【文章內(nèi)容簡介】 n：型腔數(shù)量，個(gè) t：成型周期，秒 y：成型費(fèi)用，元/時(shí) c：單個(gè)型腔模具制作費(fèi)，元/個(gè) a：多個(gè)型腔模具制作費(fèi)遞減率，% anc：模具費(fèi)用，元然后假設(shè)型腔數(shù)量計(jì)算進(jìn)行比較，求出A為最小值時(shí)的型腔數(shù)量，即為經(jīng)濟(jì)數(shù)量。由上式可知，要想A為最小，只要anc為最小，所以n為4。雖然模具的制造費(fèi)用隨型腔數(shù)量的增加而增加，但不與型腔數(shù)量成正比，所以每增加一個(gè)型腔其制造費(fèi)用有一個(gè)遞減率，遞減率由模具制造企業(yè)根據(jù)情況確定。綜合起來本模具采用一模四腔，既滿足塑件要求，又能提高生產(chǎn)效率。在確定了型腔數(shù)目之后，就要進(jìn)行型腔的排列方式設(shè)計(jì)。本塑件在注射時(shí)采用了一模四腔的形式，即模具需要四個(gè)型腔。考慮塑件帶側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，現(xiàn)有兩種排列方式選擇：【圖2－1】 型腔布局－1所示，四個(gè)型腔采用軸對(duì)稱布置，這種布置方式由于塑件本身的梯形結(jié)構(gòu)，可有效減少模具大小，降低模具成本，但這樣以來，模具四個(gè)方向各要布置一側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，增加了模具設(shè)計(jì)及加工的難度：－1所示，這種方式采用平面對(duì)成布置，雖然不如第一種布局方式緊湊，但由于其一側(cè)各布置兩個(gè)型腔，故只有兩個(gè)方向需要設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)，大大簡化了模具的設(shè)計(jì)。綜合以上兩種方案考慮，故擬定第二種型腔布局方式，其尺寸計(jì)算將在后面的設(shè)計(jì)中完成。第三章 塑件相關(guān)計(jì)算及注塑機(jī)的選擇【圖3－1】 投影面積計(jì)算塑件的投影面積可以通過PRO/ENGINEER 的分析模塊直接得出,如圖3－1所示：由分析可得：注塑件投影面積S=*4≈4035mm2 體積及質(zhì)量的計(jì)算也利用PRO/ENGINEER的分析模塊自動(dòng)計(jì)算獲得（塑件密度由《塑料模設(shè)計(jì)手冊》表1－4查得：ρ=），如圖3－2所示： 【圖3－2】 體積及質(zhì)量計(jì)算結(jié)果如下：體積 = +03 毫米^3曲面面積 = +03 毫米^2密度 = +00 公噸 / 毫米^3質(zhì)量 = +03 公噸故注塑件的體積為： V≈4= 質(zhì)量為： M≈＝（注：此處的塑件體積及質(zhì)量都不包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)）考慮塑件的外形尺寸、型腔數(shù)量、注射所需壓力及其它綜合情況，查《塑料模設(shè)計(jì)手冊》附表8，初步選用注射機(jī)為XSXY60型，其主要參數(shù)如下：結(jié)構(gòu)類型：臥式 理論注射量: 60cm3注射壓力：12200N/cm3鎖模力: 500kN最大注射面積:130cm2 最大模具厚度：200mm最小模具厚度：70mm噴嘴球半徑:12mm噴嘴孔直徑：4mm 查《塑料設(shè)計(jì)手冊》表1－4，聚碳酸脂的成型工藝參數(shù)可作如下選擇：成型溫度/℃：料桶溫度：后段：210240 中段：230280 前段：240285 噴嘴溫度：240250 模具溫度：90110注射壓力/MPa：80130第四章 分型面設(shè)計(jì)分開模具取出塑件的面稱為分型面，如何確定分型面位置，需要考慮的因素比較多。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件工藝性、精度、推出方法、模具制造、排氣等因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較。注射模有一個(gè)分型面或多個(gè)分型面，分型面的位置，一般垂直于開模方向，分型面的形狀有平面和曲面等。 分型面的確定主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：在安排制件在型腔中的方位時(shí)，要盡量避免與開模運(yùn)動(dòng)相垂直的方向避側(cè)凹或側(cè)孔。，但也有將分型面作減傾斜的平面或彎折面，或曲面，這樣的分型面雖加工困難，但型腔制造和制品脫模較易。有合模對(duì)中錐面的分型面，自然也是曲面。，還應(yīng)考慮以下幾種因素：，故分型面最好不要選在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。，當(dāng)制件的壁厚較大但內(nèi)孔較小時(shí)，則對(duì)型芯的包緊力很小，常不能確切判斷制件中留在型芯上還是在凹模內(nèi)。