【正文】 工作尺寸的計(jì)算模具型腔和型芯工作尺寸的計(jì)算結(jié)果，主要是依據(jù)塑件的尺寸及其公差、塑料的平均收縮率和模具制造誤差等數(shù)據(jù)通過(guò)公式計(jì)算而得出。(c)、計(jì)算成型零件的工作尺寸。 圓孔應(yīng)力分布圖 分析結(jié)論 整個(gè)材料的拉伸強(qiáng)度為27mpa，但有的資料上顯示為30mpa，由于在整個(gè)簡(jiǎn)易模型上進(jìn)行的受力分析顯示，其上應(yīng)力造過(guò)30mpa的區(qū)域很少，所以HDPE高密度聚乙烯基本滿足其強(qiáng)度條件，可以采用。 材料特性設(shè)置 頂面加載 求解云圖結(jié)果由圖示可心清楚地看到應(yīng)力的分布情況，主要是在棱角和截面有突變的地方應(yīng)力大，在過(guò)度比較平緩或表面比較光滑的地方應(yīng)力較小。單擊OK，完成材料屬性的設(shè)置。在后處理中，用戶能夠采用下列方式來(lái)瀏覽結(jié)果：結(jié)構(gòu)變形顯示、集中力的處理、用于梁和管線的單元結(jié)果處理、誤差估計(jì)、彩色云圖顯示、圖形顯示、等值線顯示、矢量圖顯示、列表顯示以及按路徑顯示結(jié)果等。在分析過(guò)程中，能夠施加載荷，也能夠?qū)d荷進(jìn)行刪除、運(yùn)算和列表等操作。ANSYS靜力分析過(guò)程大致可以分為前處理、建模；加載并求解；后處理、檢查結(jié)果等這三個(gè)大步驟。為了簡(jiǎn)化計(jì)算和分析，本設(shè)計(jì)分析只考慮其承受垂直向下的靜載荷作用力。因此，塑件的表面粗糙度要視具體情況而定，除了考慮使用要求外，還要考慮美觀情況，本塑件—塑料板凳主是日用品，所以外觀是要考慮的第一要素。(d)、壁的加強(qiáng)為了增強(qiáng)薄壁塑件的強(qiáng)度、剛度，避免其變形，一般情況下采用加強(qiáng)筋。有時(shí)，為了在開(kāi)模時(shí)讓塑件留在凹模內(nèi)或型芯上，可通過(guò)調(diào)整脫模斜度來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)熱固性塑料成型，增加了模壓成型時(shí)間，并易造成固化不完全；對(duì)熱塑性塑料成型，則增加了冷卻時(shí)間，降低生產(chǎn)率，PE屬于熱塑性塑料，要設(shè)法調(diào)整參數(shù)提高生產(chǎn)率。在選擇精度等級(jí)時(shí)，應(yīng)考慮脫模斜度對(duì)尺寸公差的影響。塑料板凳需要具有一定的承載能力，但載荷也不太大也不是交變載荷，此種材料已能滿足要求。取乙烯是典型的熱塑性塑料，為無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)毒的可燃性白色粉未。此設(shè)計(jì)的首要條件：其一能載人；其二結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化節(jié)省材料。這樣可使成型工藝穩(wěn)定，保證塑件質(zhì)量，又可使生產(chǎn)成本降低。、 模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算凹、凸模零件工作尺寸的計(jì)算；型腔壁厚、底板厚度的確定；模具冷卻系統(tǒng)的確定。像推桿一類的銷柱件還容易卡住、彎曲、折斷，因此而造成的故障占模具故障的大部分。設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)制造方便：設(shè)計(jì)模具時(shí)，盡量做到使設(shè)計(jì)的模具制造容易，等價(jià)便宜。正確地確定模具成型零件的尺寸：成型零件是確定制件形狀、尺寸和表面質(zhì)量的直接因素，關(guān)系甚大，需特別注意。