【正文】 預熱干燥等過程。然后開模，由頂出桿頂出制品，完成一個注射成型周期。起加工的制品在塑料制品總量中約占 20%30%。研究和應用多樣、調整、廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標準件質量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。 （ 4） 開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質量的前提下，大幅度降低成本。 CAD/CAM技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具 CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可 以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結構初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型 CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題； CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的 3D設計與成型過程的 3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 但目前我國模具標準化程度的商品化程度一般在 30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到 70%～ 80%相比，仍有差距。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了 CAD/CAM的集成，并能支持 CAE技術對成型 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 3 頁共 46 頁 過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具 CAD/CAM技術的發(fā)展。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設備及技術。還能生產(chǎn)厚度僅為 和難度較高的塑料門窗擠出模等等。在未來的模具市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。數(shù)控程序編制好后，可先在計算機上模擬加工過程，以檢驗數(shù)控程序的正確性。設計時根據(jù)用戶的設備條件和成型工藝，協(xié)商討論確定模具方案。 因此在 注塑 模中 CAE技術的應用將是我們進行模具設計的 發(fā)展趨勢 。 受益全球經(jīng)濟復蘇和國內經(jīng)濟快速發(fā)展，我國塑料行業(yè)持續(xù)增長 ，注塑模具工藝空前發(fā)展 ，依靠人工經(jīng)驗來設計模具已經(jīng)不能滿足需要，企業(yè)越來越多地利用注塑模流分析技術來輔助塑料模具設計。注射成型模具是這種生產(chǎn)方式中的關鍵工藝設備。通過注射模 CAD/CAE 相結合的技術，運用 Moldflow 對設計的注塑模具進行澆口、溫度、壓力、冷卻、填充、流動等分析，將分析結果結合現(xiàn)實模具設計的經(jīng)驗和實際要求對設計的模具進行修改，找出最佳的模具設計方案，完善設計參數(shù)，然后在 MOLD WIZARD (專家模架系統(tǒng) )模塊下進行 產(chǎn)品的模具結構設計。本設計過程著重于塑件的工藝性分析、澆注系統(tǒng)的設計、成型零件的設計、各參數(shù)的校核， CAE(Moldflow)分析，標準模架選擇等。注塑模 CAE 技術，作為提升模具設計效率和質量的手段，也就日漸受到重視。注塑模 CAE 技術，作為提升模具設計效率和質量的手段，也就日漸受到重視。 模具 CAD/CAE/CAM 正向集成化、三維化、智能化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展。 CAD 結束之后，使用moldflow 軟件進行計算機模擬分析 (CAE)，該軟件可以模擬注射過程，并在計算機顯示器上用不同的顏色顯示出注射時物料流動速度、溫度、壓力變化，由此判斷模具設計的合理性。在確認數(shù)控程序沒有問題時，可通過與廠內局域網(wǎng)連接的直接數(shù)控 (DNC)計算機將數(shù)控程序傳送至選定的 CNC 機床或加工中心，在毛坯準備和裝卡完畢之后，便可以進行加工。 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大 提高。