汽車過濾器模具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

1、摘要塑料制品的廣泛應(yīng)用推進(jìn)了注塑行業(yè)的發(fā)展，作為塑料成型的一種重要工具， 注塑模具的設(shè)計(jì)將會(huì)直接關(guān)系到塑件的質(zhì)量和性能。本文概述了注塑模具的重要 地位和作用；總結(jié)了計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用。運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè) 計(jì)(CAD) 和分析 (CAE)對(duì)發(fā)電機(jī)組濾清器外殼進(jìn)行了注塑成型過程的模擬分析和 工藝及模具的設(shè)計(jì)：包括對(duì)濾清器外殼的成型工藝性分析；運(yùn)用 Moldflow 軟件模 擬充填、流動(dòng)和冷卻過程，預(yù)測(cè)成型過程中可能的缺陷并進(jìn)行了優(yōu)化；對(duì)注塑模 具各個(gè)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其中包括針對(duì)較復(fù)雜結(jié)構(gòu)所設(shè)計(jì)的側(cè)抽芯和斜頂機(jī)構(gòu)； 使用 UG 和 CAXA 電子圖板軟件完成了對(duì)裝配模具和主要零件的三維

2、造型與二維 圖紙的繪制；最后以型腔為例說明了注塑模具中典型成型零件的加工制造規(guī)程。關(guān)鍵詞 注塑成型工藝；模具設(shè)計(jì)；數(shù)值模擬；發(fā)電機(jī)組濾清器外殼ABSTRACTThe development of the injection molding industry has been promoted by the wide use of plastic products. As an important tool of plastic molding, the design of injection molds has a direct effect on the quality and perfor

3、mance of plastic parts. The important status and role of injection molds were briefly introduced in this paper. The application of computer technology in mold design and manufacturing is summarized. The simulation of molding processes and the design of the mold structure for a filter shell are done

4、by the method of Computer Aided Design (CAD) and Engineering (CAE).The following tasks are accomplished: Analyzing the molding manufacturability of the filter shell; Simulating the filling, flowing and cooling process using Moldflow ，F(xiàn)orecasting and optimizing the possible defects in injection moldi

5、ng process; Analyzing and designing every part of injection mold, especially the design of side core-pulling and lifter body mechanism for complex structure; Completing the 3D modeling and 2d drawings of mold assembly and the main components using UG and CAXA electronic board; Illustrating manufactu

6、ring procedures of the typical molding parts in injection mold taking the cavity for example.Keywords: Injection molding process; Mold design; Process simulation; Filter shell目錄摘要 IABSTRACT I.I.第 1 章緒論 11.1 注塑模具的重要地位和作用 1.1.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用 1.1.3 課題的主要內(nèi)容 2.第 2 章塑件成型的工藝性分析 5.2.1 塑件結(jié)構(gòu)分析 5.2.2 材料性能分

7、析 5.2.2.1 使用特性 5.2.2.2 成型性能 5.2.2.3 主要性能指標(biāo) 6.2.3 成型工藝分析 6.2.3.1 注射成型過程 6.2.3.2 成型工藝參數(shù) 6.第 3 章注塑機(jī)型號(hào)的確定 9.3.1 注射量的計(jì)算 9.3.2 注射壓力的計(jì)算 9.3.3 鎖模力的計(jì)算 9.3.4 選擇注射機(jī) 1.0.第 4 章塑件的注塑模擬分析 1.1.4.1 Moldflow 軟件簡(jiǎn)介 1.1.4.2 注塑過程模擬分析前處理 1.1.4.2.1 模擬分析流程 1.1.4.2.2 模型導(dǎo)入與劃分和修正網(wǎng)格 1.14.2.3 材料設(shè)定 1.2.4.2.4 設(shè)置澆口位置 1.2.4.2.5 設(shè)置澆注

8、系統(tǒng) 1.3.4.2.6 設(shè)置冷卻系統(tǒng) 1.5.4.2.7 設(shè)置分析工藝參數(shù) 1.6.4.3 注塑過程分析結(jié)果 1.7.4.3.1 充填 +保壓分析 1.74.3.2 冷卻分析 2.0.4.3.3 翹曲分析 2.1.第 5 章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.3.5.1 分型面和型腔數(shù)量設(shè)計(jì) 2.3.5.1.1 分型面的選擇 2.3.5.1.2 型腔數(shù)量的確定 2.3.5.2 澆注系統(tǒng)的補(bǔ)充設(shè)計(jì) 2.3.5.3 成型零件設(shè)計(jì) 2.4.5.3.1 型腔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.5.5.3.2 型芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.6.5.3.3 側(cè)抽芯部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.75.3.4 成型斜頂部分設(shè)計(jì) 2.7.5.4 模架的確定 2.8

9、.5.4.1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇 2.8.5.4.2 各模板尺寸 2.8.5.4.3 模架各尺寸的校核 2.9.5.5 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.9.5.5.1 推出方式的確定 2.9.5.5.2 脫模力的計(jì)算 3.0.5.5.3 推桿尺寸的確定及單位壓應(yīng)力的校核 3.15.6 模具其它部分的設(shè)計(jì)說明 3.2.5.6.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和開模限位機(jī)構(gòu) 3.25.6.2 排氣和引氣系統(tǒng) 3.2.5.6.3 冷料穴和拉料桿的設(shè)計(jì) 3.35.6.4 液壓缸安裝部分的設(shè)計(jì) 3.35.7 整套模具的工作原理 3.3.第 6 章 注塑模具三維造型和二維工程圖的繪制 3.76.1 三維模型的創(chuàng)建 3.7.6.1.1 UG 注

10、塑模具向?qū)Ш?jiǎn)介 3.76.1.2 項(xiàng)目初始化 3.7.6.1.3 成型零件的造型 3.8.6.1.4 添加標(biāo)準(zhǔn)模架與標(biāo)準(zhǔn)件 4.06.1.5 其他零件的手工造型與裝配 4.16.1.6 局部修改與細(xì)節(jié)補(bǔ)充 4.26.2 生成二維工程圖紙 4.2.6.2.1 三維導(dǎo)出二維圖紙 4.2.6.2.2 二維圖紙的修改編輯 4.2第 7 章 典型成型零件的加工 4.3.7.1 模具加工工藝過程 4.3.7.2 濾清器外殼注塑模具成型零件的加工 4.4第 8 章 結(jié)論 4.5.致謝 4.7.參考文獻(xiàn) 4.9.第 1 章 緒論1.1 注塑模具的重要地位和作用塑料工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的一個(gè)非常重要的行業(yè)，石油工業(yè)

