畢業(yè)論文汽車內(nèi)飾件的注塑成型工藝分析與模具設(shè)計（定稿）

汽車內(nèi)飾件的注塑成型工藝分析與模具設(shè)計摘要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，塑料注射成型已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。對于注射成型，塑料模具的設(shè)計至關(guān)重要。在塑料材料、加工工藝確定后，塑料模具對實現(xiàn)塑件加工要求、塑件使用要求和塑件外觀要求，起著不可替代的作用。本文以汽車內(nèi)飾件為具體實例進(jìn)行注塑工藝分析與模具設(shè)計，除了工藝分析計算，還包括Moldflow成型過程模擬和UG模具設(shè)計。通過工藝分析計算，選擇合適的注塑機(jī)，合理設(shè)計模具的模架、澆注系統(tǒng)、成形零件、導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)及冷卻系統(tǒng)。利用Moldflow分析軟件進(jìn)行充填、料流、翹曲和冷卻模擬，優(yōu)化成型工藝參數(shù)、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，提高模具的質(zhì)量。同時，應(yīng)用UG的Moldwizard模塊進(jìn)行模具設(shè)計，充分運用標(biāo)準(zhǔn)件，提高設(shè)計效率。關(guān)鍵詞：澆注系統(tǒng)；側(cè)抽芯；冷卻系統(tǒng)；Moldflow分析；優(yōu)化InjectionprocessanalysisandmolddesignofanautomobileinteriorAbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,plasticinjectionmoldinghasalreadybeenwidelyusedintheautomobileindustry.Itplaysanimportantpartinthenationaleconomy.Fortheinjectionmolding,thedesignofplasticmoldisessential.Aftertheplasticmaterialandprocessingtechnologyareidentified,thedesignofplasticmoldplaysanirreplaceableroleinrealizingtherequirementofpart’sprocessing,usingandappearance.Inthispaper,theautomobileinteriorisdesignedasthespecificexampleforinjectionprocessanalysisandmolddesign.Inadditiontotheprocessanalysisandcalculation,therearealsotheprocessofMoldflowSimulationandUGmolddesign.Throughtheprocessanalysisandcalculation,wecanchoosethesuitableinjectionmoldingmachine,designthemoldbase,thefeedsystem,formingparts,position-orientedinstitutions,Demouldingagencies,sidecoreslideandcoolingsystemrationally.UsingtheMoldflowsoftwaretosimulatetheprocessoffilling,materialflowing,warpageandcoolingforthepurposeofoptimizingthemoldingprocessparameters,thefeedsystemandcoolingsystem.Then,wecanimprovethequalityofthedie.Atthesametime,withtheapplicationofUG'sMoldwizard,wecanmakefulluseofstandardpartsandimprovetheefficiencyintheprocessofmolddesign.Keywords:feedsystem;sidecore-slide;coolingsystem;Moldflowanalysis;Optimization目錄1引言12塑件工藝分析22.1塑件成型工藝分析22.2原料（ABS）的成型特性、性能指標(biāo)與工藝參數(shù)22.2.1成型特性22.2.2性能指標(biāo)3工藝參數(shù)33注塑機(jī)選擇43.1注塑機(jī)初選43.2注塑機(jī)校核44成型零件設(shè)計74.1成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計74.2成型零件鋼材選用74.3成型零件的力學(xué)計算74.4定位楔塊設(shè)計125澆注系統(tǒng)設(shè)計155.1澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計原則155.2流道及澆口設(shè)計155.2.1主流道設(shè)計155.2.2冷料穴設(shè)計175.2.3分流道設(shè)計185.2.4澆口設(shè)計195.2.5拉料桿設(shè)計205.3型腔壓力估算226分型面及排氣槽設(shè)計236.1分型面設(shè)計236.2排氣槽設(shè)計237冷卻系統(tǒng)設(shè)計257.1模具溫度調(diào)節(jié)的必要性257.1.1模具溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響25模具溫度調(diào)節(jié)對生產(chǎn)效率的影響257.2無定型塑料薄壁塑件冷卻時間的計算257.3冷卻系統(tǒng)的計算267.4冷卻回路布置288導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計308.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計308.2定位圈設(shè)計319脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計329.1脫模機(jī)構(gòu)選擇329.2脫模力計算329.3推桿脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計339.4澆注系統(tǒng)凝料脫出限位機(jī)構(gòu)設(shè)計3610抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計3810.1側(cè)抽機(jī)構(gòu)選擇3810.2抽拔距計算3810.3斜推桿的斜角3811注塑機(jī)與注射模的關(guān)系3911.1安裝參數(shù)校核3911.2開模行程校核3912.Moldflow成型過程模擬4012.1塑件平均厚度4012.2導(dǎo)入實體4012.3劃分網(wǎng)格4012.4重新網(wǎng)格劃分4112.5網(wǎng)格診斷并修復(fù)4212.6澆注系統(tǒng)分析4412.7冷卻系統(tǒng)分析5813UG模具設(shè)計6513.1模具設(shè)計過程6513.2模具三維圖形7114結(jié)論72致謝73參考文獻(xiàn)741引言工程塑料質(zhì)量輕，不腐蝕，絕緣性好，易成型，越來越被汽車業(yè)界認(rèn)識和接受，工程塑料在汽車中應(yīng)用也就變得越來越廣泛，所以，塑料模具的應(yīng)用也越來越廣泛。其中，汽車內(nèi)飾件用塑料量已占整車塑料用量的50%左右?