【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 7] Fig3 The spot chooses the plane direction[7] 樣品各成型面的檢查 (機(jī)構(gòu)分析 ) 該工作主要是檢查樣品各表面是否有不利于模具開模 (影響脫模 )的倒勾、凸臺(tái)凹坑等。對(duì)于 需要做到 的倒勾、凸臺(tái)和凹坑，可采用斜銷或滑塊成型。而 由于設(shè)計(jì) 時(shí)無意形成的倒勾 (如需斜銷頭部成型的倒勾 )，則可以改 變斜銷的運(yùn)動(dòng)方向或更改樣品，即將頭部倒勾以減料方式削平。此外，對(duì)于其它形式的倒勾可 酌情 更改樣品。 由拔模角分析及圖 4 和圖 5 上倒扣 (外凸或內(nèi)凹 )可知，該產(chǎn)品需四個(gè)滑塊成型，而內(nèi)側(cè)壁的二處倒勾需用斜銷成型。另外，還應(yīng)檢查樣品上是否存在無法成型之處 (如薄片等 )。 圖 4 倒扣 Fig4 Pours buckles 11 圖 5 倒勾 Fig5 Pours cancels 樣品分型面的確定 (分型面分析 ) 樣品的分型面應(yīng)有利于產(chǎn) 品的成型和脫模，并且分型線不應(yīng)該存在有尖角的地方，否則模仁 (成型部分，型腔、型芯單獨(dú)做鑲在模板里 )無法加工，且產(chǎn)品也很難成型。 因 產(chǎn)品較大，外觀光潔性要求很高，且 4 個(gè)側(cè)面的外表面都有側(cè)凹，故分型面應(yīng)為曲面， 4 面為側(cè)向抽芯，但為了外觀要求，應(yīng)做成整體滑塊。如圖 6 所示粗線即為側(cè)向抽芯后在產(chǎn)品上形成的接合線，夾線沿著產(chǎn)品上曲面相交的交線和產(chǎn)品的外廓，此處夾線不設(shè)計(jì)在虛線處是因?yàn)樘摼€處將在矩形處產(chǎn)生夾線，影響產(chǎn)品的外觀。模流分析夾線包圍集中在中間小孔處，加小型芯成型以利于排氣，后部已用滑塊成型。 模具分型線設(shè)計(jì)原則 一般選在塑件的最大輪廓線上，因此采用切片法尋找最大輪廓線。其具體思想是根據(jù)分型方向形成一系列切面然后計(jì)算出所有切面同塑件模型相交的閉合輪廓線，再提取每個(gè)輪廓線上的最左和最右點(diǎn)，連接這些點(diǎn)形成塑件輪廓的分型線。這種方法適合帶有自由曲面的塑件，如電視機(jī)殼表面。 圖 6 分模 面 （ Fig6 Minute mold surface） 12 澆口進(jìn)料形式確定 (澆口分析 ) 澆口的類型很多，常見的有側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、潛伏式澆口、扇形澆口等多種，根據(jù)其特性來選擇使用的不同場(chǎng)合。澆口一般都較細(xì)小 ，因此流動(dòng)阻力很大，細(xì)微的變化都會(huì)對(duì)塑料熔體的充填產(chǎn)生很大的影響。澆口設(shè)計(jì)主要有澆口的數(shù)目、位置、形狀和尺寸的設(shè)計(jì)。澆口的數(shù)目和位置主要影響充填模式，而澆口的形狀和尺寸主要影響熔體流動(dòng)性質(zhì)。澆口的設(shè)計(jì)一方面應(yīng)該保證提供一個(gè)快速、均勻、平衡、單一方向流動(dòng)的充填模式，另一方面應(yīng)該避免射流、滯流、凹陷等現(xiàn)象。 注射模 CAE 技術(shù)主要在兩個(gè)方面體現(xiàn)了現(xiàn)代制造技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，首先是封閉型腔內(nèi)的熔體流動(dòng)成型過程分析，其次是滿足成型工藝參數(shù)的模具及注塑機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制分析。利用注塑成型分析軟件，可以很方便地通過注塑成型模擬，獲 得熔體的流動(dòng)前沿動(dòng)態(tài)視圖。透過模具內(nèi)部，可以檢查所指點(diǎn)的任一點(diǎn)模具溫度和壓力，給設(shè)計(jì)者進(jìn)入整個(gè)加工過程的真實(shí)感受。通過注塑成型流動(dòng)模擬，不但可以分析塑料制品在模具型腔中的溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)，還可以預(yù)測(cè)熔接縫和氣穴的形成部位。針對(duì)模擬分析存在的問題，可以借助于 3D 計(jì)算機(jī)造型系統(tǒng)修改制品設(shè)計(jì)，或修改模具設(shè)計(jì)。利用先進(jìn)的CAE 工具，可以提高塑料制品的質(zhì)量，避免模具返工和修改設(shè)計(jì)，節(jié)省時(shí)間和金錢。 