設(shè)計(jì)液晶盒上蓋實(shí)體建模CAM分析裝配圖和零件圖繪制畢業(yè)論文by

目錄引言 31緒論 41.1塑料模具技術(shù)現(xiàn)狀 41.2塑料注射成型及其工藝的概述 51.2.1注射成型工藝過程 51.2.2注射前準(zhǔn)備 61.2.3注射過程 61.2.4塑件的后處理 71.3本設(shè)計(jì)使用軟件簡(jiǎn)介 72塑件的工藝性分析 82.1分析塑件使用材料的種類及工藝特征 82.2塑件成型工藝性分析 92.2.1塑件材料(ABS)的性能分析 92.2.2塑件的分析 92.3注塑成型工藝確實(shí)定 102.3.1注射成型過程 102.3.2注射工藝條件 102.4擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 112.4.1分型面位置確實(shí)定 112.5型腔數(shù)量和排列方式確實(shí)定 112.6注射機(jī)的選擇 123基于Moldflow的CAE分析 143.1注塑模CAE技術(shù)的開展和在注塑模設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 143.1.1注塑模CAE技術(shù)的開展 143.1.2注塑模CAE技術(shù)在注塑模設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 143.1.3Moldflow分析一般步驟 153.2塑件網(wǎng)格劃分及診斷 153.3澆口位置分析 173.4建立澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)以及參數(shù)的設(shè)置 173.5結(jié)果分析 183.5.1Flow流動(dòng)分析 183.5.2Cool冷卻系統(tǒng)的分析 223.5.3Warp翹曲分析 243.6基于Moldflow的CAE分析總結(jié) 254模具設(shè)計(jì) 254.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 254.1.1主流道的設(shè)計(jì) 254.1.2分流道的設(shè)計(jì) 264.2澆口的設(shè)計(jì) 274.2.1澆口的設(shè)計(jì)原那么 274.2.2澆口的尺寸計(jì)算 284.4冷料穴的設(shè)計(jì) 294.5成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 294.5.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 294.5.2凸模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 304.6模架確實(shí)定 314.6.1組成模架的主要零件 324.6.2各模架尺寸確實(shí)定 324.6.3模具各尺寸的校核 324.7脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 334.7.1脫模力的計(jì)算 334.7.2脫模機(jī)構(gòu) 354.8冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 354.9導(dǎo)向與定位設(shè)計(jì) 364.10排氣槽的設(shè)計(jì) 375模具總裝配圖及工作過程 376結(jié)論 37引言模具是工業(yè)生產(chǎn)的根底工藝裝備，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60%－80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比較的。模具又是“效益放大器〞，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的上下，已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平上下的重要標(biāo)志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。我國(guó)模具工業(yè)開展迅速，市場(chǎng)廣闊，產(chǎn)銷兩旺。近10年來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)增長(zhǎng)速度保持在15％以上；生產(chǎn)廠2萬(wàn)余家，從業(yè)人員50多萬(wàn)人，年產(chǎn)值達(dá)450億元以上。另外，結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具和模具標(biāo)準(zhǔn)件開展速度高于行業(yè)總體開展速度；塑料模和壓鑄模比例增大；面向市場(chǎng)的專業(yè)模具廠家數(shù)量及能力快速增加。但大局部模具是企業(yè)自產(chǎn)自用，作為商品銷售的約占三分之一。我國(guó)生產(chǎn)的模具有些已接近或到達(dá)國(guó)際水平。但總的來(lái)看，還遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)開展的需要，大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命等高檔模具有很大一局部依靠進(jìn)口。本設(shè)計(jì)是通過UG軟件對(duì)液晶盒上蓋進(jìn)行實(shí)體建模，借助moldflow軟件對(duì)其進(jìn)行CAE分析，并結(jié)合其他結(jié)構(gòu)的模架實(shí)例和注塑模理論知識(shí)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、原料分析和成型工藝分析,確定型腔的數(shù)目和型腔的布置方案，選擇分型面、澆注系統(tǒng)、脫模方式、調(diào)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、排氣形式，利用三維軟件進(jìn)行CAM分析，制定主要件的工藝規(guī)程、完成必須的工藝計(jì)算、制造工藝以及一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。最后進(jìn)行模具裝配設(shè)計(jì)，完成模具裝配圖和零件圖繪制。1緒論1.1塑料模具技術(shù)現(xiàn)狀現(xiàn)代模具的現(xiàn)狀簡(jiǎn)介如下：(1)模具工業(yè)產(chǎn)值逐年增加20世紀(jì)80年代以來(lái)，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列政策的支持和引導(dǎo)下，在加之產(chǎn)品規(guī)?；僧a(chǎn)的需要，我國(guó)模具工業(yè)特別是塑料模具開展十分迅速。近10年來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)增長(zhǎng)速度保持在15％以上；生產(chǎn)廠2萬(wàn)余家，從業(yè)人員50多萬(wàn)人，年產(chǎn)值達(dá)450億元以上，其中塑料模約占30%。在未來(lái)的模具市場(chǎng)中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。(2)大型、精密塑料模具制造能力不斷增強(qiáng)我國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大的開展，模具制造技術(shù)水平有了較大提高。我國(guó)已能生產(chǎn)轎車覆蓋件模具、大屏幕彩色電視機(jī)前殼及后蓋注塑模具、大容量洗衣機(jī)全套塑料模、轎車儀表板形狀復(fù)雜的注塑模具；精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。注塑模型腔制作精度可達(dá)0.02～0.05mm，外表粗糙度Ra為0.2μm。(3)模具壽命不斷提高新型模具型腔材料及其熱處理工藝的不斷問世，使得型腔模具的使用壽命有很大提高。如：塑料模具行腔材料廣泛采用P20、3Cr2Mo、PMS、SMI、SMII、等，非淬火鋼壽命可達(dá)10萬(wàn)～30萬(wàn)次，淬火鋼可達(dá)50萬(wàn)～100萬(wàn)次。(4)CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用水平已上了一個(gè)新臺(tái)階以高速開展的家電制造業(yè)為例，引進(jìn)了美國(guó)、德國(guó)、日本、澳大利亞等國(guó)相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，取得了一定的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)的CAD/CAM技術(shù)的開展。數(shù)控機(jī)床、加工中心、激光、電火花、線切割、真空淬火以及PVO等外表強(qiáng)化技術(shù)在模具制造中已得到普及。(5)模具工程師人是企業(yè)最活潑的因素，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)最主要的是人才競(jìng)爭(zhēng)。我國(guó)模具行業(yè)的工程技術(shù)人員的素質(zhì)不能適應(yīng)模具工業(yè)的開展，而且人才斷層現(xiàn)象十清楚顯。隊(duì)伍不穩(wěn)定、人才匱乏是制約模具工業(yè)開展的重要因素之一。(6)模具標(biāo)準(zhǔn)化率有顯著提高塑料模具的標(biāo)準(zhǔn)零件〔如推桿、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等〕、標(biāo)準(zhǔn)模架等越來(lái)越廣泛的得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的熱流道系統(tǒng)元件，但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化和商品化程度一般在30%以下，與國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已經(jīng)到達(dá)70%～80%相比，仍有很大差距。國(guó)內(nèi)外塑料模具技術(shù)現(xiàn)狀比較見表1-1。