設(shè)計(jì)的模具應(yīng)當(dāng)效率高、安全可靠中：這一要求涉及到模具設(shè)計(jì)的許多方面，如澆口系統(tǒng)需充模塊、閉模塊，溫調(diào)系統(tǒng)效果好，脫模機(jī)構(gòu)靈活可靠，自動(dòng)化程度高等。明確塑件的生產(chǎn)批量小批量生產(chǎn)時(shí)，為降低成本，模具盡可能簡(jiǎn)單；在大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)在保證塑件質(zhì)量前提下，盡量采用一模多腔或高速自動(dòng)化生產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，因此對(duì)模具的推出機(jī)構(gòu)，塑件和流道凝料的自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)提出了嚴(yán)格要求。通常主要工作零件加工周期較長(zhǎng)，加工精度較高，因此應(yīng)首先認(rèn)真繪制，而其余零部件應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件。(4) 、塑件成型前后的輔助工作應(yīng)盡量少，技術(shù)要求應(yīng)盡量低。由此可知任何一個(gè)環(huán)節(jié)的模具設(shè)計(jì)都是具有相關(guān)性的，都要綜合考慮前后因果關(guān)系。在熱、光、氧氣作用下，逐漸變脆，力學(xué)強(qiáng)度性能下降（老化）。一般，為了降低模具加工難度和模具制造成本，在滿足塑件使用要求的前提下，應(yīng)盡量把塑件尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。壁厚過(guò)小，一方面難以滿足安裝、運(yùn)輸、使用所要求的強(qiáng)度和剛度，以及難以承受塑件脫模推力。（b）壁的脫模斜度由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)緊緊包在凸?；虺尚托托旧?；或者由于粘附作用，塑件緊貼在凹模型腔內(nèi)。此外，有了圓角，模具在淬火或使用時(shí)不致因應(yīng)力集中而開(kāi)裂。 加強(qiáng)筋 塑件表面質(zhì)量分析塑料制件的表面質(zhì)量包括表面粗糙度和表觀質(zhì)量。 塑料板凳的ansys受力分析 材料參數(shù)查詢板凳主要用來(lái)承受垂直方向的載荷的，例如一個(gè)人坐在上面，首先人的重力作用在板凳的頂面部，然后再由板凳的頂面?zhèn)鬟f給板凳的四條腿，板凳的四條腿與地面接觸，結(jié)果把載荷傳遞給地面。單元類型選擇本面體網(wǎng)格10節(jié)點(diǎn)的 TET 10node 92 。對(duì)于載荷的施加，用戶能夠?qū)⑤d荷施加在幾何模型（如關(guān)鍵點(diǎn)、線、面或體）或有限元模型（如節(jié)點(diǎn)、單元）上，若施加到幾何模型上，由ANSYS在求解分析時(shí)，也會(huì)將載荷轉(zhuǎn)換到有限元模型上。其中POST1用于檢查整個(gè)模型的指定子步上的結(jié)果，POST26則用于非線性靜力分析中跟蹤指定的結(jié)果與施加載荷歷程的關(guān)系。打開(kāi)meshtool選擇smart size ，精度選擇四級(jí)，： 網(wǎng)化精度 參數(shù)設(shè)置單擊“global”上的”set”，的對(duì)話框，在對(duì)話框上輸入：“size=20”，單擊”O(jiān)K“，又單擊工具條上的”mesh”,出現(xiàn)一個(gè)拾框，單“pick all”。有限元模型已經(jīng)建立，約束、載荷已經(jīng)設(shè)置完成。由棕色區(qū)域再向外擴(kuò)展是深黃和淡黃區(qū)域， 。成型零部件的設(shè)計(jì)內(nèi)容和過(guò)程如下：(a)、首先，確定型腔總體結(jié)構(gòu)，根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形狀與性能要求，確定成型時(shí)塑件的位置，從何處分型，一次成型幾個(gè)塑件，進(jìn)澆口和排氣位置、脫模方式等。 