【正文】 (2) 壓力分析 V/P 切換點交口位置的壓力為 。預(yù)測制品在相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)置下的充填行為，獲得最佳澆注系統(tǒng)設(shè)計。 (1) 填充時間分析 充填分析過程為模擬熔體從進入模腔開始，到熔體達到 模具模腔的末端過程。對薄壁塑料件而言，在成型過程中主要缺陷是翹曲變形和充填不足，因此在設(shè)置分析類型時，選擇“冷卻 +流動 +翹曲”分析類型。設(shè)置好后開始進行分析。 圖 35 型 腔排布方式 下面一節(jié)將對這種排布方式的冷卻、流動和翹曲分析結(jié)果進行分析 。 圖 34 Moldflow 最佳澆口位置分析 建立澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)以及參數(shù)的設(shè)置 考慮到制品的美觀， 其外表面不能有澆口的痕跡，初步選擇 采用 一模兩 穴方式進行注塑 。最差位置在制件的兩側(cè)邊緣即紅色區(qū)域。經(jīng)過分析可得分析結(jié)果如圖 34。熔體必須快速并均勻的充填入整個型腔。 圖 32 Moldflow 網(wǎng)格劃分結(jié)果 圖 33 對網(wǎng)格進行修復(fù)后網(wǎng)格統(tǒng)計結(jié)果 澆口位置分析 澆口處是流道系統(tǒng)和型腔之間的過渡區(qū)域。其中存在的問題通過計算機自動修復(fù)、手工修復(fù)等操作之后，對網(wǎng)格狀態(tài)再次統(tǒng)計看是否符合要求。對于網(wǎng)格的劃分結(jié)果參數(shù)即網(wǎng)格信息必須滿足 以 下一些原則 [5]： (1) 連通區(qū)域應(yīng)該為 1 (2) 自由邊和非交疊邊個數(shù)應(yīng)該為 0 (3) 未定向的單元應(yīng)該為 0 (4) 交叉單元個數(shù)應(yīng)該為 0 (5) 完全重疊單元個數(shù)應(yīng)該為 0 (6) 單元縱橫比數(shù)值視具體情況而定，一般 在 fusion 表面模型分析中，縱橫比推薦最大值 為 6。在 Moldflow 中進行網(wǎng)格劃分時， 將全局網(wǎng)格邊長為 ， STL 合并公差為默認(rèn)的 ，其他值都為默認(rèn)值，然后點擊立即劃分網(wǎng)格即可。 Moldflow 分析的一般步驟如圖 31 所示。 Moldflow 分析一般步驟 注塑成型最重要的是控制塑料在模具中的流動方式，利用模流分析軟件 Moldflow可以模擬熔體在模具中的流動，可以預(yù)測和顯示熔體流動前沿的推進方式、填充過程種的壓力和溫度變化、流動時間、氣穴和熔接痕的位置等，從而幫助工藝人員在試模錢對可能出現(xiàn)的缺陷進行預(yù)測，找到缺陷產(chǎn)生的原因并加以改進，提高一次試模的成功率。其次可以優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，可以得到最佳的澆口數(shù)量與位置、合理的流道系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)，并對型腔尺寸、澆口尺寸、流道尺寸和冷卻系統(tǒng)尺寸進行優(yōu)化，在計算機上進行試模、修模，大大提高模具質(zhì)量，減少修模次數(shù)；最后可以優(yōu)化注塑工藝參數(shù)，確定最佳的注射壓力、保壓壓力、鎖模力、模具溫度、熔體溫度、注射時間、保壓時間和冷卻時間，以注塑出最佳的塑料制品。因此，注塑模的 CAE 分析在注塑模設(shè)計中可應(yīng)用于型腔設(shè)計、澆口設(shè)計、流道設(shè)計、制品變形預(yù)測和冷卻系統(tǒng)設(shè)計，實現(xiàn)優(yōu)化塑料制品設(shè)計、塑料模具設(shè)計和注塑工藝參數(shù)等功能。隨著人們對塑料制品的需求范圍不斷擴大，各種大型的高精度、形狀復(fù)雜塑料制品在生產(chǎn)過程中也出現(xiàn)了反復(fù)試模、修模各種問題，這就需要我們不斷的發(fā)展 CAE技術(shù)，用 CAE 技術(shù)來解決在分模過程出現(xiàn)的問題，提高生產(chǎn)效率，減少廢品率。傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計主要依靠設(shè)計人員的經(jīng)驗，而注塑成型過程非常復(fù)雜，塑料熔體的流動性能千差萬別，制品和模具的結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，工藝條件各不相同，成型缺陷各式各樣，模具設(shè)計往往需要反復(fù)的試模、修模才能投入生產(chǎn)，很少有一次成功的，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅要重新調(diào)整工藝參數(shù)，甚至要修改塑料制品和模具， 不但費時費力，而且降低了產(chǎn)品的開發(fā)速度。進入 90 年代后開展了流動、保壓、冷卻和應(yīng)力分析等注塑工藝全過程的集成化研究。利用注塑模 CAE 技術(shù)可以在模具制造前，模擬注塑過程（包括充填、保壓及冷卻）并及早發(fā)現(xiàn)問題，優(yōu)化模具設(shè)計和工藝條件設(shè)定，減少試模次數(shù)以提高生產(chǎn)效率，現(xiàn)已成為注塑加工技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。 對于其他安裝尺寸的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進行。通常取注射壓力的 20%～ 40%，大致范圍為 25～40MPa，此處取 35MPa。由于本例流道設(shè)計簡單，分流道相對較短，因此流道凝料投影面積可以取小些，這里取 A 澆 = 塑 。 2）鎖模力校核 ① 塑件在分型面上的投影面積 ，則 ? ?681)1253(62)121 0 8( 4 22 ?????????????????? ?? ）（）（塑A =+10625+1050〔 〕 =≈ 6207(mm2) ② 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 A 澆 ， 可以按照 多型腔模的統(tǒng)計分析來確定。由于這里采用的是一模兩 腔，因此一次注入模具型腔塑料熔體的總體積為 )(7 9 4 )( 3cmVV ??????? 塑總 （ 3）選擇注射機 上面計算得出的一次注入模具型腔的塑料總體積可計算出注射機的公稱注射量得 )(4 9 ??? 總公 根據(jù)上面計算，初步選定公稱注射量為 125 3cm ，注射機型號為 SZ160/80 臥式注射機，其主要技術(shù)參見表 23 。由于該設(shè)計選擇的是一模兩腔，故采用直線對稱排列 ，如圖23 所示。從模具的造價費用和側(cè)向抽芯機構(gòu)的設(shè)計等因素考慮，本課題選擇一模兩腔 。根據(jù)經(jīng)驗，在模具設(shè)計中每增加一個型腔，制品尺寸精度要下降 4。 綜合考慮分型面的選擇受到塑件在模具中的成型位置、 澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件的位置、形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響， 經(jīng)過 綜合分析比較，選出正確的分型面 如圖 23 所示。若設(shè)在動模邊，則模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。取分型面時應(yīng)首先考慮將抽芯或分型距離長的一邊放在動、定模開模的方向上，而將短的一邊作為側(cè)向分型或抽芯。當(dāng)制件上要求互相同軸的部位不便設(shè)在分型面的同一側(cè)時，則應(yīng)設(shè)計特殊的定位裝置，提高合模時的對中性。從制件的推出裝置設(shè)置方便考慮，分型時要盡可能的使制件留在動模一邊，當(dāng)制件上有多個型芯或形狀復(fù)雜、錐度小的型芯時，制件對型芯的包緊力特別大，這種型芯應(yīng)設(shè)在動模一邊，而將凹模放在定模一邊。在這里我們選擇的注射機為螺桿式的注射機，其噴嘴為直通式，對于 ABS 塑件結(jié)合后面對塑件的 CAE 分析以及綜合考慮可得到對應(yīng)的工藝條件參數(shù)見表 22[4]。處理的介質(zhì)為空氣和水，處 理溫度為 C?75~60 ，處理時間為16～ 20s。塑件在注塑機料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達到流動狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進入模具型腔成型，其過程可分為充模、壓實、保壓、倒流和冷卻五個階段。