【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 2) ，暫時(shí)取2s；由于PP單位熱流量較大，故冷卻時(shí)間取到40s；塑件推出時(shí)間一般取8s。因此成型周期。3) 所以每小時(shí)的注射次數(shù)為次；單位時(shí)間內(nèi)注入模具的熔體質(zhì)量。4) 查手冊(cè)得到單位PP塑件凝固時(shí)所放出的熱量；設(shè)入水口溫度，出水口溫度，；則冷卻水的體積流根據(jù)手冊(cè)推薦值，取。5) 冷卻水在管內(nèi)流速：6) 查表可得到系數(shù)，則冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù)為：7) 冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積：8) 冷卻水管的總長(zhǎng)度：根據(jù)以上對(duì)冷卻水道長(zhǎng)度的估算，結(jié)合塑件本身結(jié)構(gòu)，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(kāi)設(shè)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(cè)；型芯深腔部分設(shè)置兩條帶隔水板的水道，一條直徑為Ф12mm，開(kāi)設(shè)在隔水板水道開(kāi)在小型芯上、引導(dǎo)水道開(kāi)在型芯固定板上；另一條直徑Ф16mm，開(kāi)在型芯上，出入水口均在同側(cè)。以上設(shè)置的冷卻水道總長(zhǎng)約為715mm，大于理論計(jì)算值。圖45 冷卻水道布置圖 設(shè)置分析工藝參數(shù)結(jié)合材料的推薦工藝參數(shù)和成型窗口分析得到的最佳工藝參數(shù)，確定最后的分析工藝參數(shù)如下：計(jì)算收縮率2%成型時(shí)間：注射2s保壓26s冷卻50s開(kāi)模時(shí)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(dòng)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(shí)達(dá)到峰值，在24s時(shí)降為0，由此可判斷第一段保壓結(jié)束時(shí)間為（2+24）/2=13s，除去注射時(shí)間第一段保壓11s；又澆口凍結(jié)時(shí)間為26s，故第二段保壓時(shí)間為15s；塑件收縮率較大，為保證有效補(bǔ)縮取保壓壓力為55MPa（在推薦范圍內(nèi)），最終得到保壓曲線如圖46。圖46 保壓曲線的確定 注塑過(guò)程分析結(jié)果對(duì)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(guò)程的合理性由充填時(shí)間、流動(dòng)前沿的溫度、體積溫度、壓力、氣穴、熔接痕等結(jié)果來(lái)表征。充填分析可以對(duì)塑料熔體從開(kāi)始進(jìn)入型腔直至充滿型腔的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行模擬。根據(jù)模擬結(jié)果，可以得到塑料熔體在型腔中的充填行為報(bào)告，獲得最佳澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，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(duì)塑件的完全充填等?？赏ㄟ^(guò)分析避免流動(dòng)不平衡、短射等問(wèn)題。同時(shí)獲得注射壓力和鎖模力的最低值，為經(jīng)濟(jì)地選取注射機(jī)提供依據(jù)。保壓分析過(guò)程主要分析保壓是否合理，主要參數(shù)為頂出時(shí)的體積收縮率、縮痕指數(shù)等；流動(dòng)分析包括充填和保壓兩個(gè)階段，用來(lái)模擬塑料熔體從注射點(diǎn)進(jìn)入型腔開(kāi)始，直到充滿整個(gè)型腔的流動(dòng)過(guò)程。其目的是為了獲得最佳的保壓階段設(shè)置，從而盡可能地降低由保壓引起的塑件收縮、翹曲等質(zhì)量缺陷，降低收縮率，通過(guò)建立正確的保壓條件，避免出現(xiàn)過(guò)保壓[13]。圖47給出了t=，所選注塑機(jī)的注射時(shí)間能滿足充填時(shí)間的要求；且圖47中紅色區(qū)域即兩個(gè)末端能夠同時(shí)充滿，充填相對(duì)平衡。圖47 充填時(shí)間模擬效果圖圖48分別給出了進(jìn)澆點(diǎn)(N32856)、澆口位置(N32780)、最后充填位置(N5508)以及制件上任意取得兩點(diǎn)(N694N6715)上壓力隨時(shí)間的變化曲線?？梢?jiàn)在整個(gè)充填過(guò)程中各處的壓力比較平衡，且遠(yuǎn)小于注射機(jī)能提供的最大注射壓力。圖48 壓力隨時(shí)間變化曲線圖體積溫度：充填過(guò)程中溫度較高的區(qū)域，℃，低于材料的降解溫度，說(shuō)明注射溫度在合理范圍內(nèi)。~℃范圍內(nèi)（圖49），℃，溫差較小，在可接受的范圍內(nèi)。圖49 流動(dòng)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(xì)管接頭的地方，對(duì)比圖49熔體流動(dòng)前沿的溫度可知熔接痕區(qū)域熔體溫度較高，因此質(zhì)量較好，對(duì)制件的性能影響較小。圖410 可能出現(xiàn)熔接痕的位置如圖411氣穴主要分布于分型面上，可以通過(guò)分型面或小型芯間隙進(jìn)行排氣，不需另設(shè)排氣槽。