该注塑机的规格和性能见表3-1。表3-1 XZ-ZY-500型号注塑机的规格与性能理论注射量/cm3500移模行程/mm500螺杆直径/mm65最大模具厚度/mm450注射压力/Mp145最小模具厚度/mm300锁模力/KN3500喷嘴球半径/mm18注射方式螺杆式喷嘴口孔径/mm33.4 锁模力的校核 为了平衡塑料熔体的压力，锁紧模具保证塑件的质量，注塑机必须提供足够的锁模力。要求涨模力小于注塑机的额定锁模力：式中，n为型腔数量； A1为单个塑件在模具分型面的投影面积； Aj为浇注系统在模具分型面的投影面积； P为塑料熔体对型腔的成型压力。本次设计中，所以，锁模力合适。3.5 注射压力的校核 注射压力的校核是核定注塑机的额定注射压力是否大于成型时所需的注射压力，采用ABS塑料注射成型时所需的型腔压力查表可得30MP。这样看来所选的注塑机的额定压力大于成型时所需的压力，注射压力合适。3.6 开模行程的校核注塑机的开模行程是受合模机构所限制的，注塑机的最大开模距离必须大于脱模距离，否则塑件无法从模具中取出。对于双分型面注射模具的校核公式为：H1+H2+a+（510）s-Hm式中：s为注塑机最大开模行程，mm H1为推出距离（脱模距离），mm H2为塑件的高度 a为浇注系统的高度，mmHm为定模板的厚度，mm本次设计中，H1=80mm，H2=60mm，a=150mm，Hm=80mm80+60+150+10=300500-80=420通过校核开模行程合适。4 模具设计首先说明，由于本次零件尺寸比较大，采用UG进行模具设计时，没有比较大的模架，所以在模具设计前将零件缩小一倍。4.1型腔布局与分型面的设计4.1.1 型腔数目的确定按照注塑机的最大注射量确定型腔数目：n式中：k为注塑机最大注射量的利用系数，一般取0.8 m1为注塑机最大注射量，cm3或g m2为浇注系统凝料量，cm3或g m为单个塑件的体积或者质量，cm3或g=0.85由计算结果看出只能将模具设计成一模一腔。4.1.2 分型面的设计分型面的选择原则： 分型面位置应开设在有利于脱模的塑件最大轮廓处； 分型面的设置应尽可能使塑件留在动模一侧，以简化脱模机构的设计； 分型面的设置应有利于确保塑件的形状及尺寸精度； 分型面的设置应满足塑件外观质量的要求； 分型面的设置应有利于模具的锁紧和保证壁厚的均匀性； 分型面的设置应有利于模具的排气； 分型面的设置应有利于模具的加工制造。考虑各种因素后，把分型面设计成如图4-1所示。图4-1 分型面4.2 浇注系统的设计浇注系统是指模具中由注塑机喷嘴到型腔之间的进料通道。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料穴等四部分组成。浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节，它的设计合理与否，对注塑成型周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等），以及模具的结果、塑料的利用率都有较大的直接影响，设计时须遵循如下原则： 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象； 型腔和浇口排列要尽可能地减注模具外形尺寸，而且要有利于型腔中气体的排出； 系统流道尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大），尽量减小弯折，表面粗糙要低，以使热量及压力损失尽可能小； 对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，即分流道尽可能采用平衡式布置； 满足型腔充满的前提下，浇注系统容种尽量小，以减少塑料的耗量； 浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小的型芯变形，浇口的残痕； 流动距离比和流动面积比的校核 。