【正文】 個塑件的容積（ cm3）。 確定了型腔的數(shù)目以后，然后確定型腔在模具上的排列方式。該設(shè)備的技術(shù) 規(guī)范見表 22。 P≤ Pn （ 23） 式中： Pn—注射機的公稱壓力（ KN） ； P —塑件成型所需的注射壓力（ KN）。 按注射容量為理論注射容量的 80%計算得： Vn=? （ cm3） = 鎖模力的計算 單個塑件的投影面積為： S==,假設(shè)澆道投影面積為 10cm2。 （ 4）模具的閉模高度應(yīng)在注射機最大、最小閉合高度之間。 （ 2） 從現(xiàn)有設(shè)備中選擇比較合適的注射機。 尺寸精度的分析 塑件尺寸精度主要取決于塑料的收縮率范圍、模具制造精度、型腔型芯的磨損程度，同時還包括工藝控制方面的因素。 塑件的體積： V=。增強型聚丙烯與純聚丙烯相比，除具有聚丙烯原有的性能和相對密度增加 10%外，其拉伸強度和彎曲強度增大 1~2 倍，沖擊強度提高 1~3 倍，熱變形溫度在高負荷下提高 70~90oC，低負荷下提高 30~40oC，力學(xué)性能高，且價格低廉。根據(jù)以上所述選用增強聚丙烯作為冰箱用塑料配件的材料。聚苯乙烯主要用于制造冰箱的內(nèi)丹、門襯、冰箱成品包裝和運輸過程中的減震輔助材料。依據(jù)計算結(jié)果和模具設(shè)計人員的經(jīng)驗，提出優(yōu)化方案，進而對塑件進行注射成型模擬分析，再利用正交試驗分析找到真正合理的最優(yōu)方案，使試模的成功率得到明顯的提高。 近年來，模具行業(yè)迅猛發(fā)展，在制造業(yè)中的地位越來越被人們重視。但與發(fā)達國家還是有不小的差距 [1]。在注塑模具中使用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)可以實現(xiàn)塑件 設(shè)計、模具設(shè)計、制造和成型工藝的一體化。對設(shè)計的模具進行 Moldflow 分析， 不僅可以 增加模具設(shè)計的合理性，還 可以減少試模修整次數(shù)， 最重要的是可以 提高制品質(zhì)量。但是 冰箱用塑料配件比二通要復(fù)雜得多， 由于 它有一個梯形階梯孔，在注塑過程中 很可能會 出現(xiàn)陷， 因此選擇一個合理的 澆口就顯得非常重要。它類似于一個兩通的塑件，在 主體 蓋下方的兩端 開有側(cè) 孔，所以在模具設(shè)計時需要考慮側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)。建模以后 利用 Moldflow 軟件模擬注射過程中熔體的流動情況 并 進行分析，再根據(jù)分析結(jié)果對設(shè)計方案進行調(diào)整，并利用正交試驗確定出最優(yōu)化的方案。利用注塑模流分析技術(shù)，可以預(yù)先分析模具設(shè)計的合理性，減少試模次數(shù)，加快產(chǎn)品研發(fā)，以此來提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。我國的模具 CAD/CAE/CAM 軟件的開發(fā)水平也逐漸接近國外先進水平。計算機輔助工程 CAE 技術(shù)與傳統(tǒng)的模具設(shè)計相比，不管是在提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量方面，還是在降低成本、減輕勞動強度方面，都具有很大的效用 [2]。應(yīng)用 Autodest Moldflow 軟件對冰箱用洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 塑料配件的模具設(shè)計進行優(yōu)化，先利用 Moldflow 軟件對塑料件進行預(yù)分析。 結(jié)構(gòu)圖如 11 所示： 圖 11 冰箱用塑料配件 名稱：冰箱用塑料配件 材料：增強型聚丙烯（ PP) 數(shù)量：四十萬件生產(chǎn) 要求： 塑件表面光滑，質(zhì)量較好 冰箱生產(chǎn)中的常用塑料 在冰箱門體和箱體的隔熱層中常使用聚氨酯。聚乙烯在冰箱生產(chǎn)中主要用于各種管材的制造。 增強聚丙烯是聚丙烯與玻璃纖維或有機纖維、石棉或無機填料的混合物。 制件的計算 計算塑件的體積、 重量、投影面積 在 Pro/E 中對制件進行三維建模，運用 Pro/E 對對塑件的體積和質(zhì)量進行測量 [4]。 塑件的投影面積 S=。 注射機的選用 選用方法 （ 1） 根據(jù)每次注射成型件數(shù)需要滿足的最大注射量，鎖模力，經(jīng)濟性等選擇合適的注塑機。 （ 3）模具型腔注射時所產(chǎn)生的壓力必須比注射機的鎖模力小。 實際的注射量為： Vn Vmax=nVp+Vf=(2?+10)cm3= (21) 式中： Vn—注射公稱注射量（ cm3） ； Vmax—實際用塑料時的最大注射量（ cm3） ； Vp—單個塑件的體積（ cm3） ； Vf—澆道系統(tǒng)的體積（ cm3） ； n—型腔數(shù)目。 