【文章內容簡介】 將三維圖直接轉化成二維 CAD圖，并利用 Auto CAD迅速地實現(xiàn)圖形的國標化，從而減輕工作的強度，縮短模具的設計周期，提高效率。此外，本設計采用 Moldflow公司的專業(yè)模流分析軟件 Moldflow Part Insight（ MPI），對所設計的實體進行模料的流動分析。通過對熔體在模具中的流動行為進行模擬，有效預測和顯示了熔體流動前沿的推進方式、填充過程中的壓力和溫度變化、氣穴和熔接痕的位置等，以便有效確定澆口最佳位置和數(shù)目，以及最優(yōu)化的澆注系統(tǒng)布局和工藝 條件。 本設計預期結果和意義 通過本次畢業(yè)設計，擬達到以下成果： （ 1）通過本次設計的過程，了解塑料與成型加工有關的各種性質、塑料制件的結構分析及其工藝性，為學習認識其性質和塑料的成型工藝性與模具的設計打下基礎。 （ 2）了解注射成型工藝及模具設計的過程，熟悉模具的結構及特點，熟悉模具設計的基本方法和步驟，熟悉有關注射模具的相關設備，并能正確選用。 （ 3）熟練應用計算機繪圖軟件 Auto CAD、 GU以及專業(yè)模流分析軟件 Moldfolw等進行設計工作，掌握相關資料、手冊、標準的收集與整理，并熟悉資料及數(shù) 據(jù)的查詢方法。 （ 4）通過設計過程，進一步鞏固所學專業(yè)基礎知識，并能夠理論結合實踐，提高專業(yè)技術能力和水平，為以后踏上工作崗位積累經(jīng)驗和方法。 畢業(yè)設計是大學階段最后一個教學環(huán)節(jié)，通過畢業(yè)設計既可以鞏固我們在本階段學習的理論知識，培養(yǎng)我們運用所學知識分析和解決工程實際問題的綜合能力，又可以使我們初步掌握科學研究的基本方法和撰寫符合規(guī)范要求的專業(yè)技術文件的能力。搞好畢業(yè)設計工作，對培養(yǎng)我們的實踐能力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)能力，對于全面提高教學質量具有重要的現(xiàn)實意義。 江西省渝工學院 6 第 2章 塑料 工藝性及成型工藝條件分析 塑件結構工藝性分析 塑件結構分析 該底座是某個工件的一個配合件，因此在配合處有尺寸精度的要求，為了方便成型，轉角處用圓角過渡，而且塑件外表面要求光滑平正，不得又扭曲、飛邊、氣泡、銀絲及明顯的的痕跡等缺陷。塑件上由于是四面都有內凸起，采用斜滑塊進行成型，內孔用外抽芯成型，整體而言，該塑件在結構上是比較簡單的，因此采用注塑成型在工藝上是可行的的。具體尺寸見零件圖。 塑件工藝分析 為了保證塑件的成型質量，需要確定合理的注塑成型工藝。本設計中，初步確定澆注系統(tǒng)采用多點進料，澆口的位置開在中心 推桿上，這并不影響底部平整，四個側孔采用斜導柱進行抽芯，內部四個凸起采用哈夫塊進行成型。塑件頂出采用推桿機構推出。 脫模斜度主要是為了便于脫模。脫模斜度的大小與塑件的形狀、脫模方向的長度，塑件的表面質量有密切關系。熱塑件塑料在脫模是又很大的彈性的，即使在較小的脫模斜度也能順利脫模，但是為了減少脫模阻力，一般在產(chǎn)品沒有要求的形狀處采用較大的脫模斜度，本設計中，采用 1176。的脫模斜度。 塑料的性質不同，所必須的脫模斜度也不同，其選用的一般規(guī)律為： ，如熱固性塑料的脫模斜度應大于熱塑 性 ，成型收縮大，脫模斜度要大， — 如加強筋、突膠，需要較大的脫模斜度。一般為 3~5176。 本模具采用 ABS 材料進行生產(chǎn)，查文獻 [1]表 34塑料常用塑料脫模斜度的，型芯的脫模斜度為 3539。~1176。，型腔的脫模斜度為： 4039。~1176。 2039。由產(chǎn)品圖技術要求可知道未注脫模斜度為 30′ ~1176。所以統(tǒng)一采用 1176。的脫模斜度。 材料的成型工藝性 苯乙烯 丁二烯 丙烯腈共聚物的基本性能 苯乙烯 丁二烯 丙烯腈共聚物的綜合 性能較好，沖擊韌性、力學強度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學性、電性能良好；易于成型和機械加工，與 372 有機玻璃的熔接性良好，可做雙色成型塑件，且表面可鍍鉻。缺點是不耐有機溶劑，耐氣候性差，在紫外線下容易老化。