某塑料外殼注塑機(jī)的選擇校核計(jì)算及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)TOC\o"1-3"\h\u1.緒論 [5]。圖5.1產(chǎn)品進(jìn)行缺陷修復(fù)前圖5.2產(chǎn)品進(jìn)行缺陷修補(bǔ)后（2）產(chǎn)品簡(jiǎn)化為了提高網(wǎng)格匹配率，可以去除一些對(duì)分析幾乎沒有影響的特征。圖5.3進(jìn)行產(chǎn)品簡(jiǎn)化后的最終效果5.1.2網(wǎng)格劃分將修復(fù)缺陷后的產(chǎn)品導(dǎo)入AutodeskMoldflowSynergy2012，并使用“生成網(wǎng)格”命令對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。本次設(shè)計(jì)產(chǎn)品的最小壁厚為1.4mm，網(wǎng)格的邊長(zhǎng)一般為產(chǎn)品最小壁厚的1.5～2倍，本次選擇是最小壁厚的1.5倍，即2.1mm。5.1.3網(wǎng)格處理在產(chǎn)品數(shù)據(jù)分析和處理問題之前,就必須先對(duì)產(chǎn)品網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。產(chǎn)品網(wǎng)格的好壞也會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)分析結(jié)果形成一定的影響,在某些嚴(yán)重產(chǎn)品網(wǎng)格問題的情形下,還會(huì)造成計(jì)算錯(cuò)誤。據(jù)此,就必須對(duì)產(chǎn)品網(wǎng)格問題加以糾正。而針對(duì)雙層面模型,產(chǎn)品網(wǎng)格數(shù)據(jù)也應(yīng)該符合下列條件:自由邊和多重邊的數(shù)量都必須是0;完全重疊單元的數(shù)量為0;縱橫比必須在二十以內(nèi);匹配比例應(yīng)超過(guò)百分之八十五;等基本原則,如此可以使最終的分析結(jié)論更加貼近于現(xiàn)實(shí)。處理后效果圖如圖5.4、圖5.5所示：圖5.4缺陷優(yōu)化前圖5.5缺陷優(yōu)化后5.1.4產(chǎn)品材料的選擇本次產(chǎn)品設(shè)計(jì)所選的材料為牌號(hào)為CycolacGPM5500的ABS。材料的選擇如圖5.6所示。圖5.6產(chǎn)品材料的選擇5.1.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在Moldflow中使用最佳澆口分析，我們能初步找到產(chǎn)品上的最佳澆口位置，為后續(xù)設(shè)計(jì)提供參考。圖5.7最佳澆口位置以上是模流分析提供的最佳澆口參考位置，但在現(xiàn)實(shí)中考慮到模具加工的方便性與經(jīng)濟(jì)性，以及模具的生產(chǎn)周期與成本，現(xiàn)將流道設(shè)在兩個(gè)型腔的中心，使用平衡對(duì)稱式流道，有利于注射壓力的平衡，使用側(cè)澆口從側(cè)面進(jìn)膠，單件設(shè)計(jì)兩個(gè)澆口。本次設(shè)計(jì)采用一模兩腔，主流道形狀為錐形，大口直徑10mm，小口直徑4mm，長(zhǎng)為87.5mm，如圖5.8所示。圖5.8主流道參數(shù)分流道在MoldFlow中又叫冷流道，形狀設(shè)計(jì)成圓形非錐體，與主流道接觸的分流道直徑為6mm，如圖5.9所示；與澆口相接觸的分流道直徑為5mm，如圖5.10所示。圖5.9分流道參數(shù)圖5.10分流道參數(shù)澆口在MoldFlow中又稱冷澆口，需要依據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合的澆口，簡(jiǎn)單的塑件優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，產(chǎn)生廢料少的側(cè)澆口。