【正文】 在撰寫論文的時(shí)候，王老師及時(shí)的給予我建議，指出不足之處，幫助我更好的分析數(shù)據(jù)和組織論文結(jié)構(gòu)，使論文內(nèi)容更加充實(shí)、合理、有序。 這次所做的 單分型面注射模是最為簡單和常見的一種結(jié)構(gòu)形式，約占全部注射模具的 70%左右，但目前傳統(tǒng)冷流道模具設(shè)計(jì)還是以經(jīng)驗(yàn)為主，很難對注射各參量進(jìn)行嚴(yán)密的數(shù)學(xué)建模，因?yàn)楦鲄⒘肯嗷ビ绊?，關(guān)系復(fù)雜。 Plastic Advisor（塑料顧問），這是一個(gè) CAE 軟件。并且還在網(wǎng)上找了不少有關(guān)模具設(shè)計(jì)方面的資料作為參考和學(xué)習(xí)之用。 圖 模仁 40 圖 凸、凹模部分的零部件 圖 凸凹模裝配圖 41 圖 推板上各桿件的裝配 圖 模具分型面以上上部分 42 圖 模具分型面以下部分 圖 模具整體裝配 43 圖 模具整體裝配 圖 模具整體裝配透視圖 44 模具開模與合模過程 ⑴開模過程：注塑機(jī)開模時(shí)，移動(dòng)板帶動(dòng)動(dòng)模部分向遠(yuǎn)離定模部分的方向移動(dòng)，模具由分型面分型，塑件由于拉料桿和型心的作用，連同流道內(nèi)的凝料隨動(dòng)模移動(dòng)，當(dāng)注射機(jī)的頂桿接 觸到模具的推板的時(shí)候，推板帶動(dòng)推桿將塑件和凝料推出，進(jìn)而完全脫離模具。此時(shí)最大開模行程 S開 等于注塑機(jī)移動(dòng)、固定模板臺(tái)面之間的最大距離減去模具厚度。模具長寬方向的尺寸要與注塑機(jī)拉桿間距相適應(yīng)，模具至少有一個(gè)方向的尺寸能穿 過 拉桿間的空間裝在注塑機(jī)的工作臺(tái)面上。冷卻水回路如圖 圖 凸模冷卻水回路 圖 下型腔冷卻水道的分布 37 最大注塑量的校核 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注射機(jī)的最大注射量是其額定注射量的 80%。最小不要小于 10。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。 查 [1]P454 表 2026，確定復(fù)位桿的公 稱尺寸為φ 20mm，配合孔徑尺寸查[1]P454 表 2027 可得。 因?yàn)樵撍芗姆中兔婧唵危Y(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，采用推簡單的脫模機(jī)構(gòu)可以簡化模具結(jié)構(gòu)，給制造和維護(hù)帶來方便。 ⑶ 導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用 H7/f7，低精度時(shí)可采取更低的配合要求；導(dǎo)柱固定部分配合精度采用 H7/k6；導(dǎo)套外徑的配合精度采取 H7/k6。 C板厚度 100mm。 注射模標(biāo)準(zhǔn)模架共有兩個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)：一是使用于模板尺寸 B L≤ 560mm900mm 的中小型模架（ GB/— 1990）；二是使用于模板尺寸 B L為 630mm 630mm~1250mm 2021mm 的大型模架（ GB/— 1990） 。由分析得知，塑件會(huì)出現(xiàn)冷卻質(zhì)量問題，因此 在模具設(shè)計(jì)過程中，需要重點(diǎn)注意冷卻裝置的設(shè)計(jì)。由圖 可以看出塑件各部分凝固時(shí)間的變異量很均勻。分析結(jié)果如圖 所示。 因?yàn)樗芗诤窬鶆颍砸话悴粫?huì)發(fā)生遲滯現(xiàn)象。 。 L1m =[(1+ S) L1s + ?43 ]?? =[(1+) 120+43 0 .58] ? = ? mm 式中 L1m — 以 φ 120 加工時(shí) 凸 模的徑向尺寸 ； L 2m =[(1+ S) L2s + ?43 ]?? =[(1+) 80+43 ] ? = ? mm 式中 L2m — 以 φ 80 和 R40 加工時(shí) 凸 模的徑向尺寸 ； L3m =[(1+ S) L3s + ?43 ]?? =[(1+) 74+43 ] ? 23 = ? mm 式中 L3m — 以 R37 加工時(shí) 凸 模的徑向尺寸 ； 脫模斜度為 1。因此，為了使得模具的磨損留有修模的余地， 21 以及裝配的需要，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，包容尺寸盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。 圖 主流道、分流道、澆口的連接情況 成型零件工作尺寸的計(jì)算 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸。長度尺寸如圖 冷 料 井 冷料 井 一般位于主流道對面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端，其作用是存放料流前 端的冷料，防止冷料進(jìn)入型腔而形成冷接縫，此外，開模時(shí)又能將主流道凝料從定模板中拉出 ， 冷料 井 的尺寸 ， 宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端直徑 。 由注塑機(jī)確定定位圈的尺寸，公稱尺寸為 125mm，見 [1]P457 表 2032。 SM45 鋼的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，切削加工性好，淬火后具有較高的硬度，調(diào)質(zhì)處理后具有良好的強(qiáng)韌性和一定的耐磨性，被廣泛用于制造中、低擋的塑料模具。 用 Pro\e 對其進(jìn)行分形面設(shè)計(jì)， 分形面及型腔布置 如下圖 圖 分型面 澆口的確定 PP 料的流動(dòng)性好 ,可適用于各種澆口 ,為了不影響外觀 ,簡化模局結(jié)構(gòu) ,確定使用側(cè)澆口。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)。主要是由于塑件厚度的輕微變化造成的。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。由圖可以得出，塑件品質(zhì) 較好。當(dāng)塑件厚度均勻時(shí)，壓降也很均勻 。 