塑料注射成型充填模擬軟件都是采用基于中性層模型的有限元 /有限差分方法。所謂中性層就是假想的位于模具型腔和型芯中間的層面，但 在應(yīng)用上有較大局限性，將被型腔表面模型取代。 了解所應(yīng)用的塑料特性后，對(duì)初選澆口時(shí)有一定的作用。利用 MoldFlow 進(jìn)行分析時(shí)軟件將自動(dòng)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫中的塑料數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 如圖 7 澆口位置分析圖。 圖 7 澆口位置分析圖 Fig7 Runner position analysis 13 其主要分析內(nèi)容 : 初步設(shè)定澆口位置后，分析塑件的填充效果、是否有短射、流動(dòng)溫度差 (澆口處與最終成型處溫度差愈小愈好 )等，播放小圖標(biāo)，可表現(xiàn)動(dòng)畫效果，如塑料流動(dòng)過程等。 (1)充模時(shí)間 :指澆注塑料從澆口到當(dāng)前位置的注 塑流動(dòng)時(shí)間。它的主要用途為確定澆注路徑的平衡性和用于理解熔接痕和氣囊的形成。如圖 7 所示，紅色表示此地方溫度最高 (溫度過高，易發(fā)生熔體破裂 )，之后溫度降低，最后充滿處溫度最低為藍(lán)色，表明溫度是隨時(shí)效變化的。充模時(shí)間 。另外 ,從填充時(shí)間的結(jié)果可以看出是否發(fā)生短射，可根據(jù)情況調(diào)整澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)和注射工藝參數(shù)來改善。從填充時(shí)間的動(dòng)態(tài)圖可以了解各個(gè)時(shí)刻塑料熔體在模具型腔內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)。平衡的流動(dòng)狀態(tài)，每股料流將同時(shí)到達(dá)型腔未端 。不平衡的流動(dòng)狀態(tài)，將會(huì)引起某些區(qū)域還未填滿而另一區(qū)域己經(jīng)產(chǎn)生過保壓，使該區(qū)域的密度比其 它區(qū)域大，質(zhì)量大造成材料的浪費(fèi)和機(jī)械性能的差異。 (2)壓力下降 :表示從澆注口到當(dāng)前位置的壓力差值。從壓力分布的結(jié)果可以了解型腔內(nèi)壓力的分布情況。在平衡流動(dòng)狀態(tài)下，壓力總是從澆口到型腔未端逐步降低。若壓力在型腔與澆口間產(chǎn)生突變，也就是流動(dòng)不平衡，將會(huì)使塑件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，造成產(chǎn)品頂出后變形或使用中發(fā)生應(yīng)力破壞?？梢酝ㄟ^調(diào)整澆口的位置、大小或澆口的數(shù)量來改變型腔內(nèi)壓力變化的分布情況。 (3)熔接痕位置 :是指兩股以上流動(dòng)的熔融塑料前鋒相接觸時(shí)，由于料流前鋒溫度下降，接觸表面不能很好地熔合。在注射成型加工中，熔接 縫的產(chǎn)生主要是由于型腔的結(jié)構(gòu)造成的，如多澆口、有型芯或有嵌件的塑件中，必然造成多股料流同時(shí)充模，然后匯聚相接而熔合在一起 。另外，若塑件壁厚過厚或厚度不均、注射速率過高而形成噴射流及模具排氣不良等，都會(huì)產(chǎn)生熔接縫。熔接痕形成的形態(tài)結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能都完全不同于其它部分的三維區(qū)域，使得熔接縫的力學(xué)性能大大低于塑件的其它部分，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，削弱了制品的機(jī)械性能。所有塑料加工成型中，都可能產(chǎn)生熔接縫。熔接縫盡管難以避免，通過這一結(jié)果與填充時(shí)間的疊加圖，可以預(yù)見到熔接縫的位置和強(qiáng)度，再通過修改制品結(jié)構(gòu)或模具設(shè)計(jì)，減輕熔 接縫的不利影響，可以大大減輕熔接縫對(duì)制品強(qiáng)度的影響，來滿足使用上的要求。在注射成型過程中，熔接痕和氣泡的產(chǎn)生，一般而言難以避免，產(chǎn)生的原因是塑料流動(dòng)不平衡造成的。流動(dòng)不平衡與塑件壁厚和流經(jīng)的路徑情況有關(guān)。為減少熔接痕和氣泡的產(chǎn)生，可以采用改變塑件壁厚的方法。熔接痕和氣泡是否成為問題，要看具體情況。 (4)預(yù)測(cè)質(zhì)量 :預(yù)測(cè)零件的最終外觀質(zhì)量和機(jī)械性能。如圖 8 所示，紅色代表存在質(zhì)量問題，是最不理想，不能采用 。