导航仪固定装置吸盘底座逆向建模及塑料模具设计.docx

天津职业技术师范大学
Tianjin University of Technology and Education

毕 业 论 文

专 业： 材料成型及控制专业

二〇一四年六月

导航仪固定装置吸盘底座逆向建模及塑料模具设计
Navigator fixtures sucker base inverse modeling and plastic mold design

2014年 6 月

摘 要
本课题主要针对注塑模具的设计，导航，通过研究固定装置底座吸盘，吸盘基地选择材料时要保护环境，可以吸附高皮肤纹理和光滑的表面，温度低，表面光泽度好，最后选取了丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）。经过对塑件进行工艺的剖析和对比,最后设计出了一副注塑模。该课题从从产品结构工艺，模具的具体结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的布局、侧抽机构、顶出
系统、冷却系统、注塑机的选用等有关参数的校核都有具体的设计。
对模具设计塑料零件，如何提高成形质量，如何保证外观的要求是关键所在。针对其成型特点设计了塑件结构及其注塑成型模具。首先分析了该塑件成型工艺特点且用逆向工程采集数 据后用Geomagic Studio 软件处理数据，继而应用UG创建了塑件的几何模型，再运用Moldflow软件对 塑件的最佳浇口进行模拟。
整个设计过程通过模具可实现塑性加工技术所需的部分，在上网查阅和参考了大量纸质文献后，完成了此次设计。
关键词：注塑模；吸盘底座；分型面

目 录
前 言 1
1 绪论 2
1.1目前我国模具工业的发展状况 2
2 注塑件逆向部分 2
2.1 逆向工程的概念 2
2.2逆向工程的基本步骤： 2
2.3逆向工程的应用 3
2.4数据采集设备及原理： 3
2.5 点云获取的方法 4
2.6逆向处理过程： 5
3 注塑件moldflow分析. 9
3.1网格划分的结果 9
3.2 ABS材料属性 10
3.3工艺设置 10
3.4充填时间分析 11
3.5 冻结时间分析 11
3.6回路冷却介质温度分析 12
3.7回路流动速率分析 12
3.8制品最高温度，模具最高温度等分析 13
4 注塑件的设计 15
4.1 ABS塑料的性质 15
4.2 ABS塑料的相关参数和成型加工性能 16
4.3塑件结构分析 16
4.3.1 壁厚 17
4.3.2 脱模斜度 17
4.3.3尺寸精度 17
4.3.4 塑件的表面质量 18
4.4 注射机的选择 18
4.4.1 注射机基本参数 18
5 模具结构方案的确定 20
5.1 分型面的确定 20
5.2 型腔数目的确定及型腔的排列 21
5.3 浇注系统的设计 21
5.3.1 浇口的确定 22
5.3.2 浇口位置的选择 23
5.4主流道设计 24
5.5 分流道的设计 25
5.6冷料穴 27
5-7 浇注系统的平衡 27
5-8推件方式的选择 28
5-9排气系统的设计 28
5-10 合模导向机构设计 28
5-11成型零件的设计与加工工艺 29
5-11-1 主要成型零件的尺寸计算 29
5-11-3 抽芯距的确定 30
5-11-4斜导柱设计 31
6 模具总装配图: 32
7 致谢 35
8 参考文献 36

前 言
蓦然回首，岁月似光，在不知不觉间，丰富而精彩的大学五年生活即将结束，在这五年的生活里，从一个不懂什么叫模具什么叫逆向的新生，一路成长为一个可以单独完成一套模具设计的毕业生，这一路走来很辛苦但是却很快乐。这次毕业设计做的是汽车内导航仪固定装置的一个塑件，现在汽车已经普遍进入每个家庭中了，人们对它的需求也越来越大，所以做好汽车内部塑件的设计也越来越重要。这次毕设是对自己专业知识的一次检验性的考核，从而检查出自己哪些地方还存在欠缺。
此次设计主要是分三个部分：
1． Geomagic Studio 12点云逆向处理
2． Moldflow 注塑件分析
3． UG建模及模具设计
具体内容是 1逆向部分Geomagic Studio 12的建模，先扫描出零件的一些曲面，通过三坐标扫描完进行了处理，处理的过程就是先点阶段---点云编辑，点云数据注册&合并，多边形基本编辑命令，基本曲面创建，创建3D 特征。2导入到UG里面进行建模，补充一些地方，曲面通过云集来构造，最后得到完整的实体。3实体建模完成之后利用moldflow分析浇口位置，得到最佳的位置。4利用UG里面外挂HB_MOULD5.5进行模具的设计。
经过一个多月的设计，我遇到了很多问题，比如如何确定分型面，如何设计侧抽芯，怎样设置浇注系统和溢流排气系统等。而且在做的过程中也存在以下问题：1模具有些非标准结构需要自己绘图设计:2零件的分析过程还不熟练。 3模具设计完成后结构的合理性和经济性。经过在指导老师和图书馆查找资料的方法下解决了这些问题。
最后感谢余老师在这次设计中给予的指点与改正，在设计中可能有一部分经验不够存在问题，在此也希望各位老师给予建议与指正。

