【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 11 三、 Moldflow Plastic Advisers 在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用 Moldflow Plastic Advisers 是 Moldflow 公司開(kāi)發(fā)的快速試模分析軟件，可以對(duì)塑件和模具進(jìn)行注塑分析和優(yōu)化，能幫助設(shè)計(jì)人員在早期發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。 在 DVD 門(mén)模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用 Moldflow Plastic Advisers 模流分析，包括澆口位置、材料選擇、熔接痕位置、困氣、流動(dòng)時(shí)間、壓力和溫度分布分析等。 四、 AutoCAD 在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用 AutoCAD 是最常用的工程制圖軟件。由 Pro/ENGINEER產(chǎn)生的工程圖紙不規(guī)范，所以后期需要導(dǎo)入 AutoCAD2021 進(jìn)行完善。 第六節(jié)、 小結(jié) 塑料模具 CAD 技術(shù)是一種全新的設(shè)計(jì)技術(shù)，有助于提高產(chǎn)品及模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的最佳性能。塑料模具 CAD 的工作主要在于理解注塑過(guò)程模擬的分析結(jié)果，判讀數(shù)據(jù)并做出合適的變更設(shè)計(jì)抉擇，熟悉 CAD 技術(shù)并有效地應(yīng)用于模具設(shè) 計(jì)也有賴于設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)。塑料模具 CAD 的難點(diǎn)在于建立豐富的材料性能數(shù)據(jù)庫(kù)，以及模具零件的標(biāo)準(zhǔn)化。 第三章 注塑工藝分析及成型方法簡(jiǎn)介 第一節(jié)、 塑件（ DVD 門(mén)）分析 一、 塑件 DVD 門(mén) 塑件 結(jié)構(gòu) 如圖 31 所示 。 12 圖 31 注塑零件 3D 圖 該零件尺寸中等大小，最大長(zhǎng)度為 151mm，最大高度 28mm，最大寬度 35mm，平均厚度 ，最大厚度 2mm，最小厚度 。 二、 塑料名稱 根據(jù)各材料的注塑性能及加工使用性能，綜合市場(chǎng)價(jià)格，選擇材料為 ABS。 三、 生產(chǎn)綱領(lǐng) 大批量，自動(dòng)化生產(chǎn)。 四 、 塑件的結(jié)構(gòu)及成型工藝分析 該塑件端部帶有連接運(yùn)動(dòng)部分，兩個(gè)連接運(yùn)動(dòng)部分分別在不同的型腔內(nèi)成型，故在模具設(shè)計(jì)和制造上要有一定的定位措施和良好的加工工藝，以保證轉(zhuǎn)動(dòng)的順暢和零件的使用壽命。 該塑件裝配在 DVD 表面，對(duì)表面美觀有一定要求，設(shè)計(jì)時(shí)要注意對(duì)外邊面的處理。 精度等級(jí)：采用一般精度 5 級(jí)。 脫模斜度：該注塑零件壁厚約為 ，其脫模斜度 查參考文獻(xiàn) 【 1】 中的表 34 有塑件內(nèi)表面 35′ ~1176。，塑件外表面 40′ ~1176。 20′。由于該塑件沒(méi)有特殊狹窄細(xì)小部位，所用塑料為 ABS， 流動(dòng)性較好，而且，主要部分有較好的弧度，可順勢(shì)脫模，所以塑件外表面沒(méi)有放脫模斜度。同時(shí)，側(cè)面采用滑塊機(jī)構(gòu)，脫模時(shí)，滑塊抽去，兩壁處脫模沒(méi)有困難，所有 也 不放脫模斜度。 13 第二節(jié)、 材料 ABS 的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù) 一、 注射成型過(guò)程 對(duì) ABS 的色澤、細(xì)度和均勻度進(jìn)行檢驗(yàn)。由于 ABS 的吸水率大約為 %～ %，容易吸濕，成型前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥，干燥至水分含量 %。干燥條件：用烘箱以 80～85℃烘 2～ 4 小時(shí)或用干燥料斗以 80℃烘 1～ 2 小時(shí)。 塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、 塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過(guò)程可以分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流、和冷卻 4 個(gè)階段。 采用調(diào)濕處理，其熱處理?xiàng)l件查參 考文獻(xiàn) 【 1】 中的表 47 由處理溫度為 70℃；保濕時(shí)間為 2～ 4 小時(shí)。 二、 材料 ABS 的注塑成型參數(shù) 注射機(jī)：螺桿式 ； 螺桿轉(zhuǎn)數(shù)（ r/min）： 48； 料筒溫度（℃）：前段 200～ 220； 中段 180～ 200； 后段 160～ 180； 噴嘴溫度（℃）： 170～ 180； 模具溫度（℃）： 50～ 80； 注射壓力（ MPa）： 70～ 100； 成型時(shí)間（ s）：注射 20～ 60，保壓 0～ 3，冷卻 20～ 90，總周期 50～ 三 、 材料 ABS 性能 ABS 樹(shù) 脂是一種共混物，是 丙烯腈 丁二 烯 苯乙烯共聚 物，英文名Acrylonitrilebutadinestyrene(簡(jiǎn)稱 ABS)，這三者的比例為 20： 30： 50(熔點(diǎn)為 175℃ )。