表1-1國(guó)內(nèi)外塑料模具技術(shù)現(xiàn)狀比較項(xiàng)目國(guó)外國(guó)內(nèi)型腔精度0.005～0.01mm0.02～0.05mm型腔外表粗糙度Ra0.01～0.05μmRa0.20μm非淬火鋼模具壽命10萬(wàn)～60萬(wàn)次10萬(wàn)～30萬(wàn)次淬火鋼模具壽命160萬(wàn)～300萬(wàn)次50萬(wàn)～100萬(wàn)次熱流道模具使用率80%以上總體缺乏10%標(biāo)準(zhǔn)化程度70%～80%小于30%中型模具生產(chǎn)周期一個(gè)月左右2～4個(gè)月在模具行業(yè)中的占有量30%～40%25%～30%1.2塑料注射成型及其工藝的概述注射成型是在高壓狀態(tài)下將已熔融的塑料熔體以高速注入到閉合的模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻〔對(duì)于熱塑性塑料〕或加熱〔對(duì)于熱固性塑料〕定型后得到和模具型腔形狀完全一致的塑料制品的一種成型方法。注射成型必須滿足以下三個(gè)必要條件：(1)塑料必須以熔融的狀態(tài)被注入到模具的型腔中；(2)注入的塑料熔體必須具有足夠的壓力和流動(dòng)速度以完成充滿模具模腔；(3)需要有符合制品形狀和尺寸并滿足成型工藝要求的模具。因此，要完成注塑成型那么必須具備塑料塑化、熔體注塑和成型這三種根本功能及其調(diào)控機(jī)制。1.2.1注射成型工藝過程注射成型工藝過程包括注射前的準(zhǔn)備、注射過程和制品的后處理三個(gè)主要階段，各個(gè)階段又可分為多個(gè)小階段，如圖1-1所示。圖1-1注射成型工藝過程1.2.2注射前準(zhǔn)備為了使注射成型順利進(jìn)行，保證塑件質(zhì)量，一般在注射之前要進(jìn)行原料預(yù)處理、清洗料筒、預(yù)熱嵌件和選擇脫模劑等準(zhǔn)備工作。原料的預(yù)處理：包括原料的檢驗(yàn)、著色和預(yù)熱枯燥等過程。注塑前必須對(duì)原料進(jìn)行外觀及工藝性能進(jìn)行檢驗(yàn)，判斷原料的品種、規(guī)格、牌號(hào)等與所要求的參數(shù)是否符合。料筒的清洗：生產(chǎn)中如果需要改變塑料品種、更換物料、調(diào)換顏色，或者發(fā)現(xiàn)成型過程中出現(xiàn)勒熱分解或降解反響，均應(yīng)對(duì)注射機(jī)的料筒進(jìn)行清洗。嵌件的預(yù)熱：為防止嵌件周圍塑料層強(qiáng)度下降而出現(xiàn)裂紋缺陷，注射成型前要對(duì)金屬嵌件進(jìn)行預(yù)熱，不過對(duì)于小嵌件在模內(nèi)易被塑料熔體加熱，所以可不預(yù)熱。脫模劑的選用：為了便于脫模，生產(chǎn)中常使用脫模劑，常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液態(tài)石蠟和硅油這三種。1.2.3注射過程完整的注射過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻和脫模等幾個(gè)步驟。螺桿式注射機(jī)在各個(gè)階段成型工藝順序如圖1-2所示[7]。圖1-2注射過程1-電動(dòng)機(jī)2-料斗3-螺桿4-加熱器5-模具6-噴嘴7-液壓缸在注射過程中壓力隨時(shí)間呈非線性變化，如圖1-3所示。該圖為在一個(gè)注射成型周期內(nèi)用壓力傳感器測(cè)得的壓力隨時(shí)間變化的曲線圖。曲線1是料筒計(jì)量室中注射壓力隨時(shí)間變化的曲線；曲線2是噴嘴末端的壓力曲線；曲線3是型腔始端〔澆口處〕的壓力曲線；曲線4是型腔末端的壓力曲線。圖1-3注射成型周期內(nèi)壓力隨時(shí)間變化的曲線充模：圖中OA段是塑料熔體在注射壓力P1作用下從料筒計(jì)量室流入型腔始端的時(shí)間。在AB段熔體充滿型腔，此時(shí)注射壓力P1到達(dá)最大值。噴嘴壓力也到達(dá)一定的動(dòng)態(tài)壓力P2。沖模時(shí)間〔tA-tB〕是注射成型過程中最重要的參數(shù)，因?yàn)槿垠w在型腔內(nèi)流動(dòng)時(shí)間的剪切速率和造成聚合物分子取向的程度都取決于這一時(shí)間。型腔始端壓力與末端壓力之差〔PB-PB1〕取決于熔體在型腔的流動(dòng)阻力。壓實(shí)：型腔充滿后，型腔壓力迅速增大并到達(dá)最大值。圖1-3中型腔始端的最大壓力為PC，末端的最大壓力為PC1。噴嘴壓力迅速升高并接近注射壓力P1。BC時(shí)間段是熔體的壓實(shí)階段，在壓實(shí)階段約占塑件重量15%的熔體被壓到型腔內(nèi)。保壓：圖中CD時(shí)間段是保壓階段，在這一階段中熔體仍處于螺桿所提供的注射壓力之下，熔體會(huì)繼續(xù)流入型腔內(nèi)以彌補(bǔ)熔體因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙。此時(shí)熔體的流動(dòng)速度更慢，螺桿只有微小的補(bǔ)縮移動(dòng)。倒流：保壓結(jié)束后，螺桿回程，噴嘴壓力迅速下降至零，塑件此時(shí)仍會(huì)有一定的流動(dòng)性。在型腔壓力作用下，熔體可能從型腔向澆注系統(tǒng)倒流，導(dǎo)致型腔壓力從PD降為PE。在E時(shí)刻熔體在澆口處凝固，倒流過程被封段。冷卻：EF時(shí)間段是冷卻定型階段，在模具冷卻系統(tǒng)的作用下制品逐漸冷卻到具有一定的剛度和強(qiáng)度時(shí)脫模，脫模時(shí)制品內(nèi)存在著剩余壓力PE，假設(shè)剩余壓力過大，會(huì)造成制品開裂、損傷和卡模等弊病[7]。1.2.4塑件的后處理塑件脫模后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚韥?lái)改善塑件的性能和提高塑件尺寸的穩(wěn)定性。塑件的后處理主要是指退火和調(diào)質(zhì)處理。退火處理的方法是使塑件在恒溫的加熱液體介質(zhì)或熱空氣循環(huán)烘箱中靜置一段時(shí)間。一般退火溫度應(yīng)控制在高于塑件使用溫度10~20℃為宜。退火時(shí)間視制品厚度而定。調(diào)質(zhì)處理是指制品預(yù)先吸收一定的水分〔如放在熱水或油中〕，使制品尺寸穩(wěn)定下來(lái)，以防止制品在使用中再發(fā)生變化。1.3本設(shè)計(jì)使用軟件簡(jiǎn)介目前CAD/CAE/CAM系統(tǒng)及數(shù)控技術(shù)在模具加工領(lǐng)域起著不可缺少的重要作用。當(dāng)今流行的三維造型軟件有Pro/ENGINEER、UG和Solidworks等，其中UG的功能強(qiáng)大應(yīng)用范圍廣泛。原因是，UnigraphicsNX針對(duì)用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。UnigraphicsNX為設(shè)計(jì)師和工程師提供了一個(gè)產(chǎn)品開發(fā)的嶄新模式，它不僅對(duì)幾何的操縱，更重要的是團(tuán)隊(duì)將能夠根據(jù)工程需求進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。UnigraphicsNX能夠有效地捕捉、利用和共享數(shù)字化工程完整過程中的知識(shí)，事實(shí)證明為企業(yè)帶來(lái)了戰(zhàn)略性的收益。利用UGNX建模，工業(yè)設(shè)計(jì)師能夠迅速地建立和改良復(fù)雜的產(chǎn)品形狀，并且使用先進(jìn)的渲染和可視化工具來(lái)最大限度地滿足設(shè)計(jì)概念的審美要求。NX產(chǎn)品開發(fā)解決方案完全支持制造商所需的各種工具，可用于管理過程并與擴(kuò)展的企業(yè)共享產(chǎn)品信息。UGNX與UGSPLM的其他解決方案的完整套件無(wú)縫結(jié)合。這些對(duì)于CAD、CAM和CAE在可控環(huán)境下的協(xié)同、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字化實(shí)體模型和可視化都是一個(gè)補(bǔ)充。本課題模具所用軟件是UGNX5.0，該模具的設(shè)計(jì)過程大致如下：首先用UG進(jìn)行零件的實(shí)體特征造型，特征是UG軟件的根本設(shè)計(jì)單元，用戶可以每次創(chuàng)立一個(gè)特征的方式進(jìn)行三維造型，并且零件的數(shù)據(jù)是關(guān)聯(lián)的，其根底是UG軟件采用了——單一數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。用UG軟件在對(duì)零件進(jìn)行受力分析，以及運(yùn)動(dòng)分析、干預(yù)檢查。然后用UG的MoldWizard模塊進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，包括流道及冷卻水道設(shè)計(jì)。2塑件的工藝性分析2.1分析塑件使用材料的種類及工藝特征該塑件的三維零件圖設(shè)計(jì)步驟如圖2-1所示，生成零件如圖2-2所示。圖2-1制件UG設(shè)計(jì)步驟圖2.2塑件三維圖2.2塑件成型工藝性分析塑件材料(ABS)的性能分析該塑件采用的是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，即ABS塑料，其性能如下：(1)使用性能。其綜合性能好，沖擊強(qiáng)度、力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性，電氣性能良好，易于成型和機(jī)械加工，其外表可渡鉻成為塑料涂金屬的一種常用材料，適用于制作一般機(jī)械零件、減摩零件、傳動(dòng)零件、結(jié)構(gòu)零件、電子電氣和儀表外殼等。(2)成型性能。ABS是一種無(wú)定型塑料，其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，成型方法和成型條件要按各品種的性能來(lái)確定。ABS吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3％，必須充分枯燥，要求外表光澤的塑件應(yīng)要求長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱枯燥，其流動(dòng)性中等，溢邊料0.04mm左右。在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要選擇好進(jìn)料口位置和形式，因?yàn)楫?dāng)推出力過大或進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)塑件呈現(xiàn)白色痕跡。(3)ABS的主要性能指標(biāo)見表2-1[4]。