1 绪论
1.1目前我国模具工业的发展状况
  目前，塑料模具具有许多优异的性能和特点，近年来已被广泛应用在各个领域越来越多，特别是注塑模具的塑料成型的必要工具，因为它成型效能高，易成 型复 杂的形状制品，并且可以实现自动 化生产，得到了疾速地发展，在我国其成 长速度之快，需求量之大是空前 绝后的。同时其技术水平也得到了迅速发展和升高，新的设计结构层出不穷，古板的设计理念不断更新，并渐渐减少和发达国家之间的间隔。为了适应用户对模具制造的需求，模具将有如下发展趋势：
（1）模具大型化。 一是对生产规 模越来越大的模 具，另一方 面，也是由于 高生产率的需求与 发展。
（2）模具制造精度越来越高。十几年前，精细模具的的加工精度为6μM，如今已经达到了2M－3.5μM，不久之后1UM精度的模具即将上市。跟着零件微型化及精度要求的提高，模具的加工精度要求在1μM以内，如此，模具的制造精度就需要进一步的提高。
（3）随着经济的日益发展，塑料模的比例也在不断地提高，而且由于机械零 件的复杂系数和精 度的不停提 高，对于塑料模的要求也是变得越来 越高。
（4）模具技术将继续改善，中高档模具的比例也会继续增加，这是由市场趋势带来的产品结构调整。
（5）伴 着热流道设计的技巧日渐普及应用，很多塑料生产厂家所生产的塑料模具有超过一半用上了热流道技术，有的已达80%以上，热流道模具在塑料模具中的比重将渐渐提高。因为应用热流道技术的模具可以提高制件的生产率和质量等，并且能够大幅度的节省制件的原材料，就目前来看热流道技术应用在国外发展很快，已非常广泛。
（6）多功能复合模具将进一步发展。新式的多功能复合模具是在多工位级进模基础上开发出来的，一副多功能模具除了冲压成形零件外，还包括叠压、攻丝、铆接 和锁紧等拼装任务，这类多功能复合模生产出来的零件不再是单个零件，而是成批组件，触头与支座的组件、电器及表类的内芯组件等。
（7）当前塑料成形工艺在不断进步和完善，一些气 辅类模具及适应高压注射成型等工艺的模具也跟着成长。为了确保塑件的尺寸精度、几何形状精度和外观精度等，以后高压注射成型工艺和注射压缩成型工艺也会得到更为重视的发展。在注射成型中，成型件精度的最大影响因素是成型收缩，因为高压注射成型可减小树脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。
（8）进来看到一些快速成型模具也在很多地方被提到。如今是小批量多种类生产的时代，在21世纪，这种生产方式占了工业生产领域的75%以上。一方面是制品使用周期时间短，另一方面是花样不停地改变，如此便要求了模具的生产周期越短越好，所以快速成型 模具就会很大程度上引起人们的重视.
2 注塑件逆向部分
2.1 逆向工程的概念
逆向工程(Reverse Engineering，RE)，是一种以现有的实物，软件，影像等已经完成的成品作为研究的对象，然后再用一些相关的技术进行研究和分析，进一步开发出相同产品的更先进的技术。其中实物反求的应用最为广泛。单一地说．逆向工程就是按照已经存在的产品模子，逆着反着设计出新数据新产品的一个过程，其具体过程如下图所示：
图2-1 逆向过程
2.2逆向工程的基本步骤：
(1)分析阶段：此阶段是对逆向处理目标的功能，原理，结构形状、以及材料的性能、加工 工艺等方面施行全面、深入地了解。确定关键技术的主要特点，对相关的特点和不足做出评价。
(2)再设计阶段：此阶段包含了对 样本模型测量的规划、模型的再次构造、修改设计等．
(3)产品制造阶段：经过了以上两个阶段的分析，再进行cad建模最后进行制造和生产。