黃色代表可能存在質(zhì)量問題，可以接受，但不能太多 。 14 綠色代表高質(zhì)量，越多越好 。透明部分代表沒有材料，也就是未被 填充，質(zhì)量得不到保證，可重新調(diào)整成型工藝參數(shù)，如壓力、溫度、時(shí)間等，或調(diào)整澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 圖 8 質(zhì)量分析圖 Fig8 Quality analysis chart 以上 CAE 分析流動(dòng)結(jié)果只是其中常用的一部分，但從中可以看出綜合應(yīng)用 CAE分析結(jié)果將對(duì)優(yōu)化模具設(shè)計(jì)起到一定的指導(dǎo)作用，使設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)向理論設(shè)計(jì)過渡。另外， Mold Flow 在后處理時(shí)，可將分析出的結(jié)果按照需求生成 Rpeort，也就是把分析結(jié)果按照自主選擇的形式生成書面報(bào)表，便于對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行保存和比較分析。而 遠(yuǎn)程用戶 則可以在不 使用該軟件的情況下，通過網(wǎng)頁的形式瀏覽該報(bào)表，滿足不同 用戶 需求。 經(jīng)分析與經(jīng)驗(yàn)本次采用一模一腔 及四澆口形式。 小型電視機(jī)外殼注射機(jī)的選擇 模具與設(shè)備必須配套使用，多數(shù)都是根據(jù)成型設(shè)備種類進(jìn)行模具設(shè)計(jì) 。 設(shè)計(jì)模具之前，首先要選好成型設(shè)備，了解其性能，如注射容量、鎖模力、注射壓力、模具安裝尺寸、頂出方式和距離、噴嘴直徑和噴嘴球面半徑、定位孔尺寸、模具最大最小厚度、模板行程、模具外形大小能否安裝等。 選擇注射機(jī)時(shí)應(yīng)注意的問題 (1)注射機(jī)的拉桿內(nèi)間距應(yīng)大于模具的寬度，以便模具能順利安裝 。 (2)應(yīng)該使模具厚度處于注射機(jī)的最小裝模厚度和最大裝模厚度之間 。 (3)注射機(jī)噴嘴的球面半徑應(yīng)小于模具澆口套的球面半徑 。 (4)注射機(jī)應(yīng)有足夠的頂出行程。 總之，應(yīng)根據(jù)模具的實(shí)際情況來選擇注射機(jī)，如圖 9 所示。 15 圖 9 注塑機(jī)組成簡(jiǎn)圖 [12] Fig9 Injection molding machine position diagram 注塑模具是安裝在注射機(jī)上使用的。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，除了應(yīng)掌握注射成型工藝過程外，還應(yīng)對(duì)所選用的注射機(jī)的有關(guān)技術(shù)參數(shù)有全面的了解，以保證設(shè)計(jì)的模具與使用的注射機(jī)相 適應(yīng)。注射機(jī)是生產(chǎn)熱塑性塑料制件的主要設(shè)備，按其外形注射機(jī)可分為立式、臥式和角式三種，應(yīng)用較多的是臥式注射機(jī)。 根據(jù) 注塑量 初選注塑機(jī) 模具型腔能否充滿與注塑機(jī)允許的最大注塑量密切相關(guān)，設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)保證注塑模具內(nèi)所需要熔體總量在注塑機(jī)實(shí)際的最大注塑量的范圍內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注塑機(jī)的注塑量是所允許最大注塑量（額定注塑量）的 80%。 經(jīng) Pro/E 軟件分析得產(chǎn)品的體積 3cm 。 nm1+m2≤(25%~75%)M (1) 式中 : n—— 型腔數(shù)量 m1—— 單個(gè)塑件的質(zhì)量和體積（ g 或 3cm ） m2—— 澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量和體積 （ g 或 3cm ） M—— 注塑機(jī)允許的最大注塑量（ g 或 3cm ） 1 +1 60%=≤（ 25%~75%） M 所以 M≤ 3cm 所以初選壓力機(jī) 為 XS— ZY— 500 注射機(jī) 表 1 XS— ZY— 500注射機(jī)參數(shù)表 [20] Tabel 1 XSZY500 injection machine parameter list 序號(hào) 項(xiàng)目 參數(shù) 序號(hào) 項(xiàng)目 參數(shù) 16 1 理論注射 量（ 3cm ） 500 6 最少模具厚度（ mm） 300 2 注射壓力 （ Mpa） 145 7 模具定位孔直徑（ mm） 160 3 鎖模力 3500 8 噴嘴球直徑（ mm） SR15 4 移板行程 500 9 注射速率（ g/s） 140 5 最大模具厚度 (mm) 450 10 螺桿轉(zhuǎn)速（ r/min） 10~200 3 小型電視機(jī) 外殼模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括分模線位置、滑塊夾線、澆口型式及位置、頂出方式及位置、定位方式、冷卻方式等。