表2-1ABS的性能指標(biāo)密度/1.02~1.08屈服強(qiáng)度/MPa50比體積/0.86~0.98拉伸強(qiáng)度/MPa38吸水率〔％〕0.2～0.4拉伸彈性模量/MPa熔點(diǎn)/130~160抗彎強(qiáng)度/MPa80計(jì)算收縮率〔％〕0.4～0.7抗壓強(qiáng)度/MPa53比熱容/1470彎曲彈性模量/MPa塑件的分析(1)外形尺寸分析該塑件是壁厚為2.5mm左右的曲面薄壁零件，塑件的外形尺寸不大，厚度不太均勻，并且有多個(gè)曲面，并且由于其有下蓋卡扣部位，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，這對(duì)于模具型腔型芯的設(shè)計(jì)和加工要求就比較高，如何正確設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和合理的注射成型工藝條件是模具設(shè)計(jì)的主要問題。(2)尺寸精度的分析在一般生產(chǎn)過程中，為了降低模具加工難度和模具的生產(chǎn)本錢，在滿足塑件使用要求的前提下盡可能把塑件尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。對(duì)于本課題塑件分析看，我們需定塑件尺寸的精度等級(jí)為MT2A，屬于中等偏高級(jí)的精度等級(jí)，在模具設(shè)計(jì)和制造過程中要嚴(yán)格保證這些尺寸精度的要求，其余尺寸均無(wú)特殊要求，可取MT5級(jí)公差值。(3)塑件外表質(zhì)量分析本塑件是電子產(chǎn)品殼體，要求外表美觀、無(wú)斑點(diǎn)、無(wú)熔接痕、無(wú)頂桿痕跡，對(duì)于外觀要求比較高，因此對(duì)其外外表質(zhì)量也要求比較高，其外外表的粗糙度Ra取0.8μm，內(nèi)腔沒有較高的粗糙度要求。(4)脫模斜度的分析由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮時(shí)會(huì)緊緊包在凸模上，或者由于粘附作用而緊貼在型腔內(nèi)，為了便于脫模，防止塑件外表在脫模時(shí)出現(xiàn)頂白、頂傷、劃傷等，塑件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮其外表具有合理的脫模斜度。塑件上的脫模斜度大小，與塑件的性質(zhì)、收縮率、摩擦因素、塑件壁厚和幾何形狀有關(guān)。對(duì)于ABS一般凹模的脫模斜度是，型芯的脫模斜度是[4]，由于該塑件側(cè)面為斜壁結(jié)構(gòu)，可順勢(shì)脫模，所以不放脫模斜度。而外側(cè)有凸臺(tái)需使用滑塊抽芯機(jī)構(gòu)以使工件能順利脫模。2.3注塑成型工藝確實(shí)定注射成型過程(1)成型前的準(zhǔn)備。對(duì)ABS的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn)，由于ABS吸水性較大，成型前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行充分的枯燥。(2)注射過程。塑件在注塑機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化到達(dá)流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。(3)塑件的后處理。處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度為，處理時(shí)間為16～20s。注射工藝條件在注塑成型過程中，工藝條件的選擇和控制是保證成型順利進(jìn)行和塑件質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，主要的工藝條件是影響塑化流動(dòng)和冷卻的溫度、壓力和相應(yīng)的各個(gè)作用時(shí)間。在這里我們選擇的注射機(jī)為螺桿式的注射機(jī)，其噴嘴為直通式，對(duì)于ABS塑件結(jié)合后面對(duì)塑件的CAE分析以及綜合考慮可得到對(duì)應(yīng)的工藝條件參數(shù)見表2-2[4]。表2-2制品成型工藝參數(shù)噴嘴溫度/170～180保壓壓力/MPa30～40模具溫度/50～80注射時(shí)間/s1.6料筒溫度前段180～200保壓時(shí)間/s10中段210～230冷卻時(shí)間/s20后段180～200其他時(shí)間/s7注射壓力/Mpa80~110成型周期/s402.4擬定模具的結(jié)構(gòu)形式2.4.1分型面的選擇原那么除了必須開設(shè)在制件界面輪廓的最大的地方才能使制件順利地從型腔中脫出外，還應(yīng)考慮以下因素：(1)因?yàn)榉中兔嫣幉豢煞乐沟臅?huì)在塑件上留下溢料痕跡或拼合不準(zhǔn)確的痕跡，故分型面最好不選在制件光亮平滑的外外表或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。從制件的推出裝置設(shè)置方便考慮，分型時(shí)要盡可能的使制件留在動(dòng)模一邊，當(dāng)制件上有多個(gè)型芯或形狀復(fù)雜、錐度小的型芯時(shí)，制件對(duì)型芯的包緊力特別大，這種型芯應(yīng)設(shè)在動(dòng)模一邊，而將凹模放在定模一邊。(2)從保證制件相關(guān)部位同軸度的角度出發(fā)，同軸度要求高的塑件，取分型面時(shí)最好把要求同軸的局部放在模具分型面的同一側(cè)。當(dāng)制件上要求互相同軸的部位不便設(shè)在分型面的同一側(cè)時(shí)，那么應(yīng)設(shè)計(jì)特殊的定位裝置，提高合模時(shí)的對(duì)中性。(3)有側(cè)凹或側(cè)孔的制件，當(dāng)采用自動(dòng)側(cè)向分型抽芯時(shí)，除了液壓抽芯能獲得較大的側(cè)向抽拔距離外，一般分型抽芯機(jī)構(gòu)側(cè)向抽拔距離都較小。取分型面時(shí)應(yīng)首先考慮將抽芯或分型距離長(zhǎng)的一邊放在動(dòng)、定模開模的方向上，而將短的一邊作為側(cè)向分型或抽芯。對(duì)有頂出機(jī)構(gòu)的模具，采取動(dòng)模邊側(cè)向分型抽芯，模具結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，能獲得的抽拔距離也比較長(zhǎng)，應(yīng)選分型面時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮把制件的側(cè)凹或側(cè)孔放在動(dòng)模邊。假設(shè)設(shè)在動(dòng)模邊，那么模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。此外當(dāng)分型面作為主要排氣面時(shí)，料流的末端應(yīng)在分型面上以利排氣。綜合考慮分型面的選擇受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件的位置、形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，經(jīng)過綜合分析比較，選出正確的分型面如圖2-3所示。2.5型腔數(shù)量和排列方式確實(shí)定〔1〕型腔數(shù)量確實(shí)定由于該塑件的外觀質(zhì)量要求較高，外外表上不能有澆口痕跡，再加上在生產(chǎn)中要求的年產(chǎn)量比較大，用一模一腔難以能滿足要求，因此我們這里可以考慮一模多腔，一模多腔的設(shè)計(jì)不僅可以平衡型腔壓力，也可以提高塑件的生產(chǎn)率，保證較大的產(chǎn)量要求。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在模具設(shè)計(jì)中每增加一個(gè)型腔，制品尺寸精度要下降4。多腔模具從外表上看，比少腔模具經(jīng)濟(jì)效益高，但是多腔模具所用注射機(jī)大，每一次注射循環(huán)期長(zhǎng)而維持費(fèi)用高，所以要從經(jīng)濟(jì)的條件上考慮每模的腔數(shù)。從模具的造價(jià)費(fèi)用和側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等因素考慮，本課題選擇一模兩腔?！?〕型腔排列形式確實(shí)定多型腔模具盡可能采用平衡式排列，且要力求緊湊，并與澆口開設(shè)的部位對(duì)稱。由于該設(shè)計(jì)選擇的是一模兩腔，故采用直線對(duì)稱排列，如圖2-3所示。圖2-3分型面及型腔排列方式2.6注射機(jī)的選擇〔1〕注射量計(jì)算對(duì)于ABS一般密度為1.02，通過UG三維軟件建模設(shè)計(jì)分析計(jì)算得塑件體積：塑件質(zhì)量：M塑=ρ=18.19g〔2〕澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計(jì)之前是不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值的，不過可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的0.2～1倍來(lái)估算，由于本次我們采用的流道簡(jiǎn)單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.2倍來(lái)估算。由于這里采用的是一模兩腔，因此一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為〔3〕選擇注射機(jī)上面計(jì)算得出的一次注入模具型腔的塑料總體積可計(jì)算出注射機(jī)的公稱注射量得根據(jù)上面計(jì)算，初步選定公稱注射量為125，注射機(jī)型號(hào)為SZ-160/80臥式注射機(jī)，其主要技術(shù)參見表2-3。表2-3初步確定的SZ-160/80注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)注射系統(tǒng)鎖模系統(tǒng)螺桿直徑/35鎖模力/800螺桿行程/mm70拉桿內(nèi)間距〔〕/理論注射容積/125模板行程/260最大注射量/110最大開距/580注射壓力/205最大模厚/320注射速率〔〕100最小模厚/170塑化能力〔〕11定位孔直徑/130螺桿最大轉(zhuǎn)速〔〕220定位孔深度/35噴嘴孔直徑/3.5噴嘴頭部半徑/12液壓頂出力/28頂出桿行程/55〔4〕注塑機(jī)得相關(guān)參數(shù)校核1〕注射壓力校核由表2-2可知，塑件所需注射壓力為80～110MPa，此處取p0=100MPa，該注塑機(jī)的公稱壓力p公=205MPa，注射壓力平安系數(shù)k1=1.25～1.4，這里取k1=1.3，那么：k1p0=1.3×100=130﹤p公，所以注射機(jī)注射壓力合格。