，F(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝、高效率的設(shè)備和先進(jìn)的模具，被譽為塑料制品成形技術(shù)的“三大支柱”。尤其是塑料模對實現(xiàn)塑件加工工藝要求、塑件使用要求和塑件的外觀造型要求，起著不可替代的作用。塑料模技術(shù)，包括設(shè)計技術(shù)、材料選擇、加工技術(shù)管理與維修技術(shù)等多種領(lǐng)域，屬于系統(tǒng)工程技術(shù)。隨著計算機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展，塑料模已經(jīng)向著CAD/CAM/CAE集成化發(fā)展。模具設(shè)計不但要求能夠生產(chǎn)出一定尺寸精度和形狀精度的制品，還應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)合理、加工容易、操作容易等要求。本文以汽車內(nèi)飾件為具體實例進(jìn)行注塑工藝分析與模具設(shè)計，其步驟如下：首先，進(jìn)行工藝分析計算，選擇合適的注塑機(jī)，合理確定模具的型腔數(shù)目、分型面、排氣槽、澆注系統(tǒng)、成形零件、導(dǎo)向定位機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)及冷卻系統(tǒng)。然后，應(yīng)用Moldflow分析軟件劃分網(wǎng)格，對澆口位置進(jìn)行模擬，對注塑過程進(jìn)行填充、料流、翹曲進(jìn)行模擬，在確定澆注系統(tǒng)時得到理想的塑料熔體流動形式、控制熔接痕的形成位置、減小制品可能發(fā)生的翹曲變形；同時，對幾種冷卻通道布置進(jìn)行冷卻分析，根據(jù)分析結(jié)果選擇最佳設(shè)計方案，并確定該通道合適的水流速度、水溫、模具溫度等參數(shù)，從而優(yōu)化成型工藝參數(shù)，確定澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。最后，用UG的Moldwizard模塊進(jìn)行模具三維設(shè)計，充分應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)件，提高設(shè)計效率。2塑件工藝分析2.1塑件成型工藝分析圖2-1汽車內(nèi)飾件汽車內(nèi)飾件如圖2-1所示，原料選用ABS（苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物）。此塑件形狀比較復(fù)雜，同時壁厚很薄，在2.5mm左右，不容易充填，大而薄的曲面注射成型后容易發(fā)生翹曲變形，因此要保證澆注平衡和冷卻均勻，盡量減小翹曲變形；分析塑件外觀，凹槽成型需要內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)，所以，要保證內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)與脫模機(jī)構(gòu)不發(fā)生干涉；考慮到塑件外觀要求，采用側(cè)澆口進(jìn)行注射成型；為了保證流道凝料的順利脫出，采用兩次分型，并設(shè)定限位裝置；因為型芯的形狀比較復(fù)雜，用整體形式損壞后不容易維修，同時加工難度高，所以適當(dāng)增加鑲件，并保證型芯的強(qiáng)度和剛度。2.2原料（ABS）的成型特性、性能指標(biāo)與工藝參數(shù)查《中國模具設(shè)計大典》表8.3-7，苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物（ABS），綜合性能較好，沖擊韌度、力學(xué)強(qiáng)度較高，選用成型汽車內(nèi)飾件，可提高汽車的安全系數(shù)，減輕碰撞時對人體造成得傷害；尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性、電氣性能良好，易于成形和機(jī)械加工。成型特性（1）吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于0.3%，必須充分干燥；（2）流動性中等，溢邊料0.04mm左右；（3）比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫；料溫對物性影響較大，料溫過高易分解，分解溫度為250℃；（4）模具設(shè)計時要注意澆注系統(tǒng)，選擇好進(jìn)料口位置、形式；脫模斜度宜取2℃以上。性能指標(biāo)密度1.02～1.16g/cm3收縮率0.3～0.8%熔點130～160℃吸水率0.2～0.4%（24h）比熱容1470J/（Kg×K）屈服強(qiáng)度50MPa抗拉強(qiáng)度38MPa工藝參數(shù)注塑機(jī)類型螺桿式料筒溫度前段180～200℃中段165～180℃后段150～170℃噴嘴溫度170～180℃模具溫度50～80℃注射壓力60～110MPa注射時間0～90s高壓時間0～5s冷卻時間20～120s螺桿轉(zhuǎn)速30r/min前處理烘干處理80～90℃2h后處理紅外線燈或烘箱70℃2～4h3注塑機(jī)選擇3.1注塑機(jī)初選（1）塑件體積估算使用UG軟件，打開塑件，并計算出其體積，塑件體積；塑件體積較大，可采用一模一件，加上澆注系統(tǒng)凝料，估算總成型體積為：所需塑料的體積為：式中，─壓縮系數(shù)，查《塑料模具設(shè)計》表3-5，取；（2）注塑機(jī)選擇根據(jù)所需塑料的體積，查《中國模具設(shè)計大典》表9.9-3，選用注塑機(jī)型號：SZ-2500/5000，注塑機(jī)參數(shù)如下：理論注射量2622cm3注射壓力160MPa螺桿直徑95mm注射速率500g/s螺桿轉(zhuǎn)速10～170r/min鎖模力5000KN拉桿內(nèi)間距900×900mm移動行程950mm最大模具厚度870mm最小模具厚度450mm噴嘴口孔徑7mm噴嘴球半徑SR20mm3.2注塑機(jī)校核（1）最大注射量的校核塑件的體積必須與所選擇的注塑機(jī)的最大注射量相適應(yīng)。為了保證正常的注射成型，最大注射量應(yīng)大于塑件的體積（包括流道及澆口凝料）。所選注塑機(jī)的最大注射量以最大注射容積標(biāo)定，按如下公式校核：式中，─利用系數(shù)，；─注塑機(jī)最大注射量；故，注塑機(jī)滿足要求。（2）注射壓力校核注塑機(jī)的最大注射壓力應(yīng)大于塑件成型所需的注射壓力，即式中，─注塑機(jī)的最大注射壓力，160MPa；─塑件成型所需的注射壓力，60～110MPa；故，注塑機(jī)滿足要求。（3）鎖模力校核鎖模力又稱合模力，是指注塑機(jī)的合模裝置對模具所施加的最大夾緊力。為避免塑件注射成型時由于鎖模力不足而使模具沿分型面脹開，注塑機(jī)的鎖模力可按如下公式計算：式中，─注塑機(jī)的公稱鎖模力，3200KN；─模具型腔內(nèi)最大熔體壓力即型腔壓力，取35MPa；─安全系數(shù)，查《中國模具設(shè)計大典》表9.9-4，K2取1.2；─塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（cm2）；在UG中打開塑件，計算塑件的投影面積故，注塑機(jī)滿足要求。經(jīng)過Moldflow分析，注射成型所需的鎖模力約為6500KN，所選注塑機(jī)不滿足要求，查《塑料注射模具設(shè)計實用手冊》附錄B，選用注塑機(jī)型號：SZ-3200/8000，注塑機(jī)參數(shù)如下：理論注射量2855cm3注射壓力165MPa螺桿直徑105mm鎖模力8000KN拉桿內(nèi)間距1100×1100mm移動行程1000mm最大模具厚度1050mm最小模具厚度450mm噴嘴口孔徑7mm噴嘴球半徑SR20mm4成型零件設(shè)計4.1成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計凹模是成型塑件外表面的成型零件。