【正文】 eering design Manufacturability Analysis 1 引言 概述塑料是以樹脂為主要成分的高分子有機聚合物，簡稱高聚物。在一定的溫度和壓力下具有可塑性，可以利用模具成型為一定幾何形狀和尺寸的塑料制件。注射成型也稱為注射模塑或注塑，是熱塑性塑料的一種重要成型方法。當今世界注射模具的基本格局是以日、美及歐洲各工業(yè)化國家作為世界模具技術(shù)的領(lǐng)頭羊，占據(jù)了世界注射模具市場的半壁江山，他們擁有現(xiàn)代的設(shè)計方法和先進的模具制造設(shè)備，特別是近幾年來這些國家把CAD/CAM/CAE系統(tǒng)作為模具工業(yè)發(fā)展的臂翼，其發(fā)展的趨勢如日中天 [2]。為了縮短注塑模具設(shè)計與制造周期，再我國已逐漸應(yīng)較為徹底地實施標準化。目前，國內(nèi)模具企業(yè)中已有相當多廠家引進了較高檔的 CAD/CAE/CAM系統(tǒng)，UG,Pro/Engineer等著名軟件在模具工業(yè)中應(yīng)用，同時，我國在開發(fā)自動注塑成型機方面已取得顯著成果，對于高自動化模具的研制還需要進一步努力，以盡快實現(xiàn)注塑成型制品生產(chǎn)的高自動化[2]。注塑制品已呈現(xiàn)自動化生產(chǎn)，對注塑成型機可以進行遠距離操作或無人操作，成型機可以根據(jù)生產(chǎn)監(jiān)測信號實時調(diào)整成型工藝條件，從而能從根本上保證塑料制品的成型質(zhì)量不發(fā)生問題。該零件的總體形狀為圓形，結(jié)構(gòu)比較簡單，表面光滑。根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點進行模具方案論證，并進行模具總體裝配圖的設(shè)計，主要成型零件的設(shè)計與計算，并完成裝配圖和零件圖的繪制。 課題設(shè)計目的和意義塑料件在各行業(yè)及日常生活廣泛使用，塑料模具的設(shè)計制造的社會需求也日益增長，而且要求越來越高。2 塑件的結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計方案 塑料成形條件所選用的塑料是ABS塑料（丙烯晴—丁二烯—苯乙烯共聚物）。ABS的外觀為不透明呈象牙色的粒料，無毒、無味、吸水率低其制品可著成各種顏色，并具有90%的高光澤度。其缺點是耐熱性不高，并且耐氣候性差，在紫外線的作用下易變硬發(fā)脆[4]。序號項目條件1塑料名稱丙烯烴—丁二烯—苯乙烯共聚物2縮寫ABS 3注塑成形機類型螺桿式4密度（g/cm3）~5計算收縮率（%）~6預熱溫度（0C）80~85時間（h）2~38料桶溫度（0C）后段150~170中段165~180前段180~120011噴嘴溫度（0C）170~18012模具溫度（0C）50 ~8013注射壓力(MPa)60~10014151617成型時間(s)注射時間20~90高壓時間0~5冷卻時間20~120總時間50~22018螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）3019適用注射機類型螺桿、柱塞式均可20后處理方法紅外線燈、烘箱溫度（0C）70時間（h）2~4 塑件的結(jié)構(gòu)分析本設(shè)計的制件為剃須刀底座，結(jié)構(gòu)比較簡單，形狀對稱，制件壁厚為1～2mm，表面粗糙度基本一致。觀察本制件結(jié)構(gòu),本制件需要有側(cè)抽機構(gòu)，但其形狀并不特別復雜，且抽拔距適中。塑件精度過高必然會增加模具的制造成本，因此是不恰當?shù)摹? 塑件表面粗糙度的確定塑件的表面粗糙度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤、波紋等疵點外，主要有模具表面的粗糙度決定，一般塑件的表面粗糙度值比模具表面的粗糙度值低一級。 模具結(jié)構(gòu)的總體方案擬定 模具類型的選擇本塑件所用的材料為ABS，屬于熱塑性材料，其主要的成型方法有注射成型，擠出成型，吹塑成型等。綜合考慮本塑件該選用注射成型的方法。因此，模具結(jié)構(gòu)很大程度上取決于分型面的選擇，分型面選擇的合理與否將直接影響塑料制品膜塑成型工藝，同時也影響制品質(zhì)量，注射機參數(shù)，成型零件的加工工藝性[7]等。(1) 塑件的形狀和尺寸精度始終一致。(3) 模具結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，設(shè)計制造、維修大為簡化。 