2〕鎖模力校核①塑件在分型面上的投影面積，那么=176.625+10625+1050-〔113.04-5088-492-48〕=6206.585≈6207(mm2)②澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積A澆，可以按照多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析來(lái)確定。A澆是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A塑的0.2～0.5倍。由于本例流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，分流道相對(duì)較短，因此流道凝料投影面積可以取小些，這里取A澆=0.2A塑③塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積A總，那么A總=n〔A塑+A澆〕=2×1.2A塑=2×1.2×6207=14896.8〔mm2〕④模具型腔內(nèi)的脹型力F脹，那么F脹=A總p模=14896.8×35=521388〔N〕=521.39(kN)式中，p模是型腔的平均計(jì)算壓力值。通常取注射壓力的20%～40%，大致范圍為25～40MPa，此處取35MPa。由表2-3可知該注塑機(jī)公稱鎖模力F模為800kN，鎖模力平安系數(shù)為k2=1.1～1.2，這里k2取1.2，那么k2F脹=1.2F脹=1.2×521.39≈6對(duì)于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定前方可進(jìn)行。3基于Moldflow的CAE分析3.1注塑模CAE技術(shù)的開展和在注塑模設(shè)計(jì)中的應(yīng)用3.1.1注塑模CAE技術(shù)的開展注塑模CAE技術(shù)是根據(jù)塑料加工流變學(xué)和傳熱學(xué)的根本理論，建立熔體在模具型腔中的流動(dòng)、傳熱的物理、數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)值計(jì)算理論構(gòu)造其求解方法，利用計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)形象、直觀地模擬出實(shí)際成型中熔體的動(dòng)態(tài)填充、冷卻過程的一門分析技術(shù)。利用注塑模CAE技術(shù)可以在模具制造前，模擬注塑過程〔包括充填、保壓及冷卻〕并及早發(fā)現(xiàn)問題，優(yōu)化模具設(shè)計(jì)和工藝條件設(shè)定，減少試模次數(shù)以提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)已成為注塑加工技術(shù)的一個(gè)重要開展方向。80年代注塑模CAE技術(shù)開始從理論研究進(jìn)入實(shí)用化階段，開展了三維流動(dòng)與冷卻分析并把研究擴(kuò)展到保壓、纖維分子取向以及翹曲預(yù)測(cè)等領(lǐng)域。進(jìn)入90年代后開展了流動(dòng)、保壓、冷卻和應(yīng)力分析等注塑工藝全過程的集成化研究。CAE技術(shù)的出現(xiàn)，為注塑模設(shè)計(jì)提供了可靠的保證。傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計(jì)主要依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，而注塑成型過程非常復(fù)雜，塑料熔體的流動(dòng)性能千差萬(wàn)別，制品和模具的結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，工藝條件各不相同，成型缺陷各式各樣，模具設(shè)計(jì)往往需要反復(fù)的試模、修模才能投入生產(chǎn)，很少有一次成功的，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅要重新調(diào)整工藝參數(shù)，甚至要修改塑料制品和模具，不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且降低了產(chǎn)品的開發(fā)速度。利用注射模CAE技術(shù)可在模具制造之前,在計(jì)算機(jī)上對(duì)模具設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和模擬來(lái)代替實(shí)際的試模,預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)中潛在的缺陷,突破了傳統(tǒng)的在注塑機(jī)上反復(fù)試模、修模的束縛，為設(shè)計(jì)人員修改設(shè)計(jì)提供科學(xué)的依據(jù)。隨著人們對(duì)塑料制品的需求范圍不斷擴(kuò)大，各種大型的高精度、形狀復(fù)雜塑料制品在生產(chǎn)過程中也出現(xiàn)了反復(fù)試模、修模各種問題，這就需要我們不斷的開展CAE技術(shù)，用CAE技術(shù)來(lái)解決在分模過程出現(xiàn)的問題，提高生產(chǎn)效率，減少?gòu)U品率。3.1.2注塑模CAE技術(shù)在注塑模設(shè)計(jì)中的應(yīng)用注塑模CAE技術(shù)借助于有限元法、有限差分法和邊界元等數(shù)值計(jì)算方法，分析型腔中塑料的流動(dòng)、保壓和冷卻過程，計(jì)算制品和模具的應(yīng)力分布，預(yù)測(cè)制品的翹曲變形，并由此分析工藝條件、材料參數(shù)及模具結(jié)構(gòu)對(duì)制品質(zhì)量的影響，到達(dá)優(yōu)化制品和模具結(jié)構(gòu)、優(yōu)選成型工藝參數(shù)的目的，如通過對(duì)澆注系統(tǒng)的平衡、澆口的數(shù)量和位置、澆口的大小、熔接痕位置的預(yù)測(cè)，根據(jù)型腔各局部的溫度變化差異，測(cè)定注塑時(shí)的注塑壓力以及塑料在充填型腔時(shí)的壓力損失、熔料的溫度變化、注塑變化、剪切應(yīng)力、剪切速率等系列參數(shù)。因此，注塑模的CAE分析在注塑模設(shè)計(jì)中可應(yīng)用于型腔設(shè)計(jì)、澆口設(shè)計(jì)、流道設(shè)計(jì)、制品變形預(yù)測(cè)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化塑料制品設(shè)計(jì)、塑料模具設(shè)計(jì)和注塑工藝參數(shù)等功能。其中以Moldflow軟件的應(yīng)用最具代表性，Moldflow軟件在注塑模設(shè)計(jì)中的作用主要表達(dá)在以下三個(gè)方面，首先可以優(yōu)化塑料制品，得到制品的實(shí)際最小壁厚，從而優(yōu)化制品結(jié)構(gòu)，降低材料本錢，縮短生產(chǎn)周期，保證制品能全部充滿。其次可以優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，可以得到最正確的澆口數(shù)量與位置、合理的流道系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)，并對(duì)型腔尺寸、澆口尺寸、流道尺寸和冷卻系統(tǒng)尺寸進(jìn)行優(yōu)化，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行試模、修模，大大提高模具質(zhì)量，減少修模次數(shù)；最后可以優(yōu)化注塑工藝參數(shù)，確定最正確的注射壓力、保壓壓力、鎖模力、模具溫度、熔體溫度、注射時(shí)間、保壓時(shí)間和冷卻時(shí)間，以注塑出最正確的塑料制品。本課題就是采用Moldflow軟件對(duì)外殼制件進(jìn)行流動(dòng)模擬分析，預(yù)測(cè)存在氣泡的位置、熔接線位置以及鎖模力的大小，分析出澆口的最正確位置。3.1.3Moldflow分析一般步驟注塑成型最重要的是控制塑料在模具中的流動(dòng)方式，利用模流分析軟件Moldflow可以模擬熔體在模具中的流動(dòng)，可以預(yù)測(cè)和顯示熔體流動(dòng)前沿的推進(jìn)方式、填充過程種的壓力和溫度變化、流動(dòng)時(shí)間、氣穴和熔接痕的位置等，從而幫助工藝人員在試模錢對(duì)可能出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行預(yù)測(cè)，找到缺陷產(chǎn)生的原因并加以改良，提高一次試模的成功率。Moldflow一般主要用來(lái)對(duì)注塑過程進(jìn)行模擬分析，包括填充、保壓、冷卻、翹曲、纖維取向、結(jié)構(gòu)應(yīng)用、收縮以及氣輔成形和熱固性材料流動(dòng)分析，從而得到最正確的澆口數(shù)量與位置，合的理的流道系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)，并對(duì)型腔尺寸、澆口尺寸、流道尺寸、冷卻系統(tǒng)尺寸和注塑工藝進(jìn)行優(yōu)化，提高一次試模成功率，以到達(dá)降低生產(chǎn)本錢、縮短生產(chǎn)周期的目的。Moldflow分析的一般步驟如圖3-1所示。輸入CAD模型網(wǎng)格劃分選擇材料確定注塑條件設(shè)定分析參數(shù)分析計(jì)算分析結(jié)果顯示輸入CAD模型網(wǎng)格劃分選擇材料確定注塑條件設(shè)定分析參數(shù)分析計(jì)算分析結(jié)果顯示→→→→→→圖3-1Moldflow分析一般步驟3.2塑件網(wǎng)格劃分及診斷由于Moldflow只能對(duì)STL和IGES兩種文件格式的模型進(jìn)行分析，這里我們選擇的是STL文件格式，所以在導(dǎo)入模型之前我們要做的第一步就是要在UGNX5.0中創(chuàng)立好的液晶盒上蓋模型的STL文件導(dǎo)出，然后將該STL文件導(dǎo)入到Moldflow軟件進(jìn)行后續(xù)操作。在Moldflow中進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，將全局網(wǎng)格邊長(zhǎng)為2.0mm，STL合并公差為默認(rèn)的0.1mm，其他值都為默認(rèn)值，然后點(diǎn)擊立即劃分網(wǎng)格即可。劃分結(jié)束后的網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)如圖3-2所示。