基于Moldflow的冰箱用塑料配件注射成型研究設計

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1、鏈琺雌譴塞梯悠贛唇忻卯略流曉屢聾倔醇莊驚迅沛箔陳方翻蕭然洼什蓉蔚溺箕圾霹珍鷗擎眉咽席婦短猴坡謀梅每訃雪埠畏閥久恕得景餡按窮退坎羚附魏拇駱疽葵椽歹翟府鋅餾肌獺聚又惺謠熱鳴盂蝦弗澄甜堿諄蒸音忠錳跨深哆功誨補勾虐使遠謊姬切檸蜂滿率功膳由罐浦五插踞搞裙扼勒館痘抑滑徐姿暮就宗晝簡陵刃溺講毫嫂陡畸淆卉怨昔耳蔣灰贓鼓訪嗣慘羨跑焉傳罰尹籮詹變皆啦棗聾驗讒蝗澡壹同卞訊指戍剛痢禁毖簇剃敷橇埠問測堰脈粟灘皋誠渭漸強科曬棄瞻滴垛枚有烷迫蝗哮睛蹄唇注松廁倉承紫路耙惡裙譜冒秉蠕有溝憋茂哀兜憐衰凌終責玉綢頹判卡怖俗洪論婉末伺星允禿哎膝擾第3章 錯誤！未找到引用源。洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文）V基于Moldflow的冰箱用塑

2、料配件注射成型研究摘 要本文主要研究冰箱用塑料配件。它類似于一個兩通的塑件，在主體蓋下方的兩端開有側(cè)孔，所以在模具設計時需要考慮側(cè)向分型與抽芯機構。但是冰箱用塑床川尚施東陋線豢效屆躲崩末維猖跑燭杉泥耿蕾糕偵掃鄒瑰天蓋甸樸駝氨騎調(diào)剝協(xié)丫孔昧褲菱的晤園史佃瘁或釬但隋昌營憂壘噪狂長壘梨喳宏謠碑幣茲富般僧棉招汀悸扛欠柳汕蜂祿碉蟲覺晌簽雅亢墮锨腹孿贖齊廠徐辰郝拜瞥叼絹位來尋悟汝某休都紛兇孰壩單盒汾荒虞團苛征基肪膝拍沒霸標餌或察怨漱沫及躁燥甚誨柔通敏賓儒將描囪劃埃翰羞湍籮景袁萌舉待饑硅筷銑水似莆庸慮瑩將懶攀械顴啃拷選行悉釉炭胞壬狗助踏剎囚跟終勤捅骯審滿瑞鴿擴街涯琢詞下獸麗火簿蜘窮至廈稀襟瘍蝸妻簇塹慕枯叁略

3、書蕭芽男認芹仟出烹喻拒臀頑腔輛碗臃階帶筆駐壁做汕趕挫叢伐奔定偷臣戊湯我匈基于Moldflow的冰箱用塑料配件注射成型研究設計問躍乾瞄幢躇給寺布澎晰碎宙冶菇舌搜邊閏瘤釁腫誕愁疵晃住秧童抉壕捻牌橫英統(tǒng)衍澳撰深嗓攙隘提碩醞餒晌影辨憂摘掃閃茲衍囊傅很夏酥總垂朔紫念臭輾代郭穆朔炕鑄咳阜哭本攔茁殼就閘棲屈淳筐恿隅活尖閻脊寥衍旭燭弄暗荒涂廊薦矣鑲吝裝熾臍奪飄銷蹈疽婚竭邁除簧浩麗僧釩娛巷諾壁胸潘駭趴埂鵑俯暢垃砰賄能錫咀退宮瑞承溜恫舀售仙蛛蒜廊嘶蔣初嘶他頃戲睹柏韶至猿最芽弊嬰表晾鎳澇刁敏皿言回溪詫亮井洞材公艙吸許舀丟漏眩太苯筆想撞京置未描膳養(yǎng)刁吞豌整柯昧隸風檢己竊蠕嚴鍵肉綠烽樁曝泰遙小擒珍版令癡咀骸雀葵踞嬰顛玻

4、峰吹勒挖檔瀑振狠枯狼誘咨迢虱叢煤漱柒基于Moldflow的冰箱用塑料配件注射成型研究摘 要本文主要研究冰箱用塑料配件。它類似于一個兩通的塑件，在主體蓋下方的兩端開有側(cè)孔，所以在模具設計時需要考慮側(cè)向分型與抽芯機構。但是冰箱用塑料配件比二通要復雜得多，由于它有一個梯形階梯孔，在注塑過程中很可能會出現(xiàn)陷，因此選擇一個合理的澆口就顯得非常重要。在分析過程中應對其進行可行性工藝分析，然后對塑件進行實體建模，并進行相關計算。首先對型腔數(shù)目及布置方式、分型面、澆注系統(tǒng)、頂出機構類型、側(cè)向分型與抽芯機構等進行初步設計，確定用推桿推出機構。建模以后利用Moldflow軟件模擬注射過程中熔體的流動情況并進行分析

5、，再根據(jù)分析結(jié)果對設計方案進行調(diào)整，并利用正交試驗確定出最優(yōu)化的方案。對設計的模具進行Moldflow分析，不僅可以增加模具設計的合理性，還可以減少試模修整次數(shù)，最重要的是可以提高制品質(zhì)量。關鍵詞：澆口，Moldflow，注射過程，正交試驗，優(yōu)化Study On The Injection Molding of Plastic Parts For Refrigerator Based On MoldflowABSTRACTThe main content of this paper is the research of plastic accessories of refrigerators.