對 ABS 的色澤、粒度和均勻度等進行檢驗，由于 ABS 吸水性較大，成型前應(yīng)對其進行充分的干燥。而 外 側(cè)有凸臺需使用 滑塊 抽芯機構(gòu)以使工件能順利脫模。40~39。301~39。塑件上的脫模斜度大小，與塑件的性質(zhì)、收縮率、摩擦因素、塑件壁厚和幾何形狀有關(guān)。 (3) 塑件表面質(zhì)量分析 本塑件是電子產(chǎn)品殼體，要求外表美觀、無斑點、無熔接痕、無 頂桿痕跡，對于外觀要求比較高，因此對其外表面質(zhì)量也要求比較高，其外表面的粗糙度 Ra 取 m，內(nèi)腔沒有較高的粗糙度要求。 (2) 尺寸精度的分析 在一般生產(chǎn)過程中，為了降低模具加工難度和模具的生產(chǎn)成本，在滿足塑件使用要求的前提下盡可能把塑件尺寸精度設(shè)計得低一些。 (3) ABS 的主要性能指標(biāo)見表 21[4]。 ABS 吸濕性強，含水量應(yīng)小于 ％，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長時間預(yù)熱干燥，其流動 性中等，溢邊料 左右。 (2) 成型性能。 圖 21 制件 UG 設(shè)計步驟 圖 塑件三維圖 塑件成型工藝性分析 塑件材料 (ABS)的性能分析 該塑件采用的是 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物，即 ABS 塑料，其性能 如下 ： (1) 使用性能。然后用 UG 的 Mold Wizard 模塊進行模具設(shè)計，包括流道及冷卻水道設(shè)計。 本課題模具所用軟件是 ，該模具的設(shè)計過程大致如下：首先用 UG 進行零件的實體特征造型，特征是 UG 軟件的基本設(shè)計單元，用戶可以每次創(chuàng)建一個特征的方式進行三維造型，并且零件的數(shù)據(jù)是關(guān)聯(lián)的，其基礎(chǔ)是UG 軟件采用了 —— 單一數(shù)據(jù)庫技術(shù)。 UGNX 與 UGS PLM 的其他解決方案的完整套件無縫結(jié)合。利用 UGNX 建模，工業(yè)設(shè)計師能夠迅速地建立和改進復(fù)雜的產(chǎn)品形狀，并且使用先進的渲染和可視化工具來最大限度地滿足設(shè)計概念的 審美要求。 Unigraphics NX 為設(shè)計師和工程師提供了一個產(chǎn)品開發(fā)的嶄新模式，它不僅對幾何的操縱，更重要的是團隊將能夠根據(jù)工程需求進行產(chǎn)品開發(fā)。當(dāng)今流行的三維造型軟件有 Pro/ENGINEER、 UG 和 Solidworks 等，其 中 UG 的功能強大應(yīng)用范圍廣泛。調(diào) 質(zhì) 處理是指制品預(yù)先吸收一定的水分（如放在熱水或油中），使制品尺寸穩(wěn)定下來，以避免制品在使用中再發(fā)生變化。一般退火溫度應(yīng)控制在高于塑件使用溫度10~20℃ 為宜。 塑件的后處理主要是指退火和調(diào) 質(zhì) 處理。 冷卻： EF 時間段是冷卻定型階段，在模具冷卻系統(tǒng)的作用下制品逐漸冷卻到具有一定的剛度和強度時脫模，脫模時制品內(nèi)存在著殘余壓力 PE，若殘余壓力過大，會造成制品開裂、損傷和卡模等弊病 [7]。在型腔壓力作用下，熔體可能從型腔向澆注系統(tǒng)倒流，導(dǎo)致型腔壓力從 PD 降為 PE。 此時熔體的流動速度更慢，螺桿只有微小的補縮移動。 BC 時間段是熔體的壓實階段，在壓實階段約占塑件重量 15%的熔體被壓到型腔內(nèi)。圖 13 中型腔始端的最大壓力為 PC，末端的最大壓力為 PC1。型腔始端壓力與末端壓力之差（ PB PB1）取決于熔體在型腔的流動阻力。噴嘴壓力也達到一定的動態(tài)壓力 P2。 圖 13 注射成型 周期內(nèi) 壓力隨時間變化的曲線 充模： 圖中 OA 段是塑料熔體在注射 壓力 P1 作用下從料筒計量室流入型腔始端的時間。該圖為在一個注射成型周期內(nèi) 用壓力傳感器測得的壓力隨時間變化的曲線圖。 螺桿式注射機在各個階段成型工藝順序 如圖 12 所示 [7]。 脫模劑的選用： 為了便于脫模 ，生產(chǎn)中常使用 脫模劑，常用的脫模劑有硬脂酸鋅、液態(tài)石蠟和硅油 這三種。 