頂出時(shí)的體積收縮率和縮痕指數(shù)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?。豢s痕指數(shù)小，塑件質(zhì)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(xiàn)氣孔的位置圖412 頂出時(shí)的體積收縮率冷卻過(guò)程應(yīng)保證制件冷卻均勻、結(jié)束后達(dá)到頂出溫度以下、冷卻液溫升合理，主要查看回路冷卻介質(zhì)溫度、回路的流動(dòng)速率和雷諾數(shù)回路管壁溫度、凍結(jié)時(shí)間、最高溫度、平均溫度等；冷卻分析用來(lái)模擬塑料熔體在模具內(nèi)的熱量傳遞情況，通過(guò)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(shè)置，縮短塑件的成型周期，提高生產(chǎn)速率，提高塑件的成型質(zhì)量[14]。，雷諾數(shù)大于10000，滿足湍流的條件，可以達(dá)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(nèi)，℃，小于5℃，以上參數(shù)均符合要求。圖413給出了制件各處的凍結(jié)時(shí)間，制品局部?jī)鼋Y(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，即頂出時(shí)還未完全結(jié)晶，此處可以通過(guò)改善塑件結(jié)構(gòu)的方法進(jìn)行優(yōu)化；而對(duì)于塑件的其它部分在冷卻結(jié)束后（t=50s）已經(jīng)凍結(jié)且基本冷卻，可達(dá)到頂出的要求。圖413 制品的凍結(jié)時(shí)間總體來(lái)說(shuō)，塑件的平均溫度分布如圖414，塑件整體冷卻均勻，除個(gè)別區(qū)域，可通過(guò)延長(zhǎng)冷卻時(shí)間使制件達(dá)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(guò)翹曲分析可以模擬塑件成型過(guò)程，對(duì)成型結(jié)果的翹曲變形進(jìn)行預(yù)測(cè)，減少失誤，從而確定改進(jìn)方案和措施。翹曲分析的目的就是預(yù)測(cè)模擬成型過(guò)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(shè)計(jì)及工藝參數(shù)設(shè)置，以獲得高質(zhì)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(duì)變形較小，即各參數(shù)設(shè)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(jìn)行保壓分析改善收縮不均；108mm，變形非常小，可忽略不計(jì)?？傮w來(lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)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(shù)，為模具設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的制造工藝提供一定的參考。第5章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 分型面和型腔數(shù)量設(shè)計(jì) 分型面的選擇根據(jù)分型面的選擇原則，分型面應(yīng)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(gè)平面內(nèi)，因此設(shè)計(jì)以斜面過(guò)渡來(lái)保證型芯和型腔的閉合，如圖51所示。如此設(shè)計(jì)分型面還能保證濾清器外殼外觀質(zhì)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(guò)程中可能出現(xiàn)氣泡的位置，有利于排除模具型腔內(nèi)的氣體；最后確定型腔在定模側(cè)，保證分模后塑件留在動(dòng)模一側(cè)，便于塑件的頂出。圖51 分型面的選擇 型腔數(shù)量的確定由于塑件尺寸相對(duì)較大，一模多腔的設(shè)計(jì)可能無(wú)法選用同時(shí)滿足注射量、注射壓力和鎖模力需求的注塑機(jī)，其相應(yīng)的模架尺寸和成型零件也會(huì)很大，成本更高、加工制造的難度也會(huì)加大，同時(shí)也不利于使用過(guò)程中模具的運(yùn)輸和安裝；而且塑件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，有需要使用斜頂推出的部分，即零件成型后需要從側(cè)向取出，多模腔設(shè)計(jì)不能保證各個(gè)模腔向同側(cè)取件。綜合以上分析，確定對(duì)該塑件使用單模腔的設(shè)計(jì)。 澆注系統(tǒng)的補(bǔ)充設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)各部分的結(jié)構(gòu)和尺寸已由模擬分析所確定，現(xiàn)對(duì)澆口套和定位圈等澆注系統(tǒng)零件進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)。由于主流道要與高溫塑料和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開(kāi)在定模上，而是將它單獨(dú)設(shè)計(jì)成澆口套套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。