智能燈光遙控器上蓋注塑模具設(shè)計(jì)及成型過(guò)程模擬分析

智能燈光遙控器上蓋注塑模具設(shè)計(jì)及成型過(guò)程模擬分析智能燈光遙控器上蓋注塑模具設(shè)計(jì)及成型過(guò)程模擬分析智能燈光遙控器上蓋注塑模具設(shè)計(jì)及成型過(guò)程模擬分析摘要遙控器在日常生活的家電、電子等方面應(yīng)用廣泛，是與一些設(shè)備電器等配套使用時(shí)不可或缺的物品。在遙控器外殼的組件里，遙控器上蓋起著很重要的作用，不僅可以使得遙控器的外觀(guān)美觀(guān)、大方時(shí)尚，同時(shí)可以保護(hù)內(nèi)部器件或起固定作用。本設(shè)計(jì)是成型智能燈光遙控器上蓋的注塑模具，首先是采用SolidWorks三維建模軟件對(duì)產(chǎn)品以及模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)并建模，詳細(xì)內(nèi)容有選擇分型面、設(shè)計(jì)成型零件、設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)、設(shè)計(jì)行位機(jī)構(gòu)、選擇標(biāo)準(zhǔn)模架、設(shè)計(jì)冷卻和導(dǎo)向系統(tǒng)等。而后利用模流分析軟件Moldflow優(yōu)化分析上蓋模型，包括最優(yōu)澆口位置、充填分析和翹曲分析等,再根據(jù)模擬出來(lái)的結(jié)果對(duì)成型工藝參數(shù)、塑件的造型、模具的冷卻系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的修改，確保獲得質(zhì)量較好的塑料制品，同時(shí)也是為了驗(yàn)證前面的產(chǎn)品和模具設(shè)計(jì)的合理性。本注塑模具的設(shè)計(jì)原則是，在實(shí)現(xiàn)同等性能的前提條件下，盡可能的簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低加工難度，以減少制造成本。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，澆注系統(tǒng)、成型零件、冷卻系統(tǒng)和注塑機(jī)選型及校核均通過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算和驗(yàn)證設(shè)計(jì)得到或直接調(diào)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)件，同時(shí)編制模具零件加工工藝卡，最終完成智能燈光遙控器上蓋模具的設(shè)計(jì)和注塑成型分析。本文還全面介紹了智能燈光遙控器上蓋模具整體結(jié)構(gòu)以及工作過(guò)程中每個(gè)部件的工作原理，同時(shí)對(duì)成型零件的尺寸公差做了詳細(xì)的計(jì)算。關(guān)鍵詞：遙控器上蓋，SolidWorks，Moldflow，模流分析，模具設(shè)計(jì)

AbstractTheremotecontroliswidelyusedinhouseholdappliancesandelectronicsindailylife,andisanindispensableitemwhenusedinconjunctionwithsomeequipmentandappliances.Inthecomponentsoftheremotecontrolhousing,thecoveroftheremotecontrolplaysanimportantrole,whichnotonlymakestheremotecontrollookbeautifulandstylish,butalsoprotectstheinternalcomponentsorfixesthem.Thisdesignistheinjectionmoldforformingtheuppercoveroftheintelligentlightingremotecontrol.Firstly,theSolidWorks3Dmodelingsoftwareisusedtodesignandmodeltheproductandthemoldstructure.Thespecificcontentsinclude:theselectionofthepartingsurface,thedesignandcalculationofthemoldedpart,Thedesignofthegatingsystem,thedesignofthepositionmechanism,theselectionofthestandardformwork,thedesignofthepushmechanism,thedesignofthecoolingsystemandtheguidingsystem.ThenusethemoldflowanalysissoftwareMoldflowtooptimizetheuppercover,theoptimizationcontentincludestheoptimalgateposition,fillinganalysis,coolinganalysisandwarpageanalysis,andthenaccordingtothesimulationresults,themoldingprocessparameters,theshapeoftheplasticparts,Themoldcoolingsystemandthegatingsystemaremodifiedaccordinglytoensurethattheplasticproductsofbetterqualityareobtained,andalsotoverifytherationalityofthepreviousproductandmolddesign.Thedesignprincipleofthisinjectionmoldistosimplifythemoldstructureasmuchaspossibleandreducetheprocessingdifficultytoreducethemanufacturingcostunderthepremiseofachievingthesameperformance.Inthedesignprocess,thecastingsystem,moldingparts,coolingsystemandinjectionmoldingmachineselectionandcalibrationareobtainedthroughstrictcalculationandverificationdesignordirectlycallthenationalstandardparts,andatthesametime,themoldpartprocessingcardiscompiled,andtheintelligentlightremotecontrolisfinallycompleted.Thedesignoftheuppercovermoldandinjectionmoldinganalysis.Thispaperalsocomprehensivelyintroducestheoverallstructureoftheuppercovermoldoftheintelligentlightingremotecontrolandtheworkingprincipleofeachcomponentintheworkingprocess,andmakesdetailedcalculationsonthedimensionaltoleranceofthemoldedparts.Keywords:remotecontrolcover,SolidWorks,Moldflow,moldflowanalysis,molddesign