图2-2 逆向演化过程

2.3逆向工程的应用
a. 因为某些原因，一些产品或模具是无计划无CAD模型，但需要对产品加工，模具制造，有限元分析，然后对逆向过程建模的需要。
b. 零部件的外表面设计尺寸要求较高的，例如一些高端电子产品和汽车模具的设计都是很难利用CAD软件完成。通常需要确定模型，利用逆向工程方法生成的CAD模型。
c.将逆向工程和快速原型制造工程互相结会，从而生成产品的设计、制造、检测实现快速测量、设计、制造、再测量修改的反复过程，则可以以较高的效率完成产品的初始设计。
d.计算机辅助检测在质量控制的企业，往往很难检测出形状复杂的产品，现在使用逆向工程的方法对产品的测量，并比较了实测数据和理论模型，最后就能很轻松的分析出产品制造误差。
e.检测数字化模型：数字模型检测：加工后的零件，扫描测量后，设计了一个CAD模型，利用逆向工程软件，最后原始设计数据模型的CAD和计算机进行比较，以便找到制造误差，
2.4数据采集设备及原理：
本次数据采集采用三坐标机采集。

图2-3
数据的完整性和准确性主要有以下几点决定的：
a 测量方法本身的精度；这一点就需要个人经过大量的技术训练来掌握的测量方法。与个人经验有关。
b 仪器的精确校准；这一点和仪器本身的精度有关，精度越高测量越准。
c 测量范围的限制、阻挡；有些地方难以扫描，比如盲孔，阶梯孔之类。
d 采集数据有时会发生局部缺少、如果被测物体表面光洁度低等。都会影响到数据的采集，此时就需要用到其他的显影方式来进行数据采集。这里就不一一介绍这些相应的显影方式了。
采集完数据后，先在Geomagic Studio 12进行点云预期处理，然后再用UG建模。
2.5 点云获取的方法

图2-4

2.6逆向处理过程：
1.在Geomagic Studio 12中处理点云数据，该零件总共约65万个点

图2-5

2. 删除体外弧点与封装
此时的坐标系还没更改，处理一些不需要的点，处理完之后进行封装。把零件以外的一些不需要的点云删除，调整坐标系，删除体外弧点，选择非连接项删除。最后封装。如图所示

图2-6
3．多边形网格的处理
在这一过程中，首先通过尖峰，对一些问题如自相交，小零件网格医生检查分析，非流形边，高折射率的边界等。然后进行快速平滑处理，对于一些细节的地方需要用砂布处理，保证面的光滑，平滑的过程中不能影响到本身数据。网格处理结果如图所示：

图2-7
从上图中可以看出在扫描的过程中一些地方没有被扫描到，有些地方是规则的图形，所以就没有细致的扫描，实际中通过测量数据得到，主要需要的是没办法测量曲面，拐角等地方。在此处理过程中零件的表面上有许多孔洞，需要通过填充孔来实现，填充孔的方式很多合理的选择，效率将得到很大的提高。需要零件是对称的所以可以做一半通过镜像得到另一半节省处理的过程。具体处理程度如下图所示：

图2-8
4. 曲面部分的处理
三角形处理完了之后，接着就是做曲面部分的处理，精确的曲面造型，然后选择自动造面。
最后得到的零件也许是还不够完善，需要导入UG里面进行再次建模，得到与实际的零件相匹配的零件图。

图2-9
5. UG再建模

图2-10
3 注塑件moldflow分析.
3.1网格划分的结果
中性面的网格要求最大纵横比小于6 ，匹配率85%以上，只有达到此要求才能进行moldflow后续内容的分析。

图3-1 网格划分
3.2 ABS材料属性

图3-2 ABS材料属性
3.3工艺设置

图3-3

图3-4

3.4充填时间分析
经过分析所得时间为1.844s，零件侧边位置充填时间相对较长，其原因是此位置离浇口较远且相对较厚，所以充填时间长。

图3-5
3.5 冻结时间分析
冻结时间果如图，通过分析得出，塑件大部分位置在25s就能冷却，就是两凸台
部分比较难冷却，需要时间长点，要减少厚度，保证冷却时间大体相同。

