【正文】 工藝及設(shè)計 21 第五章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)黃虹、陳元芳主編《塑料成型工藝及模具設(shè)計》輔助教材，結(jié)合本次設(shè)計模具特點及特殊要求， 塑件的大小，及注射機的型號 最終選定 500 630 的模架。另外，其它加強筋部位尺寸精度要求不高，且這些部位都是位于垃圾桶的底端或內(nèi)側(cè)，是一般用戶所看不到的。 成型零件的制造公差，顯然成型零件的精度越低，所生產(chǎn)塑件的尺寸或形狀精度也越低； 設(shè)計磨具時所估計的塑件收縮率與實際收縮率的差異和生產(chǎn)制品時收縮率的波動； 型腔在使用過程中不斷磨損，使得同一模具在新的時候和用舊磨損以后所生產(chǎn)的制件尺寸各不相同； 模具可動成型零件配合間隙變化值。就同一塑件來說，塑件上各個尺寸精度要求也有很大的差別，在使用和安裝過程中，一配合要求的尺寸，其精度要求較高應作詳細計算。 出線槽寬25+018 ? 出線槽寬分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計 17 第四章 成型零部件尺寸的設(shè)計及校核 塑件精度及影響因素 模具的成型尺寸是指型腔上直接用來成型塑件部位的尺寸，主要有型腔和型芯的徑向尺寸（包括矩形或異形型芯的長和寬），型腔或型芯的深度或高度尺寸，中心距尺寸等。 排氣的形式有兩種，通常是利用模具零 件間的配合間隙及分型面之間的間隙進行排氣，在必要時可特采用排氣槽排氣。在注射模成型中。采用上海文莎電氣系統(tǒng)有限公司的，開放式噴嘴。 即：（ P1+P2）（ Vω） =R’ T 因此 ω??? 2139。 熔體在高溫時的比熔較固體時高，而且隨熔體的溫度而變化。 熱流道澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆口位置的確定 澆口位置需根據(jù)塑件的幾何形狀﹑結(jié)構(gòu)特征﹑技術(shù)和質(zhì)量要求及塑件的流動性能等因素綜合加以考慮。通常主流道長度由模板厚度確定，一般取 L≤ 60mm。 3） 為減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力，主流道大端呈圓角過渡，其圓角半徑 r=1～ 3mm。凹坑深取 h=3～ 5mm。在這里我們 采用 2 度。 主流道設(shè)計要點如下： 1） 主流道通常設(shè)計成圓錐形，其錐角 2～ 4 度，對流動性較差的塑料可取 3～ 6 度，以便于凝料從主流道中拔出。此模具為一模一件，且主流道直接開在塑件幾何中心，但由于它兩邊對稱，我們另開分流道。因此我們采用熱流道模具。而熱流道模具具有改善產(chǎn)品質(zhì)量 、 節(jié)省塑料原材料能 、節(jié)約能源、 提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點。它的設(shè)計合理與否，直接影響著模具的整體結(jié)構(gòu)及其工藝操作的難易。所以稱 V/P 狀態(tài)為填充率保壓切換點。而且當填充平衡時，產(chǎn)品末端的填充時刻一致，都在 2s 左右。 MPI/Flow 通過對熔體在模具中的流動行為進行模擬，可以預測和顯示熔體 流動前沿的推進方式、填充過程中的壓力和溫度變化、氣穴和熔接痕的位置等，幫助工藝人員在試模前對可能出現(xiàn)的缺陷進行預測，找出缺陷產(chǎn)生的原因并加以改進，提高一次試模的成功率。 聚丙烯不同溫度下黏度與剪切速率的關(guān)系圖 圖 Moldflow 的流動填充分析 對于塑料注射成型來說，最重要的是控制塑料在模具中的流動方式。 本材料推薦的加工工藝為： 模具表面溫度： 50℃ ,溫度范圍 20℃ 80℃。其固體密度 g/cm3,熔體密度 g/cm3,彈性模量 1340Mpa，泊松比 ，剪切模量 。網(wǎng)格經(jīng)修復后，網(wǎng)格示意圖如下： 圖 其中網(wǎng)格的三角形（ Surface triangles）數(shù)量為 26538，節(jié)點（ Nodes）數(shù)量為 13577，自由邊與非重疊邊全部為零，網(wǎng)格匹配率為 %，三角形最大縱橫比為 ，最小縱橫比為 ，滿足流動分析、翹曲分析及冷卻分析對網(wǎng)格的要求。劃分網(wǎng)格后，經(jīng)過網(wǎng)格狀態(tài)統(tǒng)計后，一般網(wǎng)格都會出現(xiàn)各種問題，尤其是大型制件。 分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計 9 有限元網(wǎng)格劃分 將三維數(shù)據(jù)導入到 Moldflow 中，由于本制件尺寸為 424 290 65mm，網(wǎng)格的單位格不能太大或太小，因為網(wǎng)格太大則模擬不夠準確，網(wǎng)格太小則計算機模擬時間非常長甚至模擬不成功。 簡單說來，有限元方法就是利用假想的線或面將連續(xù)介質(zhì)的內(nèi)部和邊界分割成有限大小的，有限數(shù)目的，離散的單元來研究。 Moldflow 軟硬件技術(shù)為制件設(shè)計、模具設(shè)計、注塑生產(chǎn)等整個過程提供了非常有價值的信息和建議。從設(shè)計到加工 Moldflow 提供全套解決方案，讓用戶輕松擁有高品質(zhì)產(chǎn)品，是企業(yè)面向世界的必經(jīng)之路。公司有遍布全球 60 個國家超過 8000 家用戶 ,在世界各地都有Moldflow 的研發(fā)單位及分公司。