畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于Moldflow的電話機(jī)聽筒上蓋注塑模具優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、基于mold flow的電話機(jī)聽筒上蓋注塑模具優(yōu)化設(shè)計(jì)摘 要進(jìn)入新世紀(jì)模具行業(yè)正在以前所未有的速度迅猛發(fā)展，熱流道技術(shù)正憑借無廢料，塑件質(zhì)量好，注塑周期短等優(yōu)勢在塑料模領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，但隨之而來的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，參數(shù)難控制等因素制約著熱流道技術(shù)的推廣。在塑料手機(jī)上蓋的注塑模具設(shè)計(jì)中，首先按照傳統(tǒng)方式確定注塑機(jī)型號、模架大小、澆注系統(tǒng)尺寸等，然后采用軟件中的mpi/flow模塊進(jìn)行初次仿真，對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，如，填充時(shí)間、熔體前沿的溫度、氣穴及熔接痕位置等。因?yàn)槭謾C(jī)上蓋是表面件，對外觀質(zhì)量要求較高，所以要對分析結(jié)果進(jìn)行改善，通過改變澆注系統(tǒng)尺寸、模具型腔布局、調(diào)整工藝參數(shù)并對手機(jī)上蓋塑件進(jìn)行二次

2、仿真，再次查看分析結(jié)果，得到較為理想的模具設(shè)計(jì)。最后按照優(yōu)化方案利用pro/engineer模具設(shè)計(jì)模塊完成手機(jī)上蓋整體模具設(shè)計(jì)，其中包括手機(jī)上蓋模具三維整體設(shè)計(jì)，和利用pro/engineer工程圖模塊來完成型腔組件和模板零件工程圖，還有以格式打印出型腔組件和模板的零件工程圖。關(guān)鍵詞：注塑模具；模流分析；優(yōu)化設(shè)計(jì)；澆注系統(tǒng); 冷卻系統(tǒng);英文摘要（英文）the plastic injection mold optimization of the telephone cover about mold flowabstractentering the new century mold indust

3、ry has been the rapid development of an unprecedented rate, hot runner technology used widely with good quality plastic parts short injection molding cycle and other advantages of a wide range of applications , in the plastic injection mold design of the telephone cover , first of all according to t

4、he traditional way determined the mold of injection machine, mold size, dimensions of the gating system, and then use the software in the mpi / flow module do the first simulation, analyzed the simulation results such as the filling time, the temperature of the melt front, gas points and weld line l

5、ocation. because the cover of cell phone is the surface parts, need the high quality requirements to appearance, so need to improve the analysis results by changing the casting size, mold cavity layout, adjusting the process parameters and a second simulation, view the analysis results again and get

6、 the more satisfactory mold design. finally, in accordance with the optimization scheme using pro / engineer module to complete the mold design mold design phone cover overall, including three-dimensional molds cover the overall design of mobile phones, and use pro / engineer drawing module to compl

7、ete the template cavity components and parts drawings, also have to print out pdf format template cavity components and parts drawings.key words: the plastic injection mold; mold flow analysis; gating system; cooling system;目 錄第一章 概述11.1 注塑模具設(shè)計(jì)的發(fā)展11.2 注塑模常用cae軟件21.3 mold flow軟件的特點(diǎn)21.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容與目標(biāo)3第二章 電話

8、機(jī)聽筒上蓋塑件工藝性分析42.1 塑件工藝分析42.2 abs的性能分析52.2.1 使用性能52.2.2 成型性能52.2.3 abs的主要性能與用途52.3 abs的注射成型過程及工藝參數(shù)52.3.1 注射成型過程52.3.2 注射工藝參數(shù)6第三章 模具結(jié)構(gòu)形式73.1 分型面位置的確73.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定73.2.1 型腔數(shù)量的確定73.2.2 型腔排列形式的確定73.3 注射機(jī)型號的確定83.3.1 計(jì)算塑件體積和重量83.3.2 注射機(jī)型號的確定83.3.3 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核93.4 模具結(jié)構(gòu)形式的確定103.4.1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式103.4.2 選擇模架103.4

