【文章內(nèi)容簡介】 角的確定，決定了分型面的選擇 )。 圖 3 點選平面方向 [7] Fig3 The spot chooses the plane direction[7] 樣品各成型面的檢查 (機構分析 ) 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、凸臺凹坑等。對于需要做到的倒勾、凸臺和凹坑，可采用斜銷或滑塊成型。而由于設計時無意形成的倒勾 (如需斜銷頭部成型的倒勾 )，則可以改變斜銷的運動方向或更改樣品，即將頭部倒勾以減料方式削平。此外，對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 ) 樣品的分型面應有利于產(chǎn)品的成型和脫模，并且分型線不應該存在有尖角的地方，否則模仁 (成型部分，型腔、型芯單獨做鑲在模板里 )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 個側(cè)面的外表面都有側(cè)凹，故分型面應為曲面， 4 面為側(cè)向抽芯，但為了外觀要求，應做成整體滑塊。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，此處夾線不設計在虛線處是因為虛線處將在矩形處產(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。 模具分型線設計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算出所有切面同塑件模型相交的閉合輪廓線，再提取每個輪廓線上的最左和最右點，連接這些點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，如電視機殼表面。 圖 6 分模面（ Fig6 Minute mold surface） 澆口進料形式確定 (澆口分析 ) 12 澆口的類型很多，常見的有側(cè)澆口、點澆口、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合。澆口一般都較細小，因此流動阻力很大，細微的變化都會對塑料熔體的充填產(chǎn)生很大的影響。澆口設計主要有澆口的數(shù)目、位置、形狀和尺寸的設計。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性質(zhì)。澆口的設計一方面應該保證提供一個快速、均勻、平衡、單一方向流動的充填模式，另一方面應該避 免射流、滯流、凹陷等現(xiàn)象。 注射模 CAE 技術主要在兩個方面體現(xiàn)了現(xiàn)代制造技術的優(yōu)勢，首先是封閉型腔內(nèi)的熔體流動成型過程分析，其次是滿足成型工藝參數(shù)的模具及注塑機的機構運動控制分析。利用注塑成型分析軟件，可以很方便地通過注塑成型模擬，獲得熔體的流動前沿動態(tài)視圖。透過模具內(nèi)部，可以檢查所指點的任一點模具溫度和壓力，給設計者進入整個加工過程的真實感受。通過注塑成型流動模擬，不但可以分析塑料制品在模具型腔中的溫度場、壓力場，還可以預測熔接縫和氣穴的形成部位。針對模擬分析存在的問題，可以借助于 3D 計算機造型系統(tǒng)修改制 品設計，或修改模具設計。利用先進的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計，節(jié)省時間和金錢。 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，但在應用上有較大局限性，將被型腔表面模型取代。 了解所應用的塑料特性后，對初選澆口時有一定的作用。利用 MoldFlow 進行分析時軟件將自動應用數(shù)據(jù)庫中的塑料數(shù)據(jù)進行分析。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 : 初步設定澆口位置后，分析塑件的填充效果、是否有短射、流動溫度差 (澆口處與最終成型處溫度差愈小愈好 )等，播放小圖標，可表現(xiàn)動畫效果，如塑料流動過程等。 (1)充模時間 :指澆注塑料從澆口到當前位置的注塑流動時間。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色，表明溫度是隨時效變化的。充模時間 。另外 ,從填充時間的結(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)設計和注射工藝參數(shù)來改善。從填充時間的動態(tài)圖可以了解各個時刻塑料熔體在模具型腔內(nèi)的流動狀態(tài)。平衡的流動狀態(tài)，每股料流將同時到達型腔未端 。不平衡的流動狀態(tài)，將會引起某些區(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和機械性能的差異。 (2)壓力下降 :表示從澆注口到當前位置的壓力差值。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，也就是流動不平衡，將會使塑件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應力，造成產(chǎn) 品頂出后變形或使用中發(fā)生應力破壞?？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 :是指兩股以上流動的熔融塑料前鋒相接觸時，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，都會產(chǎn)生熔接縫。熔接痕形成的形態(tài)結(jié)構和機械性能都完全不同于其它部分的三維區(qū)域，使得 熔接縫的力學性能大大低于塑件的其它部分，易產(chǎn)生應力集中，削弱了制品的機械性能。