气体辅助注射成型模具设计和CAE分析

这种塑料是种自身具有杀菌抑菌性能的新型功能高分子材料，可应用于洗衣机内胆电冰箱内塑料制件等，前景广阔。

塑件工艺性分析咖啡壶手柄的材料为改性，手柄流线型，厚度较大，整个塑件厚薄不均，普通注塑工艺难以完成，必须采用气辅注射成型工艺次成型。

针对塑件的结构特点和外观要求，采用美国软件的专用气体辅助成型模块进行模拟分析，并考虑到模具的整体结构，最后确定浇口采用两个潜伏浇口及两个气体注入点的模具结构更为合理。

收缩率的选择在注塑成型过程中，首先将熔融塑料注射入模具型腔内，充填结束后熔料冷却固化，从模具中取出塑件时即出现收缩，此收缩称为成型收缩。

在实际的生产中，收缩率的选取原则如下对于收缩率范围较小的塑料品种，可按收缩率的范围取中间值，此值称为平均收缩率。

对于收缩率范围较大的塑料品种，应根据制品的形状，特别是制品的壁厚来确定收缩率，对壁厚者取上限大值，对壁薄者取下限小值。

收缩率的选择还要考虑到修模的余地，如凹模要选小值，型芯选大值。

由于所选择的制件材料是改性，可按其平均收缩率确定其收缩率。

分型面的创建以及体积块的分割分型面选取原则如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。

由于分型面受到塑件在模具中的成型位置浇注系统设计塑件的结构工艺性及精度嵌件位置形状以及推出方法模具的制造排气操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。

选择分型面时般应遵循以下几项原则分型面应选在塑件外形最大轮廓处，以便于使制品顺利脱模。

分型面应选择在不影响塑件外观质量的部位，如四角或边缘，并且由于分型面所产生的飞边，应容易修整清除。

注射机的推出机构在动模侧，故分型面应间量选在能是制品留在动模侧的地方。

分型面不应该影响塑件的尺寸精度。

般侧向分型抽芯机构的抽拔距离都很小，选者分型面时应该将抽芯或分型距离长的边放在动定模的开模方向上，短的边作侧抽芯。

因侧向锁模力较小，对于投影面积较大的大型制品应将投影面积大的分型面放在动定模合模的主平面上，投影面积小的分型面作为侧向分型面。

分型面应该尽量简单，避免采用复杂形状。

当分型面作为主要排气面时，应将分型面设计在料流的抹端，以利排气。

在选择非片面分型面时，应有利于型腔加工和制品脱模方便。

其中最重要的是第和点。

为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。

创建分模面以及分割模具体积块因图部分有旋转孔，在脱模的时候容易发生干涉现象，所以采用斜滑块设计。

图咖啡壶手柄做模具的三个分型面，如图图和图所示。

图主分型面图滑块分型面图型芯分型面做模具的四个分体积块，如图和图。

图两斜滑块图定模侧型芯左与动模侧型芯右图最终分型效果图主流道的设计主流道设计应包括以下内容半锥角般在内选取，主流道带锥度是为了模具打开时使主流道凝料容易脱离定模。

主流道径向尺寸的小端应大于喷嘴口孔径凹球半径应该比喷嘴球径大主流道内壁粗糙度在以下。

主流道应该开设在浇口套上根据注塑机的类型这里选用卧式注塑机来设计主流道。

由于主流道要与高温塑料熔体及注塑机喷嘴反复接触，所以在注塑模具中主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套。

为了使塑料凝料能从主流道中顺利拔出，需要将主流道设计成圆锥形，具有度的锥角，内壁有以下的表面粗糙度。

小端直径取为，且大于喷嘴的直径，否则主流道中的凝料无法拔出。

主流道直径计算根据螺杆式注射机的公称注射量为，查表可知，则可计算的体积流量为由计算得当量半径取时取主流道大端直径，小端直径浇口的设计浇口是连接流道与型腔之间的段细短通道，是浇注系统的关键部位，起着调节控制料流速度，补料时间及防止倒流等作用。

浇口的形状数量尺寸和位置对塑件的质量影响很大。

其主要作用有两个是塑料熔体流经的通道二是浇口的适时凝固可控制保压时间。

浇口设计与塑料性能有，塑件形状，截面尺寸，模具结构及注射工艺参数等因数有关。

总的要求是使熔料以较快的的速度进入并充满型腔，并且能在充满后能适时的冷却封闭，因此浇口截面要小，长度要短这样可以增加料流速度，快速冷却封闭，而且便于塑件与浇口凝料分离，不留明显的浇口痕迹，保证塑件外观质量。

