鼠标上盖注塑模具设计【1模2腔斜顶顶出含SW三维及18张CAD图带外文翻译】
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1模2腔斜顶顶出含SW三维及18张CAD图带外文翻译
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鼠标上盖注塑模具设计摘要本鼠标上盖塑料模具设计综合了产品结构设计，成型工艺分析，模具结构设计等过程于一体。在设计该模具的同时总结了以往模具设计中常用的方法、步骤，模具设计中常见的模具结构、公式及数据。在本次毕业设计中，通过运用三维实体造型软件SolidWorks对“鼠标上盖”外形进行3D造型，同时也设计其塑料外壳注塑模的3D模型；还根据所设计的模具尺寸选择安装相应的模架，最终生成了直观的结构设计图；此外还利用CAD绘制了模具装配图以及各种成型零件图。关键词：壳体; 注塑模; 模具; SolidWorks; AutoCAD26鼠标上盖注塑模具设计ABSTRACTNational revitalization of machinery industry in recent years, every industry pay more and more attention to related to mechanical CAD/CAM technology, not only because of CAD/CAM technology has developed into a relatively mature technology, but also because of the plastic products and mould 3 d design and molding process of 3 d analysis is the plastic mold industry plays a more and more important role.In this graduation design, by using 3 d solid modeling software SolidWorks for mouse on the cover appearance 3 d modelling, but also design the 3 d model of the plastic shell injection mold;Also according to the design of the mould size choose to install the corresponding die set, the resulting intuitive structure design;In addition to use CAD draw the mold assembly drawing as well as a variety of molding part drawing. Keywords: Shell; Injection mold; Mould; SolidWorks; AutoCAD目录摘要IABSTRACTII1 绪论11.1 我国模具制造业发展状况11.2 注塑模具计算机辅助设计、辅助工程与辅助制造11.3 课题研究的目的22 鼠标上盖设计及其成型工艺的分析32.1 塑件分析32.2 塑料的选材及性能分析32.3 ABS塑料的注射过程及工艺42.4 残余应力引起的龟裂43 鼠标上盖模具设计方案63.1分型面方案的设计63.2 型腔数量以及排列方式确定64 模具设计与对比84.1注塑机选型84.2 模具浇注系统设计和浇口的设计104.3 成型零件工作尺寸的设计和计算124.4 模架的确定和标准件的选用154.5 合模导向机构和定位机构164.6 脱模推出机构的设计174.7 侧向分型与抽芯机构设计184.8 排气系统设计194.9 冷却系统设计194.10 模具材料例表215 模具装配225.1 塑料模具装配的技术要求225.2 塑料模具装配过程226 环保性分析257 结论26附录1：外文翻译28附录2：外文原文30致谢35III1 绪论1.1 我国模具制造业发展状况随着我国经济发展，模具制造业得到大力发展。近年来中国模具创造的利润高，每年销售额高达近千亿元人民币，出口额也在几十亿美元。部分产品已经达到或者接近国际水平，并且持续保持快速增长模式。中国模具制造业的发展不仅体现在销售额上，在制造精度和制造难度上也大有提升，高精度的的制造模具业可以生产高光学级别的车灯模具，以及模数较小的高精度齿轮模具；不仅如此在模具制造吨位要求上，已达到单套重达50t以上，在腔体数量上一模近万腔的塑封模也可以生产。塑料制件最常用的方法就是注塑成型，对于形状不规则复杂程度高，且要求尺寸精确的塑料制件，注塑成型可以满足这些要求，而且可大批量高效率进行生产，市场广阔前景良好。虽然我国模具制造业发展迅速，经过近半个世纪的快速发展，达到一定的水平，但是与国外先进水平相比，仍然存在很多问题，专业性与柔性化结合程度低，利用计算机辅助设计提高模具制造业整体水平，刻不容缓。1.2 注塑模具计算机辅助设计、辅助工程与辅助制造1.2.1 CAD/CAM/CAE对模具设计的作用及意义目前市场竞争激烈，再加上种类多，更新快，所以必须走向做出高品质，高质量，高效率，缩短设计周期，降低生产成本的道路。然而，我国塑料模具的发展还停留在依靠经验丰富的设计工艺人员对所做工件进行分析，对于设计的是否合理，方法运用是否得当，设计的制品有无缺陷，只有做出模具进行试模才能做出判断，不仅耗费的资金大成本高，而且周期太长，无法跟进市场变化。而采用计算机辅助设计，可以采用模拟设计替代试模，避免传统方法的各种弊端，例如反复的进行试模，改模，修模。同传统的方法相比，计算机辅助设计CAD/CAM/CAE技术在在、减轻劳动强度，提高质量，提高效率，降低生产成本、等方面，起到了重要的作用。 近年来公布的数据统计表明，国外采用计算机辅助设计CAD/CAM/CAE技术所体现的效果，成本下降了百分之十、制造时间缩短了百分之三十、设计时间缩短了一半、塑料原料节省了百分之七。注射模计算机辅助设计CAD/CAM/CAE技术作为一种高效的工具，基本上从根本上，解决了传统模具的一些问题。随着注射模计算机辅助设计CAD/CAM/CAE技术发展，将在我国塑料模具工业中起到重要作用。1.2.2 Solidworks简介Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 可以把想象出来的零部件的立体形状，展现出来。由于CAD等软件的二维图纸的表达复杂性和不够直观，需要个人想象能力，正是二维图纸的这些缺点，促使Solidworks三维辅助软件的产生，实现缩放、旋转等功能。Solidworks在功能上容易上手，易学易用。SolidWorks 功能强大，成为主流的三维CAD解决方案。其独特的功能，能够拖拽功能，使得我们在使用Solidworks时可以在很短的时间内完成绘图装配出工程图。SolidWorks可以很方便的存储 CAD文件。使用SolidWorks ，方便快捷的完成大量工作，满足市场高质量的需求。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks设计过程简便方便快捷的完成设计任务。1.3 课题研究的目的塑料制品的应用已经深入到千家万户对人们的生产生活影响深远，因此对于模具设计的要求不断提高。本课题以鼠标上盖为研究对象，对其浇口位臵、冷却系统、填充系统、翘曲变形进行优化分析，从而得到了最佳浇口位臵和模具的相关结构。整个设计从2 d到3 d视觉设计，实现CAD/CAM/CAE一体化，缩短开发周期，提高竞争力。2 鼠标上盖设计及其成型工艺的分析2.1 塑件分析图2-1 鼠标上盖图2-2 鼠标上盖三维图2.1.1 结构分析如下好的鼠标符合人机工程学，表面光滑手感舒适，在模具设计和制造上要有良好的加工工艺，该塑件属于流线型结构，由许多曲面构成，确保成型零件具有一定的光洁度，模具倒扣部分用斜顶成型完成2.1.2 成型工艺分析精度分析 精度要求不高采用5级。外形分析 该塑件壁厚约为1mm左右，适合注射成型。 拔模斜度分析 由于壳体左右部分比较浅，ABS无定型塑料，成型收缩率较小，所以脱模斜度为1度；由于下面的倒扣需要用到斜顶模斜度也设置为1度。2.2 塑料的选材及性能分析综合该壳体的抗拉性能，硬度要求，耐磨性能，机械性能的要求。具备这些条件的塑料首选：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，简称ABS2.2.1 使用特点力学轻度高，具有抗冲击性，稳定性高，电学性能良好，易于成型，适合制作机械结构零部件。2.2.2 成型特征(1)无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度,3小时。(2)宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270度).对精度较高的塑件,模温宜取 50-60度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度。(3)如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。 (4)如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。