11、的高速發(fā)展為塑料 工業(yè)提供了豐富且廉價(jià)的原料，由于塑料具有密度小、耐腐蝕性強(qiáng)、電絕緣性能 好等優(yōu)點(diǎn)，引起了人們的普遍關(guān)注。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策 的調(diào)整，汽車、輕工、建材等行業(yè)及航空航天、醫(yī)療等新興產(chǎn)業(yè)對(duì)塑料零部件的 需求也越來越大，并呈現(xiàn) “以塑代鋼”、“以塑代木”的發(fā)展趨勢(shì) 1。常見的塑件的成型方法有很多，如注塑成型、擠出成型、壓塑成型、吹塑成 型等。其中，注射成型能一次成型外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精度高的塑料制品，且成 型過程自動(dòng)化程度高，是塑料成型應(yīng)用最廣泛的加工方法之一。所有領(lǐng)域所應(yīng)用的注塑制品，都要通過塑料模具生產(chǎn)出來。模具作為注塑成 型的重要工藝裝備，在成型過程中處于核

12、心地位，其設(shè)計(jì)與制造水平直接影響著 制品質(zhì)量及生產(chǎn)效率等。根據(jù)國(guó)內(nèi)外模具市場(chǎng)的發(fā)展?fàn)顩r，有關(guān)專家預(yù)測(cè)，未來 我國(guó)的模具業(yè)經(jīng)過行業(yè)調(diào)整后，塑料模具的比例將不斷增大 2。1.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用傳統(tǒng)模具的設(shè)計(jì)與制造，主要是依賴設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的速度、質(zhì)量及 可靠性因人而異，模具的設(shè)計(jì)缺陷、制品的質(zhì)量問題只有在試模之后才能發(fā)現(xiàn)， 造成模具制作周期長(zhǎng)、制作成本高。又因?yàn)槟＞呤菃渭蛐∨康漠a(chǎn)品，傳統(tǒng)的 人工設(shè)計(jì)已經(jīng)無法適用產(chǎn)品快速更新、質(zhì)量日益提高的需求。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)成為模具生產(chǎn)領(lǐng)域中不可替代的手段，在設(shè)計(jì)和制造的過 程中發(fā)揮了極其有效的作用。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、 分析和制造技

13、術(shù) (CAD /CAE/CAM) 能在計(jì)算機(jī)上分析和模擬模具的設(shè)計(jì)方案，在試模前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的缺陷，幫助技 術(shù)人員修改和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高一次試模的成功率 3 。CAD/CAE 技術(shù)在模具設(shè) 計(jì)與制造中的應(yīng)用，極大的提高塑料模具的設(shè)計(jì)水平及制品質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)模具 工業(yè)更快的發(fā)展。在現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)與制造中， CAD 是利用計(jì)算機(jī)對(duì)模具進(jìn)行幾何設(shè)計(jì)、實(shí)體建 模、繪圖等，目前在 CAD 應(yīng)用方面，已經(jīng)超越了用圖板二維繪圖的初級(jí)階段， 3D 設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到 70%90%，為數(shù)控編程和 CAD/CAE/CAM 的集成提供了保障。 CAE 是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬分析計(jì)算進(jìn)而評(píng)估和分析模型，從而對(duì)模具模型進(jìn)行

14、優(yōu)化；CAE 技術(shù)的應(yīng)用使試模時(shí)間減少了 50%以上 4。CAM 指設(shè)計(jì)的模具模型在 經(jīng)過 CAE 評(píng)估分析及優(yōu)化后，最終進(jìn)行加工刀具軌跡生成與仿真，產(chǎn)生數(shù)控加工 代碼，從而控制數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。采用 CAD/CAE/CAM 集成技術(shù)以后，制品一般不需要在進(jìn)行原型試驗(yàn)，采用 幾何造型技術(shù)，制品的形狀就能精確、逼真的顯示出來，有限元分析程序可以對(duì) 其力學(xué)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，而且這種方法使產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu) 分析、工藝設(shè)計(jì)及加工編程都以為數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，不僅能大幅度提 高設(shè)計(jì)效率，且能保證模具質(zhì)量，降低制作成本。設(shè)計(jì)師能從繁瑣的繪圖和計(jì)算 中解放出來，集中精力從事諸如方案構(gòu)思

15、和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等創(chuàng)造性的工作，盡可能的 充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造力，加快創(chuàng)新，進(jìn)一步提高了模具企業(yè)的管理水平。對(duì)于注塑模具的設(shè)計(jì)來說，使用注塑模具 CAD/CAE/CAM 的功能可以進(jìn)行塑 料制品的幾何造型、模具方案的布置，能夠自動(dòng)生成型腔表面形狀、可以通過模 架庫選擇標(biāo)準(zhǔn)模架、生成模具裝配圖和零件圖、優(yōu)化注射工藝條件和材料、模擬 注射流動(dòng)及保壓過程、分析冷卻過程、力學(xué)分析，模擬成型零件的數(shù)控加工仿真、 最終生成零件的數(shù)控加工程序 5。1.3 課題的主要內(nèi)容 本課題針對(duì)發(fā)電機(jī)組濾清器外殼（有產(chǎn)品三維造型，需使用側(cè)抽芯和斜頂模 具結(jié)構(gòu)）進(jìn)行工藝及模具設(shè)計(jì)。對(duì)塑料件進(jìn)行工藝性分析，使用 Moldflow

16、 軟件進(jìn) 行流動(dòng)過程模擬（ CAE ），確定最佳澆口位置及工藝參數(shù)，確定最佳工藝方案，確 定總體模具結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí) UG三維造型軟件中塑料模設(shè)計(jì)模塊的應(yīng)用，進(jìn)行塑料模具 三維設(shè)計(jì)。生成并編輯主要模具零件的二維圖紙（ CAD ），進(jìn)行成型零件的制造工 藝的制定；撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握三維造型軟件 UG、注塑過程 CAE軟件 Moldflow 以及制圖 軟件 CAXA 的使用，熟悉并掌握注塑模具設(shè)計(jì)基本原則與方法， 能進(jìn)行中等及稍高 復(fù)雜程度的塑料件的工藝分析，注塑參數(shù)確定和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)，通過本次 設(shè)計(jì)能鍛煉圖紙繪制及尺寸及公差標(biāo)注等工程制圖能力、并培養(yǎng)撰寫規(guī)范論文的技能以及獨(dú)立