图3-6

3.6回路冷却介质温度分析
图3-7
3.7回路流动速率分析

图3-8
3.8制品最高温度，模具最高温度等分析

图3-9

图3-10

图3-11
4 注塑件的设计
4.1 ABS塑料的性质
ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种聚合而形成的高聚物。它是一中热塑性工程塑料。该材料的综合性能很好，经过查资料可以总结为抗冲击性能高，机械强 度高，尺 寸稳定不易变化，且耐化 学性，电性能良好;易于成型和和机械加工，表面可以镀铬等装饰性颜色。将以上的优点互相结合，使得该材料具有优良的综合性能。其具体性能有：
一般性能
ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可制作为多种颜色，而且有较高光泽度。ABS材料的相对密度约为1.05，吸水 性较高。结合ABS和其他材料的性能比较好，有利于表面印刷，涂层和涂料等。ABS的氧指数为18～20，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的肉桂味。
电学性能
ABS电气绝缘效果好，而且几乎不受温度，湿度和频率等的影响，可以用在许多环境。。
环境性能
ABS是不受水，无机盐和酸，但溶于氯化烃，醛和酮，由冰醋酸的影响，植物油和其他侵蚀造成应力开裂。ABS在室外阳光的作用下易产生降解；在室外半年后，抗冲击强度降低。
热学性能
该材料的热变形温度大致是93~118℃，制品经过退火处理后还能升高10℃。ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧 性，-45~100℃的温度环境中仍然可以使用。
力学性能
ABS有较好的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又有耐油性，可以在中等载荷和转速下的轴承下使用。但是ABS的抗弯曲强 度和压缩强 度在同类材料之中是属于较差的。而且温度也会对该材料有一定的影响。
ABS塑料的加工性能
ABS的热稳定性好，不轻易出现降解。ABS的吸水性较高，所以在成型前先要进行干燥处理，干燥条件为温度80~90℃，时间2~4h；对一些特殊要求的制品(如电镀等)的干燥条件为温度大约是70~80℃之间，时间18~20h内。ABS制品在加工中易产生内应力，应力是容易在ABS产品的加工生产中出现的，最后应进行退火处理，再冷却至室温即可。
ABS的熔 体流动性好，虽然比 PVC和PC好一些，但是也比PE、PA这些材料差；ABS的流动属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速度都有关系
4.2 ABS塑料的相关参数和成型加工性能
成型特性
吸水性能较高，含水量应小于0.3%，使用前须充分干燥，要求表面光泽的塑件应预热干燥
没有定型料，形成每个物种的特性的机械性能是不同的，应确定成型方法及成型条件。
流动性中等，溢料0.04mm左右
比聚苯乙烯加工困难，应采取高熔体温度，模具温度（对冲击型耐热，高的影响，树脂，物料温度更宜高），温度在较大的材料性能的影响。材料的高温分解（分解温度250℃，聚苯乙烯分解率），高精密塑胶模具的温度要求为50 ~ 60℃，光泽和耐热材料的要求应该是60 ~ 80℃。
ABS塑料的物理、热性能

4.3塑件结构分析
从塑件的外观形状上分析得到该塑件为具有两个侧抽孔和一个底孔的中等大小零件。 结合此塑件是导航仪固定装置部分所以要求有一定的强度,为了减少壁厚塑件的一些部分都做成有抽芯的，这样能避免塑件壁厚不均与性。塑件表面部分比较光洁有利于塑件成型和脱模，能满足使用和外观要求。壁厚连接部位稍厚，其余的壁厚均匀为2.7mm左右,且符合最小壁厚要求.
该塑件要求表面质量良好，无流纹，蚀点等注塑缺陷，这都将给成型带一定的难度。
4.3.1 壁厚
塑件壁厚不能太小，这是因为在使用上必须有总够的强度和刚度，在装 配时可以承受夹紧力；熔体在模腔中充满；脱模脱模机构承受冲击和振动。壁厚不宜太大，否则材料太多，不仅会增加成本，并增加形成时间和冷却时间模具和生长周期。受应力影响壁厚均匀的产品，会因为塑件的固化或冷却速度不同步从而使收缩不均匀，导致内部应力的塑料部件，使得塑件翘曲变形，该塑件侧壁均为2.7mm，最小壁厚大于塑料成型，有较高的成型性能
4.3.2 脱模斜度
为了使塑料制品更方便脱模，防止塑件脱模的外表面擦伤，因此应平行于表面的脱模方向设有合理的脱模斜度。其大小主 要是由塑料的收缩率、塑料制品的形状和壁厚以及制品的部位来决定。根据该制件的特征，可以很直观的发现与脱模方向平行的表面不是外表面，所以不要脱模斜度。
4.3.3尺寸精度
经过研究发现该塑件的表面精度要求为一般精度，按照塑件精度等级的选用，对与未注公差取MT5计算[3]。经过查公差表，具体塑件的尺寸如下
塑件的外形尺寸: 60.3mm, 15mm, 4.18mm,5mm, 26.13mm, 54.3mm, 53.1mm,25.13mm, 23.62mm, 10.05mm,
2.71mm,
塑件的孔尺寸: 6mm， 9mm， 11 mm
塑件立体图形：