對(duì)于網(wǎng)格的劃分結(jié)果參數(shù)即網(wǎng)格信息必須滿足以下一些原那么[5](1)連通區(qū)域應(yīng)該為1(2)自由邊和非交疊邊個(gè)數(shù)應(yīng)該為0(3)未定向的單元應(yīng)該為0(4)交叉單元個(gè)數(shù)應(yīng)該為0(5)完全重疊單元個(gè)數(shù)應(yīng)該為0(6)單元縱橫比數(shù)值視具體情況而定，一般在fusion外表模型分析中，縱橫比推薦最大值為6。(7)網(wǎng)格匹配率最根本應(yīng)在80%左右(8)零面積個(gè)數(shù)應(yīng)該為0對(duì)劃分好的網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格狀態(tài)統(tǒng)計(jì)，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。其中存在的問題通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)修復(fù)、手工修復(fù)等操作之后，對(duì)網(wǎng)格狀態(tài)再次統(tǒng)計(jì)看是否符合要求。修復(fù)后的網(wǎng)格狀態(tài)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3-3所示，這些參數(shù)結(jié)果根本都符合要求。圖3-2Moldflow網(wǎng)格劃分結(jié)果圖3-3對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行修復(fù)后網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)結(jié)果3.3澆口位置分析澆口處是流道系統(tǒng)和型腔之間的過渡區(qū)域。澆口的位置對(duì)于最終制件的性能和外觀具有很大的重要性。熔體必須快速并均勻的充填入整個(gè)型腔。澆口設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮以下幾點(diǎn)：(1)澆口的位于最厚的局部(2)處于審美原因，應(yīng)注意防止?jié)部诤?3)通過改良澆口尺寸或位置，從而防止噴流(4)流道保持平衡，以確保均勻的充填和填料(5)防止熔接線或?qū)⑵浼兄烈蟛惶珖?yán)苛的局部(6)盡量減少氣泡，以防止產(chǎn)生燒焦-防止某些承受沖擊或機(jī)械應(yīng)力的區(qū)域(7)安置在易于除去澆口的位置根據(jù)設(shè)定的型腔排列，采用一模兩腔，利用Moldflow對(duì)制件進(jìn)行最正確澆口位置分析，從而為確定澆口位置提供參考。經(jīng)過分析可得分析結(jié)果如圖3-4。從圖3-4中我們可以清晰的看出，制件的最正確澆口位置位于工件的中間位置即藍(lán)色區(qū)域。最差位置在制件的兩側(cè)邊緣即紅色區(qū)域。為了便于除去澆口確保流道平衡等各方面考慮，我們將澆口定于制件的側(cè)面的藍(lán)色區(qū)域。圖3-4Moldflow最正確澆口位置分析3.4建立澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)以及參數(shù)的設(shè)置考慮到制品的美觀，其外外表不能有澆口的痕跡，初步選擇采用一模兩穴方式進(jìn)行注塑。而對(duì)于型腔的排布根據(jù)預(yù)定設(shè)計(jì)方案，采用平衡式排列，在網(wǎng)格劃分結(jié)束后經(jīng)過型腔復(fù)制、分析澆口位置、選擇澆口、流道系統(tǒng)、冷卻回路向?qū)У脑O(shè)置后可得到型腔排布方式的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的建立結(jié)果如圖3-5所示。圖3-5型腔排布方式下面一節(jié)將對(duì)這種排布方式的冷卻、流動(dòng)和翹曲分析結(jié)果進(jìn)行分析。在對(duì)這種型腔排布進(jìn)行冷卻、流動(dòng)和翹曲分析之前，必須進(jìn)行一些設(shè)置，其分析形式選擇冷卻+流動(dòng)+翹曲，材料選擇的是制造商為Monsantokasei、牌號(hào)為0%rubber的原材料，其模具溫度為50，熔體溫度是230，開模時(shí)間設(shè)為5s，流道用自動(dòng)向?qū)?chuàng)立，主流道入口直徑為4mm，長(zhǎng)度為48mm；分流道直徑為5mm，長(zhǎng)度為35mm；冷卻水道用手動(dòng)創(chuàng)立，直徑為7mm，頂部水道中心離制品的距離為10mm，底部水道中心離制品距離為15mm。設(shè)置好后開始進(jìn)行分析。3.5結(jié)果分析Moldflow提供了豐富的分析類型，用戶根據(jù)預(yù)估制件缺陷類型選擇對(duì)應(yīng)的分析類型。對(duì)薄壁塑料件而言，在成型過程中主要缺陷是翹曲變形和充填缺乏，因此在設(shè)置分析類型時(shí)，選擇“冷卻+流動(dòng)+翹曲〞分析類型。3.5.1Flow流動(dòng)分析對(duì)于這局部的分析結(jié)果又分為充填時(shí)間、壓力分布、體積收縮率、鎖模力、熔接痕和氣穴等。(1)填充時(shí)間分析充填分析過程為模擬熔體從進(jìn)入模腔開始，到熔體到達(dá)模具模腔的末端過程。計(jì)算模腔被填滿過程中，流動(dòng)前沿位置。預(yù)測(cè)制品在相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)置下的充填行為，獲得最正確澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過分析所得的填充時(shí)間結(jié)果如圖3-6所示，從圖中我們可以知道制品的填充時(shí)間大約分別為1.428s。圖3-6塑件填充時(shí)間(2)壓力分析V/P切換點(diǎn)交口位置的壓力為51.59MPa。切換點(diǎn)的控制對(duì)注塑過程有很大的影響。圖3-7速度/壓力切換時(shí)的壓力(3)縮痕指數(shù)和體積收縮率分析如圖3-8、圖3-9所示分別為縮痕指數(shù)分析結(jié)果和體積收縮率分析結(jié)果。從圖中可以看出塑件的縮痕指數(shù)最大值為4.961％，由于紅色局部范圍幾乎沒有所以塑件可能出現(xiàn)縮痕或者縮孔的范圍會(huì)比較小。塑件體積收縮率如圖3-9所示，體積收縮率到達(dá)9.661%，體積收縮率過大，制品變形明顯，因此需要適當(dāng)?shù)脑黾幼⑺軌毫?。圖3-8塑件的縮痕指數(shù)分析結(jié)果圖3-9塑件體積收縮率(4)塑件熔接痕分析本課題中的塑件壁厚不同，且有多個(gè)倒扣，這就使得在填充過程中熔融塑料的流動(dòng)方向有變化，在融合時(shí)必然會(huì)有熔接痕和熔接線。熔接痕的力學(xué)性能一般都會(huì)低于塑件的其他區(qū)域，使整個(gè)塑件的強(qiáng)度降低，并且熔接痕會(huì)影響塑件的強(qiáng)度和外表質(zhì)量。一般熔接痕的質(zhì)量會(huì)受到模具溫度和熔體溫度的選擇的影響。圖3-10是塑件在填充過程中產(chǎn)生的熔接痕，從圖中可看出在制件的最后填充處及內(nèi)部凸起的圓柱處較易形成熔接痕?？梢酝ㄟ^適當(dāng)增加壓力和塑料溫度來(lái)減少熔接痕。圖3-10塑件的熔接痕分析結(jié)果(5)氣穴分析如圖3-11所示是在填充過程中塑件的氣穴分析結(jié)果，其中粉紅色的點(diǎn)表示氣穴存在的地方。從圖中我們看到在制品的氣穴較少，且主要集中在制件的邊緣。由于氣穴分布于制件的邊緣地帶，靠近模具的分型面，而分型面能起到很好的排氣作用，除分模面外還有滑板抽芯機(jī)構(gòu)幫助排氣，因此氣穴的影響并不大。圖3-11填充過程氣穴分析結(jié)果(6)鎖模力分析對(duì)于塑件鎖模力的分析結(jié)果如圖3-12所示，從圖中可以看到塑件在填充過程中所需的最大鎖模力為38MPa左右。圖3-12填充過程的鎖模力分析結(jié)果3.5.2Cool冷卻系統(tǒng)的分析冷卻分析是用來(lái)分析模具內(nèi)的熱傳遞，主要包括塑件和模具的溫度、冷卻時(shí)間等。目的是判斷塑件冷卻效果的優(yōu)劣，計(jì)算出冷卻時(shí)間，確定成型周期時(shí)間。影響冷卻系統(tǒng)的因素很多，除了塑料制品的幾何形狀、冷卻介質(zhì)、流量、溫度、冷卻水路的布置、模具材料、塑料熔體溫度、模具溫度、塑件頂出溫度外，還涉及塑料與模具之間非穩(wěn)態(tài)熱循環(huán)交互作用。這些參數(shù)之間是互相聯(lián)系、互相影響的,唯有這些參數(shù)的合理組合才能獲得理想的效果。圖3-13制品凍結(jié)時(shí)間圖3-13顯示從成型周期開始到制品完全冷卻至低于頂出溫度所需要的時(shí)間。該制品的凍結(jié)時(shí)間為33.04s。圖3-14布局-1冷卻后冷卻介質(zhì)的溫度如圖3-14可以看出對(duì)熔融塑件進(jìn)行冷卻后冷卻介質(zhì)的溫度和溫度差，溫度差為0.42，一般冷卻介質(zhì)的溫度差不超過2～3，回路冷卻介質(zhì)溫度滿足要求。下面再看圖3-14和圖3-15，這兩幅圖分別表示的是冷卻后回路管壁的溫度和塑件的平均溫度。由圖可知，回路管壁的最高溫度和制品的平均溫度分別為25.80和76.0?；芈返墓鼙跍囟扰c冷卻水的入口溫差不得超過5，圖中分析結(jié)果溫差為0.72，符合要求。圖3-15回路管壁溫度圖3-16冷卻后塑件的平均溫度3.5.3Warp翹曲分析引起翹曲的原因主要有收縮不均勻、冷卻不均勻和分子取向不均勻等，在Moldflow分析軟件中這三種原因?qū)βN曲的影響值都可以分析出來(lái)。在Moldflow分析軟件中這些值通常有總體翹曲值和X、Y、Z軸方向的翹曲值，而通常Z軸方向的變形被視為翹曲，其他兩個(gè)方向視為收縮。翹曲分析結(jié)果顯示：總體翹曲量為0.5002mm，x方向翹曲0.4721mm，y方向翹曲0.4005mm，z方向翹曲0.8460mm。圖3-17ｘ方向變形圖3-18y方向的變形圖3-19z方向的變形圖3-20總的變形量3.6基于Moldflow的CAE分析總結(jié)利用MoldFlow模擬塑料熔體在模具模腔中的流動(dòng)、保壓、冷卻過程，對(duì)制品可能發(fā)生的翹曲進(jìn)行預(yù)測(cè)等，其結(jié)果對(duì)優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)和注塑工藝參數(shù)有著重要的指導(dǎo)意義，減少了試模、修模的次數(shù)，可提高一次試模的成功率，縮短了模具設(shè)計(jì)與制造周期，保證制品完全填充。4模具設(shè)計(jì)4.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1.1主流道的設(shè)計(jì)主流道為一圓錐孔，通常位于模具中心塑料熔體的入口處，其小端正對(duì)注射機(jī)的噴嘴。