2.3 ABS塑料的注射过程及工艺注射成型成型成型前准备，对ABS进行干燥。ABS是吸水的塑料，于室温下，24小时可吸收0.2%-0.35%水分，虽然这种水分不至于对机械性能构成重大影响，但注塑时若湿度超过0.2%，塑料表面会受大的影响，所以对ABS进行成型加工时，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量应小于0.2%。ABS的干燥方法: 常压热风干燥 80-85 2-4小时 ；真空热风干燥 80 1-2小时。注射过程.塑料在注射机内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，起过程可分为充模、压实、保压、倒流、和冷却5个阶段。2.4 残余应力引起的龟裂残余应力主要由于以下三种情况，即充填过剩、脱模推出和金属镶嵌件造成的。作为在充填过剩的情况下产生的龟裂，其解决方法主要可在以下几方面入手。(1)由于直浇口压力损失最小，所以，如果龟裂最主要产生在直浇口附近，则可考虑改用多点分布点浇口、侧浇口及柄形浇口方式。(2)在保证树脂不分解、不劣化的前提下，适当提高树脂温度可以降低熔融粘度，提高流动性，同时也可以降低注射压力，以减小应力。(3)一般情况下，模温较低时容易产生应力，应适当提高温度。但当注射速度较高时，即使模温低一些，也可减低应力的产生。(4)注射和保压时间过长也会产生应力，将其适当缩短或进行Th次保压切换效果较好。白化现象最主要发生在ABS树脂制品的推出部分。脱模效果不佳是其主要原因。可采用降低注射压力，加大脱模斜度，增加推杆的数量或面积，减小模具表面粗糙度值等方法改善，当然，喷脱模剂也是一种方法，但应注意不要对后续工序，如烫印、涂装等产生不良影响。3 鼠标上盖模具设计方案3.1分型面方案的设计分型面是模具上用来取出塑件和浇注系统料可分离的接触面称为分型面,分型面的选择对模具设计方式影响最大,分型面设计是否合理对塑件质量和模具复杂程度具有很大的影响。基本上是一种分型面对应着一种模具设计方案，所以分型面的选择决定着模具总体的设计方案。3.1.1分型面的选择原则(1)使分型面容易加工。(2)保证塑料制品能够脱模。(3)尽量避免侧向抽芯。(4)使侧向抽芯尽量短。(5)有利于排气。(6)有利于保证塑件的外观质量。(6)尽量减少塑件在合模方向的投影面积。(7)尽可能使塑件留在动模一侧。(8)尽可能满足塑件的使用要求。(9)有利于简化模具结构。(10)长型芯应置于开模方向。综上所述，由于该塑件曲面多,分型面不可能在一个平面上,为了顺利脱模,分型面采用如下模具结构，只需要斜顶出模，加工成本经济，塑件成型精度可靠。图3.1 分型面形式与位置3.2 型腔数量以及排列方式确定6 图3.2 型腔排列方式鼠标上盖主要为流线型结构，遂采取一模两腔设计。有如下优点：（1）产品结构较小，采用该设计能保证顺利走胶，改善注射件品质；（2）有利于注塑产品产能提升，减少生产成本，提高生产效率74 模具设计与对比4.1注塑机选型注射机是安装在注射机上使用的设备，因此设计注射模应该详细了解注射机的技术规范，才能设计出符合要求的模具。注射机规格的确定主要是根据塑件的的大小及型腔的模具和排列方式，在确定模具结构形式及初步估算外形尺寸的前提下，设计人员应对模具所需的注射量、锁模力、注射压力、拉杆间距、最大和最小模具厚度、推出形式、推出位置、推出行程、开模距离进行计算。根据这些参数选择一台和模具相匹配的注射机，倘若用户自己提供型号和规格，设计人员必须对其进行校核，若不能满足要求，则必须自己调整或与用户取得商量调整。4.1.2型腔数量的校核及注射机有关工艺参数的校核（1）型腔数量的校核由注射机料筒塑化速率校核型腔数量 （4.1）t取60s, 符合要求。式中 K注射机最大注射量的利用系数，非结晶型塑料一般取0.8； M注射机的额定塑化量，改注射机为16.8g/s； T成型周期，因塑件还比较大，壁厚，取30s; m1单个塑件的质量，取106.3g ; m2浇注系统的质量，取1.04g ;按注射机的最大注射量校核型腔数量 符合要求。式中 注射机允许的最大注射量，该注射机为140g。其他符号意义与取值同前。按注射机的额定锁模力校核型腔数量壳体正反两面产生的胀模力由内模壳抵消；左右两行位压力由导柱和前模板的斜面抵消，取这两处力的一半为正压力：8 分型面合模处的作用面积： 塑料熔体对型腔的成型压力是，一般是注射压力的30%-65%，取平均压力为： （4.2） （4.3）符合要求。（2）注射机工艺参数的校核注射量的校核注射量以容积表示最大注射容积为：最少注射容积： 而 符合要求。锁模力的校核前面计算过，符合要求。最大注射压力的校核注射机的额定注射压力即为该机器的最高压力应该大于注射成型所需调用的注射压力的 即式中；为7090；代入数据计算，符合要求。（3）安装尺寸的校核最大与最小模具厚度模具厚度H应满足 式中 该套模具厚度H=25+60+70+80+25=260mm 。很明显，选择该注射机能满足模具设计的要求。（4）开模行程校核注射机动模板的开模行程，取270mm，见表4.2；塑件推出行程取22mm；为包括流道凝料在内的塑件高度；代值计算发现开模行程能满足。4.2 模具浇注系统设计和浇口的设计浇注系统是引导凝料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能。 4.2.1 主流道的设计主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，具有一顶的锥度，以便熔体的流动和开模时主流到凝料的顺利拔除。（1）主流道尺寸和浇口的设计主流道的小端直径 D =注射机喷嘴直径+（0.51） =3+（0.51），取D=3.5mm 。主流道的球面半径 SR =注射机喷嘴球头半径+（12） =15+（12），取SR=16mm 。球面的配合高度 ，取h=3mm 。主流道的长度 取L=22+43.5=65.5mm。主流道大端直径 （半锥角） 取浇口套总长 （2）浇口套的设计主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求比较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，常采用碳素工具钢，如T8A、T10A等，热处理硬度为50HRC55HRC,如图4.1所示。（3）定位圈的设计与固定 由于该模具主流道比较长，定位圈和衬套设计成分体式，注射机定位孔尺寸为 ，定位圈尺寸取 ，两者之间呈较松的间隙配合。定位圈结构尺寸如图4.2所示。 图4.1 浇口套图4.2 定位圈4.2.2 浇口和流道的设计选择点进胶,如图4.3，塑料熔体直接流入型腔，因而压力损失小，进料速度快，成型比较容易。另外传递压力好，保压补缩作用强. 图4.3 点浇口和流道的设置形式4.3 成型零件工作尺寸的设计和计算 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度校核。 工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等。ABS的成型收缩率为0.4%-0.7%所以平均收缩率取 s=0.55%。塑件尺寸公差按SJ1372-78标准中的5级精度成型。4.3.1 动模部分的型芯与型腔鼠标上盖前部两小孔用丝筒成型并顶出, 丝筒针的前部设置1度脱模角度，方便加工和替换。（1） 长方体型芯（见图4.4） 图4.4 型芯三维图采用台肩固定的形式，下底面用模珂与动模压紧。塑件的尺寸公差源自塑料成型工艺与模具设计的塑件公差数值表。 塑件尺寸 ，,。 式中 s塑料的平均收缩率，ABS为0.55%；塑件外径尺寸（取25.64mm）；修正系数（取0.75）；塑件尺寸公差，见上塑料尺寸公差值；模具制造误差，其他误差忽略，当尺寸小于50mm时， ；当塑件尺寸大于50mm 时，。（2） 动模模仁（见图4.5）图4.5 动模型腔模仁为镶入式，通过沉头螺钉固定在动模板上。尺寸计算。塑件的尺寸公差源自塑料成型工艺与模具设计的塑件公差数值 ，, (4.5) 式中各符号同前。4.3.2 型腔零件刚度和强度校核由于塑件成型部分采用模仁，再从模板上开框把模仁镶入，用螺丝吃紧。成型部分离模仁有满足条件的规定距离（2025mm），而模仁离模板四周也有满足条件的规定距离，所以成型时型腔零件完全满足强度和刚度的要求，在这里就不一一校核。在动模板上，由于成型压力很大部分垂直压在其上，底部为了节约材料不打算采用支撑板。4.4 模架的确定和标准件的选用根据前面型腔的布局以及互相位置尺寸，再根据成型零件尺寸结合标准模架，选用结构形式为CI2335 60 70 80 01 S。即采用数量为1的工字标准模架。（1）定模座板（280mm x 350mm、厚为25mm） 定模座板是模具与注射机连接固定的板，材料为45钢。通过4个M12的内六角圆柱螺钉与定模固定板连接；定位圈通过2个M8的内六角圆柱螺钉与其连接；定模座板与浇口套为H8/f8配合。（2）定模板（230mm x 350mm，厚60mm）用于固定型芯、导套。固定板应有一定的厚度，并有足够强度，一般用45号钢，调质到230HB270HB。其上的导柱和导套一端采用H7/k6配合，另外一段采用H7/f7配合；定模板与浇口套采用H7/m6配合7。（3）动模座板（280mm x350mm、厚为25mm）材料为45钢，其上的注射机顶孔为直径40 mm。（4）动模板（230mmx 350mm，厚70mm）行位滑块通过矩形导滑槽在模套中滑动，以完成侧向分型和合模复位，材料为45钢。