目錄1 緒論 緒論引言隨著社會(huì)科技的進(jìn)步和制造業(yè)的快速發(fā)展，塑料制品在汽車(chē)，電子通信，消費(fèi)品，電氣和家用電器行業(yè)中的應(yīng)用正在以每年約7-8％的速度增長(zhǎng)[1]。塑料持續(xù)擴(kuò)散的原因之一在于生產(chǎn)工藝的發(fā)展，這使得生產(chǎn)無(wú)論復(fù)雜程度高的組件，只需一次操作即可獲得優(yōu)異的表面質(zhì)量和出色的尺寸穩(wěn)定性是非?？赡艿?。盡管注塑工藝仍然只有幾十年的歷史，但毫無(wú)疑問(wèn)，它可以被指定為非金屬的主要和最合理的成型工藝[2]。塑料產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用使得注塑模具設(shè)計(jì)制造的要求有了更進(jìn)一步的提高。在成型過(guò)程中還實(shí)現(xiàn)了大型雙色注塑模具，高品質(zhì)裝飾注塑模具，層壓注塑模具，自動(dòng)進(jìn)料模具，無(wú)飛濺光澤模具以及集成注塑模具的創(chuàng)新設(shè)計(jì)[3,4]。從制造技術(shù)的角度來(lái)看，集成CAD/CAE/CAM技術(shù)的使用為注塑模具的設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)帶來(lái)了新的水平，并引入了國(guó)外CAD/CAE/CAM制造商的注塑成型軟件。如：美國(guó)西門(mén)子（SiemensPLMSoftware）公司開(kāi)發(fā)的UG軟件，美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC）開(kāi)發(fā)的軟件Pro/E，歐特克公司開(kāi)發(fā)的Moldflow仿真軟件，美國(guó)達(dá)索（DassaultSystemesS.A）公司開(kāi)發(fā)的CATIA軟件及SolidWorks軟件以及美國(guó)Autodesk公司開(kāi)發(fā)的Inventor軟件[5]等等。國(guó)內(nèi)外注塑模具的現(xiàn)狀對(duì)比近年來(lái)，因?yàn)閲?guó)內(nèi)注塑技術(shù)的快速發(fā)展，以及國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化，知識(shí)分子的交流與實(shí)施，以及工業(yè)化國(guó)家中國(guó)模具網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，注塑模具的研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的水平有一定的提高，在數(shù)量上、質(zhì)量和技術(shù)等方面都有了很大的進(jìn)步。但是，相對(duì)于美國(guó)，英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，由于我國(guó)的工業(yè)起步比較晚，基礎(chǔ)薄弱，管理技術(shù)欠缺，設(shè)備落后等等原因，我國(guó)的注塑模具的總體水平與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在著十年以上差距。如文獻(xiàn)[6]中可以看到，國(guó)內(nèi)外模具之間的差距主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：模具的精度，熱流道模具的使用水平，標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具的使用壽命。中國(guó)注塑模具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈：如果鑄模總數(shù)不足，一些低水平鑄造模具庫(kù)存過(guò)剩，一些技術(shù)含量低的中高檔模具往往供過(guò)于求。但每年仍需大量進(jìn)口一些長(zhǎng)壽命、大型、復(fù)雜、精密的中高檔注塑模具。總之，我國(guó)的注塑模具技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用與世界先進(jìn)水平仍有一定差距，因此我國(guó)應(yīng)該重視技術(shù)創(chuàng)新，加大技術(shù)資金的投入，多與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行交流，使我國(guó)的注塑模具水平能夠得到更快速高效的發(fā)展。國(guó)內(nèi)注塑模具的發(fā)展趨勢(shì)為了適應(yīng)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)及人們需求的不斷提高，我國(guó)注塑模具也需要與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新發(fā)展才能在競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地。我國(guó)在模具研究這方面有了一定的進(jìn)展，新材料新能源的應(yīng)用與先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用使得我國(guó)注塑模具行業(yè)往高效，節(jié)能，精密的更好方向發(fā)展。發(fā)展的方向主要有以下幾個(gè)方面：CAD/CAM/CAE一體化技術(shù)在模具中的應(yīng)用在計(jì)算機(jī)技術(shù)與水平飛速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（英文簡(jiǎn)稱(chēng)為CAD）/計(jì)算機(jī)輔助制造（英文簡(jiǎn)稱(chēng)為CAM）/計(jì)算機(jī)輔助分析（英文簡(jiǎn)稱(chēng)為CAE）在制造業(yè)領(lǐng)域占了重要位置，在設(shè)計(jì)和檢測(cè)中模具技術(shù)也越來(lái)越成熟。其中用于注塑成型和相關(guān)工藝的CAE技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)模塑工業(yè)產(chǎn)生了快速增長(zhǎng)的影響。正確使用該技術(shù)可以提高工程師處理成型過(guò)程各個(gè)方面的能力，并且已被證明有利于提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量[7]。CAE軟件能夠模擬注塑成型過(guò)程中脫模后的填充，保壓，冷卻和變形，可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔體流入型腔的流量，以及變量如壓力，溫度和體積收縮。具體分布過(guò)程中的一個(gè)時(shí)刻。通過(guò)利用CAE注射成型流動(dòng)分析技術(shù)，可以提前模擬模具的合理性，減少試驗(yàn)次數(shù)，減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提高工藝效率[8]。在文獻(xiàn)[9,10]中可以看到整個(gè)模流分析的整個(gè)過(guò)程，通過(guò)應(yīng)用CAE軟件進(jìn)行產(chǎn)品的模流分析，用模具溫度、注射時(shí)間和注射壓力等注塑參數(shù)模擬實(shí)際的生產(chǎn)。這表明模流技術(shù)在模具開(kāi)發(fā)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用，優(yōu)化了塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)，塑料模具設(shè)計(jì)和注塑工藝參數(shù)等。高質(zhì)量和特殊材料在模具應(yīng)用中不斷發(fā)展隨著新材料的發(fā)展，模具材料的選擇也越來(lái)越受到關(guān)注。模具材料的成本在模具成本中占10%至30%之間，好的模具材料可以提高模具的耐磨性，提高模具壽命，減低模具生產(chǎn)成本以及提高產(chǎn)品的成型質(zhì)量。隨著復(fù)合材料和合金材料的研究，一些耐高溫，高韌性的材料可以滿(mǎn)足不同實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的不同要求。因此，對(duì)材料的研究并應(yīng)用模具領(lǐng)域可以推進(jìn)模具行業(yè)的發(fā)展。模具設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化水平不斷提高隨著新技術(shù)在模具生產(chǎn)中的使用，發(fā)達(dá)國(guó)家的模具標(biāo)準(zhǔn)件利用率達(dá)到80%。為了迎合國(guó)際市場(chǎng)的發(fā)展和需求，我國(guó)模具行業(yè)的發(fā)展方向應(yīng)該更加趨進(jìn)于標(biāo)準(zhǔn)化。言而總之，注塑模具設(shè)計(jì)制造會(huì)向著環(huán)保、迅速、高效、經(jīng)濟(jì)的大方向快速發(fā)展。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件SolidWorks是達(dá)索系統(tǒng)公司的子公司。