基于proe的显示板三维造型及其模具设计(编辑修改稿)

基于proe的显示板三维造型及其模具设计(编辑修改稿)内容摘要：

塑料正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，防止型芯弯曲变形和嵌件移位。 （ 4）整修方便 浇口位置和形式应结合塑件形状考虑，做到整修方便并无损塑件的外观和使用。 （ 5）防止塑件翘曲变形 在流程较长或需开设两个以上浇口时更应 注意这一点 （ 6）合理设计冷料穴或溢料槽 冷料穴或溢料槽设计是否合理，直接影响塑件的质量。 （ 7）浇注系统的断面积和长度 除满足以上各点外，浇注系统的断面积和长度应尽量去小值，以减少浇注系统占用的塑料量，从而减少回收料。 13 流道设计 主流道设计 主流道是连接注塑机的喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度。 主流道的设计要点如下 [8]： （ 1） 为了便于从主流道中拉出浇注系统的凝料，以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形。 其锥角α为 20～ 40， 对流动性差的塑料，也可取 30～ 60，过大会造成流速减慢，容易形成涡流。 内壁表面粗糙度 Ra 为 m。 （ 2） 主流道大端呈圆角，其经常取 r=1～ 3mm，以减小料流转向过度时的阻力。 （ 3） 在保证塑件成型良好的情况下，主流道的长度尽量短，否则将会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多而影响注塑成型。 （ 4） 为了使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注塑机的喷嘴紧密对接。 主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径 R2=R1+（ 1～ 2） mm,其小端直径 d =d1+(～1)mm，凹坑深度常取 3～ 4mm。 喷嘴与主流道衬套的接触尺寸关系如图。 喷嘴与主流道衬套的接触尺寸关系 1） 小端直径 d=注射机喷嘴直径 d1+（ ～ 1） mm =4+（ ～ 1） mm， 取 d=5mm。 2） 主流道球面半径应为： R2=喷嘴球面半径 R1+（ 1～ 2） mm = 18 +（ 1～ 2） mm = 19～ 20mm， 取 R=20mm。 3） h=(1/3～ 2/5) R2=～ 8mm, 取 7mm。 4） 主流道的锥角α =2～ 6176。 过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。 过小锥角使凝料脱模困难，还会使充模时流动阻力大，比表面增大，热量损耗大。 该设计中取  =4176。 5） r=3mm 主流道衬套的形式 由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆 14 卸的主流道浇口套，以便选用优质钢材单独加工和热处理， 常采用碳素工具钢，如 T8A,T10A等，热处理硬度为 53HRC～ 57HRC,衬套与定模板的配合可采用 H7/m6，如图 所示。 如其大端兼作定位环，则圆盘凸出定模端面的长度为 5～ 10mm，也常有将模具定位环与主流道浇口套分开设计的。 冷料穴和拉料杆的设计 完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约 10～ 25mm 的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。 位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。 为克服这 一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。 主流道冷料穴设计成带有推杆的冷料穴，底部由一根推杆组成，推杆装于推杆固定板上，与推杆脱模机构连用。 当其被摧出时，塑件和流料凝道能自动坠落，易于实现自动化操作。 主流道冷料穴中拉料杆的设计如图 所示。 图 分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。 多型腔的模具一定设置分流道。 单腔模成型大型塑件， 若使用多浇口进料也需要设置分流道。 成型薄壁塑件，特别是塑件厚度非常小时，要使用大浇口，而且浇口应该大于壁厚。 