曲面多孔异形件的注塑模模具设计含4张CAD图
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曲面多孔异形件的注塑模模具设计含4张CAD图,曲面,多孔,异形,注塑,模具设计,CAD
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基于NX的曲面多孔异形件模具设计摘要模具工业又称为工业之母，广泛应用于各行各业，同时通过模具制造的产品有“三高两低”的特点，适合于高生产率、高材料利用率、高精度和低成本、低能耗产品的生产设计到生活中的方方面面。模具制造水平的高低已经成为衡量一个国家产品制造水平的标准。塑料模具又是模具中应用最广，成本最低，寿命长的模具。其生产周期短，可以大批量制造塑件经济性好。对于复杂异形件制造的优势得天独厚。如今为了简化模具设计，一般用注塑模具向导来制造模具，如UG，CAD等软件进行设计建模。其中UG中的moldwizard中注塑模制造带有破孔曲面的塑料模具既方便又快捷。关键词：UG ；塑料模具；异形件。AbstractMould industry, also known as the mother of industry, is widely used in all walks of life. At the same time, the products made by mould have the characteristics of three high and two low , which are suitable for all aspects of production design to life of high productivity, high material utilization, high precision and low cost and low energy consumption products. The level of mould manufacturing has become the standard to measure the manufacturing level of a countrys products. Plastic mold is the most widely used mold, the lowest cost, long life mold. Its production cycle is short, it can make plastic parts in large quantities with good economy. For complex special-shaped parts manufacturing advantages are unique. At present, in order to simplify mold design, injection mold guide is generally used to make mold, such as UG,CAD and other software for design modeling. The injection mould in the moldwizard in the UG is convenient and quick to manufacture the plastic mould with broken hole surface.Keywords: UG; plastic mold; special shaped parts.