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1、 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目：蝶形筆筒模流分析及優(yōu)化 系 部 現(xiàn)代制造工程系 專 業(yè) 名 稱 模具設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí) 模具 11402 班 姓 名 黃 俊 平 指 導(dǎo) 教 師 劉 咸 超 2016年10月10日 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))選題報(bào)告 姓名 黃俊平 性別 男 學(xué)號(hào) 201220007 系部 現(xiàn)代制造工程系 專業(yè) 模

2、具設(shè)計(jì)與制造 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目 蝶形筆筒模流分析及優(yōu)化 課題來(lái)源 社會(huì)實(shí)踐 課題類別 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā) 選做本課題的原因及條件分析： 原因：這個(gè)題目能夠?qū)⑺鶎W(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，專業(yè)課如數(shù)控機(jī)床、數(shù)控編程、CAD/CAM、沖壓模具等方面知識(shí)綜合運(yùn)用。 條件：學(xué)校圖書館、實(shí)驗(yàn)室等,進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)和UG造型等。 因此，我申請(qǐng)此課題，望指導(dǎo)老師及系領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)。 內(nèi)容和要求： 對(duì)“蝶”型筆筒進(jìn)行加工工藝分析。通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料，分析確定工藝分析內(nèi)容，并完成：對(duì)“蝶”型筆筒進(jìn)行模流分析、設(shè)計(jì)優(yōu)化方案、確定模具類型、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書等。 1、利用華塑CAE

3、軟件對(duì)模具進(jìn)行模流分析； 2、根據(jù)模流分析設(shè)計(jì)出2至3套優(yōu)化方案，選最優(yōu)方案； 3、根據(jù)優(yōu)化方案，修改零件的基本模型，以及確定基本的注塑模具結(jié)構(gòu)； 4、獨(dú)立撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，要求思路清晰、論述充分、語(yǔ)句通順、格式圖表編排規(guī)范，字?jǐn)?shù)不少于8000字。 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 簽名： 年 月 日 系部畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）領(lǐng)導(dǎo)小組意見(jiàn)： （簽章） 年 月 日 蝶形筆筒模流分析及優(yōu)化 摘 要 塑料模具在工業(yè)生產(chǎn)中

4、應(yīng)用廣泛。不論是工業(yè)生產(chǎn)還是日常生活，塑料制品都得到了廣泛的應(yīng)用。而注射模具則是一種非常重要而高效的塑料生產(chǎn)工藝裝備，在現(xiàn)代化生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。注射模具的設(shè)計(jì)充分利體現(xiàn)了時(shí)代性與進(jìn)步性，且生產(chǎn)效率提高，經(jīng)濟(jì)效益顯著。圍繞筆筒進(jìn)行成型CAE分析。其主要內(nèi)容包括：針對(duì)制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定模具的型腔數(shù)目、分型面以及脫模機(jī)構(gòu)。選擇合理的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。分析并設(shè)計(jì)注塑工藝，制定合理的注塑工藝流程，正確選用注塑設(shè)備。 關(guān)鍵詞: 筆筒；注塑模具；模流分析 II

5、 目 錄 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))選題報(bào)告 I 1 緒論 1 1.1模具在加工工業(yè)中的地位 1 1.2模具的發(fā)展趨勢(shì) 1 1.3我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2 1.4我國(guó)模具水平與先進(jìn)水平比較主要的差距 3 2 塑件的分析 4 2.1塑件圖 4 2.2塑件結(jié)構(gòu)工藝分析 5 2.3塑件的尺寸精度 5 2.3.1尺寸精度的選擇 5 2.3.2尺寸精度的組成及影響因素 6 2.4塑件的表面質(zhì)量 6 2.5壁厚分析 6 2.7原材料的選擇 7 2.6塑件的具體應(yīng)用……………………………………

6、…………………………………….7 2.8 ABS材料 8 2.8.1 ABS塑料的現(xiàn)狀和前景 8 2.8.2 ABS塑料注塑工藝分析 8 2.9成型方法 10 3 塑件的分析 12 3.1塑件圖 12 3.2塑件的尺寸精度 12 3.2.1 尺寸精度的選擇 12 3.2.2尺寸精度的組成及影響因素 13 3.3塑件的表面質(zhì)量 13 3.4壁厚分析 13 3.5塑件結(jié)構(gòu)工藝分析 14 3.6注射工藝的選擇 14 3.7 ABS塑料 14 3.8成型方法 15 4 成型設(shè)備的選用及模架的選擇 17 4.1計(jì)算總的體積 17 4.2計(jì)算總的質(zhì)量 17 4.3塑件

7、注塑成型工藝參數(shù) 18 4.4模架的選擇 19 4.4.1模架的概述 19 4.4.2模架的分類 19 4.4.3模架的確定 19 5 CAE模流分析 21 5.1 建立網(wǎng)格.stl文件 21 5.2 CAE分析 23 5.2.1添加分析方案 23 5.2.2制品圖形 24 5.2.3充模設(shè)計(jì) 25 5.2.4冷卻設(shè)計(jì) 28 5.2.5開(kāi)始分析 32 5.2.6分析結(jié)果 33 5.3分析及優(yōu)化 34 5.3.1方案一 34 5.3.2方案二 38 5.3.3應(yīng)力翹曲優(yōu)化方案 42 5.3.3.1方案一 42 5.3.3.2方案二 44 5.3.3.3結(jié)論