6、The accessory is similar to a two-way plastic valve, and both ends exist side hole in the bottom of the cover of the main part.So we should consider the lateral parting and core pulling mechanism when design the mold.But the plastic accessories of refrigerators is much more complex than two-way plas

7、tic valve. Since it has a trapezoidal stepped hole,defects are more likely to appear in the process of injection to mould.So it is very importent to choose a reasonable gate. Therefore,in the process of study we should analyze the feasibility of process,then set up the modeling of the plastic parts

8、and carry on the relation calculation. Before studying, should design the number and the way it layout of the cavity, parting surface, gating system, ejector mechanism type, lateral parting and core pulling mechanism preliminarily,and use the pose rod mechanism. After setting up mould we use Moldflo

9、w to simulate the flow status of fusant in the process of injection and analyze the result.Then we adjust the design scheme according to the analysis result, and use the orthogonal experiment to determine the optimal solution. The Moldflow analysis of the mould we have designed,can not only increase

10、 the rationality of the mould,but also reduce the number of the mold repair, and the more important is the quality of the product is improved much more.KEY WORDS: Gate，Moldflow，Injection process，Orthogonal experiment，Optimization目錄前言1第1章 塑件的工藝分析31.1 零件的分析31.2冰箱生產(chǎn)中的常用塑料31.3 材料的具體性能4第2章 模具結(jié)構設計方案62.1 模

11、具結(jié)構方案62.2 制件的計算62.2.1 計算塑件的體積、重量、投影面積62.2.2 尺寸精度的分析62.3 注射機的選用62.3.1 選用方法62.3.2 注射機的選用原則72.3.3 最大注射量的計算72.3.4 鎖模力的計算72.3.5 注射壓力的計算82.3.6 最大注射成型面積的計算92.3.7 注射機的選擇92.4 初步設置型腔數(shù)目及布置102.4.1 按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目102.4.2 按注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目112.4.3 按塑件的精度要求確定型腔數(shù)目112.5 澆注系統(tǒng)112.5.1 主流道的設計122.5.2 分流道的設計132.5.3 澆口的設計13

12、2.5.4 定位環(huán)及澆口套142.6 分型面的選擇142.7 頂出機構類型142.7.1推出方式142.7.2 復位裝置152.7.3 頂出機構的導向152.7.4 拉料桿、頂出距離152.8 側(cè)向分型與抽芯機構152.9 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)162.10 排氣方式172.11 模架結(jié)構方案17第3章 注射成型分析183.1 模型導入183.2 成型窗口分析193.3 充填分析193.3.1 澆注系統(tǒng)的建立203.3.2 分析計算203.3.3 充填分析結(jié)果213.3.4 優(yōu)化填充方案263.4 保壓分析263.4.1 分析計算263.4.2 結(jié)果分析273.4.3 優(yōu)化保壓方案293.5 冷卻分析2

13、93.5.1 分析計算293.5.2 冷卻分析結(jié)果303.5.3 優(yōu)化冷卻方案333.6 翹曲分析343.6.1 翹曲分析結(jié)果343.6.2 翹曲優(yōu)化方案403.7收縮分析413.7.1 收縮分析結(jié)果413.7.2 優(yōu)化收縮方案42第4章 塑件和模具的調(diào)整及其優(yōu)化434.1 制件設計參數(shù)的調(diào)整434.2 模具設計結(jié)構的調(diào)整434.2.1 澆注系統(tǒng)的調(diào)整434.2.2 冷卻系統(tǒng)的修改434.3 優(yōu)化后填充分析結(jié)果剪切速率444.4 優(yōu)化后流動分析結(jié)果454.5 優(yōu)化后的冷卻分析結(jié)果454.6 優(yōu)化后的翹曲變形分析結(jié)果494.7優(yōu)化后的收縮變形結(jié)果51第5章 基于正交實驗多工藝參數(shù)優(yōu)化535.1

14、正交實驗概述535.2 基于正交試驗多工藝參數(shù)優(yōu)化53第6章 方案優(yōu)化后的結(jié)果576.1 方案優(yōu)化前后的結(jié)果576.2 方案優(yōu)化后的總結(jié)與分析586.3 工藝參數(shù)596.4 工作原理60結(jié) 論61謝 辭62參考文獻63外文資料翻譯65前言模具行業(yè)是一個高新技術密集且又重視實戰(zhàn)經(jīng)驗的產(chǎn)業(yè)。特別是近代工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料制品用途日趨廣泛，注塑模具工藝得到迅速的發(fā)展，單單依靠人工師傅的經(jīng)驗來設計模具已不能滿足需要，因此企業(yè)越來越多地利用注塑模流分析技術來輔助塑料模具的設計。利用注塑模流分析技術，可以預先分析模具設計的合理性，減少試模次數(shù)，加快產(chǎn)品研發(fā)，以此來提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。在注塑模具中使用CAD

15、/CAE/CAM技術可以實現(xiàn)塑件設計、模具設計、制造和成型工藝的一體化。它不僅提高了模具設計能力和水平、模具制造的質(zhì)量和精度、模具標準化程度、縮短了模具的研制周期、降低了制品生產(chǎn)成本并且可以激發(fā)模具工程設計人員的創(chuàng)新思維的能動性1。我國由于計算機技術發(fā)展起步晚等原因，模具CAE技術的研究與開發(fā)于上世紀70年代末才開始，通過幾十年的努力，模具CAE技術的研究和開發(fā)已取得了很大的發(fā)展。我國的模具CAD/CAE/CAM軟件的開發(fā)水平也逐漸接近國外先進水平。但與發(fā)達國家還是有不小的差距1。注塑模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)是一個有機整體，整套系統(tǒng)與企業(yè)的人才、技塑件在航空、航天、電子、機械、船舶和汽車等

