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模具設(shè)計范文第1篇

論文摘要:隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展及塑料制品在各個領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，產(chǎn)品對模具的要求也越來越高。同時也對專業(yè)設(shè)計人員的經(jīng)驗(yàn)提出了更高的要求，在塑料制品模具設(shè)計時制品材料的選擇是決定產(chǎn)品性能的重要因素。還有制品壁厚等問題是輔助設(shè)計軟件所不能解決的，要需要專業(yè)設(shè)計人員長時間經(jīng)驗(yàn)的積累才能做好的。因此本文就塑料制品模具設(shè)計中若干重要問題做以簡要的討論。

在我國塑料工業(yè)發(fā)展中，計算機(jī)的應(yīng)用起到了重要作用。計算機(jī)技術(shù)在模具設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用，大大縮短了模具設(shè)計時間，尤其計算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)的大規(guī)模推廣，解決了塑料產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計及產(chǎn)品加工中的薄弱環(huán)節(jié)。更在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本等方面體現(xiàn)出現(xiàn)代科技的優(yōu)越性。但是現(xiàn)代技術(shù)并不能替代專業(yè)設(shè)計人員的經(jīng)驗(yàn)，在塑料模具設(shè)計時制品材料的選擇是決定模具設(shè)計時模具材料選用的重要因素。怎樣選用合適的材料，是模具設(shè)計中一個重要的問題。

一、塑料制品材料的選用對模具設(shè)計的影響

一般來說，并沒有不好的材料，只有在特定的領(lǐng)域使用了錯誤的材料。因此，設(shè)計者必須要徹底了解各種可供選擇的材料的性能，并仔細(xì)測試這些材料，研究其與各種因素對成型加工制品性能的影響。本文只就傳統(tǒng)的熱塑性材料進(jìn)行分析以說明問題。在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無定型塑料和半結(jié)晶性塑料。這兩類材料在分子結(jié)構(gòu)和受結(jié)晶化影響的性能上有明顯不同。一般來說，半結(jié)晶性熱塑性塑料主要用于機(jī)械強(qiáng)度高的部件，而無定型熱塑性塑料由于不易彎曲，則常被應(yīng)用于外殼。這是材料選用的大框，其次，還要根據(jù)填料和增強(qiáng)材料繼續(xù)選擇。

（一）根據(jù)填料和增強(qiáng)材料進(jìn)行選擇的分析

熱塑性塑料可分為未增強(qiáng)、玻璃纖維增強(qiáng)、礦物及玻璃體填充等種類產(chǎn)品。玻璃纖維主要用于增加強(qiáng)度、堅固度和提高應(yīng)用溫度；礦物和玻纖則具較低的增強(qiáng)效果，主要用于減少翹曲。玻璃纖維會影響到成型加工，尤其會對部件產(chǎn)生收縮和翹曲性。所以，玻璃纖維增強(qiáng)材料不能被未增強(qiáng)熱塑性塑料或低含量增強(qiáng)材料來替代，而不會有尺寸改變。玻璃纖維的取向由流動方向決定，這將引起部件機(jī)械強(qiáng)度的變化。試驗(yàn)（從注射成型片的橫向和縱向截取了10個測試條，并在同一個拉力測試儀上對它們的機(jī)械性能進(jìn)行了比較）表明，對添加了30％玻璃纖維增強(qiáng)的熱塑性聚酯樹脂，其橫向的拉伸強(qiáng)度比縱向（流動方向）低了32％，撓曲模量和沖擊強(qiáng)度分別減少了43％和53％。

在綜合考慮安全因素的強(qiáng)度計算中，應(yīng)注意到這些損失。

在一些熱塑性塑料中加入了一系列增強(qiáng)材料、填料和改性劑來改變它們的性質(zhì)。由這些添加劑產(chǎn)生的性能變化必須認(rèn)真地從手冊或數(shù)據(jù)庫中查閱，更好的是聽取原材料制造廠家的專家的技術(shù)建議。以選用最為合適的材料。

（二）考慮濕度對材料性能影響

一些熱塑性材料，特別是PA6和PA66，吸濕性很強(qiáng)。這可能會對它們的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。在進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)特別注意這種性能，考慮其對產(chǎn)品性能的影響。

模具材料的選用取決于制品材料，細(xì)致分析制品材料后，才能在模具設(shè)計時選用最為合適的模具材料。

（三）塑料制品模具材料選用

細(xì)致分析塑料制品使用的材料后，選取最為合適的模具材料。目前我國市場常見的、適合熱縮性材料的模具材料有：非合金型塑料模具鋼（即碳素鋼）、滲碳型塑料模具鋼、預(yù)硬型塑料模具鋼、時效硬化型塑料模具鋼、整體淬硬型塑料模具鋼、耐腐蝕型塑料模具鋼幾種。在模具材料選取時，根據(jù)制品材料是否改性和增加填充劑，添加何種添加劑來選取適合的模具材料。例如：制作形狀復(fù)雜的大、中型精密塑料制品時，其模具材料可選用預(yù)硬型塑料模具鋼；制造復(fù)雜、精密且生產(chǎn)時間較長，需要高壽命模具時刻采用時效硬化型塑料模具鋼。具體選用時主要還是要針對塑料制品的材料和模具預(yù)計使用情況選取。適宜的材料加上合理的設(shè)計將極大的提高模具使用周期，同時也可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。