式(21)中累計(jì)誤差應(yīng)不超過(guò)塑件規(guī)定的公差值，即 （23） 將式(21)和 式(22)代入式（23），則有（）++++ 一般情況下用平均收縮率S來(lái)計(jì)算成型零部件尺寸的基本公式為=+S或者 S= ()/=/(1+S)式中： ——模具成型零部件在常溫下的實(shí)際尺寸。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)其他條件一定時(shí)，塑件內(nèi)孔的內(nèi)徑和深度，是由模具型芯的外徑和高度所決定；塑件外形的外徑和高度，是由模具型腔的內(nèi)徑和深度所決定。準(zhǔn)確、快速、無(wú)誤地區(qū)分塑件尺寸和模具尺寸，是塑件模具設(shè)計(jì)的重要問(wèn)題。此時(shí)型腔的允許變形量由塑件尺寸L和公差值來(lái)確定=/式中： ——與塑件精度等級(jí)相對(duì)來(lái)說(shuō)應(yīng)的塑件尺寸公差值有關(guān)， ； ——塑件尺寸系數(shù)，當(dāng)L＞200500時(shí)，K=10 ；，因?yàn)镻E材料尺寸變形度大，精度不容易控制，所以選擇一般精度6級(jí)精度。 整體型腔示意圖(a)、 整體式矩形型腔側(cè)壁厚的計(jì)算整體式矩形型腔任一側(cè)壁均可看做是三邊固定、一邊自由的矩形板，因此最大變形發(fā)生在該自由邊的中心，則有式中： c —— 由/ = ， 取 ； ——側(cè)壁的彈性變形量； P —— 型腔內(nèi)熔體的壓力，15 mpa ； —— 承受熔體壓力的側(cè)壁度度，150 mm； ——　型腔側(cè)壁長(zhǎng)邊長(zhǎng)　，　mm； —— 許用變形量的， mm ； E —— 模具材料的彈性模量的，45 號(hào)鋼 。這樣便于利用注射機(jī)鎖模機(jī)構(gòu)中的頂出裝置帶動(dòng)塑件脫模機(jī)構(gòu)工作。(c) 分型面的選擇應(yīng)保證塑件尺寸精度塑件中有配合精度要求的D 和d 兩表面有同軸度要求時(shí)，選擇分型面應(yīng)盡可能使D 和d同置于動(dòng)模成型；若分型面選擇使D 和d分別在動(dòng)模與定模內(nèi)成型，這將由于合模誤差不利于保證其同軸度要求。有時(shí)為了取出澆注系統(tǒng)凝料，如采用針點(diǎn)澆口時(shí)，需增設(shè)一個(gè)取出澆注系統(tǒng)凝料的輔助分型面；有時(shí)為了實(shí)現(xiàn)側(cè)向抽芯，也需要另增設(shè)一個(gè)取出澆注系統(tǒng)凝料的輔助分型面。型腔的圓形排列所占的模板尺寸大，雖有利于澆注系統(tǒng)的平衡，但加工較麻煩，除圓形制品和一些高精度制品外，在一般情況下常用直線排列和H形排列，從平衡的角度來(lái)看應(yīng)盡量H形排列。（3）、注射機(jī)動(dòng)模板繼續(xù)后移，模具從定模板之間打開(kāi)，最后推桿將制品推離模具。模具所用的彈簧一般為圓形彈簧和矩形彈簧兩種，相對(duì)于圓彈簧，矩形彈簧彈力較大，壓縮比也較大，且不易疲勞失效。預(yù)壓量除以自由長(zhǎng)度就是預(yù)壓比，直徑較大的彈簧選用較小的預(yù)壓比，直徑較小的彈簧選用較大的預(yù)壓比。因此本設(shè)計(jì)采用復(fù)位桿復(fù)位。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循如下原則。，以便熔融塑料能平衡地充填各型腔，使各腔收縮率均勻一致，提高塑件的尺寸精度，保證其裝配的互換性。，根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)形狀、大小以及塑料品種，確定分流道的形狀、截面尺寸和長(zhǎng)短。澆口套可分為兩大類：兩板模澆口套和三板模澆口套。 