8、 46 總 結(jié) 47 致 謝 48 參考文獻(xiàn) 49 IV 1 緒論 1.1模具在加工工業(yè)中的地位 模具是利用其特定形狀去成型具有一定的形狀和尺寸制品的工具。在各種材料加工工業(yè)中廣泛的使用著各種模具。例如金屬鑄造成型使用的砂型或壓鑄模具、金屬壓力加工使用的鍛壓模具、冷壓模具等各種模具。Proe網(wǎng) ugpr對(duì)模具的全面要求是：能生產(chǎn)出在尺寸精度、外觀、物理性能等各方面都滿足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自動(dòng)化操作簡(jiǎn)便；從模具制造的角度，要求結(jié)構(gòu)合理、制造容易、成本低廉。 模具網(wǎng) ugproe.c模具影響著制品的質(zhì)量。首先，模具型腔的形狀、尺

9、寸、表面光潔度、分型面、進(jìn)澆口和排氣槽位置以及脫模方式等對(duì)制件的尺寸精度和形狀精度以及制件的 物理性能、機(jī)械性能、電性能、內(nèi)應(yīng)力大小、各向同性性、外觀質(zhì)量、表面光潔度、氣泡、凹痕、燒焦、銀紋等都有十分重要的影響。其次，在加工過(guò)程中，模具結(jié)構(gòu)對(duì)操作難以程度影響很大。在大批量生產(chǎn)塑料制品時(shí)，應(yīng)盡量減少開(kāi)模、合模的過(guò)程和取制件過(guò)程中的手工勞動(dòng)，為此，常采用自動(dòng)開(kāi)合模自動(dòng)頂出機(jī)構(gòu)，在全自動(dòng)生產(chǎn)時(shí)還要保證制品能自動(dòng)從模具中脫落。另外模具對(duì)制品的成本也有影響。當(dāng)批量不大時(shí)，模具的費(fèi)用在制件上的成本所占的比例將會(huì)很大，這時(shí)應(yīng)盡可能的采用結(jié)構(gòu)合理而簡(jiǎn)單的模具，以降低成本。中國(guó)模具視頻網(wǎng)現(xiàn)代生產(chǎn)中，合理的加工工

10、藝、高效的設(shè)備、先進(jìn)的模具是必不可少是三項(xiàng)重要因素，尤其是模具對(duì)實(shí)現(xiàn)材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設(shè)計(jì) 起著重要的作用。高效的全自動(dòng)設(shè)備也只有裝上能自動(dòng)化生產(chǎn)的模具才有可能發(fā)揮其作用，產(chǎn)品的生產(chǎn)和更新都是以模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產(chǎn)量需求很大，對(duì)模具也提出了越來(lái)越高的要求。因此促進(jìn)模具的不斷向前發(fā)展。UG網(wǎng)，首選 1.2 模具的發(fā)展趨勢(shì) 近年來(lái)，模具增長(zhǎng)十分迅速，高效率、自動(dòng)化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比重越來(lái)越大。從模具設(shè)計(jì)和制造角度來(lái)看，模具的發(fā)展趨勢(shì)可分為以下幾個(gè)方面： (1)加深理論研究 在模具設(shè)計(jì)中，對(duì)工藝原理的研究越

11、來(lái)越深入，模具設(shè)計(jì)已經(jīng)有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段逐漸向理論技術(shù)設(shè)計(jì)各方面發(fā)展，使得產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大的提高。 (2)高效率、自動(dòng)化 大量采用各種高效率、自動(dòng)化的模具結(jié)構(gòu)。高速自動(dòng)化的成型機(jī)械配合以先進(jìn)的模具，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低成本起了很大的作用。 (3)大型、超小型及高精度 由于產(chǎn)品應(yīng)用的擴(kuò)大，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了各種高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性能且易加工、熱處理變形小、導(dǎo)熱性優(yōu)異的制模材料。 (4)革新模具制造工藝 在模具制造工藝上，為縮短模具的制造周期，減少鉗工的工作量，在模具加工工藝上作了很大的改進(jìn)，特別是異形型腔的加工，采用

12、了各種先進(jìn)的機(jī)床，這不僅大大提高了機(jī)械加工的比重，而且提高了加工精度。 (5)標(biāo)準(zhǔn)化 開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化工作，不僅大大提高了生產(chǎn)模具的效率，而且改善了質(zhì)量，降低了成本。 1.3 我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 20世紀(jì)80年代開(kāi)始，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái)，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來(lái)，每年都以15％的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多科研機(jī)構(gòu)和大專院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界

13、超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后，我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó)，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國(guó)。 中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。

14、盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離。 (1)注重開(kāi)發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨著我國(guó)轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來(lái)越高，模具也將日趨大型化和精密化。 (2)加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。 (3)推廣CA

15、D/CAM/CAE技術(shù)；模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計(jì)制造水平。 (4)重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動(dòng)研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。 1.4 我國(guó)模具水平與先進(jìn)水平比較主要的差距 目前我國(guó)模具總量雖然已達(dá)到相當(dāng)?shù)囊?guī)模可以說(shuō)是一個(gè)模具制造大國(guó)，但由于模具制造水平還與先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家存在較大的差距，所以說(shuō)不是一個(gè)模具制造強(qiáng)國(guó)，我們的制造水平比

