第1頁共10頁塑料注射成型過程的設(shè)計(jì)與仿真機(jī)械與制造工程特拉馬來西亞，43400UPM，Serdang，雪蘭莪、馬來西亞本文介紹了用于生產(chǎn)塑料產(chǎn)品的注塑模具的設(shè)計(jì)。把塑料模設(shè)計(jì)成兩種不同的部分，但是擁有相同的使用功能，其中一部分是凹模功能，另一部分則是凸模功能。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)中，兩個(gè)塑料零部件使用Pro-Engineer（ProE）參數(shù)化軟件繪出3維（3D）視圖。在計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)過程中，亦可利用Pro-E參數(shù)化軟件開發(fā)加工程序，同時(shí)對(duì)于模具設(shè)計(jì)而言，在同一模架上，可利用可變的鑲塊生產(chǎn)出不同種類的塑料產(chǎn)品。在操作注塑機(jī)和模具設(shè)計(jì)之前，利用MoldFlow或PartAdvisor軟件，我們可以分析和模擬出最合適的注射部位、物質(zhì)的溫度和注射壓力，預(yù)測(cè)出熔接橫和氣泡的位置。.關(guān)鍵字:多變插入模具、注射壓力、氣泡，注射位置、模具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介當(dāng)今，工具和模具制造的塑料注射成型技術(shù)是世界上增長(zhǎng)最快的行業(yè)之一?，F(xiàn)在幾乎每個(gè)應(yīng)用都涉及到了塑料產(chǎn)品，從生活用品到太空旅行，從運(yùn)輸?shù)桨b，從醫(yī)學(xué)到玩具，從橋梁建設(shè)到體育運(yùn)動(dòng)，無不使用塑料產(chǎn)品。通常塑料注射成型是熔化的塑料材料在壓力作用下進(jìn)入到模腔，在冷卻或化學(xué)反應(yīng)的熱固性下實(shí)現(xiàn)所需形狀的過程。模具的設(shè)計(jì)與制造是一個(gè)高昂的消費(fèi)和高科技投入的過程，因?yàn)樗褂靡钥茖W(xué)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)軟件來分析和模擬塑件部分，其中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜的塑料產(chǎn)品和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)為銑削或閂鎖編制的所要運(yùn)行的計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)程序。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，導(dǎo)致了計(jì)算機(jī)的成本被人忽略，所以這種先進(jìn)和昂貴技術(shù)將會(huì)提高生產(chǎn)力和改善工藝性。因此，對(duì)于這個(gè)快速發(fā)展的新興行業(yè)來說，確保新技術(shù)達(dá)到完善是很重要的。因此計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)是協(xié)助處理和計(jì)算注塑材料在注塑模內(nèi)部的流動(dòng)情況。理論如何注塑材料如何填充模具第2頁共10頁注射成型過程可以畫分為三個(gè)階段：1.灌裝階段2.加壓階段3.補(bǔ)償階段（1）灌裝階段設(shè)計(jì)塑料零件的注射成型過程時(shí)，最需要掌握的是如何使塑料填充到模具中。在模具注射填充階段，熔融狀態(tài)下的塑料注入型腔內(nèi)直到腔內(nèi)填滿為止。隨著塑料流入腔內(nèi)，塑料與模具內(nèi)壁接觸迅速凝固，進(jìn)而在模具內(nèi)壁和融化的塑料之間產(chǎn)生凝固層板1顯示塑料材料如何從后往前的擴(kuò)展和流動(dòng)，在流動(dòng)的前沿與模具接觸后凝固。冷凍層中的分子因此沒有高度的導(dǎo)向，一旦被凝固，方向不會(huì)改變。板1：板1塑料在模具內(nèi)部的流動(dòng)紅色箭頭顯示熔化了的塑料的流動(dòng)方向，模具中暗藍(lán)色的層則顯示塑料的凝固層。綠色箭頭表示模具內(nèi)的熱量沿聚合物熔體的流動(dòng)方向。融化狀態(tài)下的塑料在經(jīng)過凝固層吸收部分熱量后，填充到模具內(nèi)。當(dāng)冷凍層達(dá)到一定厚度時(shí)，腔內(nèi)出現(xiàn)平衡，這通常發(fā)生在注塑過程早期的十幾秒后。（2）加壓階段在灌裝階段完全填充型腔后，進(jìn)入加壓階段。在此階段，所有路徑將都被融化的塑料所填充，但是腔內(nèi)填充區(qū)域的邊緣和角落可能沒有填充到。為了實(shí)現(xiàn)完全填充，在加壓階段需要向模具內(nèi)注入額外的塑料。板2顯示灌裝階段（左圖）的結(jié)束和加壓階段（右圖像）結(jié)束之間的差異。注意未填充的角（藍(lán)色的圓圈），將一直保留到灌裝階段的結(jié)束。黃色的圓錐指示聚合物注射位置，塑料是紅色的。第3頁共10頁板2填充和加壓階段的差別FillinRPhase：填充階段PressurizationPhase：加壓階段（3）補(bǔ)償階段塑料材料具有較高的體積收縮率，塑料從熔融狀態(tài)到固體，它的收縮率平均為25%。因此加壓階段之后，必須將更多的材料注入腔來彌補(bǔ)收縮后凝固的塑料，這是補(bǔ)償性階段。模具基礎(chǔ)制造模具設(shè)計(jì)和制造是注塑系統(tǒng)最重要的過程。這是因?yàn)槟＞叩脑O(shè)計(jì)與制造對(duì)于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量有著巨大的影響?；旧夏＞呔哂袃蓚€(gè)功能。第一使聚合物形成所需的形狀；第二冷卻注塑成型零件。模具，包含一個(gè)或多個(gè)腔，由兩個(gè)基本部分組成：注入塑料的固定模具關(guān)閉或者噴射的一面，分離的兩個(gè)模具是稱為分型線模具將決定產(chǎn)品的最終屬性，如大小、形狀、尺寸和加工表面。通常情況下，模具配合注射機(jī)缸噴嘴將融化的塑料材料填充到型腔稱為澆口到腔。表1分別是模具組件和功能的摘要列表。模具設(shè)計(jì)要啟動(dòng)一個(gè)新的模具設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)、材料使用、材料、型腔的數(shù)目正確收縮和模具基地的選擇等做進(jìn)一步設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)者應(yīng)該了解一些重要點(diǎn)，以避免產(chǎn)生一些錯(cuò)誤，另外犯了錯(cuò)誤可以導(dǎo)致不合格的模具，在最終的裝配，以及制作出來的塑料產(chǎn)品超出了公差而被客戶所拒絕。模流分析軟件5板顯示實(shí)體模型的澆口位置在模具的頂部，黃色圓錐形狀顯示在此分析中的位置。第4頁共10頁在注射和自動(dòng)成型過程中，澆口作為鑄造零件的一部分，允許熔融狀態(tài)下的材料流動(dòng)，從注入口到模腔，澆口一般都是相同的大小和形狀，但通常是要小得多。最合適的澆口，對(duì)于填充率應(yīng)該足夠大，對(duì)于密封和防止回流應(yīng)該盡可能小。產(chǎn)品模擬結(jié)果在模擬過程開始之前，材料供應(yīng)商和材料牌號(hào)必須設(shè)置和選擇，通常情況下，在模中設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫中已有數(shù)據(jù)，用戶只須根據(jù)需求選擇具體材料規(guī)格。下圖顯示了材料這一分析：MaterialGrade：材料牌號(hào)MouldTemperature：模具溫度MeltTemperature：熔體溫度MaxInjectionPressur