這時(shí)可將型芯和凹模的主要部分都設(shè)在動(dòng)模邊，利用頂管脫模，當(dāng)制件的孔內(nèi)有管件（無螺紋連接）的金屬嵌中時(shí)，則不會(huì)對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力。根據(jù)本塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為了方便塑件澆注后脫模、排氣、塑件的外觀質(zhì)量等要求，主分型面的位置選擇如下圖所示：【圖4－1】 分型面第五章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是塑料熔體自注射機(jī)的噴嘴射出后，到進(jìn)入模具型腔以前所流動(dòng)的一段路徑的總稱，主要應(yīng)包括主流道、分流道、進(jìn)料口、冷料穴等幾部分。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮塑料成型特性、塑件大小及形狀、型腔數(shù)、注射機(jī)安裝板大小等因素?！緢D5－1】進(jìn)料口分析在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，我們首先要選定進(jìn)料口位置，為選擇合適的進(jìn)料口位置，采用MoldFlow Plastic Adviser分析軟件對(duì)塑料進(jìn)行分析，以便得到最合適的進(jìn)料口，分析結(jié)果如下圖所示：由MoldFlow分析結(jié)果不難看出，最佳的進(jìn)料口位置應(yīng)為塑件的中間部位，但考慮塑件結(jié)構(gòu)因素，選定進(jìn)料口為塑件上部圓弧形凹處，采用點(diǎn)澆口形式，又模具設(shè)計(jì)為一模四腔，并且綜合型腔布局，擬定澆注系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如下圖所示（對(duì)成布置）：【圖5－2】澆注系統(tǒng)主流道為直接與注射機(jī)的噴嘴連接的部分，一般為圓錐形，錐度為α＝2176?！?6176。，對(duì)于粘度較大的熔體也可考慮稍微增大錐角，此處的主流道錐角：α＝5176?！緢D5－3】主流道各部分尺寸主流道直徑的決定，主要取決于主流道內(nèi)熔體的剪切速率。但在具體設(shè)計(jì)時(shí)，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取一合適的值做為主流道小端直徑d，～1mm左右，通常取d=3～6mm，查《型腔模具設(shè)計(jì)與制造》表3－5，當(dāng)材料為PC，注射機(jī)最大注射量為60g時(shí)，選取d=5mm，故主流道各部分直徑如下圖所示（其中L需根據(jù)模板厚度確定）：分流道的設(shè)計(jì)原則即應(yīng)使熔體較快地沖滿整個(gè)型腔，流動(dòng)阻力小，熔體溫降小，并且能將熔體均衡地分配到各個(gè)型腔。分流道截面形狀和尺寸：常見的分流道截面形狀有圓形、半圓形、U形、梯形、矩形等，其中：圓形截面分流道比表面積最小，熱量不容易散失，流動(dòng)阻力最小，但它需要同時(shí)開設(shè)在兩塊模板上，要保證兩半圓完全吻合，制造較困難；梯形截面分流道較容易加工，熱量損失和阻力也不大，是最常用的形式。綜合各方面因素考慮，此處分流道截面為梯形形式。分流道直徑的計(jì)算，可由以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： （《塑料模設(shè)計(jì)手冊》公式5－）式中：D——各級(jí)分流道的直徑（mm）； W——流經(jīng)該分流道的熔體重量（g）； L——流過W熔體的分流道長度（mm）?！緢D5－4】分流道經(jīng)估算得第一級(jí)和第二級(jí)分流道的直徑分別為D1≈5mm,D2≈4mm，故各級(jí)分流道的尺寸如下圖所示：第三級(jí)分流道（即與進(jìn)料口相連的那段分流道）設(shè)計(jì)為圓錐形，以便于脫模，其尺寸如圖5－5所示： 【圖5－5】分流道 進(jìn)料口也稱澆口，進(jìn)料口的形式也有很多種，此處采用的是點(diǎn)進(jìn)料口的形式。 點(diǎn)進(jìn)料口的直徑通常以下式計(jì)算： (《注塑模具設(shè)計(jì)》公式5－)式中：d——點(diǎn)進(jìn)料口直徑（mm）； n——系數(shù)，依塑料種類而異，其中PC對(duì)應(yīng)為n＝ c——依塑件壁厚而異的系數(shù)。這里我們直接查《塑料模設(shè)計(jì)手冊》表5－46，得d＝【圖5－6】儲(chǔ)料井此外，點(diǎn)進(jìn)料口與分流道的連接需要通過一個(gè)儲(chǔ)料井，其具體形式如圖所示：冷料穴是為了防止冷料穴進(jìn)入澆注系統(tǒng)的流道和型腔,從而影響注塑成型和塑料件質(zhì)量而開設(shè)的容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料井穴,本設(shè)計(jì)中冷料穴開設(shè)在主流道的末端。