它將注射機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。主流道的尺寸直接影響到熔體的流動(dòng)速度和沖模時(shí)間。另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計(jì)中常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的澆口套。主流道尺寸主流道的長(zhǎng)度：本次設(shè)計(jì)根據(jù)模架高度情況取50mm進(jìn)行初始設(shè)計(jì)，根據(jù)三維圖最終可確定主流道長(zhǎng)度L主為47mm。主流道小端直徑：d=注射機(jī)噴嘴尺寸+〔0.5～1〕mm=3.5+0.5=4〔mm〕主流道大端直徑：D=d+2L主tan〔α/2〕≈7.3(mm)，式中α=4°。主流道球面半徑：R=注射機(jī)噴嘴球頭半徑+〔1～2〕mm=12+2=14mm球面的配合高度：h=3mm主流道的凝料體積=3.14×47×〔3.72+22+7×2〕÷3≈1211.3(mm3)≈1.2(cm3)主流道當(dāng)量半徑Rn=〔3.7+2〕÷2=2.85〔mm〕主流道澆口套形式主流道交口套為標(biāo)準(zhǔn)件可選購(gòu)。主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，易磨損，對(duì)材料的要求較嚴(yán)格。設(shè)計(jì)中常采用碳素工具鋼〔T8A或T10A〕，熱處理淬火外表硬度為50～55HRC。圖4-1直澆注系統(tǒng)的主流道結(jié)構(gòu)4.1.2分流道的設(shè)計(jì)〔1〕分流道的布置形式在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能防止熔體溫度降低，同時(shí)還要考慮減小分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道?！?〕分流道的長(zhǎng)度由于流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，根據(jù)兩個(gè)型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分流道較短，設(shè)計(jì)時(shí)可選小些。單邊分流道長(zhǎng)度L分取17mm?！?〕分流道的當(dāng)量半徑因?yàn)樵撍芗馁|(zhì)量m塑＝18.19g＜200g，分流道的當(dāng)量直徑可按下式計(jì)算D分為分流道當(dāng)量直徑，ABS分流道直徑推薦值為4.8mm-9.5mm，綜合考慮后本次設(shè)計(jì)取D分為5〔4〕分流道的截面形狀常用分流道截面形狀有圓形、梯形、U形、六角形等。為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，希望流道的橫截面積大、外表積小，因此可用流道的截面積與其周邊長(zhǎng)度的比值表示流道的效率。圓形橫截面的效率最高，具有最小壓力降和熱損失。因此本設(shè)計(jì)采用圓形流道?！?〕凝料體積1〕分流道的長(zhǎng)度L分=17×2=34(mm)2〕分流道截面積3〕凝料體積V分=A分×L分=34×19.63=667.42(mm3)=0.67(cm3)表4-1分流道的截面形狀及優(yōu)缺點(diǎn)截面形狀簡(jiǎn)圖特征熱量損失加工性能流動(dòng)阻力效果U形較小易小佳矩形大易大不良梯形較小易較小良圓形小較難小最正確〔6〕校核剪切速率1〕確定注射時(shí)間：查手冊(cè)，取t=1.6s2〕計(jì)算分流道體積流量：3)由剪切速率公式，可得該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最正確剪切速率～之間，所以分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。4.2澆口的設(shè)計(jì)澆口的設(shè)計(jì)原那么澆口的形式主要包括：直接澆口、中心澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口等。澆口設(shè)計(jì)需遵循下述原那么：(1)澆口尺寸及位置選擇應(yīng)防止熔體破裂而產(chǎn)生噴射及蠕動(dòng)〔蛇形流〕；(2)澆口位置應(yīng)有利于流動(dòng)，排氣和補(bǔ)料；(3)澆口位置應(yīng)使流程最短,料流變向最少,并防止型心變形；(4)澆口位置及數(shù)量應(yīng)有利于減少熔接痕和增加熔接強(qiáng)度；(5)澆口位置應(yīng)考慮定位作用對(duì)塑件性能的影響；(6)澆口位置應(yīng)盡量開設(shè)在不影響塑件外觀的部位；根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動(dòng)距離，防止熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚處。該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，外表質(zhì)量要求較高，采用一模兩腔注射，為便于調(diào)整沖模時(shí)的剪切速率和封閉時(shí)間，因此采用側(cè)澆口，采用側(cè)澆口可以保持產(chǎn)品外觀精度。綜合考慮以上原那么，選用側(cè)澆口作為本設(shè)計(jì)的澆口形式。澆口的尺寸計(jì)算〔1〕側(cè)澆口尺寸確實(shí)定本設(shè)計(jì)采用矩形側(cè)澆口，矩形側(cè)澆口根本尺寸如表2-1所示：表4-2矩形側(cè)澆口的根本尺寸塑料壁厚t/mm塑件復(fù)雜性厚度h/mm寬度b/mm長(zhǎng)度L/mmABS1.5～3簡(jiǎn)單1.2～1.4中小型塑件〔3～10〕h大型塑件﹥10h0.7～2mm復(fù)雜0.8～1.2根據(jù)上表，取側(cè)澆口的厚度為1.2mm，寬度為3.6mm，長(zhǎng)度L澆為2mm?！?〕側(cè)澆口剪切速率的校核1〕計(jì)算澆口的當(dāng)量半徑。由面積相等可得，由此矩形澆口的當(dāng)量半徑2〕校核澆口剪切速率：①確定注射時(shí)間，查手冊(cè)，可取t=1.6s②計(jì)算澆口的體積流量：③計(jì)算澆口的剪切速率：該矩形側(cè)澆口的剪切速率處于澆口與分流道的最正確剪切速率5×103～5×104s-1之間，所以，澆口的剪切速率校核合格。4.3校核主流道的剪切速率上面分別求出了塑件的體積、主流道的體積、分流道的體積〔澆口體積太小可忽略不計(jì)〕以及主流道的當(dāng)量半徑，這樣就可以校核主流道熔體的剪切速率?！?〕計(jì)算主流道的體積流量〔2〕計(jì)算主流道的剪切速率主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于主流道的最正確剪切速率5×102～5×103s-1之間，所以，主流道的剪切速率校核合格。4.4冷料穴的設(shè)計(jì)冷料穴位于主流道正對(duì)面動(dòng)模板上，其作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，防止冷料注入型腔而影響制品外表質(zhì)量。本設(shè)計(jì)只有主流道冷料穴，采用的是Z形拉料桿匹配的冷料穴。圖4-2冷料穴4.5成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模是成型制品的外外表的成型零件。按照凹模結(jié)構(gòu)的不同可以將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。整體式具有較高的強(qiáng)度和剛度，但加工較困難，需用電火花、立式銑床加工，僅適用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的中小型塑件。而整體嵌入式凹?？梢允褂靡话銠C(jī)加工方法加工各凹模，由于容易測(cè)量，也能保證一致性，它能節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼，嵌入模板后具有足夠的剛度和強(qiáng)度，使用可靠且置換方便，適用于小塑件的多型腔模。組合式凹模在切削加工、線切割、磨削、拋光及熱處理加工時(shí)較為方便，但其剛度和強(qiáng)度差。根據(jù)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)及對(duì)凹模剛度和強(qiáng)度的要求分析看，本課題中采用的是整體嵌入式凹模。凹模徑向尺寸計(jì)算公式表4-3凹模徑向尺寸制品尺寸制品公差△制品徑向最大尺寸ls模具制造公差及收縮率計(jì)算結(jié)果LM0.46Scp=0.5%0.380.420.30凹模深度尺寸計(jì)算公式表4-4凹模深度尺寸制品尺寸制品公差制品高度最大深度尺寸Hs模具制造公差及收縮率計(jì)算結(jié)果10±0.070.14Scp=0.5%0.10.10.1凸模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)凸模也成為型芯，是成型塑件內(nèi)外表的成型零件，通?？煞譃檎w式和組合式兩種類型。通過對(duì)塑件的分析可以知道這里采用的是整體裝配式凸模，這種方式屬于組合式的一種。塑件有兩個(gè)小型芯要分開加工。型芯徑向尺寸表4-5型芯徑向尺寸制品尺寸制品公差制品徑向最小尺寸ls模具制造公差及收縮率計(jì)算結(jié)果0.46Scp=0.5%0.420.140.140.420.600.200.460.38型芯高度尺寸表4-6型芯高度尺寸制品尺寸制品公差制品高度最小尺寸Hs模具制造公差及收縮率計(jì)算結(jié)果0.16Scp=0.5%0.140.120.10中心距尺寸表4-7中心距尺寸制品尺寸制品公差換算尺寸模具制造公差及收縮率計(jì)算結(jié)果90±0.190.3890±0.19Scp=0.5%90.45±0.06〔3〕成型零件鋼材的選用對(duì)于成型零件材料的選用要求材料高度純潔，具有良好的冷、熱加工性能，拋光性能要優(yōu)良，淬透性要高，而且要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨性和良好的抗疲勞性能，具有耐腐蝕性和一定的耐熱性。根據(jù)對(duì)塑件的綜合分析，這里的凹、凸模的鋼材我們可以選用40Cr。4.6模架確實(shí)定注塑模模架國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，即GB/T12556——1990?塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件?