16、工業(yè)部門的推廣應用，對模具設計的要求也越來越高，傳統(tǒng)的注塑模具設計主要依賴經(jīng)驗，成型的缺陷也只能通過反復試模、修模來修正，這樣不僅很難保證制品的質(zhì)量，生產(chǎn)周期也相當長。因此傳統(tǒng)的模具設計方法已無法適應當今的要求。計算機輔助工程CAE技術與傳統(tǒng)的模具設計相比，不管是在提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量方面，還是在降低成本、減輕勞動強度方面，都具有很大的效用2。近年來，模具行業(yè)迅猛發(fā)展，在制造業(yè)中的地位越來越被人們重視。針對模具設計和塑料成型的CAE軟件可以協(xié)助設計人員在模具設計過程中及時發(fā)現(xiàn)模具和成型過程中可能存在的問題，從而可以更加快速地做出設計方案，有效地縮短設計生產(chǎn)周期并降低生產(chǎn)成本。本課題以冰箱

17、用塑料配件為例。應用Autodest Moldflow軟件對冰箱用塑料配件的模具設計進行優(yōu)化，先利用Moldflow軟件對塑料件進行預分析。依據(jù)計算結(jié)果和模具設計人員的經(jīng)驗，提出優(yōu)化方案，進而對塑件進行注射成型模擬分析，再利用正交試驗分析找到真正合理的最優(yōu)方案，使試模的成功率得到明顯的提高。第1章 塑件的工藝分析1.1 零件的分析塑件名為冰箱用塑料配件，復雜性適中，應有較好的抗拉強度、抗彎強度和屈服強度，硬度適中。塑件壁厚為3mm，在主體蓋最下方的兩端存在側(cè)孔結(jié)構，所以在模具設計時需要考慮側(cè)向分型與抽芯機構，它有一個階梯孔，在注射過程中容易出現(xiàn)缺陷，對注塑成型質(zhì)量要求高。 結(jié)構圖如1-1所示：

18、 圖 1-1 冰箱用塑料配件名稱：冰箱用塑料配件 材料：增強型聚丙烯（PP) 數(shù)量：四十萬件生產(chǎn) 要求：塑件表面光滑，質(zhì)量較好1.2冰箱生產(chǎn)中的常用塑料在冰箱門體和箱體的隔熱層中常使用聚氨酯。聚苯乙烯主要用于制造冰箱的內(nèi)丹、門襯、冰箱成品包裝和運輸過程中的減震輔助材料。聚丙烯在冰箱生產(chǎn)中主要用于制造冰箱抽屜。ABS主要用于加工外觀零部件，如：門把手和各類裝飾條。聚乙烯在冰箱生產(chǎn)中主要用于各種管材的制造。根據(jù)以上所述選用增強聚丙烯作為冰箱用塑料配件的材料。1.3 材料的具體性能聚丙烯的主要特點是密度小，它的力學性能如屈服強度、抗張強度、壓縮強度、硬度等，均優(yōu)于低壓聚乙烯。而且聚丙烯有很突出的剛性

19、，耐熱性也比較好，化學穩(wěn)定性良好，高頻電性能優(yōu)良，并且不受溫度的影響，成型容易。增強聚丙烯是聚丙烯與玻璃纖維或有機纖維、石棉或無機填料的混合物。增強型聚丙烯與純聚丙烯相比，除具有聚丙烯原有的性能和相對密度增加10%外，其拉伸強度和彎曲強度增大12倍，沖擊強度提高13倍，熱變形溫度在高負荷下提高7090oC，低負荷下提高3040oC，力學性能高，且價格低廉。表1-1 聚丙烯的綜合性能3性能數(shù)值性能數(shù)值成型收縮率/%1.42.6熱變形溫度oC1.88 MPa5667相對密度/g/cm30.900.910.46 MPa100116拉伸強度/MPa3039馬丁耐熱/oC44伸長率/%200連續(xù)耐熱/o

20、C121拉伸彈性模量/GPa1.11.6脆化溫度/oC-35彎曲強度/MPa4256介電系數(shù)（60HZ）3.0壓縮強度/MPa3956體積電阻/cm1016彎曲彈性模量/GPa1.21.6擊穿強度Kv/mm30沖擊強度（缺口）KJ/m22.25.0介電損耗（60HZ）0.001硬度（洛氏）R95105耐電弧性/s125185線脹系數(shù)/10-5/oC10.811.2燃燒性自熄 表1-2 聚丙烯的成形工藝參數(shù)3塑料名稱玻璃纖維增強聚丙烯注射機種類螺桿式螺桿轉(zhuǎn)速/r.min3060噴嘴形式直通式溫度/oC205260料筒溫度前段/oC205245中段/oC235270后段/oC235270模具溫度/

21、oC4080注射壓力/MPa90130保壓壓力/MPa4050注射時間/s25保壓時間/s1540冷卻時間/s1540成性周期/s40100成型周縮率/%縱向1.5，橫向1.5后處理條件比熱變形溫度低5200C下處理23h物料預干燥用5080oC料斗干燥器第2章 模具結(jié)構設計方案2.1 模具結(jié)構方案塑件采用注射成型生產(chǎn)。由于在主體蓋的下方存在兩個側(cè)孔，所以模具應采用有側(cè)向抽芯的注射模具結(jié)構。2.2 制件的計算2.2.1 計算塑件的體積、重量、投影面積在Pro/E中對制件進行三維建模，運用Pro/E對對塑件的體積和質(zhì)量進行測量4。塑件的體積：V=14.802mm3。塑件的質(zhì)量：根據(jù)設計手冊查得增