為了保證強(qiáng)度和剛度要求，同時保證塑件外表面無拼接縫痕跡，選用整體嵌入式凹模。整體嵌入式凹模裝在凹模固定板上，需用螺釘緊固，并用楔塊定位。（2）型芯結(jié)構(gòu)設(shè)計為了節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具鋼材，便于機(jī)加工和熱處理，選用組合式型芯。組合式型芯裝在型芯固定板上，需用螺釘緊固，并用楔塊定位。4.2成型零件鋼材選用用作注射模成型零件的鋼材，應(yīng)具備如下性能：（1）機(jī)械加工性能良好，易于切削，加工后能得到高精度零件；（2）拋光性能優(yōu)良，鋼材的顯微組織應(yīng)均勻致密，極少雜質(zhì)；（3）注射模型腔不僅受高壓塑料熔體沖刷，而且還受冷熱交變的應(yīng)力作用，要求材料的耐磨性和抗疲勞性能好。查《中國模具設(shè)計大典》表9.4-1，ABS工程塑料選用P20鋼材（3Cr2Mo），將模板預(yù)硬化后以硬度36～38HRC供應(yīng)，其抗拉強(qiáng)度為133MPa。模具制造中不必?zé)崽幚怼?.3成型零件的力學(xué)計算對于大尺寸模具主要是剛度問題，要防止模具產(chǎn)生過大的彈性變形。因此，須先確定不同情況下的許用變形量，用剛度條件計算公式進(jìn)行壁厚和墊板厚度的設(shè)計計算，再用強(qiáng)度條件計算公式進(jìn)行校驗。利用UG進(jìn)行型腔、型芯分型，數(shù)據(jù)如圖4-1所示。圖4-1分型數(shù)據(jù)（1）許用變形量δp的計算從模具型腔不產(chǎn)生溢料考慮，查《中國模具設(shè)計大典》表9.4-13，，取其值為；（2）剛度和強(qiáng)度條件計算①帶?？虻恼w式矩形凹模側(cè)壁厚度計算圖4-2整體式矩形凹模此類結(jié)構(gòu)按剛度條件進(jìn)行計算，?？蚝穸葹椋菏街校つ＞咝颓粌?nèi)最大熔體壓力即型腔壓力，取35MPa；─凹模型腔深度，查圖4-1得：，；─查圖4-1得：，；─矩形凹模型腔中塑件長度，查圖4-1得：，；─矩形凹模型腔長度查圖4-1得：，；─矩形凹模型腔側(cè)壁厚度；─根據(jù)，查《中國模具設(shè)計大典》表9.4-17，，；─查《中國模具設(shè)計大典》圖9.4-29，根據(jù)得：；─一般中碳鋼的彈性模量取2.1×105MPa；─許用變形量；故型腔凹模長邊厚度為：型腔凹模短邊厚度為：型芯凹模長邊厚度為：型芯凹模短邊厚度為：通過以上計算，查《中國模具設(shè)計大典》表13.2-10，型腔凹模固定板選用：500mm×710mm；型芯凹模固定板選用：500mm×710mm；強(qiáng)度條件進(jìn)行校驗，所以選用公式型腔凹模長邊厚度校核型腔凹模短邊厚度校核型芯凹模長邊厚度校核型芯凹模短邊厚度校核式中，─模具型腔內(nèi)最大熔體壓力即型腔壓力，取35MPa；─凹模型腔深度，利用UG求，查圖4-1得：，；─一般中碳鋼為160MPa；；─根據(jù)，查《中國模具設(shè)計大典》表9.4-17得：；S─矩形凹模厚度，；─矩形凹模型腔側(cè)壁厚度；經(jīng)強(qiáng)度校核，所選用模板滿足要求。凹模結(jié)構(gòu)采用整體嵌入式如圖4-3所示。圖4-3嵌入式凹模1.型芯固定板2.楔塊3.型芯②整體式矩形凹模底板厚度式中，─模具型腔內(nèi)最大熔體壓力即型腔壓力，取35MPa；─矩形凹模型腔短邊長度（mm），查圖4-1得：；─矩形凹模型腔長邊長度（mm），查圖4-1得：；─一般中碳鋼的彈性模量取2.1×105MPa；─許用變形量；故強(qiáng)度條件進(jìn)行校驗整體式矩形凹模底板厚度式中，─模具型腔內(nèi)最大熔體壓力即型腔壓力，取35MPa；─矩形凹模型腔短邊長度（），查圖4-1得：；─一般中碳鋼為160MPa；故經(jīng)強(qiáng)度校核，整體式矩形凹模底板厚度最小為。通過以上計算，查《中國模具設(shè)計大典》表13.2-10，型腔凹模固定板選用：；型芯凹模固定板選用：；模架總高度，滿足注塑機(jī)要求（最大模具厚度，最小模具厚度）。4.4定位楔塊設(shè)計（1）型芯固定板上定位楔塊設(shè)計長邊方向上定位楔塊，如圖4-4所示。圖4-4定位楔塊短邊方向上定位楔塊，如圖4-5所示。圖4-5定位楔塊（2）型腔固定板上定位楔塊設(shè)計長邊方向上定位楔塊，如圖4-6所示。圖4-6定位楔塊短邊方向上定位楔塊，如圖4-7所示。圖4-7定位楔塊5澆注系統(tǒng)設(shè)計5.1澆注系統(tǒng)的組成及設(shè)計原則澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)塑料熔體從注塑機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，具有傳質(zhì)、傳壓和傳熱的功能，對塑件質(zhì)量影響很大；澆注系統(tǒng)設(shè)計的正確與否，對注射成型過程和塑件質(zhì)量均有著直接影響，在澆注系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)遵循如下原則：（1）在滿足塑料成形和排氣良好的前提下，盡量縮短熔體的流程，以便降低壓力損失、縮短充模時間；（2）澆口尺寸、位置和數(shù)量的選擇十分關(guān)鍵，應(yīng)有利于熔體流動、避免產(chǎn)生湍流、渦流、噴射和蛇形流動，并有利于排氣和補(bǔ)縮；（3）設(shè)計澆注系統(tǒng)時，應(yīng)考慮取出澆口方便，修正澆口時在塑料塑件上不留痕跡，以保證塑料塑件外觀。5.2流道及澆口設(shè)計主流道設(shè)計主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注塑機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或是型腔中。主流道的大小和塑料進(jìn)入型腔的速度及充模時間長短有著密切聯(lián)系。若主流道太大，其主流道塑料體積增大，回收的冷料多，冷卻時間增長；若主流道太小，則塑料在流動過程中的冷卻面積相應(yīng)增加，熱量損失增大，粘度增高，流動性降低，注射壓力增大，易造成塑料成形困難。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和開模時主流道凝料的順利拔出。（1）主流道設(shè)計原則①澆口套的內(nèi)孔呈圓錐形，錐度為2～6°；②澆口套進(jìn)口的直徑應(yīng)比注塑機(jī)噴嘴孔直徑大1～2mm；③澆口套球面半徑一般要比注塑機(jī)噴嘴接觸處球面半徑大0.5～1mm；④澆口套（主流道長度）應(yīng)盡量短，可以減小冷料回收量，減小熱量和壓力損失；⑤澆口套部位熱量集中，溫度很高，應(yīng)考慮冷卻。（2）主流道設(shè)計①計算體積流率式中，─塑件體積；─注射時間，查《中國模具設(shè)計大典》表9.2-1，取4.6s；②確定恰當(dāng)?shù)募羟兴俾蕦τ谥髁鞯溃?；對于分流道，?。粚τ诰匦晤悵部?，取；③求?dāng)量半徑根據(jù)剪切速率和體積流率，查《中國模具設(shè)計大典》圖9.2-15得：主流道的當(dāng)量半徑；分流道的當(dāng)量半徑；澆口的當(dāng)量半徑；④主流道尺寸根據(jù)注塑機(jī)噴嘴口孔徑，為了使凝料順利拔出，主流道的小端直徑應(yīng)稍大于注塑機(jī)噴嘴直徑，通常取；主流道入口得凹坑球面半徑也應(yīng)大于注塑機(jī)噴嘴球頭半徑，通常為：主流道的半錐角，主流道長度，則主流道大端直徑為：取，在當(dāng)量半徑范圍內(nèi)，塑料塑件成型質(zhì)量好。主流道如圖5-1所示。圖5-1主流道（3）澆口套設(shè)計根據(jù)《大型注塑模具設(shè)計技術(shù)原理與應(yīng)用》圖5-9和表5-14，選取基本尺寸30mm的A型澆口套尺寸，如圖5-2所示。