流动距离比亦称流动比，它是指塑料熔体在模具中进行最长距离流动时，其各段料流通道及各段模腔的长度与其对应截面厚度之比值的总和，即式中 流动距离比；模具中各段料流通道以及各段模腔的长度；模具中各段料流通道以及各段模腔的截面厚度。4.2.1 主流道设计主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔要冷热交替地反复接触，属易损件，对材料的要求较高，因而模具的主流道部分常 设计成可拆卸更换的主流道衬套式浇口套，以便有效地选用优质钢材单独进行加工和热处理。一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等，热处理要求淬火53-57HRC。本设计采用T10A。浇口套采用浇口套与定位圈设计成整体的形式，用螺钉固定于定模座板上，如图4-2所示。图4-2 主流道示意图4.2.2 分流道设计分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。分流道的作用是改变熔体流向，使其以平稳的流态均衡的分配到各型腔。设计时尽量减少流动过程中的热量和压力损失。（1）分流道截面形状 分流道本次设计采用圆形。（2）分流道截面尺寸 一般ABS塑料分流道截面直径的经验值取4.8-10mm，本次设计选用直径7mm。（3）分流道的布置与长度 由于空调零件比较长，需要4个浇口，所以流道设计成工字行分流道，分流道的布局和尺寸见图4-3。图4-3 分流道4.2.3 浇口设计浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定。本次设计采用点浇口，点浇口的特点如下：点浇口又叫橄榄形浇口或菱形浇口 ，是截面尺寸很小的圆形截面浇口，是应用较广泛的一种小浇口，其结构和尺寸如图1所示。点浇口的特点是浇口位置可根据工艺要求灵活地确定，浇口附近塑件变形小，去浇口容易，可自动拉断，有利于自动化操作。点浇适于成型低黏度塑料及黏度对剪切速率敏感的塑料，如PE、PP、ABS等。本次零件过大过长，所以设计4个浇口，由于第一分型面到塑件的投影距离不相同，采用点浇口的长度不一样，浇口的尺寸与形状见图4-4。图4-4 浇口4.2.4 冷料穴设计本次冷料穴设计在分流道的四个末端。最后的浇注系统如图4-5所示。图4-5 浇注系统4.3 排气方案设计 为了使塑料熔体顺利充填模具型腔，必须将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利地排出模外。本次设计采用间隙排气，动定模板之间的间隙设计成1.4mm。4.4 成型零件的设计由于成形零件直接与高温高压的塑料熔体接触，它必须具有如下一些性质： 具有足够的强度、刚度，以承受塑料熔休的高压； 具有足够的硬度和耐磨性，以承受料流的磨擦和磨损。通常应进行热处理； 材料抛光性能好，表面应该光滑美观，表面粗糙度应在Ra0.4以下； 切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好。4.4.1 成型零件结构设计本次成型零件由凸模、凹模、4个内抽芯和6个侧抽芯组成。凸模和凹模本次设计采用整体式结构设计，UG分型后的成型零件见图4-6,4-7,4-8,4-9，4-10。图4-6 凸模 图4-7 侧抽芯1 图4-8 侧抽芯2 图4-9凹模图4-10内抽芯4.4.2 型腔、型芯及侧型芯尺寸的确定考虑成型收缩对制品尺寸的影响、成型零件在成型过程中的磨损寿命等，规定一下几点： 塑件上轴类尺寸以其最大值为公称尺寸，公差为单向负偏差；塑件上孔类尺寸以其最小尺寸为公称尺寸，公差为单向正偏差； 模具凹模类尺寸取其最小值为公称尺寸，公差为单向正偏差；模具型芯类尺寸以其最大尺寸为公称尺寸，公差为单向负偏差； 塑件及模具成型零件上的中心距类尺寸，其公差为双向对称分布。