只要改變其三者的比例、化合方法、顆粒的尺寸，便可以生產(chǎn)出一系列具有不同沖擊強(qiáng)度、流動(dòng)特性的品種，如把丁二烯的成份增加，則其沖擊強(qiáng)度會(huì)得到提高，但是硬度和 流動(dòng)性就會(huì) 降低，強(qiáng)度和耐熱性變會(huì)減少。 14 ABS 為淺黃色粒狀或珠狀不透明樹(shù)脂，無(wú)毒、無(wú)味、吸水率低，具有良好的綜合物理機(jī)械性能，如優(yōu)良的電性能、耐磨性，尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)性和表面光澤等，且易于加工成型。缺點(diǎn)是耐候性，耐熱性差，且易燃。 ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。每種單體都具有不同特性：丙烯腈有高強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅(jiān)韌性、抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強(qiáng)度。從形態(tài)上看， ABS 是非結(jié)晶性材料。中單體的聚合產(chǎn)生了具有兩相的三元共聚物，一個(gè)是苯乙烯 丙烯腈的 連續(xù)相，另一個(gè)是聚丁二烯橡膠分散相。 ABS 的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。這就可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有很大的靈活性，并且由此產(chǎn)生了市場(chǎng)上上百種不同品質(zhì)的 ABS 材料。這些不同品質(zhì)的材料提供了不同的特性，例如從中等到高等的抗沖擊性，從低到高的光潔度和高溫扭曲特性等。 ABS 材料具有超強(qiáng)的易加工性，外觀特性，低蠕變性和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性以及很高的抗沖擊強(qiáng)度。 ABS 在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度，熱變形溫度比 PA、 PVC 高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在 %~%范圍內(nèi)，若經(jīng)玻纖增強(qiáng)后可以減 少到 %～ %，而且絕少出現(xiàn)塑后收縮。 ABS 具有良好的成型加工性，制品表面光潔度高，且具有良好的涂裝性和染色性，可電鍍成多種色澤。 ABS 尚具有良好的配混性，可與多種樹(shù)脂配混成合金 (共混物 )，如 PC/ABS、 ABS/PC、ABS/PVC、 PA/ABS、 PBT/ABS等，使之具有新的性能和新的應(yīng)用領(lǐng)域， ABS 若與 MMA摻混可制成透明 ABS，透光率可達(dá) 80%。 ABS 是吸水的塑料，于室溫下， 24 小時(shí)可吸收 %~%水分，雖然這種水分不至于對(duì)機(jī)械性能構(gòu)成重大影響，但注塑時(shí)若濕度超過(guò) %，塑 料表面會(huì)受大的影響，所以對(duì) ABS 進(jìn)行成型加工時(shí)，一定要事先干燥，而且干燥后的水分含量應(yīng)小于 %。 的主要性能指標(biāo) 密度ρ = g/ 3cm ； 收縮率 ～ %，取值 %. 成型塑件的主要缺陷及消除措施 主要缺陷： 溢料飛邊、氣泡、熔接痕、燒焦及黑紋、光澤不良 ； 消除措施：增大注射壓力、提高模具溫度、加排氣槽、充分預(yù)干燥 。 15 第四章 模具設(shè)計(jì) 第一節(jié)、 擬定模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、 分型面位置的確定 在塑件設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)考慮成型 時(shí) 分型面的形狀和位置，否則 無(wú)法用模具成型。在模具設(shè)計(jì)階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié)構(gòu)。分型面的設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計(jì)制造都由很大影響。因此，分型面的選擇是注塑模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵因素。 （ 1）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量 ； （ 2）分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處 ； （ 3）盡可能使塑件留在動(dòng)模一側(cè) ； （ 4）有利于保證塑件的尺寸精度 ； （ 5）盡可能滿足塑件的使用要求 ； （ 6）盡量減少塑件在合模方向上的投影面積 ； （ 7）長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開(kāi)模方向 ； （ 8）有利于排氣 ； （ 9）有利 于簡(jiǎn)化模具 結(jié)構(gòu) 。 該塑件在進(jìn)行塑件設(shè)計(jì)時(shí)已充分考慮了上述原則，同時(shí)從所提供的塑件圖樣可以看出該塑件兩端的彎臂，彎臂上有孔和柱形部分（如圖 41 所示），所以需要側(cè)向抽芯分型。 16 圖 41 塑件側(cè)向軸孔示意圖 基于以上因素的考慮，分型面選擇如圖 4 4 44 所示 。 圖 42 分型面正視圖 圖 43 分型面?zhèn)纫晥D 17 圖 44 分型 3D 主 體效果圖 二、 確定型腔數(shù)量及排列方式 當(dāng)分型面確定之后，就需要考慮是 采用單型腔模還是多型腔模。 