其上的导柱和导柱孔为H7/k6配合。（5）垫块(43mm x 350mm 厚80mm)主要作用在动模座板与支撑板之间形成推出机构的动作空间，或是调节模具的总厚度，以适应注射机的模具安装厚度要求。结构形式可以是平行垫块或拐角垫块，该模具采用平行垫块。垫块材料垫块材料为Q235A，也可以用HT200、球墨铸铁等。改套模具采用Q235A制造。（6）推板（140mm x 350mm，厚度15mm）材料为45钢，其上的推板导套孔与推板导套采用H7/k6配合。用M6的内六角圆柱螺钉与推杆固定板固定。（7）推杆固定板（140mm x 350mm，厚度20mm）钢材为45钢,其上的推板导套孔与推板导套采用H7/f9配合。模架如图（4.6）所示：图4.6 模架4.5 合模导向机构和定位机构采用标准模架，模架本身带有导向装置，按模架规格选取即可。4.5.1 导向机构的总体设计（1）导向零件应合理地均匀分布在模具的周围或靠近边缘的部分，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的精度，防止压入导柱和导套后变形。（2）该导套采用4根导柱，其布置为等直径导柱不对称布置。（3）导柱安装在支承板和模套上，导套安装在定模固定板上。（4）为了保证分型面很好的接触，导柱和导套在分型面处应只有承屑槽，在导柱孔口倒角。（5）在合模时，保证导向零件首先接触，避免凸模先进入型腔，导致模具损坏。（6）动定模板采用合并加工时，可确保同轴度要求。4.5.2 导柱设计（1）采用带头导柱，加油槽，如图4.9所示。（2）导柱长度必须比凸模端面高度高出6mm 8mm。（3）为了使导柱能顺利地进入导向孔，导柱端部常做成圆锥形的先导部分。（4）导柱的直径应根据模具尺寸来确定，应保证有足够的抗弯强度。（5）导柱的安装形式，导柱固定部分与模板按H7/k6配合，导柱滑动部分按H7/f7或H8/f7间隙配合。（6）导柱工作部分的表面粗糙度为0.2um。（7）导柱应具有坚硬耐磨的表面、不易折断的内芯。多采用低碳钢经渗碳淬火处理或碳素工具钢T8A、T10A经淬火处理，硬度为50HRC以上或45钢经调质、表面淬火、低温回火、硬度为50HRC以上。图4.7 导柱4.5.3 导套设计导套与安装在另外一半模上的导柱相配合，用以确定动、定模的相对位置，以保证模具运动导向精度的圆套形零件。导套常用的结构形式有两种：直导套、带头导套。 （1）采用带头导套，如图4.10所示。（2）导套的端面应倒圆角，导柱孔最好做成通孔，利于排出孔内剩余空气。（3）导套孔的的滑动部分按H8/f7 H7/f7的间隙配合，表面粗糙度为0.4um。导套外径与模板一端采用H7/k6配合；另外一端采用H7/e7配合镶入模板。（4）导套材料可用淬火钢或铜等耐磨材料制造，该模具中采用T8A。图4.8 导套4.6 脱模推出机构的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中或型芯上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也常称为推出机构。4.6.1 脱模推出机构的设计原则塑件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出是不可忽视的，应遵循以下原则。（1）推出机构应近尽量设置在动模一侧。（2）保证塑件不因推出而变形损坏。（3）机构简单，动作可靠。（4）良好的塑件外观。（5）合模时的准确复位。4.6.2 塑件的推出机构该套模具的塑件采用推杆推出，推杆的形式为圆形。（1） 推杆如图4.11所示，共4根推杆。图4.9 带肩圆筒推杆（2）推杆应设置在脱模阻力大的地方。（3）推杆应布置均匀。（4）推杆应设在塑件强度、刚度较大的地方。（5）推杆直接与模板上的推杆空采用H8/f8间隙配合。（6）通常推杆装入模具后，其端面应与型腔地面平齐或高出型腔底面0.05mm0.10mm。（7）推杆与推杆固定板，通常采用单边0.5mm的间隙，这样可以降低加工要求，又能在多推杆的情况下，不因各板上的推杆孔加工误差引起轴线不一致而发生卡死现象。（8）推杆的材料常用T8、T10碳素工具钢，热处理要求硬度50HRC以上，工作端配合部分的表面粗糙度为 u=0.8um。4.7 侧向分型与抽芯机构设计当在注射成型的塑件上与开合模方向不同的内侧或外侧有孔、凹穴或凸台时，塑件就不能直接由推杆等推出机构推出脱模，此时，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的活动型芯，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后在把塑件从模内推出，否则就无法脱模。4.7.2 斜顶的设计斜顶设置在动模，有足够的强度。斜导柱顶端用模珂和定模板固定并磨到和定模板平，在开模时能随驱使滑块沿动模板上的导滑槽滑动。斜顶倾斜角为5度。斜顶相对位置以及脱模推出完成后的相对位置如图4.12所示。需要侧抽芯的距离是：1.5mm斜顶顶出塑件的抽芯距离：远大于1.5mm 所以抽芯距离满足要求，塑件能正常取出。图4.10 斜顶分型与抽芯分析4.8 排气系统设计模板分型面上设置1mm深的排气槽用于排气，而且在成型壳体内腔的型芯上设置了6根推杆，排气条件足够。4.9 冷却系统设计4.9.1 加热系统该套模具的模温要求在70以下，又是小型模具，所以无需设置加热装置。4.9.2 冷却系统ABS塑料注射到模具内的塑料温度为180190 左右，而塑料固化后从模具型腔中取出时其温度在60 以下，热塑性塑料在注射成型后，须对模具进行有效的冷却，使熔融塑料的热量尽快地传给模具，以使塑料可靠冷却定型并可迅速脱模。ABS的成型温度和模具温度分别为180190 、5070 ，用常温水对模具进行冷却。（1）冷却介质冷却介质有冷却水和压缩空气，但用冷却水比较多，因为冷却水热容量大、传热系数大，成本低。用水冷却，即使在模具型腔周围或者内部开设冷却水道。（2）冷却系统的简略计算如果忽略模具因空气对流、热辐射以及与注射机接触所散发的热量，不考虑模具金属材料的热阻，可对模具冷却系统进行初步的简略计算。求塑料固化时每分钟释放的热量查表得ABS单位质量放出的热量 ，故式中 W单位时间内注入模具中的塑料质量（kj/min），模具每分钟注射1次。冷却水的体积流量 (4.7)式中 冷却水的密度，为; 冷却水出口温度，取25； 冷却水进口温度，取20； C冷却水的比热容，为4.187；冷却管道的直径为使冷却水处于湍流状态,查资料取d=6mm。冷却水在管道内的流速 (4.8)冷却水管道水孔壁与冷却水之间的传热膜系数查参考文献中的表取f =7.22,水温为25时,因此 (4.9)冷却管道的总传热面积 (4.10)模具上应开设的冷却水孔数 (4.11)式中 l模珂长度，为150mm.4.9.3 冷却装置布置方案的确定我们在上下模仁上各开设两条水道，用于冷却塑件的两侧面，这样才能使塑件各个方面都能得到冷却，防止了受热不均匀导致的翘首。从装配图上可查看“冷却水路示意图” 。4.10 模具材料例表表4.7 该模具的选材及热处理见表零件名称材料牌号热处理硬度说明模仁718H预硬化36HRC-38HRC保证加工后获得较高的形状和尺寸精度,易于抛光圆柱型芯Cr12MoV淬火58HRC-62HRC淬透性好,热处理变形小、耐磨性好斜导柱T7A淬火52HRC-55HRC动模型芯718H淬火42HRC-54HRC保证加工后获得较高的形状和尺寸精度,沿脱模方向抛光动定模座板45调质230HB-270HB垫块Q235调质230HB-270HB支撑柱S50C调质225HB-240HB推板固定板45调质230HB-270HB主流道衬套T10A淬火50HRC-55HRC导柱导套T10A淬火54HRC-58HRC定位圈45调质230HB-270HB复位杆45淬火43HRC-48HRC5 模具装配5.1 塑料模具装配的技术要求塑料模具种类较多，结构差异很大，装配的具体内容与要求也不同。一般注射、压缩和挤出模具结构相对复杂，装配环节多，工艺难度大。其他类型的塑料模具结构较为简单。无论哪种类型的模具，为保证成形制品的质量，都应具有一定的技术要求。（1）模具装配后各分型面应贴合严密,主要分型面的间隙应小于0.05mm;在模具适当的平衡位置应装有吊环或起吊孔;模具的外形尺寸、闭合高度、安装固定及定位尺寸、推出方式、开模行程等均应符合设计图样要求，并与所使用的设备条件相匹配，模具应有标记，各模板应打印顺序编号及加工与装配时使用的基准标记。（2）导向或定位精度应满足设计要求，动、定模开合运动平稳，导向准确，无卡阻、咬死或刮伤现象，安装精定位元件的模具时，应保证定位精度、可靠，且不得与导柱、导套发生干涉。（3）成型零件的形状与尺寸精度及表面粗糙度应符合设计图样要求，表面不得有碰伤、划痕、裂纹、锈蚀等缺陷；抛光方向应与脱模方向一致，成形表面的文字、图案与脱模方向一致；活动成形零件或镶件应定位可靠。配合间隙适当，活动灵活，不产生溢料。（4）浇注系统表面光滑，尺寸与表面粗糙度符合设计要求。（5）推出机构应运动灵活，工作平稳、可靠；推出元件不应承受侧向力；既不允许放生溢料，也不得有卡阻现象。（6）侧向分型与抽芯机构应运动灵活、平稳；斜导柱不应承受侧向力；滑块锁挈应固定可靠，工作时不得产生变形。（7）模具加热元件应安装可靠、绝缘安全、无破损，能达到设定温度要求；模具冷却水道应通畅，无堵塞，连接部位密封可靠。5.2 塑料模具装配过程塑料模的总装过程因模具结构的不同而不同,但其主要的总装配顺序不变,具体如下:（1）确定装配基准。