本次設(shè)計(jì)的澆口為梯形側(cè)澆口，始端頂部寬度和底部寬度是2mm，末端頂部寬度和底部寬度是2.6mm，高度均為3mm，如圖5.11所示。圖5.11澆口參數(shù)澆注系統(tǒng)的最終效果圖如圖5.12所示。圖5.12澆注系統(tǒng)5.1.6冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在注塑過(guò)程中，模具溫度不當(dāng)，會(huì)影響最終的注射結(jié)果，因此，有必要根據(jù)塑料件的結(jié)構(gòu)形狀和澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，合理設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)。根據(jù)材料的注射工藝要求，ABS注射熔體的前部溫度為200℃。塑料熔體凝固成塑料零件后，模具打開并在大約70℃時(shí)頂出。溫度下降取決于模具中冷卻水帶走的熱量。模具的溫度可以通過(guò)調(diào)節(jié)水流的大小來(lái)調(diào)節(jié)。冷卻管道形狀設(shè)置為圓柱形，直徑為6mm，采用環(huán)繞型運(yùn)水。最終冷卻系統(tǒng)如圖5.13所示：圖5.13冷卻系統(tǒng)5.2分析結(jié)果5.2.1流動(dòng)分析（1）填充時(shí)間此結(jié)果顯示的是產(chǎn)品的填充情況，產(chǎn)品的填充時(shí)間為0.7283s,藍(lán)色表示剛開始填充區(qū)域，紅色表示最后末尾填充區(qū)域，填充結(jié)果良好，沒有出現(xiàn)短射和滯流現(xiàn)象。圖5.14填充時(shí)間（2）流動(dòng)前沿溫度從圖5.15中可以知道最高溫度為201.6℃，最低溫度為198.1℃，兩者相差3.5℃，溫差較小，完全滿足20度以內(nèi)溫差要求，制件在充填的過(guò)程中，各部分溫差在允許范圍內(nèi)，不會(huì)出現(xiàn)低溫滯流區(qū)域。圖5.15流動(dòng)前沿溫度（3）注射位置處壓力：XY圖該圖顯示了總的注射時(shí)間以及注射位置的壓力變化。通過(guò)分析壓力圖，可以知道最大注射壓力在0.708s，為52.4MPa。圖5.16注射位置處壓力：XY圖（4）鎖模力：XY圖本產(chǎn)品鎖模力最大為15.56t，出現(xiàn)在1.388s時(shí)刻。注塑機(jī)的額定鎖模力必須高于15.56t。圖5.17鎖模力：XY圖（5）熔接線從圖5.18中可以知道熔接線的位置主要存在于產(chǎn)品的圓孔位以及面與面相連的轉(zhuǎn)角邊緣上。熔接線一般來(lái)說(shuō)無(wú)法完全消除，觀察熔接線產(chǎn)生的位置及顏色，只要對(duì)產(chǎn)品最終注射結(jié)果影響不大的熔接線是不需要消除的。圖5.18熔接線（6）氣穴從圖5.19中可以看出分型面和圓形孔上存在氣穴，這些氣穴是可以通過(guò)在分型面上增設(shè)排氣槽排出。圖5.19氣穴5.2.3冷卻分析（1）回路冷卻介質(zhì)溫度從圖5.20中可以知道冷卻回路的進(jìn)出水口的溫差為0.81℃，冷卻效果較好。圖5.20回路冷卻介質(zhì)溫度（2）回路管壁溫度從圖5.21中可以知道回路管壁與冷卻介質(zhì)溫度相差4℃，溫差相對(duì)均勻，冷卻效果好。圖5.21回路管壁溫度5.2.4翹曲分析翹曲通常有三個(gè)原因。第一種是不均勻冷卻，即模具一側(cè)和另一側(cè)的不同溫度引起的翹曲;第二種是不均勻收縮，即不同區(qū)域變化引起的翹曲;第三個(gè)是取向因子，即沿流動(dòng)方向和垂直方向不同收縮引起的翹曲。從圖5.22可以看出產(chǎn)品在X、Y、Z三個(gè)方向上總的變形量為0.4398mm，變形量較小，基本符合設(shè)計(jì)要求。圖5.22翹曲變形分析結(jié)果6.注射機(jī)的選擇與校核6.1注射機(jī)型號(hào)的確定6.1.1注射量的確定產(chǎn)品的體積和質(zhì)量可以使用UG建模軟件得出。ABS的密度(g/cm3)在1.02～1.16%之間，本次設(shè)計(jì)取1.02g/cm3。