【文章內(nèi)容簡介】 低模具設(shè)計工作量，節(jié)約原材料，降低成本，在保證質(zhì)量的前提下盡量簡化模具結(jié)構(gòu)。 大學四年的本科學習即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應用。 在完成大學四年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，在指 導老師的協(xié)助下，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍，設(shè)計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計。 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 成型塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性分析 尺寸精度度分析： 選擇塑料制件尺寸精度最高的尺寸進行分析，如下圖 211孔的直徑 d=4mm 來確定塑件尺寸精度等級；該孔要求較高，精度也高，由于塑件精度是 IT8級，而模具的精度一般比塑件要高 2級左右，經(jīng)查選用 IT6級制造，塑件其他尺寸均按該精度等級制 造。 圖 211 塑件 粗糙度分析： 雖然前蓋表面要求不高，但也不能在表面上留下缺陷，由塑料制件的粗糙度確定模具的粗糙度，模具的粗糙度比塑料制件的粗糙度小一級。按該要求可選用模具的粗糙度為 m? 。塑件開模時留在粗糙度大的凸模一側(cè) . 斜度設(shè)計： 便于拔模和留模。參考實用注塑模具設(shè)計手冊中 ABS 在 135 尺寸長度下的拔模斜度，取 1。 的拔模 斜度 壁厚設(shè)計：壁厚應均勻，薄壁處是否有強度。 ABS 的最小壁厚為 ，在壁厚太厚處要開設(shè)冷卻水道。 增加剛性，減 小變形的結(jié)構(gòu)設(shè)計：加強筋，邊緣的加強角設(shè)計、螺紋、嵌件設(shè)計? 塑件三維 CAD 建模及 CAE分析 塑件三維造型 利用 CAD 建模，完成三維零件的設(shè)計如圖 221 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 圖 212 塑件三維實體 CAE 分析及其結(jié)果 最佳澆口位置分布分析 A方案 B方案 表 221最佳澆口分析 我通過對塑件的分析覺得采用直接澆口比較容易充型，但還是以點澆口充型進行了 CAE 分析，現(xiàn)在從分析結(jié)果比較哪一種方案更好。 表 221 中可以看到由紅到藍不同的顏色，紅色的位置是澆口分布最差的位置，而藍色的地方卻是最佳的澆口位置分布。我們在選折澆口的時候可以根據(jù)此圖和實際情況（比如：分型面的設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)等）來確定在選擇好最佳澆口位置后，便可以開始第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 對塑件進行模流分析，包括注射時間分布、注射質(zhì)量分布、注射壓力分布、注射壓力損失分布、注射溫度分布、注射 熔 接痕，氣泡多少。 如表中兩種方案所示，分別進行分析。 注射時間分布分析比較 在選擇好最佳澆口位置后，便可以開始對塑件進行模析了。首先看看注射時間的分布情況。如下表 22所示，紅色的地方注射時間最短，而藍色的地方是注射時間最長的地方 .B方案的注射的時間差 ，對比 A 方案我們可以知道 B 方案要的時間要少得多得多，注射時間短則充型質(zhì)量要好些。該時間為塑件的參考注射時間，并不是塑件的真實的注射時間，但我們可以參考該時間來設(shè)計模具 A方案 B方案 表 222注射時間比較 注射質(zhì)量分布分析 由質(zhì)量分布分析表 23 中可以看到有三種不同的顏色，綠色和黃色和紅色。其中綠色代表質(zhì)量最佳的分布情況，而黃色則表示一般質(zhì)量的分布情況。紅色表示質(zhì)量最差的分布情況，塑件注射質(zhì)量可行，但應該對紅色的部分進行考慮以達到最佳的質(zhì)量。其中 B方案充型質(zhì)量明顯比 A方案要好。 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 A方案 B方案 表 223成型質(zhì)量比較 注射壓力分布分析 由注射壓力分布圖 225 可以看到由藍到紅的不同顏色，表示不同的壓力分布情況。藍色表示壓力最小的分 布位置，橘紅色表示壓力最大的分布位置，藍色變到橘紅色的其他顏色則表示壓力的變化位置。