某外殼注射式三維圖模具設(shè)計(jì)摘要注射成型作為熱塑性材料注射成型制造的常用工藝方式之一，本研究課題就以電子攝像頭外殼為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)的模型，基于對(duì)注塑成型模具相關(guān)理論知識(shí)，敘述了注塑成型模具設(shè)計(jì)的一般流程。在快速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)各種各樣的材料不斷地被發(fā)明利用，各類材料的設(shè)計(jì)使用也變得尤為重要，特別是注塑模具的設(shè)計(jì)，注射模具的出現(xiàn)使得塑料產(chǎn)品行業(yè)得到了快速發(fā)展，并且使得不少技術(shù)問題得到了解決，同時(shí)還大大降低了生產(chǎn)的成本。注射模具作為一種傳統(tǒng)的、快速發(fā)展的、不斷發(fā)展的工業(yè)設(shè)備，注射模具的設(shè)計(jì)越來越受到重視。在模具的設(shè)計(jì)之前，要對(duì)模具的具體設(shè)計(jì)做一個(gè)全面的了解，對(duì)后續(xù)將要開展的工作有一個(gè)規(guī)劃。本次注塑所用的材料是ABS塑料，選用的模具的結(jié)構(gòu)形式為一模兩腔的排布，注塑成型模具設(shè)計(jì)一般包括：注塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、注射機(jī)的選擇、模架的結(jié)構(gòu)選擇、脫模機(jī)構(gòu)和推模機(jī)構(gòu)的結(jié)合設(shè)計(jì)、最后就是澆注成型體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等主要是注射式模具設(shè)計(jì)，其中還包括了一些相關(guān)的計(jì)算校核，主要驗(yàn)證此模具的設(shè)計(jì)是否合理。最終設(shè)計(jì)完成一副注塑模具。本研究課題主要是設(shè)計(jì)電子攝像頭外殼注射式三維圖模具，通過查閱了許多有關(guān)的資料和文獻(xiàn)，借鑒了許多前人的設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并且在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行或多或少的改進(jìn)，然后再運(yùn)用UG三維設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)得出了整副塑件三維圖和一個(gè)整副三維圖架的注射式設(shè)計(jì)，并且還使用UG三維設(shè)計(jì)軟件完成了注射式相關(guān)二維圖的設(shè)計(jì)，最后我運(yùn)用MOLDFLOW模流式分析軟件對(duì)塑件的加工以及流道等相關(guān)工藝進(jìn)行簡(jiǎn)單仿真和分析，主要是對(duì)各種塑件在加工時(shí)的最優(yōu)澆口部位、填充過程、流道的冷卻過程、塑件以及流道的溫度變化和塑件的翹曲變形等。并且以上述分析作為依據(jù)，對(duì)模具的設(shè)計(jì)再做進(jìn)一步優(yōu)化。關(guān)鍵詞：注塑模具；塑件；攝像機(jī)外殼；UG；MOLDFLOW目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 I1. 緒論 12. 塑件成型工藝性分析 52.1塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 52.2物料性能 63. 注射機(jī)的型號(hào)及規(guī)格選擇 83.1塑件質(zhì)量確定 83.2選擇注射機(jī) 93.3注射機(jī)相關(guān)參數(shù)校核 94. 成型零件的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 114.1分型面的設(shè)計(jì) 114.2型腔數(shù)量確定及排位方式 124.3成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 144.4成型零件工作尺寸計(jì)算 154.5成型零件尺寸校核 175. 模架的設(shè)計(jì) 185.1模架的選擇 185.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 205.3脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 245.4冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 266. 基于MOLDFLOW的模流分析 286.1MOLDFLOW模流分析簡(jiǎn)介 286.2CAE分析前處理 306.3MOLDFLOW分析結(jié)果 32參考文獻(xiàn) 45第2頁(yè)/共45頁(yè)緒論近年來，由于其加工性能優(yōu)越、品種功能多樣等特點(diǎn)，塑料模具產(chǎn)業(yè)已成為目前人類使用的四種主要材料(木材、水泥、鋼鐵、塑料)中發(fā)展最快的一種。塑料工業(yè)包括原料制造，塑料成型工藝，塑料成型設(shè)備和塑料型。模具制造塑料制品（稱為塑料部件）主要被應(yīng)用于生活中的家電、交通工具和一些常見的儀器等行業(yè)。根據(jù)資料顯示，2015年，我國(guó)注射模具行業(yè)的總銷售額為1.3億元，這意味著我國(guó)大約需要130億的模具來做為支撐。目前，在模具生產(chǎn)的制造中，它具有2μm精度精確的多地形模型，精度為2μm，具有48英寸大屏幕顏色塑料殼的注射模具。它可以用大塑料類型制造。大容量洗衣機(jī)6.5千克塑料型全套。汽車類型可以制造一部分新車。其他類型的子午線輪胎活化型，鋁合金，塑料門，窗擠出型等可達(dá)到并用進(jìn)口類型代替。本課題主要是針對(duì)電子攝像頭外殼的注塑模具的設(shè)計(jì)，之所以會(huì)選擇電子攝像頭外殼作為研究課題，是因?yàn)殡娮訑z像頭作為生活中較為常見的電子設(shè)備，比較容易得到和觀察，其結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)模具的時(shí)候相對(duì)也不那么困難。在選題前也查閱了不少資料，發(fā)現(xiàn)其中也有一些對(duì)于電子攝像頭外殼的注塑模設(shè)計(jì)，他們的設(shè)計(jì)或多或少都有一些差別，也都有各自的新穎的地方，因此，在我的設(shè)計(jì)中也引用了一些他們的設(shè)計(jì)方案，但是我的設(shè)計(jì)較他們的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，自然生產(chǎn)成本也相對(duì)較低，生產(chǎn)效率高。雖然此次的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但并不影響其正常使用。通過本次論文，能提高本人對(duì)技術(shù)資料的搜集、整理、匯編和應(yīng)用能力，增強(qiáng)技術(shù)資料的寫作能力，對(duì)技術(shù)資料進(jìn)行語(yǔ)言文字運(yùn)用、梳理、歸納、總結(jié)等綜合訓(xùn)練。其中通過使用UG三維軟件建模和查閱相關(guān)資料可以了解到注塑模具的一些常規(guī)知識(shí)，模架的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及工作過程。