圖5-2澆口套冷料穴設(shè)計冷料穴的長度通常為流道直徑的1.5～2倍，如圖5-3所示。圖5-3冷料穴分流道設(shè)計（1）分流道設(shè)計原則①在保證正常注射成型工藝條件下，分流道的截面面積應(yīng)盡量小，長度應(yīng)盡量短；②較長分流道末端應(yīng)開設(shè)冷料穴，便于容納注射開始時產(chǎn)生的冷料，防止空氣進(jìn)入型腔內(nèi)；（2）分流道設(shè)計①水平分流道設(shè)計考慮分流道的效率和加工的難易，采用梯形流道，如圖5-4，其中，流道直徑查《中國模具設(shè)計大典》圖9.2-12，；圖5-4水平分流道②豎直分流道設(shè)計豎直分流道采用圓錐形，與水平分流道連接處直徑采用點澆口公式進(jìn)行計算，如下：式中，—塑料材料系數(shù)，查《中國模具設(shè)計大典》表9.2-2，；—塑件壁厚的函數(shù)值，查《中國模具設(shè)計大典》表9.2-3，；—型腔表面積；取直徑為，后經(jīng)Moldflow分析，小端直徑太小，體積剪切速率太大，容易導(dǎo)致塑料裂解，所以將設(shè)為。圓錐大端直徑，取，與水平分流道一樣，則豎直分流道示意圖如圖5-5所示。圖5-5豎直分流道澆口設(shè)計（1）澆口設(shè)計原則①澆口應(yīng)開設(shè)在塑料塑件斷面較厚的部位，能使熔融的塑料從塑料塑件厚斷面流向薄斷面，保證塑料充填完全；②澆口位置得選擇，應(yīng)使塑料充填流程最短，減小壓力損失，有利于排除模具型腔中的氣體；③澆口位置應(yīng)盡量開設(shè)在不影響塑料塑件外觀的部位，如開設(shè)在塑料塑件的邊緣和底部等。（2）澆口設(shè)計成形零件為大面積薄壁塑件，采用扇形澆口，首先，確定側(cè)澆口深度和寬度的經(jīng)驗公式如下：其中，—側(cè)澆口深度（mm）；—塑件壁厚（mm）；—塑料材料系數(shù)，查表9.2-2，；—澆口寬度（mm）；—型腔表面積；扇形澆口的面積根據(jù)分流道直徑和扇形最大寬度，求它們對應(yīng)的深度，如下：后經(jīng)Moldflow分析得：澆口尺寸太小，體積剪切速率太大，容易導(dǎo)致塑料裂解，所以，將澆口設(shè)為，設(shè)為；側(cè)澆口的長度，而扇形澆口的長度比側(cè)澆口的長度長一些，常為，在設(shè)計中采用。拉料桿設(shè)計（1）水平分流道拉料桿設(shè)計①確定拉料桿的尺寸要想實現(xiàn)脫出凝料的作用，在凝料斷裂前，拉料桿不能斷裂，即（）式中，—拉料桿頭部小端直徑（mm）；—豎直分流道小端直徑，；—拉料桿所選鋼的抗拉強(qiáng)度，拉料桿選用45鋼，查《機(jī)械設(shè)計實用手冊》表2.8-22得：45鋼的抗拉強(qiáng)度；—ABS的抗拉強(qiáng)度，查《中國模具設(shè)計大典》表8.3-9b得：；則查《大型注塑模具設(shè)計技術(shù)原理與應(yīng)用》圖5-13及表5-17得：選用C型分流道拉料桿，相應(yīng)參數(shù)如下：②強(qiáng)度校核拉料桿將凝料從豎直分流道上拉斷，則必須保證凝料在拉料桿前端、的面積之差大于斷面面積，即保證：式中，—豎直分流道小端直徑，；通過驗證得：凝料在拉料桿前端、的面積之差小于斷面面積，為了保證順利拉出凝料，可將拉料桿的前端退入定模板2mm，依靠拉料桿前端與定模板共同作用，實現(xiàn)順利脫料。（2）豎直分流道拉料桿設(shè)計參考《先進(jìn)注塑模330例設(shè)計評注》圖5-4，豎直分流道拉料桿采用鉤形拉料桿，選用的頂桿，并參考《中國模具設(shè)計大典》圖9.2-7，在UG中作圖，將頂桿頂端做成鉤形拉料桿，其二維圖如圖5-6所示。圖5-6拉料桿5.3型腔壓力估算澆注系統(tǒng)初步確定后，對于大型注射模具，必要時應(yīng)對整個系統(tǒng)的壓力降進(jìn)行估算，以預(yù)測澆注系統(tǒng)設(shè)計是否合理。此外，它還是對型腔壁厚、墊板等模具零件進(jìn)行剛度和強(qiáng)度校核的理論依據(jù)。查《中國模具設(shè)計大典》表9.9-4，型腔平均計算壓力為35MPa。6分型面及排氣槽設(shè)計6.1分型面設(shè)計分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處，否則，塑件無法脫模，所以，分型線和分型面設(shè)計僅有一種可能，只能把最大截面處作為分型面。6.2排氣槽設(shè)計（1）排氣槽設(shè)計方法對于大型模具，可利用鑲件的縫隙排氣，也可利用推桿與孔的配合間隙排氣，但可靠而有效的方法是在分型面上開設(shè)專用排氣槽，即在熔體最后充滿的部位開設(shè)。（2）排氣槽高度排氣槽的截面尺寸，以有利于排氣而又不溢料為原則，查《中國模具設(shè)計大典》表9.3-2得：ABS排氣槽高度；氣流方向的排氣槽長度L，一般不超過2mm，排氣槽后續(xù)的導(dǎo)氣溝應(yīng)適當(dāng)增大，以減小排氣阻力，其高度，單個寬度；排氣槽表面應(yīng)沿氣流方向進(jìn)行拋光。（3）排氣槽截面尺寸計算排氣槽的截面面積公式計算如下：式中，—排氣槽截面面積（m2）；—模具內(nèi)氣體質(zhì)量（Kg）；—模內(nèi)氣體的初始壓力，；—模內(nèi)被壓縮氣體的最終溫度（℃）；—充模時間（s），取2s；模具內(nèi)氣體質(zhì)量，按常壓常溫20℃的氮氣密度計算，有式中，—模具型腔體積（m3），利用UG得：；應(yīng)用氣體狀態(tài)方程，可求得上式中被壓縮氣體的最終溫度（℃）：式中，—模具內(nèi)氣體的初始溫度，取室溫20℃；—模具內(nèi)被壓縮氣體最終排氣壓力（MPa），取35MPa；則：取排氣槽高度，則排氣槽總寬度為：實際排氣槽寬度應(yīng)大于計算值，因為當(dāng)模具使用一段時間后，揮發(fā)性氣體的積垢使排氣有效截面減??；根據(jù)熔體流動特點，可設(shè)置兩個排氣槽，寬度均為20mm，分別在熔體最后充滿部位。7冷卻系統(tǒng)設(shè)計7.1模具溫度調(diào)節(jié)的必要性模具溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響（1）變形模具溫度穩(wěn)定、冷卻速度均衡可以減小塑件的變形。對于形狀復(fù)雜的塑件，經(jīng)常會因為收縮不均勻而產(chǎn)生翹曲變形，因此，必須選用合適的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使型腔和型芯各部分的溫度基本保持均衡，以便塑料熔體同時凝固；（2）尺寸精度利用模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模具溫度的恒定，能減少塑件成形收縮率的波動，提高塑件尺寸精度的穩(wěn)定性；（3）表面質(zhì)量提高模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)能改善塑件的表面質(zhì)量，過低的模溫會使塑件輪廓不清晰并產(chǎn)生明顯的熔接痕，導(dǎo)致塑件表面粗糙度大。模具溫度調(diào)節(jié)對生產(chǎn)效率的影響據(jù)統(tǒng)計，模具的冷卻時間約占整個成型時間的三分之二，因此，縮短冷卻時間是提高生產(chǎn)效率的重要因素。在注射模中，冷卻系統(tǒng)是通過冷卻水的循環(huán)將塑料熔體的熱量帶走的，冷卻通道中冷卻水是處于層流狀態(tài)還是湍流狀態(tài)，對于冷卻效果有顯著影響；在湍流下的熱傳遞比層流高10～20倍，所以，為了縮短冷卻時間，可提高冷卻水的流速，使冷卻水處于湍流狀態(tài)。7.2無定型塑料薄壁塑件冷卻時間的計算塑件在模具內(nèi)的冷卻時間，通常是指塑料熔體從充滿模具型腔到開模取件的時間。對于無定型塑料的薄壁塑件通常按照塑件截面的平均溫度來計算冷卻到該溫度（出模溫度）的時間。