图4-1 塑件尺寸标注

4.3.4 塑件的表面质量
塑料制品表面质量包含：有没有黑点、条纹、凹痕、起泡等的产生，而且表面光泽性和表面粗糙度的一些不足也应该及时处理。以上表面的缺点都是要要极力避免的；表面光泽性和表面粗糙度要根据塑料制品的使用要求来决定
研究分析该塑件后，最基本的外观要求是不允许有麻点，气泡，凹痕等注塑缺点的，在浇口的设计方面同样要保持塑件的整体性，该塑件的内表面无特殊要求。外表面粗糙度可取Ra0.2，内表面粗糙度则可取Ra1.6
4.4 注射机的选择
4.4.1 注射机基本参数
注射机的基本参数包含这几类：注射机的类型，最大注射量,最大注射压力,最大锁模力、最大开模行程，最大模厚最小模厚、还有嘴喷的球面半径、最大成型面面积等
1、 主要类型有: 卧式、立式、 直角式。
2、 最大注射量的选择。
注射机最大注射量是指注射机一次注射最大熔料的重量或容积的量。 其具体公式为：
塑件十浇注流的总量=0.8 公称注射量
3、 注射面积核定。
最大注射面积是指在模具分型面上塑件投影面积的最大值. 查阅相关资料发现规定了作用在该面积上型腔总压力要求小于注射机的总压力。
4.4.2 初择注射机

计算塑件的体积:
根据零件的三维模型，利用moldflow分析软件的结果为：

浇注系统的体 积： V≤0.8V
31.6cm3≤0.8V
V≥39.5 cm3

b.计算塑 件的质量
在确定了ABS的密度为1.06 g/之后，利用公式M=V.p可计算得
塑件的质量：M1=V1*p=22.785g 
  该塑件和浇 注系统的总质量：M=V*p=33.18 g
c.最大与最小模具厚度
该设计最后所设计出来的模 具厚度H应在 Hmin<H<Hmax范围内
测量数据后确定Hmin=300mm Hmax=450mm
所以模具的闭合厚度H=335mm
该设计设计为一模两件的模具结构，利用以上计算所得数据，查表3-4[1] 后则选用卧式柱塞式XS-ZY-500, 其基本参数如下

结构形式
卧式
最大开模行程/mm
500
注射方式
螺柱式
喷嘴
球半径/mm
20
螺杆直径/mm
65
孔半径/mm
φ4
最大注射量/g
500
定位圈直径/mm
φ150.0
注射压力/Mpa
104
顶出
中心顶出孔径/mm

琐模力/Kn
3500

两侧顶出
孔径/mm
φ24.5
最大注射面积/cm3
1000
孔距/mm
530
模具最大厚度/mm
450
模板尺寸/mm×mm
750×850
模具最小厚度/mm
300
机器外型尺寸/mm×mm
6500×1300×2000

5 模具结构方案的确定
5.1 分型面的确定
分型面是指定模和动模相结合的部分。塑料在模具型腔内凝固形成塑件，在成型冷却完成后将塑件取出来，就必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，定模和动模便由此产生。通常在选却分型面时用到以下5个原则： 
1) 分型面的选择应该有利于脱模：分型面应取在塑件最大尺寸处，而且塑件在开模后尽量留在动模部分，由于推出机构和抽芯机构通常设置在动模，则将型芯设置在动模部分，这样有利于整体的布置，在塑件冷却后由于收缩包紧型芯，这样便使塑件留在动模，这样有利脱模。
2) 有利于浇注系统的布置
3) 保证塑件的外观质量和精度要求。  
4) 简化磨具结构，便于模具加工 
5) 有利于侧向抽芯， 
综上所讲，此塑件的结构采用哪一种设计方法，都必须得先确定分型面，在最初设计时，分型面的选择决定了该模具的结构，如果分型面选择不准确，有时便会使得模具的结构变得很复杂。该塑件为底座，外形表面质量要求较高。在选择分型面时，根据分型面的选择原则和moldflow的分析，最终决定该塑件的分型面选择如图所示。

