【文章內(nèi)容簡介】 國 Moldflow 公司開發(fā)的流動(dòng)分析軟件， Moldflow 可模擬注塑模具填充過程、保壓過程、冷卻過程，進(jìn)行翹曲分析、充填分析，以幫助設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)之初就發(fā)現(xiàn)模具工藝方案上可能存在的問題。對(duì)冷卻過程進(jìn)行分析，可以計(jì)算出冷卻時(shí)間及成型周期。模流分析的最終目的是獲得最佳澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以及最佳工藝參數(shù)設(shè)定，保證產(chǎn)品質(zhì)量。在塑件均勻冷卻前提下，優(yōu)化冷卻管道布局，縮短冷卻時(shí)間及成型周期，提高生產(chǎn)效率 [8] [9] 。 （ 3） Master CAM 軟件 Master CAM 是美國 CNC 系統(tǒng)公司開發(fā)的 主要用于機(jī)械產(chǎn)品加工模擬 的運(yùn)行在 PC 平臺(tái)上的 3D圖形集成系統(tǒng) [11]。能完成各種類型數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)編程，包括數(shù)控銑床 ((2~5軸 )、車床 (可帶 C 軸 )、線切割機(jī) ((4 軸 )、激光切割機(jī)、加工中心等的編程加工。 模具設(shè)計(jì)中，采用 Master CAM 主要進(jìn)行型芯型腔加工刀路分析，確定加工方案和工藝可行性。 第二章 注塑工藝分析 塑料制品是利用塑料成型方法生產(chǎn)的零件，為了實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)、低成本和高效率的生產(chǎn)，需要塑件本身具有良好的成型工藝性能。 塑件圖紙分析 彎頭是管道安裝中常用的一種連接用管件，連接兩根公稱通徑相同或者不同的管子，使管路作一定角度轉(zhuǎn)彎。分析直角彎頭塑件零件圖可知，彎頭整體為圓柱形，其重要尺寸為尺寸 82mm，以及彎頭與管路連接處 φ 孔，該孔為配合孔，尺寸要求嚴(yán)格控制，在零件圖紙上，其尺寸未予標(biāo)注公差，根據(jù)（ GB/T 1448693）查得其精度等級(jí)為 MT5 級(jí)。中間有側(cè)槽，彎頭軸線為圓弧與直線組合， 不好采用旋轉(zhuǎn)抽芯，可設(shè)計(jì)彎頭內(nèi)部采用組合側(cè)向型芯進(jìn)行成型。 圖 21 直角彎頭零件圖 從零件壁厚上看，塑件最小壁厚 ，塑件壁厚較為均勻，壁厚大小適中，不會(huì)放大充模阻力，不易出現(xiàn)缺料現(xiàn)象，也避免了壁厚太厚所容易出現(xiàn)的氣泡、凹陷等缺陷，有利于零件的成型。 該零件屬于連接用排水管件，使用時(shí)無特殊受力要求，只需具備良好的 沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性、耐腐蝕性。塑件選擇的 UPVC 材料綜合力學(xué)性能好，滿足塑件機(jī)械性能要求。 綜合分析，在良好控制注射成型工藝參數(shù)的條件下，零件的成型要求可以得到保證。 塑件原材料性能分析 塑件的選材應(yīng)滿足塑件的力學(xué)、物理、化學(xué)性能，以滿足塑件使用要求。同時(shí)需考慮塑料的工藝性能、成型特性、塑料成本，以期獲得最優(yōu)效益。 初選注射機(jī)型號(hào)和規(guī)格 注射機(jī)為塑料注射成型時(shí)所用主要設(shè)備，可分為立式、臥式、直角式。 注射成型時(shí)，模具定模板與注射機(jī)定模板相連，動(dòng)模板則對(duì)應(yīng)安裝在注射機(jī)動(dòng)模板上，由鎖模裝置合模鎖緊，注入熔融塑料。 為提高直角彎頭加工效率，結(jié)合該零件本身結(jié)構(gòu)特性，采用多型腔模具，定型腔數(shù)為 4。 根據(jù)制品的體積及質(zhì)量來確定所需注射機(jī)的注射量。 塑件總體積 =型腔數(shù) X 每腔塑件體積 Vs=4 v 公式 (21) Vs=4 v =4 = 以澆注系統(tǒng)凝料為塑件體積的 20%估算， V’= 公式 (22) V’= =130 V=Vs+V’= 模具設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得在一個(gè)注射成型周期內(nèi)所需注射的塑料熔體容量在注射機(jī)額定注射量的 80%以內(nèi)，考慮澆注系統(tǒng)中塑料熔體的存在， 注射機(jī)的注射量 為使制件推出后能自動(dòng)落下，同時(shí)便于操作加料，選用臥式注射機(jī)。 