【正文】 如果氣體不能被順利排出，塑料會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑料焦化。一般情況下 S 抽 =h+（ 2～ 3）mm=+（ 2～ 3） =～ ，本次設(shè)計最小抽芯距取 。 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式隨模具的結(jié)構(gòu)、大小及制品生產(chǎn)批量要求的不同而不同，目前在生產(chǎn)中常用的結(jié)構(gòu)有一下幾種：臺階式導(dǎo)柱、鉚合式導(dǎo)柱、斜導(dǎo)柱。 MP aMP aMP aA FFAF ???????? 圖 44 冷卻水道布置圖 導(dǎo)向與定位設(shè)計 注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動導(dǎo)向。優(yōu)點(diǎn)是加工容易，便于檢查有無堵塞。冷卻水道的布置包括凸模上和凹模上的布置，由于凸模和凹模以及動模板和定模板結(jié)構(gòu)的不同，在凸模和 凹模以及在動、定模板上布置的方式一般也不同。 由以上原 則來 確定冷卻水道的布置情況 。 而在推桿的配合中，推桿端面和塑件成型表面在同一平面或比塑件成型表面高出 ～ ，且不應(yīng)有軸向竄動。 對于 ABS 的以上相關(guān)參數(shù)推薦值見表 55。 （ 1）大型芯脫模力 本課題中的塑件屬于 矩形 塑件，由于塑件的長寬與壁厚之比 85140 ??????? ?? t ba 因此屬于薄壁塑件，其脫模力的計算公式如下： Af ftE SLF )c oss i n1)(1( )tan(c os8 ??? ?? ??? ?? 式中 F－ 脫模力（ N） ； E －塑料的彈性模量（ MPa）； S－塑料成型的平均收縮 率（％）； L －被包型芯的長度（ mm） ； ? －塑料的泊松比； ? －脫模斜度 （ 176。 (2) 保證塑件不因推出而變形損壞 ： 這是脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)達(dá)到的基本要求。 圖 43 模架三維圖 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計 在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使塑件從模具凹?；蛐托旧厦摮觯＞咧羞@種脫出塑件的機(jī)構(gòu)就稱為脫模結(jié)構(gòu)。 （ 1）模具平面尺寸 250mm 400mm310mm 370mm（拉桿間距），校核合格 。墊塊 =推出行程 +推板厚度 +推桿固定板厚度 +（ 5～ 10）mm=11+20+16+（ 5～ 10） =52～ 57(mm),初步選定 C 為 60mm。 A板為定模行腔板 ，塑件高度 11mm，考慮到模板上還要開設(shè)冷卻水道，需留出足夠距離，故 A板厚度取 40mm。 選擇模架的關(guān)鍵是確定型腔模板的 邊 界尺寸（長 寬）和厚度。為了保證型腔、型芯等零件的固定穩(wěn)固，固定板應(yīng)有足夠的厚度。 組成模架的主要零件 塑料模的模架包括： （ 1）動模座板 和定模座板 它是動模和定模的基座，也是固定式塑料模與成型設(shè)備連接的模板。 （ 3） 成型零件鋼材的選用 對于成型零件材料 的選用要求材料高度純潔，具有良好的冷、熱加工性能，拋光性能要優(yōu)良，淬透性要高，而且要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐磨性和良好的抗疲勞性能，具有耐腐蝕性和一定的耐熱性。塑件 有兩個小型芯 要 分開加工 。根據(jù)對塑件的結(jié)構(gòu)及對凹模剛度和強(qiáng)度的要求分析看，本課題中采用的是整體嵌入式凹模。整體式具有較高的強(qiáng)度和剛度，但加工較困難，需用電火花、立式銑床加工，僅適用于結(jié)構(gòu)簡單的中小型塑件。 冷料穴的設(shè)計 冷料穴 位于主流道正對面動模板上，其 作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料， 防止 冷料注入型腔 而影響制品表面質(zhì)量。由面積相等可得 Bh2 ?澆R? ，由此矩形澆口的當(dāng)量半徑 2）校核澆口剪切速率： ①確定注射時間，查手冊，可取 t= ②計算澆口的體積流量： ③計算澆口的剪切速率： )( 2mmBh ????澆）（）（塑澆 343 ?????q）（澆澆。 該塑件要求不允許有裂紋和變形缺陷，表面質(zhì)量要求較高，采用一模兩腔注射，為便于調(diào)整沖模時的剪切速率和封閉時間，因此采用側(cè)澆口， 采用側(cè)澆口可以保持產(chǎn)品外觀精度。 （ 5）凝料體積 1）分流道的長度 L 分 =17 2=34(mm) 2）分流道截面積 ）（）（ 分分 222 ????? ?A 3）凝料體積 V 分 =A 分 L 分 =34 =(mm3)=(cm3) 表 41 分流道的截面形狀及優(yōu)缺點(diǎn) 截面形狀 簡 圖 特 征 熱量損失 加工性能 流動阻力 效果 U 形 較小 易 小 佳 矩形 大 易 大 不良 梯形 較小 易 較小 良 圓形 小 較難 小 最佳 （ 6） 校核剪切速率 1）確定注射時間：查手冊，取 t= 2）計算分流道體積流量： 3)由剪切速率公式，可得 該分流道的剪切速率處于澆口主流道與分流道的最佳剪切速率 2105? ～13105 ?? s 之間 ，所以分流道內(nèi)熔體的剪切速率合格。 （ 4） 分流道的 截面形狀 常用分流道截面形狀有圓形、梯形、 U 形、六角形等 。 圖 41 直澆注系統(tǒng)的主流道結(jié)構(gòu) 分流道的設(shè)計 （ 1）分流道的布置形式 在設(shè)計時應(yīng)考慮盡量減少在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免熔體 溫度降低，同時還要考慮減小分流道的容積和壓力平衡，因此采用平衡式分流道。 3 ≈ (mm3)≈ (cm3) （ 3） 主流道當(dāng)量半徑 R n=（ +2） 247。另外，由于其與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，因此設(shè)計中 常設(shè)計成可拆卸更換的澆口套。 圖 317 ｘ方向變形 圖 318 y 方向的變形 圖 319 z 方向的變形 圖 320 總的變形量 基于 Moldflow 的 CAE 分析總結(jié) 利用 MoldFlow 模擬塑料熔體在模具模腔中的流動、保壓、冷卻過程，對制品可能發(fā)生的翹曲進(jìn) 行預(yù)測等，其結(jié) 果對優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)和注塑工藝參數(shù)有著重要的指導(dǎo)意義 ，減少了試模、修模的次數(shù) ， 可提高一次試模的成功率 ，縮短了模具設(shè)計與制造周期 ， 保證制品完全填充。 回路的管 壁溫度與冷卻水的入口溫差不得超過 5C? ，圖中分析結(jié)果溫差為 C? ，符合要求。該制品的凍結(jié)時間為 。目的是判斷塑件冷卻效果的優(yōu)劣， 計算出冷卻時間，確定成型周期時間 。從圖中我們看到在制品的氣穴較 少 ， 且 主要集中在制件的邊緣 。一般熔接痕的質(zhì)量會受到模具溫度和熔體溫度的選擇的影響 。 從圖中可以看出 塑件 的縮痕指數(shù)最大值為 ％ ， 由于紅色部分范圍幾乎沒有 所以 塑件 可能出現(xiàn)縮痕或者縮孔的范圍會比較 小 。 通過分析所得的填充時間結(jié)果如圖 36 所示，從圖中我們可以知道制品的填充時間大約分別為 。 Flow 流動分析 對于這部分的分析結(jié)果又分為充填時間、壓力分布、體積收縮率、鎖模力、熔接痕和氣穴等。 在對這種型腔排布進(jìn)行冷卻、流動和翹曲分析之前，必須進(jìn)行一些設(shè)置，其分析形式選擇冷卻 +流動 +翹曲， 材料選擇的是制造商為 Monsanto kasei、牌號為 0% rubber 的原材料，其模具溫度為 50C? ，熔體溫度是 230C? ，開模時間設(shè)為 5s，流道 用自動向?qū)?chuàng)建， 主流道 入口直徑為 4mm， 長度為 48mm；分流道直徑為 5mm，長度為 35mm； 冷卻水道 用手動創(chuàng)建 ， 直徑為 7mm， 頂部水道中心 離制品的距離為 10mm，底部水道中心離制品距離為15mm。為了便于除去澆口確保流道平衡等各方面考慮，我們將澆口定于制件的側(cè)面的藍(lán)色區(qū)域。澆口設(shè)計應(yīng)當(dāng)考慮以下幾點(diǎn)： (1) 澆口的位于最厚的部分 (2) 處于審美原因，應(yīng)注意避免澆口痕 (3) 通過改進(jìn)澆口尺寸或位置，從而避免噴流 (4) 流道保持平衡，以確保均勻的充填和填料 (5) 避免熔接線或?qū)⑵浼兄烈蟛惶珖?yán)苛的部分 (6) 盡量減少氣泡，以避免產(chǎn)生燒焦 避免某些承 受沖擊或機(jī)械應(yīng)力的區(qū)域 (7) 安置在易于除去澆口的位置 根據(jù)設(shè)定的型腔排列，采用一模兩腔， 利用 Moldflow 對制件進(jìn)行最佳澆口位置分析，從而為確定澆口位置提供參考。修復(fù)后的網(wǎng)格狀態(tài)統(tǒng)計結(jié)果如圖 33所示，這些參數(shù)結(jié)果 基本 都符合要求 。劃分結(jié)束后的網(wǎng)格統(tǒng)計如圖 32 所示。 Moldflow 一般主要用來對注塑過程進(jìn)行模擬分析，包括填充、保 壓、冷卻、翹曲、纖維取向、結(jié)構(gòu)應(yīng)用、收縮以及氣輔成形和熱固性材料流動分析，從而得到最佳的澆口數(shù)量與位置，合的理的流道系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)，并對型腔尺寸、澆口尺寸、流道尺寸、冷卻系統(tǒng)尺寸和注塑工藝進(jìn)行優(yōu)化，提高一次試模成功率，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期的目的。其中以 Moldflow 軟件的應(yīng)用最具代表性， Moldflow 軟件在注塑模設(shè) 計中的作用主要體現(xiàn)在以下三個方面，首先可以優(yōu)化塑料制品，得到制品的實(shí)際最小壁厚，從而優(yōu)化制品結(jié)構(gòu)，降低材料成本，縮短生產(chǎn)周期，保證制品能全部充滿。 