模具結(jié)構(gòu)形式的確定（1）方案一,一模一腔,靠頂桿頂出制件,而側(cè)抽則采用機動式側(cè)抽,冷卻裝置采用直流式冷卻水路的形式。（3）方案三澆口采用點澆口。側(cè)抽芯采用斜導柱滑塊式側(cè)抽芯機構(gòu)。結(jié)構(gòu)簡單,安全可靠,在開模時, 滑塊在斜導柱的作用下移動作抽芯動作,采用外連結(jié)直通式冷卻水路的形式。綜上所述，選擇點澆口形式。此外,在設(shè)計側(cè)抽芯時,方案中擬定兩種抽芯方式：液壓式側(cè)抽芯﹑斜導柱滑塊式側(cè)抽芯機構(gòu)。 比較結(jié)果由各項比較的結(jié)果，本設(shè)計采用擬定方案的第三套方案：采用點澆口，三板式兩次分型，側(cè)抽采用斜導柱滑塊側(cè)抽。 澆口位置的選擇通過Moldflow軟件可以分析出塑件的最佳澆口位置，并選擇最佳澆口位置。所以最佳澆口應(yīng)該在藍色區(qū)域選。 最佳澆口位置，紅色點為最佳澆口位置。① 。② 。故澆口選在塑件頂部是最佳的。 注射位置壓力xy圖當澆口選在塑件頂部時，注射位置處壓力在0s～5s間增長地比較快，幅度比較大，然后保持不變。 注射位置壓力xy圖當澆口設(shè)在塑件頂部時，壓力分布均勻，壓力值幾乎為0。 平均速度當澆口設(shè)置在頂部時，塑料熔體從頂部向四周并沿圓周向下等速流動，塑料熔體可完全充滿最佳澆口區(qū)域，成型塑件完整。 體積溫度當澆口設(shè)置在塑件頂部時，頂部體積溫度約為40℃. 流動翹曲對塑件在流動翹曲的條件下分析，澆口位置在頂部的各項性能。 第二主方向型腔內(nèi)殘余應(yīng)力，,所以第二主方向內(nèi)的應(yīng)力不會影響塑件的變形和破壞。②塑件的變形分析 X方向的變形，成型時塑件X方向變形比較明顯。 Z方向的變形，成型時塑件Z方向的變形較平均， ； 所有方向的變形。 設(shè)備的型號及選擇 注射機型號的確定按照預選型腔數(shù)來選擇注射機：⑴ 模具所需塑料熔體注射量 () 式中一副模具所需塑料的質(zhì)量或體積（g/cm3）。 澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積（g/cm3) 。若是流動性不太好或是精密塑件，當塑料熔體黏度高，塑件越小，壁越薄，型腔越多又作平衡式布置時，澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積甚至還要大。根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計分析，～。由于ABS屬于非結(jié)晶型材料，故取，即 ()根據(jù)以上計算結(jié)果，選擇注塑機型號為XSZY125。以下按注射機的最大注射量來校核型腔數(shù)量： ()式中　K――注射機最大注射量的利用系數(shù)，；　符合要求。設(shè)計中要求 ()式中 k’ ——注塑壓力安全系數(shù)，一般取k’＝取k’＝, （Mpa）符合要求。當高壓的塑料熔體充滿型腔時，會沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力。符合要求。需校核的主要內(nèi)容有噴嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大與最小厚度及安裝螺釘孔[10]等。II 模具厚度模具厚度Hm也稱模具閉合高度，必須滿足:HminHmHmax ()式中 Hmin－注射機允許的最小閉合高度即動定模之間的最小開合距離（mm）； Hm——模具閉合高度（mm）；Hmax—注射機允許的最大閉合高度（mm）。IV 開模行程校核開模行程是指從模具中取出制件所需的最小開合距離，用H表示，它必須小于注射機移動模板的最大行程S。 H1+H2+(5～10)=58+21+(5～10)=84～89mm ()經(jīng)查手冊Smax＝300mm所以符合要求由上述可知注塑機符合要求。由于主流道與熔融塑料和注射機噴嘴反復接觸、碰撞，一般澆口不直接開設(shè)在定模上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或迫合形式固定在定模板上?！?176。tg/2計算主流道尺寸： d=3＋1=4mm Sr=15+2=17mm h=4mm a=3○ L=29mm D=d+2L澆口套都是標準件，只需去買就行了。有托澆口套用于配裝定位圈。本設(shè)計中選用Φ30mm。根據(jù)經(jīng)驗公式 ()式中 ——剪切速率（）； ——