【文章內容簡介】 2) ，暫時取2s；由于PP單位熱流量較大，故冷卻時間取到40s；塑件推出時間一般取8s。因此成型周期。3) 所以每小時的注射次數為次；單位時間內注入模具的熔體質量。4) 查手冊得到單位PP塑件凝固時所放出的熱量；設入水口溫度，出水口溫度，；則冷卻水的體積流根據手冊推薦值，取。5) 冷卻水在管內流速：6) 查表可得到系數，則冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數為：7) 冷卻水通道的導熱總面積：8) 冷卻水管的總長度：根據以上對冷卻水道長度的估算，結合塑件本身結構，合理避免小型芯或嵌件位置，確定以下水道形式（如圖45）：型腔部分在型腔嵌件開設一條水道，考慮連接水管不妨礙取件操作，出水口和入水口在同側；型芯深腔部分設置兩條帶隔水板的水道，一條直徑為Ф12mm，開設在隔水板水道開在小型芯上、引導水道開在型芯固定板上；另一條直徑Ф16mm，開在型芯上，出入水口均在同側。以上設置的冷卻水道總長約為715mm，大于理論計算值。圖45 冷卻水道布置圖 設置分析工藝參數結合材料的推薦工藝參數和成型窗口分析得到的最佳工藝參數，確定最后的分析工藝參數如下：計算收縮率2%成型時間：注射2s保壓26s冷卻50s開模時間：8s總周期：76s模具表面溫度：80℃熔體溫度：230℃壓力： 注射壓力 90MPa保壓壓力 55MPa充填控制：自動速度/壓力切換：由%充填體積，100%保壓控制：保壓曲線分析中注射處的壓力約在2s時達到峰值，在24s時降為0，由此可判斷第一段保壓結束時間為（2+24）/2=13s，除去注射時間第一段保壓11s；又澆口凍結時間為26s，故第二段保壓時間為15s；塑件收縮率較大，為保證有效補縮取保壓壓力為55MPa（在推薦范圍內），最終得到保壓曲線如圖46。圖46 保壓曲線的確定 注塑過程分析結果對濾清器外殼的成型模擬包括充填、保壓，冷卻和翹曲三部分。 充填+保壓分析充填過程的合理性由充填時間、流動前沿的溫度、體積溫度、壓力、氣穴、熔接痕等結果來表征。充填分析可以對塑料熔體從開始進入型腔直至充滿型腔的整個過程進行模擬。根據模擬結果，可以得到塑料熔體在型腔中的充填行為報告，獲得最佳澆注系統(tǒng)設計，主要用于查看塑件的充填行為是否合理、充填是否平衡、能否完成對塑件的完全充填等?？赏ㄟ^分析避免流動不平衡、短射等問題。同時獲得注射壓力和鎖模力的最低值，為經濟地選取注射機提供依據。保壓分析過程主要分析保壓是否合理，主要參數為頂出時的體積收縮率、縮痕指數等；流動分析包括充填和保壓兩個階段，用來模擬塑料熔體從注射點進入型腔開始，直到充滿整個型腔的流動過程。其目的是為了獲得最佳的保壓階段設置，從而盡可能地降低由保壓引起的塑件收縮、翹曲等質量缺陷，降低收縮率，通過建立正確的保壓條件，避免出現過保壓[13]。圖47給出了t=，所選注塑機的注射時間能滿足充填時間的要求；且圖47中紅色區(qū)域即兩個末端能夠同時充滿，充填相對平衡。圖47 充填時間模擬效果圖圖48分別給出了進澆點(N32856)、澆口位置(N32780)、最后充填位置(N5508)以及制件上任意取得兩點(N694N6715)上壓力隨時間的變化曲線?？梢娫谡麄€充填過程中各處的壓力比較平衡，且遠小于注射機能提供的最大注射壓力。圖48 壓力隨時間變化曲線圖體積溫度：充填過程中溫度較高的區(qū)域，℃，低于材料的降解溫度，說明注射溫度在合理范圍內。~℃范圍內（圖49），℃，溫差較小，在可接受的范圍內。圖49 流動前沿溫度圖圖410中熔接痕較多，主要存在于澆口的中間以及方形腔與細管接頭的地方，對比圖49熔體流動前沿的溫度可知熔接痕區(qū)域熔體溫度較高，因此質量較好，對制件的性能影響較小。