16、美、日、法、意落后許多也要比加拿大、英國(guó)、西班牙、韓國(guó)、新加坡等國(guó)落后，主要表現(xiàn)在制作模具理念上落后、還有企業(yè)管理落后、機(jī)制落后、模具企業(yè)使用裝備落后。模具企業(yè)使用的很多都是世界上較低檔的臺(tái)灣數(shù)控加工機(jī)床，設(shè)備都是10-20年前引進(jìn)的，軟件使用的型號(hào)也比較落后，生產(chǎn)的低檔模具多，勞動(dòng)生產(chǎn)率低。  2 塑件的分析 2.1 塑件圖 圖2-1 塑件三視圖 圖2-2 塑件三維圖 2.2 塑件結(jié)構(gòu)工藝分析 （1）從圖紙上分析，該塑件的整體外形為橢圓形結(jié)構(gòu)，壁厚均勻，且符合最小最后壁厚要求；無(wú)尖角，均采用圓角過(guò)渡，有利于提高塑件的強(qiáng)度和剛度。 （2）塑件的型腔較大。 （3

17、）為了便于脫模，塑件的脫模斜度可取3。 （4）塑件內(nèi)沒(méi)有金屬嵌件、沒(méi)有螺紋等，易于成型。 2.3塑件的尺寸精度 2.3.1 尺寸精度的選擇 塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。對(duì)塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來(lái)確定尺寸公差，該塑件是一般的家庭用品，所以尺寸精度為一般精度即可，但是保證煲身和底座的閉合，在分型面的尺寸精度要求要高一些，對(duì)其要有公差配合要求，應(yīng)選高精度。根據(jù)精度等級(jí)選用表，ABS的高精度為2級(jí)，一般精度為3級(jí)。根據(jù)塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在范圍60~8

18、0mm內(nèi)，MT3B級(jí)的公差數(shù)值為0.66mm。 2.3.2尺寸精度的組成及影響因素 （1）制品誤差構(gòu)成 δ=δs+δz+δc+δa+δj （2-1） 式中: δ—制件總的成型誤差 δs—塑件收縮率波動(dòng)引起的誤差 δz—模具成型部件的制造誤差 δa—模具成型部件的安裝誤差 δc—模具成型零件的表面磨損 δj—模具活動(dòng)成型部件的配合間隙變化引起的誤差 （2）影響尺寸精度的因素 ①模具-模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素。 ②塑料材料-主要是收縮率的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大。 ③成型工藝

19、-成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮，從而影響尺寸精度。 2.4塑件的表面質(zhì)量 表面質(zhì)量是一個(gè)相當(dāng)大的概念，包括微觀的幾何形狀和表面層的物理力學(xué)性質(zhì)兩方面的技術(shù)指標(biāo)，而不是單純的表面粗糙度問(wèn)題。塑件的表面缺陷是其特有的質(zhì)量指標(biāo)，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔 壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高處一個(gè)等級(jí)。考慮到筆筒的要求一般，查得ABS拋光后順紋路方向表面粗糙度為0.1微米，在《注射模具設(shè)計(jì)與制造》38頁(yè)查到表面粗糙度為0.8微米。 2.5壁厚分析 塑件的壁厚對(duì)塑件質(zhì)量有很大的影響。壁厚過(guò)小成形流動(dòng)阻力大，大型復(fù)雜塑件就難以充滿型腔。

20、壁厚過(guò)大，不但造成原料的浪費(fèi)，而且對(duì)熱固定性來(lái)說(shuō)增加了模壓成形時(shí)間，并易造成固化不完全，對(duì)熱塑性塑料則增加了冷卻時(shí)間，降 低了生產(chǎn)率，另外也影響了產(chǎn)品質(zhì)量，如生產(chǎn)氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。查表得到壁厚為0.75mm，最終選取壁厚2.5mm。 表2-1 熱塑性塑件最小壁厚及推薦壁厚（mm） 塑料種類 制件流程50mm最小壁厚 一般制件壁厚 大型制件壁厚 聚酰胺（PA） 0.45 1.75～2.6 ＞2.4～3.2 聚苯乙烯（PS) 0.75 2.25～2.60 ＞3.2～5.4 改性聚苯乙烯（ABS) 0.75 2.29～2.60 ＞3.2～5.4 有機(jī)玻璃

21、（PMMA) 0.80 2.50～2.80 ＞4.0～6.5 聚甲醛（POM) 0.80 2.40～2.60 ＞3.2～5.4 聚丙烯（PP) 0.85 2.45～2.75 ＞2.4～3.2 聚碳酸酯（PC） 0.95 2.60～2.80 ＞3.2～5.8 聚苯醚（PPO） 1.20 2.75～3.10 ＞3.5～6.4 聚乙烯(PE) 0.6 2.25～2.60 ＞2.4～3.2 2.6 塑件的具體應(yīng)用 筆筒為外觀件，要求零件表面平整光滑，無(wú)皺折、裂紋等缺陷。加工難度較小。其他方面沒(méi)有特殊要求。主要保證加工工藝的需要。 2.7原材料的選擇

