内六角扳手注塑模具设计
摘要：本次设计是内六角扳手零件塑料模设计，首先根据二维图纸上的尺寸和要求，充分消化，并绘制三维图，根据其塑件在生活中的使用特性，选择满足要求的原材料，其为ABS，结合型腔数目的选择依据，保证模具结构合理性和流动时的平衡性，确定1模2腔。然后利用Moldflow软件对产品进行模流分析，并选择了合适的浇口，还对模具的冷却翘曲进行了分析。在对三维图测量体积和预估出模具的大小尺寸，确定型号SZ-100/630。结合塑件在水平面投影的面积，其投影的轮廓就是塑件的分型面。选择壁厚较厚利于成型的位置作为进胶口，根据图纸分析选择点浇口。模具推出系统应分布在厚度均匀且脱模力较大的附近位置，所以选推杆，为了让模具的温度利于塑件生产环境，需要在模具设计冷却系统，保证了温度平衡，在最后，对已设计完的结构进行校核计算，确定生产环境的合理性。
关键词：内六角扳手；点浇口；1模2腔；分型面；Moldflow
Design of Injection Mold for Inner Hexagonal Wrench
Abstract:This design is the plastic mold design of hexagonal wrench parts. First, fully digest the dimensions and requirements on the two-dimensional drawings, and draw a three-dimensional drawing. According to the use characteristics of its plastic parts in life, select the raw materials that meet the requirements, which are ABS. Combined with the selection basis of cavity number, ensure the rationality of the mold structure and the balance when flowing, and determine one mold and two cavities. Then, Moldflow software was used to analyze the mold flow of the product, and suitable gates were selected. The cooling and warping of the mold were also analyzed. Determine the model SZ-100/630 by measuring the volume of the three-dimensional diagram and estimating the size of the mold. The projected area of the plastic part on the horizontal plane is the contour of the parting surface of the plastic part. Select a location with thicker wall thickness that is conducive to molding as the glue inlet, and select a point gate based on the analysis of the drawing. The mold ejection system should be distributed near locations with uniform thickness and high demolding force. Therefore, the push rod is selected. In order to ensure that the temperature of the mold is favorable for the plastic production environment, a cooling system needs to be designed in the mold to ensure temperature balance. Finally, the designed structure is checked and calculated to determine the rationality of the production environment.