注塑模型腔制造精度可達 ～ ，表面粗糙度 m，模具質量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達 10～ 30萬次，淬火鋼模達 50～ 1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達 20%以上，一般采用內熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模 CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的 CAXA系統(tǒng)、華中理工大學開發(fā)的注塑模 CAE軟件等，這些軟件具有適應國內模具的具體情況、能在微機上應用且價格低等特點，為進一步普及模具 CAD/CAM技術創(chuàng)造了良好條件。 （ 2） 我國塑料模具工業(yè)和今后的主要發(fā)展方向將包括： ① 提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。 （ 3） 推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 4 頁共 46 頁 （ 6） 應用優(yōu)質材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質量顯得十分必要。 塑料注射成型及其工藝的概述 注射成型又稱注射模塑或者注塑。制品的用途已擴大到各個領域。 注射成型的必要條件 注射成型必須滿足以下三個必要條件 [3]： （ 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。生產(chǎn)中如果需要改變塑料品種 、更換物料、調換顏色，或者發(fā)現(xiàn)成型過程中出現(xiàn)勒熱分解或降解反應，均應對注射機的料筒進行清洗。所謂塑化是指塑料在料筒中經(jīng)加熱達到粘流狀態(tài)并具有良好可塑性的全過程。曲線 1 是料筒計量室中注射壓力隨時間變化的曲線；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 圖 12 注射成型壓力隨時間變化的曲線 腔末端的壓力曲線。消除內應力的方法有退火處理和調濕處理。 圖 13 典型單分型面注塑模結構 a) 合模 b) 開模 1定位圈； 2澆口套； 3凹模； 4型芯； 5推桿； 6拉料桿； 7推桿固定板； 8推板； 9動模座板； 10復位桿； 11動模墊板； 12動模板； 13導柱； 14導套； 15冷卻通道； 16定模板； 17定模座板 根據(jù)模具中各零件所起的作用，又可細分為以下基本的組成部分： （ 1） 定模機構。 （ 2） 動模機構。澆注系統(tǒng)是將熔融塑料引向閉合模腔的通道。它由導柱 13 和導套 14 組成。 （ 6） 抽芯機構。加熱是為滿足注射成型工藝對模具溫度的要求，冷卻 為使熔料能在模具內冷卻定型。 注塑模的分類 注塑模的分類方法很多，按所用注塑機的類型可分為臥式（或立式）注塑機用注塑模和直角式注塑機用注塑模；按模具型腔數(shù)目可分為單型腔和多型腔注塑模；按模具總體結構特征分類，通常分為單分型面、雙分型面、帶活動鑲件、帶側向抽芯、自動脫螺紋、推出機構在定模一側以及熱流道凝料等注 塑模，本課題采用的是帶內側向抽芯的注塑模。傳統(tǒng)的注塑模具設計主要依靠設計人員的經(jīng)驗，而注塑成型過程非常復雜，塑料熔體的流動性能千差萬別，制品和模具的結構千變萬化，工藝 條件各不相同，成型缺陷各式各樣，模具設計往往需要反復的試模、修模才能投入生產(chǎn)，很少有一次成功的，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅要重新調整工藝參數(shù)，甚至要修改塑料制品和模具， 不但費時費力，而且降低了產(chǎn)品的開發(fā)速度。利用注塑模 CAE 技術可以在模具制造前，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)化模具設計和工藝條件設定，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的一個重要發(fā)展方 向。其次可以優(yōu)化模具結構，可以得到最佳的澆口數(shù)量與位置、合理的流道系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)，并對型腔尺寸 、澆口尺寸、流道尺寸和冷卻系統(tǒng)尺寸進行優(yōu)化，在計算機上進行試模修模，提高模具質量，減少修 模次數(shù)；最后 優(yōu)化注塑工藝參數(shù)，確定最佳注射壓力、保壓壓力、鎖模力、模具溫度、熔體溫度、 注射時間、保壓時間和冷卻時間，注塑出最佳的塑料制品。建議使用 的 通體為圓形的注入口和流道。 ABS 材料完全可以使用熱流道系統(tǒng)。 ABS 無毒、無味，呈微黃色，成型的塑料件較好的光澤。