二、壁厚及相關(guān)注意事項對產(chǎn)品性能的影響

在工程塑料零件的設(shè)計中，還有一些設(shè)計要點(diǎn)要經(jīng)?？紤]，其中對于壁厚的設(shè)計尤為重要，壁厚設(shè)計的合理與否對產(chǎn)品影響極大，改變一個零件的壁厚，對以下主要性能將有顯著影響：零件重量、在模塑中可得到的流動長度、零件的生產(chǎn)周期、模塑零件的剛性、公差、零件質(zhì)量，如表面光潔度、翹曲和空隙等。

（一）塑料模具設(shè)計工藝中的基礎(chǔ)要求

在設(shè)計的最初階段，有必要考慮一下所用材料是否可以得到所要求。流程與壁厚比率對注塑工藝中模腔填充有很大影響。如果在注塑工藝中，要得到流程長、而薄，則聚合物應(yīng)具有相當(dāng)?shù)牡腿廴谡扯龋ㄒ子诹鲃尤劢猓┦欠浅１匾?。為了深入了解聚合物熔化時的流動性能，可以使用一種特殊的模具來測定流程。

增加壁厚不僅決定了機(jī)械性能，還將決定成品的質(zhì)量。在塑料零件的設(shè)計中，很重要的一點(diǎn)是盡量使均勻。同一種零件壁厚不同可引起零件的不同收縮性，根據(jù)零件剛性不同，這將導(dǎo)致嚴(yán)重的翹曲和尺寸精度問題。為取得均勻的，模制品的厚壁部分應(yīng)設(shè)置模心。此舉可防止形成空隙，并減少內(nèi)部壓力，從而使扭曲變形減至最小。零件中形成的空隙和微孔，將使橫截面變窄，內(nèi)應(yīng)力升高，有時還存在切口效應(yīng)，從而大大降低其機(jī)械性能。不同壁厚塑料制品的模具設(shè)計時，模腔的要求也不同，根據(jù)制品的要求，設(shè)計模具的模腔及脫模斜度，斜度要與塑膠制品在成型的分?；蚍帜Ｃ嫦噙m應(yīng)；是否會影響外觀和壁厚尺寸的精度。

（二）熱塑性塑料設(shè)計中的指標(biāo)分析

熱塑性塑料一般具有高的延展性和彈性，不需要像具有高剛性、低延展性和低彈性的金屬一樣指定嚴(yán)格的范圍。設(shè)計者在決定熱塑性塑料模具制品的成本方面起了關(guān)鍵作用，合理且不影響產(chǎn)品性能的、縮小公差，較少成本是可以實(shí)現(xiàn)的。一般商業(yè)上可接受的產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)尺寸的偏差不高于0.25-0.3%，但這還需要與應(yīng)用時的具體要求相結(jié)合來判斷。精確的模具可以有效的縮小制品公差，從而降低制品成本。因此，模具精密度對制品生產(chǎn)廠家具有重要意義。

三、塑料模具設(shè)計時對收縮值的考慮

為了不對塑料部件制定過分嚴(yán)格的范圍，必須要注意一些影響塑料制品尺寸準(zhǔn)確性的因素。模具制造的標(biāo)準(zhǔn)必須嚴(yán)格遵守，同時要特別注意脫模斜度的重要性，因?yàn)樗鼪Q定了脫模容易與否及防翹曲性能。

還有一個與產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)的重要問題是，當(dāng)成型品是由不同材料或不同壁厚制成時，其模后收縮值與方向和厚度相關(guān)如果復(fù)雜的成型對加工的要求非常嚴(yán)格，必須要獲得模具原型有關(guān)收縮值和翹曲行為的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)玻璃增強(qiáng)材料的這一性質(zhì)最為明顯。玻璃纖維的取向性可在水平方向和垂直方向產(chǎn)生具有顯著性差異的收縮，從而導(dǎo)致尺寸不準(zhǔn)確。塑料制品的幾何形狀對收縮也有影響，進(jìn)而影響到產(chǎn)品的性能，這也是設(shè)計者值得關(guān)注的一點(diǎn)。因此在此類制品模具設(shè)計時要注意制品脫模收縮后的尺寸是否為產(chǎn)品要求尺寸，否則因制品模后收縮值的影響，極有可能導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)論：

與產(chǎn)品模后性能相關(guān)問題還有許多，設(shè)計人員可以參考手冊進(jìn)行設(shè)計?？傊谒芰现破纺＞咴O(shè)計時要充分考慮可能影響制品尺寸、性能、外觀等多方面因素，綜合利弊，選用適合的材料，合理的設(shè)計，才能保證產(chǎn)品的性能。

參考文獻(xiàn)

[1]張國棟.模具設(shè)計概述[J].中國模具設(shè)計，2003,6.

[2]李海龍.注塑模具設(shè)計[J].模具前沿，2005,12.