式中，—塑件的最大壁厚，利用UG得：塑件最大厚度為4mm；—塑料的熱擴(kuò)散系數(shù)（mm2/s），可查《中國模具設(shè)計大典》表9.8-2得：；—塑料熔體的注塑溫度，查《中國模具設(shè)計大典》表9.8-2，取220°C；—模具溫度，查《中國模具設(shè)計大典》表9.8-2，取50°C；—塑件截面的平均脫模溫度，查《中國模具設(shè)計大典》表9.8-2，取60°C；7.3冷卻系統(tǒng)的計算（1）熱平衡計算在單位時間內(nèi)熔體凝固時放出的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱量，因此有式中，—冷卻水的體積流量（）；—單位時間內(nèi)注入模具中的塑料重量（），估算；—單位重量的塑料塑件在凝固時所放出的熱量（）；—冷卻水的密度（）；—冷卻水的比熱容（）；—冷卻水的出口溫度（°C），通常出入口水溫相差應(yīng)在5°C以內(nèi)，取25°C；—冷卻水的入口溫度（°C），取20°C；可表示為式中，—塑料的比熱容（），查《中國模具設(shè)計大典》表9.8-3得：；—塑料熔體的初始溫度（°C），取220°C；—塑料塑件在推出時的溫度（°C），取60°C；—結(jié)晶型塑料的熔化質(zhì)量焓（），查《中國模具設(shè)計大典》表9.8-3，；查《中國模具設(shè)計大典》表9.8-1，，選用冷卻通道直徑，最低流速，保證冷卻水的穩(wěn)定湍流；冷卻水在圓管中的流速為即為最低流速；為了保證密封，在型腔與固定板之間應(yīng)加密封圈，防止冷卻水從縫隙中流出，查《機(jī)械設(shè)計實用手冊》表7.2-17，選用材料為氯丁橡膠，內(nèi)徑，截面直徑的O形橡膠密封圈。（2）冷卻管道總傳熱面積計算式中，—單位時間內(nèi)注入模具中的塑料重量（），估算；—單位重量的塑料塑件在凝固時所放出的熱量（）；—冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)[];—模具溫度與冷卻水溫度之間的平均溫差（°C）；對于細(xì)長冷卻管道，其冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)的計算式為：式中，—與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)，查《中國模具設(shè)計大典》表9.8-5，；—冷卻水的密度（）；—冷卻水在圓管中的流速（）；—冷卻管道的直徑（）；（3）冷卻管道的孔數(shù)由式式中，—冷卻管道總傳熱面積（）；—冷卻管道開設(shè)方向上模具長度（）；—冷卻管道的直徑（）；所以，冷卻管道孔數(shù)大于1根都滿足要求。7.4冷卻回路布置（1）凹模和型芯平衡成型塑件的型芯形狀遠(yuǎn)復(fù)雜于凹模形狀，同時塑件在固化時因收縮包緊在型芯上，這時，絕大部分熱量將依靠型芯的冷卻回路來傳遞，所以，型芯上的冷卻回路可多于凹模，以保證冷卻均衡；（2）冷卻管道一般冷卻管道中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻管道直徑的1～2倍，冷卻管道的中心距約為管道直徑的3～5倍；（3）冷卻回路成型塑件的模具型腔較淺，同時塑件形狀大體為曲面，為了便與加工，型腔冷卻回路和型芯冷卻回路均采用平面回路式冷卻回路，并以長邊為主；對于重要位置（如形狀復(fù)雜的地方），采用隔板式冷卻回路。8導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)設(shè)計8.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計（1）導(dǎo)柱設(shè)計參考《先進(jìn)注塑模330例設(shè)計評注》圖4-7，采用帶頭導(dǎo)柱，對于大中型模具，因為導(dǎo)柱需要支撐型腔板得重量，導(dǎo)柱直徑可用下式校核：根據(jù)《中國模具設(shè)計大典》表13.2-5得：選用的標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)柱（GB/T4169.4-1984），其參數(shù)如下：，，，材料選用20鋼，熱處理滲碳0.5～0.8淬硬56～60HRC；經(jīng)過開模行程校核，導(dǎo)柱不能滿足第二次分型時的導(dǎo)向作用，可在型腔和型芯上做凸臺來實現(xiàn)型腔和型芯的導(dǎo)向，所以，可將導(dǎo)柱直徑做小一些，根據(jù)《中國模具設(shè)計大典》表13.2-5得：選用，的導(dǎo)柱。（2）導(dǎo)套設(shè)計參考《先進(jìn)注塑模330例設(shè)計評注》圖4-7，采用帶頭導(dǎo)套，用于比較厚的模板，根據(jù)導(dǎo)柱，查《中國模具設(shè)計大典》表13.2-4得：選用標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)套Ⅰ型，安裝在型腔固定板上，其參數(shù)如下：，，材料選用20鋼，熱處理滲碳0.5～0.8淬硬56～60HRC；，，材料選用20鋼，熱處理滲碳0.5～0.8淬硬56～60HRC；（3）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)位置設(shè)計導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7;導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6;導(dǎo)套外徑的配合精度采用H7/k6;導(dǎo)柱工作部分的表面粗糙度為，固定部分為，導(dǎo)套內(nèi)外圓柱面表面粗糙度取；（5）凸臺設(shè)計在型腔和型芯的四個角上建凸臺，然后倒圓角，實現(xiàn)型腔和型芯分型、合模時導(dǎo)向作用。8.2定位圈設(shè)計根據(jù)《大型注塑模具設(shè)計技術(shù)原理與應(yīng)用》圖5-8，選取特殊型定位圈e，如圖8-1所示。圖8-1定位圈9脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計9.1脫模機(jī)構(gòu)選擇根據(jù)所設(shè)計的澆注系統(tǒng)，脫模機(jī)構(gòu)采用澆注系統(tǒng)凝料脫出機(jī)構(gòu)，一次分型實現(xiàn)凝料脫離，二次分型實現(xiàn)塑件脫模。9.2脫模力計算脫模力由兩部分組成，即式中，—塑件對型芯包緊的脫模阻力；—使封閉殼體脫模需克服的真空吸力，，為型芯的橫截面面積；薄壁矩形塑件的脫模阻力計算公式如下：式中，—塑料的拉伸彈性模量（MPa），查《中國模具設(shè)計大典》表9.6-1，；—塑料塑件的厚度，；—塑料的平均成形收縮率，查《中國模具設(shè)計大典》表9.6-1，；—型芯脫模方向高度；—塑料的泊松比，查《中國模具設(shè)計大典》表9.6-1，；—脫模斜度修正系數(shù)，其計算公式為式中，—塑件與鋼材表面之間的靜摩擦系數(shù)，查《中國模具設(shè)計大典》表9.6-1，；—型芯的脫模斜度，對于ABS，脫模斜度通常取2°以上，所以取為3°；則：因為所以9.3推桿脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計（1）推出零件設(shè)計①推桿設(shè)計原則推桿除了起推出作用，同時端部作為成型部分，起到成形塑件作用，為了防止圓柱頭推桿旋轉(zhuǎn)，可選用標(biāo)準(zhǔn)圓柱頭推桿，然后對頭部進(jìn)行加工，如圖9-1所示。圖9-1推桿頭部推桿邊緣須距側(cè)面以上；推桿應(yīng)均勻布置，在脫模阻力特別大的地方可增加推桿數(shù)目，在肋、凸臺、支撐等部位應(yīng)多設(shè)推桿；為防止熔體的滲漏，推桿的工作段應(yīng)有配合要求，常是H8/f7或H7/f7；推桿材料多用45號鋼或是T8、T10碳素工具鋼。②推桿尺寸的確定根據(jù)壓桿穩(wěn)定公式推導(dǎo)，公式如下：式中，—推桿直徑，查《中國模具設(shè)計大典》表13.2-2，選用的標(biāo)準(zhǔn)推桿，材料為T8A；—安全系數(shù)，通常??