【正文】 的選擇 由公稱注射量選定注射機(jī) 由 分析已得出單個(gè)塑件體積 V= 3410mm ， 流道凝料 V’= (流道凝料的體積 (質(zhì)量 )是個(gè)未知數(shù) ,根據(jù)手冊取 ()來估算 ,塑件越大則比例可以取的越小 )。 15 圖 焊接線 ② 逃氣分析 根據(jù)逃氣分析可以確定是否需要在模具上開逃氣槽，怎樣設(shè)計(jì)排氣裝置。 由圖 可以看出，塑件質(zhì)量好，有少量的縮痕，對塑件不造成影響?？紫妒撬芗耐馄榱朔乐贡砻姘枷菟傻淖銐蚪┯驳牡挚梗赡苁莻€(gè)孔，或是一群更小的孔。 圖 塑料凝固時(shí)間的變異量 ③ 冷卻品質(zhì) 如圖 ，紅色區(qū)域表示冷卻質(zhì)量最低，黃色次之，綠色冷卻質(zhì)量最好。 各方面分析結(jié)果圖如下： ① 表面溫度的變異量 如果塑件的表面溫度變化比正常值高，就需要在設(shè)計(jì)冷卻水道時(shí)重點(diǎn)考慮這一區(qū)域的冷卻問題 。 圖 品質(zhì)預(yù)測 ⑷ 冷卻質(zhì)量分析 初始條件：與塑料流動(dòng)性分析相同 分析結(jié)果：分析報(bào)告顯示，塑件有輕微的冷卻質(zhì) 量問題，但是 系統(tǒng)沒有給出紅色警告提示 ，所以可以接受。波前溫度太高，可能發(fā)生物質(zhì)退化和表面瑕疵等現(xiàn)象。發(fā)生壓降不均勻，會(huì)產(chǎn)生翹曲，陰影或塑料劣化等不良現(xiàn)象。前面的報(bào)告中已經(jīng)指出，本模具可以很容易填充。填充時(shí)間將顯示遲滯發(fā)生在非常狹窄的間距中。 分析結(jié)果： 圖 顯示模型全為綠色，表示分析結(jié)果合格。 徑流效應(yīng)是指流體在較薄的部分填充之前，競相流過型腔厚實(shí)部分的現(xiàn)象。 ⑶ 塑料流動(dòng)分析 通過最塑件的模擬填充，得到填充時(shí)間，注射壓力，壓降，波前溫度，質(zhì)量 10 預(yù)測，填充可能性等六個(gè)分析結(jié)果。 初始條件：圖 所示的澆口位置，其他條件同最佳澆口位置分析初始條件一樣。黃色區(qū)域表示塑件可能會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題，但是還是可以成型的。考慮到 塑件模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要，把澆口位置設(shè)置在塑件的底部圓柱的外表面上，具體位置如圖 9 圖 澆口最佳區(qū)域 圖 澆口位置 ⑵ 模型窗口分析 模型窗口顯示的是在一個(gè)指定的模具溫度下，熔解溫度和注射時(shí)間的范圍。 ⑴ 澆口 位置 分析 分析結(jié)果 ： 圖 中，藍(lán)色為澆口的最佳區(qū)域，紅色為最差區(qū)域。38 ，熔化溫度為 C。 初始條件：材料 PP7533 生產(chǎn)廠家 ： Taiwan PP。 1~30 ，由 圖 模具需要拔模 8 的曲面都呈黃色，根據(jù)色帶圖 的對比， 需要拔模的曲面 都滿足拔模斜度要求。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個(gè)等級(jí)。但由于塑件直徑為 120mm 處要與紙巾筒下部相連，所以取高精度 MT3。圓角不僅有利于物料充模，同時(shí)也有利于融料在模具型腔內(nèi)的流動(dòng)和塑件的脫模。 1~30 ，由此確定塑件的脫模斜度。另一方面 ,模具設(shè)計(jì)者通過對給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析 ,弄清塑件生產(chǎn)的難點(diǎn) ,為模具設(shè)計(jì)和制造提供依據(jù) . 壁厚 通過查 [1]P259 表 132 得 PP 料的壁厚推薦值確定塑件各個(gè)部位的壁厚尺寸。 材料具體信息為 ： 材料： PP7533 生產(chǎn)廠家： Taiwan PP 塑料固體密度為 3/ cmg ，融化密度為 3/ cmg 。塑件的工作溫度是室溫 ,這使得在材料選擇時(shí)對熱變形溫度 ,脆化溫度 ,分解溫度的要求降低 。