[3]肖海燕.模具設(shè)計之材料選用[J].西安機(jī)械設(shè)計，2006,1.

[4]吳利國.塑料模設(shè)計手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005,1.

模具設(shè)計范文第2篇

一般來說，并沒有不好的材料，只有在特定的領(lǐng)域使用了錯誤的材料。因此，設(shè)計者必須要徹底了解各種可供選擇的材料的性能，并仔細(xì)測試這些材料，研究其與各種因素對成型加工制品性能的影響。本文只就傳統(tǒng)的熱塑性材料進(jìn)行分析以說明問題。在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無定型塑料和半結(jié)晶性塑料。這兩類材料在分子結(jié)構(gòu)和受結(jié)晶化影響的性能上有明顯不同。一般來說，半結(jié)晶性熱塑性塑料主要用于機(jī)械強(qiáng)度高的部件，而無定型熱塑性塑料由于不易彎曲，則常被應(yīng)用于外殼。這是材料選用的大框，其次，還要根據(jù)填料和增強(qiáng)材料繼續(xù)選擇。

（一）根據(jù)填料和增強(qiáng)材料進(jìn)行選擇的分析

熱塑性塑料可分為未增強(qiáng)、玻璃纖維增強(qiáng)、礦物及玻璃體填充等種類產(chǎn)品。玻璃纖維主要用于增加強(qiáng)度、堅固度和提高應(yīng)用溫度；礦物和玻纖則具較低的增強(qiáng)效果，主要用于減少翹曲。玻璃纖維會影響到成型加工，尤其會對部件產(chǎn)生收縮和翹曲性。所以，玻璃纖維增強(qiáng)材料不能被未增強(qiáng)熱塑性塑料或低含量增強(qiáng)材料來替代，而不會有尺寸改變。玻璃纖維的取向由流動方向決定，這將引起部件機(jī)械強(qiáng)度的變化。試驗(yàn)（從注射成型片的橫向和縱向截取了10個測試條，并在同一個拉力測試儀上對它們的機(jī)械性能進(jìn)行了比較）表明，對添加了30％玻璃纖維增強(qiáng)的熱塑性聚酯樹脂，其橫向的拉伸強(qiáng)度比縱向（流動方向）低了32％，撓曲模量和沖擊強(qiáng)度分別減少了43％和53％。

在綜合考慮安全因素的強(qiáng)度計算中，應(yīng)注意到這些損失。

在一些熱塑性塑料中加入了一系列增強(qiáng)材料、填料和改性劑來改變它們的性質(zhì)。由這些添加劑產(chǎn)生的性能變化必須認(rèn)真地從手冊或數(shù)據(jù)庫中查閱，更好的是聽取原材料制造廠家的專家的技術(shù)建議。以選用最為合適的材料。

（二）考慮濕度對材料性能影響

一些熱塑性材料，特別是PA6和PA66，吸濕性很強(qiáng)。這可能會對它們的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。在進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)特別注意這種性能，考慮其對產(chǎn)品性能的影響。

模具材料的選用取決于制品材料，細(xì)致分析制品材料后，才能在模具設(shè)計時選用最為合適的模具材料。

（三）塑料制品模具材料選用

細(xì)致分析塑料制品使用的材料后，選取最為合適的模具材料。目前我國市場常見的、適合熱縮性材料的模具材料有：非合金型塑料模具鋼（即碳素鋼）、滲碳型塑料模具鋼、預(yù)硬型塑料模具鋼、時效硬化型塑料模具鋼、整體淬硬型塑料模具鋼、耐腐蝕型塑料模具鋼幾種。在模具材料選取時，根據(jù)制品材料是否改性和增加填充劑，添加何種添加劑來選取適合的模具材料。例如：制作形狀復(fù)雜的大、中型精密塑料制品時，其模具材料可選用預(yù)硬型塑料模具鋼；制造復(fù)雜、精密且生產(chǎn)時間較長，需要高壽命模具時刻采用時效硬化型塑料模具鋼。具體選用時主要還是要針對塑料制品的材料和模具預(yù)計使用情況選取。適宜的材料加上合理的設(shè)計將極大的提高模具使用周期，同時也可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。

二、壁厚及相關(guān)注意事項對產(chǎn)品性能的影響

在工程塑料零件的設(shè)計中，還有一些設(shè)計要點(diǎn)要經(jīng)常考慮，其中對于壁厚的設(shè)計尤為重要，壁厚設(shè)計的合理與否對產(chǎn)品影響極大，改變一個零件的壁厚，對以下主要性能將有顯著影響：零件重量、在模塑中可得到的流動長度、零件的生產(chǎn)周期、模塑零件的剛性、公差、零件質(zhì)量，如表面光潔度、翹曲和空隙等。

（一）塑料模具設(shè)計工藝中的基礎(chǔ)要求

在設(shè)計的最初階段，有必要考慮一下所用材料是否可以得到所要求。流程與壁厚比率對注塑工藝中模腔填充有很大影響。如果在注塑工藝中，要得到流程長、而薄，則聚合物應(yīng)具有相當(dāng)?shù)牡腿廴谡扯龋ㄒ子诹鲃尤劢猓┦欠浅１匾?。為了深入了解聚合物熔化時的流動性能，可以使用一種特殊的模具來測定流程。

