【正文】 成型過程模擬 46 (a) 澆口偏右 (b) 澆口在中間 (c) 澆口偏左 圖 1212 澆口處壓力 澆口偏右 注射壓力為 110MPa； 澆口偏左 注射壓力為 105MPa； 澆口在中間 注射壓力為 102MPa； 由以上結(jié)果可知，澆口在中間 注射壓力 最小，注塑機(jī)所需提供的壓力也最小。 山東大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 45 (a) 澆口偏右 (b) 澆口在中間 (c) 澆口偏左 圖 1211 體積剪切速率 澆口偏右 的體積剪切速率范圍： 0～ 93845 1?s ； 澆口偏左 的體積剪切速率范圍： 0～ 86357 1?s ； 澆口在中間 的體積剪切速率范圍： 0～ 101600 1?s ； 由以上結(jié)果可知，澆口偏左的體積剪切速率最小，澆口在中間的體積剪切速率最大，澆口位置越偏離中間，體積剪切速率越小，所以可將澆口設(shè)在中間偏左一點(diǎn)，這樣，有利于減小體積剪切速率，防止塑料熔體裂解等。 （ a）澆口偏右 （ b）澆口在中間 (c) 澆口偏左 圖 1210 流動(dòng)前沿溫度 澆口偏右 的流動(dòng)前沿溫度范圍： ～ ℃； 澆口偏左 的流動(dòng)前沿溫度范圍： ～ ℃ ； 澆口在中間 的流動(dòng)前沿溫度范圍： ～ ℃ ； 由以上結(jié)果可知，熔融塑料的溫度在 230℃ 左右，澆口在中間流動(dòng)前沿溫度與料溫更為接近，塑件充填效果更好。 （ a）澆口偏右 (b) 澆口在中間 (c) 澆口偏左 圖 129 填充時(shí)間 澆口偏右及澆口偏左充填 不平衡，同時(shí)，充填時(shí)間較長；澆口在中間充填比較平衡，同時(shí)，充填時(shí)間短，所以充填效果好。為了保證模具結(jié)構(gòu)均勻分布，可將澆口設(shè)在遠(yuǎn)離側(cè)抽芯的長邊上。為了縮短流道長度，便于充填，可將側(cè)澆口設(shè)在長 邊上。 成型過程模擬 42 圖 127 網(wǎng)格統(tǒng)計(jì) 澆注系統(tǒng)分析 （ 1） 最佳澆口位置分析 選用 ABS 塑料，成型工藝參數(shù)采用默認(rèn)值進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖 128 所示。 ① 執(zhí)行單元定向診斷，并執(zhí)行 Orient all，即可實(shí)現(xiàn)單元定向； ② 執(zhí)行重復(fù)交叉診斷，并刪除重復(fù)交叉網(wǎng)格； ③ 執(zhí)行自由邊診斷，使用 Mesh Tools 中的 Fill Hole 功能修復(fù)網(wǎng)格。 圖 125 縱橫比診斷 使用 Mesh Tools 中的 Merge Nodes、 Swap Edge、 Insert Nodes、 Align Nodes 等修復(fù)工山東大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 41 具修復(fù)網(wǎng)格，直至所有網(wǎng)格均小于 10，查看 Mesh Statistics，根據(jù)圖 126 可知，所有網(wǎng)格的縱橫比均小于 10。 圖 124 網(wǎng)格統(tǒng)計(jì) （ 1） 縱橫比診斷 網(wǎng)格縱橫比指的是三角形的最長邊與三角形的高的比值，過大的縱橫比會(huì)影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，推薦值取 6～ 10。 山東大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 39 圖 122 網(wǎng)格 重新網(wǎng)格劃分 取邊長為 10mm，重新劃分網(wǎng)格，還是存在大量失真，所以考慮可能是導(dǎo)入文件格式不好，選用 IGES 格式，并設(shè)定邊長為 10mm（雖然理論上網(wǎng)格邊長為平均厚度的 2～ 3倍，但通過網(wǎng)格修復(fù)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于微型結(jié)構(gòu)，均需要插入點(diǎn)來修復(fù)，所以可以適當(dāng)放大，即取 10mm），重新劃分網(wǎng)格如圖 123 所示，從圖 123 中可知，失真現(xiàn)象已經(jīng)消失。 成型過程模擬 38 成型過程模擬 塑件平均厚度 在 UG 中打開塑件，并均勻測(cè)量塑件五個(gè)點(diǎn)的厚度，塑件平均厚度3h為 mmh ????? 導(dǎo)入實(shí)體 從 UG 中導(dǎo) 出 STL 格式并導(dǎo)入 Moldflow 中，塑件原型如圖 121 所示。 抽拔距計(jì)算 抽拔距一般取側(cè)孔深度加上 2～ 3mm，公式如 下： 3~21 ??SS 式中， 1S — 側(cè)凹分開至不影響塑件脫模的距離（ mm），利用 UG 測(cè)得： mmS 51 ? ； mmSS 83~21 ??? 斜推桿的斜角 ? 已知脫模行程 mmS 80?脫 ，側(cè)抽距 mmS 8? ，計(jì)算斜角 ? 得： ???? a ncSt a nc arSar 脫? 所以，斜推桿的斜角 ? 取 6176。 （ 2） 彈簧設(shè)計(jì) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表 得：彈簧端部結(jié)構(gòu)形式采用兩端圈并緊并磨平，支承圈數(shù) 2?zn ； 查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表 得：選用標(biāo)準(zhǔn)圓柱螺旋壓縮彈簧，初選彈簧直徑mmd 4? ，彈簧中徑 mmD 40? ，節(jié)距 mmt ? ，有效圈數(shù) ~?n （選用 ），變形量 nfs ? ，最大心軸直徑 mmDx 32? ； 有上列尺寸推算所選彈簧的其余尺寸，如下： ① 總?cè)?shù) 1n ????? znnn 山東大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 35 ② 彈簧自由高度 0H ? ? mmdnntH z 5 )(0 ????????? ③ 并壓高度 bH ? ? mmdnH b ????? 經(jīng)過以上計(jì)算，最終選用 M30,公稱長度 mml 200? 的內(nèi)六角圓柱頭螺釘，其中，螺紋長度 mm20 ，起限位作用；彈簧選用直徑 mmd 4? ，彈簧中徑 mmD 40? ，節(jié)距 mmt ? ，有效圈數(shù) ~?n （選用 ），變形量 nfs ? ，最大心軸直徑 mmDx 32? ，限位裝置如圖 94 所示。 9 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 34 d ( H 7 / f 7 )d ( H 7 / k 6 )40160 圖 93 脫模機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向裝置 澆注系統(tǒng)凝料脫出限位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 采用拉料桿拉斷點(diǎn)澆口的形式 脫出澆注系統(tǒng)凝料，參考《先進(jìn)注塑模 330 例設(shè)計(jì)評(píng)注》圖 166。所有的推桿應(yīng)對(duì)沉孔深度放出余量，在固定板上插入推桿后，再將之與固定板一起磨去余量，以保證所有桿件的凸肩高度與沉孔深度完全一致，避免推桿在高度方向上的竄動(dòng)。 ② 推桿尺寸的確定 根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式推導(dǎo)，公式如下： 412????????? nEQlKd e 式中， d — 推桿直徑，查《中國模具設(shè)計(jì)大典》表 ，選用 mmd 10? 的標(biāo)準(zhǔn)推9 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 桿，材料為 T8A； K — 安全系數(shù)，通常取 2~?K ； l — 推桿長度，根據(jù)所選模架，取 mml 320? ； eQ — 脫模力； E — 推桿材料的彈性模量（ MPa），取 105MPa； n — 推桿根數(shù)； 4152 2 1 3 3 5 . 8 03 2 0210 ???????????? n即 ?n ，選用 17 根推桿。 ； 山東大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 31 則： ?? ?? ?? ?? c oss in1 s inc osffK f os3s 3s in3c ????? ???? ??? ??18 fc hKtEQ 3 ?? ?????? 因?yàn)?NAQ bb 1 1 6 1 ????? 所以 NQ bce 1 3 3 51 1 6 1 7 2 5 ????? 推桿脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1） 推出零件設(shè)計(jì) ① 推桿設(shè)計(jì)原則 推桿除了起推出作用，同時(shí)端部作為成型部分，起到成形塑件作用， 為了防止圓柱頭推桿旋轉(zhuǎn)，可選用標(biāo)準(zhǔn)圓柱頭推桿，然后對(duì)頭部進(jìn)行加工，如圖 91 所示。 脫模力計(jì)算 脫模力 eQ 由兩部分組成，即 bce Q ?? 式中， cQ — 塑件對(duì)型芯包緊的脫模阻力； bQ — 使封閉殼體脫模需克服的真空吸力， bb AQ ? ， bA 為型芯的橫截面面積； 薄壁矩形塑件的脫模阻力計(jì)算公式如下： ???? 18 fc hKtEQ 式中， E — 塑料的拉伸彈性模量（ MPa），查《中國模具設(shè)計(jì)大典》表 ， GPaE ? ； t — 塑料塑件的厚度， mmt ? ； ? — 塑料的平均成形收縮率， 查《中國模具設(shè)計(jì)大典》表 ， %?? ； h — 型芯脫模方向高度 mmh 754134 ??? ； ? — 塑料的泊松比， 查《中國模具設(shè)計(jì)大典》表 ， ?? ； fK — 脫模斜度修正系數(shù)，其計(jì)算公式為 ?? ?? c ossin1 sinc osffK f ? ?? 式中， f — 塑件與鋼材表面之間的靜摩擦系數(shù)， 查《中國模具設(shè)計(jì)大典》表 ，?f ； ? — 型芯的脫模斜度，對(duì)于 ABS，脫模斜度通常取 2176。 定位圈設(shè)計(jì) 根據(jù)《大型注塑模具設(shè)計(jì)技術(shù)原理與應(yīng)用》圖 58，選取特殊型定位圈 e，如圖 81所示。導(dǎo)套外徑的配合精度采用 H7/k6。 （ 2）導(dǎo)套設(shè)計(jì) 參考《先進(jìn)注塑模 330 例設(shè)計(jì)評(píng)注》圖 47，采用帶頭導(dǎo)套，用于比較厚的模板，根據(jù)導(dǎo)柱，查 《中國模具設(shè)計(jì)大典》 表 得：選用 mmd 40? 標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)套Ⅰ型，安裝在型腔固定板上，其參數(shù)如下： mmd 40? ， mmL 125? ， 材料選用 20 鋼，熱處理 滲碳 ～ 淬硬 56～ 60HRC； mmd 40? ， mmL 160? ， 材料選用 20 鋼，熱處理滲碳 ～ 淬硬 56～ 60HRC； （ 3）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)位置設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度； 導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用 H7/f7。 冷卻回路布置 （ 1）凹模和型芯平衡 成型塑件的型芯形狀遠(yuǎn)復(fù)雜于凹模形狀，同時(shí)塑件在固化時(shí)因收縮包緊在型芯上，這時(shí)，絕大部分熱量將依靠型芯的冷卻回路來傳遞，所以，型芯上的冷卻回路可多于凹模，以保證冷卻均衡； （ 2）冷卻管道 一般冷卻管道中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻管道直徑的 1～ 2 倍，冷卻管道的中心距約為管道直徑的 3～ 5 倍； （ 3）冷 卻回路 成型塑件的模具型腔較淺，同時(shí)塑件形狀大體為曲面，為了便與加工，型腔冷卻回路和型芯冷卻回路均采用平面回路式冷卻回路，并以長邊為主；對(duì)于重要位置（如形狀復(fù)雜的地方），采用隔板式冷卻回路。 ?? — 模具溫度與冷卻水溫度之間的平均溫差（ 176。C； u — 結(jié)晶型塑料的熔化質(zhì)量焓（ kgkJ/ ），查《中國模具設(shè)計(jì)大典》表 ，0?u ； ? ?? ? kgkJQ / ????? ? ? m i n/ 333 mq v ?????? ?? 查《中國模具設(shè)計(jì)大典》表 ， m in/ 33 mq v ??? ，選用冷卻通道直徑 mm8 ，最低流速 smv /? ，保證冷卻水的穩(wěn)定湍流； 冷卻水在圓管中的流速為 smv /? 即為最低流速； 為了保證密封，在型腔與固定板之間應(yīng)加密封圈，防止冷卻水從縫隙中流出，查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表 ，選用材料為氯丁橡膠，內(nèi)徑 mmd ?? ，截面直徑mmd ?? 的 O 形橡膠密封圈。C； 1? — 塑料塑件在推出時(shí)的溫度（ 176。C； 1Q可表示為 ? ?? ?ucQ ??? 1021 ?? 式中， 2c — 塑料的比熱容（ ? ?CkgkJ ??/ ），查《中國模具設(shè)計(jì)大典》表 得：7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 ? ?CkgkJc ??? /4 7 ； 0? — 塑料熔體的初始溫度（ 176。C； 3? — 冷卻水的入口溫度（ 176。C），通常出入口水溫相差應(yīng)在 5176。C； 1? — 塑件截面的平均脫模溫度，查《中國模具設(shè)計(jì)大典》表 ， 1? 取 60 176。 ?????? ???????? ??? wwkst ?? ???? 10222 8ln 山東大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 式中， s — 塑件的最大壁厚，利用 UG 得：塑件最大厚度為 4 mm； k — 塑料的熱擴(kuò)散系數(shù)（ mm2/s），可查《中國模具設(shè)計(jì)大典》表 得：smmk / 2? ； 0? — 塑料熔體的注塑溫度，查《中國模具設(shè)計(jì)大典》表 ， 0? 取 220 176。 無定型塑料薄壁塑件冷卻時(shí)間的計(jì)算 塑件在模具內(nèi)的冷卻時(shí)間，通常是指塑料熔體從充滿模具型腔到開模取件的時(shí)間。 模具溫度調(diào)節(jié)對(duì)生產(chǎn)效率的影響 據(jù)統(tǒng)計(jì)，模具的冷卻時(shí)間約占整個(gè)成型時(shí)間的三分之二，因此，縮短冷卻時(shí)間是提高生產(chǎn)效率的重要因素。 7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 模具溫度調(diào)節(jié)的必要性 模具溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 （ 1）變形 模具溫度穩(wěn)定、冷卻速度均衡可以減小塑件的變形。 （ 2） 排氣槽高度 排氣槽的截面尺寸，以有利于排氣而又不溢料為原則，查《中國模具設(shè)計(jì)大典》表 得： ABS 排氣槽高度 mmh ? ； 氣流方向的排氣槽長度 L，一般不超過 2mm，排氣槽后續(xù)的導(dǎo)氣溝應(yīng)適當(dāng)增大，以減小排氣阻力，其高度 mmh ~?? ，單個(gè)寬度 mmWW 5~??? ；排氣槽表面應(yīng)沿氣流方向進(jìn)行