通過模擬分析可以預(yù)測制品填充不足、熔接線、氣泡和翹曲變形等缺陷，還可以測定最佳澆口數(shù)量和位置，測定注塑時(shí)注射壓力以及注射時(shí)間，溶體流動(dòng)前鋒的溫度變化等系列參數(shù)；運(yùn)用專家模架 系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)直接選取標(biāo)準(zhǔn)模架，構(gòu)造模具三維實(shí)體。 Pro/E 模具設(shè)計(jì)的基本流程 目前，國際上占主流地位的注射模 CAD 軟件有 Pro/E、 IDEAS、 UGⅡ 、SolidWorks 等；結(jié)構(gòu)分析軟件有 MSC、 Analysis 等；注射過程數(shù)值分析軟件有MoldFlow 等；數(shù)控加工軟件有 MasterCAM、 Cimatron 等。其中高速銑削（也稱為硬銑削 Hard Milling,HM）可以把復(fù)雜形面加工得非常光滑，幾乎或者根本不再需要精加工，從而節(jié)約了點(diǎn)火花（ EDM） 加工和拋光時(shí)間及有關(guān)材料的消耗，及大地提高了生產(chǎn)效率，并且形面的精度不會(huì)遭到破壞。 ⑵ 應(yīng)用快速原型技術(shù)制造快速模具（ RP+RT） 在快速原型（ Rapid Prototyping,RP）技術(shù)領(lǐng)域中，目前發(fā)展最迅速、產(chǎn)值增長最明顯的就是快速模具 (Rapid Tooling,RT)技術(shù)。并 行工程應(yīng)用的明確提出是對 現(xiàn) 有模具制造生產(chǎn)模式的總結(jié) 與提高。隨 著 軟件技術(shù)的發(fā)展，三維設(shè)計(jì)（ 3D）的誕生使模具實(shí)現(xiàn)了可視化、 面向裝配的設(shè)計(jì)。 注塑 模具設(shè)計(jì) 與制造 技術(shù) [8] 質(zhì)量、成本（價(jià)格）、時(shí)間（工期）已成為現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開發(fā)的核心因素，現(xiàn)代企業(yè)大都以高質(zhì)量、低價(jià)格、短周期為宗旨來參與競爭市場。 ⑼ 、以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程進(jìn)一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能提高模 具的質(zhì)量和降低模具制造成本。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對鋼材的性能要求越來越高。 據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，未來我國模具發(fā)展趨勢包括 10個(gè)方面 [13]： ⑴ 、 模具日趨大型化。 近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，主要表現(xiàn)為大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具和模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度；塑料模和壓鑄模比例增大；面向市場的專業(yè)模具廠家數(shù)量及能力增加 較快。而汽 車零部件市場比汽車整車的市場更大，可以預(yù)測汽車相關(guān)模具產(chǎn)業(yè)將會(huì)有高速發(fā)展。 1 我國模具行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢 經(jīng)過 1990 年代的高速發(fā)展，中國的模具產(chǎn)業(yè)已經(jīng)達(dá)到一定的水平，生產(chǎn)能力也有了相當(dāng)大的提高，模具市場的規(guī)模也正在逐步擴(kuò)大。 2021 年，業(yè)界預(yù)測中國汽車的年度銷售數(shù)量將會(huì)比前一年增長 15%，年度銷售數(shù)量將會(huì)達(dá)到 640 萬臺(tái)。 目前，國內(nèi)模具行業(yè)正隨著我國制造業(yè)特別是汽車和電子產(chǎn)業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展而逐漸步入 黃金期 。