目录第一章 绪论11.1、本课题国内外研究动态11.2、本课题的选题依据和意义2第二章 模具前期设计42.1 曲面多孔异形件三维图42.2 塑件的工艺性分析42.2.1 结构分析42.2.2 工艺分析42.2.3 成型分析42.3 ABS的材料特性及成型工艺52.3.1ABS的材料特性52.3.2 ABS的成型性能52.3.3 abs的性能及成型参数62.4曲面插补72.4.1平行于平面的的封闭孔72.4.2不规则孔修补82.4.3侧边曲面孔修补9第三章 利用UG模具设计103.1 UG的注塑模向导功能介绍103.2 模具设计过程10第四章 注塑机的确定114.1 注射机型号的选择114.2 型腔数量的确定114.3最大注射量的校核134.4 锁模力的校核134.5 注射压力的校核144.6 模具与注射机安装部份的校核154.7开模行程校核15第五章 模具结构的设计175.1排位及分型面的设计175.1.1 塑件在模具中的位置175.1.2 分型面的设计175.3 标准模架的选择185.4 浇注系统的设计195.4.1 主流道的设计195.4.2 分流道的设计195.4.3 浇口的设计205.4.4 冷料穴的设计205.5 推出和复位机构的设计215.5.1 推出机构215.6 冷却系统的设计215.7 排气系统的设计225.8抽芯机构的设计235.8.1斜导柱分型与抽芯机构235.8.2斜导侧向分型与抽芯机构应具备以下基本功能235.8.3斜导柱抽芯机构的有关参数计算235.8.4斜导柱倾斜角的确定235.8.5斜导柱长度的计算245.8.6斜导柱的结构24第六章 模具经济性分析25第七章 结论27第八章 设计的总结及部分成果展示28致谢31参考文献32第一章 绪论1.1、本课题国内外研究动态目前，经济全球化趋势日益明显，在经济全球化的浪潮下中国经济飞速飞速发展。中国已经成为世界第一大制造强国，作为“工业之母”的模具行业自然也飞速发展赶超其他国家。随着国内模具市场将继续高速发展世界对于模具需求量剧增，由于我国强大的制造能力模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购也是越来越多订单量也与日俱增1。因此，着眼于未来来看，国内、国外的模具市场总必将迎来新的发展浪潮，那么中国将是这波浪潮中的佼佼者随之迎来一个爆发式发展，我国将会从模具制造大国一步一个脚印地向模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间，模具工业又有了新的里程碑式的发展，无论在产能和质量上都有较大提升。优化了行业结构组成、产品水平不断提升、开发创新能力不断增强、企业的管理模式创新以及技术进步取得较大发展2。模具技术是一个综合性多学科的系统工程，其涵盖内容非常丰富囊括了机械、电子、化学、光学、材料、计算机等诸多学科。更大型、更精密、更复杂及更经济的模具产品式模具技术的发展趋势和发展方向，模具制造周期不断缩短模得益于模具产品的技术含量不断提高，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展。设备精良化、技术集成化、管理信息化、产批品牌化、经营国际化的方向发展3。受限于共性技术我国模具行业今后共性技术发展亟待提高4：(1) 将模具技术建立在CAD/CAE平台上的先进设计，现代化、信息化、智能化、标准化水平的模具制造技术着重发展。(2) 把先进模具加工技术建立在CAM/CAPP基础上并且与先进制造技术相结合，模具加工的自动化水平与生产效率就能显著提高促进模具制造技术发展。(3) 模具生产企业的信息化管理技术要应用于模具制造生产。(4) 高速、高精、复合模具加工技术的研究与应用。例如精密塑料模具制造技术的研究和应用。(5) 进一步发展各种快速经济模具制造技术以此来提高模具生产效率、降低成本和缩短模具生产周期。(6) 先进制造技术的应用。(7) 原材料在模具中成形的模流分析。(8) 先进的模具加工和专有设备的研究与开发。(9) 模具及模具标准件标准化技术。(10) 良好的检测技术来检测模具及其制品。(11) 研究与开发优质、新型模具材料，及其正确应用新型材料的性能。(12) 模具生产企业的现代化管理技术。模具信息化、数字化技术和精密、超精、高速、高效制造技术方面的突破是模具行业在“十一五”期间需要解决的重点关键技术也是我国模具接下来发展方向所在5。各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高是跟随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展方向和动态趋势发展而同步的。