17、思考分析能力本次設(shè)計(jì)要求工藝方案和模具設(shè)計(jì)原則正確；模具結(jié)構(gòu)合理，工程圖紙繪制 正確，尺寸及公差標(biāo)注無誤，符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，故所設(shè)計(jì)模具可用于實(shí)際生產(chǎn)1-1發(fā)電機(jī)組空氣濾清器主要是過濾活塞式發(fā)電機(jī)組工作時(shí)吸入的空氣中的微粒 和雜質(zhì)的一種進(jìn)氣裝置，由濾芯和殼體兩部分組成?？諝鉃V清器的主要要求是濾 清效率高、流動(dòng)阻力低、能較長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用而無需保養(yǎng)。其三維模型如圖 所示。圖 1-1 濾清器外殼三維模型第 2 章 塑件成型的工藝性分析2.1 塑件結(jié)構(gòu)分析該濾清器外殼呈 L 狀，外形尺寸為總長(zhǎng) 235mm、總寬 160mm、總高 80mm， 總體壁厚 2mm，壁厚分布較為均勻，外形尺寸在注塑成型的范圍

18、內(nèi)。該塑件沒有特殊的的精度要求，公差尺寸最大可以取到 MT6 5，以降低注塑 模具的加工難度和生產(chǎn)成本?？紤]到濾清器外殼的外表面的美觀，粗糙度可取 Ra=0.8mm，對(duì)應(yīng)型腔表面粗糙度 Ra=0.4mm；內(nèi)表面與濾芯接觸表面粗糙度要求 較低，粗糙度可取 Ra=1.6mm，對(duì)應(yīng)型芯表面粗糙度 Ra=0.8mm。該塑件的部分結(jié)構(gòu)自帶有帶有斜度，故不再另設(shè)脫模斜度，通過設(shè)計(jì)有效的 頂出機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫模。2.2 材料性能分析2.2.1 使用特性 本課題中的發(fā)電機(jī)組濾清器外殼會(huì)接觸到水汽或雜質(zhì)，工作中可能會(huì)發(fā)生腐 蝕、老化和漏電，還有長(zhǎng)期的疲勞震動(dòng)可能造成疲勞損害。為滿足以上的工作要 求，選用聚丙烯作為塑件

19、材料。聚丙烯無色、無味、無毒，光澤好，易著色，不吸水；屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、 抗壓強(qiáng)度和硬度及彈性均比聚乙烯好。 聚丙烯耐熱性好， 能在 100以上的溫度下 進(jìn)行消毒滅菌，其低溫使用溫度達(dá) -15，低于 -35時(shí)會(huì)脆裂。聚丙烯的高頻絕緣 性能好，因不吸水，其絕緣性能不受濕度的影響。但是在氧、熱、光的作用下極 易解聚、老化，所以必須加入防老化劑。聚丙烯可以制作各種機(jī)械零件，如法蘭、 接頭、泵葉輪、汽車零件和自行車零件，制作水、蒸汽、各種酸堿等的輸送管道， 化工容器和其他設(shè)備的襯里、表面涂層等，制造蓋和本體合一的箱殼、各種絕緣 零件及醫(yī)療器械零件 7。2.2.2 成型性能 聚丙烯是一種結(jié)晶性材料，吸

20、濕性小，可能發(fā)生熔融破裂，長(zhǎng)期與金屬接觸 易發(fā)生分解；它的流動(dòng)性好，溢邊值應(yīng)在 0.03mm 左右；由于冷卻速度快，因此澆 注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)散熱緩慢； PP 成性收縮范圍大，收縮率大，易產(chǎn)生縮孔、凹 痕、變形，方向性強(qiáng)；成型時(shí)應(yīng)注意控制成型溫度，料溫低方向性明顯，尤其低 溫高壓時(shí)更明顯，模具溫度低于 50以下塑料件不光澤，易產(chǎn)生熔接不良、流痕； 90以上易發(fā)生翹曲、變形；塑料件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口，尖角，以避免應(yīng)力 集中7。2.2.3 主要性能指標(biāo) 聚丙烯的主要性能參數(shù)如表 2-1 所示。表 2-1 聚丙烯（ PP ）的主要性能參數(shù)密度/(kg/dm 3 )0.900.91比體積/(dm3/

21、kg)1.101.11吸水率（ 24h）pc1000.010.03收縮率s(100%)1.03.0熔點(diǎn)t/170176熱變形溫度t/0.46Mpa1021150.185Mpa5667抗拉屈服強(qiáng)度t/Mpa37抗彎強(qiáng)度f/Mpa67.5沖擊強(qiáng)度an/(kJ/m 2)無缺口782ak/(kJ/m 2)缺口3.54.8硬度HB8.65R95105體積電阻率v/( cm)1610擊穿強(qiáng)度E/(kV/mm)302.3 成型工藝分析2.3.1 注射成型過程濾清器外殼的注射成型工藝包括注射前的準(zhǔn)備、 注射過程和后處理三個(gè)主要階 段，具體流程如圖 2-1 所示：2.3.2 成型工藝參數(shù)手冊(cè)8推薦的 PP注射成

22、型工藝參數(shù)如表 2-2 所示：表 2-2 PP 成型工藝參數(shù)計(jì)算收縮率1.02.5%注射05s模具溫度4080成型時(shí)間保壓2060s壓注射壓力70120MPa冷卻1550s力保壓壓力5060MPa總周期40120s對(duì) PP 塑料顆粒的色澤、粒度、 均勻度進(jìn)行檢驗(yàn)，進(jìn)行必要的干燥注射前的準(zhǔn)備 注射機(jī)中加入 PP 料粒對(duì)空注射進(jìn)行料筒清洗熔融塑料注射充填保壓補(bǔ)縮注射過程推出塑件冷卻定型去除澆注系統(tǒng)凝料、飛邊塑件的后處理退火處理圖 2-1 濾清器外殼注塑流程圖第 3 章 注塑機(jī)型號(hào)的確定3.1 注射量的計(jì)算本課題中已給定濾清器外殼的三維模型，通過 UG 軟件的“質(zhì)量屬性 ”分析塑 件，得到塑件的體積