在 CAD/CAM技術(shù)得到普及的同時(shí)， CAE 技術(shù)應(yīng)用越來越廣， CAD/CAM/CAE 一體化得到發(fā)展，模具新結(jié)構(gòu)、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，專利數(shù)量增多 [12]。 ⑶、 多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。 ⑹ 、標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。同時(shí) 2 對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求。 從應(yīng)用趨勢方面分析，受用戶要求模具的生產(chǎn)周期縮短影響；快速經(jīng)濟(jì)模具的開發(fā)將被重視，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛，且采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手 操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術(shù)也會(huì)得到發(fā)展和提高。 注塑模具的可視化設(shè)計(jì) 現(xiàn)在我們對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求是快速、準(zhǔn)確。 注塑模具的快速制造 ⑴ 基于并行工程的模具快速制造 近 些年來，為了滿足工期的要求，模具企業(yè)大都在自覺與不自覺中應(yīng)用“并行”的概念來組織生產(chǎn)、銷售工作。標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是由三方面要素組成：統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和文件傳輸格式是基礎(chǔ)；實(shí)現(xiàn)信息集成和數(shù)據(jù)資源共享是關(guān)鍵；高速加工等先進(jìn)制造工藝是必備條件。 ⑶ 高速切削技術(shù)的應(yīng)用 高速切削（ High Speed Machining,HSM）在模具領(lǐng)域的應(yīng)用主要是在加工復(fù)雜曲面方面。目前，面向模具開發(fā)的CAD/CAPP/CAM/CAE、 DNC、 PDM、網(wǎng)絡(luò)集成等均是圍繞如何實(shí)現(xiàn)信息的提取、傳輸與物化，即使信息流得以暢通為宗旨。 本文以紙巾筒的注塑模具設(shè)計(jì)為例，運(yùn)用 Pro/E 軟件智能分模，不但保證了模具的精確性，而且分模簡單，是設(shè)計(jì)者可以節(jié)約時(shí)間，集中精力拆模做型腔；運(yùn)用 CAE 分析功能，對塑料注塑過程進(jìn)行模擬分析， 包括充模流動(dòng)模擬、保壓過程模擬、冷卻過程模擬及翹曲模擬分析。 建立模具體積塊 (Mold Volume) 建立或分割 （ Create or Split） 模具開啟 （ Mold Opening） 干涉檢驗(yàn) （ Interference Check） 專家模具系統(tǒng) （ Expert Moldbase Extension） 2D 工程圖 (Drawing) CNC加工 建立分模面 （ Parting Surface） 5 功能設(shè)計(jì) 功能設(shè)計(jì)是要求塑件應(yīng)具有滿足使用目的功能 ,并達(dá)到一定的技術(shù)指標(biāo) .該塑件是日用品 ,承受外力的幾率不大 ,如沖擊載荷 ,振動(dòng) ,摩擦等情況比較少 。查[1]P240表 124，選擇材料為聚丙烯， 具有良好的流動(dòng)性，且價(jià)格便宜。 在塑料生產(chǎn)過程中 ,一方面成型會(huì)對塑件的結(jié)構(gòu) ,形狀 ,尺寸精度等諸方面提出要求 ,以便降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度 ,保證生產(chǎn)出價(jià)廉物美的 產(chǎn)品 。 