如是直浇口应设置冷料井，以减少浇口应力，协助填充，减少塑件去除浇口时的损坏。 为保证有足够的压力充填薄的型腔，流道系统中应尽可能减少压力降，流道压降最好不要超过注塑机提供压力的巧 %。 为此，流道截面设计要比传统的大一些，同时要限制熔体的驻留时间，以防止塑料降解裂化。 （ 1）分流道的截面形状； 常用的分流道截面形状有圆形，梯形， U字形和六角形等。 要减少流道内的压力损失，则希望流道的截面积大，流道的表面积小， 以减少热损失。 因此可用流道的截面积与周长比值来表示流道的效率。 本设计 采用圆形 分流道，截面形状如图。 15 图 分流道截面 （ 2）分流道的截面尺寸； 分流道的尺寸应根据塑件的成形体积，塑件壁厚，塑件形状，所用塑料的工艺性能，注塑速率以及分流道的长度等因素来确定。 该设计中分流道尺寸为 mm3。 （ 3）分流道的布置； 分流道布置如图。 图 分流道分布图 （ 4）分流道设计要点； 分流道的设计要点是： 1） 分流道对熔体的阻力要小，应首先保证足够的注射压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下，分流道的截面积与长度尽量取小值，尤其对于小型塑件更为重要。 分流道转折处应以圆弧过度。 2） 各型腔均衡进料，为次当塑件的形状，大小相同时，各分流道的截面积和长度都要对应相等，各支分流道长度也应一致，并尽量取短。 平衡式布置的分流道能满足这一点。 当一模同时成型几个不同形状及大小或不同重量的塑件时，各分流道的截面积及长度对应与塑件相适应，大多通过平衡计算确定。 表面粗糙度要求达到 为佳 3） 分流道 较长时，在分流道的末端应开设冷料井 4） 分流道位置可单独设在定模板或动模板上，也可同时开在动，定模板上，合模后形 16 成分流道截面形状，这主要取决于模具结构，塑料特性及塑件脱出方法。 5） 通常分流道多开设在模具的一边以有利于开模时将流道凝料脱出。 6） 分流道与浇口的连接处加工成斜面，并利用圆弧过渡，有利于塑料熔体的流动及填充。 浇口设计 浇口的基本作用是使分流道来的熔体产生加速，以快速充满型腔。 浇口在大多数情况下是整个浇注系统中截面最小的部分（除直接浇口外）。 当熔体通过狭小浇口时，其剪切速率增高， 同时由于摩擦作用，熔体温度升高，熔体粘度降低，流动性提高，有利于填充型腔，获得外形清晰的制品。 当浇口截面尺寸过小时，压力损失大，冷凝快，补缩困难，会造成制品缺料、缩孔等疵病，甚至还会产生熔体破裂形成喷射现象，制品表面出现凹凸不平。 相反，浇口截面尺寸过大，注射速度降低，温度下降，制品可能产生明显的熔接痕和表面云层现象。 所以浇口形式、大小和位置的选择，数量多少，在很大程度上决定了成品质量的好坏，也影响着制品成型周期的长短。 浇口类型 [9] 浇口形式较多，一般可分为直接浇口、中心浇口、侧浇口、点浇口、潜 伏式浇口及护耳浇口等。 一般来说小浇口优点较多，它可以增加熔体通过的流速，充模容易，这对于塑料熔体粘度对剪切速率较敏感的塑料，如聚乙烯、聚苯乙烯等尤其有利；小浇口对熔体有较大的摩擦阻力，结果使熔体温度明显上升粘度降低，流动性增大，有利于薄壁复杂制品的成型。 （ 1）直接浇口 ：又称主流道型浇口，其优点：利于排气和消除熔结痕，模具机构简单而紧凑。 缺点：周期延长，超压填充，容易产生残余应力。 适用于单腔模。 （ 2）侧浇口 ：一般开设在分型面上，由塑件侧面进料，广泛使用于多腔模。 浇口与分流道相接处采取斜面或圆弧过度。 （ 3）扇形浇口：它是矩形侧浇口的一种变异形式，此浇口的加工虽困难一些，但有助于熔体均匀地流过扇形浇口。 优点：使塑料充模时横向得到更均匀的分配，降低制品的内应力和带入空气的可能性。 常用来成型宽度较大的薄片状制品。 （ 4）平缝式浇口：其特点是将浇口的厚度减薄，而宽度取作浇口边制品宽度的 1/4 至全宽，浇口台阶长约。 （ 5）环形浇口：优点：进料均匀，流速大致相同，空气容易顺序排出，同时避免了侧浇口的型芯对面的熔结痕。 主要用于圆筒形制品或中间带有孔的制品。 （ 6）轮辐式浇口：这种浇口将整圆周进料改成了几小 段圆弧进料，优点：去除浇口方便，浇口回头料较少。 缺点：熔结痕增多，塑件强度受到影响。 （ 7）潜伏浇口：采用潜伏浇口只需要两板式的单分型面模具，而采用点浇口则需要三板式的双分型面模具。 （ 8）点浇口：是一种断面尺寸很小的浇口。 优点：自行切断，无需修剪浇口，生产效率高。 单腔模多腔模均适用。 断离后的点浇口凝料可以由手工取出或靠点浇口自动脱落机构 17 脱模。 通过分析比较，选择浇口为侧浇口。 