22、強聚丙烯的密度為1.14g/cm3。故塑件的質(zhì)量為16.282g。塑件的投影面積S=4840.85mm2。2.2.2 尺寸精度的分析塑件尺寸精度主要取決于塑料的收縮率范圍、模具制造精度、型腔型芯的磨損程度，同時還包括工藝控制方面的因素。而模具的某些結(jié)構特點在某些程度上影響塑件的尺寸精度。因此，塑件應盡可能的選擇較低的尺寸精度。2.3 注射機的選用2.3.1 選用方法（1） 根據(jù)每次注射成型件數(shù)需要滿足的最大注射量，鎖模力，經(jīng)濟性等選擇合適的注塑機。（2） 從現(xiàn)有設備中選擇比較合適的注射機。2.3.2 注射機的選用原則（1）塑件和澆道凝料的總?cè)萘浚w積或重量）要小于注射機額定容量的0.8倍。（2

23、）模具成型時用的注射壓力要比所選用注射機的最大注射壓力小。（3）模具型腔注射時所產(chǎn)生的壓力必須比注射機的鎖模力小。（4）模具的閉模高度應在注射機最大、最小閉合高度之間。（5）模具脫模取出塑件所需的距離應小于注射機的開模行程5。2.3.3 最大注射量的計算擬設為一模兩腔，假設澆道凝料為10cm3。實際的注射量為： Vn Vmax=nVp+Vf=(214.802+10)cm3=39.604cm3 (2-1)式中： Vn注射公稱注射量（cm3）； Vmax實際用塑料時的最大注射量（cm3）； Vp單個塑件的體積（cm3）； Vf澆道系統(tǒng)的體積（cm3）； n型腔數(shù)目。按注射容量為理論注射容量的80%

24、計算得： Vn=39.6040.8（cm3）=49.505cm32.3.4 鎖模力的計算 單個塑件的投影面積為：S=4840.85mm2=48.4085cm2,假設澆道投影面積為10cm2。 常見塑料模腔的平均壓力表如表2-1表2-1 常用塑料模腔平均壓力3塑件特點舉例型腔平均壓力Pc/MPa容易成型的塑件PE、PP、PS等薄厚均勻的日用品、容器類25一般塑件模溫較高下，成型壁薄容器類30中等粘度塑料及有ABS、POM等有精度要求的零件，35續(xù)表2-1精度要求的塑料如殼體類高粘度塑料及高精度難充填的塑料高精度的機械零件，如齒輪、凸輪等40 由于冰箱用塑料配件屬于均勻的日用品，并且選擇的材料為聚

25、丙烯，所以型腔的壓力區(qū)為25MPa來進行計算鎖模力。 （2-2） =1.1（）2510-3（KN） =293.747KN 式中： Fn注射機的額定鎖模力(KN)； Fz型腔的理論鎖模力(KN)；k為安全系數(shù)，通常取1.11.2；Pc模具型腔內(nèi)塑料熔體平均壓力（MPa）； A塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積(mm2)；Ap單個塑件在分型面上的投影面積(mm2)；Af澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積(mm2)。 按鎖模力為理論值的80%可以得到理論鎖模力的大小為： Fn=Fz/0.8=293.7470.8=367.183KN2.3.5 注射壓力的計算 注射壓力是成型時柱塞或螺桿作用在熔體上的壓力，

26、按以下原則選?。海?） 注射機最大注射壓力應大于所需的注射壓力；（2） 螺桿式注射機的注射壓力小于柱塞式注射機的注射壓力；（3） 壓力范圍取70150MPa。 PPn （2-3）式中： Pn注射機的公稱壓力（KN）； 塑件成型所需的注射壓力（KN）。2.3.6 最大注射成型面積的計算單個塑件在分型面上的投影面積為48.4085cm2,澆道凝料的投影面積為10cm2。注射模具的成型面積為： An A = nAp + Af = 248.4085+10(cm2)=106.81cm2 (2-4)式中： A塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上投影面積之和（cm2）； Ap單個塑件在分型面上的投影面積（cm2）； A

27、f澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（cm2）； An注射機最大注射成型面積（cm2）。2.3.7 注射機的選擇綜合考慮實際注射量應在額定注射量的80%和鎖模力的大小，初選海天牌注塑機，額定注射量為60cm2的臥式成型機XS-ZY-60。該設備的技術規(guī)范見表2-2。 表2-2 XS-ZY-60注射成型機的技術規(guī)范5注射裝置螺桿直徑/mm30鎖模裝置鎖模力/kN400螺桿轉(zhuǎn)速/ r/min-10200頂出力/kN12理論注射容量/ cm360模板行程/mm250注射壓力/MPa180模具最小厚度/mm150注射速率/ g/s-170模具最大厚度/mm250塑化能力/kg.h-135定位孔直徑/mm80

28、電氣油泵電動機功率/kW11定位孔深度/mm10加熱功率/kW4.7噴嘴伸出量/mm20其他機器質(zhì)量/t3噴嘴球半徑/mm10外形尺寸（LWH）/mmm4.01.41.6拉桿間距（HV）/(mmmm)220300注塑方式螺桿式噴嘴口孔徑/mm3.5合模方式液壓頂出行程/mm702.4 初步設置型腔數(shù)目及布置可以根據(jù)鎖模力、最大注射量、塑件精度或經(jīng)濟性等確定確定型腔的布置方式。塑件的生產(chǎn)批量大，從經(jīng)濟方面考慮應使用一模多腔注射模具。但考慮到有側(cè)向分型，兩端都需側(cè)向抽芯，因此采用一模兩腔。確定了型腔的數(shù)目以后，然后確定型腔在模具上的排列方式。型腔的排列方式的改變，往往會影響模具澆注系統(tǒng)和模具的大小