質(zhì)量與體積如圖6.1所示，可以得出：塑件體積：V塑件質(zhì)量：m圖6.1產(chǎn)品質(zhì)量和體積6.1.2澆注系統(tǒng)凝料體積計(jì)算在澆注之前，澆注系統(tǒng)中的凝料體積很難計(jì)算，但可以按照估算公式計(jì)算，體積約占產(chǎn)品體積的0.2～1倍，本次計(jì)算取0.7。故一次注射總體積為V6.1.3注射機(jī)選擇按照計(jì)算，得出一次注入模具型腔的塑料總質(zhì)量V總=24.99cm3，根據(jù)V公=V總表3型號(hào)XS-Z-60注射機(jī)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)公稱注射量/cm360模具最小厚度/mm70螺桿直徑/mm38模板尺寸/（mm×mm）330×440注射壓力/MPa122拉桿空間/mm190×300注射行程/mm170合模方式液壓-機(jī)械注射方式柱塞式推出形式中心推出鎖模力/M5×105噴嘴球半徑/mmSR12最大成型面積/cm3130噴嘴孔直徑/mm4模板最大行程/mm180定位圈尺寸/mm55模具最大厚度/mm2006.2注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)的校核6.2.1注射壓力的校核ABS所需注射壓力為60～100MPa,這里取p0=80MPa。所選注射機(jī)的公稱注射壓力為122MPa，注射壓力安全系數(shù)取k16.2.2鎖模力校核鎖模力是指注塑機(jī)夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)模施加的最大夾緊力矩。在UG軟件中,使用"投影面積"的命令可以得到塑料零件和澆注系統(tǒng)在部分式表面上的投影面積。由圖6.2可知塑件的投影面積為：A由圖6.3可知澆注系統(tǒng)的投影面積為：A那么，澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上總的投影面積A總A當(dāng)塑料熔體充滿型腔時(shí)，型腔的各個(gè)方向都會(huì)產(chǎn)生很大的壓力，鎖模力將克服沿夾緊方向的膨脹力。因此，注射機(jī)的公稱鎖模力必須大于膨脹部件的膨脹力，不然容易出現(xiàn)鎖模松動(dòng)而產(chǎn)生溢料，即F鎖>F脹=p模A總。F該注射機(jī)的公稱鎖模力由表2可以知道F鎖=5×105N，一般鎖模力安全系數(shù)為k圖6.2塑件的投影面積圖6.3澆注系統(tǒng)的投影面積7.塑料制品模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7.1分型面的選擇分型面指的是拆開模具，取出塑料部件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離接觸面。只有將分型面確定好才能將產(chǎn)品成功分模，同時(shí)好的分型面對(duì)后面的模仁加工影響很大。對(duì)于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的塑件在滿足使用條件的情況下優(yōu)先使用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的水平分型面，利于模仁的加工。為了便于脫模，分型面一般設(shè)計(jì)在垂直于合模方向上。在設(shè)計(jì)分型面時(shí)應(yīng)該考慮以下準(zhǔn)則：（1）為取出塑料件方便，分型面應(yīng)設(shè)在塑件脫模方向最大的投影位置。（2）分型面應(yīng)盡量不損壞塑料件的光滑外表面。（3）塑件留在動(dòng)模一側(cè)，有利于推出，推桿推出的痕跡不顯示外觀。（4）分型面要有利于模具的加工。本次設(shè)計(jì)分型面選擇在最大投影邊緣處，屬于水平分型面，垂直與合模方向，模具加工難度一般，注射完成后，產(chǎn)品可以平穩(wěn)地放置在動(dòng)模的一側(cè)。