澆口襯套的設(shè)計(jì)因?yàn)樽⑺軝C(jī)噴嘴球半徑為R15mm，所以襯套的球半徑必須大于15mm一般比噴嘴球半徑大12mm，若襯套球半徑取的太小，如小于15mm則流道中的冷凝料無(wú)法取出。比表面積是表征截面形狀性能的一個(gè)主要參數(shù)，為流道表面積與其容積之比，或截面周長(zhǎng)與截面面積之比。缺點(diǎn)是需要同時(shí)在動(dòng)模和定模上切削加工，而且要相互對(duì)中，故制造費(fèi)用相對(duì)較高。則其最佳比例為H/B=，x/B= 。 分流道的尺寸分流道的截面尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的成型體積、壁厚、形狀，所用塑料的工藝性能、注射速率及分流道長(zhǎng)度等因素來(lái)決定。澆口截面有矩形和圓形兩種。這種澆口多用于注射大型、厚壁、深型腔的筒形塑件，尤其是熱敏性塑料或粘度特別高的塑料。（3）、型腔充滿保壓結(jié)束后，熔體在澆口處能夠迅速冷凝，防止型腔內(nèi)尚未凝固的塑料倒流出來(lái)，補(bǔ)料時(shí)間容易控制，可以減少由于長(zhǎng)時(shí)間補(bǔ)料造成的內(nèi)應(yīng)力，可以縮短成型周期。(c)、側(cè)澆口，此澆口的布局可采用只有一個(gè)分型面的模具，但是主流道太長(zhǎng)，熔體在流道流動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)，熱量損失的較多。點(diǎn)澆口進(jìn)料的前方有一段圓錐形的流道，用于過(guò)渡。澆口位置的選擇應(yīng)保證塑料熔體迅速均勻地充填型腔，盡量縮短熔體流動(dòng)的距離。為了增加進(jìn)料的均衡性，所以采用了四個(gè)點(diǎn)澆口同時(shí)進(jìn)料。在保證此原則的條件下，冷卻時(shí)間應(yīng)盡量取短一些，否則，不公不僅會(huì)延長(zhǎng)成型周期、降低生產(chǎn)效率，而且對(duì)于復(fù)雜制件還會(huì)造成脫模困難。使模具升溫的熱源一是由塑料熔體帶入的熱量；二是塑料熔體充填形腔所消耗的一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)換成的熱能。二、利用溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模具溫度的恒定，能減少塑件成型收縮率的波動(dòng)，提高塑件尺寸精度的穩(wěn)定性。因此模具的冷卻時(shí)間主要取決于冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。（3）、對(duì)于結(jié)晶型塑料，最大壁厚的中心層溫度達(dá)到固熔點(diǎn)，或者結(jié)晶度達(dá)到某一百分比。由上式計(jì)算可知。得到一個(gè)適合于此模具的冷卻系統(tǒng)橫截面的選擇還要與冷卻時(shí)間T這個(gè)因素相關(guān)，冷卻時(shí)間T的大小，也就意味著效率的高低T越小、效率越高，成反比關(guān)系?！?。h因此冷卻水道的直徑開(kāi)的不要那么大，如果直徑太大而冷卻介質(zhì)在流道中很可能處于層流狀態(tài)，這樣所需水道數(shù)目就很多。由于脫模機(jī)構(gòu)各類繁多，所以脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)既復(fù)雜而又靈活的工作，需要不斷積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且在設(shè)計(jì)中應(yīng)敢于改革創(chuàng)新。脫模阻力的計(jì)算是設(shè)計(jì)脫模機(jī)構(gòu)的依據(jù)。 普通推桿只起頂出塑件的作用，本身僅端面參與成型，分為單節(jié)式推桿、階梯式推桿、和插入式階梯推桿。