三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks軟件大大縮短了設(shè)計(jì)者和工程師的設(shè)計(jì)時(shí)間，并將產(chǎn)品快速，高效率投入生產(chǎn)。SolidWorks已成為世界安裝量最大、用戶(hù)體驗(yàn)最佳的三維軟件，使用者包括航天航空，汽車(chē)，化工，家用電器，電子通訊，食品，模具，日用消費(fèi)品等多個(gè)行業(yè)。Moldflow是一家從事美國(guó)某注塑計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE）的多國(guó)籍軟件及咨詢(xún)公司。模流分析軟件Moldflow是世界CAE主流軟件。其主要的產(chǎn)品有MPA（MoldflowPlssticsAdvisers）、MPI（MoldflowPlssticsInsight）、MMS（MoldflowMsnufacturingSolutions）。AutoCAD是美國(guó)歐特克公司推出的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。經(jīng)過(guò)多次版本的更新，AutoCAD從簡(jiǎn)單的畫(huà)圖軟件突破轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ軓?qiáng)大的CAD系統(tǒng)，包括3D建模，使其成為最受歡迎和廣泛使用的世界上的CAD軟件，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子通訊、建筑、化工、家用電器、汽車(chē)、模具、輕工及航空航天等領(lǐng)域。產(chǎn)品的三維設(shè)計(jì)由于人們對(duì)家電產(chǎn)品的大量需求，每年的家用電器生產(chǎn)與制造的數(shù)量以驚人的速度增長(zhǎng)，在制造業(yè)中占有一定的地位。伴隨著家用電器的快速普及，遙控器的使用現(xiàn)在已屢見(jiàn)不鮮，隨處可見(jiàn)。例如空調(diào)，電視機(jī)，DVD以及燈光照明等，都配套有遙控器，方便于人們可以遠(yuǎn)處隨時(shí)控制家電。遙控器的設(shè)計(jì)不但要求產(chǎn)品功能齊全，同時(shí)要求造型新穎、小巧美觀(guān)、大方、方便攜帶和產(chǎn)品價(jià)格低廉。此次利用SolidWorks所設(shè)計(jì)的智能燈光遙控器的外殼三維圖如圖2.1所示。本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要選取其中智能燈光遙控器的上蓋（如圖2.2及圖2.3所示）進(jìn)行設(shè)計(jì)注塑模具及成型過(guò)程模擬分析。圖2.1智能燈光遙控器外殼三維模型設(shè)計(jì)圖2.2智能燈光遙控器上蓋三維模型圖2.3智能燈光遙控器上蓋CAD圖作為上蓋，智能燈光遙控器的上蓋設(shè)計(jì)要考慮到裝配和美觀(guān)的問(wèn)題，主要采用了卡扣設(shè)計(jì)，止口的設(shè)計(jì)以及美工線(xiàn)的設(shè)計(jì)。圖2.4（a）卡扣1圖2.4（b）卡扣2如圖2.4（a）和（b）所示，卡扣又稱(chēng)卡扣位，扣位，通過(guò)塑料的彈性和結(jié)構(gòu)變形來(lái)實(shí)現(xiàn)拆裝，與螺絲一樣起到連接與固定遙控器上下蓋的作用。由于遙控器的尺寸不大及質(zhì)量輕，整個(gè)殼體的固定采用卡扣固定就已經(jīng)足夠，沒(méi)有必要用到螺絲固定，使得在滿(mǎn)足產(chǎn)品功能的前提下結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，減小模具的加工難度，降低成本。圖2.5止口如圖2.5所示為上蓋止口的設(shè)計(jì)，主要可起到以下兩個(gè)作用：（1）限位作用。防止遙控器上下蓋在裝配的時(shí)候發(fā)生錯(cuò)位，產(chǎn)生斷差的作用。（2）防靜電釋放的作用?？梢苑乐轨o電從外部進(jìn)入到遙控器外殼里面，以免破壞到內(nèi)部的電子元件，因此止口又稱(chēng)為靜電墻。圖2.6美工線(xiàn)如圖2.6所示，在不妨礙產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及功能的情況下，適當(dāng)添加美工線(xiàn)可以起到美觀(guān)裝飾的作用。產(chǎn)品材料的選用及性能分析目前外殼常用的塑料材料主要有PC(聚碳酸酯)和ABS(丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物)。因?yàn)樵诰C合性能的方面考慮上，相對(duì)于PC來(lái)說(shuō)ABS更良好，而且尺寸穩(wěn)定、易于機(jī)加工，廣泛應(yīng)用在機(jī)械工業(yè)中制造齒輪、軸承等零部件，制造業(yè)中電視機(jī)外殼、空調(diào)機(jī)外殼和電子產(chǎn)品外殼，以及汽車(chē)工業(yè)中用于作擋泥板、扶手等。因此可以選用ABS作為智能燈光遙控器上蓋的材料。ABS是聚苯乙烯（一種新式工程塑料）的改性產(chǎn)物。不透明，密度為，收縮率為0.4%～0.8%。因?yàn)楦鞣N單體的特性使得共聚物ABS具有耐腐蝕，堅(jiān)韌、質(zhì)硬、剛性的協(xié)同特點(diǎn)，低溫抗沖擊性能好是其另一特點(diǎn)。ABS有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐油性，耐強(qiáng)堿、弱酸、醇類(lèi)，但不耐強(qiáng)酸、酮、醛、酯、某些氯代烴和芳烴。塑件的工藝性分析尺寸精度一般來(lái)說(shuō)，塑件產(chǎn)品的精度不高。影響塑件本身產(chǎn)品精度的原因是多方面的，比如說(shuō)模具的表面粗糙度及磨損情況，塑膠材料的種類(lèi)，注塑參數(shù)，塑件形狀和尺寸等。依照精度等級(jí)選擇表，ABS高精度MT2，一般精度MT3，未注式公差MT5。由于智能燈光遙控器上蓋屬于中小型塑件，該塑件對(duì)配合要求不是那么高，因此選擇一般精度要求，為MT3，查閱相關(guān)的模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可得到ABS產(chǎn)品公差數(shù)值表如下：表2.1ABS產(chǎn)品公差對(duì)應(yīng)數(shù)值表單位：mm基本尺寸精度等級(jí)基本尺寸精度等級(jí)33～30.0824～300.163～60.0830～400.186～100.140～500.210～140.1250～650.2214～180.1265～800.2618～240.1480～1000.3壁厚注塑產(chǎn)品壁厚是產(chǎn)品最主要的參數(shù)，關(guān)乎著產(chǎn)品的重量，體積以及強(qiáng)度，與塑件的尺寸關(guān)系密不可分。一般說(shuō)來(lái)，塑件的尺寸越大，所選用的壁厚越厚。所以塑件制品的壁厚可以根據(jù)塑件的尺寸以及材料的不同來(lái)選擇，常用的ABS材料的厚度為。同時(shí)為了避免塑件在注塑過(guò)程中填充不均勻而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，使得塑件發(fā)生翹楚變形以及局部凹陷等缺陷，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該使得塑件的料厚盡量均勻，在這里，為了滿(mǎn)足上蓋的使用性能，本設(shè)計(jì)塑件的平均料厚取。圓角為了使塑件注塑時(shí)避免在拐角處出現(xiàn)應(yīng)力集中，提高塑件的強(qiáng)度，除了有特殊要求的尖角外，在塑件的各個(gè)面相交的拐角處應(yīng)該設(shè)計(jì)過(guò)渡的圓角。在一般設(shè)計(jì)的情況下，過(guò)渡圓角的半徑一般取塑件料厚的倍，并且最小的圓角半徑不小于。注射成型工藝參數(shù)表2.2ABS注射成型工藝表預(yù)處理ABS材料有高吸濕性，使用前必須干燥處理。干燥條件：一般都是在熱風(fēng)下干燥不少于3個(gè)小時(shí)。熔化溫度熔化溫范圍為，一般選擇。模具溫度溫度越低，產(chǎn)品表面粗糙度越粗糙。ABS的模具溫度為。注射壓力MPa成型溫度噴嘴溫度料筒后段溫度中段溫度前段溫度