23、 V塑 144.899 cm3 。塑件材料聚丙烯的密度為0.905 g/cm3 ，得到的塑件質(zhì)量為 m塑V塑=131.13g 。澆注系統(tǒng)的凝料體積在設(shè)計(jì)之前不能確定準(zhǔn)確的數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù) 據(jù)按照塑件體積的 0.21 倍來估算。由于本次采用的流道結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜并且分流道 較長(zhǎng)，因此，澆注系統(tǒng)的凝料按塑件體積的 0.5 倍來估算 V澆 0.5V塑 65,565cm3 。塑件和澆注系統(tǒng)凝料體積之和應(yīng)在注塑機(jī)的公稱容量的 20% 80% 之間，即V塑+V澆 /0.8 V公 V塑+V澆 / 0.2 ，所以 245.87 V公 983.48cm3 。3.2 注射壓力的計(jì)算查手冊(cè)知， PP厚壁件所需注

24、射壓力 70100MPa，取 P0 90MPa ，注射壓力安 全系數(shù) k1 1.25 1.4，取 k1 1.3 ，則所選取的注射機(jī)的公稱注射壓力應(yīng)滿足 P公 k1P0 117MPa 。3.3鎖模力的計(jì)算由 UG 注塑模具向?qū)K中的 “計(jì)算面積 ”命令可以得到塑件在分型面上的投 影面積 A塑 217.23cm2 。澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積 A澆= 0.2 0.5 A塑 ，本課題中流道設(shè)計(jì)較為 復(fù)雜，分流道相對(duì)較長(zhǎng)，取 A澆 0.4A塑 86.89cm2 。塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上總的投影面A 總 A 塑 A 澆 =304.12cm 0.030412m 。模具型腔內(nèi)的脹型力 F脹 A總P模

25、912.36kN 。式中， P模 是型腔的平均計(jì)算壓 力值，通常取注射壓力的 20% 40% ，大致范圍為 25 40MPa 。對(duì)于粘度較大的 精度較高的塑料制品應(yīng)取較大值，該塑件選用的聚丙烯材料粘度不高、塑件精度 要求不高但塑件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故取 P模 30MPa 。鎖模力的安全系數(shù) k2 1.1 1.2 ，這里取 k2 1.2，則 F鎖 k2F脹 1094.8kN3.4 選擇注射機(jī)根據(jù)以上計(jì)算，所選的注塑機(jī)參數(shù)應(yīng)滿足：3245.87公 V 9833.48cmP公 1 17 M PaF鎖 1094.8k N初步選定注射機(jī)型號(hào)為 SZ-500/2000，其主要的技術(shù)參數(shù)如表 3-1所示 9：表

26、3-1 SZ-500/2000 注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)理論注塑容量 /cm3500開模行程 /mm380注塑量 /g463.5塑化能力 /(g/s)27.8螺桿直徑 /mm60拉桿內(nèi)間距 /(mmmm)435435注塑壓力 /MPa140最小模具厚度 /mm200頂出行程 /mm105最大模具厚度 /mm450頂出力 /kN40噴嘴球半徑 /mm20注塑速率 /(g/s)60噴嘴口孔徑 /mm7.5鎖模力 /kN2000模具定位孔直徑 /mm 160H7該注塑機(jī)的注射容量、注射壓力和鎖模力均能滿足要求，對(duì)于其他參數(shù)的校核要等到模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定后方可進(jìn)行。第 4 章 塑件的注塑模擬分析4.1

27、 Moldflow 軟件簡(jiǎn)介Mlodflow 軟件是美國(guó) Mlodflow 公司開發(fā)的用于塑料注射成型的分析軟件，在 注射成型分析領(lǐng)域中享有美好的聲譽(yù)，并且擁有大量的客戶。該公司是一家專業(yè) 從事塑料計(jì)算機(jī)輔助工程分析( CAE )的跨國(guó)公司，自從 1978年發(fā)布了世界上第 一套塑料流動(dòng)分析軟件以來，一直主導(dǎo)著該領(lǐng)域的市場(chǎng)。目前， Mlodflow 軟件已 廣泛應(yīng)用于汽車、航空公司、儀器儀表、信息產(chǎn)業(yè)、日用品、家電等眾多領(lǐng)域。Mlodflow 軟件包括兩個(gè)模塊： 快速試模分析 (Mlodflow Plastics Advisers,MPA ) 和高級(jí)成型分析( Mlodflow Plastics

28、 Insight,MPI ) 10。1) MPA的主要功能用于普通模流分析。該模塊可以讀取給定的塑料制品 CAD 模 型，并通過仿真分析，優(yōu)化塑料制品設(shè)計(jì)及其模具設(shè)計(jì)。分析內(nèi)容包括模擬塑 料的填充過程、優(yōu)化澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、分析保壓過程、評(píng)估所設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)、 預(yù)測(cè)制品的翹曲以及評(píng)估成本等。2) MPI 的主要功能用于專業(yè)模流分析。 該模塊可以對(duì)整個(gè)注射成型過程進(jìn)行模擬 分析。分析內(nèi)容包括計(jì)算最佳澆口位置，模擬填充、保壓、冷卻等過程，預(yù)測(cè) 翹曲、纖維取向、結(jié)構(gòu)應(yīng)力和收縮等情況，以及模擬氣體輔助過程等。4.2 注塑過程模擬分析前處理4.2.1 模擬分析流程Moldflow 模擬分析的基本步驟為：新建

29、項(xiàng)目 引入模型 網(wǎng)格劃分 檢查網(wǎng) 格修正網(wǎng)格 選擇材料 設(shè)定分析序列 設(shè)置澆口位置 設(shè)定分析條件 分析 查看結(jié)果 生成報(bào)告。4.2.2 模型導(dǎo)入與劃分和修正網(wǎng)格 本課題中的發(fā)電機(jī)組濾清器外殼，已有三維模型，如圖 1-1所示。在 UG中導(dǎo) 出iges格式，在 Moldflow 中新建項(xiàng)目，并導(dǎo)入之前的 iges模型。由于零件整體壁厚較薄且相對(duì)均勻，故選用雙層面網(wǎng)格( fusion)。設(shè)定網(wǎng)格 全局邊長(zhǎng)為 9mm。通過網(wǎng)格修復(fù)向?qū)?、自?dòng)修復(fù)、整體合并等工具對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行初 步修正；通過刪除單元、劃分三角形網(wǎng)格等修復(fù)自由邊和重疊區(qū)域；最后通過合并節(jié)點(diǎn)、交換邊、重新劃分網(wǎng)格等工具調(diào)整縱橫比，使最大縱橫比在