浇口位置的选择 浇口设计很重要的一方面是位置的设计，浇口位置选择不当会使塑件产生变形、熔接痕、凹陷、裂纹等缺陷。 浇口位置 对制品质量影响极大，在选择上应注意以下几点：避免熔体破裂在塑件上产生缺陷；考虑分子定向对塑件性能的影响；有利于流动、排气和补缩；在多腔模中，各个型腔浇口方位必须保持一致；减少熔结痕和提高熔结痕的强度；校核流动距离比；浇口位置应使浇口便于修整；防止料流将型芯或嵌件挤歪变形。 一般说来，浇口位置选择要遵循以下原则： 1) 浇口位置的设置应使塑料熔体填充型腔的流程最短、料流变向最少； 2) 浇口位置的设置应有利于排气和补缩； 3) 浇口位置的选择要避免塑件变形； 4) 浇口位置的设置应减少或避免产生熔接痕 、提高熔接痕的强度。 根据以上几点和本套塑件的形状、尺寸、精度要求，确定把浇口位置开在如图。 图 6 成型零件的设计 成型零件的结构设计主要是指构成模具型腔的零件，通常有凹模、凸模、各种成形杆和成形环。 模具的成型零件主要是凹模型腔和底板厚度的计算，塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底板厚度过小，可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏；也可能因刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料飞边，降低塑件尺寸 精度并影响顺利脱模。 因此，应通过强度和刚度计算来确定型腔壁厚，尤其对于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能单纯凭经验来确定型腔壁厚和底板厚度。 注射模具的成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括了凹模、型芯、成型杆等。 凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的内表面，成型杆用以形成制品的局部细节。 18 成形零件作为高压容器，其内部尺寸、强度、刚度，材料和热处理以及加工工艺性，是影响模具质量和寿命的重要因素。 设计时应首先根据塑料的性能、制件的使用要求确定型腔的总体结构、进浇点、分型面、排气部位、脱模方式等 ，然后根据制件尺寸，计算成型零件的工作尺寸，从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸，以及机加工工艺要求等。 此外由于塑件融体有很高的压力，因此还应该对关键成型零件进行强度和刚度的校核。 在工作状态中，成型零件承受高温高压塑件熔体的冲击和摩擦。 在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸和表面。 在开模和脱模时需要克服于塑件的粘着力。 在上万次、甚至上几十万次的注射周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑件制品的相对质量。 成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高压容器，它的强度和刚度必须在容许范围内。 成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素 [10]。 成型零件的选材 对于模具钢的选用，必需要符合以下几点要求： （ 1）机械加工性能良好。 要选用易于切削，且在加工以后能得到高精度零件的钢种。 （ 2）抛光性能优良。 注射模成型零件工作表面，多需要抛光达到镜面， Ra≤ m。 要求钢材硬度在 HRC35～ 40为宜。 过硬表面会使抛光困难。 钢材的显微组织应均匀致密，极少杂质，无疵斑和针点。 （ 3）耐磨性和抗疲劳性能好。 注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还 受冷热温度交变应力作用。 一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不以采用。 所选钢种应使注塑模能减少抛光修模次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到所计划批量生产的使用寿命期限。 （ 4）具有耐腐蚀性。 对有些塑料品种，如聚氯乙稀和阻燃性的塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。 成型零件对钢材的选用参考：如表 [11]。 表 塑料与制品 型腔注射次数。