；—推桿長度，根據(jù)所選模架，取；—脫模力；—推桿材料的彈性模量（MPa），取2.1×105MPa；—推桿根數(shù)；即，選用17根推桿。強(qiáng)度校核式中，—脫模力；—推桿根數(shù)；—推桿直徑；—推桿材料的屈服點（MPa），查《機(jī)械設(shè)計實用手冊》表2.8-22，；通過以上計算，所選用推桿滿足要求，根據(jù)表13.2-2得，其參數(shù)如下：，，，材料：T8A（2）復(fù)位零件設(shè)計利用復(fù)位桿使脫模機(jī)構(gòu)復(fù)位；根據(jù)所選標(biāo)準(zhǔn)模架，選用四根的標(biāo)準(zhǔn)推桿做復(fù)位桿，其參數(shù)如下：，，，（需加工到）；材料：T8A（3）固定零件設(shè)計通常將推桿凸肩壓在推出固定板的沉孔和推板之間，兩板之間用螺釘緊固。所有的推桿應(yīng)對沉孔深度放出余量，在固定板上插入推桿后，再將之與固定板一起磨去余量，以保證所有桿件的凸肩高度與沉孔深度完全一致，避免推桿在高度方向上的竄動。圖9-2推桿與推桿固定板的連接方式（5）定位零件設(shè)計限位釘可將脫模機(jī)構(gòu)限制在正確位置，此外，還能防止脫模機(jī)構(gòu)在復(fù)位時受異物障礙，因為在限位釘頭部與推板所形成的空隙中可容納污垢；查《中國模具設(shè)計大典》表13.3-12得：選用標(biāo)準(zhǔn)限位釘，其參數(shù)如下：，，，（5）導(dǎo)向零件設(shè)計為了保證脫模機(jī)構(gòu)運動平穩(wěn)靈活，避免發(fā)生傾斜、卡死現(xiàn)象，采用導(dǎo)套導(dǎo)柱進(jìn)行導(dǎo)向；根據(jù)《中國模具設(shè)計大典》表9.5-1得：導(dǎo)柱直徑選用；查《中國模具設(shè)計大典》表13.2-6，選用標(biāo)準(zhǔn)有肩導(dǎo)柱，，，材料選用20鋼，熱處理滲碳0.5～0.8淬硬56～60HRC；查《中國模具設(shè)計大典》表13.2-4，選用標(biāo)準(zhǔn)帶頭導(dǎo)套Ⅱ型，，材料選用20鋼，熱處理滲碳0.5～0.8淬硬56～60HRC；導(dǎo)向零件設(shè)計示意圖如圖9-3所示。圖9-3脫模機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向裝置9.4澆注系統(tǒng)凝料脫出限位機(jī)構(gòu)設(shè)計采用拉料桿拉斷點澆口的形式脫出澆注系統(tǒng)凝料，參考《先進(jìn)注塑模330例設(shè)計評注》圖16-6。（1）螺釘設(shè)計查《機(jī)械設(shè)計實用手冊》表3.2-53，選用內(nèi)六角圓柱頭螺釘；錯略估算螺釘長度，，選用M30內(nèi)六角圓柱頭螺釘。（2）彈簧設(shè)計查《機(jī)械設(shè)計實用手冊》表4.1-4得：彈簧端部結(jié)構(gòu)形式采用兩端圈并緊并磨平，支承圈數(shù)；查《機(jī)械設(shè)計實用手冊》表4.1-5得：選用標(biāo)準(zhǔn)圓柱螺旋壓縮彈簧，初選彈簧直徑，彈簧中徑，節(jié)距，有效圈數(shù)（選用），變形量，最大心軸直徑；有上列尺寸推算所選彈簧的其余尺寸，如下：①總?cè)?shù)②彈簧自由高度③并壓高度經(jīng)過以上計算，最終選用M30,公稱長度的內(nèi)六角圓柱頭螺釘，其中，螺紋長度，起限位作用；彈簧選用直徑，彈簧中徑，節(jié)距，有效圈數(shù)（選用10.5），變形量，最大心軸直徑，限位裝置如圖9-4所示。圖9-4限位裝置10抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計10.1側(cè)抽機(jī)構(gòu)選擇分析塑件特點，因為凹槽和孔均在塑件中間，不能采用側(cè)滑塊，所以采用斜推桿內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。10.2抽拔距計算抽拔距一般取側(cè)孔深度加上2～3mm，公式如下：式中，—側(cè)凹分開至不影響塑件脫模的距離（mm），利用UG測得：；10.3斜推桿的斜角已知脫模行程，側(cè)抽距，計算斜角得：所以，斜推桿的斜角取6°。11注塑機(jī)與注射模的關(guān)系11.1安裝參數(shù)校核（1）噴嘴尺寸澆口套孔徑為，球半徑為，注塑機(jī)噴嘴口孔徑為，球半徑為，滿足要求；（2）最大與最小模厚模架總高度，滿足注塑機(jī)要求（最大模具厚度；最小模具厚度）；11.2開模行程校核雙分型面注射模的開模行程校核公式如下：式中，—塑件推出距離（）；—塑件在分型面以上的高度（）；—定模板和型腔板之間分離距離（）；而注塑機(jī)移模行程，滿足要求。12.Moldflow成型過程模擬12.1塑件平均厚度在UG中打開塑件，并均勻測量塑件五個點的厚度，塑件平均厚度為12.2導(dǎo)入實體從UG中導(dǎo)出STL格式并導(dǎo)入Moldflow中，塑件原型如圖12-1所示。圖12-1汽車內(nèi)飾件12.3劃分網(wǎng)格網(wǎng)格邊長度一般取塑件平均厚度的倍，所以取網(wǎng)格邊長為并劃分網(wǎng)格，由圖12-2可知，網(wǎng)格劃分后存在大幅度失真。圖12-2網(wǎng)格12.4重新網(wǎng)格劃分取邊長為10mm，重新劃分網(wǎng)格，還是存在大量失真，所以考慮可能是導(dǎo)入文件格式不好，選用IGES格式，并設(shè)定邊長為10mm（雖然理論上網(wǎng)格邊長為平均厚度的2～3倍，但通過網(wǎng)格修復(fù)發(fā)現(xiàn)，對于微型結(jié)構(gòu)，均需要插入點來修復(fù)，所以可以適當(dāng)放大，即取10mm），重新劃分網(wǎng)格如圖12-3所示，從圖12-3中可知，失真現(xiàn)象已經(jīng)消失。圖12-3網(wǎng)格12.5網(wǎng)格診斷并修復(fù)網(wǎng)格劃分完成后，查看網(wǎng)格統(tǒng)計（MeshStatistics），見圖12-4。圖12-4網(wǎng)格統(tǒng)計（1）縱橫比診斷網(wǎng)格縱橫比指的是三角形的最長邊與三角形的高的比值，過大的縱橫比會影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，推薦值取6～10。執(zhí)行Mesh中縱橫比診斷（AspectRatioDiagnostic）命令，此時縱橫比大于10的所有三角形網(wǎng)格均會顯示出來，如圖12-5所示。圖12-5縱橫比診斷使用MeshTools中的MergeNodes、SwapEdge、InsertNodes、AlignNodes等修復(fù)工具修復(fù)網(wǎng)格，直至所有網(wǎng)格均小于10，，查看MeshStatistics，根據(jù)圖12-6可知，所有網(wǎng)格的縱橫比均小于10。圖12-6網(wǎng)格統(tǒng)計（2）單元定向診斷、重復(fù)交叉診斷和自由邊診斷查看MeshStatistics，根據(jù)圖12-6可知，自由邊數(shù)為56，非交疊邊數(shù)為1，非定向單元數(shù)為5，互相交叉單元數(shù)為7，所以需要進(jìn)行單元定向診斷、重復(fù)交叉診斷和自由邊診斷。①執(zhí)行單元定向診斷，并執(zhí)行Orientall，即可實現(xiàn)單元定向；②執(zhí)行重復(fù)交叉診斷，并刪除重復(fù)交叉網(wǎng)格；③執(zhí)行自由邊診斷，使用MeshTools中的FillHole功能修復(fù)網(wǎng)格。反復(fù)診斷、修復(fù)后，最終結(jié)果如圖12-7所示。圖12-7網(wǎng)格統(tǒng)計12.6澆注系統(tǒng)分析（1）最佳澆口位置分析選用ABS塑料，成型工藝參數(shù)采用默認(rèn)值進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖12-8所示。