我們可以看到離澆口近的位置壓力大，隨著距澆口距離的變化，壓力也逐步變小，這和我們預想是一致的。 A方案的壓力差為 9MPa。但是有藍色的地方， B 方案壓力全是黃色以上，狀態(tài)較好。 A 方案 B 方案 表 224 注射壓力比較 注射壓力損失分布分析 由注射壓力損失分布分析如表 25所示，可以看到由藍色到紅色的不同分布情況， B方案中壓力損失較小 . 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 12 A方案 B 方案 表 225 壓力損失比較 通過表 25和 25 可以看到此二圖是相對應的，注射壓力小的地方則壓力損失大，注射壓力大的地方壓力損失小。其壓力損失為 20MPa 左右。 注塑溫度分布分析 大 部分溫度分布在允許范圍之內(nèi)，但在一些較薄區(qū)域，料流前峰溫度非常低，需要適當調(diào)整注塑工藝參數(shù) , 以免在這些區(qū)域產(chǎn)生短射和應力集中。 觀察表 226 可發(fā)現(xiàn)兩種方案的充型溫度都很好，保持了紅色的狀態(tài)，這能使料流成功的充滿型腔。 A方案 B方案 表 226成型溫度比較 熔接痕 ,氣泡比較 如表 227中可知 B方案 有 較多的 熔接痕， 其主要原因四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 13 是塑件有小孔和凸起，如果再采用點澆口的話效果將會更差，出現(xiàn)更多的熔接痕。絕大多數(shù)的熔接痕分布在凸起和棱處。 要移動和消除熔接痕，我們 可以 修改塑件的壁厚和澆口的位置。在不影響塑件本身的強度和裝配的前提下，要在熔接痕位置處對塑件壁厚進行適當處理，同時通過適當?shù)墓に囌{(diào)整，盡量減少熔接痕的產(chǎn)生。 大部分氣 泡 出現(xiàn)在邊 緣部分 ，因此除了頂部，其他區(qū)域不易發(fā)生燒焦和短射現(xiàn)象。為了防止氣 泡 ，也為了得到更好的熔接痕，必須減小頂面末端的厚度，不 過該模具主要還是通過分型面排氣。 A 方案 B 方案 表 227 氣泡熔接痕比較 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 14 綜上所述，方案 B 比起方案 A 有更好的充型質(zhì)量，更快的充型速度，要好得多，所以選擇 B 種方案， 根據(jù) CAE分析結(jié)論進行模具工藝設(shè)計 型腔數(shù)量的決定 （型腔數(shù)必需同時滿足：交貨期、注塑機最大注塑質(zhì)量、注塑機的塑化能力、鎖模力和模板尺寸） 由交貨期計算型腔數(shù) ? ?1 .0 5 3600 ch o mNtn t t t?? ? (21) 式中 : —— 故障系數(shù)（以 5％計） N—— 副模具定貨量（件） N=110000 件 tc—— 成型周期（ s） （注射時間 +保壓時間 15S+取件時間 11S） 27S t0—— 從定貨到交貨時間（月） t0= 4 個月 tm—— 模具制造時間（月） tm= 個月 th—— 所在廠的每月工作時間計／月） th=208 小時 /月 所以代入相關(guān)數(shù)據(jù)得： n= 50. 1 1 2 71 . 0 5 13 6 0 0 ( ) 3 6 0 0 2 0 8 ( 4 0 5 )chmNtt t t ??? ? ?? ? ? ? ? 取 n=1 由公稱塑化能力求型腔數(shù) / 3 6 0 0iKM T mn m ?? 澆 (22) 式中， K— 注塑機的最大注射量的利用系數(shù) M— 注射機的公稱塑化量 110g/s T— 注塑周期 28s M 澆 澆注系統(tǒng)的凝料質(zhì)量 20g M i— 一個制品的質(zhì)量 60g 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 15 n =(*110*2820)/601 取 n=1 根據(jù)最大注射質(zhì)量求型腔數(shù) 型腔數(shù)量計算： mnq?? (23) 實際注塑量 ： somm %85?? （注人模具時由于流動阻力增加，加大了沿螺桿逆流量，再考慮安全系數(shù)取為機器最大注塑能力的 85％。）。 270g/cm （最大注射量） * （ ABS密度） =297 q ： 1 個塑件與均分到的澆注系統(tǒng)的質(zhì)量質(zhì)量之和 (80g)，當 n 不到 1 時則應改用較大的機器。 n =297* 型腔布置 考慮到塑件要側(cè)向抽芯機構(gòu)，為簡化模具 采取一模一腔。