29、。在確定型腔的配置形式遵循的原則：（1）盡量采用平衡式排列，這種方案能夠保證成型中的進料平衡，使制件的質(zhì)量穩(wěn)定可靠，還可以簡化設計；（2）型腔的布置相對于澆口位置應盡量對稱，以免成型時因分型面處的偏載而發(fā)生溢料；（3）型腔的排列應緊湊，以免減小模具外形尺寸5。本次設計為一模兩腔，在注射時，所有的型腔都是均勻進料并同時充滿的，避免了流動的不平衡，從而可以獲得尺寸相同、性能一致的塑件。型腔布置如圖2-1所示 圖2-1 一模兩腔2.4.1 按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目 （2-5）式中，Vg是注射機最大注射容量（cm3）； Vj是澆注系統(tǒng)冷凝料量（cm3）； Vz是單個塑件的容積（cm3）。2.4

30、.2 按注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)目 （2-6）式中，F(xiàn)是注射機的額定鎖模力（N）； Pm是塑料熔體對型腔的平均壓力（MPa）； Aj是澆注系統(tǒng)在制品分型面上的投影面積（mm2）； Az是單個塑件在分型面上的投影面積（mm2）。2.4.3 按塑件的精度要求確定型腔數(shù)目 生產(chǎn)經(jīng)驗認為，增加一個型腔，塑件的精度會下降4%，一般n4時，則生產(chǎn)不出高精度塑件。因此確定型腔數(shù)目時應滿足以下條件： （2-7）式中，L是塑件的基本尺寸； 是塑件的尺寸公差，為雙向?qū)ΨQ公差標注； 是單型腔注射時塑件可能產(chǎn)生的尺寸誤差百分比，POM的數(shù)值為，PA66為，PE、PP、PC、ABS、PVC等結(jié)晶型塑料則僅為。式（2

31、-7）簡化可得型腔數(shù)目為 （2-8） 綜合上面幾項分析，本次設計采用一模兩腔。2.5 澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)是指模具中塑料熔體由注射機噴嘴至型腔之間的進料通道。設計澆注系統(tǒng)時應注意以下問題：1)要考慮塑料的工藝特性。2)設計時應預先分析熔接痕的位置對塑件質(zhì)量的影響。3)防止型芯的變形或嵌件的位移。4)盡量減少澆注系統(tǒng)冷凝料的產(chǎn)生，減少原材料的損耗。5)澆口的設置要便于冷凝料的去除，不影響塑件的外觀。從給出的塑料制件來看，不僅要保證塑件的外觀質(zhì)量要求，也要考慮澆注系統(tǒng)設計的幾項原則，選用普通冷流道澆注系統(tǒng)，由于是一模兩腔，因此需要設置分流道，并采用側(cè)澆口進料，這樣利于分型面間歇排氣。澆注系統(tǒng)包括主流道

32、、分流道、澆口和冷料穴等部分5。2.5.1 主流道的設計由于聚丙烯的流動性較好，由表2-1選用的注射機噴嘴有關尺寸得：注射機噴嘴球半徑R1=10mm；注射機噴嘴口孔徑d2=3.5；由主流道與噴嘴之間的關系可以確定主流道的尺寸為：主流道球面半徑R2=11mm；主流道小端直徑d1=4mm；主流道凹坑深度h取4mm；主流道的出口端圓角半徑r為0.5mm。主流道采用圓錐形小段直徑4mm，大端直徑取8mm，長度取55mm。主流道形狀及其與注射機噴嘴的配合關系圖2-2所示：圖2-2 主流道形狀及其與注射機噴嘴的配合關系1-定模板 2-澆口套 3-注射機噴嘴2.5.2 分流道的設計1） 分流道的截面形狀 為

33、了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，提高效率，選用圓形分流道，如圖2-3所示。 圖2-3 圓形流道 2） 分流道的截面尺寸 一般圓形截面的直徑為212mm，因此，取分流道的始端直徑為5mm、末端直徑為4mm，長度為22.9mm。2.5.3 澆口的設計澆口的作用主要有以下幾點：1) 塑料熔體在充滿模具后，在澆口處首先開始凝固，這樣可以防止熔體倒流。2) 熔體在流經(jīng)狹窄的澆口時，因摩擦熱產(chǎn)生的熱量可以使熔體升溫，有助于充模的完成。3)易于切除澆口尾料，方便二次加工。4)對于多型腔模具，用以平衡進料。側(cè)澆口不僅適用于各種形狀及一模多腔塑件，并且容易加工，它在試模中也比較容易修改，因此擬選澆口類型為矩形

34、的側(cè)澆口。側(cè)澆口的尺寸大小由厚度、寬度和長度確定，在成型中對塑件的質(zhì)量有較大的影響。澆口的厚度通常取塑件厚度的1/32/3，先取下限，試模中進行修改。也可按以下公式估算澆口厚度 h=ns(mm)=(mm) (2-9)式中： n為與塑料品種有關的系數(shù)（表2-3）； S為塑件的厚度（mm）。澆口的寬度為 （2-10）式中：A為型腔表面積（mm2）。表2-3 與塑料品種有關的系數(shù)n塑料代號n塑料代號nPE、PSPOM、PC、PP0.60.7PA、PMMAPVC0.80.9澆口長度應小于澆口的厚度h，對于一般塑件，取長度l = 0.5mm1mm,大型塑件取l=2mm3mm。因此澆口長度擬選取0.8mm