9、.3 確定模架參數(shù):11第四章 澆注系統(tǒng)的確定124.1 擬定方案124.2 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)134.2.1 主流道設(shè)計(jì)134.2.2 分流道及澆口設(shè)計(jì)144.3 澆注系統(tǒng)的cae分析比較154.3.1 mold flow網(wǎng)格劃分15對該網(wǎng)格進(jìn)行診斷，達(dá)到圖4-4顯示狀態(tài)：154.3.2 最佳澆口位置分析16分析圖4-5和圖4-6可見，藍(lán)色表示澆口最佳位置，在節(jié)點(diǎn)n1773處為最佳澆口位置。174.3.3 方案一流動(dòng)分析174.3.3.1 建立澆注系統(tǒng)174.3.4 方案二流動(dòng)分析234.3.5 分析總結(jié)29第五章 電話機(jī)聽筒上蓋注塑模分模設(shè)計(jì)315.1 模具項(xiàng)目初始化315.1.1 項(xiàng)目初始化3

10、15.1.2 確定模具坐標(biāo)系315.1.3 確定收縮率325.1.4 創(chuàng)建型腔毛坯325.2 成型零件設(shè)計(jì)335.2.1 創(chuàng)建分型面335.2.3 創(chuàng)建型芯、型腔345.3 型腔布局35參考文獻(xiàn)37致 謝3830第一章 概述進(jìn)入21世紀(jì)，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的cad/cae技術(shù)在注塑成型領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。注射模具cad/cae是指注射模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助工程。它以計(jì)算機(jī)軟硬件為工具，輔助完成手工設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù),包括資料查詢,設(shè)計(jì)構(gòu)思,模型建立,分析計(jì)算,自動(dòng)繪圖,零件成型過程和充模過程模擬等。采用模具cad/cae技術(shù),可以極大地提高模具設(shè)計(jì)水平和效率;提高模具制造的質(zhì)量;提高模具標(biāo)準(zhǔn)

11、化程度;縮短模具生產(chǎn)周期;降低生產(chǎn)成本并激發(fā)設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性。1.1 注塑模具設(shè)計(jì)的發(fā)展隨著塑料工業(yè)的快速發(fā)展，塑料制品的機(jī)構(gòu)越來越復(fù)雜，功能越來越強(qiáng)，伴隨而來的問題是塑料件的設(shè)計(jì)及成型生產(chǎn)難度越來越大。從圖中可看出，這種流程是典型的串行路線，在正式生產(chǎn)前，由設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺設(shè)計(jì)模具，模具裝配完畢后，需要通過試模才能發(fā)現(xiàn)問題。應(yīng)該指出，傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)在模具設(shè)計(jì)中仍占有一定得位置。但是，經(jīng)驗(yàn)法的缺點(diǎn)也是很明顯的，主要體現(xiàn)在勞動(dòng)強(qiáng)度偏大，周期長，產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性不高。為了解決這些問題，人們從多方面進(jìn)行了探索?；鞠敕ň褪窍Ｍ玫疆a(chǎn)品的圖樣或樣品后，先對生產(chǎn)工藝和成型模具進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，然后利用仿真手段對

12、產(chǎn)品成型的各工序半成品以及最終成品的生產(chǎn)效果（包括可否成型、質(zhì)量如何、缺陷產(chǎn)生的類型與可能發(fā)生的位置等）進(jìn)行預(yù)測。模擬結(jié)果中，如果出現(xiàn)了這些問題，則及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)及模具的結(jié)構(gòu)，重啟仿真程序，重新考察模擬結(jié)果，直到得到滿意的答案為止。仿真方法多種多樣，其中，在有限元理論基礎(chǔ)上，編制仿真程序或者開發(fā)應(yīng)用軟件，對分析對象進(jìn)行仿真，是一種便捷且行之有效的仿真方法，從而引入cae軟件。模具設(shè)計(jì)人員利用cae技術(shù)，可以預(yù)測模具結(jié)構(gòu)及注射工藝數(shù)對制品外觀和性能的影響，有目的地修正設(shè)計(jì)方案和工藝條件，克服因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)少而造成的不良后果，進(jìn)而優(yōu)化注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高模具設(shè)計(jì)效率?；赾ae技術(shù)的塑料模具設(shè)計(jì)流程

13、如圖1-2和傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)流程不同，這種設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程是典型的并行路線。利用cae分析軟件，可以在模具制造之前先在計(jì)算機(jī)上對整個(gè)注塑成型過程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測熔體的填充、保壓、冷卻以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的應(yīng)用最廣，客戶成熟度最高，尤其是在高校科研領(lǐng)域。2006年收購了fluent，2008年收購了an-soft。fluent是應(yīng)用最廣的流體分析軟件，an-soft是應(yīng)用最廣的電磁分析軟件。在收購整合的過程中，ansys的多物理場耦合成為一大特色。ansys軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國