增加壁厚不僅決定了機(jī)械性能，還將決定成品的質(zhì)量。在塑料零件的設(shè)計中，很重要的一點(diǎn)是盡量使均勻。同一種零件壁厚不同可引起零件的不同收縮性，根據(jù)零件剛性不同，這將導(dǎo)致嚴(yán)重的翹曲和尺寸精度問題。為取得均勻的，模制品的厚壁部分應(yīng)設(shè)置模心。此舉可防止形成空隙，并減少內(nèi)部壓力，從而使扭曲變形減至最小。零件中形成的空隙和微孔，將使橫截面變窄，內(nèi)應(yīng)力升高，有時還存在切口效應(yīng)，從而大大降低其機(jī)械性能。不同壁厚塑料制品的模具設(shè)計時，模腔的要求也不同，根據(jù)制品的要求，設(shè)計模具的模腔及脫模斜度，斜度要與塑膠制品在成型的分?；蚍帜Ｃ嫦噙m應(yīng)；是否會影響外觀和壁厚尺寸的精度。

（二）熱塑性塑料設(shè)計中的指標(biāo)分析

熱塑性塑料一般具有高的延展性和彈性，不需要像具有高剛性、低延展性和低彈性的金屬一樣指定嚴(yán)格的范圍。設(shè)計者在決定熱塑性塑料模具制品的成本方面起了關(guān)鍵作用，合理且不影響產(chǎn)品性能的、縮小公差，較少成本是可以實(shí)現(xiàn)的。一般商業(yè)上可接受的產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)尺寸的偏差不高于0.25-0.3%，但這還需要與應(yīng)用時的具體要求相結(jié)合來判斷。精確的模具可以有效的縮小制品公差，從而降低制品成本。因此，模具精密度對制品生產(chǎn)廠家具有重要意義。

三、塑料模具設(shè)計時對收縮值的考慮

為了不對塑料部件制定過分嚴(yán)格的范圍，必須要注意一些影響塑料制品尺寸準(zhǔn)確性的因素。模具制造的標(biāo)準(zhǔn)必須嚴(yán)格遵守，同時要特別注意脫模斜度的重要性，因?yàn)樗鼪Q定了脫模容易與否及防翹曲性能。

還有一個與產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)的重要問題是，當(dāng)成型品是由不同材料或不同壁厚制成時，其模后收縮值與方向和厚度相關(guān)如果復(fù)雜的成型對加工的要求非常嚴(yán)格，必須要獲得模具原型有關(guān)收縮值和翹曲行為的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)玻璃增強(qiáng)材料的這一性質(zhì)最為明顯。玻璃纖維的取向性可在水平方向和垂直方向產(chǎn)生具有顯著性差異的收縮，從而導(dǎo)致尺寸不準(zhǔn)確。塑料制品的幾何形狀對收縮也有影響，進(jìn)而影響到產(chǎn)品的性能，這也是設(shè)計者值得關(guān)注的一點(diǎn)。因此在此類制品模具設(shè)計時要注意制品脫模收縮后的尺寸是否為產(chǎn)品要求尺寸，否則因制品模后收縮值的影響，極有可能導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)論：

與產(chǎn)品模后性能相關(guān)問題還有許多，設(shè)計人員可以參考手冊進(jìn)行設(shè)計?？傊?，在塑料制品模具設(shè)計時要充分考慮可能影響制品尺寸、性能、外觀等多方面因素，綜合利弊，選用適合的材料，合理的設(shè)計，才能保證產(chǎn)品的性能。

參考文獻(xiàn)

[1]張國棟.模具設(shè)計概述[J].中國模具設(shè)計，2003,6.

[2]李海龍.注塑模具設(shè)計[J].模具前沿，2005,12.

[3]肖海燕.模具設(shè)計之材料選用[J].西安機(jī)械設(shè)計，2006,1.

[4]吳利國.塑料模設(shè)計手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005,1.

[5]張旭.塑料成型工藝與模具設(shè)計[M].高等教育出版社，2002,7.

模具設(shè)計范文第3篇

手機(jī)翻蓋通過轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)軸孔與模具的脫模方向垂直，其成型必須進(jìn)行側(cè)面抽芯，由于此處位置狹小，結(jié)構(gòu)上受到種種限制，脫模較為困難。合理的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計應(yīng)在使轉(zhuǎn)軸孔可以順利抽芯脫出并保證塑件成型生產(chǎn)效率的前提下，盡量簡化模具結(jié)構(gòu)，降低加工難度，便于日后的注射生產(chǎn)和模具維護(hù)脫模［4］。在總結(jié)同類產(chǎn)品模具設(shè)計經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，考慮采用斜導(dǎo)柱驅(qū)動的定?；瑝K內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)來成型轉(zhuǎn)軸孔并完成脫模，由2個滑塊分別成型相對的轉(zhuǎn)軸孔，中間共用1個楔緊塊，如圖3所示。開模時，由于橡膠型面分型，楔緊塊21由2個M6×12的沉頭螺釘固定在面板上，而滑塊6、滑塊18和壓條33、34隨A板19往動模側(cè)移動，開模力通過斜導(dǎo)柱4作用在滑塊上，迫使滑塊6、滑塊18分別沿著楔緊塊的2個斜面以及壓條和模板形成的導(dǎo)滑槽往內(nèi)往下運(yùn)動，直到小拉桿23限位A板，從而完成轉(zhuǎn)軸孔的側(cè)抽芯過程。