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)果與填充時間的疊加圖，可以預見到熔接縫的位置和強度，再通過修改制品結(jié)構或模具設計，減輕熔接縫的不利影響，可以大大減輕熔接縫對制品強度的影響，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不平衡造成的。流動不平衡與塑件壁厚和流經(jīng)的路徑情況有關。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)預測質(zhì)量 :預測零件的最終外觀質(zhì)量和機械性能。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、時間等，或調(diào)整澆注系統(tǒng)設計。 圖 8 質(zhì)量分析圖 Fig8 Quality analysis chart 以上 CAE 分析流動結(jié)果只是其中常用的一部分，但從中可以看出綜合應用 CAE分析結(jié)果將對優(yōu)化模 具設計起到一定的指導作用，使設計由經(jīng)驗向理論設計過渡。另外， Mold Flow 在后處理時，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表，便于對分析結(jié)果進行保存和比較分析。而遠程用戶則可以在不使用該軟件的情況下，通過網(wǎng)頁的形式瀏覽該報表，滿足不同用戶需求。經(jīng)分析與經(jīng)驗本次采用一模一腔及四澆口形式。 小型電視機外殼注射機的選擇 模具與設備必須配套使用，多數(shù)都是根據(jù)成型設備種類進行模具設計。設計模具之前，首先要選好成型設備，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。 選擇注射機時應注意的問題 (1)注射機的拉桿內(nèi)間距應大于模具的寬度，以便模具能順利安裝 。 (2)應該使模具厚度處于注射機的最小裝模厚度和最大裝模厚度之間 。 (3)注射機噴嘴的球面半徑應小于模具澆口套的球面半徑 。 (4)注射機應有足夠的頂出行程。 總之，應根據(jù)模具的實際情況來選擇注射機，如圖 9 所示。 15 圖 9 注塑機組成簡圖 [12] Fig9 Injection molding machine position diagram 注塑模具是安裝在注射機上使用的。在設計模具時，除了應掌握注射成型工藝過程外，還應對所選用的注射機的有關技術參數(shù)有全面的了解，以保證設計的模具與使用的注射機相適應。注射機是生產(chǎn)熱塑性塑料制件的主要設備，按其外形注射機可分為立式、臥式和角式三種，應用較多的是臥式注射機。 根據(jù)注塑量初選注塑機 模具型腔能否充滿與注塑機允許的最大注塑量密切相關，設計模具時，應保證注塑模具內(nèi)所需要熔體總量在注塑機實際的最大注塑量的范圍內(nèi)。根據(jù) 生產(chǎn)經(jīng)驗，注塑機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 所以初選壓力機為 XS— ZY— 500 注射機 表 1 XS— ZY— 500 注射機參數(shù)表 [20] Tabel 1 XSZY500 injection machine parameter list 序號 項目 參數(shù) 序號 項目 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 小型電視機外殼模具結(jié)構設 計 模具結(jié)構設計包括分模線位置、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 :用機構件實現(xiàn)開合模動作，包括模板、?；瑝K座等。 E 之后在 RPO/E 中對產(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)用標準模座圖成型、冷卻、澆道、頂出等部分的結(jié)構，最后標注。之后用組立圖拆模板。與此同時用 PRO/E 進行 3D分模做出與成型有關部分的 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的因素，來選擇適合模具需要的，經(jīng)濟上合理、技術上先進的模具材料。對于一種模具，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、模具制造費用以及分攤到制造的每一個工件上的模具費用等多種因素，進行綜合分析評價，才能得出符合實際的正確結(jié)論。 主要指標有： (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)實際工作條件，分別考慮其實際要求的性能，如抗氧化能力、抗壓強度、抗拉強度和抗彎強度、疲勞強度等。 (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 量指標有：冶煉質(zhì)量，鍛造軋制工藝，熱處理和精加工，導熱性，精料和制品化等。其它還要考慮選用的模具材料的價格和通用性。 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)成為當前工業(yè)發(fā)達國家模具制造的主要發(fā)展趨勢，我國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)的設計 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)設計的優(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)設計的基本原則： 1) 適應塑件的工藝性 為此，應深入了解塑料的工藝性，分析澆注系統(tǒng)對塑料熔體