圖410 可能出現熔接痕的位置如圖411氣穴主要分布于分型面上，可以通過分型面或小型芯間隙進行排氣，不需另設排氣槽。頂出時的體積收縮率和縮痕指數如圖412所示，除澆注系統(tǒng)部分，其他部分收縮均勻（約3%）且收縮較小；縮痕指數小，塑件質量能夠得到保證，能夠減小因收縮不均而引起的翹曲變形。圖411 可能出現氣孔的位置圖412 頂出時的體積收縮率冷卻過程應保證制件冷卻均勻、結束后達到頂出溫度以下、冷卻液溫升合理，主要查看回路冷卻介質溫度、回路的流動速率和雷諾數回路管壁溫度、凍結時間、最高溫度、平均溫度等；冷卻分析用來模擬塑料熔體在模具內的熱量傳遞情況，通過以上的分析并不斷從而可以判斷塑件冷卻效果的優(yōu)劣，優(yōu)化冷卻系統(tǒng)設置，縮短塑件的成型周期，提高生產速率，提高塑件的成型質量[14]。，雷諾數大于10000，滿足湍流的條件，可以達到較好的冷卻效果；℃℃，℃，溫升較小，各處冷卻效果較好、冷卻效率均勻；~℃范圍內，℃，小于5℃，以上參數均符合要求。圖413給出了制件各處的凍結時間，制品局部凍結時間較長，即頂出時還未完全結晶，此處可以通過改善塑件結構的方法進行優(yōu)化；而對于塑件的其它部分在冷卻結束后（t=50s）已經凍結且基本冷卻，可達到頂出的要求。圖413 制品的凍結時間總體來說，塑件的平均溫度分布如圖414，塑件整體冷卻均勻，除個別區(qū)域，可通過延長冷卻時間使制件達到頂出條件；冷卻條件合理，能夠減少因冷卻不均而造成的翹曲和變形。通過翹曲分析可以模擬塑件成型過程，對成型結果的翹曲變形進行預測，減少失誤，從而確定改進方案和措施。翹曲分析的目的就是預測模擬成型過程中發(fā)生翹曲變形的情況，查出發(fā)生翹曲的原因，從而優(yōu)化模具設計及工藝參數設置，以獲得高質量的塑件[14]。圖414 冷卻后的制件平均溫度總體翹曲變形圖如圖415，相對變形較小，即各參數設置較為合理。圖415 總體翹曲變形冷卻引起的翹曲變形較小，；收縮引起的翹曲變形較大，可繼續(xù)進行保壓分析改善收縮不均；108mm，變形非常小，可忽略不計?？傮w來說，經過Moldflow分析模擬，最終得到了合適的澆注系統(tǒng)尺寸，完善了注塑工藝參數，為模具設計和產品的制造工藝提供一定的參考。第5章 模具結構設計 分型面和型腔數量設計 分型面的選擇根據分型面的選擇原則，分型面應選擇在塑件的最大截面初以保證順利脫模，但濾清器外殼的最大截面并不在一個平面內，因此設計以斜面過渡來保證型芯和型腔的閉合，如圖51所示。如此設計分型面還能保證濾清器外殼外觀質量不受影響，毛刺及飛邊在邊緣處便于清除；該分型面還是模擬過程中可能出現氣泡的位置，有利于排除模具型腔內的氣體；最后確定型腔在定模側，保證分模后塑件留在動模一側，便于塑件的頂出。圖51 分型面的選擇 型腔數量的確定由于塑件尺寸相對較大，一模多腔的設計可能無法選用同時滿足注射量、注射壓力和鎖模力需求的注塑機，其相應的模架尺寸和成型零件也會很大，成本更高、加工制造的難度也會加大，同時也不利于使用過程中模具的運輸和安裝；而且塑件結構較復雜，有需要使用斜頂推出的部分，即零件成型后需要從側向取出，多模腔設計不能保證各個模腔向同側取件。綜合以上分析，確定對該塑件使用單模腔的設計。 澆注系統(tǒng)的補充設計澆注系統(tǒng)各部分的結構和尺寸已由模擬分析所確定，現對澆口套和定位圈等澆注系統(tǒng)零件進行補充設計。由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復接觸和碰撞，通常不直接開在定模上，而是將它單獨設計成澆口套套鑲入定模板內。