（2）安装导柱导套和型芯、型腔并使间隙均匀。（3）安装侧抽芯机构和推出机构等。（4）其他零件的装配。（5）检验、试模。下面以装配图上的编号为准，装配时以导柱、导套为基准件，装配过程如下。 5.2.1 装配动模部分（1）装配模仁、型芯先把圆柱型芯12和长方块型芯09压入动模仁16，使09和11的底部与16持平，并高出12有0.01-0.02mm的间隙，以防止型芯松动。再把动模仁16放入动模板并压平，用穿过动模板的内六角螺丝把模珂吃紧在动模板上。（2）装配推出机构推板放在动模固定板上，将推杆套装在固定板上推杆孔内并穿入型芯固定板的推杆孔内，在套装到推板导柱上，使推板和推杆固定板重合。在推杆固定板板螺孔内涂红丹粉，将螺钉孔复印到推板上。然后，取下推板固定板，在推板上钻孔攻丝后，重新合拢并拧紧螺钉固定。装配后，进行滑动配合检查，经调整使其滑动灵活，无卡阻现象。最后，将卸料板拆下，把推板放到最大极限位置，检查推杆在型芯固定板上平面露出的长度，将其修磨到与型芯固定板上平面平齐或低0.02mm。5.2.2 装配定模部分总装配前浇口套、导套都已装配结束并经验合格。装配时，将定模板套在导柱上并与已装浇口套的定模座板合拢，找正位置，用平行夹头夹紧，以定模座板上的螺钉孔定位，对定模板钻锥窝，然后拆开，在定模板上钻孔、攻丝后重新合拢，用螺钉拧紧固定，最后钻、铰定位销钉孔打入定位销钉。 经以上装配后，要检查定模板和浇口套的浇道锥孔是否对正，如果在接逢处有错位，需要进行铰削修整，使其光滑一致。图5-1 总体装配三维图图5-2 三维爆炸图6 环保性分析自从进入20世纪90年代以来，世界各国对环境的重视程度越来越高。每个国家也开始制定自己的环境保护法律法规。一个企业对环境的影响程度也越来越决定着自己的经营产值。一个产品是否有着良好的环保性，也成为了国际市场上重要的竞争标准之一。本产品利用ABS树脂进行生产成型的，其有以下优缺点：（1）其无毒，不会对环境和人体造成伤害；（2）只有温度达到250以上才会产生有毒的挥发性物质，而本产品的成型温度在180190，所以是安全的；（3）ABS只有在强紫外线下才容易降解，也可以使用专用的塑料粉碎机和造料机就可以对其回收利用，制成再生材料；（4）整个生产过程中使用水就能进行冷却，稍作处理，冷却水就能循环不会对环境产生影响；（5）由于是小型塑件，不会产生大的噪音，因此也是环境有好的。总的来说，产品是环境友好型产品，不会对环境巨大破坏。7 结论通过本次设计，并经过查阅大量相关文献，不仅使我对于塑料模具有了更加深入的了解，对模具的设计过程有了更加清晰的认识，并对所学知识加以巩固如机械制图、Solidworks、公差、Autodesk等，可谓受益匪浅。在模具设计完成后，总结如下： 采用了一模两腔的型腔排布方式，可以提高生产效率。采用潜伏式浇口有利于实现自动化生产。 利用CAD/CAE技术设计模具，可以优化模具结构、提高效率、缩短周期、降低成本。 利用solidworks绘制了浇注系统、冷却系统、标准模架、以及脱模机构等，可以立体、直观地再现尚未加工出的模具体，提高模具的设计质量及效率。 经过本次设计受益很多，但也有许多不足的地方，由于没有真正意义上的加工制造过零部件，在设计时对零件没有过多的考虑其经济性。参考文献1 濮良贵.机械设计M.北京：高等出版社，2013.52 池成忠.注塑成型工艺与模具设计M.北京：化学工业出版社，2010.7.3 刘贯军.机械工程材料与成型技术M.北京：电子工业出版社，2011.3.4 叶久新.塑料成型工艺及模具设计M.北京：机械工业出版社，2008. 5 肖祥芷.王义林.模具CAD/CAE/CAMM.北京：电子工业出版社，2004. 6 俞芙芳主编.塑料成型工艺与模具设计M.武汉：华中科技大学出版社，2007. 7 洪慎章.实用注塑成型及模具设计M.北京：机械工业出版社，2006. 8 吴生绪主编.塑料成形模具设计手册M.北京：机械工业出版社，2008. 9 申开智.塑料成型模具（第2版）M.北京：中国轻工业出版社，2009. 10 覃鹏翱.塑料模具设计技巧M.北京：电子工业出版社，2010. 11 何文主编，注塑模具设计实例详解M.沈阳：辽宁科学技术出版社，2009.13 刘鸿文.材料力学IM.北京：高等教育出版社，2004.14 毛平淮主编.互换性与测试技术基础.-2版M.北京：机械工业出版社，2010. 15 艾勇.基于CAE技术的注塑模具设计J.产能经济，2016（07）.16 冯刚,张朝阁,江平.我国注塑模具关键技术的研究与应用进展J. 塑料工业，2014（04）.17 李林鑫，任小鸿，何文德.鼠标上下盖浇口位置研究J.塑料注塑模技术，2011（01）.18 高茂涛.注塑模具发展综述J.轻工科技，2014（02）.19 孙锡红.我国塑料模具发展现状及发展建议J.电加工与模具.2010(S1)20 何政军.基于实例的注塑模具CAD/CAE/CAM技术研究与应用D.华北电力大学，2014.21 王伟.注塑模具冷却系统关键技术研究与开发D.上海交通大学，2013.22 孙化云.鼠标上盖注塑模具设计D.中国石油大学（华东），2012.23 Rui Wang School of Engineering Anhui Agricultural University Hefei,Anhui Province,China Xiaoling Kong School of Engineering Anhui Agricultural University Hefei,Anhui Province,China.Application Research of Moldflow in Gate Design of Injection MouldC.2010 Second International Asia Symposium on Intelligent Interaction and Affective Computing and 2010 Second International Conference on Innovation Management (ASIA-ICIM 2010) .中国湖北武汉,2010-12-4.24 Jian ZHOU , Lijun LIa , Yihua HU ,Jianguo YANG ,Ke CHENG.Plastic mold design of top-cover of out-shell of mouse based on CAE.JProcedia Engineering 15 (2011) 4441 444525 SCHENK O, HILLMANN M.Optimal design of metal forming die surfaces with evolution strategies.Computers & Structures,2004, 82(10):1695-1705.26 YANG Hua-lin, DENG Fang, ZHAI Hong-yan, Research on mold base design technology based on uniform assembly model,Journal of Engineering Design，2009,16(2):8-43. (in Chinese).附录1：外文翻译注塑成型模具的新设计特点 减少废料1.介绍 过去一个世纪观察到塑料的迅速增长及其向所有市场的扩散。根据世界原材料消耗量的重量，塑料是最高的与其他旧材料相比铝，钢，橡胶，铜和锌，由其性能和降低生产成本1，2。注塑是塑料制品生产中最重要的工艺之一，约占三分之一的所有塑料通过注塑成型工艺转化成零件3。注塑成型的应用工艺在许多行业如包装，航空航天和建筑中显着增加建筑，汽车部件和家用物品1，3，4。注射部件的最终质量成型取决于材料特性，模具设计和工艺条件4-6。有三种注塑成型的基本操作。首先，塑料颗粒将转变成熔体。然后，熔融塑料将通过浇道，浇道和浇口系统在压力下注入模腔中最后，模具工具将被打开以将部件从空腔1,7,8中排出。 将评估注射部件的质量的参数之一是流道系统。 流道系统是一个浇口和浇口之间的连接线。流道系统的主要目的是转移熔融塑料浇口到门。在冷流道系统中，废料的主要来源是在浇注之后来自浇道和浇口系统的废料。因此，将评估不同的规则用于转轮系统设计，以证明转轮的重要性注塑成型中的系统如（a）较小的流道尺寸以最小化废料; （b）容易从模具中取出工具和从模制部件中移除; （c）用最小的凹痕和熔接线快速填充空腔9-12。将被认为是流道系统设计的基本参数的三个因素是横截面流道形状，直径和腔体布局9。转轮的横截面形状有7种系统为不同的应用9,10,13。最后，根据要求，不同类型的转轮交叉可以推荐14。 本文在考虑现有不同横截面形状之后的贡献是定义流道系统的椭圆几何形状作为有效横截面形状。我们的基本目标设计和使用本文定义的椭圆形横截面形状基本上是具有较小的流道尺寸以最小化废料，减少注射的总循环时间并且容易地从模具中弹出部件。除了我们的预期，检测到与工艺参数和新的相关的显着现象将在另一篇论文中讨论的转轮系统的几何形状。对于本文，将介绍流道系统的椭圆形或横截面形状的设计标准，并进行流道系统的圆形和半椭圆形之间的比较。作者最好的知识，在注塑中已经对工艺参数和材料进行了许多尝试特征，然而对于包括浇道，浇口和浇道的注射系统，存在一些出版物，但没有提及分析和模拟流道系统的椭圆形横截面形状。在本文中，简单介绍了转轮系统的结构，并对椭圆转轮的优点进行了评价。然后，注塑部件带浇道和浇口系统是通过SolidWorks设计的。