通過研究前人的模具設(shè)計(jì)方案，他們?cè)O(shè)計(jì)中值得學(xué)習(xí)的地方和一些我認(rèn)為不足，值得修改的地方，進(jìn)而來完善自己的作品設(shè)計(jì)，來改進(jìn)電子攝像頭外殼的三維設(shè)計(jì)以及相關(guān)的注塑模的方案設(shè)計(jì)和對(duì)成型零件的模流分析，從中發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)過程中一些常見的問題，并找出問題的來源，如何可以避免這類問題，即使不能避免，應(yīng)該如何減小此類問題等，這些過程都能夠提高自己對(duì)于注塑模具的理解。熟悉模具設(shè)計(jì)中三維繪圖軟件的使用；深入了解注塑模具設(shè)計(jì)中的各種專業(yè)零件標(biāo)準(zhǔn)，并將其合理應(yīng)用于模具設(shè)計(jì)中。塑件成型工藝性分析2.1塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析該零件的總體形狀大致為長(zhǎng)方體外殼，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，無需設(shè)置側(cè)向分型。對(duì)于注塑模的塑件壁厚的選擇應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行嚴(yán)格的選擇，畢竟塑件的壁厚是否能夠直接決定本次塑件的多項(xiàng)結(jié)果，塑件的壁厚也就決定著塑件的力學(xué)強(qiáng)度和機(jī)械剛度的要求;塑件的壁厚還影響著注射過程中的注射速度和塑料溶體在模腔中的流動(dòng)速度;在脫模的時(shí)候，模腔所能承受的許用應(yīng)力也取決于塑件的壁厚。而且，塑件的成型過程也受著塑件壁厚的影響，對(duì)于塑件的壁厚選擇較薄的產(chǎn)品，有可能會(huì)導(dǎo)致該塑件在注塑時(shí)，塑料溶體在模具中的流動(dòng)受到阻礙，甚至?xí)辛鞑粍?dòng)的現(xiàn)象產(chǎn)生，導(dǎo)致最終的產(chǎn)品不完整，成為殘次品。而對(duì)于塑件的壁厚選擇太過厚，最直觀的一個(gè)表現(xiàn)是所用的塑料溶體原材料增多，成本也會(huì)變高，其次就是使得模具填充時(shí)間增加，塑件的制造生產(chǎn)周期也會(huì)變長(zhǎng);塑件壁過厚還可能會(huì)導(dǎo)致模腔中的塑料溶體流動(dòng)不均勻，產(chǎn)生氣泡，不但會(huì)影響產(chǎn)品的外觀，甚者還會(huì)使得產(chǎn)品報(bào)廢。因此在對(duì)于塑件的壁厚材料選擇上我們應(yīng)該嚴(yán)格地按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行選擇，而且依照塑件使用的材質(zhì)和塑料不同，對(duì)于塑件的壁厚材料選擇也就會(huì)有所差異，根據(jù)表2-1可以大致確定塑件的壁厚為2~2.2mm，后續(xù)再驗(yàn)證選擇是否合格，根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果再來決定壁厚是否要做修改。該零件的表面并沒有過多要求，設(shè)計(jì)起來比較容易，且在注塑過程中塑料溶體的流動(dòng)也很順暢?？紤]到ABS塑料在進(jìn)行脫模時(shí)是否可以順利地脫落，我們首先需要正確設(shè)定型芯和型腔的脫模傾斜度，根據(jù)ABS塑料的性能特點(diǎn)來看，ABS塑料的成型穩(wěn)定性比較好，成型時(shí)的收縮率一般控制在1.005，因此選擇ABS塑件的型芯和型腔的脫模傾斜度應(yīng)控制在一度。材料 壁厚PEPPPAPSASPMMAPVCPCABSPOM最大1.01.01.54.5最小4.03.53.04.04.05.05.05.04.55.0表2-1常用塑料材料零件的合適壁厚范圍（單位：mm）圖2-1塑件外形三維圖圖2-2塑件壁厚2.2物料性能在塑件的選材方面，首要考慮的問題是物料的使用性能等各種性能以及所用物料對(duì)于塑件的成型工藝性影響，保證塑件能夠順利成型，且不影響塑件的性能要求、精度要求等。其次就是要考慮物料的價(jià)格問題，在保證所用物料具有良好的使用性能等的前提下，盡量選擇價(jià)格便宜的物料，降低模具的制造成本。本塑件材料選用為：ABS塑料。ABS塑料的一般性能：注射溫度：一般分為管內(nèi)的溫度、噴嘴的溫度和模具內(nèi)的溫度，其中管溫度又分為前段、中段、后段三部分。雖然對(duì)ABS塑料熔體的注射溫度與壁薄產(chǎn)品粘度的影響目前尚不明確，但是經(jīng)過眾多的實(shí)踐證明了注射溫度和壁厚對(duì)ABS產(chǎn)品的外殼有一定程度的影響，且在高溫下注射對(duì)壁薄產(chǎn)品也有一定程度的有利條件。ABS塑料分解過程中的溫度理論上應(yīng)該不會(huì)超過270t，但是在我們實(shí)際操作時(shí)，樹脂在2501時(shí)變色，其他工藝條件和ABS中包含的橡膠階段不適應(yīng)。溫度，否則會(huì)影響產(chǎn)品的性能。從耐熱階段除去ABS的產(chǎn)生溫度，并且需要電鍍級(jí)樹脂（210至250℃），通用等級(jí)，并促進(jìn)電鍍性能困難或促進(jìn)。ABS樹脂如延遲等級(jí)和抗吸力水平較低，以防止其物理機(jī)械性能的降解或破壞。柱塞注射器略高于通過螺桿輸注選擇的溫度。對(duì)于一般產(chǎn)品，柱塞選擇溫度在180~230℃的范圍內(nèi)，螺桿注塑機(jī)可以在成型過程中形成為160~220℃，管溫度（后150~1701°C.為170至180℃，前180至210℃）。噴嘴溫度通常遠(yuǎn)離170~180℃，并注意到特別介紹，噴嘴溫度反映在制品上，并產(chǎn)生溢出，銀線，變色，差的光澤和融合標(biāo)記。模具溫度：模具溫度在表面粗糙度中起著重要作用，降低ABS產(chǎn)品的內(nèi)部應(yīng)力。高溫度，易熔填充，產(chǎn)品外觀良好，內(nèi)部應(yīng)力低，同時(shí)，產(chǎn)品電鍍也可改善，但也存在較大的成形收縮、長(zhǎng)成型循環(huán)、分解后的變形等。如果產(chǎn)品具有深孔或復(fù)雜形狀，為了便于產(chǎn)品的平滑分離，腔的溫度應(yīng)該略高于芯的溫度。注射壓力：由于ABS塑料相對(duì)于其他塑料的流動(dòng)性稍差，所用使用ABS塑料作為注射溶劑時(shí)所需的注射壓力就較其他塑料的注射壓力較大。但是也不能過大，過大的注射壓力會(huì)給后續(xù)的注射模具過程帶來一些負(fù)面影響，可能會(huì)造成產(chǎn)品在脫模時(shí)困難，也可能使得產(chǎn)品的內(nèi)應(yīng)力過大，影響產(chǎn)品的使用壽命。并且ABS的注射壓力與塑件的壁厚有關(guān)。對(duì)于薄壁的塑件，其注射壓力一般要求在130~150MPa，而對(duì)于厚壁的塑件，其注射壓力一般只要求達(dá)到100MPa。ABS的設(shè)計(jì)和注射壓力還與其他設(shè)備的使用有關(guān)，就拿最常見的螺桿式注射機(jī)和柱塞式注射機(jī)來說，螺桿式的注射機(jī)一般都要求在100mpa以下，而我們?cè)谶x擇這種類型的柱塞式注射機(jī)時(shí)，其設(shè)計(jì)中所需要的設(shè)計(jì)和注射壓力就比其他類型的螺桿式注射機(jī)高，通常在100MPa以上。注射速度：ABS的注射速度影響著ABS溶體的流動(dòng)性。注射速度過慢會(huì)使ABS溶體的流動(dòng)性降低，從而使產(chǎn)品的表面出現(xiàn)波紋或者斷裂的現(xiàn)象等；而注射速度過快會(huì)提高ABS溶體的流動(dòng)性，使得模具的填充時(shí)間縮短，但是可能會(huì)導(dǎo)致模具的排氣不良，影響產(chǎn)品的精度，嚴(yán)重的可能會(huì)使產(chǎn)品填充不完整，導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。因此，在選擇注射速度的時(shí)候，除了一些特殊要求，其注射速度一般選擇中速或者低速。