【正文】 模設(shè)計(jì) 英文題目 ： THE DESIGN of INJECTION MOULD FOR THREE WAY PIPE AND MOLD FLOW ANALYSIS 院 系： 機(jī)械電子工程學(xué)院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 完成時(shí) 間： 摘 要 三通管作為一種連接件在日常生活中應(yīng)用廣泛，本文對(duì)塑料模具的設(shè)計(jì)方法及過程進(jìn)行了闡述。通過用 Moldflow 模擬對(duì)其工藝分析，確立了合理的成型工藝參數(shù)。并對(duì)塑件的材料性能進(jìn)行了分析。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。現(xiàn)代工業(yè)品的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在家電、玩具等輕工行業(yè)，近 90％的零件是靠模具生產(chǎn)的；在飛機(jī)、汽車、農(nóng)機(jī)和無線電行業(yè)，這個(gè)比例也超過 60％。從產(chǎn)值看， 20 世紀(jì) 80 年代以來，美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家模具行業(yè)的產(chǎn)值已超過機(jī)床行業(yè)，并且有繼續(xù)增長的趨勢。以模具使用的角度，要求高效率、自動(dòng)化操作簡便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。首先，模具型腔的形狀、尺寸、表面光潔度、分型面、進(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對(duì)制品的尺寸精度和形狀精度以及制件的物 理性能、機(jī)械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、旗袍、凹痕、燒焦等都有十分重要的影響。在大批量生產(chǎn)塑料制品時(shí)，應(yīng)盡量減少開模、合模過程和取制件過程中的手工勞動(dòng)，為此常采用自動(dòng)開合模自動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)，在全自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)還要保證制品能自動(dòng)從模具中脫落。 現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少的三項(xiàng)重要因素，尤其是模具對(duì)實(shí)現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計(jì)起著重要的作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更 新都是以模具的制造和更新為前提的。因此促進(jìn)模具的不斷向前發(fā)展。模具業(yè)與其他行業(yè)的發(fā)展可以用唇齒相依來形容，因而模具業(yè)整體水平的提升與相關(guān)行業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。 如今封裝技術(shù)正不斷發(fā)展。封裝技術(shù)的發(fā)展離不開先進(jìn)的電子工模具裝備，多注射頭封裝模具(MGP)、自動(dòng)沖切成型系統(tǒng)、自動(dòng)封裝系統(tǒng)等高科技新產(chǎn)品適應(yīng)了這一需求，三佳也陸續(xù)推出這些產(chǎn)品。自動(dòng)塑封系統(tǒng)是集成電路后工序封裝的高精度、高自動(dòng)化裝備。該項(xiàng)技術(shù)國外發(fā)展較快，已出現(xiàn)了貼膜覆蓋封裝、點(diǎn)膠塑封等技術(shù)，可滿足各類高密度、高引線數(shù)產(chǎn)品的封裝。三佳作為國內(nèi)第一家模具行業(yè)的上市公司，將緊盯世界先進(jìn)技術(shù)，發(fā)展電子模具國產(chǎn)化進(jìn)程。據(jù)羅百輝了解， 2021 年進(jìn)口加工設(shè)備中機(jī)床約 60 億美元，而其中模具業(yè)應(yīng)用機(jī)床占據(jù)了大部分，這也反映國內(nèi)在這一領(lǐng)域還待加油。而機(jī)床朝著高速化、精密化、高性能專業(yè)化、系統(tǒng)化、復(fù)合化方向發(fā)展也給國內(nèi)廠商帶來新課題。