由于受型腔或分流道的反壓力作用，主流道襯套會(huì)產(chǎn)生軸向移動(dòng)，所以主流道襯套的軸向定位要可靠。本例中采用單獨(dú)的定位圈進(jìn)行定位，以便于拆卸更換和采用更優(yōu)質(zhì)的鋼材和熱處理[15]，切向采用防轉(zhuǎn)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(zhǎng)度；澆口套上端與定位圈孔采用H7/k6過(guò)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(shè)計(jì)成圓錐形，其錐度取3176。，過(guò)大會(huì)造成流速減慢，易成渦流，內(nèi)壁粗糙度為Ra=。外壁與定模座板孔采用H7/m6過(guò)渡配合，Ra=。一級(jí)分流道為梯形截面，表面粗糙度取Ra=；二級(jí)分流道的表面粗糙度取Ra=，脫模斜度為3186。 成型零件設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)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(qiáng)度、耐磨性及良好的抗疲勞性能，同時(shí)需考慮它的機(jī)械加工性能和拋光性能。本例中塑件內(nèi)形較復(fù)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(duì)較小，考慮使用壽命，型腔選擇P20[16]。 型腔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)更換方便、節(jié)約模具材料。圖53所示A處為較高的壁板，會(huì)在型腔上形成不易加工的深槽，因此設(shè)計(jì)成型腔嵌件，通過(guò)臺(tái)階固定在整體型腔上對(duì)該處進(jìn)行成型。圖53 型腔側(cè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)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(cè)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(shí)將鑲件放入定模板后敲緊，然后用6個(gè)M8螺釘直接固定。按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，型腔壁厚度取18mm，底板厚度取。圖54 型腔鑲件的固定 型芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)型芯用于形成制品的內(nèi)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(xiàn)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(shè)計(jì)為三部分鑲拼塊，有四處通孔（C處）和側(cè)邊的兩處深腔（D處）設(shè)計(jì)成小型芯，通過(guò)臺(tái)階安裝在主型芯上；E處的內(nèi)部側(cè)向通孔采用斜頂進(jìn)行成型。圖55 型芯側(cè)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)與定模側(cè)類似，見(jiàn)圖56中型芯與動(dòng)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(cè)抽芯部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)濾清器外殼放置濾芯處的細(xì)長(zhǎng)管狀結(jié)構(gòu)與開(kāi)模方向不一致，成型后必須通過(guò)側(cè)向分型才能取出塑件，因此通過(guò)滑塊帶動(dòng)的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行成型。抽芯距，其中側(cè)孔深度h最大為81mm?？梢?jiàn)抽芯距很長(zhǎng)且側(cè)孔沒(méi)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(cè)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(gè)T型槽，使液壓缸的動(dòng)力施加到滑塊上。圖57 側(cè)抽芯滑塊及液壓缸缸芯加工制造時(shí)，先把滑塊T形槽板用螺釘鎖緊在模板上，并打上銷釘進(jìn)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(duì)準(zhǔn)，滑塊能順利滑動(dòng)。 成型斜頂部分設(shè)計(jì)圖54所示E處的內(nèi)部通孔無(wú)法通過(guò)普通型芯進(jìn)行成型，因此考慮采用斜頂來(lái)成型內(nèi)表面。斜頂?shù)某尚筒糠謱挾葹?8mm，推薦斜度為5~12176。，取8176。，則所需的斜頂推出高度應(yīng)為。而實(shí)際上所設(shè)置的推出行程僅為66mm，不能滿足斜頂?shù)膫?cè)向行程的要求，又考慮斜頂推出側(cè)向分開(kāi)一定距離后從側(cè)邊取件，可有效解決該問(wèn)題。斜頂截面應(yīng)在不干涉推出的情況下取較大值以保證強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)中取1218mm；斜頂由型