項(xiàng)目參數(shù)密度g/㎝31.05~1.18收縮率0.4%~0.9%彈性模量值Gpa2泊松比值0.394吸濕性<1%表2-3ABS塑料常規(guī)性能參數(shù)注射機(jī)的型號(hào)及規(guī)格選擇3.1塑件質(zhì)量確定塑件體積：通過UG測(cè)量分析得知塑件體積V1=18081.9108mm3≈18082mm3，而塑件的質(zhì)量M1=0.019890kg≈19.9g。圖3-1塑件體積圖3-2塑件質(zhì)量注射量的確定可以根據(jù)整個(gè)模具所需要的塑料溶體的體積來進(jìn)行估算。塑件的體積我們可以通過所畫三維圖進(jìn)行精確地計(jì)算和獲得，但是由于澆注系統(tǒng)中的各種塑料溶體不容易通過精確地計(jì)算和分析得到，因此我們只能大致進(jìn)行估算，按照實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，澆注系統(tǒng)中的塑料溶體的體積最多可取決于塑件體積的0.2~1。由于本設(shè)計(jì)所需塑料溶體采用直澆口，流道簡(jiǎn)略，長(zhǎng)度也很短，因此本設(shè)計(jì)所需塑料溶體在其中的體積和質(zhì)量分別為：VM3.2選擇注射機(jī)對(duì)于塑料注射機(jī)的設(shè)計(jì)和選擇的一般方法過程是認(rèn)為，首先根據(jù)注射機(jī)模具使用時(shí)所需要的材料和熔體在一定溫度下的體積大小來初步確定和選擇注射機(jī)的型號(hào)，再對(duì)注射機(jī)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算和校核，根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果來分析所選注射機(jī)是否合理。如不合理，再重新更換注射機(jī)的型號(hào)，重新開始進(jìn)行各種參數(shù)校核，直到所選注射機(jī)合理為止。根據(jù)以上方法綜合計(jì)算的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇注射機(jī)的型號(hào)為xs-zy125/90，其主要的參數(shù)詳情見本文下列圖表：項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)螺桿直徑/mm42塑化能力/(kg.h-1)35注射容量/cm3125頂出行程/mm180注射重量/g114頂出力/KN15注射壓力/Mpa116定位孔徑/mm100注射速率/(g.s-1)72噴嘴移出量/mm20注射方式螺桿式噴嘴球半徑/mm10鎖模力/KN900系統(tǒng)壓力/Mpa6移模行程/

mm300電動(dòng)機(jī)功率/kw15拉桿間距/

mm260×290加熱功率/kw5最大模厚/

mm300外形尺寸(l*w*h)/(m*m*m)3.4×0.8×1.6最小模厚/mm200重量/t3.5表3-1注射機(jī)基本參數(shù)3.3注射機(jī)相關(guān)參數(shù)校核3.3.1注射壓力校核注射機(jī)注射壓力的一般公式為：P=k所以該注射機(jī)注射壓力合格。式中，k——注射機(jī)的注塑壓力的安全系數(shù)。一般k=1.25~1.4，我們?nèi)∮米畲笾祦磉M(jìn)行校核，因此取k=1.4P0——ABS塑料的注射壓力。由于我們選用的是螺桿式注射機(jī)，ABS塑料的注射壓力為30~50Mpa，我們也選用最大值來進(jìn)行校核，取P0=50MpaP公——選用的注射機(jī)的公稱注射壓力，其取值參考表3-13.3.2鎖模力校核鎖模力學(xué)校核的方法首先需要通過計(jì)算一個(gè)塑件與流道中的塑料溶體對(duì)其分型面的投射面積。塑件在一個(gè)分型平面上所投影的面積很容易被計(jì)算得出來，就是一個(gè)塑件的俯視圖；而流道凝料在塑件分型面上的投影表面積，由于不方便進(jìn)行測(cè)量，只能根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)合理估計(jì)，通常為注塑件在其分型面的平均投影面積的0.2~0.5倍。根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的流道圖來看，流道并不復(fù)雜，因此這里就選用0.3倍來進(jìn)行計(jì)算，所以總的投影面積為：A式中，n——模具中模腔的數(shù)量A1——單個(gè)塑件在分型面上的投影面積。值為40mm×43mm=1720mm2A2——流道中的塑料溶體在分型面上的投影面積。取值為0.3nA1模具所需鎖模力：Fk查上述列表3-1可知，選用的注射機(jī)公稱鎖模力為900kN。根據(jù)以上各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果我們可以明顯看出，模具實(shí)際使用時(shí)所達(dá)到需要的鎖模力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于了其規(guī)定公稱鎖脫模力，因此注射機(jī)的公稱鎖脫模力應(yīng)該能滿足要求。式中，P1——型腔的平均壓力值，其大小一般為注射壓力的20%~40%，通常取值在25~40MPa。P1的大小一般根據(jù)我們所選的塑料材質(zhì)來確定，由于ABS塑料屬于中等黏度的塑料，故這里的P1取35MPak2——鎖模力安全系數(shù)。其大小一般為1.1~1.2，用于校核驗(yàn)算，我們就取用1.2成型零件的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算4.1分型面的設(shè)計(jì)4.1.1分型面的設(shè)計(jì)原則分型面位置選擇的好壞，影響著模具脫模時(shí)是否順利；分型面位置選擇不好，可能造成模具的脫模困難，降低塑件的生產(chǎn)效率。在選擇分型面時(shí)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況綜合分析，通常考慮一下這些因素：澆注系統(tǒng)、塑件的結(jié)構(gòu)、推出方法、排氣系統(tǒng)等。并且在選擇分型面時(shí)還可以根據(jù)以下的幾個(gè)基本原則來進(jìn)行合理選擇：分型面一般是選取在塑件的脫模時(shí)傾斜角度為最大的輪廓部位確定有利的留模方式，

便于塑件順利脫模保證塑件的精度便于模具制造加工對(duì)排氣效果的影響對(duì)側(cè)抽芯的影響，但該模具無需側(cè)向抽芯，因此點(diǎn)可以不必做考慮但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中，要想滿足以上幾項(xiàng)原則是不切實(shí)際的，只能根據(jù)實(shí)際情況來合理取舍。4.1.2分型面的選擇在進(jìn)行選擇分型面的過程中，我們應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，根據(jù)分型面的設(shè)計(jì)和選用原則，考慮是否有有利留模方法，以便使得塑件能夠順利地脫模，還要首先考慮是否選擇了該分型面對(duì)成型腔排氣影響，還需要考慮到是否能夠保證塑件的精確性，再次就是是否能夠更好地為模具進(jìn)行加工和制作，以及對(duì)塑件形狀的整體外觀和質(zhì)量提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)和控制等。綜合以上考慮因素，分型面的選擇如圖所示：圖4-1塑件分型面位置圖4-2塑件分型面位置4.2型腔數(shù)量確定及排位方式4.2.1型腔數(shù)量的確定目前，模具機(jī)械制造設(shè)備行業(yè)的模具設(shè)計(jì)和設(shè)備生產(chǎn)者在制造工作過程中，為了大大地可以提高其設(shè)備生產(chǎn)工作效率，通常都用的是直接采用了一模多腔的大型整體模具結(jié)構(gòu)。但是型腔的數(shù)量選擇還是得合理，不能想著一味的提高生產(chǎn)效率而胡亂選擇模腔的數(shù)量。根據(jù)此次設(shè)計(jì)中的塑料制造，鑒于受限性要求和制作材料的尺寸需求與其所代替材料的制造費(fèi)用大小，可先初步采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式。