模具的結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)與注塑機(jī)選擇分型面的確定分型面的類(lèi)型按照形狀可分為垂直分型，水平分型，斜面分型和階梯分型等。選擇塑料制品分型面基于以下原則：（1）選擇模具加工方便的位置。（2）不得影響產(chǎn)品脫模。通常選擇塑料制品的最大橫截面。（3）不應(yīng)影響塑料制品尺寸精度。（4）應(yīng)該有利于抽芯和排氣。根據(jù)分型面的原則，智能燈光遙控器上蓋選擇塑件的最大的截面處作為分型面，采用水平分型，如下圖3.1的A-A所示的位置：圖3.1分型面的確定排氣槽的設(shè)計(jì)在一般情況下，可以利用模具分型面、鑲件、頂針和推桿的間隙將模具型腔內(nèi)的氣體排到模具外面。但是當(dāng)物料產(chǎn)生的氣體較多，或者成型有部分是薄壁結(jié)構(gòu)的塑件或者采用快速注射工藝時(shí)，需要在模具上開(kāi)設(shè)排氣槽，以排出在塑料熔體注入型腔后型腔中的空氣以及熔體揮發(fā)出來(lái)的氣體。由于智能燈光遙控器上蓋在止口部分有部分是薄壁結(jié)構(gòu)，因此需要開(kāi)設(shè)排氣槽，以防止排氣不足而使得熔體流動(dòng)阻力變大，使薄壁部分無(wú)法被充滿(mǎn)。在模具的前模仁上開(kāi)設(shè)了半徑為2.5mm，深度為0.5mm的排氣槽，排布如下圖3.2所示。圖3.2排氣槽的排布型腔布置模具型腔數(shù)目的確定在分型面位置確定之后，就需要確定模具型腔數(shù)目，是選單型腔或者多型腔。影響型腔數(shù)量主要取決于注塑機(jī)最大注塑量、鎖模力、塑化能力、產(chǎn)品精度、流變參數(shù)和經(jīng)濟(jì)成本等因素。由于智能燈光遙控器上蓋屬于中小型產(chǎn)品，需要設(shè)置側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，結(jié)合模具尺寸大小與塑件尺寸之間的關(guān)系以及模具的生產(chǎn)制造成本和經(jīng)濟(jì)利益關(guān)系，決定采用一模兩腔的形式。 型腔的排列由上提到，智能燈光遙控器上蓋需要設(shè)置側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，且采用一模兩腔的形式，為了防止模具受到偏載的作用導(dǎo)致發(fā)生溢料等情況，所以型腔的布置和澆注系統(tǒng)的部位采用對(duì)稱(chēng)排列，如下圖3.3所示。圖3.3型腔的排列注射機(jī)的選擇及校核注射量的計(jì)算利用SolidWorks軟件對(duì)智能燈光遙控器上蓋進(jìn)行三維建模，再利用軟件的測(cè)量工具可以測(cè)出一個(gè)智能燈光遙控器上蓋塑件的體積為，又因?yàn)锳BS的密度為，所以塑件的質(zhì)量為 （3.1）則估算澆注系統(tǒng)的體積為 （3.2）其中，N——型腔數(shù)目，這里取N=2。故注塑過(guò)程中總的注射量為 （3.3）故總注射量對(duì)應(yīng)的質(zhì)量為 （3.4）注射機(jī)的選擇因?yàn)樗芗牟牧蠟锳BS，因此宜選用螺桿式注塑機(jī)。根據(jù)一模兩腔的形式以及上面計(jì)算出來(lái)塑件的注塑量，初步選擇的注塑機(jī)型號(hào)為：螺桿式XS-ZY-125。初選注塑機(jī)的參數(shù)如下表3.2所示。表3.2螺桿式XS-ZY-125注射機(jī)的參數(shù)類(lèi)型參數(shù)類(lèi)型參數(shù)最大注射量/125最大模具高度/400螺桿直徑/42最小模具高度/200注射壓力/116.6拉桿間距/260×290注射行程/115模板尺寸/428×458鎖模力/t90噴嘴口孔徑/?4模板最大行程/300噴嘴球徑/SR18注射量的校核所選定的注塑機(jī)應(yīng)使得智能燈光遙控器上蓋模型加上澆注系統(tǒng)的總注射量小于注塑機(jī)最大注射量的百分之八十，即 （3.5）式中，——注塑機(jī)標(biāo)稱(chēng)注射量（）；——上蓋模型加上澆注系統(tǒng)的總注射量（）；其中 ， ，故成立，通過(guò)了注射量校核。鎖模力的校核查閱注塑模具手冊(cè)可得以下式子： （3.6）式中，——上蓋模具型腔數(shù)目，；——分型面上單個(gè)上蓋的投影面積（），由SolidWorks計(jì)算出；——分型面上澆注系統(tǒng)的投影面積（），取35%的的面積得；P——單位型腔面積上的塑料熔體壓力（MPa），一般取注塑機(jī)注射壓力的80%，；F——注塑機(jī)名義鎖模力（N）,。將以上數(shù)據(jù)代入式（3.6）中，得故通過(guò)了鎖模力的校核。注射壓力的校核上述工藝參數(shù)數(shù)據(jù)表明，螺桿式XS-ZY-125注塑機(jī)的額定注射壓力為116.6MPa，高于A(yíng)BS的注射壓力，故通過(guò)了注射壓力的校核。模具與注塑機(jī)安裝相關(guān)尺寸的校核查表2可知，最大模具高度為400mm，最小模具高度為200mm，易知智能燈光遙控器上蓋模具可以裝入注塑機(jī)中。主流道小端直徑d應(yīng)該略大注塑機(jī)噴嘴口孔徑大概0.5～1mm，而 （3.7）主流道入口凹坑球面半徑SR應(yīng)該略大注塑機(jī)噴嘴球徑大概1～2mm,而 （3.8）結(jié)合式3.7和式3.8，通過(guò)了注塑機(jī)噴嘴校核。開(kāi)模行程的校核由于本設(shè)計(jì)的模具屬于三板模，采用單分型面，查閱參考文獻(xiàn)有： （3.9）式中，和——推出距離和塑件高度（mm）；a——第二個(gè)分型面分開(kāi)的距離（mm）；S——注塑機(jī)注射行程（mm），由表2可得到。將數(shù)據(jù)代入式3.9中，可知道S遠(yuǎn)大于這個(gè)開(kāi)模行程。故所選用的注塑機(jī)開(kāi)模行程滿(mǎn)足要求。

澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主流道的設(shè)計(jì)主流道是塑料熔體從注塑機(jī)噴嘴到分流道的流動(dòng)通道。主流道有如下幾個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（1）為便于凝料脫出，主流道可設(shè)計(jì)的錐度，上蓋模具的主流道取；（2）主流道小端直徑d應(yīng)該略大注塑機(jī)噴嘴口孔徑大概0.5～1mm，取，主流道入口凹坑球面半徑SR應(yīng)略大注塑機(jī)噴嘴球徑大概1～2mm，取。（3）在主流道、分流道之間采用圓弧過(guò)渡，圓角半徑為1～3mm。分流道的設(shè)計(jì)分流道是塑料熔體從主流道到澆口的流動(dòng)通道，起分流及轉(zhuǎn)換方向的作用?？紤]到便于加工，有利于塑料流動(dòng)等因素，因此決定采用梯形截面，結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。圖4.1分流道截面設(shè)計(jì)查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)可以得到：梯形的上底取，高取，脫模斜度取5°。內(nèi)澆口的設(shè)計(jì)智能燈光遙控器的上蓋外觀(guān)要求光滑美觀(guān)，在上蓋的外表面不能設(shè)置內(nèi)澆口，因此根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以采用潛伏式澆口的結(jié)構(gòu)形式，將內(nèi)澆口的位置選擇在塑件的背面，使得塑件的表面不會(huì)出現(xiàn)澆口的痕跡，而且在模具開(kāi)模的同時(shí)能自動(dòng)切斷澆口，如圖4.2所示，利用內(nèi)側(cè)推桿開(kāi)設(shè)通道的潛伏式澆口，有兩個(gè)流道，熔體經(jīng)過(guò)二次流道從塑件的內(nèi)表面進(jìn)澆到型腔中，使得上蓋的外表面質(zhì)量較好。圖4.2潛伏式澆口由于智能燈光遙控器的上蓋的壁厚，推桿上的二次澆口直徑為。

模架的選擇與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)模架就如注塑模具的骨架，主要有上模座板、下模座板、墊板、支撐板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套和復(fù)位桿等組成部分零件組成。智能燈光遙控器的上蓋采用點(diǎn)澆口的方式進(jìn)澆，除了上下模座板之外，為了方便脫料需要設(shè)置脫料板，即選用三板模結(jié)構(gòu)。綜合考慮，決定選用模架DC3540-80×90×100GB/T12555-2006。查閱GB/T12555-2006，可以得到以下尺寸及材料選擇如下：動(dòng)模座板：；選取Q235作為材料；動(dòng)模板：；選取45號(hào)鋼作為材料；定模板：；選取45號(hào)鋼作為材料；推料板：；選取45號(hào)鋼作為材料；定模座板：；選取Q235作為材料；推桿墊板：；選取45號(hào)鋼作為材料；推桿固定板：；選取45號(hào)鋼作為材料；支撐板：；選取45號(hào)鋼作為材料。在選擇模架材料的時(shí)候，應(yīng)該考慮到一定的強(qiáng)度和耐磨性，因此可以選取45號(hào)鋼和Q235材料，經(jīng)過(guò)淬火有一定的強(qiáng)度和耐磨性。具體各個(gè)部分的材料選擇如上所示。