根據(jù)注射量，初選 XSZY1000 型注射機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下表： 表 22 XSZY1000 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 螺桿（柱塞）直徑 /mm φ 85 注射容量 / 1000 注射壓力 / 1210 鎖模力 /10kN 450 最大注射面積 / 1800 噴嘴 球半徑 /mm 18 模板行程 /mm 700 孔直徑 /mm φ 模具厚度 /mm 300~700 推出 孔徑 /mm φ 20 定位孔直徑 /mm 孔距 /mm 850 第三章 注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 注塑模具由動(dòng)模和定模兩大部分組成，分析直角彎頭成型零件的特點(diǎn)，知道本次設(shè)計(jì)的模具應(yīng)包括成型零件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、推出機(jī)構(gòu)、側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 選定分型面 分型面對(duì)塑件外觀質(zhì)量、尺寸、形位精度、脫模性能、鎖模力、型芯型腔結(jié)構(gòu)、排氣、澆口和模具制造工藝性等都有直接影響。分型面的合理選擇，對(duì)提高成型塑件質(zhì)量、簡化模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度等均有很大利好。注塑分型面的選擇，要根據(jù)塑件的幾何形狀、塑件質(zhì)量要求，結(jié)合澆注系統(tǒng)，脫模機(jī)構(gòu)選擇等綜合考慮。 直角彎頭零件結(jié)構(gòu)具有特殊性，分析比較如下分型面方案： 圖 31 分型面選擇比較 該零件為直角彎頭，由于有垂直孔的存在，必須有抽芯機(jī)構(gòu)。 方案一的分型面選擇，可使抽芯和分型同時(shí)進(jìn)行，節(jié)省分型時(shí)間，但是型芯型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本較大。 方案二分型面選擇在塑件最大截面處，加工容易，符合分型面選取一般原則，且型芯型腔加工較為容易。 綜合分析，選擇方案二的設(shè)計(jì)。 確定型腔配置 型腔配置應(yīng)有利于提高塑件成型效率，縮短成型周期。 綜合考慮流道和分型面性能，確定零件在模具中排列如圖 32： 圖 32 型腔排布 圖 33 主流道襯套 確定澆注系統(tǒng) 注塑模澆注系統(tǒng)指注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道，包括主流道、分流道、澆口、冷料穴。 流道表面粗糙度 ~ m。 主流道設(shè)計(jì) 主流道軸線一般位于模具中心線，與注射機(jī)噴嘴軸線重合，型腔也以軸線為中心對(duì)稱布置。為便于凝料從直澆道中取出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐型， ABS 流動(dòng)性中等，取主流道錐角α =3176。，內(nèi)壁表面粗糙度 Ra= m。 噴嘴與主流道對(duì)接處需緊密對(duì)接，可防止主流道與噴嘴處溢料，因此主流道對(duì)接處制成凹坑，凹坑半徑根據(jù)注射機(jī)噴嘴半徑?jīng)Q定，并在其基礎(chǔ)上加 1~2，取 19mm。小端直徑d2=d1+1=，凹坑深度 h=4mm。 主流道大端呈圓弧過渡，其圓角半徑 r=1mm，以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時(shí)的阻力。 主澆道的長度應(yīng)視模板厚度、水道等具體情況而定。 考慮主流道與塑料熔體噴嘴反復(fù)碰撞，容易損壞，一般不將主澆道直接開設(shè)在模板上，而是將主流道制成可拆卸的主流道襯套，如圖 33 所示。這樣可以使容易損壞的主澆道部分單獨(dú)選用優(yōu)質(zhì)鋼材，便于更換和節(jié)約成本并提高模具壽命。主流道襯套結(jié)構(gòu)如圖 33 所示。通常，主澆道襯套需淬火處理。 冷料穴設(shè)計(jì) 冷料穴可儲(chǔ)存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料以及熔體流動(dòng)的前鋒冷料，避免冷料進(jìn)入模具型腔。冷料穴必不可少，本模具中采用較為常用的帶 Z 形頭拉料桿的 冷料穴。冷料穴長度取 10mm 分流道設(shè)計(jì) 本模具采用一模四腔結(jié)構(gòu)，需有分流道存在。由于塑料冷卻會(huì)在流道管壁形成凝固層，為使熔體能在流道中部暢通，分流道要求塑料熔體能在相同的溫度和壓力條件下，從各個(gè)澆口盡可能同時(shí)地進(jìn)入并充滿模具型腔。設(shè)計(jì)使分流道中心與澆口中心位于同一直線上，故采用圓形截面，其優(yōu)點(diǎn)有：比表面積最小，料流阻力小，壓力損失小，流道中心冷凝慢，有利