30、 20 以內(nèi)。經(jīng) 過以上網(wǎng)格劃分和修改，最終網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)和劃分如圖 4-1 所示圖 4-1 修正后的塑件網(wǎng)格4.2.3 材料設(shè)定濾清器外殼材料選定為聚丙烯 （PP），從材料庫中選擇了 A Schulman GMBH 公 司生產(chǎn)的牌號(hào)為 Polyflam RPP1058UHF-的聚丙烯（具體性能參數(shù)見表 2-1），系統(tǒng)已 給出的推薦工藝如下，可作為之后確定最終工藝參數(shù)的參考。模具溫度范圍： 2080熔體溫度范圍： 200280絕對(duì)最大熔體溫度： 320頂出溫度： 93最大剪切應(yīng)力： 0.26MPa最大剪切速率： 24000 1/s4.2.4 設(shè)置澆口位置通過澆口位置分析， 系統(tǒng)給出了默認(rèn)工藝條件下的

31、最佳澆口位置， 如圖 4-2（a） 所示，在此基礎(chǔ)上根據(jù)澆口選擇的原則又進(jìn)行以下四個(gè)方面的考慮 11：1) 從塑件上方進(jìn)澆，使料流沖擊到型芯壁上，從而使料流平穩(wěn)地充滿型腔，可以 避免熔體斷裂現(xiàn)象，從而保證注塑件的質(zhì)量；2) 澆口設(shè)置在塑件上方，使凸出部分首先充滿，最后充滿的部分在分型面處，有 利于氣體的排出；3) 課題中濾清器外殼尺寸較大、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 單一澆口可能充填不滿或充填時(shí)間較 長(zhǎng)，采用多個(gè)澆口能夠縮短料流流程，提高熔接的強(qiáng)度；4) 塑件雖無表面質(zhì)量要求，但是考慮便于澆口的去除，選用點(diǎn)澆口。 最終確定的澆口形式為三個(gè)不同高度的點(diǎn)澆口，其具體排布形式如圖 4-2(b)所 示。經(jīng)過初步的充

32、填分析和對(duì)比可以看出三個(gè)點(diǎn)澆口比單一澆口充填更為平衡。(a)最佳澆口位置分析結(jié)果(b) 最終澆口方案圖 4-2 最佳澆口分析4.2.5 設(shè)置澆注系統(tǒng) 確定使用點(diǎn)澆口后，澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)即可確定為主流道、一級(jí)分流道、二級(jí)分 流道和點(diǎn)澆口。澆注系統(tǒng)尺寸的確定是先由經(jīng)驗(yàn)公式得到初定值，再通過模擬結(jié) 果進(jìn)行小幅修正 12。為便于試模后的修正，澆口尺寸暫時(shí)取較小值，確定為： 1 0.7mm 。 因?yàn)闈部诟叨炔灰恢聦?dǎo)致二級(jí)分流道長(zhǎng)度不同，設(shè)計(jì)時(shí)使三條二級(jí)分流道的 末端尺寸相同均為 6，流道單邊斜度取 1.5 以便于凝料的取出；流道長(zhǎng)度由流 道分模面決定，定三條二級(jí)分流道的長(zhǎng)度依次為 29mm、 59mm、82

33、mm。一級(jí)分流道承擔(dān)分流和平衡料流的作用，選擇等效直徑為 10 的梯形截面， 如圖 4-3 ，加工方便，長(zhǎng)度為 115mm和 20mm兩段。圖 4-3 一級(jí)分流道截面形狀主流道長(zhǎng)度應(yīng)盡量減短以保證流道凝料順利取出，同時(shí)還可減少壓力損失和 流道廢料。主流道長(zhǎng)度定為 L主=35mm ；主流道小端直徑和球面半徑由注塑機(jī)噴嘴尺寸來取：d d0 0.51 8 8.5mm， SR SR0 1 2 19 20mm球面高度h 3152 SR 6.7 8mm，取6.5mm；為保證可靠脫模主流道單邊斜度取 1.5以上確定了澆注系統(tǒng)各部分的尺寸，由于左側(cè)分流道較長(zhǎng)，為保證塑件各處 同時(shí)充滿，主流道位置的設(shè)置應(yīng)盡量使

34、三個(gè)澆口的料流流程相同，通過模擬和優(yōu) 化最終確定主流道進(jìn)澆點(diǎn)在偏離左側(cè)澆口 40mm 處，且該位置偏移塑件中心較少， 能保證模具處在注射機(jī)的壓力中心上。在 Moldflow 中通過坐標(biāo)和偏移生成節(jié)點(diǎn)，創(chuàng)建柱體網(wǎng)格并通過屬性設(shè)置定義 流道類型和尺寸，生成的澆注系統(tǒng)如圖 4-4 所示。圖 4-4 澆注系統(tǒng)布置圖4.2.6 設(shè)置冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)計(jì)算時(shí)暫不考慮模具因空氣對(duì)流、輻射以及與注射機(jī)接觸所傳導(dǎo)的 熱量，冷卻介質(zhì)選用常溫水。通過 Moldflow 中的成型窗口分析得到推薦的熔體溫 度為 230，模具溫度為 80。1) 流道形狀和尺寸已經(jīng)確定，塑件和流道的總體積 V總=165.523cm 3一次注

35、射的 PP塑料質(zhì)量 m V總 =0.905 165.523=149.8g2) 模擬過程中注射時(shí)間約為 1.6s ，暫時(shí)取 2s；由于 PP單位熱流量較大，故冷卻時(shí)間取到 40s；塑件推出時(shí)間一般取 8s。因此成型周期t=t注 +t冷+t脫 =2+40+8=50s。3) 所以每小時(shí)的注射次數(shù)為 N 3600 /50 72 次；單位時(shí)間內(nèi)注入模具的熔體質(zhì)量W Nm 72 0.1498 10.786kg / h 。4) 查手冊(cè)得到單位 PP塑件凝固時(shí)所放出的熱量 Qs 590kJ/kg ；設(shè)入水口溫度2 23 C ，出水口溫度 1 25 C， 1000kg/m 3，c 4.187kJ/ kg ；則冷

36、卻水的體積流 qvWQs60 c( 1 2)10.786 59080 1000 4.187 30.00633m3 / min根據(jù)手冊(cè)推薦值，取 d 10mm 。5) 冷卻水在管內(nèi)流速： v4qv 2 4 0.006233 1.483m / s60 d 2 60 0.0126) 查表可得到系數(shù) f 6.7 ，則冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù)為：4.187 f ( v) 0.8d0.20.82.426 104kJ/(m 2 h C)4.187 6.7 (1000 1.483)0.80.010.27) 冷卻水通道的導(dǎo)熱總面積： A WQs10.786 5900.00473 m2h 24260 (80

