【《加湿器的模具结构设计案例分析》5800字】

加湿器的模具结构设计案例分析1.1分型面的选择为了将制品从模具上取出和浇注系统的凝料的分离面称为分型面，分型面主要受注塑机构与塑件本身的几何参数或者需要安排位置的需要而定。选择分型面的基本原则是（1）尽可能的保证注射过程中不能破坏塑件外形，并且尽可能的提高塑件的质量。（2）要便于塑件脱模，使用分型面的选择最好在动模那一侧（3）尽可能的简化模具结构而型腔与模具的关系基本上可分三类：型腔完全处于动模中；型腔完全处于定模中；型腔分别处于动、定模中，分型面的一般在模件的垂直和模方向最小投影处，这样可以使锁模力达到最小，而本模件又属于盖类壳类模件，且模具四周无小孔或键槽，所以选用将塑件留在动模侧的分型，如图1.3所示：图1.3分型面类型选择图1.4分型面位置选择分型面的选择是通过UG的注塑模导向来进行的，下面为制作过程：（1）初始化项目：使用UG10.0打开加湿器三维图，通过UG的注塑模导向中的初始化项目来定义项目的路径；名字；材料，等基本属性，接着UG会载入装配文件。（2）校正模具坐标系：首先要弄清模具的结构与开模方向，一般默认+Z轴为开模方向，XC-YC为分型面方向，通过UG10.0的模具CSYS来进行校正。（3）设置收缩率：因为取出注塑件后，由于温度压力的变化，会使塑件产生收缩，所以设置收缩率，查资料知道ABS的收缩率在0.4%~0.7%，所以选取0.5%，默认缩放点即可。（4）创建模具工件：使用用户定义的块来创建工件。（5）进行模具修补：加湿器表面有开发的凹槽和孔，所以要对产品进行修补，否则无法对模具进行分型，利用UG10.0的曲面补片进行修补。（6）确定分型区域：使用模具分型工具中的检查区域显示开模方向并定义型腔区域。（7）创建区域和分型线：选定区域创建分型线。（8）创建分型面；型腔；型芯：点击设计分型面然后注意要让分型面的面积超过工件最大投影面积，之后点击定义型腔与型芯，接受系统默认设置，结束分型面的设置。示意图如如图1.4所示。1.2选择模具分离的结构与选定模架选择分离的常见结构可以大致分为单分型面注射模具与双分型面注射模具，查资料可知，单分型面注射模具就有且只有一个分型面，制作好的产品和定模要在这一个分型面上分离，而动模块和定模块则是分型面的两侧，把分型面作为限制进而将整个模具一分为二，分别是动模和定模两部分。把型腔安排在动模，定模上则安装主流道，分型面上有分流道。当机器开模后，动模上会留下完成的产品和动模，将已经完成的塑件和留在系统里的残料从分型面内取出，顶针推出机构会放在动模一侧，制作完成后制品将会被分离出来。因为这种生产方式单分型面注射模又被形象的称作两板式模具。而双分型面注射模顾名思义会设置有两个不同位置的分型面，塑件和凝料可以分开在两个不同平面取出。三板式注塑模具相比与两板式模具只增加了个平面中间移动板，又称浇口板。中间板一般应用在点浇口进料的单腔和多腔注塑系统中。机器启动时由于有定位拉杆的限制，浇口板最为参照物分开，主要目的是为了方便取出加工未用完的凝料，推出机构的顶针顶板会把成品顶出。单分型面与双分型面注塑模的迥异就是在生产过程中浇注系统里的凝料和产品是否能自动顶出分开，通常单分型面的浇注系统内部凝料要人工参与才能脱落，生产效率相比于双分型面落后很多。但是二板式注塑机也有优点，比如和三版注塑机相比，二板式具有性能持续、调整模具机构便捷、模具要求低、注塑模具结构简洁成本低、空间要求少、加工方便、制造成本低等优点。所以综上所述，单分型面注塑模更适合。