能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具我国尚不能自给自足。那么面对种类繁杂的模具其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高技术含量的模具我国仍依赖进口。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响6。模具标准件应作为重点发展项目来促进模具生产，而且目前发展趋势模具标准件发展速度应快于模具的发展速度只有标准件发展跟随潮流，这样才能不断提高我国模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期，降低成本。由于我国生产力成本低所以模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，出口模具也是作为制造业走出国门的重要一步。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景好的原则选择重点发展产品，而且所选产品必须目前已有一定技术基础，属于有条件、有可能发展起来的产品7。1.2、本课题的选题依据和意义塑料工业是发展历史短的新兴工业其发展势头之猛远超其他工业。并且跨入四大工业基础材料（钢铁、木村、水泥和塑料）之中并且发展势头不见下降，在21世纪造就了一个塑料工业迅猛发展的时代。并且其年增长居四大工业材料之首，已经深入到国民经济的各个部门。由于塑料具有质量轻、强度高、耐腐蚀、绝缘性好、易着色、制件可加工成任意形状，而且具有生产率高、价格低廉等特点，普遍应用于生活中的方方面面6。模具工业在我国国民经济的重要性表现在国民经济的五大支柱产业中的应用机械、电子、汽车、石油化工和建筑，都需要塑料产品并且特种塑料还可以代替金属，以满足五大支柱产业发展的需要。以汽车、摩托车行业模具市场为例，在工业发达国家，汽车、摩托车行业是模具的最大市场其占整个模具市场的一半左右，其中有些国家已经研究出可以代替钢构汽车外壳。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车模具在汽车行业的发展中的地位非常明确。通过对模具行业的现状，发展趋势的的研究，从以下几个方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离8。（1）大型，精密，复杂模具研究与开发。（2）使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。对于标准件的研究制定也许加大投入（3）推广CAD/CAM/CAE技术；模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用9。这种能缩短周期的先进制造技术无疑能进一步解放生产力。选题意义（1）在校四年所学的专业知识能在这次毕业设计中得到巩固。（2）在这次毕业设计中，使我主要使用UG、CAD和CAXA，进一步加强了我对这些专业软件的使用能力和利用这些软件分析制图能力。（3）通过本课题的研究，培养我综合运用所学基础理论知识、基本技能和专业知识，联系生产实际以及自我分析和解决问题的能力。41第二章 模具前期设计2.1 曲面多孔异形件三维图该零件为曲面多孔异形件，原材料为abs，批量较大。该制件在使用过程中起支撑作用，要求有较高的致密度，如图2.1。 图2.1 曲面多孔异形件2.2 塑件的工艺性分析2.2.1 结构分析本曲面零件尺寸为17012535塑件上下端面平行对称。上部下部开有通孔。上端面壁厚不均且伴有小凹槽以及通孔。整体呈柱状且质量分布均匀。作为支撑部件，要求一定的强度。2.2.2 工艺分析塑件有侧孔，采用侧抽芯的模具。综合考虑，宜采用一模两腔。若一模一腔，需要的注塑机数量过多，资源浪费，若一模多腔，则模具过大，装运及安装费时费力和注塑机选择性少。2.2.3 成型分析考虑到塑件上下端部壁厚，中间壁薄；采用侧浇口，熔料由上而下流动则可因重力作用，对致密度的影响较小。这样进浇平衡，熔料成型平稳，塑件各处强度较好。