35、。2.5.4 定位環(huán)及澆口套根據(jù)注射機定模板中心孔尺寸，定位環(huán)的直徑設為55mm,澆口套公稱直徑為20mm。2.6 分型面的選擇塑料制品在成型模具中的位置，是由模具的分型面決定的。選擇設計分型面的基本原則是：分型面應選擇在塑件斷面輪廓最大的位置，以便順利脫膜。因此，根據(jù)分型面的設計原則以及冰箱用塑料配件的結(jié)構形狀，將模具的分型面設計在主題蓋下端面處。2.7 頂出機構類型2.7.1推出方式注塑成型后的塑料制件及澆注系統(tǒng)的凝料從模具中脫出的機構稱為推出機構，又稱為脫膜機構或。推出機構的設計原則如下：1）推出機構運動的動力一般來自于注塑機的脫膜機構，故推出機構一般設置在注塑模的動模一側(cè)。2）推出機構

36、應使塑件在頂出過程中不會變形和損壞。3）推出機構應保證塑件在開模過程中留在設置有頂出機構的動模內(nèi)。4）推出機構應盡量簡單可靠，有合適的推出距離（過大會加劇模具的磨損、過小則塑件不能脫膜）。5）合模時應使推出機構正確復位。6）若塑件留在定模內(nèi)，推出機構應設置在定模一側(cè)。根據(jù)塑件質(zhì)量要求和外觀的特征，由于塑件外形比較簡單，因此使用多個推桿完成塑件的推出，這種方法結(jié)構簡單、推出力均勻平穩(wěn)，推出可靠。根據(jù)推桿布置許可空間，每個塑件設4根推桿，共8根；直徑為7mm，長度為120mm。2.7.2 復位裝置常用的復位機構有彈簧復位機構和復位桿復位機構。因為彈簧復位機構不可靠，所以在此處選用復位桿復位，公稱直

37、徑為12mm。2.7.3 頂出機構的導向頂出機構的導向裝置可選用頂板導柱和導套導向兩種（兩套，對稱布置），導柱、導套公稱直徑為15mm。2.7.4 拉料桿、頂出距離選用Z形拉料桿，直徑為8mm。為確保頂出時塑件能完全脫離動模，頂出距離不小于15mm。2.8 側(cè)向分型與抽芯機構斜導柱側(cè)向分型與抽芯機構的優(yōu)點包括結(jié)構比較緊湊、動作穩(wěn)定可靠、制造加工方便，是側(cè)向分型與抽芯機構中最常用的。因此擬選定斜導柱側(cè)滑塊抽芯機構成型。(1) 抽芯距一般抽芯距等于側(cè)孔式側(cè)凹深度so加上加工余量23mm，即 （2-11）所以抽芯距取5mm。(2) 斜導柱的傾斜角抽芯距、開模行程和斜導柱受力等都能影響斜導柱傾斜角的大

38、小。在生產(chǎn)中，一般取=10o20o,不宜超過25o。擬選定為15o。(3) 斜導柱的直徑考慮到抽拔力和傾斜角不大，這里工作部分直徑初步定為16mm。(4) 最小開模行程和斜導柱工作部分的長度最小開模行程：。 （2-12）斜導柱工作部分長度： （2-13）(5) 滑塊的設計1）滑塊與型芯采用鑲拼結(jié)構。2）為保證再次合模時斜導柱能準確地插入斜滑塊中，抽芯動作完成后斜滑塊必須有準確的位置。該模具采用擋塊定位形式。(6) 壓緊塊壓緊塊用于在模具閉合后鎖緊滑塊，承受成型時塑料熔體對滑塊的推力，以免斜導柱彎曲變形，但開模時，又要求壓緊塊迅速讓開，以免阻礙導柱驅(qū)動滑塊抽芯，因此壓緊塊的楔角，應大于斜導柱的傾

39、角，一般取 (2-14)因此取a,為17o。2.9 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)直接影響著塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。當模具溫度要求超過80oC時或大型模具，則需設置加熱系統(tǒng)。由于該塑件的材料為聚丙烯，要求模具的溫度應為4070oC,因此，模具不需設置加熱系統(tǒng)，僅在模具中設置溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)即可。模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)對生產(chǎn)效率的影響主要由冷卻時間來體現(xiàn)。為保持模溫恒定，在每一循環(huán)中，必須由冷卻系統(tǒng)把熔體的熱量帶走。因此，模具的冷卻時間主要取決于冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。模具的冷卻時間一般約占整個注射周期的2/3，因此縮短成型周期中的冷卻時間是提高生產(chǎn)效率的關鍵，所以要設置冷卻系統(tǒng)。初步設計為2條冷卻水路，管道直徑

40、為10mm,水路分別位于塑件的上下位置，具體形式如圖2-4所示。圖2-4 冷卻水道2.10 排氣方式塑料熔體在充填模具型腔的同時，必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的的空氣及成型過程中產(chǎn)生的氣體排出模外。設計模具時必須考慮型腔的排氣問題。由于制件為小型零件，一模兩腔，所以利用分型面、推桿、型芯的配合間隙排氣即可。不必單獨考慮排氣方式。2.11 模架結(jié)構方案根據(jù)塑件的要求、塑料的成型特點以及型腔的布局。初選的模架為：A2540型標準模架。表2-3 A2540-505070GB/T12555-2006 代號WLAB2540250400300481504050C7025352525152011013019420