14、ansys開發(fā)，它能與多數(shù)cad軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如pro/engineer, nastran, alogor, ideas, autocad等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級cae工具之一收縮和翹曲變形等情況，從而使設(shè)計(jì)者能夠模擬調(diào)整工藝參數(shù)，優(yōu)化工藝規(guī)程，盡早發(fā)現(xiàn)并解決問題，及時(shí)修改制品和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而不是等到試模以后再返修模具，縮短了開發(fā)周期，提高了設(shè)計(jì)效率。1.2 注塑模常用cae軟件cae軟件按研究對象分為：靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，動(dòng)態(tài)分析；按研究問題分為線性問題，非線性問題；按物理場分：結(jié)構(gòu)（固體）、流體、電磁等。 主要有：pro/engineer ： pro/engineer操作

15、軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（ptc)旗下的cad/cam/cae一體化的三維軟件。pro/engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，pro/engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械cad/cae/cam領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的cad/cam/cae軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。pro/e是基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡易和靈活。ansys：很經(jīng)典的c

16、ae，國內(nèi)mold flow: 模流分析軟件mold flow軟件是由mold flow公司發(fā)行,它作為最具代表性的塑料模具cae分析軟件,真正地突破了傳統(tǒng)思維的限制,幫助生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了合理化和人性化1.3 mold flow軟件的特點(diǎn)mold flow技術(shù)的作用在于以下幾個(gè)方面。1. 優(yōu)化塑料制品設(shè)計(jì) 塑件的壁厚、澆口數(shù)量、位置及流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)等對于塑料制品的成敗和質(zhì)量關(guān)系重大。以往全憑制品設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)，往往費(fèi)力、費(fèi)時(shí)，設(shè)計(jì)出的制品也不盡合理。利用mold flow軟件，可以快速地設(shè)計(jì)出最優(yōu)的塑料制品。 2. 優(yōu)化塑料模設(shè)計(jì)由于塑料制品的多樣性、復(fù)雜性和設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)的局限性，傳統(tǒng)的模具

17、設(shè)計(jì)往往要經(jīng)過反復(fù)試模、修模才能成功。利用mold flow軟件，可以對型腔尺寸、澆口位置及尺寸、流道尺寸和冷卻系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行試模、修模，可大大提高模具質(zhì)量，減少試模次數(shù)。 moldflow與cad軟件集成 3. 優(yōu)化注塑工藝參數(shù)由于經(jīng)驗(yàn)的局限性，工程技術(shù)人員很難精確地設(shè)置制品最合理的加工參數(shù)，選擇合適的塑料材料和確定最優(yōu)的工藝方案。mold flow軟件可以幫助工程技術(shù)人員確定最佳的注射壓力、鎖模力、模具溫度、熔體溫度、注射時(shí)間、保壓壓力和保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間等，以注塑出最佳的塑料制品。近年來，cae技術(shù)在注塑成型領(lǐng)域中的重要性日益增大，采用cae技術(shù)可以全面解決注塑成型過

18、程中出現(xiàn)的問題。cae分析技術(shù)能成功地應(yīng)用于三組不同的生產(chǎn)過程，即制品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和注塑成型。1.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容與目標(biāo)對于任何注塑成型來說，最重要的是控制塑料在模具中的流動(dòng)方式。制品的許多缺陷，如氣穴、熔接痕、短射乃至制品的變形、冷卻時(shí)間等，都與樹脂在模具中的流動(dòng)方式有關(guān)。其中的mpi/flow 模塊，模擬以熱塑性材料為原料的塑料件注射成型過程的填充和保壓階段，預(yù)測熔體的流動(dòng)行為，從而預(yù)測塑料的成型性。使用mpi/flow可以優(yōu)化澆口位置，平衡流道系統(tǒng)，評估工藝條件，獲得優(yōu)化的保壓條件，并對可能發(fā)生塑件收縮、翹曲等質(zhì)量缺陷進(jìn)行預(yù)測和改善。在本設(shè)計(jì)中將主要利用mpi/flow模塊，對電話機(jī)外殼注