因该塑件曲面形状复杂，加工时由数控编程进行加工，故本文只对总体尺寸进行公差计算。前面已经确定塑件公差取MT3，多对应的模具公差精度为IT9。IT9的精度为40i，D为公称尺寸。 详细尺寸见零件图。4.4.3 型腔侧壁和支撑板厚度的计算（1）型腔侧壁的厚度 长边厚度：S10.2L1+17 S10.2160+17 S149mm短边厚度 S20.2L2+17 S20.2450+17 S2107mm(2)支撑板的厚度 塑件在分型面上的投影面积为440cm2，查表可以得到支持板得厚度s40mm。4.5 结构零部件设计4.5.1 标注模架的选择 根据型芯型腔的尺寸大小和型腔侧壁的厚度选用700350细水口模架。 图4-11 模架4.5.2 支承零部件的设计 4.5.2.1 固定板、支承板 固定板（动模板、定模板）在模具中起安装和固定成型零件、合模导向机构以及推出脱模机构等零部件的作用。为了保证被固定零件的稳定性，固定板应具有一定得厚度和足够的刚度和强度，一般采用碳素结构钢制成，本次设计选用45钢。定模板厚度AP_h=80mm，动模板厚度BP_h=60mm。 支承板是盖在固定板或者垫在固定板下面的平板，他的作用是防止固定板固定的零部件脱出固定板，并承受固定部件传递的压力，因此它需要较高的平行度、刚度和强度。本次设计选用45钢，经热处理调质28-32HRC。支承板厚度U_h=45mm。4.5.2.2 支承件支承件有垫块和支承柱（1） 垫块垫块的作用主要是在动模支承板与动模座板之间形成推出机构所需的动作空间。另外也起到调节模具总厚度，以适用注射机模具安装厚度要求的作用。垫块高度的计算式如下：CP_h=h1+h2+h3+S+(36)式中 CP_h为垫块高度； h1为推板厚度； h2为推杆固定板厚度； h3为推板限位钉高度（如果无限位钉则为零）； S为脱出塑件所需的顶出行程。 其中h1=25mm，h2=20mm，h3=0，S=30mm。计算出垫块的高度CP_h=81mm，本次设计的垫块高度CP_h=100mm。（2） 支承柱本次模具为大型模具而且垫块间跨距较大，如果要保证动模支承板得刚度和强度，动模板厚度必须将大大增加，既浪费材料，又增加模具重量。所有在动模支承板下面加设圆柱形的支柱以减小垫板的厚度。支承柱的尺寸规格为：25120 mm。4.5.2.3 动定模板与注射机的动定固定板相连的模具底板称为动定模板。动定模座板在注射成型过程中起到传递合模力并承受成型力，为保证动定模座板具有足够的刚度和强度，动定模板应具有一定得厚度。本次设计动定模座板采用的是材料为45钢，热处理43-48HRC。动模座板的厚度BCP_h=30mm,定模座板的厚度TCP_h=50mm。4.5.3 合模导向机构设计导向机构的作用：（1）定位作用 模具装配或闭合过程中，避免模具动、定模的错位，模具闭合后保证型腔形状和尺寸精度；（2）导向作用 动定模合模时，首先导向零件相互接触，引导动定模正确闭合，避免成型零件先接触而可能造成成型零件的破坏；（3）承受一定的侧压力 塑料熔体在注入型腔过程中可能产生单向侧压力，或由于注射精度的限制，会使导柱在工作中不可避免受到一定的侧压力。 导柱：国家标准规定了两种结构形式，分为带头导柱和有肩导柱，大型而长的导柱应开设油槽，内存润滑剂，以减小导柱导向的摩擦。若导柱需要支撑模板的重量，特别对于大型、精密的模具，导柱的直径需要进行强度校核。导套：导套分为直导套和带头导套，直导套装入模板后，应有防止被拔出的结构，带头导柱轴向固定容易。设计导柱和导套需要注意的事项有： 合理布置导柱的位置，导柱中心至模具外缘至少应有一个导柱直径的厚度；导柱不应设在矩形模具四角的危险断面上。通常设在长边离中心线的1/3处最为安全。导柱布置方式常采用等径不对称布置，或不等直径对称布置。 导柱工作部分长度应比型芯端面高出68 mm，以确保其导向与引导作用。 导柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度时可采取更低的配合要求；导柱固定部分配合精度采用H7/k6；导套外径的配合精度采取H7/k6。配合长度通常取配合直径的1.52倍，其余部分可以扩孔，以减小摩擦，降低加工难度。 导柱可以设置在动模或定模，设在动模一边可以保护型芯不受损坏，设在定模一边有利于塑件脱模。本次设计采用的导柱为带头导柱，导套有直导套和带头导套，尺寸规格以及配合形式见装配图。4.6 推出机构设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构。推出机构一般由推出、复位和导向等三大元件组成。脱模机构的设计一般遵循以下原则： 塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作； 由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大的部位； 结构合理可靠，便于制造和维护。本次设计的是摆钩式顺序脱模机构，其结构特点是第一分型面的分型动作是靠摆钩，摆钩可绕定模板上的转销摆动，在开模前一阶段，摆钩挂在动模板的挡块上，从而使定模板跟动模部分运动，致使中间板与定模板分开，实现第一分型面的分型一浇注凝料脱模。当第一分型面开模到所限定的距离，摆钩会在压板的作用下绕转销而脱离动模板上的挡块，致使定模板失去开模动力而终结第一分型面的分型，与此同时，第二分型面开始打开，第二分型面分型到一定距离后（距离通过限距螺钉控制），动模部分的脱模机构将塑件推出模具，完成塑件及浇注系统凝料的整个脱模过程。具体分型机构见装配图。4.6.1 推出力的计算由于该塑件壁厚S为3mm，故该塑件属于薄壁壳体类，用下列公式计算脱模力。式中，Q为脱模力；E为塑料的拉伸弹性模量，MPa；SCP为塑料的平均成型收缩率，%；T为塑料的平均壁厚，mm；L为塑件包容型芯的长度，mm； 为塑料的泊松比； 为脱模斜度，（）；f为塑料与型腔材料之间的摩擦系数；K1为由f和决定的无量纲数，K1=1+fsincos。本设计所使用的数据如下：E=2.0MPa，SCP=0.65%，T=3mm，L=1020mm，=0.38，=1，f=0.25 K1=1.004得：Q=33.2KN4.6.2 塑件脱模塑件的脱模通过推杆推出机构推出，推杆直径5mm，本次零件比较大，且脱模力很大，所以设计16根推杆，推杆固定在推杆固定板上。推杆的位置需满足以下要求： 推杆不宜设置在塑件壁薄处，在塑件的盘、凸台、支撑部位，要多设推杆； 在模腔内排气困难的部位应设置推杆，以利于用配合间隙排气； 推杆端面应以尽可能大的面积与塑件接触，直径小于2.53mm时应采用阶梯式推杆； 推杆和模体的配合性质一般为H8/f7或H7/f7。在注射塑状态时，应确保 推杆端面与型腔平齐或伸入0.05到0.1mm。推杆的具体位置见型芯零件图可以看出具体尺寸及位置。4.6.3 浇注系统凝料脱模浇注系统凝料通过第一分型面分型时脱落，然后手工或许机械手取出。4.6.4推出机构的导向和复位推出机构的导向通过支承柱完成，支承柱与推板和推板固定板上的导套配合。 复位采用最简单的复位杆，复位杆安装在推杆固定板上，复位杆为圆形截面，本次设计4根复位杆，其位置应对称设置在推杆固定板四周。合模时，复位杆先于推杆与定模分型面接触，在动模向定模逐渐合拢过程中，推出机构被复位杆顶住，从而与动模产生相对移动直分型面合拢时，推出机构就回复到原来的位置，这种结构中合模和复位是同时完成的。4.7 侧向分型与抽芯机构设计根据零件的形状与结构，设计8个斜导柱侧向抽芯机构，4个内抽芯机构。侧抽芯机构安装在动模板上，其中楔紧块固定在定模板上，而斜导柱固定在楔紧块上，其抽芯与第二次分型同时进行。内抽芯机构安装在推板固定板上，其中楔紧块固定在定模板上其抽芯与推出机构同时进行。抽芯机构见图4-12,4-13,4-14。