为了得到准确的仿真结果，通过SolidWorks Plastic有限元法进行考虑。2.流道系统的横截面形状 流道系统的主要目的是通过浇口将熔融塑料从浇口转移到所有腔体。有流道系统的不同横截面形状和它们中的每一种具有不同的应用13。设计师应评估不同因素，为特定产品选择适当的流道系统形状。最多两板模具具有最高效率的流道系统的流行形状是圆形。适用于Threeplate工具，梯形和修改的梯形是最好的选择，如果跑步只有在制造一半的模板，但仍然是不能接受的，因为门不能放在一条线上中心流10。从具有矩形，正方形和多边形形状的腔中推出流道系统具有挑战性的。它是从不同横截面的现有拐角产生的。压降导致如果设计者没有完全填充空腔和高水平的热传递到模具壁将发生确定流道系统的适当横截面形状及其尺寸9,13,15。因此，不同可以考虑流道系统的横截面来调节熔融塑料的流速。最后，形状和通道的长度对于具有最佳流动和因此具有较少缺陷的最佳产品是重要的16。3.具有椭圆形横截面形状的转轮系统在注塑成型中，流道系统最常见的截面形状是圆形。在选择轮形状对于特定零件设计，应评估的三个主要元素是（a）较小的流道尺寸，以最小化废料; （b）更容易从模具中弹出; （c）用最小的凹痕快速填充空腔，焊接线和没有短射。 9-11。因此，考虑用于流道系统的新几何形状以最小化废料，以与门的中央流动流成直线，适当地填充一个或多个腔，并且弹出该部分容易从模具工具是本文的目标。最后，考虑椭圆形横截面形状转轮系统。为了得到具有最小塑料缺陷的注塑部件，进行准确的比较需要在转轮系统的圆形和椭圆形横截面形状之间。为了证明转子的椭圆形横截面形状的意义及其选择的原因在模具设计中的重要问题，评估其他几何形状的浇道系统是必要的。最好的几何截面来比较圆和椭圆是矩形和正方形。矩形是一种有不同的正方形宽度。根据不同的应用，将选择具有不同宽度比的矩形浇道系统。与正方形相比，矩形形状的优点之一是最小化流道系统的废料，并且更容易从模具中弹出，但是压降是将会发生的缺点之一减小方形的宽度13。圆和椭圆之间具有与正方形和矩形相同的结构。 D是圆的直径，a是长轴长度，b是椭圆的短轴长度。主轴长度固定，短轴长度具有不同的速率，这取决于不同的工业应用。虽然为减少废料，更容易将部件排出腔外，并且减少循环时间，最好减少次要的长度轴，这取决于零件设计。因此，b的不同比率取决于部件设计的许多因素，例如尺寸和厚度。减少废料，更容易将部件排出腔，循环时间减少和中心流动的浇口系统与圆形相比具有椭圆形横截面形状的优点。附录2：外文原文Available online at ScienceDirectProcedia Manufacturing 2 (2015) 241 2452nd International Materials, Industrial, and Manufacturing Engineering Conference, MIMEC2015, 4-6 February 2015, Bali IndonesiaNew Design Feature of Mold in Injection Molding For ScrapReductionMehdi Moayyediana,*Kazem Abharya, Romeo MarianaaUniversity of South Australia, School of Engineering, Mawson Lakes CampusAbstractThis paper presents a new cross sectional shape of runner system in the injection molding. The aim of the new geometry is to reduce the scrap and cycle time and also the easier ejection of runner system from mold tools. Short shot defect in the plastic part during the injection molding process is analyzed by SolidWorks Plastic to validate the new proposed geometry. Runner system with elliptical cross section is proposed with different ratio for two circular flat plates with thickness of 1mm. Finite Element Method (FEM) is employed in SolidWorks Plastic for simulation of injected part. Filling time, melt temperature, mold temperature, pressure holding time, and pure cooling time are chosen as input for the injection machine. The contribution of this study is the design of new geometry of cold runner system for reduction in scrap and cycle time and also easier ejection of runner system in injection molding. This study outcomes show no short shot defect with the new geometry. Also, it was shown the significant reduction in scarp and cooling time. 25% and 2.5% reduction in scrap and cooling time were achieved compared to round cross section, respectively. Reduction in contact surface of runner system with mold walls improved the easier ejection of runner system out of the cavity as well. 2015 The Authors. Published by ElsevierB.V. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license.byB.V.(/licenses/by-nc-nd/4.0/).Selection and Peer-review under responsibility of the Scientific Committee of MIMEC2015.Selection and Peer-review under responsibility of the Scientific Committee of MIMEC2015Keywords:Injection molding process, Mold design, Runner geometry, Short shot defect1. IntroductionThe past century has observed the rapid increase of plastics and their proliferation into all markets. According to world consumption of raw materials by weight, plastic is the highest in comparison with other old materials such as aluminum, steel, rubber, copper, and zinc, resulting from its properties and lower production cost 1, 2. Injection* Mehdi Moayyedian. Tel.: +61883025561E-mail address: Mehdi.moayyedian.au2351-9789 2015 The Authors. Published by Elsevier B.V. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (/licenses/by-nc-nd/4.0/).Selection and Peer-review under responsibility of the Scientific Committee of MIMEC2015 doi:10.1016/mfg.2015.07.042242Mehdi Moayyedian et al. / Procedia Manufacturing 2 (2015) 241 245molding is one of the most significant processes for manufacturing of plastic products and approximately one-third of all plastics are converted into parts using injection molding processes 3. The application of injection molding processes is increasing significantly in many industries like packaging, aerospace and aviation, building and construction, automotive parts and household articles 1, 3, 4 . the final quality of injected parts in injection molding depends on the material characteristics, the mold design and the process conditions 4-6. There are three fundamental operations in injection molding. First, the Plastic granules will be converted into a melt. Then, the molten plastic will be injected into the mold cavity or cavities under pressure via sprue, runner and gate systems and finally, the mold tools will be opened to eject the part from the cavities 1, 7, 8.One of the parameters which will assess the quality of injected part is Runner system. Runner system is a connection line between sprue and gates. The main purpose of runner system is to transfer the molten plastic from sprue to gates. In cold runner system, the main source of scrap is the scrap from runner and gate system after de-gating. Hence, different rules will be evaluated for runner system design to demonstrate the significance of runner systems in the injection molding such as (a) smaller runner size to minimize the scrap; (b) easy ejection from mold tools and removal from molded parts; (c) filling the cavities quickly with minimum sink marks and weld lines 9-12. Three factors which will be considered as fundamental parameters for runner system design are cross sectional shape of runner, the diameter and the cavity layout 9. There are 7 types of cross sectional shapes for runner systems for different applications 9, 10, 13. Finally, depending on the requirements, different types of runner cross sections can be recommended 14.The contribution of this paper after the consideration of existing different cross sectional shapes is to define the elliptical geometry for runner system as an effective cross sectional shape. Our fundamental objectives, for designing and using the elliptical cross sectional shape defined in this paper, are basically to have smaller runner size to minimize the scrap, to reduce the total cycle time of injection and to eject the part easily from the mold tools. Further than our anticipation, remarkable phenomena was detected which are related to process parameters and new geometry of runner system that will be discussed in another paper.For this paper, the design criteria of elliptical or cross sectional shape for runner system will be introduced, and a comparison between round shape and semi-elliptical shape of runner system will be conducted. To the authors best of knowledge, many attempts have been taken in injection molding for process parameters and material characteristics, however for injection system which includes runner, gate, and sprue, there are a few publications, but there is no reference to analyze and simulate the elliptical cross sectional shape of runner system. In this paper, the structure of runner system is simply introduced and advantages of elliptical runner will be evaluated. Then, the injected part with runner and gate system is designed via SolidWorks. For accurate result of simulation, FEM is considered via SolidWorks Plastic.2. Cross sectional shape of runner systemThe main purpose of runner system is to transfer the molten plastic from sprue to all cavities via gate. There are different cross sectional shapes of runner systems and each of them have different applications 13. A designer should evaluate different factors for selecting the right shape of runner system for a specific product. The most popular shape of runner system which has the highest efficiency for two plates mold tools is round shape. For Three-plate tools, the trapezoidal and modified trapezoidal are the best options if the runner is to be manufactured only in one half of the mold plates, but still they are not acceptable because the gate cannot be positioned in line with the central flow stream 10. Ejecting a runner system from the cavity with rectangular, square, and