【正文】 ....................................................................30 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................31 分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計(jì) 1 引 言 近年來(lái)我國(guó)塑料模具業(yè)發(fā)展相當(dāng)快，目前，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中約占 30%左右。以前傳統(tǒng)的注塑模具及其生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品已不能滿足當(dāng)前人民的需要了。熱流道技術(shù)正是其中的一種，且隨著 科技的進(jìn)步越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到現(xiàn)代模具行業(yè)中。 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?，F(xiàn)在市場(chǎng)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(fèi)。兩桶成對(duì)稱分布，高度為 65mm，壁厚 2mm，其加強(qiáng)筋部分均為 3 ㎜，且高度均為 1 ㎜，最大投影面積為 50000mm2。 該垃圾桶的底座只有兩個(gè)部位尺寸要求嚴(yán)格，即與桶身相配合的 10 個(gè)小凸臺(tái)、裝腳踏板的 4 個(gè)小孔。其它部位可由設(shè)計(jì)者，根據(jù)材料的節(jié)省、模具加工的難易、模具設(shè)計(jì)的方便性自行進(jìn)行修改。此外該制件的造型有點(diǎn)，這是一大難點(diǎn)，這可能會(huì)給后面的零件及模具圖的表達(dá)帶來(lái)困難。它來(lái)源廣泛，合成工藝較簡(jiǎn)單、分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計(jì) 3 密度小、價(jià)格低、加工成型容易。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(guò)改性改善。 2. 流動(dòng)性極好，溢邊值 左右。 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(qiáng)。 6. 塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口、尖角，以避免應(yīng)力集中。 方案二：采用熱流道澆注系統(tǒng)。 方案的確定 方案一： 設(shè)計(jì)容易，成本低。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(shí)現(xiàn)不了自動(dòng)化生產(chǎn) ，故淘汰此方案。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(lái)的多余熱量，縮短制件成型周期，制件成型固化后便可及時(shí)頂出， 從而可使生產(chǎn)效率提高10％ 左右。 經(jīng)過(guò)綜合考慮 ， 采用方案二較好。 分型面的方向盡量采用與注塑機(jī)開(kāi)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。 型腔數(shù)目的確定 為了使模具注塑機(jī)相匹配以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)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(jì) 5 模具設(shè)計(jì)時(shí)因合理確定型腔數(shù)目。該塑件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且流程比較長(zhǎng)，兩邊成對(duì)稱分布。所以我們選用一模一件。設(shè)計(jì)磨具時(shí)應(yīng)校核的主要項(xiàng)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。 塑件體積為 415 ㎝ 3， 預(yù)選 1000cm3的注射機(jī)，其型號(hào)為 XSZY1000。 國(guó)產(chǎn)注塑機(jī) XSZY1000 技術(shù)規(guī)格 標(biāo)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(shí)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(jì) 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(dòng)作液壓式 推出形式 中心及兩側(cè)推出（ 350） 電動(dòng)機(jī)功率 KW 22 螺桿驅(qū)動(dòng)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(jī)器外形尺寸 m 設(shè)備產(chǎn)地 上海塑機(jī)廠 注塑機(jī)校核 注射壓力的計(jì)算及 較核 注射壓力的較核是檢驗(yàn)注射成型機(jī)的最大注射壓力能否滿足制品成型的要求，因此注射機(jī)的最大注射壓力要大于制件所要求的注射壓力。因此我們可得所選的注射機(jī)滿足制件的要求。這個(gè)力應(yīng)小于注塑機(jī)的額定鎖模力F。 型腔內(nèi)的塑料熔體的推力 T 推 （ N）可按下式計(jì)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(jī)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(jì) 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(jī)的形式、噴嘴的阻力、流道阻力等因素變化，取 值范圍為 ～ 。 開(kāi)模行程的校核 開(kāi)模行程與塑件推出距離的校核取出制件所需的開(kāi)模距離，必須小于注塑機(jī)的最大開(kāi)模距離。所以， 開(kāi)模行程與塑件推出距 離相匹配。自從 1978 年美國(guó) Moldflow 公司發(fā)行了世界上第一套流動(dòng)分析軟件，幾十年來(lái)以不斷的技術(shù)改革和創(chuàng)新一直主導(dǎo)著 CAE 軟件市場(chǎng)。公司有遍布全球 60 個(gè)國(guó)家超過(guò) 8000 家用戶 ,在世界各地都有Moldflow 的研發(fā)單位及分公司。從設(shè)計(jì)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。 