為了適應(yīng)生產(chǎn)，常將模具做以下分解 : (1)成型部分 :包括模仁、滑塊鑲件、斜銷等 . (2)模座 :用機(jī)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)開合模動(dòng)作，包括模板、?；瑝K座等。 E 之后在 RPO/E 中對(duì)產(chǎn)品放縮水，再轉(zhuǎn)到 CAD 中畫組立圖，定澆道形式、模穴及排布形式。再定出模仁的厚度及模座的大小。調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)模座圖成型、冷卻、澆道、頂出等部分的結(jié)構(gòu) ，最后標(biāo)注。之后用組立圖拆模板。與此同時(shí)用 PRO/E 進(jìn)行 3D 分模做出與成型有關(guān)部分的 3D檔以 CAM做加工。 模具材料的選擇 根據(jù)模具的生產(chǎn)條件和模具的工作條件需要，結(jié)合模具材料的基本性能和相關(guān)的因素，來選擇適合模具需要的，經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上先進(jìn)的模具材料。對(duì)于一種模具，如果單純從材料的基本性能考慮，可能幾種模具材料都能符合要求，然而必需綜合考慮模具的使用壽命、模具制造工藝過程的難易程度、模具制造費(fèi)用以及分?jǐn)偟街圃斓拿恳粋€(gè)工件上的模具費(fèi)用等多種因素，進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，才能得出符合實(shí)際的正確結(jié)論。 主要指標(biāo)有： (1)模具材料的基本性能 。 要考慮模具材料的耐磨性、韌性、硬度和紅硬性（紅硬性是指模具材料在一定溫度下保持其硬度和組織穩(wěn)定性抗軟化的能力）。還要根據(jù)實(shí)際工作條件，分別考慮其實(shí)際要求的性能，如抗氧化能力、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度等。 (2)模具材料的工藝性 。 模具材料的工藝性，經(jīng)?？紤]一下幾種：可加工性；淬火溫度和淬火變形；淬透性和淬硬性；氧化脫碳敏感性等。 (3)模具材料的冶金質(zhì)量及其它考慮因素 。 冶金質(zhì)量也對(duì)模具材料的性能有很大的影響，只有優(yōu)秀的冶金質(zhì)量，才能充分發(fā)揮模具材料的 各種性能。?？紤]的冶金質(zhì) 17 量指標(biāo)有：冶煉質(zhì)量，鍛造軋制工藝，熱處理和精加工，導(dǎo)熱性，精料和制品化等。其它還要考慮選用的模具材料的價(jià)格和通用性。 總之，選用高質(zhì)量、高性能、高精度的模具材料的精料和制品，高效率、高速度低成本地生產(chǎn)高質(zhì)量的模具，已經(jīng)成為當(dāng)前工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具制造的主要發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)也正在向這一方向發(fā)展。以下 工作零件 材料就根據(jù)以上原則選擇。 綜上所述 工作零件 材料選用 4CrMoV1Si。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 所謂澆注系統(tǒng)是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動(dòng)的通道，其作用是使塑料熔體平穩(wěn)而有 序的充填到型腔中，以獲得組織致密，外形輪廓清晰的塑件。澆注系統(tǒng)由主流道，分流道，澆口等組成，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，直接影響到塑件的外觀，物理性能，尺寸精度，成型周期等。 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則： 1) 適應(yīng)塑件的工藝性 為此，應(yīng)深入了解塑料的工藝性，分析澆注系統(tǒng)對(duì)塑料熔體流