因为塑件起到支撑作用，因而对其表面粗糙度、尺寸精度有着一定的要求。在成型过程及推出环节，都应注意对表面质量的保护、控制。另外，模具中镶块较多、塑件壁厚不均且有细小部件，宜在成型过程中控制温度、时间、压力等因素，选取最佳参数进行生产，以减小对模具的破坏，减少修模的周期和次数。2.3 ABS的材料特性及成型工艺2.3.1ABS的材料特性由于所需材料用于加热器外壳的制造，经过对产品的性能要求和经济成本等综合考虑，选择ABS做为产品的材料。ABS的外观呈象牙色，无毒、无味、易着色、其熔体的流动性中等。ABS具有良好的力学性能，耐磨性能优良、尺寸稳定性好。在热学和电学性能方面，ABS无明显熔点，可在-40C到85C的温度范围内长期使用，绝缘性能好。下面是ABS的技术指标和工艺参数：ABS技术指标：密度1.02-1.06 g.cm-3 比体积0.86-0.98 cm.g-1 吸水性0.2-0.4% 收缩率0.4-0.7% 熔点130-160c 热变形温度90-108c 抗拉屈服强度830-1030 Pa 拉伸弹性模强5000Pa 弯曲强度180Pa 硬度9.7HBS2.3.2 ABS的成型性能ABS树脂是丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）三种单体的共聚物，ABS树脂保持了苯乙烯的优良电性能和易加工成型性，又增加了弹性、强度（丁二烯的特性）、耐热和耐腐蚀性（丙烯腈的优良性能），且表面硬度高、耐化学性好，同时通过改变上述三种组分的比例，可改变ABS的各种性能，故ABS工程塑料具有广泛用途，劲胜塑胶推荐主要用于机械、电气、纺织、汽车和造船等工业。 ABS塑料 化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物比重:1.05克/立方厘米 成型收缩率:0.4-0.7% 成型温度：200-240 干燥条件：80-90 2小时2.3.3 abs的性能及成型参数将ABS的性能特点归类可得下表内容：表2.3 ABS性能特点塑料品种结构特点使用温度稳定性性能特点成型特点ABS属于热塑性塑料热塑性结晶聚合物可在 -40 80使用化学稳定性,电性能良好.1、综合性能较好,冲击强度较高.2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理. 3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。 1、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理. 2、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。 3、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。 用途：适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件结论ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。 ABS工程塑料一般是不透明的，外观呈浅象牙色、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工程塑料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工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。2.4曲面插补该模件表面有很多破孔在设计前要对其进行修补主要利用边缘修补和和实体补片两个功能。2.4.1平行于平面的的封闭孔利用边缘修补中的实体扫描将所有破孔扫描如图2.2所示选取平行于的孔如图2.3所示选取一定要详细。图2.2扫描破孔图2.3平行孔选取2.4.2不规则孔修补不规则孔则由边缘修补中选取曲线上下分段按钮同时利用循环候选项按钮实现如图2.4所示。在选取是注意环的路径最后形成一个封闭环。至于非封闭孔则由关闭环按钮实现。