【正文】 2. 番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 廣東　番禺　511483)19）注塑模設(shè)計(jì)中的CAE技術(shù) 張國強(qiáng)amp。劉老師的平易近人、淵博的知識(shí)和執(zhí)著的敬業(yè)精神給我留下了深刻印象，每次向劉老師請教時(shí)，都會(huì)很悉心的向我講解，唯恐我沒有理解，盡管劉老師平時(shí)百事纏身，對于學(xué)生的事時(shí)時(shí)放在心上?？傊?，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲頗多，并不僅僅是完成了一套模具的設(shè)計(jì)，在這過程提升了自己獨(dú)立解決問題的能力，增加了自己對模具的認(rèn)識(shí)，熟練的掌握了專業(yè)設(shè)計(jì)軟件的使用，更熟悉了工廠的運(yùn)行模式，清楚了模具設(shè)計(jì)工程師們平常的工作內(nèi)容，這對于我們剛步入社會(huì)的新手來說都是相當(dāng)珍貴的。在設(shè)計(jì)中，通過查閱網(wǎng)絡(luò)資料，在工廠的設(shè)計(jì)崗位鍛煉，都讓我充分了解實(shí)際生產(chǎn)中注塑模具的實(shí)際設(shè)計(jì)和制造情況。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐證明，該套模具的開、合模動(dòng)作可靠，滑塊和推出機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)順利，運(yùn)動(dòng)過程中無碰撞、干涉現(xiàn)象；塑件充填飽滿，冷卻效果良好，無明顯翹曲，符合塑件要求。根據(jù)塑件的平均壁厚為2mm，本次設(shè)計(jì)的水路采用直徑8mm的水孔，水道的布置根據(jù)產(chǎn)品及模仁的形狀來確定，由于環(huán)繞冷卻水道的冷卻效果最好，這里采用環(huán)繞水道冷卻裝置如下圖（18）、（19）： 圖（19）型腔，型芯冷卻水道（詳見圖紙）圖（18）滑塊冷卻水道（詳見圖紙） 根據(jù)以上水路的設(shè)計(jì)運(yùn)用moldflow得到產(chǎn)品的冷卻介質(zhì)溫度與回路管壁溫度模擬圖如下圖（20）、（21）所示：圖（20）回路冷卻介質(zhì)溫度圖（21）回路管壁溫度冷卻后模具與制件的溫度模擬圖如下圖（22）、（23）所示：圖（23）制件溫度圖（22）模具溫度從以上分析得到的結(jié)果來看，℃，℃，℃，℃，這都說明冷卻效果較佳，由此可得冷卻水路的設(shè)置符合制件的冷卻要求。導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式可采用帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，導(dǎo)柱導(dǎo)面部分長度比凸模端面高出8～12㎜，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔。為了保證斜面在合模時(shí)壓緊滑塊，而在開模時(shí)又能迅速脫離滑塊，這里取楔緊角α′=10186。在本次設(shè)計(jì)中，考慮到塑件側(cè)向只是一個(gè)大曲面和很多凹點(diǎn)，且滑塊的體積較大，需安排冷卻系統(tǒng)，確保塑件的均勻冷卻，現(xiàn)初定把側(cè)型芯跟側(cè)滑塊做成一體側(cè)向抽芯，如圖（14）。它的結(jié)構(gòu)圖如下圖（14）所示。本設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用復(fù)位桿與動(dòng)模板配合使用，復(fù)位零件一般有復(fù)位桿復(fù)位和彈簧復(fù)位兩種形式，采用復(fù)位桿復(fù)位形式，圓形截面，設(shè)置四根。一種是型芯固定于動(dòng)模座板上，細(xì)小的型芯應(yīng)在動(dòng)模座板后面局部開盲孔加墊板固定；另第二種是用方銷將型芯固定在支承板上的形式；第三種是型芯用螺釘固定在動(dòng)模支承板上、推管在動(dòng)模板內(nèi)滑動(dòng)的形式，型芯和推管都較短，適于動(dòng)模板厚度較大的場合。本次設(shè)計(jì)采用直通式頂桿，機(jī)構(gòu)簡單，尾部采用臺(tái)肩的形式，臺(tái)肩的直徑與推桿的直徑約差4~6mm；推桿直徑與模板上的推桿孔采用H8/f8的間隙配合。 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)一般包括推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)、活動(dòng)鑲塊及凹模推出機(jī)構(gòu)、多元綜合推出機(jī)構(gòu)等。7 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)塑件在從模具上取下以前,還有一個(gè)從模具的成型零件上脫出的過程,使塑件從成型零件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)。 模架的選取模架的選取應(yīng)綜合考慮型腔的大小與布置、凸凹模結(jié)構(gòu)形式、推出機(jī)構(gòu)、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等方面。同時(shí)在成型過程中模具受力狀態(tài)也很復(fù)雜，一些參數(shù)難以確定，因此對型腔壁厚做精確的力學(xué)計(jì)算幾乎是不可能的。降低塑件尺寸精度并影響順利脫模，所以應(yīng)通過強(qiáng)度和剛度計(jì)算來確定型腔壁厚。塑件內(nèi)形最小值為基本偏差為正值，與之相對應(yīng)的模具型芯最大尺寸為基本尺寸，偏差為負(fù)值；中心距偏差為雙向?qū)ΨQ分布。 