圖12-8最佳澆口位置Maximumdesignclampforce=5600.18tonneMaximumdesigninjectionpressure=144.00MPaRecommendedgatelocation(s)are:Nearnode=6149（2）澆口位置的確定當(dāng)某個位置的因子接近于1時，表示這個位置是最佳的澆口位置，但考慮到產(chǎn)品外觀要求，可將澆口設(shè)在塑件的一側(cè)，采用側(cè)澆口（扇形澆口）進(jìn)行注射。為了縮短流道長度，便于充填，可將側(cè)澆口設(shè)在長邊上。側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果就近設(shè)澆口和拉料桿，容易發(fā)生干涉。為了保證模具結(jié)構(gòu)均勻分布，可將澆口設(shè)在遠(yuǎn)離側(cè)抽芯的長邊上。綜上分析，將澆口設(shè)在遠(yuǎn)離側(cè)抽芯的長邊上，分別在長邊的偏右、中間及偏左設(shè)置澆口，進(jìn)行Fill分析：①分別選中任務(wù)視窗面板上澆口偏右、澆口在中間與澆口偏左的填充時間（Filltime）分析結(jié)果繪圖，此時各窗口如圖12-9所示。（a）澆口偏右(b)澆口在中間(c)澆口偏左圖12-9填充時間澆口偏右及澆口偏左充填不平衡，同時，充填時間較長；澆口在中間充填比較平衡，同時，充填時間短，所以充填效果好。②分別選中任務(wù)視窗面板上澆口偏右、澆口在中間與澆口偏左的熔體流動前沿溫度（Temperatureatflowfront）分析結(jié)果繪圖，此時各窗口如圖12-10所示。（a）澆口偏右（b）澆口在中間(c)澆口偏左圖12-10流動前沿溫度澆口偏右的流動前沿溫度范圍：207.0～232.3℃；澆口偏左的流動前沿溫度范圍：213.6～232.6℃；澆口在中間的流動前沿溫度范圍：218.1～232.1℃；由以上結(jié)果可知，熔融塑料的溫度在230℃左右，澆口在中間流動前沿溫度與料溫更為接近，塑件充填效果更好。③分別選中任務(wù)視窗面板上澆口偏右、澆口在中間與澆口偏左的體積剪切速率（Shearrate，bulk）分析結(jié)果繪圖，此時各窗口如圖12-11所示。(a)澆口偏右(b)澆口在中間(c)澆口偏左圖12-11體積剪切速率澆口偏右的體積剪切速率范圍：0～93845；澆口偏左的體積剪切速率范圍：0～86357；澆口在中間的體積剪切速率范圍：0～101600；由以上結(jié)果可知，澆口偏左的體積剪切速率最小，澆口在中間的體積剪切速率最大，澆口位置越偏離中間，體積剪切速率越小，所以可將澆口設(shè)在中間偏左一點，這樣，有利于減小體積剪切速率，防止塑料熔體裂解等。④分別選中任務(wù)視窗面板上澆口偏右、澆口在中間與澆口偏左的注射點壓力（Pressureatinjectionlocation：XYPlot）分析結(jié)果繪圖，此時各窗口如圖12-12所示。(a)澆口偏右(b)澆口在中間(c)澆口偏左圖12-12澆口處壓力澆口偏右注射壓力為110MPa；澆口偏左注射壓力為105MPa；澆口在中間注射壓力為102MPa；由以上結(jié)果可知，澆口在中間注射壓力最小，注塑機(jī)所需提供的壓力也最小。⑤分別選中任務(wù)視窗面板上澆口偏右、澆口在中間與澆口偏左的鎖模力曲線（Clampforce：XYPlot）分析結(jié)果繪圖，此時各窗口如圖12-13所示。(a)澆口偏右(b)澆口在中間(c)澆口偏左圖12-13鎖模力曲線澆口偏右最大鎖模力為355MPa；澆口偏左最大鎖模力為375MPa；澆口在中間最大鎖模力為300MPa；由以上結(jié)果可知，澆口在中間最大鎖模力最小，注塑機(jī)所需提供的鎖模力也最小。綜合以上的分析結(jié)果，得出綜合比較結(jié)果，如表12-1所示。表12-1分分析結(jié)果澆口位置充填流動前沿溫度（℃）體積剪切速率（1/s）注射壓力（MPa）鎖模力（MPa）澆口偏右不平衡207.0—232.30—93845110355澆口在中間平衡218.1—232.10—101600102300澆口偏左不平衡213.6—232.60—86357105375由表12-1可知，澆口位置在中間充填平衡，流動前沿溫度較澆口偏右及偏左更接近熔體溫度，注射壓力和鎖模力較澆口偏右及偏左更小，但體積剪切速率大于澆口偏右及偏左，綜合以上分析，為了實現(xiàn)更好的充填成型，可將澆口位置設(shè)在塑件中間稍偏左位置，如圖12-14所示。圖12-14澆口位置（3）Flow+Warp分析選定澆口位置，進(jìn)行Flow+Warp分析，分析結(jié)果：①充填時間（Filltime）圖12-15充填時間根據(jù)圖12-15可知：，塑料充填時間為2.329s，充填平衡。②流動前沿溫度（Temperatureatflowfront）圖12-16流動前沿溫度熔融塑料的溫度在230℃左右，分析圖12-16可知：流動前沿溫度與料溫較為接近，塑件充填情況較好。③體積剪切速率（Shearrate,bulk）圖12-17體積剪切速率分析圖12-17可知：在豎直分流道頂端和側(cè)澆口處體積剪切速率很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出ABS塑料的最大剪切速率12000s-1，可能會拉斷塑料高分子鏈，產(chǎn)生裂解、變色等，所以，可適當(dāng)增大豎直分流道頂端、側(cè)澆口的尺寸。④注射壓力（Pressureatinjectionlocation:XYPlot）圖12-18注射壓力分析圖12-18可知：注塑過程所需最大注射壓力為102.0MPa<160MPa，注塑機(jī)滿足要求。⑤體積收縮率（Volumetricshrinkageatejection）圖12-19體積收縮率分析圖12-19可知：塑件頂出時，整個塑件的收縮率并不是很均勻，可在無過保壓的情況下，提高保壓壓力或是延長保壓時間。⑥冷凝層因子（frozenlayerfraction）圖12-20冷凝層因子分析圖12-20可知：在澆口已凝固的情況下，塑件中間和澆口附近均未完全凝固，此后凝固區(qū)域則會因為保壓路徑被切斷而出現(xiàn)保壓不足的情況，從而極易有較大收縮狀況發(fā)生；可通過優(yōu)化冷卻系統(tǒng)、增大澆口尺寸等方式來改善。⑦氣穴（Airtraps）圖12-21氣穴分析圖12-21可知：塑件上可能出現(xiàn)氣穴的區(qū)域比較多，應(yīng)在塑料填充末端開設(shè)排氣槽，同時可以較低充填時型腔的壓力，利于塑料充填。⑧鎖模力（Clampforce:XYPlot）圖12-22鎖模力分析圖12-22可知：所需最大鎖模力為5349KN>5000KN，超過注塑機(jī)的最大鎖模力，需重新選擇注塑機(jī)SZ-3200/8000，其鎖模力為8000KN。⑨翹曲變形（Deflection）圖12-23翹曲變形分析圖12-23可知：塑件的四個角翹曲變形比較大，在無過保壓情況下，可適當(dāng)延長保壓時間或增大保壓壓力。根據(jù)以上模擬和分析，可得出以下結(jié)論：Ⅰ澆口尺寸和豎直分流道尺寸不足，體積剪切速率過大，導(dǎo)致塑料產(chǎn)生裂解；同時易過早凝固，影響保壓效果；Ⅱ保壓壓力太小，體積收縮和翹曲變形都比較嚴(yán)重；Ⅲ優(yōu)化冷卻系統(tǒng)，澆口凝固時塑件中間區(qū)域及澆口附近未完全凝固。（5）提出優(yōu)化方案①改善方案一澆注系統(tǒng)：增大澆口尺寸（取2.00mm，取0.90mm），增大豎直分流道尺寸（取4.00mm），有利于填充和保壓；保壓壓力：第一階段保壓：最大注射壓力的90%（0～5s）；第二階段保壓：最大注射壓力的85%（5～10s）。②改善方案二澆注系統(tǒng)：增大澆口尺寸（取2.00mm，取0.90mm），增大豎直分流道尺寸（取4.00mm），有利于填充和保壓；保壓壓力：最大注射壓力的95%（原保壓壓力為最大注射壓力的80%）。