Moldflow 軟硬件技術(shù)為制件設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、注塑生產(chǎn)等整個(gè)過(guò)程提供了非常有價(jià)值的信息和建議。 簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，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(lái)研究。 分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計(jì) 9 有限元網(wǎng)格劃分 將 三維數(shù)據(jù)導(dǎo)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?yàn)榫W(wǎng)格太大則模擬不夠準(zhǔn)確，網(wǎng)格太小則計(jì)算機(jī)模擬時(shí)間非常長(zhǎng)甚至模擬不成功。劃分網(wǎng)格后，經(jīng)過(guò)網(wǎng)格狀態(tài)統(tǒng)計(jì)后，一般網(wǎng)格都會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，尤其是大型制件。網(wǎng)格經(jīng)修復(fù)后，網(wǎng)格示意圖如下： 圖 有限元網(wǎng)格 模型 其中網(wǎng)格的三角形（ Surface triangles）數(shù)量為 26538，節(jié)點(diǎn)（ 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(dòng)分析、翹曲分析及冷卻分析對(duì)網(wǎng)格的要求。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 。 本材料推薦的加工工藝為： 模具表面溫度： 50℃ ,溫度范圍 20℃ 80℃。 聚丙烯不同溫度下黏度與剪切速率的關(guān)系圖 圖 不同溫度下黏度與剪切速率的關(guān)系圖 Moldflow 的流動(dòng)填充分析 對(duì)于塑料注射成型來(lái)說(shuō)，最重要的是控制塑料在模具中的流動(dòng)方式。 MPI/Flow 通過(guò)對(duì)熔體在模具中的流動(dòng)行為進(jìn)行 模擬，可以預(yù)測(cè)和顯示熔體流動(dòng)前沿的推進(jìn)方式、填充過(guò)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(duì)可能出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行預(yù)測(cè)，找出缺陷產(chǎn)生的原因并加以改進(jìn)，提高一次試模的成功率。而且當(dāng)填充平衡時(shí)，產(chǎn)品末端的填充時(shí)刻一致，都在 2s 左右。所以稱 V/P 狀態(tài)為填充率保壓切換點(diǎn)。它的設(shè)計(jì)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。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(diǎn)。因此我們采用熱流道模具。此模具為一模一件，且主流道直接開(kāi)在塑件幾何中心，但由于它兩邊對(duì)稱，我們另開(kāi)分流道。 主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下： 1） 主流道通常設(shè)計(jì)成圓錐形，其錐角 2～ 4 度，對(duì)流動(dòng)性較差的塑料可取 3～ 6 度，以便于凝料從主流道中拔出。在這里我們采用 2度。凹坑深取 h=3～ 5mm。 3） 為減小料流轉(zhuǎn)向過(guò)渡時(shí)的阻力，主流道大端呈圓角過(guò)渡，其圓角半徑 r=1～ 3mm。通常主流道長(zhǎng)度由模板厚度確定，一般取 L≤ 60mm。 熱流道澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 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(dòng)性能等因素綜合加以考慮。 熱流道尺寸計(jì)算 熔體在高溫時(shí)的比熔較固體時(shí)高，而且隨熔體的溫度而變化。 即：（ P1+P2）（ Vω） =R’ T 因此 ω??? 2139。采用上海文莎電氣系統(tǒng)有限公司的，開(kāi)放式噴嘴。在注射模成型中。 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(jìn)行排氣，在必要時(shí)可特采用排氣槽排氣。 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(jì) 17 第四章 成型零部件尺寸的設(shè)計(jì)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(lái)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(zhǎng)和寬），型腔或型芯的深度或高度尺寸， 中心距尺寸等。就同一塑件來(lái)說(shuō)，塑件上各個(gè)尺寸精度要求也有很大的差別，在使用和安裝過(guò)程中，一配合要求的尺寸，其精度要求較高應(yīng)作詳細(xì)計(jì)算。 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(jì)磨具時(shí)所估計(jì)的塑件收縮率與實(shí)際收縮率的差異和生產(chǎn)制品時(shí)收縮率的波動(dòng)； 型腔在使用過(guò)程中不斷磨損，使得同一模具在新的 時(shí)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(dòng)成型零件配合間隙變化值。另外，其它加強(qiáng)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。 其計(jì)算公式如下： 分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計(jì) 18 型腔尺寸 : zcpssm SLLL?043 ?????? ????? 型芯徑向尺寸： 043 Zcpssm Slll ??????? ????? 型 腔深度尺寸： zcpssm SHHH?032 ?????? ????? 型腔高度尺寸： 032 zcpssm Shhh ??????? ????? 模具成型零件的中心距： ? ? 2ZcpSSm SCCC ????? 計(jì)算結(jié)果列入下表中： 表 塑件尺寸 塑件公差 型腔尺寸 制造公差 2 3 4 6 7 10 15 16 17 20 34 40 50 92 120 142 204 398