19、塑模具兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行流動(dòng)仿真，相互比較，選擇較好的方案。再利用pro-e/mold wizard模塊進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。第二章 電話機(jī)聽筒上蓋塑件工藝性分析2.1 塑件工藝分析圖 2- 1 電話機(jī)聽筒上蓋塑件圖從圖2-1分析，塑件壁厚均勻，形狀規(guī)則，易于填充；電話機(jī)聽筒上蓋屬于外觀件，對表面質(zhì)量和綜合機(jī)械性能要求較高，這就要求塑件成型后要有良好的表面光潔度和較小的形狀誤差，并具有較高的強(qiáng)度、韌性和抗沖擊能力。電話機(jī)聽筒上蓋形狀簡單，壁厚均勻且無凸臺(tái)或凹陷的部分，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，是比較容易填充的，由于經(jīng)常使用，所以材料選擇強(qiáng)度高、韌性好、易于加工成型的熱塑性高分子材料abs。尺寸精度選擇一般精度等級4級。

20、因?yàn)閍bs的收縮范圍為0.30.8%,因此收縮率選擇值為0.6%。參考課本標(biāo)引用上表210，選擇型芯脫模斜度為0.5，型腔脫模斜度為1。2.2 abs的性能分析2.2.1 使用性能abs塑料綜合性能良好，沖擊強(qiáng)度、力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性、電氣性能良好；易于成型和機(jī)械加工，其表面可鍍鉻，適合制作一般機(jī)械零件、減摩零件、傳動(dòng)零件和結(jié)構(gòu)零件。2.2.2 成型性能（1）無定型塑料 其品種很多，各品種的機(jī)電性能及成型特性也各有差異，應(yīng)按品種確定成型方法及成型條件。（2）吸濕性強(qiáng) 該塑料含水量小于0.3（質(zhì)量），必須充分干燥，要求表面光澤的塑件硬要求長時(shí)間預(yù)熱。（3）流動(dòng)性中等 溢邊料0.04m

21、m左右。（4）模具設(shè)計(jì)時(shí)要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進(jìn)料口位置、形式。推出力過大或機(jī)械加工時(shí)塑件表面呈白色痕跡。2.2.3 abs的主要性能與用途 abs屬于線型結(jié)構(gòu)非結(jié)晶型，使用溫度小于70度，化學(xué)穩(wěn)定性較好，機(jī)械強(qiáng)度較好，有一定耐磨性。但耐熱性較差，吸水性較大。成型性能好，成型前要干燥。適用于電器外殼，汽車儀表盤，日用品等。因此適用于本塑件。2.3 abs的注射成型過程及工藝參數(shù)2.3.1 注射成型過程（1）成型前的準(zhǔn)備 對abs的色澤、粒度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn)，由于abs吸水性較大，成型前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥。(2)注射過程 塑料原料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模

22、具型腔成型，其過程可分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻五個(gè)階段。(3)塑件的后處理 處理的介質(zhì)為空氣和水，處理溫度6075，處理時(shí)間為1620s。2.3.2 注射工藝參數(shù) (1)注射機(jī)：螺旋式，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)為30r/min。(2)料筒溫度（）：后段 150170； 中段 165180； 前段 180200。abs的分解溫度為260度，所以此溫度適合(3)噴嘴溫度（）：170180。為防止熔體在噴嘴處產(chǎn)生流涎現(xiàn)象,通常將噴嘴溫度控制在略低于料筒的最高溫度，大致與料筒中段的溫度相同。此溫度符合要求。(4)模具溫度（）：5080。由于abs屬于非結(jié)晶型塑料，且熔融粘度較低，所以模溫常偏低。(5)注射壓力（

23、mpa）：60100。(6)成型時(shí)間（s）：30。第三章 模具結(jié)構(gòu)形式3.1 分型面位置的確通過對塑件結(jié)構(gòu)形式的分析，分型面應(yīng)該置于截面積最大且利于開模取出塑件的下表面，選擇塑件最大截面處為分型面，此塑件分型面是聽筒下表面，由于電話機(jī)聽筒最大分型面是有弧度的，所以分型面是彎曲的。開模時(shí)，隨著分型面分開，凝料與塑件一起運(yùn)動(dòng)，直到推出機(jī)構(gòu)將塑件與凝料一起推出其位置。如圖3-1所示：圖 3-1 塑件分型面3.2 型腔數(shù)量和排列方式的確定3.2.1 型腔數(shù)量的確定該塑件采用精度為一般精度等級4級，且為大批量生產(chǎn)，可采用一模多腔的結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)，考慮到塑件尺寸、模具結(jié)構(gòu)尺寸的大小關(guān)系，以及制造費(fèi)用和各種