4.2.2型腔數(shù)量的校核型腔數(shù)量的校核可以根據(jù)以下是三種方式來校核。根據(jù)注射機(jī)的塑化能力來校核：n故型腔數(shù)校核合格。式中，K——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，這里取值為0.8M——注射機(jī)的額定塑化能力。由表3-1可知，該注射機(jī)的塑化能力值為35kg/hT——塑件的成型周期。ABS塑料的成型周期一般為60~220s，由于塑件比較小，故取T=60sM1——單個(gè)塑件的質(zhì)量M2——澆注系統(tǒng)中塑料溶體的質(zhì)量，取值為M2=0.3nM1根據(jù)注射機(jī)的注射容量來校核：n故型腔數(shù)校核合格。式中，Mn——所選注射機(jī)的最大注射量，由表3-1可知Mn=125cm3根據(jù)注射機(jī)的額定鎖模力校核型腔數(shù)量n故型腔數(shù)校核合格。式中，F(xiàn)——注射機(jī)的額定鎖模力，由表3-1可知F=900KNA1——單個(gè)塑件在分型面方向上的投影面積，A1=1720mm2A2——流道中塑料溶體在分型面上的投影面積，其值為A2=0.3nA1P1——型腔的平均壓力值，該處取35MPa4.2.3型腔排列形式的確定由以上計(jì)算結(jié)果得出，此模具可以選擇一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式。雖然模腔的數(shù)量得到了確定，但接下來要做的就是確定模腔的排列形式，模腔如何排列才能使得模具的結(jié)構(gòu)形式緊湊和使得澆注系統(tǒng)的流道簡(jiǎn)潔，還有要考慮脫模后取件的方便性，并且還要保證模具能夠正常工作等等。由于該塑件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且采用的推出方式為推桿推出的推出方式，且并無側(cè)分型。綜合上述分析，型腔的排列形式采用最為常用的軸對(duì)稱的形式排列。圖4-3型腔排列形式4.3成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在進(jìn)行注塑模具設(shè)計(jì)的過程中，塑件的成型方式就是由所有需要注射的零件來確定，成型所需的零件一般包括凹模、凸模、嵌塊等。成型注塑零件的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要原理是根據(jù)所有必需的注塑件大小進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再根據(jù)產(chǎn)品的性能要求或是其他要求等做改動(dòng)，但是前提是保證塑件的結(jié)構(gòu)正確。包括從注射過程到塑件脫離模具之間的所有過程，因此對(duì)于成型零件的設(shè)計(jì)應(yīng)該作嚴(yán)格的要求，不僅要求成型零件的幾何形狀正確，要是成型零件的幾何形狀都不正確，那注塑出來的產(chǎn)品也是錯(cuò)誤的，還要要求成型零件具有較高的尺寸精度，不然會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的尺寸精度達(dá)不到要求。4.3.1凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（型芯）一般來說，被塑件所包裹的零件統(tǒng)稱為凸模。凸模也可稱之為型芯，不同的模具所需的型芯結(jié)構(gòu)也不同，型芯的復(fù)雜程度主要取決于塑件的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，型芯分類可以按照其復(fù)雜程度和結(jié)構(gòu)形式，最常見的型芯的結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種類型：整體式型芯：顧名思義型芯就只有單一的一個(gè)零件，整體式型芯主要應(yīng)用于幾何形狀較為簡(jiǎn)單的殼、罩、蓋、套、容器等之類的塑件。整體式型芯因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工起來較方便。嵌入式型芯：主要用于圓形、方形等形狀比較簡(jiǎn)單的型芯。型芯的外形一般為旋轉(zhuǎn)體，加工也比較方便，且型芯的更換較為方便。異形型芯：對(duì)于塑件外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的情況，自然型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也較為復(fù)雜，這時(shí)就需要采用特殊的組合方式來構(gòu)成型芯，而型芯的具體結(jié)構(gòu)形式根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)而定。由于本次設(shè)計(jì)的零件較為簡(jiǎn)單，因此型芯采用整體式型芯，特點(diǎn)是功能全面，結(jié)構(gòu)比較堅(jiān)固，加工后產(chǎn)品表面不容易留下痕跡，產(chǎn)品外觀非常好，結(jié)構(gòu)非常緊湊。圖4-4型芯的設(shè)計(jì)三維圖4.3.2凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（型腔）型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也選擇為整體式型腔，為了后期模具維護(hù)提供便利，凸模與動(dòng)模板一般采用的配合公差為H7/p6。型腔的結(jié)構(gòu)形式如下圖所示：圖4-5型腔的設(shè)計(jì)三維圖4.4成型零件工作尺寸計(jì)算此零件為普通精度塑件，尺寸精度要求不太高，在用UG進(jìn)行三維建模時(shí)，就可以隨便選取一個(gè)收縮率。但對(duì)塑件上有公差要求或者要求需要配合的尺寸，不能簡(jiǎn)單地放一個(gè)收縮率，而是要用計(jì)算后的尺寸對(duì)模型相對(duì)應(yīng)的尺寸進(jìn)行修改(增大或者減小)。一般情況下，成型零件的工作尺寸的計(jì)算需要考慮成型零件的制造公差、成型零件的磨損、成型收縮率的偏差和波動(dòng)等因素。成型零件的制造誤差δz：由于成型零件是直接與塑件相接觸的，產(chǎn)品的尺寸公差很大程度上取決于成型零件的制造誤差。因此，提高產(chǎn)品的尺寸公差最有效的方法就是提高成型零件的制造誤差。一般國(guó)家規(guī)定的每個(gè)成型塑料零部件的實(shí)際生產(chǎn)量和制造過程公差的大小尺寸和重量大小精度應(yīng)該至少是每個(gè)成型塑料膠制品的實(shí)際生產(chǎn)總公差之1/3左右。成型零件的磨損δc：成型零件的磨損主要來源是模具在脫模時(shí)，塑件的表面和成型零件的表面之間發(fā)生的摩擦。還有當(dāng)塑料溶體進(jìn)入注射機(jī)加工過程中，對(duì)于模腔內(nèi)部流動(dòng)的塑料溶體，對(duì)于模腔所造成的沖刷作用，但是這種沖刷作用對(duì)于成型的零件所造成的沖擊作用較小，遠(yuǎn)不及塑件在脫模時(shí)對(duì)成型零件所造成的磨損。通常我們?cè)谶M(jìn)行計(jì)算時(shí)，不需要考慮一個(gè)垂直于和脫模兩個(gè)方向上的表面磨損，只是考慮一個(gè)平行于和脫模兩個(gè)方向上的表面磨損。通常取δc=?/6。成型塑料收縮率的時(shí)間偏差與溫度波動(dòng)系數(shù)δs：關(guān)于成型塑料收縮率的時(shí)間偏差與溫度波動(dòng)主要原因是由于各種塑料中的品種。