據(jù)羅百輝了解，目前中國模具標(biāo)準(zhǔn)件在模具中的使用覆蓋率只有 40%，而在歐美等國則達(dá)到了 70%。 研究內(nèi)容 1） 利用 Moldflow 注塑模具分析軟件，針對(duì) 三通管 塑料模具進(jìn)行填充、保壓、冷卻等流動(dòng)方案分析，并進(jìn)行工藝參數(shù)、澆口位置、冷卻系統(tǒng)等方面的設(shè)計(jì)； 2） 研究分析結(jié)果，綜合分析其合理性； 3） 對(duì)產(chǎn)品成型方案進(jìn)行工藝參數(shù)、澆口位置、冷卻系統(tǒng)等的優(yōu)化并加 以加以比較，確定最佳成型方案； 4） 利用 UG 和 AutoCAD 繪制 三通管 蓋 模具圖和成型零件圖 。它是一種常見的塑料工件，從工件本身來看，屬特小型件，其抽芯脫模機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，側(cè)向抽芯技術(shù)是本課題的難點(diǎn)，零件直通管的成型采用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。 塑料制件主要是根據(jù)使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于塑件有特殊的機(jī)械性能，因此設(shè)計(jì)塑件時(shí)必須充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點(diǎn)，補(bǔ)償其缺點(diǎn)，在滿足使用要求的前提下，塑件 的形狀盡可能地做到簡化模具結(jié)構(gòu)，符合成型工藝特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮： 1） 、 塑件的物理機(jī)械性能，如強(qiáng)度、剛性、韌性、彈性、吸水性等； 塑料的成型工藝性，如流動(dòng)性； 塑料形狀應(yīng)有利于充模流動(dòng)、排氣、補(bǔ)縮，同時(shí)能適應(yīng)高效冷卻硬化（塑性塑料）或快速受熱固化（熱固性塑料）； 塑件在成型后收縮情況及各向收縮率差異； 模具總體結(jié)構(gòu)，特別是抽芯與脫出塑件的復(fù)雜程度； 模具零件的形狀及制造工藝。 圖 三通管零件 材料特征 三通管所用的材料是 ABS，名稱 AcrylonitritleButadieneStyrene copolymer,全稱丙烯腈 —丁二烯 — 苯乙烯共聚物。 ABS 是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物， A 代表丙烯腈， B代表丁二烯， S 代表苯乙烯。 它的使用性能方面：綜合性能好，沖擊強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定好、電性能良好，尺寸穩(wěn)定性景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 好、抗化學(xué)藥品性、染色性，成型加工和機(jī)械加工較好。與 372 有機(jī)玻璃的熔接性良好，可制成雙色塑料，且可表面鍍鉻。ABS 工程塑料的缺點(diǎn)：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第三章 注射機(jī)的選擇及校核 注射機(jī)的選擇 由于塑件形狀不規(guī)則，可通過 UG 對(duì)其進(jìn)行體積分析，分析得其體積為： V件 = ? =～ 澆注系統(tǒng)的體積取塑件的 20%，則： V澆注 = 4V件 20%= 20%= V總 =4V件 + V澆注 = 其總質(zhì)量為： M 總 = V總 ? = = 為了保證制件的質(zhì)量，又可充分發(fā)揮設(shè)備的能力，注射模一次成型的塑料重量應(yīng)在注射機(jī)理論注射量的 50%～ 80%之間為好，則： V注 =V 總247。 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 表 XSZY125型注射機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù) 注塑機(jī)型號(hào) XZY300 額定注射量 320cm3 螺桿（柱塞）直徑 60mm 注射壓力 注射行程 150mm 注射方式 螺桿式 鎖模力 1500KN 最大成型面積 最大開合模行程 340mm 模具最大厚度 355mm 模具最小厚度 285mm 噴嘴圓弧半徑 R12mm 噴嘴孔直徑 Φ4 mm 頂出形式 兩側(cè)設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出 動(dòng)、定模固定板尺寸 620X520mm 拉桿空間 400X300mm 合模方式 液壓、機(jī)械 液壓泵 流量 、 壓力 7Mpa 電動(dòng)機(jī)功率 17KW 加熱功率 KW 機(jī)器外形尺寸 5300X9400X1850mm 型腔數(shù)目的確定及校 核 因型腔數(shù)量與注射機(jī)的塑化速率、最大注射量及鎖模量等參數(shù)有關(guān)，因此有任何一個(gè)參數(shù)都可以校核型腔的數(shù)量。 