22、 塑料 品種 特點(diǎn) 使用溫度 化學(xué)穩(wěn)定性 性能特點(diǎn) 成型特點(diǎn) 主要用途 聚苯 乙烯 無(wú)色、透明、有光澤、無(wú)毒無(wú)味 30～80℃ 較好，對(duì)氧化劑笨、四氯化碳、酮、酯等抵抗性較差 透明性好，電性能好，抗彎強(qiáng)度高，但耐磨差，質(zhì)脆，抗沖擊強(qiáng)度差 成型性能好，成型前可不干燥，但注射時(shí)應(yīng)防止逸料，制件易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，易開(kāi)裂 裝飾制品、儀表殼、燈罩、絕緣零件、泡沫塑料、日用品等 ABS 無(wú)毒、無(wú)味，呈微黃色或白色不透明粒料 70℃ 較好 尺寸穩(wěn)定性較好，良好的介電性能，耐熱性不高，耐氣候性差 易吸水，成型前要進(jìn)行干燥處理 儀表殼、儀表盤、紡織器材、玩具、加熱器、家具

23、等 經(jīng)過(guò)對(duì)比和對(duì)制件自身的一系列要求，我們選擇ABS材料。 2.8 ABS材料 2.8.1 ABS塑料的現(xiàn)狀和前景 ABS樹(shù)脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，中國(guó)是世界最大的ABS消費(fèi)國(guó)，自20世紀(jì)80年代以來(lái)，由于家用電器和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展ABS消費(fèi)量也迅速增長(zhǎng)。中國(guó)國(guó)產(chǎn)ABS的市場(chǎng)占有率一直在10%左右，2002年最高才占21.76%，產(chǎn)量的增長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足消費(fèi)的增長(zhǎng)。進(jìn)口ABS逐年增長(zhǎng)，2002年進(jìn)口量又創(chuàng)歷史新高達(dá)到163.76萬(wàn)噸。為了滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)ABS需求的增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有裝置將繼續(xù)擴(kuò)能。中國(guó)ABS消費(fèi)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是高度集中在各種家電配件上，其比例占80%左右，

24、玩具等輕工業(yè)領(lǐng)域也消費(fèi)ABS較多，交通工業(yè)是ABS未來(lái)消費(fèi)新增長(zhǎng)點(diǎn)，前景較樂(lè)觀，汽車工業(yè)的迅速崛起，將給ABS的發(fā)展帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。 目前，中國(guó)ABS產(chǎn)業(yè)所需的三種主要原料均存在不同程度的缺口，每年需要大量進(jìn)口，嚴(yán)重制約了ABS行業(yè)的發(fā)展。隨著我國(guó)大乙烯工業(yè)的發(fā)展，原料問(wèn)題將得到一定的緩解。 從下游需求來(lái)看，由于ABS下游制品直接與人們生活，企業(yè)，生產(chǎn)息息相關(guān)，所以宏觀經(jīng)濟(jì)對(duì)ABS的需求影響較大。目前中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，近期內(nèi)仍將是中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高增長(zhǎng)期，因此中國(guó)市場(chǎng)自行消化ABS的能了將繼續(xù)快速增長(zhǎng)。而與此同時(shí)隨著中國(guó)作為世界家電制造基地的地位進(jìn)一步加強(qiáng)，從世界各地轉(zhuǎn)移而來(lái)的ABS需求也將明

25、顯增加。 2.8.2 ABS塑料注塑工藝分析 ABS塑料由于具有較大的機(jī)械強(qiáng)度和良好的綜合性能，在電子工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、交通運(yùn)輸、建筑材料、玩具制造等工業(yè)中占有重要地位，特別是稍微大點(diǎn)的箱體結(jié)構(gòu)以及受力元件，需要電鍍的裝飾件更是離不開(kāi)這種塑料。這里對(duì)ABS塑料注塑工藝分析如下： （1）ABS塑料的干燥　ABS塑料的吸濕性和對(duì)水分的敏感性較大，在加工前進(jìn)行充分的干燥預(yù)熱，不但能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件表面的色斑和云紋。ABS原料要控制水分在0.3%以下，注塑前的干燥條件是：干冬季節(jié)在75-80℃以下，干燥2-3h，夏季雨水天在80-90℃以下，

26、干燥4-8小時(shí)如制件要達(dá)到特別良好的光澤或制件本身復(fù)雜，干燥時(shí)間更長(zhǎng)，達(dá)8-16h。因微量水汽的存在導(dǎo)致制件表面霧斑是往往被忽略的一個(gè)問(wèn)題。最好將機(jī)臺(tái)的料斗改裝成熱風(fēng)料斗干燥器，以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮，但這種料斗要加強(qiáng)濕度監(jiān)控，在生產(chǎn)偶然中斷時(shí)，防止料的過(guò)熱。 （2）注射溫度　ABS塑料的溫度與熔融粘度的關(guān)系有別于其他無(wú)定型塑料。在融化過(guò)程溫度升高時(shí)，其熔融實(shí)際上降低很小，但一旦達(dá)到塑化溫度。（適宜加工的溫度范圍）如果繼續(xù)盲目升溫必將導(dǎo)致耐熱性不太高的ABS的熱降解反應(yīng)而使熔融粘度增大，注塑更困難，塑件的機(jī)械性能也下降了。所以ABS的注塑溫度雖然比聚苯乙烯等塑料的更要高，但不能像