在計(jì)算時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況或者參考以往經(jīng)驗(yàn)，選擇一個(gè)合適的δS。下面對(duì)成型零件的尺寸進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。型腔長(zhǎng)度尺寸計(jì)算：L式中，Scp——塑件的平均收縮率。ABS塑料的平均收縮率為1.005，故Scp取值為0.005Ls1——塑件外形長(zhǎng)邊尺寸。經(jīng)過測(cè)量得到其值為140mmx——修正系數(shù)，取值為0.58?——塑件公差值，取值為0.6δz——制造公差，取值為0.095型腔寬度尺寸L式中，Ls2——塑件外形寬度尺寸。經(jīng)過測(cè)量得到其值為95mm型腔深度尺寸H式中，H——塑件底面到分型面頂面的最大尺寸。經(jīng)過測(cè)量得到其值為95mm型芯的尺寸計(jì)算與型腔的尺寸計(jì)算類似，可以參考型腔的尺寸計(jì)算，便在此不做過多計(jì)算。4.5成型零件尺寸校核一般來講，上述所做的成型零件工作尺寸的計(jì)算并不能作為依據(jù)，其公式中的系數(shù)都是按照經(jīng)驗(yàn)選取的，并不嚴(yán)格。這時(shí)就要對(duì)我們所計(jì)算得出來的結(jié)果進(jìn)行校核計(jì)算，這樣我們才能夠保證所有的成型零件尺寸和公差都在允許的公差范圍內(nèi)，這里我們可以選取了成型材料的收縮率波動(dòng)、成型零件的制造公差和所有成型材料的磨損量均小于塑件的尺寸公差等作為所有成型材料的校核條件。型腔或型芯的徑向尺寸L故型腔的徑向尺寸滿足要求。型腔深度尺寸和型芯高度尺寸H=0.0697+0.16=0.2297<?=0.47故型腔的深度尺寸滿足要求。模架的設(shè)計(jì)5.1模架的選擇5.1.1模架設(shè)計(jì)的基本要求模架應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度，使得模架能夠承受足夠的鎖模力，以至于模板不會(huì)不發(fā)生變形；模架不宜過大過重，不然不利于模架后期的拆裝、搬運(yùn)和維修；模架上最好沒有螺釘孔，不然不利于模架的裝配；在模架邊緣的部位分型表面和鑲塊之間要保持留有一個(gè)足夠的空間，比便于進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)有一定空間來設(shè)置導(dǎo)套、緊固螺釘、銷釘?shù)炔考?；模具的總高度?yīng)大于模具的最小合模距離。5.1.2各模板的尺寸的確定模具的規(guī)格選擇主要取決于成型零件的大小和結(jié)構(gòu)形式。模架尺寸的確定依據(jù)可以是成型零件在分型面上的投影面積的大小。成型零件的投影寬度W成型零件的投影長(zhǎng)度L式中，W'——成型零件的投影寬度W3——推板的長(zhǎng)度常數(shù)10mm——推桿與墊塊之間的距離L'——成型零件的投影寬度L2——長(zhǎng)度方向上兩復(fù)位桿的中心距D2——復(fù)位桿的直徑常數(shù)30mm——復(fù)位桿與型腔之間的距離根據(jù)上式可以確定模架推板的長(zhǎng)度和長(zhǎng)度方向上兩復(fù)位桿的中心距，再參考GB/T12555—2006《塑料注射模模架》中的標(biāo)準(zhǔn)，便可以初步確定模架的大小和型號(hào)。最后再根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)所選的模架進(jìn)行修改。根據(jù)型腔所占平面尺寸為100mm×140mm，根據(jù)上式進(jìn)行計(jì)算，即100mm≤W3－10mm，140mm≤L2-D2(復(fù)位桿直徑)－30mm，可求得W3≥100mm+10mm=110mm，經(jīng)查閱資料，W3可取值為180mm，因此W=300mm，D2=20mm；L2≥140mm+D2+30mm=140mm+20mm+30mm=190mm，L2可取值為240mm。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可以大致確定其模架的平面尺寸，取W=300mm，L=300mm，因此需采用350mm×300mm的模架?？紤]模具的脫模推出方式是推桿推出，還有后續(xù)的冷卻水路的布置等因素，故采用模架規(guī)格為DCI-3030-A80-B80-C90-L300-EGP的細(xì)水口模架，模架尺寸為350mm×300mm×351mm及各板的厚度尺寸。各板的尺寸如下：定模座板也稱之為上固定板，其代號(hào)為H4，尺寸大小為350m×300mm，厚80mm。定模板座用于注射機(jī)的安裝和固定，材料為45鋼(S55C)。定位圈通過4個(gè)M6的內(nèi)六角圓柱頭螺釘與其連接；定模座板與澆口套采用H7/g6配合。定模板也稱之為母模板，其代號(hào)為A板，尺寸大小為300mm×300mm，厚80mm。定模板的作用是用于固定嵌件、導(dǎo)套、動(dòng)模抽芯的斜導(dǎo)柱等。定模板材料用45鋼，調(diào)質(zhì)后硬度為230~270HBW。定模板上的導(dǎo)套孔與導(dǎo)套采用H7/k6配合；定模板與定嵌件采用H7/m6配合。水口板尺寸為300mm×300mm，厚30mm。動(dòng)模板也稱之為公模板，其代號(hào)為B板，尺寸大小為300mm×300mm，厚80mm。動(dòng)模板的功能是主要用于制造固定的鑲嵌件和引導(dǎo)套，動(dòng)模板需要的剛度和傳動(dòng)強(qiáng)度比其他板高，因?yàn)檫@種動(dòng)模板需要同時(shí)承受成形型腔和推桿等壓力。動(dòng)模板所使用的材料是45鋼，45鋼比較優(yōu)良，調(diào)質(zhì)后的硬度范圍為230~270HBW。在動(dòng)模板上的導(dǎo)套孔和導(dǎo)套之間應(yīng)當(dāng)采用h7/k7配合。墊塊也稱之為模腳，其代號(hào)為C板，尺寸大小為58mm×300mm，高度90mm。主要作用，是保證推出機(jī)構(gòu)有足夠的工作空間，其次還可以起到調(diào)節(jié)模具高度的作用。結(jié)構(gòu)形式，該模具采用平行墊塊。材料選擇，該模具的墊塊材料為Q235A。墊塊的高度校核：?=墊塊的高度符合要求。式中，h1——推板的厚度（H6）h2——推桿固定板的厚度（H5）s——模具的推出行程δ——模具推出行程富余量動(dòng)模座板也稱之為下固定板，其代號(hào)為H1，尺寸大小為350mm×300mm，厚25mm。動(dòng)模座板的材料為45鋼(SC)。動(dòng)模座板采用45鋼(SC)。其上的兩個(gè)推板導(dǎo)柱孔和與推板導(dǎo)柱的連接采用h7/h6配合。推板也稱之為下頂出板，其代號(hào)為H6，尺寸大小為180mm×300mm，厚20mm。推板的材料為45鋼(SSC)。其上的推板導(dǎo)套孔與推板導(dǎo)套采用H8/f9配合，用4個(gè)MI2的內(nèi)六角圓柱頭螺釘與推軒固定板固定。推桿固定板也稱之為上回針板，其代號(hào)為H5，尺寸大小為180mm×300mm，厚25mm。推桿固定應(yīng)力板的采用材料一般是45鋼(S5)。其上的推桿動(dòng)推板的推桿導(dǎo)套徑和孔徑配合采用的為h7/k6配合；推動(dòng)復(fù)位桿均衡孔與推動(dòng)復(fù)位桿、推動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)均衡孔與推動(dòng)支撐桿和閥門的配合推桿均衡孔可以直接采用單向雙邊推孔間隙0.5mm的配合方式與其進(jìn)行直接配合。圖5-1模架基本尺寸二維圖5.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.2.1澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則澆注系統(tǒng)料穴的布置考慮：料穴的布置最好是位于定模板座的正中心，使模具的結(jié)構(gòu)及可能的緊湊，從而減小模具的整體尺寸，使模具的受力盡可能的均勻，在模具的工作過程中不容易發(fā)生變形。