24、成本費(fèi)用等因素，初步定為一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式。3.2.2 型腔排列形式的確定多型腔模具盡可能采用平衡式排列布置，且要力求緊湊，并與澆口開設(shè)的位置對稱，由于該設(shè)計(jì)選擇是一模兩腔，故采用直線對稱排列，如圖3-2：圖 3-2 型腔布置圖3.3 注射機(jī)型號的確定 3.3.1 計(jì)算塑件體積和重量用ug可測得塑件體積：abs的密度為，取， 所以塑件的重量 ： 由上式解得： 3.3.2 注射機(jī)型號的確定澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算： 因?yàn)槭遣捎靡荒汕?，所以n =2，由上式解得：根據(jù)以上的計(jì)算，初步選擇公稱注射量為，注射機(jī)型號為sz100/630臥式注射機(jī)。其最大鎖模力為630kn，注射壓力為150mpa。3.

25、3.3 注射機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核1）、注射壓力校核abs所需注射壓力為80110mpa,在這里取，該注射機(jī)的公稱壓力，注射壓力安全系數(shù)，這里取，則： ,所以，注射機(jī)壓力合格。2)、鎖模力校核（1）塑件在分型面上的投影面積：（2）澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 ：即流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積。按照多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析來確定，即a澆是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積的0.20.5倍。由于本次設(shè)計(jì)流道簡單，分流道相對較短，因此流道凝料投影面積可以適當(dāng)取小一點(diǎn)，這里取。（3）塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面積：（4）模具型腔內(nèi)的脹形力：式中是型腔的平均壓力值，通常取注射壓力的20%40%。對于粘度

26、較大的塑料制品應(yīng)取大值，abs塑料屬于中等粘度的塑件，故取35mpa。該注射機(jī)的公稱鎖模力f鎖=630kn，鎖模力的安全系數(shù)為，這里取1.2，則，所以，注射機(jī)鎖模力不合格，需重新選擇注射機(jī)，選擇注射機(jī)型號為sz160/1000，其主要技術(shù)參數(shù)如表1-1：表 1- 1 sz160/100主要技術(shù)參數(shù)理論注射容量/160鎖模力/kn1000螺桿直徑/mm40拉桿內(nèi)間距/mm345345注射壓力/mpa150移模行程/mm325注射速率/（g/s）105最大模厚/mm300塑化能力/（g/s）45最小模厚/mm200螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)0200定位孔直徑/mm125噴嘴球半徑/mm12噴嘴孔直徑

27、/mm3鎖模方式雙曲肘3.4 模具結(jié)構(gòu)形式的確定3.4.1 擬定模具結(jié)構(gòu)形式對塑件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，只需要一次分型，因此定模不需要設(shè)置分型面，動(dòng)模需要一塊支撐板，因此可確定模具結(jié)構(gòu)形式為a1型，由于是單分型面注塑成型模具，推出機(jī)構(gòu)可設(shè)置成推桿推出。3.4.2 選擇模架選用標(biāo)準(zhǔn)模架，可以大大縮短模具制造周期，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸，選用結(jié)構(gòu)形式為a1型的標(biāo)準(zhǔn)模架，模架尺寸為的標(biāo)準(zhǔn)模架。3.4.3 確定模架參數(shù):（1）定模座板（，) 定模座板是模具與注射劑連接的固定板，材料選45鋼。（2）定模板（，） 采用整體嵌入式凹模，定模板材料選用q235。（3）

28、動(dòng)模板（，）采用整體嵌入式凸模，動(dòng)模板材料選用q235。（4）墊塊（，） 墊塊材料選用45鋼。（6）動(dòng)模座板（，） 動(dòng)模座板的材料選擇45鋼。（7）推桿固定板（，） 推桿固定板材料為45鋼。（8）墊板（，）墊板材料為45鋼。因此，模具的閉合高度：因?yàn)?，所以模具厚度在壓力機(jī)模厚范圍之內(nèi)。第四章 澆注系統(tǒng)的確定4.1 擬定方案擬定兩種澆注系統(tǒng)的方案，設(shè)置澆注系統(tǒng)，并分別對兩種方案進(jìn)行cae模擬分析，選擇分析結(jié)果較好的方案。方案一：兩個(gè)側(cè)澆口 其優(yōu)點(diǎn)是澆口便于機(jī)械加工，易保證加工精度，而且試模時(shí)澆口的尺寸容易修整，適于各種塑料品種，其特點(diǎn)是可以分別調(diào)整充填時(shí)的剪切速率和澆口封閉時(shí)間。由于側(cè)澆口設(shè)在塑