另外在設(shè)計(jì)頂桿布置位置時(shí)還要注意，推桿應(yīng)在塑件的非主要表面上、非薄壁處，以免塑件變形，以及因產(chǎn)生頂出痕跡影響塑件外觀。推桿直徑確定后，還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核，有 式中： —— 推桿所受的應(yīng)力， Mpa ； —— 推桿材料的許用應(yīng)力，185 Mpa ； 。本塑料板凳的設(shè)計(jì)屬于殼、蓋類塑件設(shè)計(jì)，因?yàn)槠渲锌毡壤?，所以此類塑件的?cè)面阻力最大，推桿要設(shè)在端面或靠近側(cè)壁的部分，但注意不要和型芯邊緣的距離太近，以免影響凸模、凹模的強(qiáng)度。 （b）成型推桿 成型推桿除了頂出塑件外，還參與成型。本設(shè)計(jì)的平均壁厚為3mm，內(nèi)孔直徑約為220。在設(shè)計(jì)時(shí)必須正確分析塑件對(duì)模具粘附力的大小和作用位置，以便選擇合適的脫模方式和恰當(dāng)?shù)耐瞥鑫恢?，使塑件平衡脫出。冷卻水道的設(shè)計(jì)應(yīng)該是：在在保證冷卻介質(zhì)把一定量的熱量帶走的情況下，使冷卻水道的數(shù)目最少。 ——模溫與冷卻介質(zhì)溫度之間的平均溫差，3℃。 Q= kJ/kg = 567 kJ/kg 冷卻時(shí)所需冷卻介質(zhì)的體積流量= 式中： ——冷卻介質(zhì)的體積流量，/min。不論流動(dòng)的起因如何，流體在壁面上流動(dòng)又有層流和紊流兩種狀態(tài)，紊流時(shí)，對(duì)流傳遞作用得到強(qiáng)化，換熱性較好，故一般換熱設(shè)備內(nèi)多為紊流。對(duì)于冷卻管道的直徑（圓形冷卻水道）或橫截面積和單位體積內(nèi)冷卻管道的數(shù)量是一定的，這兩方面此消彼長(zhǎng)。并假定塑料的注射溫度不變，而且塑件內(nèi)、外表面的溫度在充型時(shí)降低到模具的溫度并維持恒定。由上式可知，當(dāng)所需傳遞的熱量不變時(shí)，可通過(guò)提高傳熱膜系數(shù)k、提高模具與冷卻介質(zhì)溫度差△T及增大冷卻介質(zhì)的傳熱面積A等三種方法來(lái)縮短冷卻時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。四、提高模具溫度能改善塑件表面質(zhì)量，過(guò)低的模溫會(huì)使塑件輪廓不清晰并產(chǎn)生明顯的熔接痕，導(dǎo)致塑件表面粗糙提高。通常情況下模具熱平衡是很難達(dá)到的，因?yàn)闊崃坑?jì)算而是一個(gè)粗略值，而不是精確值，并且影響模具溫度的因素太多，各因素的系數(shù)的確定又很繁雜。本設(shè)計(jì)取35s。注射成型周期的時(shí)間組成包括：流動(dòng)充模時(shí)間、保壓時(shí)間、閉模冷卻時(shí)間、取出塑件時(shí)間。當(dāng)塑件壁厚相差較大時(shí)，在避免噴射的情況下，應(yīng)將澆口開(kāi)設(shè)在截面最厚處。 點(diǎn)澆口的形式還有一種是圓形，圓形通常用的比較廣泛，因?yàn)閳A形點(diǎn)澆口容易加工，： 圓形點(diǎn)澆口圖本設(shè)計(jì)采用的是圓形點(diǎn)澆口，圓形點(diǎn)澆口 ，本設(shè)計(jì)取d=，深度h不超過(guò)2mm。(d)、點(diǎn)澆口又稱菱形澆口或橄欖形澆口，是一種截面尺寸很小的圓形澆口或矩形澆口。對(duì)于一個(gè)型腔多個(gè)澆口的模具，還可以用來(lái)控制熔接縫的位置。 限制澆口特點(diǎn)限制性澆口是指流道與型腔之間尺寸突然縮小的阻尼式澆口，其截面積很?。榉至鞯赖陌俜种?9），它對(duì)澆口的厚度及快速冷凝可以進(jìn)行限制，所以稱為限制性澆口。澆口具體尺寸一般很難用理論公式來(lái)計(jì)算，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，先取其下限值，再在試模時(shí)