圖7.1分型面選擇7.2型腔數(shù)量和排列形式的確定為了提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性，考慮到模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，同時(shí)，保證塑件精度以及制造成本等要素，初步選擇一模兩腔結(jié)構(gòu)。流道采用對(duì)稱分布且設(shè)在分型面上。本次設(shè)計(jì)型腔布局如圖7.2所示。圖7.2產(chǎn)品的型腔布局7.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根據(jù)MoldFlow模流分析后的結(jié)果，澆注系統(tǒng)應(yīng)該滿足以下要求：（1）滿足塑料熔體的注射要求（2）塑料消耗要少澆注系統(tǒng)體積要盡可能小，減少注射廢料的產(chǎn)生。（3）保證熔體損耗要小在滿足要求的前提下，主流道、分流道、和澆口要盡可能的短，減少塑料熔體熱量的損失。（4）確保進(jìn)料均衡澆注系統(tǒng)的布局應(yīng)盡量保證塑件的最終注射位置都能同時(shí)注射到。（5）防止制品變形，排氣良好。（6）整修方便，不影響外觀.澆注系統(tǒng)的最終形狀與尺寸如圖7.3。圖7.3澆注系統(tǒng)7.4標(biāo)準(zhǔn)模架的確定本次設(shè)計(jì)選用CI型簡(jiǎn)化大水口模架。模具尺寸要求以回針邊緣為基準(zhǔn)，AB板距離模仁距離為10～20mm，以頂針板邊緣為基準(zhǔn)，AB板距離模仁進(jìn)退5mm左右即可。AB板設(shè)計(jì)長(zhǎng)寬為230×230mm，A板高為70mm，B板高為80mm，C板高為90mm，垃圾釘高度為5mm。最終選用模架型號(hào)為CI2323A70B80C90。模架型號(hào)如圖7.4所示。圖7.4模架型號(hào)7.5排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在模具注射成型過(guò)程中，如果不將模具中存在的空氣及時(shí)排出，它們可能會(huì)在填充過(guò)程中由于氣體的壓縮而產(chǎn)生高溫，導(dǎo)致塑料零件局部碳化和炭化。同時(shí)，這些氣體也可能擠入塑料熔體，導(dǎo)致氣泡、空洞或填充不足等缺陷。本次排氣槽采用分型面上的排氣，同時(shí)為了加工與清潔的方便，我選擇將排氣槽做在凹模上?？拷颓坏纳疃仁?.02mm，寬為3mm；遠(yuǎn)離部分的深度是0.2mm，寬為6mm。為了防止在注射過(guò)程中產(chǎn)生注射不滿的現(xiàn)象，一次設(shè)計(jì)了四個(gè)對(duì)稱分布的排氣槽。圖7.5分型面上開設(shè)排氣槽7.6脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)模具注射成型后，產(chǎn)品不會(huì)自動(dòng)脫落，需要將產(chǎn)品從模具中取出，使產(chǎn)品從模具中脫落的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)。7.6.1頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（1）模具打開后，頂出機(jī)構(gòu)應(yīng)留在帶有制品以及澆注系統(tǒng)凝料的一側(cè)上。（2）頂出時(shí)最基本的要求是要保證制品不變形損壞，所以應(yīng)該按照制品的形狀結(jié)構(gòu)和開模力的大小，采用合理的頂出形式及結(jié)構(gòu)。（3）頂出機(jī)構(gòu)所處的位置應(yīng)該盡可能靠近型芯，且頂針的作用面應(yīng)該盡可能大一些。（4）頂出機(jī)構(gòu)的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部，且應(yīng)盡可能對(duì)稱均勻分布在制品上。本次設(shè)計(jì)的制品多為平面，但因頂出面位置不同，因此采用三種不同尺寸的頂針，共14根，其尺寸結(jié)構(gòu)以及分布位置如圖7.6、圖7.7所示。