29、件的外表面，成型件側(cè)面會(huì)留有痕跡，這個(gè)痕跡一般對塑件的整體質(zhì)量影響不大，適合此塑件。設(shè)計(jì)兩個(gè)澆口，廢料會(huì)較少。方案一如圖4-1所示：圖 4-1 澆注系統(tǒng)示意圖方案二：四個(gè)側(cè)澆口 側(cè)澆口有的優(yōu)點(diǎn)都具有，與方案一相比較，其填充時(shí)間短，可縮短制造周期，但廢料將會(huì)增加，成本將會(huì)提高。方案二如圖4-2所示:圖 4- 1 澆注系統(tǒng)示意圖4.2 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)4.2.1 主流道設(shè)計(jì)主流道長度取，約等于定模板的厚度。所選的xs-160/1000型注射機(jī)噴m嘴前端孔徑；噴嘴前端球面半徑。根據(jù)模具主流道與噴嘴的的關(guān)系：主流道小端直徑為： 主流道大端直徑為：，式中 主流道球面半徑為： 球面的配合高度為：主流道小端入口

30、處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求比較嚴(yán)格，因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式。為了便于加工和縮短主流道長度，襯套和定位圈還是設(shè)計(jì)成分體式，材料采用t10a鋼，熱處理淬火后表面硬度為50hrc55hrc。冷料穴位于主流道正對面的動(dòng)模板上，起作用主要是收集熔體前沿的冷料，防止冷料進(jìn)入模具型腔而影響制品的表面質(zhì)量。本設(shè)計(jì)中，主流道端部的冷料穴的尺寸可以近似取與主流道大端直徑相等，形式取溝扣型，即z型冷料穴。4.2.2 分流道及澆口設(shè)計(jì)4.2.2.1 對于方案一：分流道長度 分析塑件結(jié)構(gòu)，分流道長度可設(shè)置較短些，單邊分流道長度。分流道的截面形狀采用正方形。分流道的邊長 因

31、為該塑件的主澆道大端直徑是6.8mm，根據(jù)課本表4-5，分流道的邊長為： 。abs的分流道截面的推薦值為：4.89.5mm，所以設(shè)計(jì)符合要求。側(cè)澆口采用一般的矩形澆口，查課本表（4-9），可將側(cè)澆口的尺寸分別設(shè)計(jì)為：高度；寬度； 長度。4.2.2.2 對于方案二：一級分流道的單邊長度。一級分流道的截面形狀采用正方形形，邊長。二級分流道的單邊長度二級分流道也為正方形，邊長4.3 澆注系統(tǒng)的cae分析比較4.3.1 mold flow網(wǎng)格劃分 在proe中對塑件建模，導(dǎo)出成stl文件格式，并用fusion(熔接)，模型讀入mpi，劃分網(wǎng)格，并進(jìn)行網(wǎng)格修復(fù)，如圖4-3:圖 4-3 網(wǎng)格圖對該網(wǎng)格進(jìn)行

32、診斷，達(dá)到圖4-4顯示狀態(tài)：圖 4- 2 網(wǎng)格單元的最終狀態(tài)統(tǒng)計(jì)連通性的個(gè)數(shù)為1，說明塑件整體連通；在fusion類型網(wǎng)格中，自由邊、非交疊邊的值均為0；單元定向錯(cuò)誤的單元數(shù)為0，說明單元定向合理；相互交叉單元數(shù)、完全重疊單元個(gè)數(shù)、重疊的柱體單元個(gè)數(shù)均為0，說明單元沒有交叉、重疊現(xiàn)象；最大縱橫比的值為7.99，縱橫比合理；匹配率為89.6%85%，對于flow分析來說，滿足分析條件，可以進(jìn)行mold flow流動(dòng)分析。4.3.2 最佳澆口位置分析準(zhǔn)備工作完畢后，首先進(jìn)行最佳澆口位置的分析。因?yàn)椴捎脝蝹€(gè)澆口的澆注系統(tǒng)，所以不需設(shè)定澆口，其分析結(jié)果會(huì)顯示放置單個(gè)澆口的最佳位置。在設(shè)定分析次序中選擇