2搭扣的側(cè)抽芯設(shè)計

該手機(jī)外殼共有7個內(nèi)扣，采用斜頂機(jī)構(gòu)成型并脫模。斜頂也叫斜銷、斜方，是利用頂針板頂出的垂直運(yùn)動轉(zhuǎn)換成水平運(yùn)動以處理制品內(nèi)部倒扣的機(jī)構(gòu)，主要由斜頂本體和固定部分組成。斜頂角度、針板頂出行程和倒扣水平脫模距離之間的關(guān)系如圖4所示。斜頂角度和頂針板頂出行程的確定應(yīng)以保證倒扣水平脫模為依據(jù)。模具成型零部件結(jié)構(gòu)如圖5所示，其中內(nèi)凹搭扣的斜頂1如圖6所示。由于斜頂較小，斜頂單邊開槽單邊導(dǎo)滑。手機(jī)外殼共有外側(cè)搭扣5個，加上外側(cè)轉(zhuǎn)軸孔均須滑塊外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)成型。搭扣的側(cè)抽芯排布如圖7所示，共設(shè)有3個動模滑塊機(jī)構(gòu)。由于扣位尺寸較小，采用滑塊鑲針成型方便加工和維修，用螺釘將滑塊鑲針固定在滑塊上。

3頂針和模仁設(shè)計

手機(jī)外殼底面筋位骨位窄細(xì)并縱橫交錯，適合用扁頂針。頂針和斜頂?shù)姆植技杏谑謾C(jī)外殼邊緣處，為了便于型芯模仁的加工、裝配與維修，采用鑲塊式的組合式型芯模仁，如圖8所示。這樣既能簡化加工過程，縮短加工時間，又有利于排氣。

4模具整體設(shè)計

手機(jī)外殼模具整體成型零部件結(jié)構(gòu)如圖5所示，2D總裝圖如圖3(a)所示。高溫熔體注射入型腔后，經(jīng)過保壓冷卻，模具首先在A分型面分模，取出澆注系統(tǒng)廢料并完成2個內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)軸孔定?；瑝K的側(cè)抽芯，由圖3(a)中小拉桿23限制分模距離。接著模具在B分型面分模，完成圖5中滑塊3、滑塊4、滑塊5動?；瑝K的側(cè)抽芯，由圖3(a)中固定在面板上的限位板32和限位螺釘31控制分型距離后，頂出機(jī)構(gòu)頂針和斜頂開始動作，完成內(nèi)扣的側(cè)抽芯并將產(chǎn)品推離型芯完成脫模過程。合模時，頂出機(jī)構(gòu)由復(fù)位桿10和彈簧復(fù)位。

5結(jié)語

模具設(shè)計范文第4篇

隨著中國工業(yè)不斷的發(fā)展，模具行業(yè)也顯得越來越重要。本設(shè)計通過多次現(xiàn)場成型工藝試驗(yàn)，分析襯墊模具設(shè)計問題，改進(jìn)設(shè)計思路，優(yōu)化模具設(shè)計。

關(guān)鍵詞：

現(xiàn)場成型襯墊；模具；設(shè)計

1概述

現(xiàn)場成型工藝是將兩種液體原料混合，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固體的聚氨酯泡沫襯墊。實(shí)際包裝如圖1中所示。由于兩種材料反應(yīng)時間較短，該襯墊可根據(jù)包裝內(nèi)容現(xiàn)場制作襯墊，即用即做。小批量包裝時以紙箱和產(chǎn)品作為襯墊模具，制作貼合產(chǎn)品的襯墊，可滿足不同形狀的產(chǎn)品需要，較好地保護(hù)產(chǎn)品，因此，特別適用于多品種、小批量的產(chǎn)品包裝。包裝批量較大時，為提高包裝效率，需要設(shè)計模具。與紙箱直接制作襯墊相比，模具制作襯墊優(yōu)勢如下：（1）模具箱強(qiáng)度遠(yuǎn)大于紙箱，制作襯墊時壓力更大，填充的成型料更多，成型襯墊密度更大，硬度也更大，能更多的吸收產(chǎn)品跌落時產(chǎn)生的能量，更好的保護(hù)產(chǎn)品。（2）襯墊充滿程度高。模具箱做襯墊可以多加成型料，使襯墊完全充滿模箱，襯墊棱角明顯，各面平整，利于堆疊存放；紙箱承壓相對較小，襯墊制作時不能使用太多成型料，成型料反應(yīng)時流動性不大，有些襯墊邊角不能完全充滿。（3）辨識程度高。模具制作襯墊時容易添加標(biāo)識，使襯墊容易分辨，便于包裝。紙箱制作襯墊不易辨識，襯墊容易弄混，再次包裝時不易分辨。