塑件形狀所限制性采用直澆口。 澆注系統(tǒng)設(shè)計三維圖 圖 231澆注系統(tǒng) 確定分型面 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 分型面的位置要有利于模具加工，排氣、脫模及成型操作，塑料制件的表面質(zhì)量等。 型腔分型面位置的設(shè)計 ,為了得到更好的外表質(zhì)量 分型面優(yōu)選在 方便脫模，制件留在動模邊， 從制件的推出裝置設(shè)置方便考慮。 包緊力大的在動模邊 故將凹模放在定模邊 同心度要求 ： 要求同心的部分放在模具分型面的同一側(cè) 。 考慮到有側(cè)向抽芯和排氣： 分型面作為主要排氣面，料流的末端在分型面上以利排氣。且利于分型。 終上所述采用三分型面，分型面 1控制斜梢側(cè)向抽芯，分型面 2控制鑲塊以使內(nèi)側(cè)凹脫模 , 分型面 3 選在前蓋底部以取出制件。如下圖 : 圖 232 分型面 分型面三維形狀如下 圖 233分型面三維造型 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 17 確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng) 在設(shè)計澆注系統(tǒng)時應考慮下列有關(guān)因素： ⑴塑料成型特性：設(shè)計澆注系統(tǒng)應適應所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質(zhì)量。 ⑵模具成型塑件的型腔數(shù)：設(shè)置澆注系統(tǒng)還應考慮到模具是一模一腔，澆注系統(tǒng)直接為直澆道。 ⑶塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術(shù)要 求等因素，結(jié)合選擇分型面同時考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式、進料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應注意防止流料直接沖擊嵌件及細弱型芯受力不均以及應充分估計可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問題，從而采取相應的措施或留有修整的余地。 ⑷塑件外觀：設(shè)置澆注系統(tǒng)時應考慮到去除、修整進料口方便，同時不影響塑件的外表美觀。本模具直接在拉料桿作用下去除進料口。 ⑸注射機安裝模板的大?。涸谒芗队懊娣e比較大時，設(shè)置澆注系統(tǒng)時應考慮到注射機模板大小是否允許，并應防止模具偏單邊開設(shè)進料口，造成注射時受力不勻。 成型效率：在大量生產(chǎn)時設(shè)置澆注系 統(tǒng)還應考慮到在保證成型質(zhì)量的前提下盡量縮短流程，減少斷面積以縮短填充及冷卻時間，縮短成型周期，同時減少澆注系統(tǒng)損耗的塑料。 ⑺冷料：在注射間隔時間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，故設(shè)計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施。本模具冷料井即為前蓋的中間的孔的部份。在開模時被拉料桿頂出。 主流道和主流道襯套結(jié)構(gòu) 主流道固化時間要求： 為了有效地傳遞保壓壓力，澆注系統(tǒng)主流道及其附近的塑料熔體應該最后固化。 ⑴臥式注塑機主流道結(jié)構(gòu)設(shè)計要點 ： 錐角、粗糙度加工劃痕方向要求 ：圓錐形主流 道，錐角 =?2 ～ ?4 ；取 ?4 。內(nèi)壁粗糙度值 Ra＝ ? m以下；機械加工劃痕不得垂直于脫出方向；加工腐蝕性材料還應將流道的內(nèi)孔鍍鉻。 主流道與噴嘴結(jié)構(gòu) ：接觸處多作成半球形的凹坑，凹坑球半徑 R2 應比噴嘴球頭半徑 R1大 l～ 2mm。取 1mm 主流道小端直徑 ：應比注塑機噴出孔直徑約大 ～ lmm 常取 mm84?? 。取 5mm。 主流道大端直徑 ：應比分流道深度大 15mm 以上，錐角一般取 2O一 6O。取 4 度 . 主流道村套結(jié)構(gòu) ：設(shè)計成獨立的； 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 (2) 主流道流動分析 SQ =pQ/? （ scm3 ） (24) 式中 : SQ :主流道的體積流率（ scm3 ）