27、后者那樣有較寬松的升溫范圍。某些溫控不良的注塑機(jī)，當(dāng)生產(chǎn)ABS制件到一定數(shù)量時(shí)往往或多或少地在制件上發(fā)現(xiàn)嵌有黃色或褐色的焦化粒，而且很難利用加新料對(duì)空注射等方法將其清除排出。究其原因，是ABS塑料含有丁二烯成分，當(dāng)某塑料顆粒在較高的溫度下牢牢地粘附在螺槽中一些不易沖刷的表面上，受到長(zhǎng)時(shí)間的高溫作用時(shí)，將造成降解和碳化。既然偏高溫操作對(duì)ABS可能帶來(lái)問(wèn)題，故有必要對(duì)料通各段爐溫進(jìn)行限制。當(dāng)然，不同類型和構(gòu)成的ABS的適用爐溫也不同。如柱塞式績(jī)，爐溫維持在180-230℃；螺桿機(jī)，爐溫維持在160-220℃。特別值得提出的是，由于ABS的加工溫度較高，對(duì)各種工藝因素的變化是敏感的。所以料筒前端和噴

28、嘴部分的溫度控制十分重要。實(shí)踐證明，這兩部分的任何微小變化都將在制件上反映出來(lái)。溫度變化越大將會(huì)帶來(lái)熔接縫、光澤不佳、飛邊、粘模、變色等缺陷。 （3）注射壓力　ABS熔融件的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高，所以注射時(shí)采用較高的注射壓力。當(dāng)然并非所有的ABS制件都要施加高壓，對(duì)小型、構(gòu)造簡(jiǎn)單、厚度大的制件可以用較低的注射壓力。注射過(guò)程中，澆口封閉瞬間型腔內(nèi)的壓力大小往往決定了制件的表面質(zhì)量及銀絲狀缺陷的程度。壓力鍋小，塑料收縮率大，與型腔表面脫離接觸的機(jī)會(huì)較大，制件表面霧化。壓力過(guò)大，塑料與型腔表面摩擦作用強(qiáng)烈，容易造成粘模。 （4）注射速度　ABS料采用中等注射速度效果較好。當(dāng)注射速度過(guò)快

29、時(shí)，塑料易燃焦或分解析出氣化物，從而在制件上出現(xiàn)熔接縫、光澤差及澆口附近塑料發(fā)紅等缺陷。但在生產(chǎn)薄壁及復(fù)雜制件時(shí)，還是要保證有足夠高的注射速度，否則難以充滿。 （5）模具溫度　ABS的成型溫度相對(duì)較高，模具溫度也較高。一般調(diào)節(jié)模溫為75-85℃，當(dāng)生產(chǎn)具有較大投影面積制件時(shí)，定模溫度要求70-80℃，動(dòng)定模溫度要求50-60℃。在注射較大的、構(gòu)型復(fù)雜的、薄壁的制件時(shí)，應(yīng)考慮專門對(duì)模具加熱。為了縮短生產(chǎn)周期，維持模具溫度的穩(wěn)定，在制件取出后可采用冷水浴、熱水浴或其他機(jī)械定型法來(lái)補(bǔ)償原來(lái)在型腔內(nèi)冷固定型的時(shí)間。 （6）料量控制　一般注塑機(jī)注ABS塑料時(shí)，其每次注射量?jī)H達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量的75%，為了

30、提高制件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定，表面光澤，色調(diào)的均勻，要求注射量為標(biāo)定注射量的50%為宜。 本設(shè)計(jì)綜合ABS的性能和現(xiàn)狀及將來(lái)的發(fā)展方向，考慮到ABS的成型工藝將通過(guò)查閱各方面資料設(shè)計(jì)出一套制造方便、結(jié)構(gòu)合理的模具。 表2-3 ABS注射成型工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 規(guī)格 工藝參數(shù) 規(guī)格 預(yù)熱和干燥 溫度t 60～75 成型時(shí)間/s 注射時(shí)間 15～45 時(shí)間τ 2 保壓時(shí)間 2～3 料筒溫度t/℃ 后段 140～160 冷卻時(shí)間 15～60 中段 150～180 總周期 40～120 前段 170～220 螺桿轉(zhuǎn)速n/(r.m

31、in-1) 48 噴嘴溫度t/℃ 190 后處理 方法 紅外線燈 模具溫度t/℃ 30～65 溫度t/℃ 鼓風(fēng)烘箱70～80 注射壓力p/Mpa 100～160 時(shí)間τ/h 2～4 2.9成型方法 方案一：壓縮模塑 壓縮模塑的特點(diǎn)是塑料直接加入型腔內(nèi)，利用壓力機(jī)的壓力通過(guò)凸模直接傳遞給塑料，模具在塑料最終成型時(shí)才能完全閉合。 其優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有澆注系統(tǒng)，料耗少，使用的設(shè)備為一般的壓力機(jī)，塑件形狀簡(jiǎn)單，模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可以壓制較大平面的塑件或利用多型腔模，一次壓制多個(gè)塑件塑件，壓制時(shí)，由于塑料在型腔內(nèi)受壓成型，所以有利于模壓成型流動(dòng)性較差的以纖維為填料