Keywords: inner hexagon spanner; Point gate; 1 mold with 2 cavities; Parting surface; Moldflow
目 录
第一章 引言 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 研究具体内容 3
第二章 塑料件的材料的确定与工艺分析 5
2.1 产品材料的选择 5
2.2 制件内部结构与尺寸分析 5
第三章 注射模结构设计 8
3.1 注射成型数量的确定 8
3.2 初步确定注射机 8
3.2.1 参考锁模力的大小选定注塑机 9
3.2.2 参考注射量的大小选定注塑机 10
3.3 产品分型位置选择 11
3.3.1 方案一 12
3.3.2 方案二 12
3.3.3 确定分型面 12
3.4 产品排位形式 13
3.5 模流初步分析 13
3.5.1 网格前处理 14
3.5.2 浇口位置分析 14
3.6 浇注系统的设计 15
3.6.1 主流道的设计 15
3.6.2 分流道的设计 16
3.6.3 浇口的设计 17
3.6.4 冷料穴的场景介绍和拉料杆的选择 18
3.6.5 填充保压分析 18
3.7 成型零件设计与计算 21
3.7.1 工作零件计算 21
3.7.2 结构设计 24
3.8 模架的选择 24
3.8.1 模具结构与模架结构的联系 24
3.8.2 标准模架型号的确定 25
3.8.3 模具材料分析 25
3.8.4 模架结构平面图 25
3.9 模具导向机构设计 25
3.10 模具的排气 26
3.11 推出系统的设计 26
3.11.1 脱模力计算 27
3.11.2 推出零件的尺寸计算 28
3.11.3 推出校核分析 28
3.11.4 推出零件在产品内部的排布 29
3.12 冷却系统设计 30
3.12.1 冷却管道设计分析 30
3.12.2 冷却管道在模具内的空间分布 30
3.12.3 建立数字模型 30
3.12.4 冷却翘曲分析 31
3.13 模具图纸的设计与模具运动过程 32
3.13.1 展示模具结构图 32
3.13.2 工作原理 33
第四章 注塑机工艺参数校核 34
4.1 最大锁模力校核 34
4.2 最大注射量校核 34
4.3 设备结构尺寸校核 35
4.4 安装尺寸校核 35
4.5 最大行程校核 36
4.6 型腔数目校核 36
总结 39
参考文献 40
致谢 42
第一章引言
1.1研究背景与意义
从2019到至今，为了优化模具产业结构，提倡绿色制造，我国出台了多项计划，伴随着模具技术的发展，“以钢代钢”已成为工业化发展的趋势，塑料的优点在于其轻便，不易受热，不易受寒，能有效地加工成型，还能够提高耐水性、耐温、耐蚀，耐腐蚀[1]。所以，各领域使用广泛，而且注射模比重持续上升，随之塑件的要求继续提高的，同时塑料的产生和利用造成大量的废弃物产生，给环境造成很大污染，塑料的发展也带来了很多问题，因而对塑料的利用以及回收利用应该采取一些有效的措施，我国在政府的帮助下，推动了一系列的技术支持和资金支持，已逐渐完善整个产业链条，企业需求更多[2]。近年来，注射模的在航空航天领域上占比40%，今后还会随着人们的需求逐渐加大。
此次设计是把各个学科的知识融合一起，对模具从分析计算到具体设计的一种实践，并利用UG和Autocad对模具结构各个系统详细绘制出。有了这次系统的经历，可以对软件方面的操作更加熟悉，同时熟悉更多模具零件标准和原理，从而达到工程实践的练习，这让各个学科知识联系起来，具有实际意义。
1.2国内外研究现状
由于模具设计不合理、模具加工不规范、模具组装不当和模具测试不严格等原因，用模具制造塑料制品，就会产品质量差，精度低，一致性差[3]。
近些年，我国陆续出台多项计划，努力优化模具工业结构，促进绿色制造产业。塑料成为工业生产的主力，塑性材料的优势是轻便、耐热、耐冷、耐热性强，具有较高的生产性，可用于生产机械工具、电极、工具的零部件、工具的结构和加工。塑料注射模材料具有良好的环境特性，塑料注射模材的比重不断上升，并且塑件的需求不断增加，模具行业飞速发展，并且出现了一批学者对模具技术方面进行研究，以下是他们的研究内容。
傅莹龙等人[4]是对汽车转向管柱护罩零件的模具设计，该塑件结构在侧面有倒扣，并且属于不规则形状，模具抽芯较复杂，并且浇注系统采用热流道的方式，可以让模具材料利用率更高，而且可以让塑件表面质量更加优质，同时在设计模具时，结合了Moldflow软件对产品进行模拟分析，解决了翘曲带来的问题，同时在滑块和成型零件结构上设计了冷却机构，这些冷却装置能让模具温度达到平衡，使生产的塑件符合使用要求。