式中 pm 、 1m 、 m 也可以為注射機(jī)最大注射體積（ cm3）、澆注系統(tǒng)凝料體積（ cm3）、單個(gè)塑件的體積（ cm3）。 按照塑件零件圖所示的尺寸，用三維制圖軟件 UG 近似計(jì)算如圖 31 所示 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 由上圖的數(shù)據(jù)可知，單個(gè)塑件的體積 V1=。故取 n=4 滿足要求 。當(dāng)熔體充滿型腔時(shí)，注射壓力在型腔內(nèi)所產(chǎn)生的作用力總是力圖使模具沿分型面脹開，為此，注射機(jī)的合模力必須大于型腔內(nèi)熔體壓力與塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積，即 100A0 ??? 分模pFF (32) 式中 0F ——注射機(jī)的公 稱鎖模力（ N）； 模p ——模內(nèi)平均壓力（型腔內(nèi)的熔體平均壓力 Mpa）； 分A ——塑件、流道、澆口在分型面上的投影面積之和（ 2cm ），見表 41； F——注射壓力在型腔內(nèi)所產(chǎn)生的作用力（ N）。 加工高黏度塑料、高精度、充模難的制品 用于機(jī)器零件上高精 度的齒輪或凸輪等 利用三維制圖軟件 UG 計(jì)算塑件總投影面積近似為： 分A = 2cm 查表 41 得 Mpap ?模 則 100A0 ??? 分模pFF =100=315960N= 所選用的注射機(jī)的公稱鎖模力 0F =1500KN,故注射機(jī)滿足要求。為了保證開模后既能取出塑件又能取出流道內(nèi)的凝料，對(duì)于單分型面注射模具，需要滿足下式： mmHHs )10~5(21 ??? (33 ) S—注射機(jī)最大開模行程； (S=300mm) 1H —推出距離（脫模距離， H1=78mm） 2H —塑件高度；（ H2=76mm） 則 164107678)10~5(21 ??????? HHs 故滿足要求。澆口的系列變化都會(huì)對(duì)塑件熔體的填充 產(chǎn)生很大影響。凹陷等現(xiàn)象的發(fā)生。 由圖 顯示可以看出，澆口設(shè)置的最佳區(qū)域在藍(lán)色區(qū)域，綠色區(qū)域?yàn)檩^好區(qū)域，淡黃色區(qū)域?yàn)檩^差區(qū)域，紅色區(qū)域?yàn)樽畈顓^(qū)域。流變分析包括填充分析和保壓分析。填充分析結(jié)果主要包括 填充時(shí)間、氣穴位置、熔接痕、鎖模力、熔融體流動(dòng)前沿溫度。 圖 充填時(shí)間（方案一） 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 充填時(shí)間（方案二） 從上圖可以看出，兩種方案都能將 制件充滿，方案一的填充時(shí)間為 ，方案二的填充時(shí)間為 ，兩種方案的填充時(shí)間都相差 ， 就充填時(shí)間而言，兩個(gè)方案都差不多 。兩種方案氣穴位置的分析結(jié)果如下圖 和圖 所示。 （ 3） 熔接痕 熔接痕是由模具不同位置澆口處流出的熔融塑料匯聚時(shí)形成的交接痕跡。 在塑料制品成型中，熔接痕不但影響制品的外觀，而且易于產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響制品的總體強(qiáng)度。 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 熔接痕 （方 案一 ） 圖 熔接痕 （方案二） 由上圖可以看出，方案一所形成的熔接痕比方案二多， 且更嚴(yán)重 。 4）鎖模力 鎖模力即為在進(jìn)行注塑時(shí)閉合模具所需要的力。計(jì)算鎖模力時(shí)把 XY 平面作為分型面，鎖模力根據(jù)每個(gè)單元在 XY 平面上的投影面積和單元內(nèi)的壓力進(jìn)行計(jì)算。兩種方案的鎖模力分析結(jié)果如圖 和圖 所示。 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 鎖