5.2 型腔数目的确定及型腔的排列
因为此塑件有两个侧孔需要进行侧抽芯，考虑到成型时受力平衡和模具制造的难度，以及生产效率和经济性等，设计模具时应确定型腔的数目。该塑件采用一模两件成型，型腔均匀分布如图所示，如此便有利于浇注系统的安 排和模具受力平衡。在实际生产的过程中多型腔模具加大产量；而且在模具使用与加工上，型腔 对称的分布，便于料流的流 动方向，进料时降低了熔融塑料型芯型腔内壁的冲击力，如此保护了模具使模具寿命提高，而且模具的温度和受力也会保持平衡。
5.3 浇注系统的设计
浇注系统的组成主要有主流道、分流道、浇口和冷料。在浇注系统的设计必须确定造型位置，这样的设计是很好的，两个腔模，浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要组成部分，注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性 能，尺寸精 度）都 有直接影响。

5.3.1 浇口的确定
浇口主要是指主流道和分流道与型腔之间的连接部分，简单的说浇口就是浇注系统的终端。
在设计浇口时，首先先要选择浇口类型，根据以下几种浇口的优缺点比较，可以选择出最合适的浇口
1) 直接浇口：在产品或产品背面的表面处设计浇口位置，其特点是塑料从浇口料进入模腔，流程较短，压力损失小，但由于大尺寸的通道，冷却凝固时间长，需要更长的保压冷却的时间，较大的残余应力容易产生，从而导致翘曲，同时产品，在塑件的浇口料 需要纠正。
2) 点浇口：浇口可自行切段，利于自动化操作，浇口残留痕迹小，但压力损失大，需采用三板模。适用于形成的表观粘度随剪切速率的减小，塑性扩展熔体，粘度较低的塑件。
3) 潜伏式浇口：一般情况下是在塑件的隐蔽处，凝料时可以动脱落，而且不影响塑件外观，但是对于强韧塑料（如PA）或脆性塑料（如PS），不能使用潜伏式浇口的。
4) 侧浇口：塑件容易产生一定收缩缺陷，注射压力损失大，有熔接痕，且排气效果不良。
该塑件要 求外形美观，不产生熔接痕。若果采用直浇道，则制品上表面将留下明显的进胶痕迹；如果用点浇口，制件在成型后脱模机构将会复杂化，增高模具的制造成本；如果采用侧浇道，也会在制件的表面留下浇口痕迹。
综上考虑，采用点浇口，这样制品在外观上成型不会留下进胶痕迹。浇口具体位置如图5-2所示

图5-2 浇口的类型

5.3.2 浇口位置的选择
在确定了浇口类型后，现在进行浇口位置的确定，浇口位置的布置对于塑件成型至关重要，因此为了提高塑件质量，且要达到设计要求。一定得认真考虑浇口位置的选择，经过前期moldflow的分析，做到以下几个要求，则可以设计出符合要求的浇口。
浇口应该选在不影响塑件外观的部位，因为有时去除凝料较麻烦，在塑件外表面上会留下明显的痕迹，则应先思考这个问题。
浇口应不影响到塑件的使用性能
确保塑料填充良好的前提下，应使熔体的流动距离最短从而减少压力流量损失
浇口与分流道的连接处应采用圆弧或斜面接相接，平滑过渡，这是为了减少压力损失，避免在流背压，有利于材料的畅通。
应该尽量避免由浇口位置不当而出现塑件的熔接痕。
根据塑件的具体情况，应当将浇口设计在有利于熔料流动的方向处进料。
综上所述，再结合Mlodflow对浇口分析结果，最终的浇口位置如图所示

图5-3 浇口位置分析

5.4主流道设计
主流道是指熔融塑料由注射机喷嘴喷出时最早经过的地方，它和注射机喷嘴在一条轴心线上，而且其形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有一定影响，因此，必须使熔体的压力损失最小。
根据手册查得XS-ZY-500型注射机喷嘴的有关尺寸:
喷嘴球半径:R =18mm
喷嘴孔半径:d =5.0mm
主流道设计在浇口套中，为了让主流道凝料能顺利从浇口套中顺利抽出，主流道一般设计成圆锥形，其锥角为，流道表面粗 糙度，小端直 径比注射机喷嘴直 径大0.5～1mm。现取锥 角a=4mm，小端直 径比喷嘴直径大。浇口套常常采用碳素工具钢材料所制，热处理淬火硬度达到50～55HRC。因为小端的前面是球面，其深度为(现取为)，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，则最后主流道球面半径比喷嘴球面半径大。浇口套与模板间配合采用的过渡配合 ，如图所示