和GB/T12555——1990?塑料注射模大型模架?。中小型模架有四種根本類型，本次設(shè)計(jì)模架選用A1型。4.6.1組成模架的主要零件塑料模的模架包括：〔1〕動(dòng)模座板和定模座板它是動(dòng)模和定模的基座，也是固定式塑料模與成型設(shè)備連接的模板。因此，座板的輪廓尺寸和固定孔必須與成型設(shè)備上模具的安裝板相適應(yīng)?！?〕動(dòng)模板和定模板它的作用是固定型芯、型腔、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等零件，所以又稱固定板。固定板應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度來(lái)承受開模力的作用。為了保證型腔、型芯等零件的固定穩(wěn)固，固定板應(yīng)有足夠的厚度?！?〕支撐板支撐板是墊在固定板反面的模板，它的作用是防止型芯或型腔、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等零件脫出，增強(qiáng)這些零件的穩(wěn)固性并承受型芯和型腔等傳遞過來(lái)的成型壓力?！?〕墊塊墊塊的作用是使動(dòng)模支撐板與動(dòng)模座板之間形成用于推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的空間，或調(diào)節(jié)模具總高度以適應(yīng)成型設(shè)備上模具安裝空間對(duì)模具總高的要求。4.6.2各模架尺寸確實(shí)定選用標(biāo)準(zhǔn)模架可以簡(jiǎn)化模具的設(shè)計(jì)與制造，一旦某一型號(hào)模架確定下來(lái)，就可以得到已經(jīng)設(shè)計(jì)好的尺寸數(shù)據(jù)。選擇模架的關(guān)鍵是確定型腔模板的邊界尺寸〔長(zhǎng)×寬〕和厚度。此壁厚可用經(jīng)驗(yàn)公式確定。根據(jù)模具型腔布局中心距和型腔的尺寸，又考慮導(dǎo)柱導(dǎo)套的布置等，參考經(jīng)驗(yàn)公式，可確定選用模架序號(hào)為6號(hào)〔W×L=250mm×400mm〕，模架結(jié)構(gòu)A1型。〔1〕A板尺寸。A板為定模行腔板，塑件高度11mm，考慮到模板上還要開設(shè)冷卻水道，需留出足夠距離，故A板厚度取40mm?！?〕B板尺寸。B板為型芯固定板，厚度取50mm?！?〕C板〔墊塊〕尺寸。墊塊=推出行程+推板厚度+推桿固定板厚度+〔5～10〕mm=11+20+16+〔5～10〕=52～57(mm),初步選定C為60mm。經(jīng)過上述的計(jì)算，模架外形尺寸確定為：長(zhǎng)×寬×高=400mm×250mm×240mm。如圖4-2所示。模具各尺寸的校核根據(jù)所選注射機(jī)來(lái)校核模具設(shè)計(jì)的尺寸?！?〕模具平面尺寸250mm×400mm<310mm×370mm〔拉桿間距〕，校核合格?！?〕模具高度尺寸240mm，170mm<240mm<320mm〔模具的最大厚度和最小厚度〕，校核合格?！?〕模具的開模行程S要求必須滿足S≧H1+H2+〔5～10〕mm式中S—注塑機(jī)移模行程，這里為580mm；—設(shè)計(jì)模具的推出距離，這里為24mm；—設(shè)計(jì)的流道凝料與塑件的高度，這里為47mm。因此有S=24+47+〔5～10〕mm=76～81mm<圖4-3模架三維圖4.7脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使塑件從模具凹?；蛐托旧厦摮?，模具中這種脫出塑件的機(jī)構(gòu)就稱為脫模結(jié)構(gòu)。脫模機(jī)構(gòu)的作用包括塑件等的脫出、取出兩個(gè)動(dòng)作。塑件推出是注射成型過程中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，推出質(zhì)量的好壞將最后決定塑件的質(zhì)量，因此，塑件的推出是不可無(wú)視的。在設(shè)計(jì)推出脫模機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)遵循以下原那么(1)推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè)：模具開啟后塑件及澆口凝料都留在帶有脫模機(jī)構(gòu)動(dòng)模上，以便于脫模裝置在注射機(jī)推桿的驅(qū)動(dòng)下完成脫模動(dòng)作。(2)保證塑件不因推出而變形損壞：這是脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)到達(dá)的根本要求。由于型芯的包緊力最大，因此推出的作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近型芯，推出力應(yīng)作用塑件剛度、強(qiáng)度最大的部位，作用面應(yīng)盡可能大。(3)力求良好的塑件外觀：推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)ν庥^影響不大的部位，在采用推桿脫模時(shí)尤其要注意。4.7.1脫模力的計(jì)算從動(dòng)模一側(cè)的主型芯上脫出制品所需施加的外力就是脫模力，它包括制品收縮對(duì)型芯的摩擦力和大氣壓力等作用力，其大小與制品的壁厚、斷面形狀、塑料的收縮性、剛性、對(duì)成型零件的摩擦系數(shù)、成型工藝上的注射壓力、開模時(shí)間以及脫模斜度、型芯的加工紋向等因素有關(guān)，在計(jì)算中要考慮到全部因素較為困難，因此只考慮主要的因素即可?！?〕大型芯脫模力本課題中的塑件屬于矩形塑件，由于塑件的長(zhǎng)寬與壁厚之比因此屬于薄壁塑件，其脫模力的計(jì)算公式如下：式中F－脫模力〔N〕；－塑料的彈性模量〔MPa〕；S－塑料成型的平均收縮率〔％〕；－被包型芯的長(zhǎng)度〔mm〕；－塑料的泊松比；－脫模斜度〔°〕，一般取1～2°，在此取1°；－塑件與鋼材之間的摩擦系數(shù)；－塑件的壁厚〔mm〕，這里為2.5mm；－塑件與開模方向垂直的平面上的投影面積，當(dāng)塑件底部有通孔時(shí)，A項(xiàng)視為0。對(duì)于ABS的以上相關(guān)參數(shù)推薦值見表5-5。表4-8ABS與脫模力有關(guān)的某些性能塑料名稱拉伸彈性模量E/(MPa)成型收縮率S〔％〕與鋼的摩擦因數(shù)f泊松比ABS18000.50.450.38將表5-5的數(shù)據(jù)代入公式得脫模力為〔2〕成型塑件內(nèi)部圓筒小型心的脫模力計(jì)算因?yàn)?，所以此處視為厚壁圓筒塑件，其脫模力的計(jì)算公式如下：將表5-5的數(shù)據(jù)代入公式得脫模力為4.7.2脫模機(jī)構(gòu)由于頂桿具有制造簡(jiǎn)單、滑動(dòng)阻力小、放置位置自由度大、脫模效果好等優(yōu)點(diǎn)，因而推桿脫模機(jī)構(gòu)是最常用的脫模機(jī)構(gòu)，本課題塑件無(wú)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，但有兩個(gè)小孔，因此選擇用圓形頂桿結(jié)合推管形式進(jìn)行脫模。選擇尺寸直徑為4mm，長(zhǎng)度為142mm的頂桿8根，每腔4根；4個(gè)推管，每腔2個(gè)，尺寸根據(jù)塑件小孔尺寸選擇標(biāo)準(zhǔn)件。對(duì)于推桿和推管的固定通常采用固定板固定推桿在推板上的形式。而在推桿的配合中，推桿端面和塑件成型外表在同一平面或比塑件成型外表高出0.05～0.10mm，且不應(yīng)有軸向竄動(dòng)。推桿與推桿孔一段配合長(zhǎng)度為推桿直徑的1.5~2倍，推桿和模體的配合性質(zhì)一般為H8/f7或H7/f7，配合間隙值以熔料不溢料為標(biāo)準(zhǔn)。校核推出機(jī)構(gòu)作用在塑件上的單位壓應(yīng)力：〔1〕推出面積〔2〕推出應(yīng)力〔抗壓強(qiáng)度〕合格。4.8冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)〔1〕冷卻水回路布置的根本原那么：1)冷卻水道應(yīng)盡量多；2)截面尺寸應(yīng)盡量大；3)冷卻水道離模具型腔外表的距離應(yīng)適當(dāng)；4)適當(dāng)布置水道的出入口；5)冷卻水道應(yīng)暢通無(wú)阻；6)冷卻水道的布置應(yīng)避開塑件易產(chǎn)生熔接痕的部位。由以上原那么來(lái)確定冷卻水道的布置情況。〔2〕冷卻管道的布置。冷卻管道的連接方式可以是串聯(lián)，也可以是并聯(lián)。對(duì)于不同形狀的塑件冷卻水孔的排列形式也不同。冷卻水道的布置包括凸模上和凹模上的布置，由于凸模和凹模以及動(dòng)模板和定模板結(jié)構(gòu)的不同，在凸模和凹模以及在動(dòng)、定模板上布置的方式一般也不同。本課題所用為外連接直通式，外連接直通式是最簡(jiǎn)單的聯(lián)通方式。用塑料管和水管接頭在外部連接?？梢赃B接成單路循環(huán)或多路并行循環(huán)。優(yōu)點(diǎn)是加工容易，便于檢查有無(wú)堵塞。缺點(diǎn)是外連接過多，容易碰壞。由于本課題中模具的外形尺寸較小，故而使用外連接對(duì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為方便。冷卻水道布置圖如4-3所示。圖4-4冷卻水道布置圖4.9導(dǎo)向與定位設(shè)計(jì)注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。按作用分為模外定位和模內(nèi)定位。模外定位是通過定位圈使模具的澆口套能與注射機(jī)噴嘴精確定位；而模內(nèi)定位機(jī)構(gòu)那么通過導(dǎo)柱導(dǎo)套進(jìn)行合模定位。錐面定位那么用于動(dòng)、定模之間的精密定位導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：〔1〕定位作用；〔2〕導(dǎo)向作用；〔3〕承受一定的側(cè)向壓力。導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式隨模具的結(jié)構(gòu)、大小及制品生產(chǎn)批量要求的不同而不同，目前在生產(chǎn)中常用的結(jié)構(gòu)有一下幾種：臺(tái)階式導(dǎo)柱、鉚合式導(dǎo)柱、斜導(dǎo)柱。本設(shè)計(jì)采用的是斜導(dǎo)柱。如圖4-4所示。抽芯距的計(jì)算將側(cè)型芯從成型位置抽至不阻礙塑件的脫模位置所移動(dòng)的距離，稱為抽芯距。一般情況下S抽=h+〔2～3〕mm=1.5+〔2～3〕=3.5～4.5mm，本次設(shè)計(jì)最小抽芯距取4.5mm。