2模具設(shè)計

現(xiàn)場成型襯墊模具設(shè)計的重點(diǎn)是保證襯墊的使用性和模具的可操作性。襯墊的使用性是指襯墊應(yīng)保證產(chǎn)品在包裝、裝卸、運(yùn)輸過程中安全。體現(xiàn)在本襯墊設(shè)計中，主要是使產(chǎn)品從各種位置跌落時有足夠的受力面和緩沖厚度，保證產(chǎn)品在跌落過程中不損壞。模具的可操作性是指設(shè)計中需考慮盡量方便用模具制作襯墊，提高襯墊生產(chǎn)效率，減少襯墊制作失敗率。最開始從機(jī)器中流出的成型料不是非常均勻地平鋪在薄膜袋中的，而是如從水龍頭中流出一樣集合得比較緊密。雖然通過傾斜薄膜袋可以略微影響流向，使成型料在薄膜袋中的分布略微均勻，但之后主要依靠泡沫自身膨脹擠壓來充滿模具，容易漲破薄膜袋。這要求模具各處應(yīng)盡量圓滑，方便成型料膨脹填充。

2.1初樣設(shè)計

本文以某型電子測量儀器為包裝產(chǎn)品設(shè)計襯墊模具。其三維模型如圖2所示。（1）確定模具箱尺寸。包裝該儀器所用紙箱內(nèi)尺寸為650mm×630mm×320mm?，F(xiàn)場成型材料在薄膜袋中反應(yīng)，薄膜袋寬19英寸（實(shí)際使用寬度440mm左右），限制了襯墊寬高之和。綜合考慮，采用4塊襯墊保護(hù)儀器，前后各兩塊，襯墊相應(yīng)模具箱內(nèi)尺寸為650mm×220mm×160mm。（2）避讓脆弱部分。前后面板中的按鍵、接頭、液晶等處容易在跌落沖擊中產(chǎn)生應(yīng)力集中或容易破壞，這些部分需避讓10mm左右，防止其在跌落時損壞。（3）細(xì)節(jié)設(shè)計。為方便泡沫膨脹填充模具，模具各棱角處應(yīng)留有不小于R5的圓角，方便成型料過渡。設(shè)計中注意避免既窄又深的槽，這些部分成型料很難膨脹擠壓進(jìn)去，特別容易漲破薄膜袋，使襯墊制作失敗。設(shè)計襯墊如圖3所示。（4）模具材料選擇。為方便操作、節(jié)省成本，模具箱只做一個即可，模具芯需要更換。為方便使用，模具應(yīng)該選擇密度較小的材料，減輕模具重量。實(shí)際操作中可能出現(xiàn)模具表面阻礙薄膜袋沿模具表面滑動，使薄膜袋漲破的現(xiàn)象，所以接觸薄膜袋的模具各面應(yīng)光滑，并且刮蹭后不易起毛刺。綜合考慮，模具箱主體采用木板，模具芯和模具箱內(nèi)側(cè)面采用聚乙烯材料。

2.2試驗(yàn)

根據(jù)2.1設(shè)計的襯墊做出實(shí)物進(jìn)行多次試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，襯墊能較好地保護(hù)儀器，滿足跌落要求。但產(chǎn)生襯墊制作成功率較低，薄膜袋經(jīng)常漲破，漏出成型料，需要經(jīng)常清理模具箱，生產(chǎn)效率較低。

2.3原因分析

經(jīng)過分析，薄膜袋漲破的主要原因如下：（1）成型料用量過大。通過增大薄膜袋長度、減小成型料用量，襯墊成功率有所提高。但即使降低到不能完全充滿模具的狀態(tài)，也沒有得到滿意的成功率。（2）成型過程操作困難。觀察發(fā)現(xiàn)，成型料從機(jī)器中流出后的前5秒內(nèi)，成型料還未充分混合，體積變化很小，5秒-20秒內(nèi)成型料混合后體積迅速膨脹，20秒后成型料基本定型，很難再壓縮。為獲得符合要求的襯墊，需在前15秒內(nèi)將裝入成型料的薄膜袋放在模具中的合適位置，并合上模具箱蓋，等待成型料膨脹，充滿模具箱。如果15秒內(nèi)沒有合上模具箱蓋，襯墊會膨脹到凸出箱蓋，很難再合上箱蓋。本次設(shè)計的包裝襯墊太長，出料時間約10秒，還未將薄膜袋放入模具中，薄膜袋中的成型料就已經(jīng)開始膨脹；薄膜袋放入模具箱中后，沒有足夠的時間將薄膜袋展開在模具箱中，然后就必須迅速合上箱蓋，這使得薄膜袋分布不理想。在薄膜袋分布過少的地方，成型料很容易漲破薄膜袋。