側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)行位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)行位，又稱(chēng)為滑塊，是脫模時(shí)的側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)，行位結(jié)構(gòu)由行位（滑塊），鎖緊塊，壓塊和斜導(dǎo)柱組成。行位結(jié)構(gòu)按照前后模分可分為前模行位和后模行位，按照模具結(jié)構(gòu)可分為外行位結(jié)構(gòu)和內(nèi)行位結(jié)構(gòu)。智能燈光遙控器上蓋的行位結(jié)構(gòu)選擇后模外行位結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)如圖6.1所示。斜導(dǎo)柱的傾角在12～22°，一般斜導(dǎo)柱傾角不大于25°，所以取為13°。圖6.1行位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)抽芯距計(jì)算抽芯距是指?jìng)?cè)型芯從成型位置到不影響產(chǎn)品脫模位置所移動(dòng)的距離，用表示。出于安全考慮，側(cè)抽芯距要比上蓋的卡扣側(cè)孔深度長(zhǎng)2～3mm，即 （6.1）式中，——上蓋卡扣側(cè)孔深度（mm），。代入式6.1，取側(cè)抽芯距為4mm。抽拔力的計(jì)算塑件在冷卻之后，會(huì)對(duì)型芯，側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)抱緊力。因此在脫模的時(shí)候需要估算一下側(cè)抽芯的抽拔力。查閱塑料成型模具設(shè)計(jì)手冊(cè)，得到如下公式： （6.2）式中，A——活動(dòng)型芯被塑件包緊的斷面面積（），；——塑件收縮應(yīng)力（Pa），一般模具中冷卻的塑件取，這里?。沪獭﹂呦禂?shù)，一般μ=0.1～0.2，這里取μ=0.15；——脫模斜度（°），這里取3°；代入數(shù)據(jù)，解得抽拔力的值為P=20.7N斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)正常抽芯時(shí)，斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度公式為 （6.3）式中，——斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度（mm）；D——斜導(dǎo)柱固定部分的大端直徑（mm），D=20mm；h——斜導(dǎo)柱固定板厚（mm），h=35mm；d——斜導(dǎo)柱工作部分直徑（mm），d=16mm；——抽芯距離（mm），；——斜導(dǎo)柱傾角（°），；代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得到，查表取。則實(shí)現(xiàn)整個(gè)抽芯過(guò)程所需要的最小開(kāi)模行程H為 （6.4）側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的工作原理開(kāi)模時(shí)，在動(dòng)模帶動(dòng)下，滑塊由于在斜導(dǎo)柱作用下被迫其向外移動(dòng)，使得型芯與塑件脫離，滑塊在彈簧和限位釘?shù)墓餐饔孟峦Ａ粼诤线m的位置上，完成側(cè)向抽芯動(dòng)作。合模時(shí)，斜導(dǎo)柱使得側(cè)型芯滑塊向里移動(dòng)復(fù)位，最后由鎖緊塊鎖緊。

成型零件的設(shè)計(jì)及計(jì)算型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)成制品外表面的成型零件，稱(chēng)作型腔或凹模。凹模由結(jié)構(gòu)分類(lèi)，有整體凹模，整體嵌入凹模，局部鑲嵌凹模和組合凹模等。由于智能燈光遙控器上蓋屬于中小型塑件，需要生產(chǎn)的批量比較大，而且模具采用的是一模兩腔，因此決定采用整體嵌入式凹模。這種結(jié)構(gòu)加工效率比較高，可以保證各型腔的形狀尺寸和表面狀況一致，便于熱處理和拆裝更換。將單個(gè)型腔單獨(dú)加工成模仁（如圖12所示）之后，再采用沉孔嵌入法將兩個(gè)模仁嵌入模套之中，如圖7.1所示。圖7.1前模仁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖7.2型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)成制品內(nèi)表面或孔的成型零件，稱(chēng)作型芯或凸模，基本上可以分為構(gòu)成塑件內(nèi)表面主體部分的主型芯，成型塑件孔的小型芯和成型桿等等。型芯可分為整體式型芯和嵌入式型芯。由于智能燈光遙控器上蓋模具采用的是一模兩腔，對(duì)應(yīng)的型腔采用的是采用整體嵌入式凹模，為了與凹模對(duì)應(yīng)，因此主型芯，小型芯也采用的是嵌入式型芯。由于智能燈光遙控器上蓋的型芯比較復(fù)雜，因此為了加工與更換的方便，分別設(shè)計(jì)了五個(gè)鑲件，等加工完再裝配到模仁上，如圖7.3和圖7.4所示。圖7.3后模仁的爆炸圖圖7.4后模仁的裝配圖將所有鑲件裝配到后模仁上面之后，再采用沉孔嵌入法將兩個(gè)后模仁嵌入模套之中，如圖7.5所示。圖7.5型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成型零件尺寸計(jì)算由ABS的性能分析部分可以得到其收縮率為0.4%～0.8%，因此塑件平均收縮率為 型腔尺寸計(jì)算型腔徑向和深度的尺寸計(jì)算公式分別如下： （7.1） （7.2）式中，——塑料平均收縮率；——上蓋外形最大尺寸（mm）；——上蓋高度最大尺寸（mm）；x——系數(shù)，對(duì)于尺寸大、精度低塑件，取x=0.5；對(duì)于尺寸小，精度低塑件，取x=0.7；在這里，型腔的徑向系數(shù)x取，型腔的深度系數(shù)x??；Δ——上蓋尺寸公差；——型腔的制造公差；依據(jù)上蓋尺寸公差的數(shù)值，型腔的制造公差可以??；代入數(shù)據(jù)，有型芯尺寸計(jì)算型芯徑向和深度的尺寸計(jì)算公式分別如下： （7.3） （7.4）式中，——塑料平均收縮率；——上蓋內(nèi)形最小尺寸（mm）；——上蓋內(nèi)形深度最小尺寸（mm）；x——系數(shù)，對(duì)于尺寸大、精度低塑件，取x=0.5；對(duì)于尺寸小，精度低塑件，取x=0.7；在這里，型腔的徑向系數(shù)x取，型腔的深度系數(shù)x??；Δ——上蓋尺寸公差；——型芯制造公差；依據(jù)上蓋尺寸公差，型芯的制造公差可以??；代入數(shù)據(jù)，有型芯型腔材料的選擇注塑模具的工作條件與冷作模具的不同，一般都需要在一定的溫度條件（大約150℃～200℃）下使用。所以它不但受到一定的壓力，而且受溫度條件的影響。因此對(duì)塑料模具型芯型腔材料的選擇，除了足夠的強(qiáng)度、硬度和優(yōu)良的工藝性能外，還應(yīng)考慮是否有足夠的熱穩(wěn)定性來(lái)防止溫度變化引起的尺寸變化，最終影響塑件的尺寸。由上可知，模架材料選取了45號(hào)鋼材料使得淬火后有一定的強(qiáng)度，硬度和耐磨性。而對(duì)于型芯和型腔而言，可以選用T8A材料，經(jīng)過(guò)淬火回火后有較高硬度和耐磨性，同時(shí)也具有一定的熱穩(wěn)定性。