37、 24.5)8) 冷卻水管的總長(zhǎng)度： L A 0.00473 150.6mmd 0.01 根據(jù)以上對(duì)冷卻水道長(zhǎng)度的估算，結(jié)合塑件本身結(jié)構(gòu)，合理避免小型芯或嵌 件位置，確定以下水道形式(如圖 4-5 )：型腔部分在型腔嵌件開設(shè)一條水道，考 慮連接水管不妨礙取件操作，出水口和入水口在同側(cè)；型芯深腔部分設(shè)置兩條帶 隔水板的水道，一條直徑為 12mm，開設(shè)在隔水板水道開在小型芯上、引導(dǎo)水道 開在型芯固定板上；另一條直徑 16mm，開在型芯上，出入水口均在同側(cè)。以上設(shè)置的冷卻水道總長(zhǎng)約為 715mm，大于理論計(jì)算值。圖 4-5 冷卻水道布置圖4.2.7 設(shè)置分析工藝參數(shù) 結(jié)合材料的推薦工藝參數(shù)和成型窗口

38、分析得到的最佳工藝參數(shù)，確定最后的 分析工藝參數(shù)如下：計(jì)算收縮率 2% 成型時(shí)間：注射 2s保壓 26s冷卻 50s開模時(shí)間： 8s總周期： 76s 模具表面溫度： 80 熔體溫度： 230 壓力： 注射壓力 90MPa保壓壓力 55MPa充填控制：自動(dòng)速度 /壓力切換：由 %充填體積， 100% 保壓控制：保壓曲線分析中注射處的壓力約在 2s 時(shí)達(dá)到峰值，在 24s時(shí)降為 0，由此可判斷第一 段保壓結(jié)束時(shí)間為（ 2+24） /2=13s，除去注射時(shí)間第一段保壓 11s；又澆口凍結(jié)時(shí) 間為 26s，故第二段保壓時(shí)間為 15s；塑件收縮率較大，為保證有效補(bǔ)縮取保壓壓 力為 55MPa（在推薦范圍

39、內(nèi)），最終得到保壓曲線如圖 4-6。圖 4-6 保壓曲線的確定4.3 注塑過程分析結(jié)果對(duì)濾清器外殼的成型模擬包括充填、保壓，冷卻和翹曲三部分。4.3.1 充填 +保壓分析 充填過程的合理性由充填時(shí)間、流動(dòng)前沿的溫度、體積溫度、壓力、氣穴、 熔接痕等結(jié)果來表征。充填分析可以對(duì)塑料熔體從開始進(jìn)入型腔直至充滿型腔的 整個(gè)過程進(jìn)行模擬。根據(jù)模擬結(jié)果，可以得到塑料熔體在型腔中的充填行為報(bào)告， 獲得最佳澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要用于查看塑件的充填行為是否合理、充填是否平衡、 能否完成對(duì)塑件的完全充填等?？赏ㄟ^分析避免流動(dòng)不平衡、短射等問題。同時(shí) 獲得注射壓力和鎖模力的最低值，為經(jīng)濟(jì)地選取注射機(jī)提供依據(jù)。保壓分析過

40、程主要分析保壓是否合理，主要參數(shù)為頂出時(shí)的體積收縮率、縮痕指數(shù)等；流動(dòng)分析包括充填和保壓兩個(gè)階段，用來模擬塑料熔體從注射點(diǎn)進(jìn)入型腔開始，直到充滿整個(gè)型腔的流動(dòng)過程。其目的是為了獲得最佳的保壓階段設(shè) 置，從而盡可能地降低由保壓引起的塑件收縮、翹曲等質(zhì)量缺陷，降低收縮率， 通過建立正確的保壓條件，避免出現(xiàn)過保壓 13。圖 4-7 給出了 t=1.662s 充填結(jié)束時(shí)的充填情況， 所選注塑機(jī)的注射時(shí)間能滿足 充填時(shí)間的要求；且圖 4-7 中紅色區(qū)域即兩個(gè)末端能夠同時(shí)充滿，充填相對(duì)平衡。圖 4-7 充填時(shí)間模擬效果圖圖 4-8 分別給出了進(jìn)澆點(diǎn) (N32856) 、澆口位置 (N32780) 、最后充

41、填位置 (N5508) 以及制件上任意取得兩點(diǎn) (N6945、N6715)上壓力隨時(shí)間的變化曲線?？梢娫谡麄€(gè)充填過程中各處的壓力比較平衡，且遠(yuǎn)小于注射機(jī)能提供的最大注射壓力圖 4-8 壓力隨時(shí)間變化曲線圖體積溫度：充填過程中溫度較高的區(qū)域，最高溫出現(xiàn)在 1.550s，為 235.4，低于材料的降解溫度，說明注射溫度在合理范圍內(nèi)。流動(dòng)前沿的溫度在 230.1218.4范圍內(nèi) （圖 4-9），溫差為 11.7，溫差較小， 在可接受的范圍內(nèi)。圖 4-9 流動(dòng)前沿溫度圖圖 4-10 中熔接痕較多，主要存在于澆口的中間以及方形腔與細(xì)管接頭的地方， 對(duì)比圖 4-9熔體流動(dòng)前沿的溫度可知熔接痕區(qū)域熔體溫度較

42、高， 因此質(zhì)量較好， 對(duì) 制件的性能影響較小。圖 4-10 可能出現(xiàn)熔接痕的位置如圖 4-11 氣穴主要分布于分型面上， 可以通過分型面或小型芯間隙進(jìn)行排氣， 不需另設(shè)排氣槽。頂出時(shí)的體積收縮率和縮痕指數(shù)如圖 4-12 所示，除澆注系統(tǒng)部分，其他部分 收縮均勻（約 3%）且收縮較??；縮痕指數(shù)小，塑件質(zhì)量能夠得到保證，能夠減小 因收縮不均而引起的翹曲變形。圖 4-11 可能出現(xiàn)氣孔的位置圖 4-12 頂出時(shí)的體積收縮率4.3.2 冷卻分析 冷卻過程應(yīng)保證制件冷卻均勻、結(jié)束后達(dá)到頂出溫度以下、冷卻液溫升合理， 主要查看回路冷卻介質(zhì)溫度、回路的流動(dòng)速率和雷諾數(shù)回路管壁溫度、凍結(jié)時(shí)間、 最高溫度、平均