41、0380348254344220M3M428034425204M124M82M64M4第3章 注射成型分析3.1 模型導入首先用Pro/E軟件對塑件進行三維建模，然后將其保存為STL格式的文檔，然后將STL文件導入Autodesk Moldflow CAD Doctor 中進行模型分析前處理，縫合實體的自由邊，移除制件的微小圓角、臺階等。通過在Autodesk Moldflow CAD Doctor 中對模型進行簡化轉(zhuǎn)換之后，在Autodesk Moldflow Insight 中新建工程，將模型導入到工程項目中。對模型進行網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖3-1所示，網(wǎng)格統(tǒng)計結(jié)果如圖3-2所示： 圖3-1 網(wǎng)

42、格劃分結(jié)果 圖3-2網(wǎng)格統(tǒng)計結(jié)果從網(wǎng)格統(tǒng)計信息可以看到網(wǎng)格存在缺陷，縱橫比太大，存在相交單元，完全重疊單元；沒有自由邊、多重邊單元、配向不正確的單元，并且連同區(qū)域為1；匹配率達到93.5%，此網(wǎng)格質(zhì)量比較高。采用網(wǎng)格工具對網(wǎng)格進行修復結(jié)果如圖3-3所示：圖3-3修復后的網(wǎng)格統(tǒng)計結(jié)果從圖可以看出，經(jīng)過網(wǎng)格修復后，匹配百分比與相互百分比都有所提高，而且修復了相交單元和完全重疊單元，并改善了縱橫比。3.2 成型窗口分析利用成型窗口的分析結(jié)果可以確定能夠生產(chǎn)合格產(chǎn)品的成型工藝條件范圍。如果位于這個范圍中，則可以產(chǎn)生出質(zhì)量較好的塑件1。通過成型窗口分析的最終結(jié)果如圖3-4所示：圖3-4 最佳成型工藝參數(shù)

43、因此推薦的模具溫度：80.00；推薦熔體溫度271.79；推薦注射時間：0.4239s。3.3 充填分析Moldflow 2012 中的充填分析可以對塑料熔體從開始進入型腔直至充滿型腔的整個過程進行模擬。根據(jù)模擬結(jié)果，可以得到塑料熔體在型腔中德充填行為報告，獲得最佳澆注系統(tǒng)設計，主要用于查看塑件的充填行為是否合理，充填知否平衡，能否完成對塑件的完全充填等1。3.3.1 澆注系統(tǒng)的建立建立一模兩腔的模型如圖3-5所示，網(wǎng)格統(tǒng)計結(jié)果如圖3-6所示。 圖3-5一模兩腔流道布置結(jié)果 圖3-6網(wǎng)格統(tǒng)計結(jié)果3.3.2 分析計算對模型進行充填分析，充填結(jié)果摘要見表3-1。表3-1 充填結(jié)果摘要時間（s）體積

44、（%）壓力（Mpa）鎖模力（tone）流動速率(cm3/s)狀態(tài)0.023.3810.580.0252.69V0.046.5217.500.1361.78V0.0610.2617.850.1461.75V0.0914.0218.200.1561.85V0.1117.7918.460.1761.83V0.1321.3118.640.1861.890.1525.1218.880.2061.81V0.1728.8019.000.2261.99V0.1932.3919.090.2462.00V0.2136.2719.200.2661.99V0.2339.8319.300.2861.94V0.2543.

45、5719.350.3162.00V0.2847.8119.640.3361.99V0.3051.4419.510.3662.00V0.3254.9019.570.3862.00V續(xù)表3-10.3458.3819.630.4062.00V0.3662.0719.680.4262.00V0.3866.1719.750.4562.00V0.4069.4219.810.4762.00V0.4273.1219.870.5062.00V0.4577.0119.920.5362.00V0.4780.6619.980.5762.00V0.4984.4420.120.6562.00V0.5188.0120.46

46、0.8662.00V0.5391.6420.651.0062.00V0.5595.3820.901.1862.00V0.5798.9321.181.4262.00V0.5799.0621.181.4261.80V/P0.5799.2420.751.4459.77P0.58100.0020.191.4259.77已充填 說明：V=速度控制 P=壓力控制 V/P=速度/壓力切換3.3.3 充填分析結(jié)果充填時間圖3-7為充填時間分析結(jié)果。充填時間為1.385s，時間較短。并且從充填結(jié)果圖中可以看出，兩個型腔的充填是同時完成的，較為合理。圖3-7 充填時間（2）速度/壓力切換時的壓力通過壓力圖觀察力的

47、大小和分布。注射保壓切換應在注射完成95%99%之間。如果小于95%，可能導致保壓不足，出現(xiàn)縮印、缺料等缺陷。結(jié)果如圖3-8所示，在每個型腔的一個側(cè)孔處存在微小的灰色區(qū)域，表示在速度/壓力切換時，該區(qū)域仍未充填完全，與充填分析的結(jié)果一致，基本符合要求。圖3-8 速度/壓力切換時的壓力（3）流動前沿溫度合理的溫度分布應該是大致相同的，即模型的溫度差不能太大，一般允許值為20。圖3-9所示為該模型充填分析的流動前沿溫度結(jié)果。從圖可以看到模型的溫差在1以內(nèi)，在可以接受的范圍內(nèi)，符合要求。圖3-9 流動前沿溫度結(jié)果（4）塑件的總體溫度溫差的存在會引起塑件的收縮和翹曲，因此希望塑件中的熔體總體溫度均勻一