2.4改進(jìn)設(shè)計

根據(jù)試驗(yàn)分析和應(yīng)用反饋，對襯墊模具進(jìn)行了以下修改。（1）減小襯墊長度。通過對成型過程分析發(fā)現(xiàn)，包裝襯墊太長，將4塊襯墊改為8塊襯墊，減小每塊襯墊長度，為薄膜袋在模具箱中展開提供足夠時間，增加模具的可操作性。（2）添加標(biāo)識。為指導(dǎo)包裝，各襯墊增加標(biāo)識，能簡單區(qū)分各襯墊，如圖4所示。經(jīng)過多次試驗(yàn)，襯墊成功率提高明顯且方便包裝。襯墊實(shí)物如圖4（b）所示。

3結(jié)束語

通過對襯墊模具進(jìn)行分析，改進(jìn)模具設(shè)計，增加了襯墊模具的可操作性，提高了制作襯墊的成功率，提高了襯墊的生產(chǎn)效率，為批量包裝提供了保證。

參考文獻(xiàn)

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模具設(shè)計范文第5篇

一般來說，并沒有不好的材料，只有在特定的領(lǐng)域使用了錯誤的材料。因此，設(shè)計者必須要徹底了解各種可供選擇的材料的性能，并仔細(xì)測試這些材料，研究其與各種因素對成型加工制品性能的影響。本文只就傳統(tǒng)的熱塑性材料進(jìn)行分析以說明問題。在注射成型中最常用的是熱塑性塑料。它又可分為無定型塑料和半結(jié)晶性塑料。這兩類材料在分子結(jié)構(gòu)和受結(jié)晶化影響的性能上有明顯不同。一般來說，半結(jié)晶性熱塑性塑料主要用于機(jī)械強(qiáng)度高的部件，而無定型熱塑性塑料由于不易彎曲，則常被應(yīng)用于外殼。這是材料選用的大框，其次，還要根據(jù)填料和增強(qiáng)材料繼續(xù)選擇。

（一）根據(jù)填料和增強(qiáng)材料進(jìn)行選擇的分析

熱塑性塑料可分為未增強(qiáng)、玻璃纖維增強(qiáng)、礦物及玻璃體填充等種類產(chǎn)品。玻璃纖維主要用于增加強(qiáng)度、堅固度和提高應(yīng)用溫度；礦物和玻纖則具較低的增強(qiáng)效果，主要用于減少翹曲。玻璃纖維會影響到成型加工，尤其會對部件產(chǎn)生收縮和翹曲性。所以，玻璃纖維增強(qiáng)材料不能被未增強(qiáng)熱塑性塑料或低含量增強(qiáng)材料來替代，而不會有尺寸改變。玻璃纖維的取向由流動方向決定，這將引起部件機(jī)械強(qiáng)度的變化。試驗(yàn)（從注射成型片的橫向和縱向截取了10個測試條，并在同一個拉力測試儀上對它們的機(jī)械性能進(jìn)行了比較）表明，對添加了30％玻璃纖維增強(qiáng)的熱塑性聚酯樹脂，其橫向的拉伸強(qiáng)度比縱向（流動方向）低了32％，撓曲模量和沖擊強(qiáng)度分別減少了43％和53％。

在綜合考慮安全因素的強(qiáng)度計算中，應(yīng)注意到這些損失。

在一些熱塑性塑料中加入了一系列增強(qiáng)材料、填料和改性劑來改變它們的性質(zhì)。由這些添加劑產(chǎn)生的性能變化必須認(rèn)真地從手冊或數(shù)據(jù)庫中查閱，更好的是聽取原材料制造廠家的專家的技術(shù)建議。以選用最為合適的材料。

（二）考慮濕度對材料性能影響

一些熱塑性材料，特別是PA6和PA66，吸濕性很強(qiáng)。這可能會對它們的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。在進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)特別注意這種性能，考慮其對產(chǎn)品性能的影響。

模具材料的選用取決于制品材料，細(xì)致分析制品材料后，才能在模具設(shè)計時選用最為合適的模具材料。

（三）塑料制品模具材料選用

細(xì)致分析塑料制品使用的材料后，選取最為合適的模具材料。目前我國市場常見的、適合熱縮性材料的模具材料有：非合金型塑料模具鋼（即碳素鋼）、滲碳型塑料模具鋼、預(yù)硬型塑料模具鋼、時效硬化型塑料模具鋼、整體淬硬型塑料模具鋼、耐腐蝕型塑料模具鋼幾種。在模具材料選取時，根據(jù)制品材料是否改性和增加填充劑，添加何種添加劑來選取適合的模具材料。例如：制作形狀復(fù)雜的大、中型精密塑料制品時，其模具材料可選用預(yù)硬型塑料模具鋼；制造復(fù)雜、精密且生產(chǎn)時間較長，需要高壽命模具時刻采用時效硬化型塑料模具鋼。具體選用時主要還是要針對塑料制品的材料和模具預(yù)計使用情況選取。適宜的材料加上合理的設(shè)計將極大的提高模具使用周期，同時也可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。

