【正文】 ................ 27 5 基于 Moldflow 的充填、冷卻及翹曲性能分析 .................................... 27 選擇塑膠材料 ................................................. 28 設(shè)置成型工藝參數(shù) ............................................. 28 網(wǎng)格的劃分和修補(bǔ) ............................................. 29 網(wǎng)格的劃分 ................................................... 29 網(wǎng)格的修補(bǔ)與優(yōu)化 ............................................. 30 澆注系統(tǒng)的創(chuàng)建 ............................................... 31 確定最佳進(jìn)澆位置 ............................................. 31 創(chuàng)建澆注系統(tǒng) ................................................. 31 冷卻系統(tǒng)的創(chuàng)建 ............................................... 31 分析結(jié)果 ..................................................... 32 主要的流動分析結(jié)果 ........................................... 33 主要的冷卻分析結(jié)果 ........................................... 35 主要的翹曲分析結(jié)果 ........................................... 36 改善制品翹曲變形 ............................................. 36 改善措施 ..................................................... 36 改善效果 ..................................................... 37 改善前后結(jié)果對比列表 ......................................... 37 6 總結(jié) ............................................................................................................................ 38 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................... 39 致 謝 ..........................................................................................................................40`南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 1 引言 塑料和塑料模具在現(xiàn)代發(fā)展中的重要性 塑料自發(fā)明以來因其優(yōu)異的綜合性能廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)諸多領(lǐng)域，為社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了重要作用，作為四大基礎(chǔ)工業(yè)材料之一，其應(yīng)用領(lǐng)域已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越鋼材、水泥、木材三大產(chǎn)業(yè)，目前全球年消費(fèi)塑料達(dá) 噸，年增長 4%左右，中國年消費(fèi)塑料 4000 多萬噸，今后幾年仍將以至少 8%的平均速度增長。有人說，模具是現(xiàn)代工業(yè)之母。 注塑模具在國外的發(fā)展過程 （ 1） 20 世紀(jì) 60 年代，美、英、加拿大等國的學(xué)者開始了一系列有關(guān)塑料熔體在模腔內(nèi)流動與冷卻的基礎(chǔ)研究，通過合理簡化，完成了一維流動與冷卻分析程序。 （ 3） 20 世紀(jì) 80 年代開展了三維流動與冷卻分析，并把研究擴(kuò)展到保壓分 子取向以及翹曲預(yù)測等領(lǐng)域。 目前，發(fā)達(dá)國家的塑料流變學(xué)、幾何造型技術(shù)、數(shù)控加工及計算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，為注塑模 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)的開發(fā)創(chuàng)造了極為有利的條件。但注塑模的商品化軟件在功能和精度上還有待于進(jìn)―步發(fā)展。