图2.4不规则封闭孔2.4.3侧边曲面孔修补两侧曲面上也有孔，处理起来比较麻烦，就要用到投影，先以YC-ZC平面创建基准平面将破孔轮廓投影到平面上拉伸后利用实体补片的修剪功能将破孔处修剪，利用实体补片将修剪后的完成实体补片如图2.5所示就是侧面修补完成的。图 2.5实体补片第三章 利用UG模具设计3.1 UG的注塑模向导功能介绍UG是一款功能齐备、性能强大的三维设计软件，其中大量的模具设计与研发基于该模块功能进行优化、调整。它也是很多公司模具工程师首选的模具设计工具。3.2 模具设计过程（1）UG读取塑件模型参数，进行初始化项目。（2）定义模具坐标系，调整塑件开模方向。（3）设置合适尺寸和形状的模坯工件，以便于后期处理生成的模具型芯与型腔。（4）根据塑件尺寸，合理设置模腔布局。（5）进行模型表面的修补与分型，观察型芯与型腔。（6）加载并选择合适模架(本文根据实际需要选择三板模）。（7）调出并根据相关尺寸选择合适的标准件。（8）模具浇注、冷却系统、推出机构的初步设计（9）模具的腔体设计：包括求差出板中标准件、流道、水路或其他实体的腔体。（10）导出模具设计中的每个模具板、零件。（11）重新进行装配并进行模具结构的认识、研究。第四章 注塑机的确定4.1 注射机型号的选择前文提到abs材料进行注射成型时，多用螺杆式注塑机，依据实际情况，综合考虑，初选G54-S400型号注射机。其主要的性能、技术参数如表4.1。表4.1 G54-S40注射机主要技术参数项目性能参数喷嘴圆弧半径/mm4塑化能力/kgh-135最大成型面积/cm2645最大开合模行程/mm260注射行程/mm160注射方式螺杆式模具最小厚度/mm165螺杆直径/mm42注射压力/MPa109模具最大厚度/mm406锁模力/kN2540额定注射量/cm3400喷嘴孔直径/mm4拉杆空间/mm368*2904.2 型腔数量的确定型腔数量的确定是模具进行模架选择和整体结构设计首先需要考虑的问题，而型腔数量的确定方式多种多样。有先根据现有注塑机的情况下，选择型腔数量；也有根据工程量，先确定型腔数量，再进行注塑机的选择。这里，我们主要根据注塑机的规格来设计型腔数量。利用注塑机的参数来确定型腔数量也有多种方式，下面根据注射机的额定塑化速率初步确定模具型腔的数量n。即按如下公式确定数量： （4.1）式中， n型腔数量； m1单个塑件的体积，单位g； m2浇注系统凝料的塑料体积，单位g； K注射机的最大注射量的有效系数，通常取0.8左右，依据设备老旧程度选值。 M注射机的额定塑化量，单位g/h； T成型周期，单位s。图4.1 制品三维图通过UG分析，塑件质量约为0.697kg，如图4.1所示。依据生产经验，初步估计浇注系统凝料为0.025kg左右。又根据表2.2、表4.1，初选成型周期为40s，额定塑化量为35000g/h。代入式4.1，发现注塑机型号偏大，但考虑到上一章节中所选模架的尺寸，注塑机型号不变。因为该塑件需要较大批量的生产，根据现实情况，一模一腔是不符合经济技术要求的，考虑采取多模腔设计。但依据经验，随着模腔数的增加，会影响成型塑件的表面质量和尺寸的精度。前文提到过，该塑件起到支撑结构作用，需要一定的尺寸精度和表面质量要求。同时查阅资料，由SJ1372-1978标准和塑料模具手册知，塑料制品的尺寸精度等级总共分为8级，其中ABS塑件常选35级精度，3级为高精度，4、5级别为中低精度等级且本塑件选用5级精度即可达到使用要求。在有一定精度要求下，不考虑四腔及以上的型腔数量，否则成型精度达不到要求。若是三腔设计，模具体积过大，结构复杂程度较大。综合考虑，本次设计采用一模两腔的设计方式。4.3最大注射量的校核型腔数确定后，需要对注塑机的其它一些关键技术参数进行校核，其中就包括注塑机的最大注射量。最大注射量就是用来满足一次成型过程中所需要的所有熔料体积或质量，其中一般包括塑件用料和浇注系统的用料、注塑机本身设备相关用料等。即注塑机的最大注射量应满足： （4.2）式中 mn注射机最大注射量（cm3）； m单个塑件的体积（cm3）；mj浇注系统凝料的体积（cm3）；n型腔数量（取2）。k注射机最大注射量的利用系数，取0.8。