43、溫度等；冷卻分析用來模擬塑料熔體在模具內(nèi)的熱量傳遞情況， 通過以上的分析并不斷從而可以判斷塑件冷卻效果的優(yōu)劣，優(yōu)化冷卻系統(tǒng)設(shè)置， 縮短塑件的成型周期，提高生產(chǎn)速率，提高塑件的成型質(zhì)量 14。 由分析可知該模型中冷卻回路的流動(dòng)速率為 4.234lit/min ，雷諾數(shù)大于 10000， 滿足湍流的條件，可以達(dá)到較好的冷卻效果；回路冷卻介質(zhì)在出口和入口處的溫 度分別為 25.65和 25.01，溫差為 0.54，溫升較小，各處冷卻效果較好、冷 卻效率均勻；回路管壁溫度在 25.4228.63范圍內(nèi)，溫差為 3.19，小于 5， 以上參數(shù)均符合要求。圖 4-13 給出了制件各處的凍結(jié)時(shí)間， 制品局部

44、凍結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)， 可達(dá)到 96.99s， 即頂出時(shí)還未完全結(jié)晶，此處可以通過改善塑件結(jié)構(gòu)的方法進(jìn)行優(yōu)化；而對(duì)于塑 件的其它部分在冷卻結(jié)束后（ t=50s）已經(jīng)凍結(jié)且基本冷卻，可達(dá)到頂出的要求。圖 4-13 制品的凍結(jié)時(shí)間總體來說，塑件的平均溫度分布如圖 4-14，塑件整體冷卻均勻，除個(gè)別區(qū)域， 可通過延長(zhǎng)冷卻時(shí)間使制件達(dá)到頂出條件；冷卻條件合理，能夠減少因冷卻不均 而造成的翹曲和變形。4.3.3 翹曲分析 通過翹曲分析可以模擬塑件成型過程，對(duì)成型結(jié)果的翹曲變形進(jìn)行預(yù)測(cè)，減 少失誤，從而確定改進(jìn)方案和措施。翹曲分析的目的就是預(yù)測(cè)模擬成型過程中發(fā) 生翹曲變形的情況，查出發(fā)生翹曲的原因，從而優(yōu)化模具設(shè)

45、計(jì)及工藝參數(shù)設(shè)置， 以獲得高質(zhì)量的塑件 14圖 4-14 冷卻后的制件平均溫度總體翹曲變形圖如圖 4-15，最大變形量為 1.047mm，相對(duì)變形較小，即各參 數(shù)設(shè)置較為合理。圖 4-15 總體翹曲變形冷卻引起的翹曲變形較小，最大值為 0.0504mm；收縮引起的翹曲變形較大， 可繼續(xù)進(jìn)行保壓分析改善收縮不均；由分子取向引起的翹曲變形最大值為5.82110-8mm，變形非常小，可忽略不計(jì)。總體來說，經(jīng)過 Moldflow 分析模擬，最終得到了合適的澆注系統(tǒng)尺寸，完善 了注塑工藝參數(shù)，為模具設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的制造工藝提供一定的參考第 5 章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 分型面和型腔數(shù)量設(shè)計(jì)5.1.1 分型面的

46、選擇 根據(jù)分型面的選擇原則，分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面初以保證順利脫模， 但濾清器外殼的最大截面并不在一個(gè)平面內(nèi)，因此設(shè)計(jì)以斜面過渡來保證型芯和 型腔的閉合，如圖 5-1所示。如此設(shè)計(jì)分型面還能保證濾清器外殼外觀質(zhì)量不受影 響，毛刺及飛邊在邊緣處便于清除；該分型面還是模擬過程中可能出現(xiàn)氣泡的位 置，有利于排除模具型腔內(nèi)的氣體；最后確定型腔在定模側(cè)，保證分模后塑件留 在動(dòng)模一側(cè)，便于塑件的頂出。圖 5-1 分型面的選擇5.1.2 型腔數(shù)量的確定由于塑件尺寸相對(duì)較大，一模多腔的設(shè)計(jì)可能無法選用同時(shí)滿足注射量、注 射壓力和鎖模力需求的注塑機(jī)，其相應(yīng)的模架尺寸和成型零件也會(huì)很大，成本更 高、加工制造

47、的難度也會(huì)加大，同時(shí)也不利于使用過程中模具的運(yùn)輸和安裝；而 且塑件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，有需要使用斜頂推出的部分，即零件成型后需要從側(cè)向取出， 多模腔設(shè)計(jì)不能保證各個(gè)模腔向同側(cè)取件。綜合以上分析，確定對(duì)該塑件使用單 模腔的設(shè)計(jì)。5.2 澆注系統(tǒng)的補(bǔ)充設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)各部分的結(jié)構(gòu)和尺寸已由模擬分析所確定，現(xiàn)對(duì)澆口套和定位圈等澆注系統(tǒng)零件進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)。由于主流道要與高溫塑料和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開在定 模上，而是將它單獨(dú)設(shè)計(jì)成澆口套套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。由于受型腔或分流道的反壓 力作用，主流道襯套會(huì)產(chǎn)生軸向移動(dòng)，所以主流道襯套的軸向定位要可靠。本例 中采用單獨(dú)的定位圈進(jìn)行定位， 以便于拆卸更換和采用更

48、優(yōu)質(zhì)的鋼材和熱處理 15 切向采用防轉(zhuǎn)銷定位。澆口套材料采用碳素工具鋼 T10A,熱處理淬火表面硬度為 5055HRC；定位圈加厚以減小主流道長(zhǎng)度；澆口套上端與定位圈孔采用 H7/k6 過渡配合。定位圈與澆口套三維模型如圖 5-2 所示。(a) 定位圈 (b) 澆口套圖 5-2 定位圈與澆口套三維模型為便于從主流道中拉出澆注系統(tǒng)的凝料以及考慮塑料熔體的膨脹，主流道設(shè) 計(jì)成圓錐形，其錐度取 3 ，過大會(huì)造成流速減慢，易成渦流，內(nèi)壁粗糙度為 Ra=0.4um。外壁與定模座板孔采用 H7/m6 過渡配合， Ra=0.8um。一級(jí)分流道為梯形截面，表面粗糙度取 Ra=1.6um；二級(jí)分流道的表面粗糙度