1.3模腔的排列设计布局当塑件分型面确定后，接下来就需要思考是采用单腔模还是多型腔模、型腔数的多少，这些选择主要跟选用注射机的最大注射量、锁模力要求、塑化要求、精度的要求、生产成本等因素息息相关，塑件的生产要求是否为大批量生产，如果采用一模多腔，还需要考虑结构的排布。型腔排列的一般要求如下：（1）流速要符合产品要求，流道的废料率要低，进料要平衡，浇口位置的选择要符合实际生产需求，型腔内部要保持稳定；（2）布置的时候要保证流道、浇口套与定模之间的距离，加工后期需要间隙进行封胶；（3）型腔要布置的尽量简洁；（4）好的冷却效果的达成，需要考虑道布置螺钉、推杆时对冷却系统的影响；（5）尽可能的减小模具的外形尺寸，长宽高符合生产要求；选择模多穴进行布置时，如何才能平衡的进胶也是需要考虑的，行程布置应优先考虑方向，一般选择沿着X或Y方向，因为便于加工。产品之间的距离可以缩小，最小间距可以做到50-100mm，但是如果有流道通过，为了防止加工过程中因为间距过小而导致产品残次，应当加大间距，一般为100mm~200mm型腔的布置如图1.5所示：图1.51.4浇注系统的设计1.4.1浇注系统的定义及作用：浇注系统是为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。通常由浇口、主流道、分流道、冷料穴和拉料杆组成。浇注系统的作用：（1）保证凝料平稳均匀、连续地充满型腔。（2）阻止废物、气体等不必要的随熔料进入型腔。（3）控制凝料的成型顺序。注射模浇注系统组成：主要由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。注塑模具的设计是关系塑件质量优劣的最重要的部分，注塑模具设计时应遵循以下原则：必须了解塑料的工艺物性。排气良好。防止型芯和塑料变形。减少熔体流耗及凝料的耗量。后期修改整理方便，尽可能的保证塑件的外观质量。要求热量与压力损失小。注塑模具的浇注系统，就是指注塑模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。它的作用是将凝料平稳的引入型腔，并在填充过程中将压力传递到型腔的各个部分，以获得组织密集，外形整齐、表面光洁和尺寸精确的制品。可以说，注塑模具浇注系统设计的合理与否，直接关系着注射模型的效率和质量。1.4.2注射模浇注系统组成：系统组成如图1.6所示：图1.61.4.3主流道设计：主流道是熔料注入模具最先经过的一段通道，其形状、大小直接影响了塑料的流动速度与填充时间，其形式可见图1.7图1.71.4.4分流道的设计：分流道是熔料从主流道进入型腔前的过渡部分，其作用是通过流道截面及方向变化，使熔料平稳的转换流向并均匀、速度平均的注入型腔。分流道的截面形状与尺寸：分流道的截面形状应尽量使其比表面积小，这样做的结果是使其流动过程中损失的热量小，造成的摩擦阻力小。常用的分流道截面形状及尺寸如表1.8所示截面形状截面尺寸（mm）d4（5）6（7）8（9）10（11）L4(5)4(5)8(9)10(11)H3(1.5)3(1.5)5.5(6)(7)(8)R2(2.5)3(2.5)4(4.5)5(5.5)H4(5)6(5)8(9)10(11)表1.81.4.5浇口的设计：浇口是塑料熔料进入型腔的最后一个程序，是连接分流道与型腔的通道，它有两个功能：第一对即将进入型腔的塑料熔料起到控制开合的作用；第二是当注射压力消失以后，能及时关闭型腔与分流口内熔料的流通，防止型腔里多余或尚未冷却的熔料进入型腔。