（5）比較分析結(jié)果①分別選中任務(wù)視窗面板上原始方案、方案一與方案二的頂出時體積收縮率（Volumetricshrinkageatejection）分析結(jié)果繪圖，此時各窗口如圖12-24所示。（a）原始方案（b）方案一（c）方案二圖12-24頂出時體積收縮率原始方案的體積收縮率范圍為0.0873%～7.174%；方案一的體積收縮率范圍為-0.2657%～5.882%；方案二的體積收縮率范圍為-0.4128%～6.899%；由以上結(jié)果可知，方案一保壓壓力為最大注射壓力的90%，體積收縮率最小，塑件的成型質(zhì)量最好；方案二，進(jìn)一步增大保壓壓力，體積收縮率反而逐漸增大。②分別選中任務(wù)視窗面板上原始方案、方案一與方案二的縮痕指數(shù)（Sinkindex）分析結(jié)果繪圖，此時各窗口如圖12-25所示。（a）原始方案（b）方案一（c）方案二圖12-25縮痕指數(shù)原始方案的縮痕指數(shù)最大值為5.197%；方案一的縮痕指數(shù)最大值為3.934%；方案二的縮痕指數(shù)最大值為4.925%；由以上結(jié)果可知，方案一的縮痕指數(shù)最小；縮痕指數(shù)越小，則出現(xiàn)縮痕的可能性越小，塑件的成型質(zhì)量也越好。③分別選中任務(wù)視窗面板上原始方案、方案一與方案二的翹曲變形（Deflection）分析結(jié)果繪圖，此時各窗口如圖12-26所示。（a）原始方案（b）方案一（c）方案二圖12-26翹曲變形原始方案的翹曲變形最大值為3.674mm；方案一的翹曲變形最大值為3.075mm；方案二的翹曲變形最大值為3.004mm；由以上結(jié)果可知，隨著保壓壓力的增大，塑件翹曲變形量逐漸變小。綜合以上的分析結(jié)果，得出綜合比較結(jié)果，如表12-2所示。表12-2分分析結(jié)果方案最大體積收縮率（%）縮痕指數(shù)（%）最大翹曲變形量（mm）原始方案7.1745.1973.674方案一5.8823.9343.075方案二6.8994.9253.004比較原始方案和方案一，增大澆口尺寸，增大保壓壓力到，體積收縮率、縮痕指數(shù)和翹曲變形量明顯減小，保壓效果得到優(yōu)化，塑件的成型質(zhì)量明顯提高；比較方案一和方案二，進(jìn)一步增大保壓壓力，保壓效果沒有明顯改善，所以，沒必要進(jìn)一步增大保壓壓力。所以，注射成型時，可將成型工藝參數(shù)設(shè)為，，保壓時間設(shè)為10s；澆口尺寸取2.00mm，取0.90mm。12.7冷卻系統(tǒng)分析（1）初定冷卻水道初步確定冷卻水道，如圖12-27所示，并進(jìn)行Flow+Cool+Warp分析。圖12-27冷卻水道分析結(jié)果：①（冷卻水溫度）Circuitcoolanttemperature圖12-28冷卻水溫度根據(jù)圖12-28可知，冷卻水流經(jīng)冷卻管道后溫度變化最大為2.52℃，不高于3℃，滿足冷卻要求。②（雷諾茲指數(shù)）CircuitReynoldsnumber圖12-29雷諾茲指數(shù)根據(jù)圖12-29可知，冷卻水的雷諾數(shù)為10000>6000，處于湍流狀態(tài)，冷卻效果好。③（冷凝時間）Timetofreeze圖12-30冷凝時間根據(jù)圖12-30可知，當(dāng)澆口位置凝固時，塑件中間部分還未凝固，容易引起收縮和翹曲變形，所以，應(yīng)加強(qiáng)冷卻。④（翹曲）Deflection（a）（b）圖12-31翹曲對比分析圖12-31中的a圖和b圖可知，塑件的翹曲變形主要是由收縮引起的。塑件四邊先完成凝固，當(dāng)中心部分冷卻時，對四邊產(chǎn)生拉力，引起翹曲變形，所以，要加強(qiáng)對中心部分的冷卻。（2）提出優(yōu)化方案①改善方案一在凹模和型芯冷卻回路的中心部分添加兩個隔板，加強(qiáng)冷卻；②改善方案二在凹模和型芯冷卻回路的中心部分添加四個隔板，并在澆口附近添加一個隔板，進(jìn)一步加強(qiáng)冷卻。（3）比較分析結(jié)果①分別選中任務(wù)視窗面板上原始方案、方案一與方案二的體積收縮率（Volumetricshrinkageatejection）分析結(jié)果繪圖，此時各窗口如圖12-32所示。（a）原始方案（b）方案一（c）方案二圖12-32體積收縮率原始方案的最大體積收縮率為5.676%；方案一的最大體積收縮率為5.672%；方案二的最大體積收縮率為5.669%；由以上結(jié)果可知，隨著隔板數(shù)量增加，最大體積收縮率逐漸減小，冷卻效果不斷改善。②分別選中任務(wù)視窗面板上原始方案、方案一與方案二的縮痕指數(shù)（Sinkindex）分析結(jié)果繪圖，此時各窗口如圖12-33所示。（a）原始方案（b）方案一（c）方案二圖12-33縮痕指數(shù)原始方案的縮痕指數(shù)最大值為3.791%；方案一的縮痕指數(shù)最大值為3.788%；方案二的縮痕指數(shù)最大值為3.786%；由以上結(jié)果可知，隨著隔板數(shù)量增加，縮痕指數(shù)逐漸減小，冷卻效果不斷改善。③分別選中任務(wù)視窗面板上原始方案、方案一與方案二的翹曲（Deflection,alleffects:Deflection）分析結(jié)果繪圖，此時各窗口如圖12-34所示。（a）原始方案（b）方案一（c）方案二圖12-34翹曲原始方案的Z軸最大翹曲變形值為3.001mm；方案一的Z軸最大翹曲變形值為2.987mm；方案二的Z軸最大翹曲變形值為2.892mm；由以上結(jié)果可知，隨著隔板數(shù)量增加，翹曲變形量逐漸減小，冷卻效果不斷改善。綜合以上的分析結(jié)果，得出綜合比較結(jié)果，如表12-3所示。表12-3分分析結(jié)果方案最大體積收縮率（%）縮痕指數(shù)（%）Z軸最大翹曲變形量（mm）原始方案5.6763.7913.001方案一5.6723.7882.987方案二5.6693.7862.892比較原始方案、方案一和方案二可知，隨著隔板數(shù)量增加，最大體積收縮率翹曲、縮痕指數(shù)和變形量逐漸減小，型腔中間部分冷卻情況改善，所以，選擇方案二的冷卻系統(tǒng)。13UG模具設(shè)計13.1模具設(shè)計過程（1）創(chuàng)建分型線、分型面并分型圖13-1型芯、型腔（2）調(diào)入模架圖13-2模架（3）抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計從標(biāo)準(zhǔn)部件庫中，調(diào)入標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)，并對部件進(jìn)行緊固和定位（所用螺釘和銷釘標(biāo)準(zhǔn)見（4）標(biāo)準(zhǔn)部件設(shè)計），完成修改后，如圖13-3所示。圖13-3斜頂出（4）標(biāo)準(zhǔn)部件設(shè)計①澆口套設(shè)計和定位圈設(shè)計圖13-4澆口套、定位圈②緊固部件（螺釘）設(shè)計查《機(jī)械設(shè)計實用手冊》表3.2-53得：定位圈緊固螺釘：螺釘GB/T70.1M6×16；拉料桿緊固螺釘：螺堵TB／T844-1991M12×20；模板緊固螺釘：螺釘GB/T70.1M20×200；推板緊固螺釘：螺釘GB/T70.1M12×50；型腔緊固螺釘：螺釘GB/T70.1M10×70；型芯緊固螺釘：螺釘GB/T70.1M10×80；型腔定位楔塊緊固螺釘：螺釘GB/T70.1M8×55；型芯定位楔塊緊固螺釘：螺釘GB/T70.1M8×60；斜頂出緊固螺釘：螺釘1GB/T70.1M4×20；螺釘2GB/T70.1M4×16；螺釘3GB/T70.1M6×16；螺釘4GB/T70.1M4×12；螺釘5GB/T70.1M6×16；螺釘6GB/T70.1M4×20；圖13-5螺釘③定位部件（銷釘）設(shè)計查《機(jī)械設(shè)計實用手冊》表3.2-117得：定位圈定位銷釘：銷GB/T119.16m6×16；模板定位銷釘：銷GB/T119.116m6×50；推板定位銷釘：銷GB/T119.110m6