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)注塑模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要起導(dǎo)向作用、定位作用和承受側(cè)壓力。由于智能燈光遙控器上蓋模具是選用了標(biāo)準(zhǔn)模架DC3540-80×90×100GB/T12555-2006，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)模架中的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是有一定的科學(xué)依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)作為基礎(chǔ)的。標(biāo)準(zhǔn)模架DC3540-80×90×100GB/T12555-2006的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用了4根相同的導(dǎo)柱在模腔周?chē)鷮?duì)稱(chēng)分布，導(dǎo)柱采用帶有軸向定位臺(tái)階和導(dǎo)套配合。導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合的工作部分采用間隙配合H7/f7,與動(dòng)模板配合的固定部分采用過(guò)渡配合H7/k6。導(dǎo)柱的工作部分表面粗糙度Ra為0.4μm，固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm。導(dǎo)柱需要有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，因此可以采用T10碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理標(biāo)準(zhǔn)模架DC3540-80×90×100GB/T12555-2006的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中動(dòng)定模板的導(dǎo)套帶安裝凸肩，推料板的導(dǎo)套不帶安裝凸肩。導(dǎo)套與導(dǎo)柱配合的內(nèi)徑部分采用間隙配合H7/f7，與定模板和推料板配合的外徑部分采用過(guò)渡配合H7/k6。導(dǎo)套的內(nèi)外圓柱面的表面粗糙度Ra均取0.8μm。與導(dǎo)柱類(lèi)似，導(dǎo)套也需要有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，因此也采用T10碳素工具鋼，經(jīng)淬火處理。脫膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在每一次的注塑成型后，需要有將塑件從模具型腔中取下來(lái)這一步驟，而為了保證塑件順利從型腔脫下，需要設(shè)置頂出機(jī)構(gòu)，也被叫做脫模機(jī)構(gòu)。頂出機(jī)構(gòu)按結(jié)構(gòu)分類(lèi)為：簡(jiǎn)單脫模機(jī)構(gòu)、二級(jí)脫模機(jī)構(gòu)和螺紋脫模機(jī)構(gòu)等。而其中的簡(jiǎn)單脫模機(jī)構(gòu)又可以分為推桿脫模機(jī)構(gòu)、推件板脫模機(jī)構(gòu)、推管脫模機(jī)構(gòu)和氣動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)等[11]。由于智能燈光上蓋模具在施加推力后可以脫出塑件，因此采用推桿脫模機(jī)構(gòu)。推桿脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則有以下幾點(diǎn)：（1）保證推出結(jié)構(gòu)的可靠性。（2）為保證制品外表面光滑，因此應(yīng)盡量在制品內(nèi)表面設(shè)置脫模機(jī)構(gòu)。（3）盡量使塑件留在動(dòng)模一側(cè)。（4）為了提供較大的推出力，要在壁厚處設(shè)置推出機(jī)構(gòu)。推桿脫模機(jī)構(gòu)的組成可分為推出元件、導(dǎo)向元件和復(fù)位元件。如圖8.1所示，智能燈光遙控器上蓋模具的推出元件包括18根推桿，推桿固定板和推桿墊板。其中為了避免塑件的翹曲變形、裂紋和頂白現(xiàn)象，每個(gè)塑件的推桿的分布如圖18所示。智能燈光遙控器上蓋模具的復(fù)位元件是如圖所示的4根復(fù)位桿，其位置與形狀設(shè)計(jì)皆按照標(biāo)準(zhǔn)模架DC3540-80×90×100GB/T12555-2006。圖8.1脫模機(jī)構(gòu)的布置

冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在塑料部件的模塑過(guò)程中，模具溫度的變動(dòng)直接影響塑料部件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。過(guò)高的模具溫度會(huì)引起因?yàn)闇囟冗^(guò)高或冷卻時(shí)間延長(zhǎng)導(dǎo)致的塑料部件變形以及生產(chǎn)效率降低等問(wèn)題，而模具溫度過(guò)低會(huì)降低塑料熔體的流動(dòng)性，使得難以填充模腔并出現(xiàn)填充不完整的、表面質(zhì)量差和增加塑件的內(nèi)應(yīng)力等缺陷。因此需要在模具中設(shè)置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。對(duì)于不同的塑料，有不同的性能和成型條件，因此對(duì)于模具溫度的要求不同。在智能燈光遙控器上蓋模具設(shè)計(jì)時(shí)，使用要求比較低模溫（）的ABS塑料,因?yàn)槿垠w注入使得模具溫度不停升高，而模具的散熱能力不能保持模溫，因此要設(shè)置冷卻系統(tǒng)來(lái)控制模具溫度在A(yíng)BS材料成型溫度條件的范圍內(nèi)。智能燈光遙控器上蓋模具的模具溫度是，選用的冷卻方式是水冷。每單位時(shí)間熔體凝固期間釋放的熱量必須等于冷卻水?dāng)y帶的熱量。查閱相關(guān)的資料，可以得到以下熱平衡計(jì)算公式： （9.1）式中，——冷卻水流量（）；W——每單位時(shí)間（分鐘）注入模腔中的熔體質(zhì)量（kg/min），??；Q——每單位質(zhì)量（kJ）上蓋塑件凝固時(shí)釋放的熱量（kJ/kg），取Q=100kJ/kg；ρ——冷卻水密度（），取；c——冷卻水比熱容[kJ/(kg×℃)]，取c=4.2kJ/(kg×℃)；——冷卻水的進(jìn)出口溫度差，取=50℃；代入數(shù)據(jù)，解得查手冊(cè)后，根據(jù)冷卻水流量選擇冷卻水道直徑為d=8mm。如圖19，20，21所示，動(dòng)、定模板及推料板上冷卻水道的設(shè)計(jì)和排布如圖。圖9.1動(dòng)模板上的水道分布圖9.2定模板上的水道分布圖9.3推料板上的水道分布

基于Moldflow的注塑模具CAE分析分析目的在計(jì)算機(jī)技術(shù)與水平飛速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（英文簡(jiǎn)稱(chēng)為CAD）/計(jì)算機(jī)輔助制造（英文簡(jiǎn)稱(chēng)為CAM）/計(jì)算機(jī)輔助分析（英文簡(jiǎn)稱(chēng)為CAE）在制造業(yè)領(lǐng)域占了重要位置，在設(shè)計(jì)和檢測(cè)中模具技術(shù)也越來(lái)越成熟。其中用于注塑成型和相關(guān)工藝的CAE技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)模塑工業(yè)產(chǎn)生了快速增長(zhǎng)的影響。經(jīng)由CAE軟件（比如Moldflow、Moldex3D等），可以模擬成型中的充填、保壓、冷卻、脫模后的變形，同時(shí)確切預(yù)測(cè)模具內(nèi)的熔體壓力、溫度、體積縮小等變量的瞬間具體分布狀況。在成型過(guò)程中塑件產(chǎn)生的收縮變形、翹曲和熔接痕等缺陷可采用CAE進(jìn)行模流分析來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)，按照的模擬出來(lái)的數(shù)據(jù)以及一定的經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及模具，改善以前生產(chǎn)周期較長(zhǎng)、生產(chǎn)成本較高、制品精度和質(zhì)量差的傳統(tǒng)反復(fù)試模等缺點(diǎn)。本章運(yùn)用Moldflow軟件對(duì)上面設(shè)計(jì)出來(lái)的智能燈光遙控器上蓋模具進(jìn)行CAE分析，并做出印證和優(yōu)化。分析前準(zhǔn)備上蓋三維模型的導(dǎo)入在SolidWorks2016中建立智能燈光遙控器上蓋實(shí)體模型，將sldprt格式的模型轉(zhuǎn)化為igs格式導(dǎo)入Moldflow，選擇雙層面，成功導(dǎo)入。網(wǎng)格劃分對(duì)導(dǎo)入的遙控器上蓋三維模型進(jìn)行檢查，然后指定網(wǎng)格單元邊長(zhǎng)值（一般為產(chǎn)品最小厚度的1.5～2倍，智能燈光遙控器上蓋的最小壁厚1mm，因此處網(wǎng)格邊長(zhǎng)選1.68mm），用雙層面形式對(duì)模型網(wǎng)格化處理，劃分結(jié)果如圖10.1所示。