水、無機鹽、堿、酸類對 ABS 幾乎無影響，在酮、醛、酯、氯代烴中會溶解或形成乳濁液，不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。其缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70 度左右，熱變形溫度約為 93 度左右。 其 主要用途 有 ABS 在機 械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池、冷藏庫和冰霜襯里等。要求塑件精度高時，模具溫度可控制在 50~60 度，要求塑件光澤和耐熱時，應控制在 60~80 度。分型面設計是否合理，對制品質量、工藝操作難易程度和模具設計制造都有很大的影響。當制件上要求互相同軸的部位不便設在分型面的同一側時，則應設計特殊的定位裝置，提高合模時的對中性。若設在動模邊，則模具結構較復雜。使用流動分析用戶可以優(yōu)化澆口位置和加工參數(shù)、預測制件可能出現(xiàn)的缺陷、自動確定取 得流動平衡的流道系統(tǒng)尺寸。 MPI 的模內殘余應力修正算法 （ CRIMS) 使用戶可以精確分析Moldflow 數(shù)據(jù)庫中 500 種材料的翹曲 情 況。 注塑參數(shù)優(yōu)化 MPI 的注塑工藝優(yōu)化功能對于每一特定制 件 ，自動的確定其最優(yōu)加工工藝參數(shù)和注塑機參數(shù)。 熱固性材料注塑模擬 MPI 提供工具進行熱固性塑料成型的模擬：如注塑成型、 IC 卡成型、樹脂模塑成型、 BMC 材料模塑成型和反應注塑成型等。在分析結果中可分為三大部分，一部分是 Flow圖 32 網(wǎng)格劃分 圖 33 網(wǎng)格統(tǒng)計數(shù) 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 15 頁共 46 頁 流動分析 結果，一部分是 Cool 冷卻分析 結 果，另一部分是 Warp 翹曲分析 結果。主要用途：電子用品殼體。 圖 35 壓力分析 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 16 頁共 46 頁 Flow 流動分析 （ 1） 充填時間 如圖 36 所示 。要盡量避免在零件內部產(chǎn)生集氣。有時熔接線會在跑道效應產(chǎn)生時形成， 材料在厚的地方流的快，薄的地方流的慢，厚薄相接的地方就形成了熔接線，熔接線對網(wǎng)格密度很敏感，有時會出現(xiàn)在實際并不存在的地方，有時實際存在，而又顯示沒有。如果說塑件的內外表面在同一部位產(chǎn)生熔接細紋時，往往是由于料溫太低引起的熔接不良 。 本設計的模具 熔接痕分析 如圖 310 所 示。 出時的體積收縮率 ，該結果為單一數(shù)據(jù)結果，顯示在頂出時刻的體積收縮。 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。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， 如圖 314。 如圖 41 所示為注塑機的圖片。注塑容量是選擇注塑機的重要參數(shù)。 本次模具設計中，計算如下 : 流模塑 VVV ??? 2 = 2+ = 3cm 式中， V模 為成型塑件 的體積，乘以 2 是因為本次的模具是一模四腔 ； V流 為澆注系 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 25 頁共 46 頁 統(tǒng)的體積和，包括主流道，分流道，澆口，冷料穴的體積和。 制件成型時所需的注塑壓力，與塑料的品種，注塑機的類型，噴嘴形式，制件的復雜程度以及澆注系統(tǒng)等因素有關。該推力應該小于注塑機額定的鎖模力 T合 ，否則在注塑成型時會因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 26 頁共 46 頁 （ 4） 開模行程校核 模具開模后為了能取出塑膠件，要求有足夠的開模距離，本次模具使用的注塑機的開模行程是給定的，不受模具厚度的影響，當模具的厚度變化時，可由其調模裝置調整。 如圖 43 所示。 即 : Smax≥ S 式中 Smax 為注塑機最大開模距離， mm； S 為模具所需的開模距離， mm； 因為 H 側 =≤ H1+H2=+ 所以 S=++5= Smax=350 即是 Smax≥ S 所 以 開模行程滿足要 求 。查常用塑料推薦選用的型腔壓力表取 p平 均 =25MPa。而注塑機的注塑壓力可以達到 197MPa，也就是注塑機的注塑壓力符合要求。 （ 2） 注塑壓力校核 注塑壓力的校核是校驗注塑機的最大注塑壓力能否滿足制品成型的需要。 以容量計算時，必須使得在一個注塑成型周期內所需的注塑塑料熔體的容量在注塑機額定注塑量的 80%內，也就是 注塑 VV ? 式中 V注 為注塑機最大注塑容量， 3cm ；