對(duì)塑料溶體流動(dòng)的考慮：澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要保證塑料溶體能夠順利的填滿型腔，還要保證塑料溶體在流道的流動(dòng)速率合適，以免過快的流動(dòng)速率使得較小的型芯發(fā)生位移，影響塑料制品的尺寸精度，并且還要能夠順利地排氣。澆注系統(tǒng)中熱量的散失和壓力降的考慮：在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，要考慮流道內(nèi)熱量的散失和壓力降的問題，原則上是盡可能的使熱量的散失和壓力降的越小越好，所以就應(yīng)該將流道的流程設(shè)計(jì)的盡量的短，并且應(yīng)該使得流道內(nèi)單位時(shí)間的流量足夠大，即流道的截面積要足夠大。澆注系統(tǒng)中塑料溶體的流動(dòng)平衡的考慮：在模具的結(jié)構(gòu)為一模多腔的結(jié)構(gòu)形式時(shí)，澆注系統(tǒng)的流道要設(shè)計(jì)的盡量對(duì)稱，流道內(nèi)塑料溶體的流動(dòng)保持平衡，盡量保證塑料溶體同時(shí)填充滿每一個(gè)型腔。澆注系統(tǒng)對(duì)模腔的排氣的考慮：澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該保證塑料溶體能夠順利的填滿型腔，保證型腔內(nèi)的空氣能夠順利排出，以免造成塑料制品出現(xiàn)有空洞的現(xiàn)象。成形品品質(zhì)的考慮：澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該避免塑料制品發(fā)生一些影響成形品品質(zhì)的問題。生產(chǎn)效率的考慮：澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要盡可能的簡(jiǎn)潔，這樣能夠使得后期的加工減少，提高生產(chǎn)效率。頂出點(diǎn)的考慮：在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)還需考慮適當(dāng)?shù)捻敵鑫恢?，頂出位置的設(shè)置不當(dāng)，會(huì)造成塑件制品在脫模時(shí)發(fā)生形變。使用塑料的考慮：在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)需要根據(jù)所用塑料合理設(shè)計(jì)。對(duì)于一些粘度較高或者成型周期較短的塑料，應(yīng)該將流道設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)短切流道的截面積要足夠大。5.2.2主流道的設(shè)計(jì)主流道一般位于材料穴的正下方，其形狀通常是圓錐型，這樣我們才能夠保證模具開模后，能將材料從主流道內(nèi)部所含的塑料順利地拔出。由于主流道的原理是將進(jìn)入料穴內(nèi)部的塑料溶體引到分流道，主流道的大小及其尺寸與速率對(duì)塑料溶體流動(dòng)的頻率有很大的影響，在設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)各方面因素合理設(shè)計(jì)主流道的尺寸大小。圖5-2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.2.3分流道設(shè)計(jì)多型腔模中分流道的設(shè)計(jì)原則：要盡可能的保證塑料溶體從主流道流到各個(gè)型腔的澆口的時(shí)間相等要為冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其其他螺釘螺栓的布置留下足夠的空間分流道的截面積要足以承受注射壓力，并且盡量保證型腔的壓力中心與注射機(jī)的壓力中心重合在盡可能的滿足以上要求的情況下，應(yīng)盡量減小分流道的流程在多型腔模中，分流道是用來將主流道中的塑料溶體進(jìn)行分流，將主流道中的塑料溶體引入各個(gè)型腔中，為了塑料溶體能夠同時(shí)填滿各個(gè)型腔，通常分流道的排列形式采用的是對(duì)稱分布或者等距離分布。分流道的排列形式有以下三種常見的排列形式：魚骨形流道排列形式，這種排列形式的特點(diǎn)是塑料溶體從主流道流到各個(gè)型腔的澆口位置的流程不盡相同，但為了保證各個(gè)型腔的填充時(shí)間相同，各個(gè)型腔的澆口尺寸大小會(huì)做相應(yīng)的更改，這種設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，很難保證各個(gè)型腔的填充時(shí)間相同，因此在設(shè)計(jì)中很少采用這種排列形式，除非是一些特殊要求；H形流道排列形式，這種排列形式的特征是從一般的主流道到每一個(gè)型腔的分流道形狀、長(zhǎng)度和截面形式保持相同，并且各個(gè)型腔的澆口尺寸也都一一相同，這種分流道的設(shè)計(jì)相對(duì)就很容易，加工起來也比較容易，因此在設(shè)計(jì)中，大多數(shù)分流道都采用這種排列形式；星形流道排列形式，這種排列形式的特點(diǎn)與H形流道排列形式的她點(diǎn)相似。分流道的布置形式采用旋轉(zhuǎn)對(duì)稱式分流道，且截面形式采用了U形截面，主要參數(shù)設(shè)置為，梯形的上底寬度為5mm，梯形高度為5mm，下底寬度為3.5mm，底面圓角為1.5mm。U形截面流道的好處就是具有較小的壓力降和熱散失，能減緩溶體的流速，并使其在流道內(nèi)保持一個(gè)穩(wěn)定的流速，并且其加工工藝性好。分流道的形式如下圖：圖5-3分流道截面形式圖5-4分流道樣式5.2.4澆口設(shè)計(jì)澆口的功能主要有三個(gè)：第一，能夠給塑料的分流道輸送來的塑料熔體在進(jìn)入模具型腔時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)加速度，進(jìn)而使得塑料溶體快速地填滿模具型腔，縮短了塑件的成型時(shí)間和周期，提高了生產(chǎn)的效率；第二，在進(jìn)行塑件的成型過程中，能夠促使?jié)部谔幍乃芰先荏w首先進(jìn)行冷凝，使得型腔變?yōu)橐粋€(gè)封閉的空間，防止了塑料溶體在進(jìn)行冷凝時(shí)出現(xiàn)發(fā)生倒流的情況，澆口位置的塑料溶體首先進(jìn)行凝固還是可以通過減小塑件成型時(shí)的模具型腔壓力，防止了塑件出現(xiàn)伸縮孔道的情況；第三，在模具脫模時(shí)，便于將塑件和澆注體系中的其他材料進(jìn)行分離。所以，澆口設(shè)計(jì)時(shí)要求殘留的縫隙要小。所以，澆口的設(shè)計(jì)要求在塑件成型后，澆口所留下的痕跡要小。在選擇澆口位置時(shí)，最好選在塑件壁厚較厚的區(qū)域，這樣有利于塑料溶體的流動(dòng)和降低塑料溶體填充時(shí)的填充壓力。經(jīng)過分析比較后，澆口位置選擇如下圖：圖5-5澆口位置5.3脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5.3.1脫模推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則當(dāng)我們?cè)谶M(jìn)行設(shè)計(jì)推入結(jié)構(gòu)時(shí)，就應(yīng)該注意保證塑件不會(huì)由于推出結(jié)構(gòu)的頂部位置而發(fā)生變形或者破壞。設(shè)計(jì)時(shí)需要注意選擇合理的脫模方式和推出位置，推出位置一般是在塑料內(nèi)部表面，這樣能夠保證塑件外表面的表面精度。