33、gate location選項(xiàng)，材料為lg chemical公司的abs 材料，其牌號為abs tr557。工藝參數(shù)選擇和前面描述的一致，執(zhí)行分析。分析結(jié)果如下：圖 4- 3 分析結(jié)果圖 4- 4 最佳澆口位置分析圖4-5和圖4-6可見，藍(lán)色表示澆口最佳位置，在節(jié)點(diǎn)n1773處為最佳澆口位置。4.3.3 方案一流動(dòng)分析 4.3.3.1 建立澆注系統(tǒng)按照4.2中設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)尺寸，在mold flow中通過手動(dòng)方式建立澆注系統(tǒng)：主流道小端直徑，大端直徑，主流道長度；分流道截面邊長，長度；側(cè)澆口高度，寬度，長度。檢查塑件的連通性，全部顯示為紅色，說明連通性良好，如圖4-7:圖 4- 5 澆注系統(tǒng)連

34、通性示意圖4.3.3.2 設(shè)置工藝條件工藝參數(shù)設(shè)置如圖4-7所示，模具溫度選擇50c，料溫選擇230c，其他選項(xiàng)以及高級選項(xiàng)選擇默認(rèn)。圖 4- 6 flow分析工藝參數(shù)設(shè)置4.3.3.3 flow分析結(jié)果討論（1）填充時(shí)間圖 4- 7 填充時(shí)間示意圖 如果填充不平衡會(huì)造成行腔內(nèi)局部過保壓，使塑件各部分收縮不均，在塑件內(nèi)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，從而使塑件發(fā)生翹曲變形。由圖4-9可知，塑件的總充填時(shí)間為1.592s。熔膠到達(dá)產(chǎn)品對稱兩端的時(shí)間較為接近，分別為2.912s和2.923s，說明制件的兩端填充平衡（一模兩腔，自然平衡），沒有短射現(xiàn)象。（2）流動(dòng)前沿溫度圖 4- 8 熔體流動(dòng)前沿溫度分布圖熔膠的

35、流動(dòng)前沿溫度分布范圍在229.4c230.3c之間。本次分析所采用的材料的料溫為230c，可以看出，流動(dòng)前沿最大溫度與最小溫度相差不大，為0.9c，在20c范圍內(nèi)，且與料溫相近。由于溫差不大，不會(huì)引起滯留和短射。（3）注射點(diǎn)壓力圖 4- 9 注射點(diǎn)壓力圖分析結(jié)果顯示，在1.533s時(shí)，注射點(diǎn)壓力達(dá)到最大值14.8636mpa。小于注射機(jī)注射壓力最大值。很好的反應(yīng)了進(jìn)料口處壓力在注射、保壓、冷卻整個(gè)過程的變化情況。曲線滿足生產(chǎn)需要。（4）頂出時(shí)體積收縮率圖 4- 10 頂出時(shí)體積收縮率分布圖由上圖可見，塑件的體積收縮率范圍為0.8141%-11.35%，大部分區(qū)域的體積收縮率在3%以上，可以看出

36、塑件收縮率比較均勻，不會(huì)導(dǎo)致塑件變形。（5）冷凝層因子圖 4- 11 冷凝層因子分布圖由圖可見，紅色區(qū)域表示澆口完全凝固；在澆口處還沒有變?yōu)榧t色之前，整個(gè)塑件完全變紅，說明在澆口還未凝固前制件完全凝固。保壓效果和凝固效果好。（6）剪切應(yīng)力圖 4- 12 剪切壓力分布圖過大的剪切應(yīng)力會(huì)降低塑件的強(qiáng)度。通過查詢結(jié)果可見，型腔壁處最大的剪切應(yīng)力值在最大剪切應(yīng)力0.3mpa以內(nèi)，符合要求。（7）氣穴圖 4- 13 氣穴分布圖氣穴容易形成短射、填充不完全及焦痕等缺陷。由圖4-15知，氣穴數(shù)量不多，且都位于模具的配合間隙、分型面等較易排氣處，在溶膠填充末端、料流交匯處以及較易出現(xiàn)氣穴的位置開設(shè)排氣槽，可以