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。 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。 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。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。其中模具溫度為 C。 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 。該塑件為一般日常生活用品，所以取一般精度 MT4。 查[1] P259 表 132,聚丙烯的脫模斜度為 。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。 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。 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。 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。 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。 ⑹ 、標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。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]。 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)。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。 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。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。 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。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。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。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。 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 。 1~30 ，由此確定塑件的脫模斜度。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。 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。38 ，熔化溫度為 C?？紤]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。 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。 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。填充時(shí)間將顯示遲滯發(fā)生在非常狹窄的間距中。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。 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。 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。 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。 注塑機(jī) 注塑成型工藝參數(shù) 查 [1]P244 表 1210 得 PP料注射成型的主要工藝參數(shù)如下表 31 注塑機(jī)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 )。 澆口位置已經(jīng)在 分析中確定。 材料預(yù)備熱處理： ⑴ 斷后退火； ⑵ 高溫回火； ⑶ 正火 推薦回火規(guī)范：回火溫度為 500~560C。 分流道 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。該模具的冷料井 設(shè)計(jì)為帶 Z形頭拉桿的冷料井 。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。模具工作尺寸如圖 (a,b)所示： 圖 （ a） 凹模 圖 （ b）凸模 ⑴ 凹模徑向尺寸的計(jì)算 凹模尺寸如圖 （ a）所示。 ⑵ 凸模高度尺寸的計(jì)算： H1m =[(1+ S) H1s + ?32]?? =[(1+) +320. 4] ? = ? mm 式中 H1s — 凹模深度尺寸 H1m 減去塑件壁厚 1mm。塑料熔解溫度為 C。 圖 充填時(shí)間 ②壓降 紅色區(qū)域?yàn)閴航底畲髤^(qū)域，藍(lán)色區(qū)域?yàn)閴航底钚^(qū)域。從圖中可以看出塑件頂部有明顯是冷卻質(zhì)量問題 ，圓環(huán)面上有輕微的冷卻質(zhì)量問題 。 28 圖 凝固時(shí)間的變異量 ⑸ 縮痕分析、逃氣和融合 線 分析 ① 從圖 圖中可以看出，縮痕主要集中在塑件下圓柱面和臺(tái)階平面的交界處，但是縮痕面積只有 3%，不影響塑件質(zhì)量，我們也可 以 運(yùn)用縮痕尺寸計(jì)算得出最大縮痕不超過 。 模架的確定 、底板 厚度 和支撐板厚度的 計(jì)算 在注塑成型過程中，型腔主要承受塑料熔體的壓力，因此模具型腔應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 ⑴ 模仁尺寸的確定 因?yàn)椴捎玫氖钦w式凹模和整體式凸模，所以模仁的大小可以任意制定，模仁所承受的力最終是傳遞到凸、凹模上，從節(jié)約材料和見效模具尺寸出發(fā)，模仁的值取的越小越好，但實(shí)際中因?yàn)橐紤]冷卻因素，又因?yàn)榻?jīng)過模仁的冷卻系統(tǒng)比經(jīng)過模仁外部的冷卻系統(tǒng)效率高，所以為了給冷卻系統(tǒng)留有足夠的空間，該設(shè)計(jì)取模仁的大小為 160 320 mm。