利用注射模 CAE 技術(shù)可在模具制造之前 , 在計算機(jī)上對模具設(shè)計方案進(jìn)行分析和模擬來代替實(shí)際的試模 , 預(yù)測設(shè)計中潛在的缺陷 , 突破了傳統(tǒng)的在注塑機(jī) 上反復(fù)試模、修模的束縛，為設(shè)計人員修改設(shè)計提供科學(xué)的依據(jù)。 80 年代注塑模 CAE 技術(shù)開始從理論研究進(jìn)入實(shí)用化階段，開展了三維流動與冷卻分析并把研究擴(kuò)展到保壓、纖維分子取向以及翹曲預(yù)測等領(lǐng)域。 由表 23 可知該注塑機(jī)公稱鎖模力 F 模 為 800kN，鎖模力安全系數(shù)為 k2=～ ，這里 k2取 ，則 k2 F 脹 = F 脹 = ≈ （ kN）﹤ 800kN，所以注射機(jī)鎖模力合格。 A澆 是每個塑件在分型面上的投影面積 A 塑 的 ～ 倍。 圖 23 分型面及 型腔排列方式 注射機(jī)的選擇 （ 1） 注射量計算 對于 ABS 一般密度為 3/cmg ，通過 UG 三維軟件 建模設(shè)計分析計算得 塑件 體積 ： ?塑V 3cm 塑件質(zhì)量 ： M 塑 =ρ塑V = （ 2） 澆注系統(tǒng)凝料 體積的初步估算 澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計之前是不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值的，不過可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照塑件體積的 ～ 1 倍來估算，由于本次我們采用的流道簡單并且較短，因此澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的 倍來估算。多腔模具 從表面上看，比少腔模具經(jīng)濟(jì)效益高，但是多腔模具所用注射機(jī)大，每一次注射循環(huán)期長而維持費(fèi)用高，所以要從經(jīng)濟(jì)的條件上考慮每模的腔數(shù)。此外當(dāng)分型面作為主要排氣面時，料流的末端應(yīng)在分型面上以利排氣。 (3) 有側(cè)凹或側(cè)孔的制件，當(dāng)采用自動側(cè)向分型抽芯時，除了液壓抽芯能獲得較大的側(cè)向抽拔距離外，一般分型抽芯機(jī)構(gòu)側(cè)向抽拔距離都較小。 表 22 制品成型工藝參數(shù) 噴嘴溫度 / C? 170～ 180 保壓壓力 /MPa 30～ 40 模具溫度 / C? 50～ 80 注射時間 /s 料筒溫度 前段 180～ 200 保壓時間 /s 10 中段 210～ 230 冷卻時間 /s 20 后段 180～ 200 其他時間 /s 7 注射壓力 /Mpa 80~110 成型周期 /s 40 擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 分型面位置的確定 分型面的選擇原則除了必須開設(shè)在制件界面輪廓的最大的地方才能使制件順利地從型腔中脫出外，還應(yīng)考慮以下因素： (1) 因?yàn)榉中兔嫣?不可避免的會在塑件上留下溢料痕跡或拼合不準(zhǔn)確的痕跡，故分型面最好不選在制件光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。 (3) 塑件的后處理。 注塑成型工藝的確定 注射成型過程 (1) 成型前的準(zhǔn)備。35 ? ，型芯的脫模斜度是 39。 (4) 脫模斜度的分析 由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮時會緊緊包在凸模上，或者由于粘附作用而緊貼在型腔內(nèi)，為了便于脫模，防止塑件表面在脫模時出現(xiàn)頂白、頂傷、劃傷等，塑件設(shè)計時應(yīng)該考慮其表面具有合理的脫模斜度。 表 21 ABS 的性能指標(biāo) 密度 / 3??cmg ~ 屈服強(qiáng)度 /MPa 50 比體積 / 13 ??gcm ~ 拉伸強(qiáng)度 /MPa 38 吸水率（％） ～ 拉伸彈性模量 /MPa ? 熔點(diǎn) / C? 130~160 抗彎強(qiáng)度 /MPa 80 計算收縮率（％） ～ 抗壓強(qiáng)度 /MPa 53 比熱容 / 1)( ???? Ckgj 1470 彎曲彈性模量 /MPa ? 塑件的分析 (1) 外形尺寸分析 該塑件是壁厚為 左右 的曲面薄壁零件，塑件的外形尺寸不大，厚度 不太 均勻， 并且 有多個曲面，并且由于其有 下 蓋卡扣部位，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，這對于模具型腔型芯的設(shè)計 和加工要求就比較高，如何正確設(shè)計澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和合理的注射成型工藝條件是模具設(shè)計的主要問題。 ABS 是一種無定型塑料，其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成型特