斜倒柱的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)抽芯距較小，斜導(dǎo)柱的傾角可取10°，直徑取10mm，長(zhǎng)度根據(jù)所選模架尺寸，綜合考慮之下選78mm。圖4-5導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零件圖4.10排氣槽的設(shè)計(jì)當(dāng)塑料熔體充填型腔時(shí)，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利排出，塑料會(huì)由于填充缺乏而出現(xiàn)氣泡、接縫或外表輪廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑料焦化。特別是對(duì)大型塑件、容器類和精密塑件，排氣槽將對(duì)它們的品質(zhì)帶來(lái)很大的影響，對(duì)于在高速成型中排氣槽的作用更為重要。本次設(shè)計(jì)的模具屬于中小型模具，而且不屬于深型腔類零件，排氣量較小，可利用分型面之間、滑塊及頂桿等間隙進(jìn)行排氣。5模具總裝配圖及工作過程在設(shè)計(jì)的最后，我們還要使用UG制圖模塊進(jìn)行繪圖，把模具的裝配圖和零件圖詳細(xì)地繪制出來(lái)，其模具裝配圖及零件圖見工程圖圖紙。6結(jié)論通過此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多三維軟件的知識(shí)，學(xué)習(xí)態(tài)度也有了很大的轉(zhuǎn)變，由原先的被動(dòng)的接受知識(shí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)的尋求知識(shí)。模具在設(shè)計(jì)時(shí)要依靠軟件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)與模擬，這樣既節(jié)約了時(shí)間，也節(jié)約了本錢，在論文的寫作過程中，通過查資料和搜集有關(guān)的文獻(xiàn)，培養(yǎng)了自學(xué)能力和動(dòng)手能力。在以往的傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式下，我可能記住很多的書本知識(shí)，但是通過畢業(yè)論文，我學(xué)會(huì)了如何將學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己的東西，學(xué)會(huì)了怎么更好的處理知識(shí)和實(shí)踐相結(jié)合的問題。本課題通過UG設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行制件的設(shè)計(jì)，然后用Moldflow分析軟件進(jìn)行流動(dòng)、冷卻和翹曲的CAE分析，通過分析確定好型腔的布局和工藝方案，接著結(jié)合CAE分析的結(jié)論和工藝在UG注塑模向?qū)oldwizard中進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，最后是作出裝配圖和零件圖。在設(shè)計(jì)當(dāng)中也遇到了很多問題，由于下載的ug軟件不完全，導(dǎo)致很多功能實(shí)現(xiàn)不了，也安裝不了Moldflow軟件，無(wú)法對(duì)零件分析，后來(lái)在同學(xué)的幫助下，安裝了完全版的軟件。CAE分析得到數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)提供較好的型腔布局方案、提供合理的注射成型工藝參數(shù)參考以及模具設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等一些合理工藝參數(shù)。在CAE分析的根底之上，使用UG注塑模向?qū)oldWizard進(jìn)行模具的模型設(shè)計(jì)。在模具設(shè)計(jì)中，冷流道注塑模具主要包括的四大系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。CAE分析得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)防止了模具加工出來(lái)之后的試模修模次數(shù)，提高了模具質(zhì)量和設(shè)計(jì)制造的效率。在澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中通過前面CAE分析結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式取流道橫截面形狀，確定澆口尺寸，計(jì)算體積流量等；在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中主要介紹了側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；在溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中確定冷卻時(shí)間，還有冷卻介質(zhì)和冷卻水道的直徑和布局；頂出系統(tǒng)著重說明了頂桿，并進(jìn)行強(qiáng)度校核。在做好上面四大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)后，我們還需要校核模具和注射機(jī)的參數(shù)，這才能保證設(shè)計(jì)的模具與注射機(jī)的配合是否真的合理。從上面我們可以知道，CAE的分析可以為設(shè)計(jì)者提供參考依據(jù)，這能夠提高模具結(jié)構(gòu)的可行性。隨著科技的進(jìn)步及注射理論的突破，基于CAE分析的注塑模具設(shè)計(jì)開展會(huì)越來(lái)越迅速。隨著技術(shù)的成熟，注塑模的生產(chǎn)控制將會(huì)變得比以前更為輕松，產(chǎn)品質(zhì)量將會(huì)得到更好提高，所以，在以后注射模具的研究和制造中，CAE分析的模具設(shè)計(jì)將會(huì)我們進(jìn)行設(shè)計(jì)的主要方向。謝辭經(jīng)過多個(gè)月的奮斗，本設(shè)計(jì)終于完成了。在這幾個(gè)月的設(shè)計(jì)過程中遇到了很多的問題，能夠解決這些問題離不開王老師、黎老師和范老師的耐心指導(dǎo)和幫助，不斷的發(fā)現(xiàn)問題解決問題，從他們那里我學(xué)到了許多專業(yè)根底知識(shí)和專業(yè)技能。在他們的指導(dǎo)和幫助下，我才能順利按質(zhì)按量地完本錢設(shè)計(jì)。因此在這里，我衷心地感謝他們給予的指導(dǎo)和幫助。在設(shè)計(jì)中得到了獨(dú)立思考，鍛煉自己的時(shí)機(jī)。除此以外，在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中我還得到了許多同學(xué)的大力支持和幫助，特別是在Moldflow和UGNX6.0軟件的運(yùn)用上他們給了我很大的幫助，使我能熟練運(yùn)用這兩個(gè)軟件，在此我也特別感謝他們。大學(xué)四年的生活即將畫上圓滿的句號(hào)了，這四年里我得到的收獲很多，這都多虧于我的母?！鹆蛛娮涌萍即髮W(xué)對(duì)我的栽培。感謝我的老師、我的親人還有我的朋友對(duì)我的支持與鼓勵(lì)。參考文獻(xiàn)[1]宋滿倉(cāng)主編.注塑模具設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2021：37~166.[2]周其炎.Moldflow5.0根底與典型范例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007：4~15，43~52，178~221.[3]葉久新、王群.塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：25~31，55~65，73~79，99~150，173~187，214~256.[4]王樹勛.模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)綜合手冊(cè)[M].華南理工大學(xué)出版社，1995：354~397，486~583.[5]王衛(wèi)兵.Moldflow中文版注塑流動(dòng)分析[M].北京，清華大學(xué)出版社，2021.[6]黨根茂,駱志斌,李集仁.模具設(shè)計(jì)與制造[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1994：152~156，166~168，171~172，202~208.[7]譚雪松、林曉新、溫麗.新編塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：人民郵電出版社，2007：96~192.[8]孫玲主編.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2021：100~253.[9]黃虹．塑料成型加工與模具[M]．北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2002.[10]?塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)?編寫組.塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè):第2版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.[11]蔣繼宏，王效岳.注塑模具典型結(jié)構(gòu)100例[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社.[12]單巖,王蓓,王剛.Moldflow模具分析技術(shù)根底[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.[13]屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1996.[14]GB129-74機(jī)械制圖尺寸注法中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[S].[15]Yuh-MinChenandJang-JongLiu.Cost-effectivedesignforinjectionmolding.RoboticsandComputer-IntegratedManufacturing15(19