37、消除或減少氣穴。（8）熔接痕圖 4- 14 熔接痕分布圖塑件結(jié)構(gòu)本身的特別設(shè)計(jì)使熔接痕可避免。由于塑件表面無孔，所以在塑件表面上沒出現(xiàn)熔接痕。4.3.4 方案二流動(dòng)分析4.3.4.1 建立澆注系統(tǒng)按照4.2中傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)尺寸，在moldflow中通過手動(dòng)方式建立澆注系統(tǒng)：主流道小端直徑，大端直徑，主流道長度；一級分流道的單邊長度，一級分流道的截面形狀采用正方形形，邊長。二級分流道的單邊長度，二級分流道也為正方形，邊長。側(cè)澆口高度，寬度，長度。檢查塑件的連通性，全部顯示為紅色，說明連通性良好，如圖4-17：圖 4- 15 澆注系統(tǒng)連通性示意圖4.3.4.2 設(shè)置工藝條件工藝參數(shù)設(shè)置如圖4-

38、18所示，模具溫度選擇60c，料溫選擇240c，其他選項(xiàng)以及高級選項(xiàng)選擇默認(rèn)。圖 4- 16 flow分析工藝參數(shù)設(shè)置4.3.4.3 分析結(jié)果討論（1）填充時(shí)間圖 4- 17 填充時(shí)間分布圖 如圖4-19，塑件完全填充滿時(shí)間為1.566s，相比方案一，填充時(shí)間有所縮短，縮短了成型周期。（2）流動(dòng)前沿溫度圖 4- 18 熔體流動(dòng)前沿溫度分布圖熔膠的流動(dòng)前沿溫度分布范圍在239.8c240.4c之間。本次分析所采用的材料的料溫為240c，流動(dòng)前沿最大溫度與最小溫度相差為0.6c，相比方案一，溫差有所減小。溶膠前沿溫度均勻，提高了塑件表面光潔度，減弱了熔接痕的產(chǎn)生（3）注射點(diǎn)壓力圖 4- 19 注射

39、點(diǎn)壓力圖如圖所示，在1.519s時(shí)，注射點(diǎn)壓力達(dá)到最大值14.6843mpa。相比方案一，注射點(diǎn)壓力的最大值有所減小，但該值依然遠(yuǎn)小于注射機(jī)注射壓力最大值。所以曲線滿足生產(chǎn)需要。（4）頂出時(shí)體積收縮率圖 4- 20 頂出時(shí)體積收縮率分布圖由圖4-22可見，塑件的體積收縮率范圍為0.9799%-11.89%，塑件體積收縮率基本在6%左右，變化不均勻，增大了塑件的變形。（5）冷凝層因子圖 4- 21 冷凝層因子分布圖由圖4-23可見，在澆口處還沒有變?yōu)榧t色之前，整個(gè)塑件完全變紅，說明在澆口還未凝固前制件完全凝固。保壓效果和凝固效果好。（6）剪切應(yīng)力圖 4- 22 剪切壓力分布圖通過查詢結(jié)果可見，型

40、腔壁處最大的剪切應(yīng)力值小于最大剪切應(yīng)力0.3mpa，符合要求。（7）氣穴圖 4- 23 氣穴分布圖由圖4-25知，氣穴數(shù)量不多，相比方案一，氣穴數(shù)量有所增加，且都位于模具的配合間隙、分型面等較易排氣處，在溶膠填充末端、料流交匯處以及較易出現(xiàn)氣穴的位置開設(shè)排氣槽，可以消除或減少氣穴。（8）熔接痕圖 4- 24 熔接痕分布圖由圖4-26可見，塑件表面上出現(xiàn)很少熔接痕，符合要求。4.3.5 分析總結(jié)表 4-1 兩種方案cae模擬結(jié)果對比：對比項(xiàng)目方案一方案二填充時(shí)間填充平衡，無短射現(xiàn)象填充平衡，無短射現(xiàn)象；時(shí)間減少，縮短周期流動(dòng)前沿溫度流動(dòng)前沿溫度與料溫相差不大流動(dòng)前沿溫度與料溫相差不大，溫差減小，提高了表面光潔度注射點(diǎn)壓力在1.533s時(shí)，注射點(diǎn)壓力達(dá)到最大值14.8636mpa在1.519s時(shí)，注射點(diǎn)壓力達(dá)到最大值14.6843mpa，在注射機(jī)范圍內(nèi)頂出時(shí)體積收縮率收縮率偏大，但較均勻收縮率偏大，且不均勻冷凝層因子澆口處未變紅色之前，整個(gè)塑件完全變紅，凝