其密度為 ～，拉伸彈性 模量為 2900Mpa。 收縮率為 ～ %，壓縮比是 ～ ，與鋼的摩擦江西省渝工學院 7 因數(shù)是 。 苯乙烯 丁二烯 丙烯腈共聚物用途很廣，在機械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機外殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫和冰箱襯里等；汽車工業(yè)上用ABS 制造汽車儀表板，工具艙門，車輪蓋，反光鏡盒，擋泥板、扶手、熱空氣調節(jié)導管、加熱器等； ABS 還可用來制造水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴、電話機殼體、收錄機殼體、打字機鍵盤、電冰箱、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。娛樂用車輛如高爾夫球手推車以及噴氣式雪橇車等 [3]。 原材料的預熱干燥 ABS 具有吸濕性，為了保證制件質量，成型前，必須對原料充分干燥。干燥方法可采用在料斗式干燥器中干燥（溫度 70～ 85℃，時間 2 h）；這種方法不僅能使干燥設備與注塑機相連，簡化生產(chǎn)工序，而且還 可防止吸濕性塑料再次吸濕。干燥后水分含量應不大于 %。 材料的注射成型工藝參數(shù) 制定制件的注射工藝規(guī)程時，除需要根據(jù)塑料品種選擇好恰當?shù)墓に噮?shù)外，還必須依據(jù)制件的生產(chǎn)綱領、形狀結構、幾何尺寸、體積（或質量）大小以及模腔數(shù)量等恰當?shù)剡x擇注射機型，使機型的規(guī)格和性能參數(shù)能與注射工藝參數(shù)得到最佳匹配。這樣才能在保證制件質量的前提下，獲得最低的能源和原材料消耗以及最高的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益 [4]。 表 苯乙烯 丁二烯 丙烯腈共聚物的注射工藝參數(shù) [1] 注射機類型 螺桿式 螺桿轉速／（ r/min） 30～ 60 噴嘴 形式 直通式 溫度 /℃ 180～ 190 機筒溫度 /℃ 前段 200～ 210 中段 210～ 230 后段 180～ 200 模具溫度 /℃ 50～ 80 注射壓力 /MPa 70～ 90 保壓力 /MPa 50～ 70 注射時間 /s 3～ 5 保壓時間 /s 15～ 30 冷卻時間 /s 15～ 30 成型周期 /s 40～ 70 第 3章 塑件成型工藝和設備的選擇與校核 江西省渝工學院 8 利用 Moldflow 進行模料流動性分析 對于注塑成型工藝而言，最重要的要素是控制塑料在模具中的流動方式 。制品的許多缺陷，如氣穴、熔接痕、短射乃至制品的變形、冷卻時間等，都與塑料在模具中的流動方式密切相關。Moldflow 通過對熔體在模具中的流動行為進行模擬，能夠準確預測出熔體的填充、保壓、冷卻情況，制品中的應力分布、分子和纖維取向分布，以及制品的收縮和翹曲變形等情況，可以預測和顯示熔體流動前沿的推進方式、填充過程中的壓力和溫度變化、氣穴和熔接痕的位置等，幫助工藝人員在試模前對可能出現(xiàn)的缺陷進行預測，找出缺陷產(chǎn)生的原因并加以改進，提高一次試模的成功率。因此，本模具設計過程采用 Moldflow 進行優(yōu)化設計。 模擬結果 本模具是一模一腔的，采用中間進料。可以用簡單的點澆口作為澆注系統(tǒng)，進行填充過程的模擬，可得到填充時間、填充壓力、熔體的前沿溫度、熔體溫度在制件厚度方向的分布、熔體的流動速度、分子趨向、剪切速率及剪切應力、氣穴及熔接痕位置等，并直觀地反應在計算機屏幕上，從而幫助工藝人員找到產(chǎn)生的缺陷的原因 。圖 是填充過程模擬得到的結果。 a. 填充時間 b. 填充保壓轉化點壓力 c. 剪應力 d. 型芯分子趨向 江西省渝工學院 9 e. 氣泡 f. 注射點壓力 g. 流動前沿溫度 h. 熔接線 圖 31 模流分析結果 圖 為填充時間分析的結果圖示。填充時間是 Fill 和 Flow 分析中的一個重要結果。從分析可知，澆口填充時間還是比較快的。符合設計要求。