经UG分析，单个塑件体积约为89.249cm3，浇注系统凝料约为3.288cm3，通过计算，校核通过。4.4 锁模力的校核锁模力也是注塑机的关键参数之一，它主要用来保证注塑机可以给模具提供足够的压力，确保模具不会在成型过程中胀开。因此，可以说锁模力一定程度上也保证了塑件的表面质量。通常锁模力可采用下列公式进行校核： （4.3）式中 ，Fn注射机额定锁模力（KN）； n型腔数量，取2；P熔体对模腔平均压力（MPa）,一般取注射压力的80%；Az塑件在分型面的投影面积（cm2）；Aj浇注系统在分型面的投影面积（cm2）。经UG分析，如图4.2塑件在分型面上的投影面积为21.21cm2，浇注系统在分型面上的投影面积为0.1cm2，通过计算，校核通过。图4.2分型面投影面积4.5 注射压力的校核注射压力的校核是注塑机规格的常用校核方式之一。注射压力的校核方式比较简单，主要依据所选用的材料、所成型塑件的形状及结等方面进行考虑。查阅资料知，ABS注射成型时所需的型腔压力约为7090MPa，而所选注塑机的额定压力为109MPa，远远大于所需的90MPa，所以校核通过。4.6 模具与注射机安装部份的校核因为模具需要安装到注塑机上，所以注塑机有关模具的安装参数的校核是必须进行的。模具的闭合高度是注塑机安装部分的主要校核参数之一，它主要按以下公式进行： （4.4） 式中 Hmin注射机标注最小模厚（mm）；Hmax注射机标注最大模厚（mm）；H模具闭合高度（mm）。经设计后，模具闭合高度为331mm。从表4.1知，注塑机的可以安装模具的最大模厚为406mm，最小模厚为165mm。满足，所以校核通过。所选取模架及测量如图4.3所示。图4.3 模架选取4.7开模行程校核注塑机的开模行程关乎塑件和浇注余料是否可以被顶出和取出，所以其参数的是必须进行校核的。考虑到注射机采用联合作用合模机构，因此校核开模行程时可以忽略模具厚度的影响。这样，注塑机的行程校核通常按以下公式进行： （4.5）式中 S最大开模行程（mm）；H1顶出距离（脱模距离）（mm）；H2包括浇注系统在内塑件高度（mm）。经设计后，模具顶出距离为15mm，凝料高度为71mm，显然，校核通过。第五章 模具结构的设计5.1排位及分型面的设计5.1.1 塑件在模具中的位置由于该塑件起支撑结构作用，致密度和强度要求较高，物理与力学性能尽可能均衡稳定在支撑过程中不会变形，所以模具型腔在分型面上的排布形式采取平衡式布置形式，如图5.1。图5.1 塑件在模具中的位置1动模；2型芯；3定模平衡式排布形式，其主要优势是从主流道到各个型腔的浇口的分流道长度、截面形状和大小均对应相同，这样就可以促使熔料均匀地进入各个型腔并且同时充填完毕，从而使所成型的产品质量分布均匀，内在各处物理与力学性能一致。5.1.2 分型面的设计分型面形式的选择是影响模具结构的一个关键性因素之一，它与模具的整体结构选择、流道的设计、塑件的推出方式、模具的加工工艺等有关。因此，分型面的选择和设计是塑料模具设计中的一个重要内容。由于分型面受流道设计、塑件在模具中的位置、塑件技术与工艺性要求、塑件的推出方式、排气系统设计等多方因素的影响，因此经过综合考虑，且结合分型面一般设计原则，即设置在塑件外形最大截面处、模具加工工艺性良好、保证塑件相关技术要求、脱膜方式可靠易行等，设计如图5.2。图5.2 分型面选择5.3 标准模架的选择模具结构采用两板模，模架结构如图5.3。图5.3 模架结构图5.4 浇注系统的设计5.4.1 主流道的设计主流道的位置、截面形状和长度布置对熔料流动过程的时间、速度等方面都有着影响，进而关系到产品的成型效果。本次设计采用将主流道到布置于浇口套中，并采取浇口套和定位圈为整体式的结构设计。主流道的始端直径为3mm，末端直径为6mm，锥角约为3，长度约为52mm。其结构形式如图5.4。图5.4 浇口套和主流道结构形式5.4.2 分流道的设计分流道用来改变主流道中熔料的流动方向，使熔料保持动态平稳地进入各个型腔，达到充填效果良好的目的。本次设计采用圆形截面的分流道，其截面的比表面积较小，可以减少熔料流动过程中的热量损失，更好的充型。其截面直径设计为6mm，结构形式如图5.5。