綜上所述，塑件在成型過程產(chǎn)生的最大尺寸誤差應(yīng)該是上述各種誤差的總和。 mm。 成型零件工作尺寸的計(jì)算 成型零件工作尺寸是成型零件上直接用來構(gòu)成塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸，型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯之間的位置尺寸等。設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。而位于這一區(qū)域的塑料的流動(dòng)性能及成型性能都不佳，這樣如果這里的熔體進(jìn)入型腔，將會(huì)產(chǎn)生次品。但是成型后澆口去除加工量較大，提高了產(chǎn)品成本。直接澆口是把熔體直接由主流道進(jìn)入型腔，因而有流動(dòng)阻力小，料流速度快，填充時(shí)間短及補(bǔ)縮時(shí)間長等特點(diǎn)。如下圖（8）所示： 圖（8）分流道與澆口 分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料的迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動(dòng)狀態(tài)較為理想，所以分流道的內(nèi)表面粗糙度并不要求很高，一般選取，因?yàn)檫@樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪切熱。～6176。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理不僅對塑件性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量等影響很大，而且還與塑件所使用塑料的利用率、成型生產(chǎn)效率等相關(guān)，因此這是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。模具厚度 模具厚度H（又稱閉合高度）必須滿足： 式中 ——注射機(jī)允許的最小厚度，即動(dòng)、定模板之間的最小開距；——注射機(jī)允許的最大模厚；由于此時(shí)的模具高度還未算出，因此在以后的計(jì)算中進(jìn)行校核。 為注塑機(jī)的額定銷模力,N。因型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關(guān)，因此有任何一個(gè)參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。3）ABS注射參數(shù)　注射類型：螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速：30～60r/min噴嘴類型：直通式；溫度：　180～190176。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工。這三種組分的各自特性使ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。塑件壁厚的最小尺寸應(yīng)滿足一下幾方面要求：具有足夠的強(qiáng)度和剛度；脫模時(shí)能夠受推出機(jī)構(gòu)的推出力而不變形；能夠受裝配時(shí)的緊固力。2）脫模斜度 由于塑件在冷卻收縮時(shí)，會(huì)使它包緊在模具型芯或者型腔中的凸起部分?，F(xiàn)在工廠雖然會(huì)使用moldflow軟件對產(chǎn)品分析，但運(yùn)用的還是相當(dāng)有限，據(jù)我目前所知，大部分工廠僅僅是由于客戶需要才會(huì)做相應(yīng)的分析，而對于客戶沒要求的產(chǎn)品一般都不會(huì)做這方面的分析，本課題采用CAD/CAE技術(shù)可以顯著地提高塑料產(chǎn)品和塑料模具設(shè)計(jì)制造效率，減少了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)量，提高設(shè)計(jì)制造質(zhì)量，減少試模修模時(shí)間，從而縮短了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、模具制造到產(chǎn)品模塑生產(chǎn)的整個(gè)周期，增強(qiáng)企業(yè)對市場需求的應(yīng)變能力。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)研究目的及意義隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展， 塑料產(chǎn)品在各個(gè)領(lǐng)域的運(yùn)用越來越廣泛，塑料產(chǎn)品由以前的單一性轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄻踊?、個(gè)性化，人們對塑料產(chǎn)品的要求從實(shí)用性、可靠性已經(jīng)提高到對舒適性、美觀性、安全性、實(shí)用經(jīng)濟(jì)性等方面的要求。我國加入 WTO同時(shí)也將為各國、各地區(qū)的貿(mào)易伙伴提供更好、更穩(wěn)定的市場進(jìn)入機(jī)會(huì)。國外發(fā)達(dá)國家一般為80%左右。模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快速發(fā)展。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、IDEAS、EuclidIS等國際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、CFlow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。加入世貿(mào)組織后，我國將獲得一個(gè)更加穩(wěn)定的國際經(jīng)貿(mào)環(huán)境，從而有利于我國的改革開放．