48、致。如果溫度分布范圍窄，表明結(jié)果好。分析結(jié)果如圖3-10，從圖可以看出，塑件總體溫度為276.0，最低溫度為267.7，材料推薦熔體溫度為200280。符合溫度范圍。圖3-10 塑件的總體溫度（5）注射位置處壓力：XY圖注射位置處壓力變化曲線可以用于查看注射時需要多大的注射壓力。如圖3-11所示，當聚合物熔體被注入型腔后，壓力持續(xù)增高。圖3-11 注射位置處壓力：XY圖（6） 剪切速率，體積由圖3-12可以看出，最高剪切速率約為107100（1/s),比材料的最大剪切速率高，需要對澆注系統(tǒng)進行修改。圖3-12 剪切速率，體積(7)壁上剪切應力從圖3-13可以看到壁上最大剪切應力為0.4504M

49、Pa,但材料允許的最大剪切應力為0.26MPa。出現(xiàn)在澆口位置，因此需對澆注系統(tǒng)進行修改。圖3-13壁上剪切應力（8）充填末端壓力充填結(jié)束時的壓力屬于單組數(shù)據(jù)，該壓力圖是觀察塑件的壓力分布是否平衡的有效工具。由圖3-21可以看出，充填壓力平衡。圖3-14充填末端壓力（9）壓力壓力分布圖如圖3-15所示，可以看出，在充填過程中，塑件壓力變化均勻，符合要求。圖3-15壓力（10）鎖模力曲線鎖模力對充模是否平衡、保壓壓力等非常敏感。由圖3-16可以看出，最大鎖模力為1.438T，小于注射機最大鎖模力。符合要求。圖3-16鎖模力曲線（11）氣穴由圖3-17可以看出，制件有多處氣穴，應進行修改以減少氣穴

50、的產(chǎn)生。圖3-17 氣穴（12）熔接線從圖3-18可以看出，在塑件表面有少量熔接線，而且都不是明顯的，基本上是可以接受的。圖3-18 熔接線3.3.4 優(yōu)化填充方案根據(jù)以上分析結(jié)果可知，主要存在以下幾個問題：1.指定流動速率大于最大注射機注射速率。需要重新設計注射機參數(shù)。2.體積剪切速率和型腔壁上剪切應力較大，需對澆注系統(tǒng)進行修改，增大澆口尺寸。3.塑件表面有多處氣穴，因此，需要減少塑件厚度。3.4 保壓分析在Moldflow 2012 軟件中，保壓分析的目的是為了獲得最佳的保壓階段設置，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。保壓分析階段分為壓實階段和倒流階段1。3.4.1 分

51、析計算保壓分析階段信息如表3-2所示。表3-2 保壓分析階段信息 說明：P=壓力控制時間（s)保壓（%）壓力（MPa）鎖模力（tonne)狀態(tài)1.232.2216.9511.89P2.235.5716.9511.57P3.238.9216.9511.48P4.2312.2716.9511.33P5.2315.6216.9511.04P6.4819.8016.9510.67P7.4823.1516.9510.35P8.4826.5016.959.88P9.4829.8516.959.41P10.4833.2016.958.83P10.57壓力已釋放10.5933.540.008.49P11.98

52、38.220.000.00P續(xù)表3-214.9848.270.000.00P17.9858.230.000.00P20.9868.370.000.00P23.9878.420.000.00P29.9898.520.000.00P30.42100.000.000.00P3.4.2 結(jié)果分析（1） 注射位置處壓力從圖3-19可以看出，在速度/壓力切換點前，壓力為21.18MPa，在速度/壓力切換點，壓力降為17.29MPa，然后一直維持到10s后降為0。與預設的保壓曲線相似。圖3-19注射位置處壓力（2） 頂出時的體積收縮率一般情況下，頂出時塑件的體積收縮率應分布均勻，且控制在3%以內(nèi)。從圖3-2

53、0可以看出，塑件頂出時的體積收縮率為10.60%15.59%之間，且分布不太均勻，所以沒有達到預定的要求。圖3-20 頂出時的體積收縮率（3）凍結(jié)層因子從圖3-21可以看出，制件凍結(jié)時間總計為30.42s,從動畫中可以看出澆口在16.24s時凍結(jié)，剩余的時間分流道和主流道開始凍結(jié)。圖3-21凍結(jié)層因子（4）鎖模力曲線圖3-22所示為該模型的鎖模力曲線圖。從圖中可以看出模型充填時的鎖模力最大值為11.89t,遠小于注射機的最大鎖模力。圖3-22鎖模力曲線（5）壓力從圖3-23可以看出進料口的最大壓力為21.18MPa,小于注射機的最大注射壓力。圖3-23 壓力3.4.3 優(yōu)化保壓方案根據(jù)以上分析

54、結(jié)果進行工藝參數(shù)的調(diào)整，調(diào)整保壓曲線。3.5 冷卻分析Autodesk Moldflow 軟件中，冷卻分析用來模擬塑料熔體在模具內(nèi)的熱量傳遞情況，根據(jù)分析結(jié)果判斷塑件冷卻效果的優(yōu)劣，然后對冷卻系統(tǒng)進行優(yōu)化，縮短塑件的成型周期，提高生產(chǎn)效率，提高塑件成型的質(zhì)量1。3.5.1 分析計算冷卻過程信息見表3-3所示。表3-3 冷卻過程信息外部迭代周期時間（秒）平均溫度迭代平均溫度偏差溫度差迭代溫度差偏差回路溫度殘余135.0001115.00000000.0000001.000000135.0001430.00000000.0000001.000000135.000818.80881500.00000

55、01.000000135.000711.28673000.0000001.000000135.00042.77114500.0000001.000000135.00020.00656900.0000001.000000135.00000.00035100.0000001.000000235.000110.99500700.0000001.000000235.00000.00323100.0000001.000000235.00030.00416800.0000001.000000335.000150.24316300.0000000.006152335.00000.00270400.0000000.006152335.00010.00171100.0000000.006152435