按鎖模力為理論值的 80%可以得到理論鎖模力的大小為： Fn=Fz/= ? = 注射壓力的計算 注 射壓力是成型時柱塞或螺桿作用在熔體上的壓力，按以下原則選?。? （ 1） 注射機最大注射壓力應(yīng)大于所需的注射壓力； （ 2） 螺桿式注射機的注射壓力小于柱塞式注射機的注射壓力； （ 3） 壓力范圍取 70~150MPa。 注射機的選擇 綜合考慮實際注射量應(yīng)在額定注射量的 80%和鎖模力的大小，初選 海天牌注塑機， 額定注射量為 60cm2 的臥式成型機 XSZY60。但考慮到有側(cè)向分型，兩端都需側(cè)向抽芯，因此采用一模兩腔。 本次設(shè)計為一模兩腔，在注射時，所有的型腔都是均勻進料并同時充滿的，避免了流動的不平衡，從而可以獲得尺寸相同、性能一致的塑件。因此確定型腔數(shù)目時應(yīng)滿足以下條件： ( 1 ) 4%ssL n L ?? ? ? ? ? （ 27） 式中， L 是塑件的基本尺寸； ? 是塑件的尺 寸公差，為雙向?qū)ΨQ公差標(biāo)注； s? 是單型腔注射時塑件可能產(chǎn)生的尺寸誤差百分比， POM 的數(shù)值為 2%? ， PA66 為 3%? ， PE、 PP、 PC、 ABS、 PVC 等結(jié)晶型塑料則僅為 %? 。 2)設(shè)計時應(yīng)預(yù)先分析熔接痕的位置對塑件質(zhì)量的影響。 從給出的塑料制件來看，不僅要保證塑件的外觀質(zhì)量要求，也要考慮澆注系統(tǒng)設(shè)計的幾項原則，選用普通冷流道澆注系統(tǒng)， 由于是一模兩腔，因此需要設(shè)置分流道，并采用側(cè)澆口進料，這樣利于分型面間歇排氣。 主流道形狀及其與注射機噴嘴的配合關(guān)系圖 22 所示： 圖 22 主流道形狀及其與注射機噴嘴的配合關(guān)系 1定模板 2澆口套 3注射機噴嘴 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 分流道的設(shè)計 1） 分流道的截面形狀 為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，提高效率，選用圓形分流道，如圖 23 所示。 3)易于切除澆口尾料，方便二次加工。 澆口的厚度通常取塑件厚度的 1/3~2/3，先取下限，試模中進行修改。因此澆口長度擬選取 。 因此，根據(jù)分型面的設(shè)計原則以及冰箱用塑料配件的結(jié)構(gòu)形狀，將模 具的分型面設(shè)計在主題蓋下端面處。 3）推出機構(gòu)應(yīng)保證塑件在開模過程中留在設(shè)置有頂出機構(gòu)的動模內(nèi)。 根據(jù)塑件質(zhì)量要求和外觀的特征，由于塑件外形比較簡單，因此使用多個推桿完成塑件的推出，這種方法結(jié)構(gòu)簡單、推出力均勻平穩(wěn)，推出可靠。 頂出機構(gòu)的導(dǎo)向 頂出機構(gòu)的導(dǎo)向裝置可選用頂板導(dǎo)柱和導(dǎo)套導(dǎo)向兩種（兩套，對稱布置），導(dǎo)柱、導(dǎo)套公稱直徑為 15mm。因此擬選定斜導(dǎo)柱側(cè)滑塊抽芯機構(gòu)成型。擬選定 ? 為 15o。 2）為保證再次合模時斜導(dǎo)柱能準確地插入斜滑 塊中，抽芯動作完成后斜滑塊必須有準確的位置。 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng) 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)直接影響著塑件的質(zhì)量和生 產(chǎn)效率。為保持模溫恒定，在每一循環(huán)中，必須由冷卻系統(tǒng)把熔體的熱量帶走。 圖 24 冷卻水道 排氣方式 塑料熔體在充填模具型腔的同時，必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的的空氣及成型過程中產(chǎn)生的氣體排出模外。 模架結(jié)構(gòu)方案 根據(jù)塑件的要求、塑料的成型特點以及型腔的布局。對模型進行網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖 31 所示，網(wǎng)格統(tǒng)計結(jié)果如圖 32 所示： 圖 31 網(wǎng)格劃分結(jié)果 圖 32 網(wǎng)格統(tǒng)計結(jié)果 從網(wǎng)格統(tǒng)計信息可 以看到網(wǎng)格存在缺陷，縱橫比太大，存在相交單元，完全重疊單元；沒有自由邊、多重邊單元、配向不正確的單元，并且連同區(qū)域為 1；匹配率達到 %，此網(wǎng)格質(zhì)量比較高。 通過 成型窗口分析的最終結(jié)果如圖 34 所示： 圖 34 最佳成型工藝參數(shù) 因此推薦的模具溫度： ℃ ；推薦熔體溫度 ℃ ；推薦注射時間： 。 圖 35 一模兩腔流道布置結(jié)果 圖 36 網(wǎng)格統(tǒng)計結(jié)果 分析計算 對模型進行充填分析，充填結(jié)果摘要見表 31。 