polygon shape is challenging. It has resulted from the existing corners of different cross sections. Pressure drop which leads to incomplete filling of cavities and high level of heat transfer to the mold walls will occur if a designer does not determine the appropriate cross sectional shape of runner system and their dimensions9, 13, 15. Hence, different cross-sections of runner system can be considered to regulate the flow rate of molten plastic. Finally, the shape and the length of the channel are significant to have an optimal flow and therefore the best product with less defects 16.3. Runner system with elliptical cross sectional shape34In injection molding, the most common cross section shape for runner system is round shape. In selecting the round shape for specific part design, three main elements which should be evaluated are (a) smaller runner size toMehdi Moayyedian et al. / Procedia Manufacturing 2 (2015) 241 245243minimize the scrap; (b) easier ejection from mold tools; (c) filling the cavity quickly with minimum sink marks, weld lines and no short shot. 9-11. Hence, consideration of new geometry for runner system to minimize the scrap, to be positioned in line with the central flow stream of gate, fill the cavity or cavities properly, and eject the part easily from mold tools is the goal of this paper. Finally, elliptical cross sectional shape is taken into account for runner system. In order to yield an injection-molded part with minimal plastic defects, an accurate comparison between round and elliptical cross sectional shape of runner system is necessary.To demonstrate the significance of elliptical cross sectional shape of runner and the reason it is selected as a significant issue in mold design, evaluation of other geometries of runner system is necessary. The best geometry of cross section to compare the circle and ellipse is rectangle and square. Rectangle is a kind of square with different width. According to different applications, rectangular runner system with different ratios of width will be chosen. One of the advantages of rectangular shape in comparison with square is in minimizing the scrap of runner system, and easier ejection from mold tools, but pressure drop is one of the disadvantages which will be happen by decreasing the width of the square 13.The comparison between circle and ellipse has the same structure with square and rectangle. D is the diameter of circle, a is major axis length, and b is minor axis length of ellipse. Major axis length is fixed and the minor axis length has different rates which depend on different industrial applications. Although for reducing the scrap, easier ejection of part out of cavity, and reduction in cycle time it is better to reduce the length of the minor axis, it depends to the part design. Hence, different ratio of b depends on many factors of part design such as size and thickness. Reduction in scrap, easier ejection of part out of cavity, cycle time reduction, and central flow stream of gate with runner system are the advantages of elliptical cross sectional shape in comparison with round shape.4. SimulationAfter designing two circular parts as two samples for this application, the next step is to simulate the part using SolidWorks Plastic. For simulation part, defining the injection system is necessary. Hence, designing the sprue, runner with b=0.7a and gate system is considered as shown in Fig. 1a. To make sure that the analysis results are accurate, Finite Element Analysis (FEM) will play a significant role in simulation as shown in Fig. 1b. According to the geometry of samples, the triangle shape of surface meshes for finite element analysis will be chosen. The selected material for this simulation is polypropylene (P.P). Different sizes were evaluated for the surface mesh and finally surface mesh size of 1mm are chosen for injected part but for the injection system which include sprue, runner and gate, smaller sizes were considered, resulting from the sensitivity of injection system as a critical area of this simulation. Hence, surface mesh size of 0.3mm for sprue and runner and 0.2mm for gate are selected for both elliptical and round cross sectional shape of runner in SolidWorks Plastic. The runner and gate length in total is 28mm for two circular parts with diameter of 100mm. Also, the sprue has 60 mm length with draft angle 1.5.