图5-5 主流道尺寸
模具浇口套主流道球面半径R与注射机喷嘴球面半径R0关系为：
R=R0+（1～2）=20+1=21mm
模具浇口套主流道小端直径d与喷嘴出口直径d0的关系为：
d=d0+0.5=2.9+0.5=3.4mm
主流道要尽可能短，且少弯折，便于注射成型过程中最经济地使用原料和注射机的能耗，减少压力损失和热量损失。将主流道设计成直的，总长25mm.
5.5 分流道的设计
分流道是主流道与浇口之间的通道，通常在分型面上，起到了分流和转向的作用。分流道截面的形状主要是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积），塑料熔体的温度下降低，阻力小，流道的效率最高。该设计分流道选择为U形
一下为此次分流道选择分流道设计依据：
为了保证注射压力，足以使塑料熔体填充空腔下顺利分流，横截面积和长度应为最小值，并且是圆弧过渡。
在分流道的末端应开设冷料穴。
分流道的位置可以在定模板或动模板上分别设置，也可以同步进行设置，分流道截面形状一般在合模后形成后。
分流道长度应该尽可能短，从而减少压力损失。
分流道的内表面不要求很光滑，一般表面粗糙度是Ra1.6μm。
最后总体的分布中，要给冷却水路的布置留出来空间
据查资料得知，一般在工厂加工过程里，首先得先用铣床铣出流道，然后再用打磨机等打磨工具将模具的型腔表面磨光，以达到降低型腔表面 粗糙度的目的。最后经过思考决定本塑件采用U形断面的分流道，在一块模板上，切削容易实现，且比表面积不大，根据查表得出了其推荐直径为4.8～9.5 mm，最后取Φ8mm，据此，该模具的分流道设计如图所示：

图5-6 分流道三维图

图5-6 分流道尺寸

5.6冷料穴
在主流道正对面的动模板上，或者在分流道的末 端处来设置冷料穴，主要作用是接受前部分的料流在流动过程中冷却后，进入型腔后而影响塑 件质量，在开 模时又可以很方便的将在主流道所产生的凝料拉 出。冷料穴的半径大于主流道大端的半径，长度约为主流道大端直径。
该模具采用带Z形头拉料杆的冷料穴，具体位置是在主流道的末端，此拉料杆既起到了充当冷料穴的作用，又能在开模时将凝料从主流道中拉出最后杆留在动模一侧，这样便达到了预期设计要求，侧向移动便能取出凝料。这样便达到了预期设计要求，具体设计如图所示：

图5-7 冷料穴的设计
5-7 浇注系统的平衡
如今，一模多腔的形式普遍存在于中小型注塑模具当中
，本次设计应保证两型腔同时得到充填和成型。在塑件形状及模具结构达到要求的前提下，主流道到各型腔分流道的长度应相等、形状和截面尺寸要相同（型腔布局为平衡式）的形式，如果不相同最后就要经过调节浇口尺寸等使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。经过分析该模具的主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。
5-8推件方式的选择
该塑件可用推杆推出机构,推杆的位置安排如下:

图5-8 推杆布置
5-9排气系统的设计

5-10 合模导向机构设计
(1) 定位作用
合模时要确保动、定模的精确位置，这样做在合模后就能保证模具型腔的正确外形。
(2) 导向作用
合模时应该引导动模按一定的顺序正确的闭和，以防止凹模和凸模的损害。
(3) 承载作用
导柱在工作中承受一定的侧向压力。
3.7.2 导向机构结构及设计
模具设计通常购买标准的模具，包括导向机构。如图4-1。
5-11成型零件的设计与加工工艺
成型零件是塑料注射模具的核心部分。设计内容如下
5-11-1 主要成型零件的尺寸计算
模具的成型尺寸指的是型腔上直接用来成型塑件部位的尺寸，具体部分是型芯和型腔的径向尺寸，型芯和型腔的深度尺寸，中心距尺寸等。
尺寸的计算
成型零件工作尺寸主要先确定材料的平均收缩率，然后再按照相应的计算公式来计算，具体如下
型腔尺寸计算公式：
型芯尺寸计算公式：
中心距尺寸计算公式：