圖10.1上蓋模型的網(wǎng)格劃分結(jié)果圖網(wǎng)格診斷及修復(fù)網(wǎng)格劃分后，利用網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)這個(gè)功能可以顯示整個(gè)模型劃分之后網(wǎng)格的所有統(tǒng)計(jì)信息，如圖10.5所示。統(tǒng)計(jì)表中的部分信息為下一步的網(wǎng)格修復(fù)提供了方向。圖10.2網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)信息由圖10.2可知，上蓋三維模型網(wǎng)格的連通區(qū)域的值為1，自由邊的值為0，相交的單元的值為0，該模型無(wú)重疊和交叉點(diǎn)，沒(méi)有配向不正確的單元，網(wǎng)格相匹配程度大于85%，網(wǎng)格劃分比較合理。下面對(duì)上蓋的網(wǎng)格厚度以及縱橫比進(jìn)行診斷，再進(jìn)行網(wǎng)格修復(fù)。圖10.3網(wǎng)格厚度診斷結(jié)果由圖10.3可以看出，產(chǎn)品壁厚平均大約為1.5mm，比較均勻，上蓋的設(shè)計(jì)比較合理。圖10.4（1）縱橫比診斷結(jié)果圖10.4（2）縱橫比診斷結(jié)果如圖10.7（1）和（2）所示，獲得劃好網(wǎng)格的上蓋模型的縱橫比診斷。由上圖可以看出，90個(gè)單元的縱橫比大于6，這部分單元大部分位于模型的圓角和倒角部分。因?yàn)榫W(wǎng)格質(zhì)量的高低，會(huì)直接影響到后面分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此需要對(duì)縱橫比較大的網(wǎng)格進(jìn)行修復(fù)，減少分析出來(lái)的結(jié)果與實(shí)際情況的誤差。對(duì)縱橫比大于6的單元進(jìn)行修復(fù)再統(tǒng)計(jì)，得到結(jié)果如圖10.5所示，可知修復(fù)后縱橫比大于6的單元數(shù)為53，降低了縱橫比不合理的單元數(shù)，使得網(wǎng)格更加合理，分析出來(lái)的結(jié)果更準(zhǔn)確。圖10.5縱橫比修復(fù)結(jié)果Flow（流動(dòng)）的分析選擇材料智能燈光遙控器上蓋要求表面平滑光整、美觀(guān)，表面不允許出現(xiàn)縮孔及紋路。在標(biāo)準(zhǔn)材料庫(kù)中選擇UMGABSLtd公司生產(chǎn)的牌號(hào)為“UMGABSGSM”的ABS材料。該ABS材料的性能參數(shù)如表10.1所示，其粘度曲線(xiàn)和PVT曲線(xiàn)分別如圖10.6和圖10.7所示。表10.1ABS的性能參數(shù)熔體密度（）模具溫度范圍（℃）熔體溫度范圍（℃）頂出溫度（℃）最大剪切應(yīng)力（MPa）最大剪切速率（1/s）0.9745325～80200～280880.2812000圖10.6ABS的粘度曲線(xiàn)圖圖10.7ABS的PVT曲線(xiàn)圖最佳澆口位置分析分析類(lèi)型選擇為澆口位置，并對(duì)劃分好的上蓋模型模擬分析，得到最佳澆口的參考位置，如圖10.8所示。圖10.8最佳澆口參考位置根據(jù)仿真結(jié)果，軟件分析出來(lái)澆口匹配性最高的位置是該圖的藍(lán)色區(qū)域部分，最適合設(shè)置澆口。由于遙控器上蓋的表面成型質(zhì)量要求比較高，故選用潛伏式澆口比較合適，因此在上蓋的內(nèi)表面選擇澆口位置?，F(xiàn)在選取圖10.8中A區(qū)域位于網(wǎng)格模型N14930節(jié)點(diǎn)處作為澆口位置。澆注系統(tǒng)的創(chuàng)建由于上蓋采用潛伏式澆口，為了使得打開(kāi)模具后澆注系統(tǒng)和凝料可以一起脫出，因此采用內(nèi)側(cè)推桿開(kāi)設(shè)通道的潛伏式澆口進(jìn)行二次流道方式。即采用推桿來(lái)設(shè)置二次流道，設(shè)計(jì)好合理的潛伏流道的尺寸和斜度后，使上蓋在頂出時(shí)通過(guò)頂桿和拉料桿的共同作用，將澆注系統(tǒng)和凝料拉斷后推出，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫模。潛伏式澆口的形式的見(jiàn)圖10.9所示。圖10.9潛伏式澆口澆注形式為了保證模擬分析的有效性，在分析之前一定要確認(rèn)塑件與流道之間應(yīng)該連成一個(gè)整體，如圖10.10所示，構(gòu)建完澆注系統(tǒng)后進(jìn)行連通性診斷，可以看出兩個(gè)上蓋與澆注系統(tǒng)之間已連通。最后選擇主流道頂端進(jìn)料，澆注系統(tǒng)的創(chuàng)建完成（如圖10.11所示），可以進(jìn)行下一步分析。圖10.10網(wǎng)格連通性診斷結(jié)果圖10.11澆注系統(tǒng)的模型充填分析在熱塑性注射成型的整個(gè)成型周期中，Moldflow主要是通過(guò)對(duì)充填，保壓以及冷卻進(jìn)行模擬分析，來(lái)獲得上蓋在成型過(guò)程中的參數(shù)，預(yù)測(cè)塑件的成型效果是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求以及注射過(guò)程中會(huì)發(fā)生怎樣的問(wèn)題，工程師以及設(shè)計(jì)者可以根據(jù)模擬的結(jié)果對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)或者澆注方式進(jìn)行調(diào)整。其中，充填是一個(gè)十分重要的過(guò)程，Moldflow可以對(duì)熔體在模腔內(nèi)從開(kāi)始到充滿(mǎn)的流動(dòng)情況進(jìn)行模擬分析，從分析結(jié)果我們可以根據(jù)充填時(shí)間、充填速率、流動(dòng)前沿的溫度、氣穴、壓力值和熔接線(xiàn)等參數(shù)，對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和澆注系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。現(xiàn)在對(duì)上蓋模型和澆注系統(tǒng)進(jìn)行充填分析：（1）充填時(shí)間如圖10.12所示，充填時(shí)間為2.905s，小于5.0s（最佳極限填充時(shí)間），結(jié)果顯示型腔充滿(mǎn)，充填過(guò)程平緩。圖10.12充填時(shí)間結(jié)果示意圖（2）流動(dòng)前沿的溫度圖10.13流動(dòng)前沿溫度結(jié)果示意圖由圖10.13所示，我們可以看到上蓋的絕大部分熔體的流動(dòng)前沿溫度的值非常接近于234.6℃，溫差在10℃以?xún)?nèi)，溫度差在合理的范圍。溫度變化比較大的部分位于薄板上，且面積不大，對(duì)于塑件的功能影響不大?？梢詫?duì)塑件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。（3）體積剪切速率圖10.14體積剪切速率結(jié)果示意圖如圖10.14所示，體積剪切速率的最大區(qū)域位于位于模型澆口位置附近，數(shù)值為2153371/s，超過(guò)了ABS的最大剪切速率，需要后續(xù)進(jìn)一步優(yōu)化。（4）總體溫度如圖10.15所示，總體溫度的分布比較均勻，最大的溫度為248.5℃，不超過(guò)ABS的降解溫度。圖10.15總體溫度結(jié)果示意圖（5）氣穴圖10.16氣穴結(jié)果示意圖如圖10.16所示，可看出氣穴主要位于在上蓋模型的底部，可根據(jù)氣穴的位置和模具結(jié)構(gòu)可推斷出，這些氣穴所在的部分是最后成型的，可以通過(guò)開(kāi)設(shè)排氣槽或者利用模板之間的間隙來(lái)排除。（6）熔接線(xiàn)如圖10.17所示，顯示了塑件上熔接線(xiàn)的位置主要分布在孔的周?chē)?。從圖可看出，沒(méi)有出現(xiàn)連續(xù)、大量熔接線(xiàn)，但在上蓋空心的部分會(huì)產(chǎn)生一條細(xì)長(zhǎng)的熔接線(xiàn)。雖然對(duì)塑件強(qiáng)度影響不大，但還是盡量在后續(xù)設(shè)計(jì)中注意避免。圖10.17熔接線(xiàn)結(jié)果示意圖從以上的模擬分析結(jié)果可知：塑件的填充時(shí)間比較合理，體積剪切速率超過(guò)了ABS的最大剪切速率，總體溫度的分布合理，氣穴和熔接線(xiàn)的數(shù)量分布也在合理范圍內(nèi)。.根據(jù)上面的結(jié)果可做以下方案修正：將左右兩邊模型的澆口尺寸由原來(lái)的1.5mm修改為2mm；在模具中開(kāi)設(shè)排氣槽。