49、 取 Ra=1.6um，脫模斜度為 3o。5.3 成型零件設(shè)計(jì)根據(jù)對(duì)成型塑件的綜合分析，該塑件的成型零件要有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐 磨性及良好的抗疲勞性能，同時(shí)需考慮它的機(jī)械加工性能和拋光性能。本例中塑 件內(nèi)形較復(fù)雜，故型芯、滑塊以及斜頂材料選用高合金工具鋼 Cr12MoV ；外形磨 損相對(duì)較小，考慮使用壽命，型腔選擇 P2016 。5.3.1 型腔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 型腔用于成型制品的外表面。由于濾清器外殼的外表面連續(xù)且多為曲面或弧面，不適于拆分；采用整體嵌入式型腔結(jié)構(gòu)更換方便、節(jié)約模具材料。圖 5-3 所示A 處為較高的壁板，會(huì)在型腔上形成不易加工的深槽，因此設(shè)計(jì)成型腔嵌件，通 過臺(tái)階固定在整體型腔

50、上對(duì)該處進(jìn)行成型。圖 5-3 型腔側(cè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)及小型芯如圖 5-4 所示，型腔鑲件與定模板采用 10斜面定位配合，即左右方向和前 后方向單側(cè)做成斜面， 定模板底部圓角為 R5，型腔鑲件配合圓角 R3；安裝時(shí)將鑲 件放入定模板后敲緊，底部留有 0.5mm間隙以保證四周完全接觸，然后用 6 個(gè) M8 螺釘直接固定。按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，型腔壁厚度取 18mm，底板厚度取 th 10mm圖 5-4 型腔鑲件的固定5.3.2 型芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)型芯用于形成制品的內(nèi)表面。由于零件本身存在一處較高的肋板（如圖 5-5 A 處），在型芯上表現(xiàn)為不易加工的深而窄的槽，加上外殼主主體與濾芯管處的連接 可以拆分（ B 處），因

51、此確定主要的型芯設(shè)計(jì)為三部分鑲拼塊，有四處通孔（ C處） 和側(cè)邊的兩處深腔（ D 處）設(shè)計(jì)成小型芯，通過臺(tái)階安裝在主型芯上； E 處的內(nèi)部 側(cè)向通孔采用斜頂進(jìn)行成型。圖 5-5 型芯側(cè)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)與定模側(cè)類似，見圖 5-6 中型芯與動(dòng)模板采用 10斜面定位配合、各鑲塊分 別用 M8 螺釘固定。圖 5-6 型芯鑲件的固定5.3.3 側(cè)抽芯部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)濾清器外殼放置濾芯處的細(xì)長(zhǎng)管狀結(jié)構(gòu)與開模方向不一致，成型后必須通過 側(cè)向分型才能取出塑件，因此通過滑塊帶動(dòng)的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行成型。抽芯 距 S抽 =h 安全距離 ，其中側(cè)孔深度 h 最大為 81mm。可見抽芯距很長(zhǎng)且側(cè)孔沒有 斜度，所需的抽芯力較

52、大，因此采用液壓抽芯。如圖 5-7 所示，滑塊與側(cè)向成型芯做成一體， 滑塊末端和液壓缸芯的頭部分別 用線切割做出一個(gè) T 型槽，二者通過 0.15mm 的間隙進(jìn)行配合， 使液壓缸的動(dòng)力施 加到滑塊上。圖 5-7 側(cè)抽芯滑塊及液壓缸缸芯加工制造時(shí)，先把滑塊 T 形槽板用螺釘鎖緊在模板上，并打上銷釘進(jìn)行定位， 然后再用 T 形刀加工出滑塊 T 形槽，以保證模板和滑塊滑板上的滑塊槽位置對(duì)準(zhǔn)， 滑塊能順利滑動(dòng)。5.3.4 成型斜頂部分設(shè)計(jì)圖 5-4 所示 E 處的內(nèi)部通孔無法通過普通型芯進(jìn)行成型，因此考慮采用斜頂 來成型內(nèi)表面。斜頂?shù)某尚筒糠謱挾葹?18mm，推薦斜度為 512，取 8，則所 需的斜頂

53、推出高度應(yīng)為 l 18/ sin8 23 131.3 132.3mm 。而實(shí)際上所設(shè)置的 推出行程僅為 66mm，不能滿足斜頂?shù)膫?cè)向行程的要求， 又考慮斜頂推出側(cè)向分開 一定距離后從側(cè)邊取件，可有效解決該問題。斜頂截面應(yīng)在不干涉推出的情況下取較大值以保證強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)中取1218mm；斜頂由型芯鑲件和模板上的孔做斜向?qū)颍敵鰰r(shí)，斜向運(yùn)動(dòng)分解為向上 頂件的運(yùn)動(dòng)和圓柱銷帶動(dòng)的在斜頂導(dǎo)槽內(nèi)的橫向運(yùn)動(dòng)。推出機(jī)構(gòu)達(dá)到極限位置后， 塑件脫離型芯，但部分斜頂仍伸進(jìn)塑件內(nèi)孔中，此時(shí)從側(cè)向即可取出塑件。斜頂 機(jī)構(gòu)的三維模型如圖 5-8 所示。圖 5-8 斜頂成型機(jī)構(gòu)5.4 模架的確定5.4.1 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇

54、模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu)。對(duì)于本課題中濾清器外殼注塑模 具而言，在保證足夠強(qiáng)度和剛度的條件下，結(jié)構(gòu)越緊湊越好，可以以塑件布置在 推桿推出范圍之內(nèi)及復(fù)位桿與型腔保持一定距離為原則來確定模架大小，可以大 致按下列經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算 17 ：塑件在分型面上的投影寬度 W 160 W3 10mm, W3 170mm 塑件在分型面上的投影長(zhǎng)度 L 235 L 2 d 30mm， L2 275mm 又考慮凹模最小壁厚（ 18mm）及模套壁厚，導(dǎo)柱導(dǎo)套的布置及冷卻水道，最 終選擇簡(jiǎn)化點(diǎn)澆口 JCT型模架的 4040系列，即 W L=400400mm，即定模兩塊模 板，動(dòng)模一塊模板。5.4.2 各模板尺寸模架 JCT 4040-100 50 120-250 GB /T 12556-2006 的各模板尺寸及標(biāo)準(zhǔn)件布置如表 4-1 所示表 5-1 模架 JCT 4040-100 50 120-250 GB /T 12556-2006 的詳細(xì)參數(shù)代號(hào)名稱長(zhǎng)度 /mm備注高A定模板100型腔嵌入深度 +底板厚 =80+20=100mmB動(dòng)模板50型芯嵌入深度 + 底板厚 =30+20=50mmC墊塊130H5+H 6+推出行程 +(510)=126131mmH1動(dòng)模座板30H3推件板40H4定模座板50H5推桿固定板25H6推板30H閉合高度400H=H 1+H3+H4+A+B+C=30+4