32、的塑料，而且塑件收縮性較小，變形小，各項(xiàng)性能比較均勻。缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期長(zhǎng)、效率低，不宜壓制形狀復(fù)雜、壁厚較大的塑件；不容易獲得尺寸精度尤其是高精度的塑件，而且不能壓制帶有精細(xì)和易斷嵌件的塑件。 方案二：壓注模塑 壓注模塑的成型特點(diǎn)是模具在塑料開(kāi)始成型以前就已完全閉合，塑料的加熱熔融是在加料腔內(nèi)進(jìn)行，壓力機(jī)在成型開(kāi)始時(shí)只施壓于加料腔內(nèi)的塑料，使之通過(guò)澆注系統(tǒng)而快速射入型腔，當(dāng)塑料完全充滿型腔后，型腔內(nèi)與加料腔中的壓力趨于平衡。 優(yōu)點(diǎn)是模塑深孔及其它復(fù)雜形狀的塑件，也可以模塑帶有精細(xì)或易碎嵌件的塑件。塑件飛邊較小，尺寸準(zhǔn)確，性能均勻，質(zhì)量較高，模具的磨損較小。缺點(diǎn)是模具制造成本比壓縮模

33、高，成型壓力比壓縮模大，操作也比較復(fù)雜，會(huì)在塑件中引起纖維定向分布，從而導(dǎo)致塑件性能各向異性。 方案三：注射模塑 注射模塑的成型原理是將顆?；蚍蹱钏芰蠌淖⑸錂C(jī)的料斗送進(jìn)加熱的料筒中，經(jīng)過(guò)加熱熔化呈流動(dòng)狀態(tài)后，在螺桿或柱塞式注射機(jī)的推動(dòng)下，熔融塑料被壓縮并向前移動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)料筒前端的噴嘴以很快的速度注入溫度較低的閉合模腔中，充滿型腔的熔料在受壓的情況下，經(jīng)冷卻固化后即可保持模具型腔所賦予的形狀，然后開(kāi)模，分型獲得成型塑件，這樣在操作上完成一個(gè)成型周期，以后不斷的重復(fù)上述周期的生產(chǎn)過(guò)程。 優(yōu)點(diǎn)是成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度高、帶有金屬或非金屬嵌件的塑件，對(duì)各種塑料的適應(yīng)性強(qiáng)，

34、生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化等。缺點(diǎn)是注射成型的設(shè)備價(jià)格及模具制造費(fèi)用較高，不適合單件及小批量的塑件生產(chǎn)。 綜上所述，該塑件形狀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸精度為一般精度MT3，表面粗糙度要求相對(duì)較高，沒(méi)有金屬嵌件螺紋等，用于生產(chǎn)實(shí)踐，屬于大批量生產(chǎn)，再考慮生產(chǎn)效率，并根據(jù)壓縮模塑、壓注模塑、注射模塑等成型工藝的特點(diǎn)，該塑件應(yīng)該選擇注射模塑成型。  3 塑件的分析 3.1塑件圖 圖3-1 塑件三維圖 3.2塑件的尺寸精度 3.2.1 尺寸精度的選擇 塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具

35、的加工難度和制造成本。對(duì)塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來(lái)確定尺寸公差，該塑件是一般的家庭用品，所以尺寸精度為一般精度即可，但是保證煲身和底座的閉合，在分型面的尺寸精度要求要高一些，對(duì)其要有公差配合要求，應(yīng)選高精度。根據(jù)精度等級(jí)選用表，ABS的高精度為2級(jí)，一般精度為3級(jí)。根據(jù)塑件尺寸公差表，在公稱尺寸在范圍120~500mm內(nèi)，MT2B級(jí)的公差數(shù)值為0.68mm，MT3B級(jí)的公差數(shù)值為1.0mm。 3.2.2尺寸精度的組成及影響因素 (1)制品誤差構(gòu)成 δ=δs+δz+δc+δa+δj （3-1） 式中： δ—制件總的成型

36、誤差； δs—塑件收縮率波動(dòng)引起的誤差； δz—模具成型部件的制造誤差 ； δa—模具成型部件的安裝誤差； δc—模具成型零件的表面磨損 ； δj—模具活動(dòng)成型部件的配合間隙變化引起的誤差。 (2)影響尺寸精度的因素 ①模具-模具各部分的制造精度是影響制件尺寸精度重要的因素。 2）塑料材料-主要是收縮率的影響，收縮率大的尺寸精度誤差就大。 3）成型工藝-成型工藝條件的變化直接造成材料的收縮，從而影響尺寸精度。 3.3塑件的表面質(zhì)量 表面質(zhì)量是一個(gè)相當(dāng)大的概念，包括微觀的幾何形狀和表面層的物理-力學(xué)性質(zhì)兩方面的技術(shù)指標(biāo)，而不是單純的表面粗糙度問(wèn)題。塑件的表面缺陷是其特有的質(zhì)