在設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)的時(shí)候，不僅要保證機(jī)構(gòu)具有足夠的剛度和強(qiáng)度，還要保證推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)連貫、順暢，無卡頓的現(xiàn)象。5.3.2脫模力的計(jì)算脫模力是指，在開模時(shí)將型芯上的塑件脫出所需克服的阻力。脫模力一般與模具型芯的表面粗糙度以及拋光是否沿脫模方向有關(guān)。計(jì)算脫模力時(shí)通常會(huì)考慮以下幾點(diǎn)：由收縮包緊力造成的塑件與型芯的摩擦阻力。由大氣壓力造成的阻力。推出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)摩擦阻力。由于本塑件可視為壁厚均勻的圓筒塑件，其脫模力可大致計(jì)算如下：FFF=式中，F(xiàn)Z——塑料收縮產(chǎn)生的對(duì)型芯的包緊力造成的抽芯阻力FQ——真空負(fù)壓造成的抽芯阻力μ——塑料與鋼的摩擦系數(shù)，此次設(shè)計(jì)所選的塑料為ABS塑料，其μ值為0.2P——塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力，這里取值3.92MPaA——型芯被塑件包緊包絡(luò)面積?——脫模斜度A1——垂直于抽芯方向的投影面積5.3.3推出方式的確定本模具采用了推桿推出的推出方式，選用了8根直徑為4mm的圓推桿。計(jì)算其推出應(yīng)力，根據(jù)表8-1取塑件許用應(yīng)力[σ]=13MPa，則σ=經(jīng)計(jì)算，塑件能承受的應(yīng)力在許用應(yīng)力范圍內(nèi)，因此不必?fù)?dān)心推桿會(huì)把塑件頂破的可能。塑料名稱拉伸彈性模量E/MPa與鋼的摩擦因數(shù)f接觸許用應(yīng)力[σ]/MPaABS18000.4511.7~16.7POM28000.29~0.3323PC14400.3126表5-1常用熱塑性塑料與脫模力有關(guān)的參數(shù)圖5-6推桿位置圖5-7推桿位置5.4冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算5.4.1冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則冷卻水路數(shù)量應(yīng)盡量多，冷卻通道孔徑要盡量大；冷卻通道的布置應(yīng)合理；冷卻回路結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量做到結(jié)構(gòu)便于安裝加工及容易清理；從冷卻水管道至成品型腔內(nèi)部的距離宜盡可能地保持相等；對(duì)于冷卻出水管道，應(yīng)盡量避免靠近熔縫處，以免使其熔接不牢，影響到注射塑件工作的準(zhǔn)確性。5.4.2冷卻系統(tǒng)的計(jì)算首先確定單位時(shí)間的注射次數(shù)：n=式中，t冷——ABS塑料的冷卻時(shí)間，由表5-2可知t冷=11.4st脫——脫模所需時(shí)間，取t脫=8st注——注塑時(shí)間，取t注=2s確定單位時(shí)間內(nèi)注入塑料模具中的塑料溶體的總質(zhì)量：W=n再確定單位時(shí)間塑料模具所需冷卻水的質(zhì)量：q計(jì)算冷卻水在水道的流速：v=計(jì)算傳熱系數(shù)：ε=計(jì)算所需冷卻水道的總面積：A=由以上計(jì)算大致算得該模具所需冷卻水道的總面積為3721.2mm2，但考慮其他眾多因素，最終該成型零件的冷卻水道的設(shè)計(jì)如下圖：圖5-8冷卻水道璧厚/mmABS2.53.828.54.538.25.049.0表5-2塑件壁厚與冷卻時(shí)間表（s）塑料名稱α/（mm2/s）λ[W/（mm·K）]Cp/[KJ/（kg·K）]ρ/（kg/cm3）凝固時(shí)所放出熱量Q/(KJ/kg)ABS0.2702.93×10-41.0471.05640表5-3ABS塑料的參數(shù)表基于MOLDFLOW的模流分析6.1MOLDFLOW模流分析簡(jiǎn)介注塑模具從開始設(shè)計(jì)制造到投入使用都是一個(gè)非常復(fù)雜的流程，它也就是一個(gè)對(duì)于設(shè)計(jì)、修改、再加以設(shè)計(jì)不斷進(jìn)行優(yōu)化。其中較為重要的一個(gè)流程是采用計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)(CAE)，與其他傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)技術(shù)相比，采用計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)可以極高地改善和降低了生產(chǎn)效率，并且對(duì)于企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量等各方面還可以有所提升和保障。Moldflow軟件用于注射模具注射成型的深入優(yōu)化和分析，其主要功能為：優(yōu)化了塑件，通過Moldflow軟件對(duì)各種塑料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，可以清楚地看出各種塑料可以廣泛使用的最小壁厚，進(jìn)而盡可能對(duì)各種塑料的結(jié)構(gòu)和尺寸都進(jìn)行了再一次優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少了材料的消耗，縮短了塑件加工和成型的時(shí)間和周期，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本；優(yōu)化了模具的結(jié)構(gòu)，通過Moldflow軟件的分析我們可以確定得到一個(gè)塑件的最好澆口數(shù)量和最佳澆口所在地點(diǎn);另外還有利于分析模具的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，對(duì)于澆注系統(tǒng)的水路流道和模具冷卻系統(tǒng)水路布局進(jìn)行了優(yōu)化，以提高澆注模具的質(zhì)量；優(yōu)化注射工藝參數(shù)，Moldflow軟件能夠通過仿真分析模具的注射工藝流程參數(shù)，可以較為準(zhǔn)確地計(jì)算出模具在注射工藝中的壓力、鎖模力、塑料溶體填充的持續(xù)時(shí)間、模具和其他塑料溶體的溫度以及模具在冷卻過程中的持續(xù)時(shí)間，以便在設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)所分析的結(jié)果對(duì)模具的注射工藝參數(shù)進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化。