圖7.6頂針尺寸結(jié)構(gòu)圖圖7.7頂針位置分布圖7.6.2拉料桿的設(shè)計(jì)拉料桿的作用是在開模時(shí)把澆注凝料拉斷。本次設(shè)計(jì)采用的是直徑為6mm，長(zhǎng)為141.5mm的Z形拉料桿，其形狀結(jié)構(gòu)如圖7.8、圖7.9所示。圖7.8拉料桿圖7.9拉料桿尺寸7.6.3復(fù)位桿的設(shè)計(jì)復(fù)位桿是推出機(jī)構(gòu)中非常重要的部件，復(fù)位桿的作用是確保推出機(jī)構(gòu)在合模過(guò)程中能順利返回指定位置。本次設(shè)計(jì)屬于小型模具，打開模具時(shí)，復(fù)位桿與頂針板一起移動(dòng)。關(guān)閉模具時(shí)，由于回位彈簧的作用，復(fù)位桿與頂針板一起返回合模位置。圖7.10復(fù)位桿及復(fù)位彈簧7.7冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮產(chǎn)品的尺寸，本次設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)取孔徑為6mm的水管，型腔、型芯布置獨(dú)立的水路，水路均穿過(guò)模仁，同時(shí)為了防止模仁與A、B板之間出現(xiàn)漏水，在模仁與A、B板的接觸面上加1.8mm厚的防水圈；為了避開頂針與螺絲，型腔和型芯的水路都設(shè)計(jì)為環(huán)繞四周的形式，具體如圖7.11所示。圖7.11冷卻水路7.8導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在模具工作時(shí)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以使動(dòng)模與定模正確合模，同時(shí)，能讓動(dòng)模按順序合模，能承受一定的側(cè)向力，避免型芯在合模過(guò)程中損壞。本次導(dǎo)柱、導(dǎo)套采用間隙配合進(jìn)行導(dǎo)向，配合間隙是H7/h6。其形狀結(jié)構(gòu)如圖7.12所示。圖7.12導(dǎo)向機(jī)構(gòu)7.9垃圾釘?shù)脑O(shè)計(jì)因?yàn)轫斸槹迮c底板之間有間隙，為了保證不會(huì)因?yàn)橛欣鴱亩鴮?dǎo)致頂針板不能完全復(fù)位，所以設(shè)計(jì)垃圾釘。其具體設(shè)計(jì)如圖7.13所示。圖7.13垃圾釘7.10完整設(shè)計(jì)圖本次設(shè)計(jì)的完整設(shè)計(jì)圖如圖7.14所示。圖7.14設(shè)計(jì)圖1-底板2-墊塊3-頂針底板4-頂針板5-復(fù)位彈簧6-凸模固定板7-復(fù)位桿8-導(dǎo)套9-凸模10-凹模11-導(dǎo)套12-凹模固定板13-面板14-內(nèi)六角螺釘15-澆口套16-唧嘴17-固定螺絲18-水路19-水嘴20-塑件21-頂針22-拉料桿23-內(nèi)六角螺絲24-內(nèi)六角螺絲25-垃圾釘26-內(nèi)六角螺絲模具工作效果圖如圖7.15、圖7.16所示。圖7.15開模圖7.16合?？偨Y(jié)玩具手機(jī)外殼屬于小型玩具，形狀簡(jiǎn)單，但產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜。采用三維掃描儀掃描產(chǎn)品的外形和大小，通過(guò)UG軟件進(jìn)行了三維建模，結(jié)合MoldFlow進(jìn)行模流分析，對(duì)成型過(guò)程中產(chǎn)生的各種缺陷進(jìn)行系統(tǒng)的分析，同時(shí)在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中加以改進(jìn)。本次設(shè)計(jì)難度一般，主要的設(shè)計(jì)總結(jié)如下：（1）模仁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：確定好分型面，將產(chǎn)品成功分模，選擇合適的型腔數(shù)量和排列方式，本次采用一模兩腔。