37、量指標(biāo)，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔 壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高處一個(gè)等級(jí)。考慮到紐扣表面質(zhì)量相對(duì)于其內(nèi)部表面質(zhì)量要求高，因此該塑件要求對(duì)型腔拋光，對(duì)粗糙度的要求一般，查得ABS拋光后順紋路方向表面粗糙度為0.1微米，在《注塑模具設(shè)計(jì)與制造》38頁(yè)查到表面粗糙度為0.8微米。 3.4壁厚分析 塑件的壁厚對(duì)塑件質(zhì)量有很大的影響。壁厚過(guò)小成形流動(dòng)阻力大，大型復(fù)雜塑件就難以充滿型腔。壁厚過(guò)大，不但造成原料的浪費(fèi)，而且對(duì)熱固定性來(lái)說(shuō)增加了模壓成形時(shí)間，并易造成固化不完全，對(duì)熱塑性塑料則增加了冷卻時(shí)間，降低了生產(chǎn)率，另外也影響了產(chǎn)品

38、質(zhì)量，如生產(chǎn)氣泡、縮孔、凹陷等缺陷。查表3-1得到壁厚為2.5mm。 表3-1 熱塑性塑件最小壁厚及推薦壁厚（mm） 塑料種類 制件流程50mm最小壁厚 一般制件壁厚 大型制件壁厚 聚酰胺（PA） 0.45 1.75~2.6 ＞2.4~3.2 聚苯乙烯（PS) 0.75 2.25~2.60 ＞3.2~5.4 改性聚苯乙烯（ABS) 0.75 2.29~2.60 ＞3.2~5.4 有機(jī)玻璃（PMMA) 0.80 2.50~2.80 ＞8.5~6.5 聚甲醛（POM) 0.80 2.40~2.60 ＞3.2~5.4 聚丙烯（PP) 0.85

39、 2.45~2.75 ＞2.4~3.2 聚碳酸酯（PC） 0.95 2.60~2.80 ＞3.2~5.8 聚苯醚（PPO） 1.20 2.75~3.10 ＞3.5~6.4 聚乙烯(PE) 0.6 2.25~2.60 ＞2.4~3.2 3.5塑件結(jié)構(gòu)工藝分析 (1)從圖紙上分析，該塑件的整體外形為圓形結(jié)構(gòu)，壁厚均勻，且符合最小最后壁厚要求；無(wú)尖角，均采用圓角過(guò)渡，有利于提高塑件的強(qiáng)度和剛度。 (2)塑件的型腔較大。 (3)為了便于脫模，塑件的脫模斜度可取3。 (4)塑件內(nèi)沒(méi)有金屬嵌件、沒(méi)有螺紋等，易于成型。 3.6注射工藝的選擇 蝶形筆筒為外觀件，要求零件

40、表面平整光滑，無(wú)皺折、裂紋等缺陷。其他方面沒(méi)有特殊要求。主要保證加工工藝的需要。 3.7 ABS塑料 ABS塑料的吸濕性和對(duì)水分的敏感性較大，在加工前進(jìn)行充分的干燥和預(yù)熱，不單能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶、銀絲，而且還有助于塑料的塑化，減少制件表面色斑和云紋。ABS原料需要控制水分在0.3%以下。其工藝參數(shù)見(jiàn)表3.2。 表3-2 ABS注射成型工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 規(guī)格 工藝參數(shù) 規(guī)格 預(yù)熱和干燥 溫度t 60～75 成型時(shí)間/s 注射時(shí)間 15～45 時(shí)間τ 2 保壓時(shí)間 2～3 料筒溫度t/℃ 后段 140～160 冷卻時(shí)間

41、15～60 中段 150～180 總周期 40～120 前段 170～220 螺桿轉(zhuǎn)速n/(r.min-1) 48 噴嘴溫度t/℃ 190 后處理 方法 紅外線燈 模具溫度t/℃ 30～65 溫度t/℃ 鼓風(fēng)烘箱70～80 注射壓力p/Mpa 100～160 時(shí)間τ/h 2～4 3.8成型方法 方案一：壓縮模塑 壓縮模塑的特點(diǎn)是塑料直接加入型腔內(nèi)，利用壓力機(jī)的壓力通過(guò)凸模直接傳遞給塑料，模具在塑料最終成型時(shí)才能完全閉合。 其優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有澆注系統(tǒng)，料耗少，使用的設(shè)備為一般的壓力機(jī)，塑件形狀簡(jiǎn)單，模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可以壓制較大平面的塑件或

42、利用多型腔模，一次壓制多個(gè)塑件塑件，壓制時(shí)，由于塑料在型腔內(nèi)受壓成型，所以有利于模壓成型流動(dòng)性較差的以纖維為填料的塑料，而且塑件收縮性較小，變形小，各項(xiàng)性能比較均勻。 缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期長(zhǎng)、效率低，不宜壓制形狀復(fù)雜、壁厚較大的塑件；不容易獲得尺寸精度尤其是高精度的塑件，而且不能壓制帶有精細(xì)和易斷嵌件的塑件。 方案二：壓注模塑 壓注模塑的成型特點(diǎn)是模具在塑料開(kāi)始成型以前就已完全閉合，塑料的加熱熔融是在加料腔內(nèi)進(jìn)行，壓力機(jī)在成型開(kāi)始時(shí)只施壓于加料腔內(nèi)的塑料，使之通過(guò)澆注系統(tǒng)而快速射入型腔，當(dāng)塑料完全充滿型腔后，型腔內(nèi)與加料腔中的壓力趨于平衡。 優(yōu)點(diǎn)是模塑深孔及其它復(fù)雜形狀的塑件，也可以模塑