料筒的清洗： 生產(chǎn)中如果需要改變塑料品種、更換物料、調(diào)換顏色，或者發(fā)現(xiàn)成型過程中出現(xiàn)勒熱分解或降解反應(yīng)，均應(yīng)對注射機的料 筒進行清洗。 原料的預(yù)處理 ： 包括原料的檢驗、著色和預(yù)熱干燥等過程。 注射成型工藝過程 注射成型工藝過程包括注射前的準(zhǔn)備、注射過程和制品的后處理三個主要階段，各個階段又可分為多個小階段，如 圖 11 所示。 注射成型必須滿足以下三個必要條件： (1) 塑料必須以熔融的狀態(tài)被注入到模具的型腔中； (2) 注入的塑料熔體必須具有足夠的壓力和流動速度以完成充滿模具模腔； (3) 需要有符合制品形狀和尺寸并滿足成型工藝要求的模具。 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)現(xiàn)狀比較見表 11。隊伍不穩(wěn)定、人才匱乏是制約模具工業(yè)發(fā)展的重要因素之一。 (5) 模具工程師 人是企業(yè)最活躍的因素，市場競爭最主要的是人才競爭。 (4) CAD/CAE/CAM 技術(shù)的應(yīng)用水平已上了一個新臺階 以高速發(fā)展的家電制造業(yè)為例，引進了美國、德國、日本、澳大利亞等國相當(dāng)數(shù)量的 CAD/CAM 系統(tǒng)，取得了一定的經(jīng)濟技術(shù)效益，促進和推動了我國的 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展。 (3) 模具壽命不斷提高 新型模具型腔材料及其熱處理工藝的不斷問世，使得型腔模具的使用壽命有很大提高。 我國已能生產(chǎn)轎車覆蓋件模具、大屏幕彩色電視機前殼及后蓋注塑模具、大容量洗衣機全套塑料模、轎車儀表板形狀復(fù)雜的注塑模 具；精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。在未來的模具市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。 1 緒論 塑料模具技術(shù)現(xiàn)狀 現(xiàn)代模具的現(xiàn)狀簡介如下 ： (1) 模具工業(yè)產(chǎn)值逐年增加 20 世紀(jì) 80年代以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列政策的支持和引導(dǎo)下，在加之產(chǎn)品規(guī)?；僧a(chǎn)的需要，我國模具工業(yè)特別是塑料模具發(fā)展十分迅速。 本設(shè)計是通過 UG軟件 對液晶盒上蓋 進行實體建模， 借助 moldflow軟件對其進行 CAE分析， 并 結(jié)合其他結(jié)構(gòu)的模架實例和注塑模理論知識 ， 進行結(jié)構(gòu)分析、原料分析和成型工藝分析 ,確定型腔的數(shù)目和型腔的布 置方案，選擇分型面、澆注系統(tǒng)、脫模方式、調(diào)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、排氣形式，利用三維軟件進行 CAM 分析， 制定主要件的工藝規(guī)程、完成必須的工藝計算、制造工藝以及一定的技術(shù)經(jīng)濟分析等。我國生產(chǎn)的模具有些已接近或達到國際水平。另外，結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具和模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于行業(yè)總體發(fā)展速度；塑料模和壓鑄模比例增大；面向市場的專業(yè)模具廠家數(shù)量及能力快速增加。 我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，市場廣闊，產(chǎn)銷兩旺。模具又是 “ 效益放大器 ” ，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目 錄 引言 ..................................................... 3 1 緒論 .................................................. 4 塑料模具技術(shù)現(xiàn)狀 ...........