我选用的是双分型面注塑模具，所以选用点浇口的浇口设计，点浇口是典型的小截面浇口，有如下优点：（1）对浇口的限制条件较少，可以自由选择入浇口的位置。（2）有利于盖状、壳状薄壁的塑件成型。（3）降低浇口附件的阻力，避免对模件的成型产生影响。（4）容易从模组上自行脱落，不容易产生入浇口的痕迹。浇口的设计原则如下：（1）浇口位置应该使浇口到型腔的距离最短。这样的结构会使注塑压力损失最小，不会导致出现熔料流在型腔里不均匀的现象，同时查资料得知，熔料的流速比会随着熔料的温度，所在位置，注塑压力等等不同环境变量的变化而变化，所以我们在选择浇口的时候要多方考虑。（2）浇口的设计应该满足方便生产的要求，要方便后期的排气与补塑。（3）浇口的选择要避免在加工过程中出现塑件变形的现象，采用侧浇口的时候，会在顶部形成密闭腔，造成的结果就是会在塑件顶部留下明显的熔接口，而采用点胶口，注塑的过程中会方便排气，但是点浇口会导致塑件壁厚之间差距较大。（4）浇口位置的选择应尽量减少或避免生成熔接口的痕迹，熔接口产生的痕迹是注塑时前端较冷的熔料在型腔中的接触到的部位，这种冷热接触的存在会极其容易降低塑件的强度与成型质量，所以设置浇口时应考虑料流的方向，如果浇口数量很多的话，产生熔接口痕迹的可能性就会变得很大。所以在实际生产过程中，流程不长的注塑浇口应尽量只设计一个浇口，以减少熔接口痕迹对塑件的影响。而对于大多数的盖壳型塑件而言，浇口位置的选择一定程度上决定了熔接处的强度，所以在实际生产过程中，可在熔接处多设计溢溜槽，使冷料不那么快的进入型腔中，这样一来就可以减少熔接口痕迹的出现。1.4.6冷料穴的设计：由于主流道始终要与高温熔料相接触，所以在注塑模中主流干道部分要添加冷料穴来过度加工，所以根据实际情况来说，冷料穴一般位于主流道正上方或者在分流道的末端，因为这样可以有效的防止第一时间会有冷料进入型腔进而影响塑件成型的质量与速度，并且开模的时候还可以防止熔料停在主流道导致后期的加工不顺利，在这个加湿器的模具设计中，我把冷料穴设计在主流道的末端，因为我才用的是中心点浇，这样会方便实际的加工。如图1.9所示：图1.91.4.7浇口套的设计：由于主流道要和高温熔料以及浇口喷嘴经常性接触，所以模具的主流道外围要被设计成壳拆卸更换的流套，简称浇口套。浇口套的作用：（1）安装模具的时候定位便利，并且能保证注塑熔料的准确。（2）保证熔料不会流出，也使型腔的模具脱模是方便。设计如图2.0所示：图2.01.5注塑成型零件的设计型腔的设计和实际产品的要求有很大关系。一般来说，型腔是模具闭合形成的密闭空间，用于注塑熔料，按其结构性的不同可分为以下几类：（1）整体式（2）整体嵌入式（3）组合式（4）镶拼式。查资料可知运用镶拼可以提高产品的质量和模具的刚性，所以我悬着镶拼式型腔结构。而注塑成型的模件内表面的各个构件称为凸模或者型芯，型芯的设计为单独设计，为了节省成本，贴合实际生产，我选择用整体嵌入式，型芯的固定也是用螺栓固定。1.6合模导向机构的设计合模导向机构的定义：保证动模和定模正确定位与导向的零件。合模导向机构对于整个注塑系统有着不可缺少的功能。下面介绍其作用：（1）导向——合模时,首先是导向零件接触引导动、定模准确合拢，避免型芯或凸模先进入凹模型腔内（2）定位——模具闭合时，保证动，静模在正确的位置进行闭合动作。（3）承受侧压——冲模过程中会有侧向的压力，所以和模导向机构起着一定稳定注塑机构的作用。本模具采用的是导柱导向机构，这种机构便于安装且便于加工产品，经济效益相较于其他机构比较高，导向机构要和动定模一个方向，为保证型芯不受损坏，导向机构与定模设计在一侧。