一般來(lái)說(shuō)，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，但對(duì)于精度要求不高的小型塑件（沒(méi)有配合精度要求），形狀簡(jiǎn)單，又是大批量生產(chǎn)時(shí)，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。故由此初步擬定采用一模兩腔，如圖 44 所示。 三、 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 該模具外觀質(zhì)量要求較高，從該塑件的外部特征可以看出塑件外形是圓弧形狀加兩端帶孔彎臂，在彎臂的孔和柱形部分，只能采用側(cè)向成型。側(cè)向成型方法有多種形式：斜導(dǎo)柱、斜導(dǎo)槽和彎銷驅(qū)動(dòng)側(cè)線成型滑塊成型及斜滑塊側(cè)向成型等方法。 本 設(shè)計(jì)采用斜導(dǎo)柱側(cè)向成型，初步擬定采用兩腔單分型面的模具結(jié)構(gòu)形式， 如圖 45 所示 。 18 圖 45 型腔分布示意圖 四、 注射機(jī)型號(hào)的確定 注射模是安裝在注射機(jī)上使用的工藝裝備，因此設(shè)計(jì)注射模應(yīng)該詳細(xì)了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出符合要求的模具。 注射機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的 數(shù) 目和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模厚、推出形式、推出位置、推出行程、開(kāi)模距離等進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)這些參數(shù)，選擇一臺(tái)和模具匹配的 注射機(jī)，倘若用戶已經(jīng)提供了注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)其進(jìn)行校核，若不能滿足要求，則必須自己調(diào)整或于用戶取得商量調(diào)整。 （ 1）塑件質(zhì)量、體積計(jì)算 : 對(duì)于該設(shè)計(jì)，建立塑件模型 ,并用 Pro/ENGINEER2021 對(duì)此模型分析得： 塑料制件體積 V1＝ 3cm ； 塑料制件質(zhì)量 M1＝ 。 （ 2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 可按塑件體積的 倍計(jì)算，由于該模具采用一模兩腔，所以，澆注系統(tǒng)凝料體積為 19 V2=2 V1＝ 2= cm3 （ 3）該模具一次注射所需要的 ABS 體積 V0=2 V1+ V2 = cm3； 質(zhì)量 M0=ρ V0=。 近 年來(lái)我國(guó)引進(jìn)的注射機(jī)型號(hào)很多，國(guó)內(nèi)注射機(jī)生產(chǎn)廠的新機(jī)型也日益增多。掌握使用設(shè)備的技術(shù)參數(shù)是注射模設(shè)計(jì)和生產(chǎn)所必需的技術(shù)準(zhǔn)備。 根據(jù)以上的計(jì)算，初步選定型號(hào)為 SZ10/16，該注塑機(jī)參數(shù)如表 41 所示。 表 41 注塑機(jī)的參數(shù) 注塑機(jī)最大注塑量 ： 270 cm3 噴嘴球面半徑 ： SR15mm 注塑 注塑壓力 ： 160MPa 最小模厚 ： 150mm 最大開(kāi)距 ： 360mm 注塑機(jī)定位孔直徑 ： Φ 160mm 注塑機(jī)拉桿的間距 ： 415 415mm 鎖模力 ： 1250KN （ 1）注射容量和質(zhì)量校核 由于以容量計(jì)算時(shí) V 總 ≤ V 注 (41) 式中 V 注 — 注射機(jī)最大注射容量 cm3； V總 — 成型塑件與澆注系統(tǒng)體積總和 cm3； — 最大注射容量的利用系數(shù)。 ∴ V 注 ≥V 總 /=所以注塑機(jī)符合注射容量和質(zhì)量要求。 （ 2）合模力及注塑面積和型腔數(shù)的校核 合模力的大小必須滿足下式 ： 20 Fs≥ Fz=P（ nAx +Aj） = PA (42) 式中 A— 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和 Ax— 塑件型腔在模具分型面上的投影面積 Aj— 塑件澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積 Fz— 脹模力 Fs— 合模力 P— 模腔壓力 取 75MPa 通過(guò)使用 Pro/ENGINEER軟件計(jì)算面功能自動(dòng)得出 A=2610mm2 2=5220mm2 由于 Fs=1250KN ≥ 75 5220mm2 = 所以注塑機(jī)符合合模力及注塑面積和型腔數(shù)的要求。 （ 3）模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 1）模具閉合高度長(zhǎng)寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和拉桿間距相合適 模具的長(zhǎng) 寬為 300 400mm〈 注塑機(jī)拉桿的間距 415415mm） 故滿足要求。 2）模具閉合高度校核 模具實(shí)際高度 H 模 =270mm ； 注塑機(jī)最小閉合厚度 H 最小 =150mm 即 H 模 H 最小 ； 故滿足要求。 3) 開(kāi)模行程校核 此處所選用的注塑機(jī)的最大行程與模具厚度有關(guān)（如全液壓合模機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)） 。 注塑機(jī)的開(kāi)模行程應(yīng)滿足下式： S 機(jī) （ H 模 H 最小 ） H1＋ H2+（ 5～ 1