图5.5分流道设计和截面形状5.4.3 浇口的设计浇口的设计和位置的选择恰当与否，直接影响着塑件的成型质量。考虑塑件最佳浇口的位置（详见后文7.1节），模具的浇口形式采用侧浇口，其结构形式简图，如图5.6。图5.6 侧浇口的结构形式5.4.4 冷料穴的设计冷料穴的布置可以有效的改善塑件的局部质量，也在一定程度上起到降低熔料的流动不稳定的作用，且冷料穴布置方便、结构简单。冷料穴的布置有多种形式，结合模具结构，本次设计将冷料穴布置于主流道末端，如图5.7所示，图中右末端的半球体即为冷料穴。图5.7 冷料穴5.5 推出和复位机构的设计5.5.1 推出机构本次设计采取推杆推出机构，因为推杆的布置灵活方便，其截面多设计为圆形，不论在其修补、制造过程中，还是在其安装配合精度要求上，都容易满足工程需要。另一方面，推杆运动过程中受到的阻力较小，动作简单可靠。推杆数量设计为一个塑件8个，每个推杆高度h为45mm，总长度为180mm，尾部台肩直径为6mm，工作部分直径为3mm，其形状设计如图5.8所示。图5.8 推杆形状5.6 冷却系统的设计模具的温度直接影响模具的注射周期。在注射成型过程中，应尽量避免模具温度的较大的波动。模具温度过高，则会造成产品的变形，降低了生产速率。而模具温度过低则会影响熔体的流动，不利于塑件成型。所以需要设计冷却系统以调节模具的温度，减少成型过程中模具温度的大幅度波动。本次设计采用直流式冷却水道，每个塑件型芯中心处、距离塑件内表面12mm处布置两条水路，水路直径为10mm。因为水的比热容较大，而且容易获取，且获取成本低，使用方便。所以本次设计所采用的冷却介质为水，并采用直流式冷却水道。冷却水道形式如图5.9所示。图5.9 直流式冷却水道5.7 排气系统的设计为了使塑件达到良好的成型效果，及时的排出模具内部的气体将会起到很大的积极作用。模具中的气体产生的方式往往有多种多样的，有的是模具本身在闭合和注塑过程中气体被熔料带入型腔中，有的是熔融塑料遇到较冷的流道产生的水蒸气，有的是保压压力不够造成内部气压过大，从而在塑件内部产生压力泡。这些气体的存在对塑件的质量有着致命性的影响，可能会产生气泡、凹穴、表面质量极差等现象。另外气体不能及时的排出模具，也会影响到塑件的成型周期，内部压力偏大造成熔料的流速、充型能力达不到要求，所以应当设计合理的排气系统将模具中的气体及时排出。在本次模具设计中，将模具中的气体排出的方式主要为利用模具中各个零件之间存在装配间隙，将气体从这些间隙中排出。5.8抽芯机构的设计由于该塑件比较小，成型孔的尺寸和深度较小，抽芯力不是很大，采用斜导柱侧抽芯机构，运动灵活，操作简单，生产效率高，也是最常见，使用率最广的抽芯机构。特别是在抽芯距离短和抽拔力不太大的情况下更为适应。5.8.1斜导柱分型与抽芯机构斜导柱抽芯机构系由斜导柱、滑块、侧型芯、压紧块和滑块定位装置等组成，其特点是结构紧凑，制造方便，动作安全可靠。斜导柱抽芯机构主要由开模力通过斜导柱作用于滑块上的分力驱动其朝一定的方向运动，从而完成抽芯动作。5.8.2斜导侧向分型与抽芯机构应具备以下基本功能a. 能够保证不引起塑料变形的情况下准确的抽芯和分型；b. 运动灵活、动作可靠,无过分磨损现象；c. 具有必要的强度和刚度；d. 配合间隙和拼缝线不溢料。a、 b、c要求相结合，可以保证塑件必要的尺寸精度。b、c要求相结合，可以保证模具具有较长的工作寿命。5.8.3斜导柱抽芯机构的有关参数计算抽芯距S 指型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模的位置时，型芯或滑块在抽芯方向所移动的距离。通常抽芯距等于侧孔深度加23mm的安全系数。计算公式为： （10.1） 代入数值得：。5.8.4斜导柱倾斜角的确定倾斜角不仅决定抽芯距离和斜导柱的长度，而且决定着斜导柱的受力状况。当倾斜角增大时，斜导柱受力状况变坏，但为完成抽芯所需的开模行程可减少；反之，当倾斜角减少时，斜导柱受力状况有所改善，可是开模行程却增加了，而且斜导柱长度也增加了，这会使模具厚度增加。因此，斜导柱倾斜角过大或过小都是不好的，一般取1020，最大不超过25.本设计中选取值为18如图5.10所示斜导柱安装形式。