圖 氣泡圖中小圓圈的位置就是氣穴的位置，從圖中可以看出，大部分在分型面出，這樣的分布 有利于將氣體從模腔中排出，否則就要寫該澆口的位置等方法來改變困氣的位置。而從圖中可以看出不存在類似的問題，所以可以比較有效的防止制品出現(xiàn)氣泡、焦痕等相關缺陷。圖 熔接線，它與塑件的造型和注射條件有關，入中的熔接線不多，不影響注射質量。 通過對 Moldflow 填充結果的分析，得到了一系列該塑件的成型數(shù)據(jù)，有利于后面模具的設計。 成型設備的選擇 經(jīng) Pro/E測量制品的體積為： V = 3mm 即約 3cm。 由于 ABS的密度范圍為： ?=～ 3cm 江西省渝工學院 10 ?= g/3cm 經(jīng)計算質量為： ?Vm?=179。 g/3cm= 塑件成形所需的注射總量應小于所選注射機的注射容量。注射容量以容積 (厘米179。 )表示時，塑件體積（包括澆注系統(tǒng)）應小于注射機的注射容量，其校核公式為： 注件 VV ? () 式中 件—— 塑件與澆注系統(tǒng)的體積 (3cm)； 注V—— 注射機注射容量 (3)； —— 最大注射容量利用系數(shù)。 澆注系統(tǒng)凝 料體積經(jīng)過 pro/E分析是 3cm 件V=+= 那么，注射機的標稱注射量 注≥件V/ = =（3cm） 經(jīng)查文獻 [4]表 317 部分國產(chǎn)注射機技術規(guī)格和文獻 [5]表 132，初步預選用國產(chǎn)注射機XSZY250 型，該注射機一次最大注射量可達到 2503 ，鎖模力可達到 1800kN，注射壓力達130Mpa，最大成型面積可達到 500cm，模板行程可達到 500mm。注射機的其 他參數(shù)見表 。 表 注射機的主要技術參數(shù) [4] 一次注射量（3cm） 250 注射壓力 (Mpa) 120 注射方式 螺桿式 螺桿直徑（ ） 50 注射行程（mm） 160 鎖模力（kN） 1800 注射時間（ s） 2 最大成型面積（2cm） 500 螺桿轉速（ r/min） 2 3 3 5 液壓泵 流量（ L/min） 100、 1 江西省渝工學院 11 3 89 壓力 (Mpa) 合模方式 液壓 機械 模具最大厚度（mm） 350 模板行程（mm） 500 最小模具厚度（ ） 200 拉桿尺寸（ ） 448 370 動、定模固定板尺寸（ ） 598 520 推出形式 中心及兩側 螺桿驅動功率（kW） 電動機功率（kW） 加熱功率（ ） 噴嘴球徑（ ） R18 噴嘴口孔徑（ ） Ф 4 機器外形 尺寸（ ） 4700 1000 1815 定位圈直徑（ ） 100 注射機的校核 最大注射量的校核 [6] 為了保證正常的注射成型，塑料制品連同流道內的凝料及毛邊在內的重量一般不應超過注射機額定最大注射量的 80%。注射機額定最大注射量通常是用聚苯乙烯來標定的（其在 常溫下的密度為 g/3cm,與一單位相近）。由于各種塑料的密度不同，在使用其他塑料時，應按下式對注射機的最大注射量（ g） 進行換算： )( 21m ax ????GG （ ） 式中， G為注射機的最大注射容量（ g），ρ 1 為所用塑料在常溫下的密度（ g/3cm）； ρ 2 為聚苯乙烯在常溫下的密度（ g/3cm）。 則： max=250（ 247。 ） = (g) maxG 80% = 80% = 3cm3 由此可知，該型號的注射機的一次注射量能滿足要求。 注射壓力的校核 [1] 注射壓力的校核是檢驗注射機的最大注射壓力的能否滿足制品成型的需要。只有在注射機的江西省渝工學院 12 額定注射壓力范圍內才能調整出某一制品所需的注射壓力，因此，注射機的最大注射壓力要大于成型該制品所需的最大注射壓力。 制品成型時所需的注射壓力一般很難確定，它與塑料品種、注射機類型、噴嘴形式、制品形狀 的復雜程度以及澆注系統(tǒng)等因素有關。在確定制品成型所需的注射壓力時可利用類比法或參考各種塑料的注射成型工藝參數(shù)等，一般制品的成型注射壓力在 70MPa至 150MPa的范圍內，即： 成p ≤注 式中， P成 為塑料成型時所需的注射壓力； P注 為注射機的額定注射壓力。 由前述可知成p =70～ 90Mpa, 注p =130Mpa