優(yōu)化后重新分析后可以得到以下的結(jié)果：（1）優(yōu)化后的充填時(shí)間：圖10.18優(yōu)化后充填時(shí)間結(jié)果示意圖（2）優(yōu)化后的前沿溫度圖10.19優(yōu)化后流動(dòng)前沿速度結(jié)果示意圖（3）優(yōu)化后的體積剪切速率圖10.20優(yōu)化后體積剪切速率結(jié)果示意圖（4）優(yōu)化后的總體溫度圖10.21優(yōu)化后總體溫度結(jié)果示意圖（5）優(yōu)化后氣穴圖10.22優(yōu)化后氣穴結(jié)果示意圖（6）優(yōu)化后熔接線(xiàn)圖10.23優(yōu)化后熔接線(xiàn)結(jié)果示意圖通過(guò)優(yōu)化冷卻系統(tǒng)后，從以上的優(yōu)化后結(jié)果圖可以看出：優(yōu)化后的充填時(shí)間變?yōu)?.736s，和之前無(wú)特別大的變化，同樣在合理范圍內(nèi)；優(yōu)化后的流動(dòng)前沿速度，和之前無(wú)特別大的變化，同樣在合理范圍內(nèi)；優(yōu)化后的體積剪切速率小于A(yíng)BS的最大剪切速率；優(yōu)化后總體溫度更加均勻；從優(yōu)化后氣穴的分布圖來(lái)看，氣穴明顯減少；從優(yōu)化后熔接線(xiàn)的分布圖來(lái)看，熔接線(xiàn)也明顯減少。因此，通過(guò)優(yōu)化參數(shù)可以達(dá)到我們預(yù)期的效果。冷卻分析冷卻系統(tǒng)的創(chuàng)建根據(jù)上面所建立的塑件和澆注系統(tǒng)，在塑件的周?chē)挪祭鋮s水道，現(xiàn)在取冷卻水道的半徑為8mm，建立如圖10.24所示的冷卻系統(tǒng)，并劃分網(wǎng)格，選取水作為冷卻液，設(shè)置好冷卻液入口。接著進(jìn)行下一步的冷卻分析。圖10.24冷卻系統(tǒng)示意圖冷卻結(jié)果分析冷卻分析是通過(guò)對(duì)注塑的冷卻過(guò)程中溫度的變化參數(shù)來(lái)判斷所設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)是否滿(mǎn)足要求，同時(shí)可以根據(jù)有缺陷的地方對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，盡可能避免因冷卻導(dǎo)致的塑件發(fā)生翹曲變形，使得提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本?，F(xiàn)在對(duì)建好冷卻系統(tǒng)后的模型進(jìn)行冷卻分析：（1）回路冷卻介質(zhì)溫度如圖10.25所示，從圖中可知回路冷卻液溫度最大與最小之間的差值為0.47℃，小于3℃，在合理的范圍之內(nèi)，符合預(yù)期要求。圖10.25回路冷卻液溫度結(jié)果示意圖（2）回路雷諾數(shù)圖10.26回路雷諾數(shù)結(jié)果示意圖如圖10.26所示，回路雷諾數(shù)為10000，符合預(yù)期要求。（3）回路流動(dòng)速率回路流動(dòng)速率是指冷卻水在冷卻系統(tǒng)中流過(guò)某一單元時(shí)的速度，單位為L(zhǎng)it/min。如圖10.24所示，從圖中可知該塑件的回路流動(dòng)速率為3.387Lit/min。符合預(yù)期要求。圖10.27回路流動(dòng)速率結(jié)果示意圖（4）達(dá)到頂出溫度的時(shí)間由圖10.28和圖10.29可知，冷流道達(dá)到頂出溫度的時(shí)間為17.51s、零件達(dá)到頂出溫度的時(shí)間為38.28s，符合預(yù)期要求。圖10.28頂出溫度的時(shí)間圖（冷流道）圖10.29頂出溫度的時(shí)間圖（零件）由以上冷卻分析的結(jié)果示意圖可知，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)符合預(yù)期效果，各項(xiàng)參數(shù)合理，但并不是最優(yōu)解的，且也不能確定塑件是否會(huì)出現(xiàn)收縮或者翹曲變形等問(wèn)題，因此需再進(jìn)行翹曲分析來(lái)確定冷卻水道是否合理。翹曲分析所謂翹曲變形，是制品形狀在開(kāi)模后發(fā)生旋轉(zhuǎn)和扭曲現(xiàn)象，是注塑成型中很容易出現(xiàn)的缺陷之一。導(dǎo)致翹曲變形的因素有很多，如工藝參數(shù)選擇不合適、應(yīng)力和收縮不均勻、冷卻系統(tǒng)或模具結(jié)構(gòu)不合理都會(huì)致使塑件翹曲變形。而通過(guò)使用CAE軟件的翹曲分析，可以預(yù)測(cè)導(dǎo)致塑件發(fā)生翹曲變形的可能原因，進(jìn)而通過(guò)優(yōu)化冷卻系統(tǒng)或模具，減小塑料制品的翹曲變形，提高塑品的成型質(zhì)量。下面主要通過(guò)Moldflow對(duì)翹曲產(chǎn)生的三大原因：塑件的冷卻不均勻、收縮不均勻以及分子取向不均勻進(jìn)行分析，給出上蓋產(chǎn)生翹曲的主要原因。冷卻不均對(duì)翹曲變形的影響從圖10.30中得知塑件絕大部分的變形量為0.06mm以下，說(shuō)明注塑模具的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較合理，且冷卻系統(tǒng)對(duì)塑件的翹曲變形影響較小。圖10.30冷卻不均對(duì)翹曲變形的影響云圖收縮不均對(duì)翹曲變形的影響圖10.31收縮不均對(duì)翹曲變形的影響云圖從圖10.31得知塑件最大的變形量為0.3441mm，說(shuō)明塑件的翹曲變形主要是由于收縮不均勻引起的，后期可以通過(guò)增長(zhǎng)保壓時(shí)間來(lái)改善，但是相對(duì)于產(chǎn)品最大外形120mm來(lái)說(shuō)，變形量較小，符合要求。分子取向不均對(duì)翹曲變形的影響由圖10.32我們可以知道變形量為0，這可以說(shuō)明分子取向?qū)λ芗穆N曲變形沒(méi)有產(chǎn)生任何影響。圖10.32分子取向不均對(duì)翹曲變形的影響云圖綜上模擬分析的結(jié)果可以得出結(jié)論：塑件的收縮不均勻是造成上蓋翹曲變形的主要原因。圖10.33是所有效應(yīng)對(duì)翹曲變形的影響云圖，由圖可得知塑件最大的變形量為0.3925mm，后期可以通過(guò)增長(zhǎng)保壓時(shí)間來(lái)改善，但是相對(duì)于上蓋模型最大外形尺寸120mm來(lái)說(shuō)，變形量較小，符合要求。圖10.33所有效應(yīng)對(duì)翹曲變形的影響云圖

模具裝配圖及工作原理智能燈光遙控器上蓋的注塑模具的裝配圖如圖11.1所示。模具的工作原理為：模具開(kāi)模時(shí)，首先推料板和定模板分開(kāi)，使得澆注系統(tǒng)凝料和塑件分離，然后推料板和定模座板分離，確保拉料桿從澆注系統(tǒng)凝料中被強(qiáng)行脫出，完成澆口切斷和凝料脫落的階段。此后當(dāng)動(dòng)模板繼續(xù)往后移動(dòng)到達(dá)定距拉桿的位置時(shí)，定模板和動(dòng)模板之間開(kāi)始分離。與此同時(shí)，模具的行位機(jī)構(gòu)也開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，由于楔緊塊被固定在定模板上，使得側(cè)型芯在滑塊的帶動(dòng)下向外運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的距離由彈簧和限位釘限定，直到滑塊與塑件完全脫離，實(shí)現(xiàn)了行位機(jī)構(gòu)的脫模；注塑機(jī)的推桿運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)模具的推板運(yùn)動(dòng)，使得固定在推板固定板上的推桿頂出塑件，最終完成塑件的脫模。隨后，在復(fù)位桿和復(fù)位彈簧的共同作用下完成了頂出機(jī)構(gòu)的復(fù)位，接著模具再次合模，完成一個(gè)循環(huán)。圖11.1智能燈光遙控器上蓋注塑模具裝配圖

總結(jié)本設(shè)計(jì)主要利用三維建模軟件SolidWorks對(duì)智能燈光遙控器上蓋進(jìn)行了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再使CAE分析軟件Moldflow對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行模擬分析，分別對(duì)塑件進(jìn)行最佳澆口位置分析、充填分析、冷卻分析和翹曲分析等；選取了ABS作為上蓋產(chǎn)品的材料，是一種熱塑性塑料，流動(dòng)性良好，加工性能好，尺寸穩(wěn)定，收縮率僅為0.4%～0.8%，能夠滿(mǎn)足產(chǎn)品的使用性能及注射模具的