张维合[5]是对汽车前大灯反射镜的模具设计，该塑件结构复杂，结合Moldflow软件对产品成型分析，并完成该模具其他系统的设计，同时生产验证其合理性，特别是在抽芯机构的工作中，可以有效让塑件脱离。
胡开元[6]是对汽车手套箱外盖的模具设计与成型工艺分析，采用国产的模流分析Moldex3D软件对产品冷却、翘曲分析等，在利用UG软件对模具的浇注系统、推出系统、抽芯系统进行设计。在冷却系统中采用比较高效的混合冷却方式，使模具内部热量达到热平衡，保证了塑件尺寸稳定性和表面精度，从而满足使用条件。
胥永林等人[7]是对汽车后视镜支架零件的热流道模具设计和工艺设计，由于塑件结构的特殊性，采用垂直分型，这样可以使产品表面和倒扣位置都在滑块上成型，这样可以使模具总体结构简单化，同时也利于脱模。
本次设计的是内六角扳手零件塑料模设计，查询了以上文献，参考了各个模具的浇注系统，脱模系统，抽芯系统，冷却系统等设计出本模具设计。
国外企业对模具的研究主要是在标准化、智能化、信息化上，在模具制造中，利用了电脑辅助技术作为辅助，其主要在CAE方面研究较多，例如德国开发了CADMOLD系统，它是对材料的机械性能的预测，同时对冷却翘曲分析也是应用较多。澳大利亚开发了MOLDFLOW软件，它在注塑模具中使用最为流行，它对模具中熔料的流动行为可以精确仿真，从而来优化产品结构[8]。国外的原材料方面，采用新型制作工艺，制作出一些新材料，使用了真空生产方式，这样性能更加优秀。国外模具的信息化管理也广泛流行，德日两国合作开发了6S管理系统，可以对塑料，生产管理等各方面生产技术信息进行追踪管理，还有一些仓库自动化管理系统，是对模具厂中的“进销存”等仓库进行管理[9]。
近些年来，随着科技进步和对模具制造业的提升，我国模具行业也得到了迅猛的发展，但是注塑业也面临许多问题[10]。
第一，我国模具产业的技术落后，当前我国模具行业技术在设计、生产、测试和维修等方面仍有差距，因此需要不断加大科技投入，改善技术水平。
第二，材料供应不足。目前，我国的塑料原材料、模具配件、模具润滑剂等原料供不应求，需要加大材料供给力度，满足模具制造业需要。
第三，设备投资不足。现阶段我国塑料模具加工和维修设备投资不够，特别是塑料模具检测和维修设备投资不足。为了进一步提高模具加工和修理效率，我国要加大设备投入，提高模具制造业的生产能力，就必须加大设备投入。
第四，模具制造产业目前缺乏市场支撑，尤其是在塑料模具销售、技术支持及售后服务等方面存在缺失，为了满足模具制造业需求，应大力加强市场支撑，完善市场组织体系。
总之，当前中国模具制造业正面临技术落后、原材料供应不均衡、设备投入不足以及市场扶持能力不强等主要问题，亟需提高技术水平、投入力度，进一步完善国内模具制造的市场体系，加快技术改造和技术开发的力度。
随着技术的进步和现代化水平的提高，当前中国模具行业面临着技术落后、原材料供应短缺、设备投入不足、市场支持不足等问题[11]。
首先是强化创新。为了满足模具行业的需要，我国模具行业要加强技术创新，加大对模具设计、制造、测试和维护等方面技术的研究。
其次，加强原料供应，在原材料供应方面应加大力度，加大对塑料原料、模具零件和润滑剂的供给，确保制造加工工艺达到模具工业的需要。
此外，加强设备投入:提高塑料模具生产效率，是提高产品制造的根本。塑料模具行业在技术和市场化过程中所面临的一个重要挑战。
最后，在提高产品质量、提高生产效率、提高生产效率的同时，对模具产品市场进行加强市场支持，提高塑料模具市场占有率，以满足我国模具产业的发展需要。
总之，通过开展模具企业的技术研发，增强其技术能力，不断改善产品结构，提高产品性能，降低制造成本，改善市场竞争能力等方法来解决我国模具行业技术水平落后、产品生产与原材料供应不平衡的问题。
1.3研究具体内容
本篇文章是通过对内六角扳手制件进行模具设计，首先，介绍了模具产业背景的和国内外现状，然后到模具结构详细的设计计算的内容。其次，对内六角扳手制件进行分析，并画出二维图和三维模型，并分析了外形尺寸、内部结构特征分析，以确保模具结构的精度和性能。同时对产品的原材料进行了选择，选择为ABS，根据产品的结构特点， 设计了分型面和型腔数目，选择的数目为一模2腔，还在塑件上确定了点浇口的浇口形式，再结合软件分析出塑件的体积，确定型号为SZ-100/630型号的注射机。最后，对模具的推出系统、冷却系统等进行了设计，并校核了模具结构，满足其生产条件和产品的使用要求。
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