浇口设计遵循以下原则浇口的尺寸及位置选择应避免产生喷射和蠕动。

浇口位置应使流程最短，料流变向做少，并防止型芯变形。

浇口的位置及数量有利于减少溶接痕和增加溶接强度。

浇口位置应考虑定位作用对塑件性能的影响。

浇口位置应尽量开设在不影响塑件外观的部件。

如浇口开设在塑件的边缘，底部和内侧。

总之，浇口位置及浇口种类决定了熔料在型腔中的流动方向与路径，如果浇门位置设置不当或浇口种类选用不合适，则可能使塑件变形或些尺寸超差。

浇口的种类有直接浇口，侧浇口，扇形浇口，环形浇口及点浇口。

根据制品的结构要求，本设计采用点浇口形式。

点浇口的残留痕迹小，确保了塑件的表面质量，脱模时浇口处自动拉断，提高了生产效率。

这样能使熔体流动均匀，填充迅速，降低塑件变形的机率。

采用锥形潜伏式点浇口，预估流道的塑料体积为塑件体积的因此所需注射机的额定注射量满足塑件浇注额锁模力校核塑料与浇注系统在分型面上的投影面积为所需注射机的额定注射量需满足锁模选用国产注塑机其型号为，能够满足要求。

根据以上把浇口位置选择在中间的突出部分，这样能减少流动比，可以使整个零件填充更加平衡。

对制品的质量有好处。

浇口位置如下图浇口位置点浇口直径计算经验公式式中点浇口直径制品壁厚与塑料制品有关的系数制品的外表面积查表，取制件壁厚模架的设计模架是固定和设置成型镶块浇道镶块浇口套以及抽芯机构导向零件等的基体。

主要构件有动定模座板，动定模套板，卸料板以及定位销紧固零件等。

模架是按类型和模板的长宽来选取的。

确定模板尺寸的因素根据型腔的大小和布置方案，画出型腔的视图。

根据冷却系统的设计，将冷却管道画在型腔的周围。

根据所选模架的类型，将导柱，导套布置在合适位置上。

最后还要考虑如侧抽芯机构对模架有无加大的需要，既可确定模板尺寸的长度和宽度。

模板的布置按标准模架取得的模板在进行型腔孔的布置时候，应根据以下顺序。

型腔的位置最好在中间对称的位置。

冷却道与型腔距离般为。

支撑柱应分布均匀，以防模具变形。

推杆应尽量不止在塑件承受脱模力较的的部分。

如果模具的精度较高，或有较的侧向力的情况西，需在分型面设计圆锥定位，这时候就要考虑圆锥定位件的布置。

根据选定的设计方案，选择标准模架。

塑料注射模模架国家标准有两个即塑料注射模中小型模架及技术条件和塑料注射模大型模架。

前者适用于模板尺寸为后者的模板尺寸为。

标准模架形式主要有以下几种形式基本模架形式图基本模架形式考虑到本产品的尺寸，初拟采用点浇口单分型面结构，初选型标准模架如图所示。

经测算塑件整体尺寸为凹模尺寸计算图壁厚刚度公式式中凹模侧壁厚度常数，随而变化型腔内壁受压部分的高度型腔内压力，般为，般中碳钢，预硬化塑料模具钢参照表可得可自动顶杆功能自动水线和管接头功能，以及自动完成的流道和水线检查。

创建自动进行的带有物料清单和孔表的绘图。

的优点通过使用面向过程的用户界面自动完成模架设计，提升了设计生产力和效率。

通过使用简易易用的软件，加快了模架设计的速度。

通过使用实体建模环境，消除了许多无法预料的设计和干涉，从而防止了昂贵的返工开销并缩短了周期时间。

通过与所有其他应用程序的集成，消除了在零件设计模具设计和之间进行转换的需求。

自动更新加工模型绘图，从而减少了对重新设计的需求。

开模模拟设置好模具基体开模和步长，经过段时间的计算以后，系统会自动打开个的组件档来显示模具开启的状态。

其效果如图所示。

图最终模具图小结本章主要根据产品的外形和分型面设计原则，完成模具分型面设计，分割模具体积块。

然后运用模具的各项分析原则，完成模具的设计，最后为模具选择合适的注塑机完成模架的选择和装配。

第五章总结这次设计的完成是基于野火和，塑件的结构设计以及模具设计的都是用野火版完成，其中用用来进行气体辅助注射成型的分析。

本文完成的主要工作包括了解分析对产品和模具设计的重要作用，并调研了气体辅助注射成型工艺的特性作用以及发展前景。

同时，根据易学易懂功能完善兼容性强的原则，选择了在制造业界应用比较广泛使用的三维设计软件以及平面设计软件，并且通过掌握该软件各种命令，完成了产品的三维造型及二维制图。

利用对产品进行了塑料产品分析，确定最佳的产品设计方案，并经过对产品外形的气体辅助注射成型分析，确定合理的模具设计方案。

同时结合模具分型面设计原则完成了产品的凹凸模设计，并运用的模块完成凹凸模具的模架的选择和相关零件的装配。

最后利用软件进行了二维的模具装配图的绘制。

本次设计，首先对野火和有定深度的应用其次，设计人员对气体辅助注射成型模具设计流程应有定的熟悉程度，尤其是分析过程。

这次设计是对以前所学的专业知识的次综合性的实践，涉及到机械制图机械设计模具设计以及各个方面的内容，对从事模具设计工作有很好的实践指导意义。

致谢经过几个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

在这里首先要感谢我的导师管爱枝老师。

管老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。

我的设计较为复杂烦琐，但是管老师仍然细心地纠正图纸中的。

除了敬