由于受型腔或分流道的反壓力作用，主流道襯套會產生軸向移動，所以主流道襯套的軸向定位要可靠。本例中采用單獨的定位圈進行定位，以便于拆卸更換和采用更優(yōu)質的鋼材和熱處理[15]，切向采用防轉銷定位。澆口套材料采用碳素工具鋼T10A,熱處理淬火表面硬度為50～55HRC；定位圈加厚以減小主流道長度；澆口套上端與定位圈孔采用H7/k6過渡配合。定位圈與澆口套三維模型如圖52所示。 (a) 定位圈 (b) 澆口套圖52 定位圈與澆口套三維模型為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹，主流道設計成圓錐形，其錐度取3176。，過大會造成流速減慢，易成渦流，內壁粗糙度為Ra=。外壁與定模座板孔采用H7/m6過渡配合，Ra=。一級分流道為梯形截面，表面粗糙度取Ra=；二級分流道的表面粗糙度取Ra=，脫模斜度為3186。 成型零件設計根據對成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時需考慮它的機械加工性能和拋光性能。本例中塑件內形較復雜，故型芯、滑塊以及斜頂材料選用高合金工具鋼Cr12MoV；外形磨損相對較小，考慮使用壽命，型腔選擇P20[16]。 型腔結構的設計型腔用于成型制品的外表面。由于濾清器外殼的外表面連續(xù)且多為曲面或弧面，不適于拆分；采用整體嵌入式型腔結構更換方便、節(jié)約模具材料。圖53所示A處為較高的壁板，會在型腔上形成不易加工的深槽，因此設計成型腔嵌件，通過臺階固定在整體型腔上對該處進行成型。圖53 型腔側復雜結構及小型芯 如圖54所示，型腔鑲件與定模板采用10176。斜面定位配合，即左右方向和前后方向單側做成斜面，定模板底部圓角為R5，型腔鑲件配合圓角R3；安裝時將鑲件放入定模板后敲緊，然后用6個M8螺釘直接固定。按照經驗數據，型腔壁厚度取18mm，底板厚度取。圖54 型腔鑲件的固定 型芯結構的設計型芯用于形成制品的內表面。由于零件本身存在一處較高的肋板（如圖55 A處），在型芯上表現為不易加工的深而窄的槽，加上外殼主主體與濾芯管處的連接可以拆分（B處），因此確定主要的型芯設計為三部分鑲拼塊，有四處通孔（C處）和側邊的兩處深腔（D處）設計成小型芯，通過臺階安裝在主型芯上；E處的內部側向通孔采用斜頂進行成型。圖55 型芯側的復雜結構與定模側類似，見圖56中型芯與動模板采用10176。斜面定位配合、各鑲塊分別用M8螺釘固定。圖56 型芯鑲件的固定 側抽芯部分的結構設計濾清器外殼放置濾芯處的細長管狀結構與開模方向不一致，成型后必須通過側向分型才能取出塑件，因此通過滑塊帶動的側向抽芯機構對其進行成型。抽芯距，其中側孔深度h最大為81mm?？梢姵樾揪嗪荛L且側孔沒有斜度，所需的抽芯力較大，因此采用液壓抽芯。如圖57所示，滑塊與側向成型芯做成一體，滑塊末端和液壓缸芯的頭部分別用線切割做出一個T型槽，使液壓缸的動力施加到滑塊上。圖57 側抽芯滑塊及液壓缸缸芯加工制造時，先把滑塊T形槽板用螺釘鎖緊在模板上，并打上銷釘進行定位，然后再用T形刀加工出滑塊T形槽，以保證模板和滑塊滑板上的滑塊槽位置對準，滑塊能順利滑動。 成型斜頂部分設計圖54所示E處的內部通孔無法通過普通型芯進行成型，因此考慮采用斜頂來成型內表面。斜頂的成型部分寬度為18mm，推薦斜度為5~12176。，取8176。，則所需的斜頂推出高度應為。而實際上所設置的推出行程僅為66mm，不能滿足斜頂的側向行程的要求，又考慮斜頂推出側向分開一定距離后從側邊取件，可有效解決該問題。斜頂截面應在不干涉推出的情況下取較大值以保證強度，本設計中取1218mm；斜頂由型