1.7脱模机构设计及校核为保证塑料件成形后从预定的型腔上顺利脱出，模具结构中要设计可靠有效的脱模机构。加湿器外壳由于壁厚很小，所以采用顶针脱模机构，该机构运动平稳且推出力大，推出力在塑料件整个周边均匀分布。在导程上加上复位弹簧，复位杆及顶针板先复位机构等来推出零件的复位零件以与开模相同的方向将制品推出。顶针等机构的固定通过顶针固定板和顶针底板等推出零件的固定零件固定。1.7.1脱模力的校核：脱模力是指将制品从加工的模芯上凸出所需克服的阻力。对于薄壁距环形断面的塑件，其脱模力的计算公式为：公式里的参数解读如下：δ2为是距环形塑件的平均壁厚，取壁厚为2mm；E为弹簧的弹性模量，E=1800Mpa；S为塑料的平均收缩率，取S=0.5%；L为模件对型芯的包容长度，取L=10mm；φ为模具型芯的脱模斜度，知φ=3°；f是塑件与型芯的摩擦系数，对于ABS塑料取0.21；μ是塑料的泊松比，查资料知道μ=0.35；K2是无因次因子，k2=1+fsinφcosφ≈1；A是盲孔塑件型芯在脱模机构方向上的投影面积，计算可知为2909.83㎟将上述数据带入得出锁模力F=581.7892N1.7冷却系统设计在模具注塑成型的过程中，注入模腔的熔料温度一般都很高，大概在200℃~300℃，但是当制品要从制品拿出来的时候，温度要求在60℃左右，根据热力学定律，熔料所带来的热量都传给了模具，所以为了保证模具的正常工作，就必须要对模具进行冷却，目前主要都是冷却水管进行冷却，所以我选用了直径为6mm的水管来对模具进行冷却。冷却水管的安置条件与要求：（1）

在允许的条件下，冷却水道距模具的距离不宜太远，也不宜太近，冷却效果过强会影响模具的强度，过近会缩短模具的寿命，通常在12～20mm范围内。（2）型腔与型芯的冷却应该同步，否则会影响产品的成型质量。（3）水管连接处需要加密封圈进行密封处理，防止漏水。（4）冷却水道不应通过设有镶块或镶块接缝的部位，以防漏水。（5）浇口部分是模具注塑系统最热的部分，需要加强冷却强度，所以一般把冷却系统的水冷入口放在附件。具体的设计方案如图2.1所示：图2.11.8模架的模具材料处理塑料注射模架已经标准化和系列化了，因此，在设计时只需要根据塑件的结构和尺寸直接选用就可以了。选用标准模架具有一下优点：简单方便，买来即用，不用存库；降低模架成本；简化了模架的设计和制造，缩短了生产周期，提高了模具中易损坏零件的互换性，便于模具的维修。根据模具的大小、以及一模两腔型腔的需要，我选择直浇口C型为模架，采用定模两块模板，动模为一块模板，利用顶针推出，型号为A2030-250*300*261，GB/T12555-2006大致示意图如图所示：图2.2名称尺寸材料规格热处理流道板（mm*mm*mm）300*250*7045号钢GB/T12556.1-1990调质处理，硬度（230~260）HBS定模板（mm*mm*mm）300*250*7045号钢GB/T12556.1-1990调质处理，硬度（230~260）HBS推板（mm*mm*mm）300*70*4545号钢GB/T12556.1-1990调质处理，硬度（230~260）HBS动模板（mm*mm*mm）300*250*7045号钢GB/T12556.1-1990调质处理，硬度（230~260）HBS推杆固定板（mm*mm*mm）300*120*2045号钢GB/T4169.8-1984调质处理，硬度（230~260）HB