二、壁厚及相關(guān)注意事項對產(chǎn)品性能的影響

在工程塑料零件的設(shè)計中，還有一些設(shè)計要點(diǎn)要經(jīng)?？紤]，其中對于壁厚的設(shè)計尤為重要，壁厚設(shè)計的合理與否對產(chǎn)品影響極大，改變一個零件的壁厚，對以下主要性能將有顯著影響：零件重量、在模塑中可得到的流動長度、零件的生產(chǎn)周期、模塑零件的剛性、公差、零件質(zhì)量，如表面光潔度、翹曲和空隙等。

（一）塑料模具設(shè)計工藝中的基礎(chǔ)要求

在設(shè)計的最初階段，有必要考慮一下所用材料是否可以得到所要求。流程與壁厚比率對注塑工藝中模腔填充有很大影響。如果在注塑工藝中，要得到流程長、而薄，則聚合物應(yīng)具有相當(dāng)?shù)牡腿廴谡扯龋ㄒ子诹鲃尤劢猓┦欠浅１匾?。為了深入了解聚合物熔化時的流動性能，可以使用一種特殊的模具來測定流程。

增加壁厚不僅決定了機(jī)械性能，還將決定成品的質(zhì)量。在塑料零件的設(shè)計中，很重要的一點(diǎn)是盡量使均勻。同一種零件壁厚不同可引起零件的不同收縮性，根據(jù)零件剛性不同，這將導(dǎo)致嚴(yán)重的翹曲和尺寸精度問題。為取得均勻的，模制品的厚壁部分應(yīng)設(shè)置模心。此舉可防止形成空隙，并減少內(nèi)部壓力，從而使扭曲變形減至最小。零件中形成的空隙和微孔，將使橫截面變窄，內(nèi)應(yīng)力升高，有時還存在切口效應(yīng)，從而大大降低其機(jī)械性能。不同壁厚塑料制品的模具設(shè)計時，模腔的要求也不同，根據(jù)制品的要求，設(shè)計模具的模腔及脫模斜度，斜度要與塑膠制品在成型的分模或分模面相適應(yīng)；是否會影響外觀和壁厚尺寸的精度。

（二）熱塑性塑料設(shè)計中的指標(biāo)分析

熱塑性塑料一般具有高的延展性和彈性，不需要像具有高剛性、低延展性和低彈性的金屬一樣指定嚴(yán)格的范圍。設(shè)計者在決定熱塑性塑料模具制品的成本方面起了關(guān)鍵作用，合理且不影響產(chǎn)品性能的、縮小公差，較少成本是可以實(shí)現(xiàn)的。一般商業(yè)上可接受的產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)尺寸的偏差不高于0.25-0.3%，但這還需要與應(yīng)用時的具體要求相結(jié)合來判斷。精確的模具可以有效的縮小制品公差，從而降低制品成本。因此，模具精密度對制品生產(chǎn)廠家具有重要意義。

三、塑料模具設(shè)計時對收縮值的考慮

為了不對塑料部件制定過分嚴(yán)格的范圍，必須要注意一些影響塑料制品尺寸準(zhǔn)確性的因素。模具制造的標(biāo)準(zhǔn)必須嚴(yán)格遵守，同時要特別注意脫模斜度的重要性，因?yàn)樗鼪Q定了脫模容易與否及防翹曲性能。

還有一個與產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)的重要問題是，當(dāng)成型品是由不同材料或不同壁厚制成時，其模后收縮值與方向和厚度相關(guān)如果復(fù)雜的成型對加工的要求非常嚴(yán)格，必須要獲得模具原型有關(guān)收縮值和翹曲行為的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)玻璃增強(qiáng)材料的這一性質(zhì)最為明顯。玻璃纖維的取向性可在水平方向和垂直方向產(chǎn)生具有顯著性差異的收縮，從而導(dǎo)致尺寸不準(zhǔn)確。塑料制品的幾何形狀對收縮也有影響，進(jìn)而影響到產(chǎn)品的性能，這也是設(shè)計者值得關(guān)注的一點(diǎn)。因此在此類制品模具設(shè)計時要注意制品脫模收縮后的尺寸是否為產(chǎn)品要求尺寸，否則因制品模后收縮值的影響，極有可能導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸不符合標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)論：

與產(chǎn)品模后性能相關(guān)問題還有許多，設(shè)計人員可以參考手冊進(jìn)行設(shè)計。總之，在塑料制品模具設(shè)計時要充分考慮可能影響制品尺寸、性能、外觀等多方面因素，綜合利弊，選用適合的材料，合理的設(shè)計，才能保證產(chǎn)品的性能。

論文關(guān)鍵詞:塑料模具設(shè)計；材料；選用

論文摘要:隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展及塑料制品在各個領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，產(chǎn)品對模具的要求也越來越高。同時也對專業(yè)設(shè)計人員的經(jīng)驗(yàn)提出了更高的要求，在塑料制品模具設(shè)計時制品材料的選擇是決定產(chǎn)品性能的重要因素。還有制品壁厚等問題是輔助設(shè)計軟件所不能解決的，要需要專業(yè)設(shè)計人員長時間經(jīng)驗(yàn)的積累才能做好的。因此本文就塑料制品模具設(shè)計中若干重要問題做以簡要的討論。

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