查[1] P259 表 132,聚丙烯的脫模斜度為 。尖角容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊載荷時(shí)會(huì)發(fā)生破裂。該塑件為一般日常生活用品，所以取一般精度 MT4。 塑件的表觀缺陷是其 特有的質(zhì)量指標(biāo)，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。 7 3D建模及注射成型工藝性分析 塑件的 3D 模型 運(yùn)用 PRO\E繪圖軟件繪制塑件的 3D圖，如下： 圖 紙巾筒蓋 圖 紙巾筒下筒 圖 紙巾筒 圖 層切面信息 塑件的注射成型工藝性分析 初步分析 ⑴ 模型質(zhì)量屬性分析 分析結(jié)果：體積 = 3410mm 曲面面積 = mm? 密度 = 3/ cmg 質(zhì)量 = ⑵ 拔模檢查 查 [1] P259,聚丙烯的脫模斜度為 。 CAE 分析 調(diào)用 Pro\E的 Plastic Advisor，對塑件進(jìn)行模型窗口分析，最佳澆口分析，塑料流動(dòng)性分析，冷卻質(zhì)量分析，縮痕分析等。其中模具溫度為 C。 57~20 ，塑料固體密度為 3/ cmg ，融化密度為3/ cmg ，最大剪切應(yīng)力為 。顯然在塑件中部設(shè)置澆口會(huì)使模具結(jié)構(gòu)邊得很復(fù)雜。如 果綠色區(qū)域是一個(gè)狹窄區(qū)域就意味著如果處理?xiàng)l件變了，即使是很小量，塑件的成型效果也是不令人滿意的。 圖中可以看出，最佳條件不一定是綠色區(qū)域中心，因?yàn)橛行┛勺冃愿叩臈l件 ，系統(tǒng)都作為了最佳區(qū)域。240 ，注射時(shí)間為 ，最大注射壓力為 100MPa，流動(dòng)速率為。 過飽壓是指額外的流體被壓縮在一個(gè)流道中，而其他流道已充滿。 初始條件：材料 pp7533，澆口位置如圖 ，按模型窗口分析最佳條件處理 。 ① 填充時(shí)間 如圖 所示，紅色區(qū)域是最先填滿的區(qū)域，藍(lán)色區(qū)域是最后填滿的區(qū)域。低壓區(qū)域面臨是否能夠填充滿的問題。當(dāng)塑件厚度均勻時(shí)，壓降也很均勻 。波前溫度太低，那么可能發(fā)生遲滯現(xiàn)象。由圖可以得出，塑件品質(zhì) 較好。以正常的冷卻時(shí)間為基準(zhǔn)，塑件冷卻時(shí)間在~ 范圍內(nèi)。比正常值低時(shí)，表示那個(gè)區(qū)域冷卻時(shí)間快，也是將潛在有遲滯或短射現(xiàn)象?？s痕現(xiàn)象是 指成型品表面發(fā)生凹陷，是由熱量收縮造成的。主要是由于塑件厚度的輕微變化造成的。 ① 焊接線分析 由圖 中紅色線可以看出，塑件上 可能 有極少的焊接線，且對塑件不造成大的影響。以上分析也為后面的澆口位置確定，分型面位置，排氣裝置，冷卻裝置的設(shè)計(jì)提供了合理 的依據(jù)。 表 31 制品成型工藝參數(shù)初步確定 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 注塑機(jī)類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速（ r/min） 30~60 噴嘴形式 直通式 模具溫度 40~80 噴嘴溫度 (℃ ) 170~190 后段溫度 (℃ ) 160~170 中段溫度 (℃ ) 200~220 前段溫度 (℃ ) 180~200 注射壓力 MPa 70~120 保壓力 MPa 50~60 注射時(shí)間 s 0~5 保壓時(shí)間 s 20~60 冷卻時(shí) 間 s 15~50 成型收縮 (%) 1~2 成型周期 s 40~120 表 32 國產(chǎn)注射機(jī) SZ160/60技術(shù)參數(shù)表 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 結(jié)構(gòu)類型 臥 拉桿內(nèi)間距 (mm) 320320 理論注射容積（ cm3 ） 160 移模行程 (mm) 300 螺桿直徑 (mm) 40 最大模具厚度 (mm) 300 注射壓 (MP a ) 145 最小模具厚度 (mm) 170 注射速率 (g/s