图5.10斜导柱5.8.5斜导柱长度的计算 （10.4）式中 D斜导柱固定部分大端直径（），取17； h斜导柱固定板厚度（），为20； d斜导柱工作部分直径（），为12； s抽芯距（），为4；斜导柱的倾斜角，实际生产中，往往取1225之间，本设计中取20。 通过计算得：L=60mm。5.8.6斜导柱的结构斜导柱材料取T8A，热处理硬度为5055HRC，表面粗糙度为0.8，斜导柱与模板之间采用过渡配合H7/m6，与滑块上斜导柱孔采用间隙配合H7/n6。第六章 模具经济性分析本次设计从设计之初，就考虑到成本和经济性、环境性问题，前文中多有提及，这里简单总结。从生产角度，因为产品要求大批量，一模一腔固然使模具结构简单，设计成本低，但显然生产周期过长，占用的资源过多，影响其他产品计划部署，所以一开始就否定了此方案。后又结合注塑机选择和模具结构设计的复杂性，最终采用一模两腔的形式。此方案也是兼顾了提高塑件的成型效率和设计周期，有效地降低生产成本。同时设计较为合理的模具结构和选择合理的工艺参数有效地提升生产过程中的经济效益。从模具寿命角度，设计通过分析知，最佳浇口位置位于塑件中心地带，于是采用点浇口，且每个塑件上采取多浇口环型布置，这样既符合最佳浇口设计，也加快了成型周期。在设计成型零部件时，考率材料收缩率波动性等对塑件质量的影响，而不是仅仅提高模具制造精度来提高，否则制造困难且成本较高。在浇口形式的选择上，也是对比分析点浇口与测浇口对塑件的影响，最终采用点浇口。考虑到冷却装置对模具寿命的影响，通过分析，也是采用了结构形式简单的直流式冷却水路，加工容易。另外从材料利用率看，点浇口形式的流道、分流道结构简单、较短，造成的凝料较少，社会资源浪费少。另一方面，前文也提到过，选择点浇口容易实现余料的自动脱模，减少了人力和物力，对于生产来说，就更容易实现自动化生产，加快工程进度，提高生产效益。 本次模具设计全部成本费预计费用按以下计算法：模具价格=材料费+设计费+其他。其中各项比例大致为：材料费占比20%30%，设计费占比12%20%，其他占比50%68%（包括加工制造、运输、试模、人工等）。本次设计主要使用的钢材为45钢、T10A、Q235、P20等。其中使用45钢的零件有：动模座板、推板、推板固定板、支撑板、动模板、定模板等；使用Q235的零件有：垫片、定距拉杆、各规格螺钉等；使用T10A的零件主要是浇口套、复位杆、推杆、斜导柱等；使用P20的零件有：楔紧块、定位圈等。其中型芯和侧滑块采用Cr12MoV材料。45钢的价格为5200元/吨；T10A的价格为5500元/吨；P20的价格为13000元/吨；Q235的价格为3600元/吨。钢材的密度统一取7.85g/cm3。经测算，材料费约为4000元，取总费用的25%；设计费取总费用的12%，约为1920元；其他费用取总费用的63%，约为10080元。所以本次模具设计总成本约为16000元。 总之，模具的设计不能忽略经济性和环境性问题，一味地只强调结构的可行性和设计方便。本次设计更多地从长远出发，用发展地眼光，充分地进行模具的经济性分析并将之付诸于实际。第七章 结论本次设计的模具为曲面多孔异形件塑料模具设计。曲面多孔异形件外形较为复杂，结构上起支撑作用。总体思路是先进行分析塑件的最佳浇口位置，再对比分析选择浇口的类型，确定为侧浇口后，优先考虑两板模设计。确定模具类型后，对塑件进行工艺性分析，合理设计和布局型芯、型腔。确定注塑机型号和型腔数量后，用UG初步选择模具的标准模架，开始对模具整个结构进行设计。鉴于零件结构的特殊性，本次设计采用了创新的手法：在型芯的设计时，没有采取设计整体式，而是采用活动镶件固定在型芯上。毕业设计以来，通过大量阅读相关知识，深刻体会到模具设计工程的严谨性与复杂性。每一步的设计环节都需要考虑模具的整体设计，一个环节设计错误，很可能导致模具设计的失败，所以每一个环节的设计都不能凭主观臆断进行，而要经过严谨和合理的分析与设计。每一次环节设计，在阅读、查找相似结构设计时，一边学习和优化设计，同时很好的重新认识和了解多
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