圖 37 充填時間 （ 2）速度 /壓力切 換時的壓力 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 通過壓力圖觀察力的大小和分布。 圖 38 速度 /壓力切換時的壓力 （ 3）流動前沿溫度 合理的溫度分布應(yīng)該是大致相同的，即模型的溫度差不能太大，一般允許值為 20℃ 。如果溫度分布范圍窄，表明結(jié)果好。如圖 311 所示，當(dāng)聚合物熔體被注入型腔后，壓力持續(xù)增高。 圖 313 壁上剪切應(yīng)力 （ 8）充填末端壓力 充填結(jié)束時的壓力屬于單組數(shù)據(jù)，該壓力圖是觀察塑件的壓力分布是 否平衡的有效工具。由圖 316 可以看出，最大鎖模力為 ，小于注射機最大鎖模力。 圖 318 熔接線 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 優(yōu)化填充方案 根據(jù)以上分析結(jié)果可知，主要存在以下幾個問題： 。 保壓分析 在 Moldflow 2020 軟件中，保壓分析的目的是為了獲得最佳的保壓階段設(shè)置，從而盡可能地降低由保壓引起的塑件收縮、翹曲等質(zhì)量缺陷。與預(yù)設(shè)的保壓曲線相似。 圖 321 凍結(jié)層因子 （ 4）鎖模力曲線 圖 322 所示為該模型的鎖模力曲線圖。 冷卻分析 Autodesk Moldflow 軟件中，冷卻分析用來模擬塑料熔體在模具內(nèi)的熱量傳遞情況，根據(jù)分析結(jié)果判斷塑件冷卻效果的優(yōu)劣，然后對冷卻系統(tǒng)進行優(yōu)化，縮短塑件的成型周期，提高生產(chǎn)效率，提高塑件成型的質(zhì)量 [1]。從圖 325 可以看出，回路流動速率一致，符合要求。從分析結(jié)果圖 326可以看出，分析過程中回路雷諾數(shù)保持穩(wěn)定值 10000，符合要求。 圖 328 達到頂出溫度的塑件時間 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 （ 6）塑件最高溫度 在此工程設(shè)置中，設(shè)置頂出溫度為 93℃ 。從圖可以看出塑件溫度最高的位置在側(cè)孔處，并且塑件溫度分布不均勻，因此，需對冷卻系統(tǒng)進行修改。 圖 332 塑件溫度 （ 10）流道平均溫度 從圖 333 可以看出，在主流道末端，最高溫度為 ℃ ，在主流道頂部最高溫度為 ℃ ，溫差稍大，因此需對主流道進行優(yōu)化。通過翹曲分析可以模擬塑件成型過程，對翹曲變形進行預(yù)測，確定改進方案和措施 [1]。 圖 335 X 方向變形量 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 所有因素 Y 方向的變形結(jié)果如圖 336 所示，最大變形量為 ，發(fā)生在澆口和塑件邊緣位 置。 圖 338 冷卻不均引起的變形 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 冷卻不均引起的 X 方向的變形結(jié)果如圖 339 所示，可以看到 X 方向的翹曲量最大值為 ，發(fā)生在塑件側(cè)孔處。可以看到 Z 方向的翹曲量最大值為 ，發(fā)生在塑件有側(cè)孔的兩端面充填末端處?？傮w翹曲量的最大值為 ，主要表現(xiàn)在有側(cè)孔的充填末端處。 0 圖 343 收縮不均引起的 X 方向的變形結(jié)果 如圖 344 所示， Y 方向上收縮不均引起的變形量為 ，主要出現(xiàn)在澆口處和填充末端?？梢钥吹椒肿尤∠蛞蛩匾鸬目傋冃瘟繛?，主要出現(xiàn)在主體蓋大孔的內(nèi)側(cè)。 圖 349 分子取向引起的 Z 方向的變形結(jié)果 綜上所述，分子取向?qū)е滤芗l(fā)生了少量的變形，不是引起塑件翹曲變形的主要因素。 圖 350 角效應(yīng)引起的變形結(jié)果 如圖 351 所示， X 方向上角效應(yīng)引起的變形量最大為 ，主要出現(xiàn)在側(cè)孔處。 圖 353 角效應(yīng)引起的 Z 方向的變形結(jié)果 翹曲優(yōu)化方案 由以上分析結(jié)果可知，塑件翹曲變形的主要原因是熔體的不均勻收縮，綜合各種因素對制件變形的影響，應(yīng)對澆注系統(tǒng)進行調(diào)整。由圖可以看出在主體蓋上端大孔處體積收縮率較大，約為 8%。圖 363 為模型洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 42 的收縮檢查結(jié)果。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 43 第 4 章 塑件和模具的調(diào)整及其優(yōu)化 制件設(shè)計參數(shù)的調(diào)整 由分析結(jié)果可知，在充填過程中，在塑件側(cè)孔充填末端和主體蓋大孔 處存在多處氣穴，因此應(yīng)調(diào)整制件此處的厚度以減少氣穴的產(chǎn)