定位圈是使?jié)部谔缀妥⑸錂C(jī)噴嘴孔對(duì)準(zhǔn)定位所用。定位圈直經(jīng)D為與注射機(jī)定位孔配合直經(jīng)，應(yīng)按選用注射機(jī)的定位孔直經(jīng)確定。～，以便裝模。定位圈一般采用45號(hào)鋼或Q275鋼。定位圈內(nèi)六角螺釘固定在模板時(shí)，一般用兩個(gè)以上的M6～M8的內(nèi)六角螺釘，本設(shè)計(jì)采用四個(gè)M6螺釘固定。澆口套的材料為T硬度HRC45；定位圈的材料為45剛，硬度HRC50,其尺寸設(shè)計(jì)如下圖所示：【圖5－7】澆口套與定位圈在PRO/ENGINEER軟件模具模塊中進(jìn)行分模及澆注系統(tǒng)創(chuàng)建后，即可自動(dòng)產(chǎn)生鑄模件，也就是注射成型時(shí)包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的注射件，為了能夠更好的分析塑件的注射成型性能，我們還是使用MoldFlow分析軟件對(duì)其進(jìn)行模流分析。本設(shè)計(jì)使用的是MoldFlow MPA模塊，即Mold Plastic Adviser，使用MoldFlow MPA可對(duì)塑件進(jìn)行簡單的成型工藝分析，包括最佳澆口位置選擇（前面已經(jīng)使用）、流動(dòng)分析，填充性能分析、成型質(zhì)量預(yù)測、氣泡與熔接痕分析，收縮痕分析等，如果要對(duì)塑件進(jìn)行精確分析，還必須使用MoldFlow設(shè)計(jì)軟件的MPI模塊，這里只進(jìn)行簡單分析，故只需使用MPA即可，使用MPA分析前需設(shè)定成型條件，由前面的設(shè)計(jì)選擇成型條件為：預(yù)熱溫度：115℃；料桶溫度：275℃，注射最大壓力－130MPa；高壓時(shí)間：【圖5－8】沖模時(shí)間【圖5－9】填充質(zhì)量【圖5－10】成型壓力【圖5－11】壓力降【圖5－12】流動(dòng)前沿溫度【圖5－13】成型質(zhì)量【圖5－14】熔接痕【圖5－15】氣泡表51 模流分析報(bào)告表 Moldability:Your part can be easily filled but part quality may be unacceptable.Confidence:MediumInjection Time: secInjection Pressure: MPaWeld Lines:YesAir Traps:YesShot Volume : Filling Clamp Force: tonnePacking Clamp Force Estimate @20%:( )MPa tonnePacking Clamp Force Estimate @80%:( )MPa tonnePacking Clamp Force Estimate @120%:( )MPa tonneClamp Force Area: Cycle Time: sec由以上分析可知，塑件較容易充模，但塑件質(zhì)量可能存在問題，塑件可能產(chǎn)生熔接痕及氣泡等缺陷，但成型條件如壓力，溫度等均符合要求，而澆口位置已靠近最佳澆口，故缺陷產(chǎn)生條件應(yīng)為塑件本身結(jié)構(gòu)所致。解決辦法：如結(jié)構(gòu)允許，可考慮更改塑件結(jié)構(gòu)，如使塑件壁厚趨向均勻等。第六章 模架選用及注射參數(shù)校核通過前面的設(shè)計(jì)及計(jì)算工作，便可以根據(jù)所定內(nèi)容確定模架。模架部分可以自己設(shè)計(jì)，也可以選用標(biāo)準(zhǔn)模架；在生產(chǎn)現(xiàn)場模具設(shè)計(jì)過程中，盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模架，確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式，規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)件有很大一部分已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，隨時(shí)可在市場上買到，這對(duì)縮短制造周期，降低制造成本時(shí)極其有用的。而標(biāo)準(zhǔn)件則包括通用標(biāo)準(zhǔn)件及模具專用標(biāo)準(zhǔn)件兩大類。通用標(biāo)準(zhǔn)件如緊固件等。模具專用標(biāo)準(zhǔn)件如定位圈、澆口套、推桿、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模具專用彈簧、冷卻及加熱元件等。此外，在模架尺寸確定之后，對(duì)模具有關(guān)零件進(jìn)行必要的強(qiáng)度或剛度校核，看所選模架是否符合要求，尤其對(duì)大型模具，這一點(diǎn)尤為重要。模架選擇：這里我們選用的模