(a)(b)Fig.1 (a) Finalized part with sprue, runner and gate system; (b) Finite element analysis of finalized partThe next step is to define the process parameters. Based on the selected materials and injection machine, filling time is 0.59 sec , melt temperature is 230C, mold temperature is 50C, pressure holding time is 2.04 sec, and pure cooling time is 3.9 sec. The geometry and size of the injection system are evaluated as significant criteria whose effect the operation cycle time, cooling time, different defects such as sink mark and short shot. The main factors to check if the new runner system is acceptable in terms of new geometry and size, are ease of fill, filling time analysis, sink mark analysis, and injection pressure at the end of injection. As shown in Fig. 2a, ease of fill for elliptical cross section is at green area which is in the most acceptable level. Another common defect which is related to gate and runner dimension and geometry is sink marks. A sink mark is the depression on the surface of244Mehdi Moayyedian et al. / Procedia Manufacturing 2 (2015) 241 245injection molded plastic which occur during the cooling process 17. As shown in Fig. 2b, there is no sink marks for the injected part except for the sprue which is not in a critical region and also the surface quality of sprue and runner are not significant because they consider as scrap at the end of the injection. Therefore the surface quality of injected part for both round and elliptical cross section is the same.(a)(b)Fig. 2 (a) Easy filling of injected part with elliptical cross; (b) Sinks marks simulation for elliptical cross sectional shape of runner systemOne of the common defects in injection molding is short shot. Short shot will occur far from the gate if there are long flow distances or on thin walls 17. According to the simulation result, this part can be successfully filled and even the filling time for elliptical cross sectional shape of runner is lower than that of for the round cross sectional shape as shown in Fig. 3.(a)(b)Fig. 3 Filling time for (a) Elliptical cross section and (b) Round cross sectionAnother parameter to make sure that there is no short shot for the injected part is to evaluate the flow front central temperature which represents the flow front temperature at every region of injected part. SolidWorks Plastic recently added this module which is suitable for short shot analysis. As shown in Fig. 4, based on SolidWorks Plastic simulation, the flow front central temperature in every region of the injected part is 230.15C for both elliptical cross sectional shape of runner and round cross sectional shape. It means that the possibility of short shot in the cavities is low for both geometries.(a)(b)Fig. 4 Flow front central temperature for (a) Elliptical cross section and (b) Round cross sectionOne of the most significant parameter which is necessary to evaluate for determination of the right size of runner and gate system is the maximum inlet pressure. This part can be successfully filled with injection pressure 42.1 MPa. The injection pressure is less than 66% of the maximum injection pressure limit which is satisfactory as shown in Fig. 5. The injection pressure for round cross section is 39.655 MPa which is close to elliptical crossMehdi Moayyedian et al. / Procedia Manufacturing 2 (2015) 241 245245section.50Pressure4030 MaximumInlet(Mpa)Round2010Elliptical000.51Time(Sec)Fig. 5 Injection pressure for both round and elliptical cross section shape of runner system5. ConclusionThe main reason of scrap in cold runner system of injection molding is the feeding system which consists of sprue, runner and gate system. Runner has dif
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