有利于我國與各國、各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)貿(mào)易合作，有利于世界經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。另一方面也促進(jìn)國內(nèi)行業(yè)優(yōu)化資源配置、調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、提高社會(huì)勞動(dòng)效率，促使企業(yè)苦練內(nèi)功，提高管理水平。關(guān)于注塑模方面的設(shè)計(jì)(論文)數(shù)不勝數(shù)，其中主要有以下幾個(gè)方向，一是利用設(shè)計(jì)軟件對注塑模設(shè)計(jì)過程的描述，注重設(shè)計(jì)過程的操作過程；二是純屬講有關(guān)塑料產(chǎn)品模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；三是用CAE軟件(如moldflow)對產(chǎn)品進(jìn)行澆口、注塑工藝參數(shù)、流動(dòng)過程、冷卻、缺陷等的預(yù)測，最終根據(jù)結(jié)果優(yōu)化產(chǎn)品形狀。為了保證塑件大曲面凹點(diǎn)的成型同時(shí)考慮塑件的脫模推出和塑件表面的外觀質(zhì)量要求，本設(shè)計(jì)巧妙采用了彎銷側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)，采用推桿與司筒將制件推出，簡化了模具的結(jié)構(gòu)。4）形狀 塑件在滿足功能的要求下，其內(nèi)外表面應(yīng)盡可能保證有利于成型和降低成本以及簡化模具的復(fù)雜度。 ，所以塑件質(zhì)量：3 材料的成型特性與工藝參數(shù) 本塑件材料為丙烯腈－丁二烯－苯乙烯，俗稱為ABS。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。要求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在50～60176。C 注射壓力：70～90 MPa保壓力?。?0～70 MPa 注射時(shí)間：3～5 S保壓時(shí)間：15～30 S 冷卻時(shí)間：15～30 S成型時(shí)間：40～70 S　4 設(shè)備的選擇與校核為了保證注射質(zhì)量和充分發(fā)揮設(shè)備的能力,應(yīng)根據(jù)注射模一次成型的塑料體積和質(zhì)量來初步確定注射機(jī)的類型。 注射成型時(shí)，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，需要的鎖模力也就越大。圖（3）壓力圖 不同型號(hào)的注射機(jī)其安裝模具部位的形狀和尺寸各不相同，設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)對其相關(guān)尺寸加以校核，一保證模具順利安裝，需校核的主要內(nèi)容有噴嘴尺寸、定位圈、模具的最大厚度與最小厚度及安裝螺釘孔等。型腔的排列方式如圖（4）： 圖（4）將模具適當(dāng)?shù)胤殖蓛蓚€(gè)或幾個(gè)可以分離的主要部分，這些可以分離部分的接觸表面分開時(shí)能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為模具的分型面。選用材料為P20，熱處理要求淬火53～57HRC。但圓形截面分流道因其要以分型面為界分成兩半進(jìn)行加工才有利于凝料脫出，且加工工藝性不佳，模具閉合后難以保證兩半圓對準(zhǔn)，由于本塑件的材料ABS的流動(dòng)性一般，而塑件的形狀較大，為了減少壓力損失，再綜合其他的一些因素，選擇梯形截面的分流道，其形狀如圖（7）所示：圖（7）分流道的形式梯形截面分流道的尺寸可按下面經(jīng)驗(yàn)公式確定： 式中 b—梯形大底邊寬度，mm； m—塑件的質(zhì)量，mm； L—分流道的長度，mm； h—梯形的高度，mm；所以（這里b取6mm） 其中，梯形的側(cè)面斜角常取～，這里考慮到流道的方便脫模取。而各種塑料因其性能的差異對于不同的澆口形式也會(huì)有不同的適應(yīng)性，因此根據(jù)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》書中表52查得，材料ABS適應(yīng)于任何澆口。另外，由于澆口的中心部分與澆口邊緣部分的通道長度不同，因而熔體在其中的壓力降與填充速度也不一致。而本產(chǎn)品的外觀質(zhì)量是主要的因素，因此將放到首要考慮的位置。如果型腔內(nèi)因各種原因沒有將產(chǎn)生的氣體排除干凈，一方面將會(huì)在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪廓不清及填充缺料的成型缺陷，另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo)致素件局部碳化或燒焦，同時(shí)積存的氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低充模速度。為了保證型腔尺寸精度和裝配的牢固，減少塑件上的鑲拼痕跡，所以鑲塊的尺寸、形狀位置公差要求較高，組合結(jié)構(gòu)要牢靠，因此鑲件與凹模之間采用過盈配合。 ——塑料的平均收縮率按照一般的要求，塑料收縮率波動(dòng)所引起的誤差應(yīng)小于塑件公差的。3. 模具成型零件的磨損 模具在使用過程中，由于塑料熔體流動(dòng)的沖刷、脫模時(shí)與塑件的摩擦、成型過程中可能產(chǎn)生的腐蝕性氣體的銹蝕、以及由于上述原因造成的成型零件表面粗糙度提高而重新打磨拋光等，均造成了成型零件尺寸的變化，為簡化計(jì)算起見，凡有脫模方向垂直的成型零件表面，可以不考慮磨損；與脫模方向