类别
塑件尺寸
计算公式
型腔或型芯的工作尺寸
型腔尺寸
60.3

61.20+0.063
54.3
54.850+0.063
10.05
10.750+0.082
25.13
25.490+0.057
5.0
5.480+0.047
53.1
53.960+0.063
4.18
4.7630+0.047
型芯尺寸
6

6.320-0.53
9
90-0.53
11
11.60-0.77
表5-9 型芯型腔尺寸设计
式中：Scp——材料平均收缩率/（％）；
δz——为模具制造公差/mm；
δc——模具磨损公差/mm；
Δ——材料公差/mm；

5-11-2 侧向分型与抽芯机构
该制件两凸台上分别有两圆孔与开模方向不同，则该模具需要侧抽芯考虑到模具加工经济性，两个侧孔使用斜导柱分型与抽芯机构，如图所示：

图5-10 侧抽芯
5-11-3 抽芯距的确定
抽芯距是指从塑件从成型位置处抽至不影响塑件取出的位置时，在抽芯方向上所移动的距离。
抽芯距一般大于制品的侧孔深度或凸台高度2～5mm：
S抽=h＋(2～5)mm
h:制品上侧孔深度。
侧抽芯距S抽1=4.36+（2～5）=6.36～9.36mm
5-11-4斜导柱设计
斜导柱的结构
斜导柱的横截面是圆形,其固定形式与合模导柱类似,但是在倾斜安装时台肩轴得被削去一部分.所以斜导柱导向部分可以做成半球型也可以做成锥台形,最后注意：锥台的斜角必须大于斜导柱的倾斜角,斜导柱工作长度部分应该不易脱离滑块的孔部分,分析研究最后决定该斜导柱导向部分设计为半球型，如下图所示：

图5-11 斜导柱的设计

斜导柱倾角a确定
斜导柱的倾角a是确定斜导柱抽芯机构工作效率的一个很重要的因 素。倾角a的取值通常是在15°～20°内,它的大小关系到开模力的大小及斜导柱所承受弯曲力的大小,同时也关系到所设计斜导柱的抽芯距，开模距离长短和工作长度的大小等。则按照塑件侧抽孔的深度,确定抽芯距=6.36～9.36mm 所以可取较大的倾斜角，在这里取18°。
斜导柱直径的确定
斜导柱在工作时主要承受弯曲应力，斜导柱直径一般是由设计者的平时所累积的设计经验来确定最后选用半径为6mm的斜导柱。
5-12注射机有关参数的校核
模具闭合高度的确定与校核
(1)模具闭合高度的确定
动模座板25mm、垫块80mm、支承板110mm、动模板60mm、定模板25mm、定模座板35mm
模具高度: 335mm

(2)模具安装部分的校核
该模具的外形尺寸为:300mm*340mm, 查表可看出XS-ZY-500型注射机的最大安装尺寸为750mm*850mm,所以可以满足模具的安装要求.
在模具厚度方面，XS-ZY-500型注射机所允许模具的最小厚度为300mm,最大厚度500mm,所以, 模厚也满足了设计要求.
(3)模具开模行程校核
注射机XS-ZY-500型的最大开模行程是500mm,满足下式计算所需的出件要求:

喷嘴尺寸的校核
该塑件浇口套的球面半径为R21，喷嘴球头半径R18，R21>R18.符合要求.

根据以上校核及经验最后我认为XS-ZY-500型注射机能够满足使用要求。

6 模具总装配图

a主视图

b左视图

7 致谢
蓦然回首，一个多月的毕业设计已接近尾声。整个毕业设计的时间不是很充裕，而且对于一个没有工作经验匮乏，难免会有很多问题考虑不周全，比如如何确定分型面，如何设计侧抽芯，怎样设置浇注系统和溢流排气系统等。而且在做的过程中也存在以下问题：1模具有些非标准结构需要自己绘图设计:2零件的分析过程还不熟练。 3模具设计完成后结构的合理性和经济性。这些问题对于我来说还是有些难以解决的，但是在余建宏老师耐心的指导及纠正下，遇到的很多问题都能很好的解决。余建宏老师平日里工作十分繁 忙，但在我做毕业设计里的每个阶段，余老师都给予了我悉心的指导，为我们及时纠正毕业设计中出现的错误。
然后还要感谢大学五年来所有老师，为我打下模具专业知识的基础；也要感谢我们同一组的同学们，正是因为有了大家之间相互的支持和 帮助，本次 毕业设计才会顺利完成。
最后，也要感谢母校五年来的大力培养。
8 参考文献

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