自從 1978 年美國 Moldflow 公司發(fā)行了世界上第一套流動分析軟件，幾十年來以不斷的技術(shù)改革和創(chuàng)新一直主導著 CAE 軟件市場。所以， 開模行程與塑件推出距離相匹配。 開模行程的校核 開模行程與塑件推出距離的校核取出制件所需的開模距離，必須小于注塑機的最大開模距離。 型腔內(nèi)的塑料熔體的推力 T 推 （ N）可按下式計算 T 推 ＝ A P 平均 ≤ A kp0 式中 T 推 —— 型腔內(nèi)塑料熔體沿注射機軸向的推力 N； A――塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 mm2； P 平均 ――型腔（及流道）內(nèi)塑料熔體的平均壓力， MPa；（中小型制件分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計 7 一般取 20～ 40 Mpa） P0 ――注射壓力， MPa k――壓力損耗系數(shù)，隨塑料的品種、注射機的形式、噴嘴的阻力、流道阻力等因素變化，取值范圍為 ～ 。這個力應小于注塑機的額定鎖模力F。因此我們可得所選的注射機滿足制件的要求。 國產(chǎn)注塑機 XSZY1000 技術(shù)規(guī)格 標稱注射量 cm3 1000 螺桿直徑 mm 85 注射壓力 MPa 121 注射行程 mm 260 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 2 2 3 4 6 83 注射時間 s 3 注射方式 螺桿式 合模力 104N 450 最大成型面積 cm 1800 分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計 6 模板最大行程 mm 700 模具最大厚度 mm 700 模具最小厚度 mm 300 拉桿空間 mm 650 550 合模方式 兩次動作液壓式 推出形式 中心及兩側(cè)推出（ 350） 電動機功率 KW 22 螺桿驅(qū)動功率 KW 13 加熱功率 KW 40 噴嘴球半徑 mm 18 噴嘴孔半徑 mm Φ 定位圈尺寸 mm Φ 150 機器外形尺寸 m 設(shè)備產(chǎn)地 上海塑機廠 注塑機校核 注射壓力的計算及 較核 注射壓力的較核是檢驗注射成型機的最大注射壓力能否滿足制品成型的要求，因此注射機的最大注射壓力要大于制件所要求的注射壓力。 塑件體積為 415 ㎝ 3， 預選 1000cm3的注射機，其型號為 XSZY1000。設(shè)計磨具時應校核的主要項目有：噴嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模板的平面尺寸和模具安裝用螺釘孔位置尺寸等。所以我們選用一模一件。該塑件結(jié)構(gòu)較復雜，且流程比較長，兩邊成對稱分布。 型腔數(shù)目的確定 為了使模具注塑機相匹配以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟性，并保證塑件精度，分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計 5 模具設(shè)計時因合理確定型腔數(shù)目。 分型面的方向盡量采用與注塑機開模 成 垂直方向， 并滿足分型面 取在最大輪廓處，并且不影響制件外表面的光潔度。 經(jīng)過綜合考慮 ， 采用方案二較好。但由于 熱流道系統(tǒng)消除了多余的廢料，也就消除了這些廢料給模具帶來的多余熱量，縮短制件成型周期，制件成型固化后便可及時頂出， 從而可使生產(chǎn)效率提高10％ 左右。并且由于冷料穴及凝料的存在，不僅降低了原材料的使用率，而且大大降低生產(chǎn)效率，操作繁雜，實現(xiàn)不了自動化生產(chǎn)，故淘汰此方案。 方案的確定 方案一： 設(shè)計容易，成本低。 方案二：采用熱流道澆注系統(tǒng)。 6. 塑件應壁厚均勻，避免缺口、尖角，以避免應力集中。 4. 成形收縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形、方向性強。 2. 流動性極好，溢邊值 左右。但沖擊性能不足，低溫條件下易脆裂，且成型收縮率較大，熱變形 溫度不高，但可以通過改性改善。它來源廣泛，合成工藝較簡單、分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計 3 密度小、價格低、加工成型容易。此外該制件的造型有點，這是一大難點，這可能會給后面的零件及模具圖的表達帶來困難。其它部位可由設(shè)計者，根據(jù)材料的節(jié)省、模具加工的難易、模具設(shè)計的方便性自行進行修改。 該垃圾桶的底座只有兩個部位尺寸要求嚴格，即與桶身相配合的 10 個小凸臺、裝腳踏板的 4 個小孔。兩桶成對稱分布，高度為 65mm，壁厚 2mm，其加強筋部分均為 3 ㎜，且高度均為 1 ㎜，最大投影面積為 50000mm2?，F(xiàn)在市場上 用于家庭或辦公室的垃圾桶均為單桶式，它的不足是不能將垃圾分類，最終造成環(huán)境的污染，及可回收材料的浪費。 該系統(tǒng)一般由噴嘴、 熱流道板 、溫控 器 和 加熱元件熱流道加熱元件 等幾部分組成。熱流道技術(shù)正是其中的一種，且隨著科技的進步越來越廣泛地應 用到現(xiàn)代模具行業(yè)中。以前傳統(tǒng)的注塑模具及其生產(chǎn)出來的產(chǎn)品已不能滿足當前人民的需要了。 關(guān)鍵詞 ： 垃圾桶底座 熱流道 注射機 注射模具