另一個就是實(shí)現(xiàn)模具加工的全自動化；還有，就是要通過信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)技術(shù)價值、技術(shù)服務(wù)和技術(shù)轉(zhuǎn)讓，從而顯示先進(jìn)信息傳輸工具的優(yōu)越性。這種生產(chǎn)方式從根本上杜絕了常規(guī)模具生產(chǎn)組織方式的種種弊病，從生產(chǎn)組織系統(tǒng)上保證了注塑模的生產(chǎn)質(zhì)量。經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展，模具水平有了較大提高。精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)醫(yī)療塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。還能生產(chǎn)厚度僅為 的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方面也取得較大進(jìn)展。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到 10%，與國外的 50%～80%相比，差距較大。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE技術(shù)對成型過程，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動了我國模具 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。 70年代已開始應(yīng)用計算機(jī)對熔融塑料在圓形、管形和長方形型腔內(nèi)的流動情況進(jìn)行分析。近十多年來，注塑模 CAD 技術(shù)在不斷進(jìn)行理論和試驗(yàn)研究的同時，十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展，一些商品軟件逐步推出，并在推廣和實(shí)際應(yīng)用中不斷改進(jìn)。一副優(yōu)良的注塑模具可以成型上百萬次這與上述因素有很大的關(guān)系，`南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 考察國內(nèi)外模具行業(yè)的現(xiàn)狀及我國國民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中模具的地位，總模具的設(shè)計理論、設(shè)計實(shí)踐和制造技術(shù)出發(fā)，塑料模具的制造技術(shù)和成型技術(shù)大致有以下幾個方面的發(fā)展趨勢。 `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 2 塑件設(shè)計與分析 材料分析與塑件材料選用 塑料是一種以合成樹脂（高分子聚合物）為基體的固體材料，除了合成樹脂作為基體外，還有一些特定用途的添加劑（少數(shù)情況下可以不加添加劑）。 本次設(shè)計的產(chǎn)品零件是掛機(jī)空調(diào)面板，對于產(chǎn)品的力學(xué)性能要求不高，耐疲勞性、耐磨損性要求一般，但要求耐熱性和耐低溫性良好，所以材料選用 ABS。 塑件結(jié)構(gòu)分析與造型設(shè)計 塑件造型設(shè)計的基本要求 （ 1） 首先應(yīng)滿足產(chǎn)品的使用要求，且不影響制品的外觀美感 ； （ 2） 應(yīng)能充分發(fā)揮塑料的模塑工藝性，以利于模塑成型工藝的控制； （ 3） 應(yīng)有利于提高塑件的強(qiáng)度和剛度； （ 4） 應(yīng)防止不良造型使塑件在成型與使用過程中產(chǎn)生應(yīng)力集中，同時也要考慮不良造型令模具在模塑過程中出現(xiàn)過大的應(yīng)力集中； （ 5） 應(yīng)力求塑件結(jié)構(gòu)簡單，盡力避免側(cè)孔以簡化模具的結(jié)構(gòu)及便于成型操作。 （ 2）塑件尺寸公差 影響塑件尺寸精度的因素有：塑料材料的收縮率及其波動、塑件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、模具因素、成型工藝因素、成型設(shè)備的控制精度等：其中主要取決于塑料收縮率的波動及模具制造 誤差。由于空調(diào)面板尺寸精度要求不高，本次設(shè)計一般精度 MT3。 `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 塑件的表面質(zhì)量 塑件的表面質(zhì)量包括塑件表面缺陷、表面光澤性與表面粗糙度。 空調(diào)面板的表面質(zhì)量要求不高，所以表面粗糙度取 Ra ；模具型腔表面粗糙度通常應(yīng)比塑件對應(yīng)部分的表面粗糙度在數(shù)值上要低 12級。 塑件的結(jié)構(gòu)要素設(shè)計 （ 1）塑件的壁厚 一般而言，在滿足使用要求的前提下，塑件壁厚盡量取小一點(diǎn)，而且塑件的壁厚應(yīng)盡可能均勻一致。 （ 2）塑件的脫模斜度 塑件材料為 ABS，查表可得塑件脫模斜度的推薦值，型芯 35/10 ；型腔40/1020/ 。 （ 4）圓角 帶有尖角的塑件，在成型時往往會在尖角處產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，在受力或者沖擊下會發(fā)生開裂。 一般， R 外 ==， R 內(nèi) =R 外 /2=。 `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 圖 21 三維零件圖 成型工藝分析與設(shè)計 ABS 為熱塑性塑料，熱塑性塑料的注射成型工藝過程見圖 22。 成型前 的 準(zhǔn)備 （ 1）確認(rèn)注塑設(shè)備、完成注塑模的安裝與試模； （ 2）塑件原料的檢驗(yàn)與預(yù)處理； （ 3）清洗料筒； `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 （ 4）成型操作前設(shè)備的檢驗(yàn)與注塑工藝參數(shù)設(shè)置，注射成型的工藝參數(shù)查表可 得，見表 21。需要控制溫度的部位主要有注射機(jī)料筒溫度、噴嘴溫度及模具溫度；壓力控制主要有塑化壓力、注射壓力、保壓壓力和型腔壓力；各程序動作時間包括注射充模時間、注射保壓時間、熔體注射（充模與保壓）后的模內(nèi)冷卻時間及其它輔助動作所需時間。 注射過程 注射過程一般包括加料、塑化、注射、冷卻和脫模幾個階段。為了減小由于塑化不均或塑件在型腔中冷卻不均而帶來的塑件內(nèi)應(yīng)力，以避免存在內(nèi)應(yīng)力的塑件在使用過程中發(fā)生力學(xué)性能下降，光學(xué)性能變壞，表面出現(xiàn)銀紋、變形和開裂。 ABS 熱處理工藝條件見表 22。 cm3 計算收縮率 % 模具溫度/℃ 料筒溫度 186。 min1 噴嘴 注射時間 保壓時間 冷卻時間 成型 周期 形式 溫度 /℃ 70~90 3～ 5 15～30 15～30 40～ 70 30~60 直通式 180～ 190 `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 表 22 ABS 塑件后處理工藝條件 材料 制品厚度 /mm 熱處理方法 熱處理溫度/0C 熱處理時間/min ABS 3 水或者空氣 6075 1620 `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 3 選擇注塑機(jī) 計算塑件體積與質(zhì)量 使用 UG 可以直接得到塑件的體積 V1=，見圖 31。 V2= 質(zhì)量 m= V2ρ = 103= 圖 32分流道和澆口的體積 `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 選擇注塑機(jī) 本次模具設(shè)計采用一模一腔，根據(jù)注射量 V=V1+V2=，選擇注塑機(jī)的型號為 XZZY500。 表 31 XZZY500 型號注塑機(jī)的規(guī)格與性能 理論注射量 /cm3 500 移模行程 /mm 500 螺桿直徑 /mm 65 最大模具厚度 /mm 450 注射壓力 /Mp 145 最小模具厚度 /mm 300 鎖模力 /KN 3500 噴嘴球半徑 /mm 18 注射方式 螺桿式 噴嘴口孔徑 /mm φ 3 鎖模力的校核 為了 平衡塑料熔體的壓力，鎖緊模具保證塑件的質(zhì)量，注塑機(jī)必須提供足夠的鎖模力。 本 次 設(shè) 計 中 ， 所以， 鎖模力合適。這樣看來所選的注塑機(jī)的額定壓力大于成型時所需的壓力，注射壓力合適。對于雙分型面注射模具的校核公式為： H1+H2+a+（ 5~10） sHm `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 式中 ： s 為注塑機(jī)最大開模行程， mm H1為推出 距離（脫模距離）， mm H2為塑件的高度 a 為澆注系統(tǒng)的高度， mm Hm 為定模板的厚度， mm 本次設(shè)計中， H1=80mm， H2=60mm， a=150mm， Hm=80mm 80+60+150+10=30050080=420 通過校核開模行程合適。 型腔布局與分型面的設(shè)計 型腔數(shù)目的確定 按照注塑機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目： n≤ 式中： k為注塑機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取 m1 為注塑機(jī)最大注射量， cm3或 g m2 為澆注系統(tǒng)凝料量， cm3或 g m為單個塑件的體積或者質(zhì)量， cm3或 g = 由計算結(jié)果看出只能將模具設(shè)計成一模一腔 。 考慮各種因素后，把分型面設(shè)計成如圖 41 所示。普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口、冷料穴等四部分組成。 `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 流動距離比亦稱流動比，它是指塑料熔體在模具中進(jìn)行最長距離流動時，其各段料流通道及各段模腔的長度與其對應(yīng)截面厚度之比值的總和，即 iitLΣ=Φ 式中 Φ— 流動距離比； iL — 模具中各段料流通道以及各段模腔的長度； it — 模具中各段料流通道以及各段模腔的截面厚度。一般采用碳素工具鋼如 T8A、 T10A 等，熱處理要求淬火 5357HRC。 澆口套采用澆口套與定位圈設(shè)計成整體的形式，用螺釘固定于定模座板上，如圖 42 所示。分流道的作用是`南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡的分配到各型腔。 （ 1）分流道截面形狀 分流道本次設(shè)計采用