图4-12侧抽芯1图4-13侧抽芯2图4-14内抽芯4.7.1侧抽芯机构的抽芯距和抽芯力的计算（1）抽芯1的抽芯距和抽芯力的计算抽芯距离计算 S抽= +（23）=2+（23）=45 为了保证足够的抽芯距离，本设计实际采用抽芯距为S为20mm。抽芯力计算 公式Q=17610（0.20.999-0.009） =195N Q通孔抽芯抽拔力； L活动型芯被塑料包紧的断面周长； H活动型芯成形部分高度； q包紧型芯的压力，一般取812Mpa； 塑料对钢的摩擦系数，取0.150.2； 脱模斜度。（2）抽芯2的抽芯距和抽芯力的计算抽芯距离计算 S抽= +（23）=5+（23）=78 mm为了保证足够的抽芯距离，本设计实际采用抽芯距为S为20mm。抽芯力计算 公式Q=452110（0.20.999-0.009）= 1803N4.7.2斜导柱的设计斜导柱与开模方向的夹角为倾斜角，侧型芯滑块抽芯方向与开合模方向垂直，理想角度为，最常用的为，此设计选用。斜导柱直径计算公式及结果如下：d=14.2mm取15mm斜导柱才料的许用弯曲应力，为400Mpa滑块端面至受力点的垂直距离50mm最大弯曲力，查表得1000N 斜导柱长度的计算公式和结果如下：L= + +(510)mm=103mmL斜导柱总长（mm）；斜导柱固定部分台肩直径；d斜导柱工作段直径；斜导柱斜角；S抽芯距；h斜导柱固定厚度。抽芯1与抽芯2 选用相同的斜导柱。4.8 冷却系统设计本次冷却液采用水，因为水的热容量大，传热系数打，成本低。冷却水道设置在型腔内，水在其中循环流动带走热量，维持模具温度。冷却回路的设计应做到回路系统内流动的水能充分吸收成型塑件所传导的热量，使模具成型表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内，而且要做到使水在回路系统内流动畅通，无滞留部位。本次冷却系统的设计通过Moldflow软件在下面详细介绍。最后设计完成后的模具见图4-15。（a）（b）图4-15模具装配图（a）模具整个三维图，（b）去掉定模部分后的模具三维图5 基于Moldflow的充填和冷却性能分析Mold-flow Plastic Insight(MPI)是Autodesk Mold-flow是欧特克公司开发的一款用于塑料产品、模具的设计与制造的行业软件。 Mold-flow为企业产品的设计及制造的优化提供了整体的解决方案，帮助工程人员轻松的完成整个流程中各个关键点的优化工作。 MPI使用户可以对制件的几何形状、材料的选择、模具设计及加工参数设置进行优化以获得高质量的产品。5.1 选择塑胶材料本次设计采用的材料为ABS，在进行分析之前先选择产品的塑胶材料。选用的ABS材料的材料属性见图5-1。图5-1 ABS材料属性5.2 设置成型工艺参数本次分析塑件的冷却、流动和翘曲，所以工艺参数需设置冷却参数、流动参数和翘曲参数。具体设置见图5-2、5-3、5-4。图5-2冷却设置图5-3流动设置图5-4翘曲设置5.3网格的划分和修补 在 Moldfiow中，一共有三种类型的网格，分别是中面网格、表面网格和实体网格。本次采用表面网格。5.3.1 网格的划分 选择菜单栏中“生成 网格”命令，在项目的“工具栏”出现“生成网格”对话框， 在网格对话框中输入全局网格变长为5，然后点击生成网格。完成生成网格后，点击网格统计查看划分的网格。见图5-5。图5-5 网格统计5.3.2 网格的修补与优化根据网格统计中可以看出划分的网格只存在纵横比过大。可以通过纵横比诊断查找出纵横比过大的三角形然后进行修改。纵横比诊断见图5-6。图5-6 纵横比诊断5.4 浇注系统的创建5.4.1 确定最佳进浇位置在创建浇注系统前应先确定产品上的进浇位置，依照模具设计，本次需要4个浇口，根据图5-7最佳浇口位置结果显示确定四个浇口位置。图5-7 最佳浇口位置显示5.4.2 创建浇注系统浇注系统见图5-8。图5-8 浇注系统5.5