6.2CAE分析前處理一般情況下，Moldflow分析過程如圖6-1所示：圖6-1Moldflow的分析流程6.2.1劃分網(wǎng)格由于這些塑件比較對(duì)稱，壁厚均勻，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)采用了將表面網(wǎng)格三維模型直接導(dǎo)入caddoctor軟件中，對(duì)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化及修復(fù)，去除了尺寸較小的圓角、倒角及一個(gè)圓孔等特征(具體形狀如圖2所示)將這些簡(jiǎn)化后的模型直接導(dǎo)入到Moldflow軟件中，進(jìn)行了網(wǎng)格的劃分，采用了雙層面網(wǎng)格，得到的計(jì)算結(jié)果見下圖6-2、6-3所示。圖6-2網(wǎng)格劃分結(jié)果圖6-3網(wǎng)格數(shù)量診斷6.2.2進(jìn)行最佳澆口位置分析我們運(yùn)行初步分析，得到澆口最佳部位，如圖6-4所示，根據(jù)所得出的最佳結(jié)果，可以在對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)以此為參考。可以明顯看出最佳的進(jìn)澆口藍(lán)色區(qū)域分布在中部。由于考慮到產(chǎn)品外觀面及生產(chǎn)自動(dòng)化，所以我們將進(jìn)澆口設(shè)置到圓邊潛進(jìn)膠。圖6-4最佳澆口位置根據(jù)最佳澆口的位置分析結(jié)果來對(duì)澆注系統(tǒng)的流道進(jìn)行設(shè)計(jì)，澆注系統(tǒng)的流道設(shè)計(jì)如圖6-5所示：圖6-5澆注系統(tǒng)流道的設(shè)計(jì)6.3MOLDFLOW分析結(jié)果6.3.1填充時(shí)間由于本模具采用的一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式，在塑料溶體填充時(shí)，兩個(gè)型腔的填充時(shí)間應(yīng)該大致相同。圖6-6是塑件的填充時(shí)間示意圖，根據(jù)圖中的信息可以看出，兩個(gè)型腔的填充時(shí)間幾乎是一致的，并且在填充的過程中，并未出現(xiàn)塑料溶體滯留的現(xiàn)象，兩個(gè)型腔填滿的充填時(shí)間為1.65s，與我們所預(yù)期的填充時(shí)間2s相符，說明塑件的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)是合理的。圖6-6填充時(shí)間示意圖6.3.2流動(dòng)前沿溫度我們可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的方法來通過測(cè)量一個(gè)塑件的流動(dòng)先導(dǎo)和溫度來確定一個(gè)塑件上焊接線。根據(jù)塑件流動(dòng)前沿的溫度變化來推測(cè)塑料溶體從型腔中流出后的溫度變化，對(duì)于流動(dòng)前沿溫度過低的塑件，在其成型過程中，塑料熔體在流動(dòng)時(shí)所留下的焊接線比較明顯，這樣不僅會(huì)影響產(chǎn)品的美觀，還會(huì)影響產(chǎn)品的尺寸精度。根據(jù)圖6-7中的信息可以看出，塑件的流動(dòng)前沿溫度的最高溫度為220.3℃，最低溫度為216.2℃，塑件的流動(dòng)前沿溫度的溫度差?=4.1℃，塑件大部分區(qū)域的溫度都分布的比較均勻。從分析的結(jié)果來看，該塑件的結(jié)構(gòu)是合理的。圖6-7流動(dòng)前沿溫度示意圖6.3.3速度/壓力切換時(shí)的壓力速度/壓力轉(zhuǎn)換時(shí)的壓力數(shù)據(jù)屬于單組數(shù)據(jù)，通常，v/p轉(zhuǎn)換時(shí)刻的壓力數(shù)據(jù)是整個(gè)注塑生產(chǎn)周期中都是最高的，未充填區(qū)域在圖中以灰色顯示。產(chǎn)品越是平衡，未填充的面積是相等的，且壓力會(huì)越小。如圖6-8所示，我們可以看出V/P切換壓力為18Mpa，兩個(gè)產(chǎn)品灰色區(qū)域面積相等。圖6-8速度/壓力切換時(shí)的壓力示意圖6.3.4氣穴位置預(yù)測(cè)氣穴的產(chǎn)生是因?yàn)樗芰先垠w在填充型腔時(shí)，塑料溶體相遇，部分氣體來不及排除型腔，被迫留在型腔中，導(dǎo)致塑件的表面或內(nèi)部形成或大或小的氣泡。根據(jù)圖6-9中的信息可以看出，該塑件的氣穴都主要集中在塑件內(nèi)壁的圓角處，可以通過開排氣槽來改善此現(xiàn)象。圖6-9氣穴分布示意圖6.3.5熔接線熔接線是兩股熔料相遇形成的，熔接線會(huì)使塑件的強(qiáng)度降低同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生外表的缺陷。如圖6-10所示，該塑件在注塑過程中并沒有產(chǎn)生熔接線。說明了成型零件的設(shè)計(jì)是合理的圖6-10熔接線示意圖6.3.6回路冷卻液溫度模具的冷卻系統(tǒng)是否合理需要通過分析冷卻過程中溫度的變化是不是符合正常情況，只有合理的冷卻條件才能避免塑件發(fā)生翹曲變形，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。我們也可以優(yōu)化冷卻分析過程中存在的不合理的參數(shù)進(jìn)而去優(yōu)化模具的冷卻系統(tǒng)?；芈废到y(tǒng)中的冷卻液的升溫不超過2℃，這符合正常情況。且兩種方案中冷卻液的溫度變化差別也不大。因此冷卻系統(tǒng)的冷卻水水路的排布是合理的。圖6-11回路冷卻液溫度示意圖6.3.7塑件到達(dá)頂出溫度的時(shí)間從圖6-12中可以看出塑件到達(dá)頂出溫度的時(shí)間為7.573秒。在實(shí)際生產(chǎn)中，通常都會(huì)在此基礎(chǔ)上增加幾秒鐘的時(shí)間，以便于塑件能夠完全冷卻。圖6-12塑件到達(dá)頂出溫度的時(shí)間6.3.8塑件頂出溫度分布衡量一個(gè)冷卻系統(tǒng)的冷卻效果是否達(dá)到要求可以很直觀的從塑件的頂出溫度分布圖上看出。從圖6-13中可以看出塑件在頂出后的溫度為27.53℃。由此可見，該冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能達(dá)到預(yù)期的冷卻效果。圖6-13塑件頂出溫度分布圖6.3.9縮痕估算縮痕是產(chǎn)品出現(xiàn)收縮現(xiàn)象產(chǎn)生凹痕缺陷，縮痕估算可以看出塑件上哪些部位存在缺陷，進(jìn)而去優(yōu)化參數(shù)。圖6-14為縮痕估算結(jié)果，可以看出塑件總體上大于0.03mm，圓孔底部有縮印。圖中并無過量的凹痕缺陷，且數(shù)量在要求范圍之內(nèi)，說明塑件的設(shè)計(jì)比較合理。圖6-14縮痕估算結(jié)果示意圖6.3.10平均體積收縮率體積收縮率分布的越為均勻越好，因?yàn)槭湛s不均會(huì)導(dǎo)致翹曲變形，甚至縮水，凹痕等缺陷。從圖6-15中可以看出塑件的體積收縮率分布的比較均勻，因此在塑件成型時(shí)并不會(huì)造成太過明顯的變形等缺陷。圖6-15平均體積收縮率示意圖6.3.11保壓壓力和保壓時(shí)間一般保壓壓力是注射壓力的80%左右，過低保壓壓力可能導(dǎo)致熔料射不滿而產(chǎn)生缺陷。根據(jù)計(jì)算得知，理想的保壓壓力應(yīng)在28MPa左右，經(jīng)過分析得到的保壓壓力為18MPa，是在可接受的范圍內(nèi)，故保壓壓力是合理的。圖6-16保壓壓力和保壓時(shí)間6.3.12翹曲分析翹曲變形是塑件產(chǎn)生的常見缺陷中的一種。翹曲變形產(chǎn)生的原因也有幾種，可能是脫模角度的選擇不合理，導(dǎo)致模具脫模時(shí)，塑件脫模不順利引起了塑件的翹曲變形；或者是成型零件的結(jié)構(gòu)不合理，剛度強(qiáng)度不夠，在注射過程中，不足以承受塑料溶體的壓力，導(dǎo)致塑件成型時(shí)發(fā)生翹曲變形；也有可能是注射工藝參數(shù)的設(shè)置不合理。下面將一一列出塑件在各個(gè)方向的翹曲變形量：圖6-17所有方向上的翹曲變形量圖6-18X方向上的翹曲變形量圖6-19Y方向上的翹曲變形量圖6-20Z方向上的翹曲變形量6.3.13翹曲變形分析結(jié)果由仿真結(jié)果可以看出：總體變形量：0.1081mm～0.3035mmX方向變形量：-0.1782mm～0.1883mmY方向變形量：-0.1995mm～0.1812mmZ方向變形量：-0.1789mm～0.2125mm由此可以看出塑件的翹曲變形量并不大，對(duì)塑件的成型不會(huì)造成過大的影響，說明此次的設(shè)計(jì)是合理的。6.3.14結(jié)論雖然以上的結(jié)果均來自軟件的模擬仿真分析，但是我們?cè)谀＞叩脑O(shè)計(jì)過程是完全可以以以上的分析結(jié)果作為理論依據(jù)，來對(duì)所設(shè)計(jì)的模具進(jìn)行優(yōu)化修改。從