43、帶有精細(xì)或易碎嵌件的塑件。塑件飛邊較小，尺寸準(zhǔn)確，性能均勻，質(zhì)量較高，模具的磨損較小。缺點(diǎn)是模具制造成本比壓縮模高，成型壓力比壓縮模大，操作也比較復(fù)雜，會(huì)在塑件中引起纖維定向分布，從而導(dǎo)致塑件性能各向異性。 方案三：注射模塑 注射模塑的成型原理是將顆粒或粉狀塑料從注射機(jī)的料斗送進(jìn)加熱的料筒中，經(jīng)過(guò)加熱熔化呈流動(dòng)狀態(tài)后，在螺桿或柱塞式注射機(jī)的推動(dòng)下，熔融塑料被壓縮并向前移動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)料筒前端的噴嘴以很快的速度注入溫度較低的閉合模腔中，充滿型腔的熔料在受壓的情況下，經(jīng)冷卻固化后即可保持模具型腔所賦予的形狀，然后開(kāi)模，分型獲得成型塑件，這樣在操作上完成一個(gè)成型周期，以后不斷的重復(fù)上述周期的生

44、產(chǎn)過(guò)程。 優(yōu)點(diǎn)是成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸精度高、帶有金屬或非金屬嵌件的塑件，對(duì)各種塑料的適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化等。缺點(diǎn)是注射成型的設(shè)備價(jià)格及模具制造費(fèi)用較高，不適合單件及小批量的塑件生產(chǎn)。 綜上所述，該塑件形狀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸精度為一般精度MT3，表面粗糙度要求相對(duì)較高，沒(méi)有金屬嵌件螺紋等，用于生產(chǎn)實(shí)踐，屬于大批量生產(chǎn)，再考慮生產(chǎn)效率，并根據(jù)壓縮模塑、壓注模塑、注射模塑等成型工藝的特點(diǎn)，該塑件應(yīng)該選擇注射模塑成型。 4 成型設(shè)備的選用及模架的選擇 4.1計(jì)算總的體積 塑件的體積的決定了注塑機(jī)的選擇，塑料件的體積越大，注射機(jī)相應(yīng)的注射量也越大。由于我們計(jì)的為一

45、模一件，因此計(jì)算總體積如下圖4-1所示： V=[底面積高=58254.27mm 圖4-1 塑件體積 4.2計(jì)算總的質(zhì)量 計(jì)算塑件的質(zhì)量是為了選擇注射機(jī)及確定模具型腔的數(shù)目。根據(jù)《塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì)》55頁(yè)，得ABS材料的密度為1.02-1.05，根據(jù)平均值法算得平均密度為ρ=1.04。 根據(jù)公式： (3-1) 所以總的質(zhì)量為： =1.0435.5 =36.92g 根據(jù)塑件的形狀及尺寸，該設(shè)計(jì)采用一模兩件的模具結(jié)構(gòu)，考慮外形尺寸、原材料的分析及注射時(shí)所需的壓力情況，查《塑料成型工

46、藝及模具設(shè)計(jì)》107頁(yè)，初選螺桿式注射機(jī) SZY-300型號(hào)。 其基本參數(shù)如表4-1所示： 額定注射量/cm3 320 噴嘴圓弧半徑/mm 12 柱塞直徑/mm 28 噴嘴孔直徑/mm 注射壓力/MPa 77.5 頂出形式 注射行程/mm 150 動(dòng)、定模固定板尺寸/mmmm 620520 注射方式 螺桿式 拉桿空間/mmmm 400300 鎖模力/KN 1500 合模方式 液壓—機(jī)械 最大成形面積/ cm3 流量/（L/min） 最大開(kāi)合模行程/mm 340 壓力/MPa 模具最大厚度/mm 180 機(jī)器外形尺

47、寸/mmmmmm 53009401815 模具最小厚度/mm 285 表4-1 注塑機(jī)參數(shù) 4.3塑件注塑成型工藝參數(shù) 料筒溫度：控制在ABS的粘流溫度和熱分解溫度之間，這里后段取190℃，中段220 ℃，前段取205℃。 噴嘴溫度：一般應(yīng)在180℃～190℃之間，這里取185℃ 注射壓力：一般應(yīng)在70～90，這里取90MPa 型腔壓力：70 充模時(shí)間：4s 保壓壓力：70 保壓時(shí)間：25s 冷卻時(shí)間：25s 模具溫度：60℃ 4.4模架的選擇 4.4.1模架的概述 模具設(shè)計(jì)主要是形成產(chǎn)品外形的凹、凸模零件以及開(kāi)模和脫模方式的設(shè)計(jì)，模具上的大部分零部

48、件可以直接選購(gòu)由專門廠家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件，尤其是模架的直接選購(gòu)，大大節(jié)約了模具制造時(shí)間和費(fèi)用?，F(xiàn)在，廠家設(shè)計(jì)制造出一套中等復(fù)雜程度的注塑模具，10天左右的時(shí)間即可完成。 模具標(biāo)準(zhǔn)件在不同的國(guó)家和地區(qū)有小小的差別，主要是在品種和名稱上有區(qū)別，但所具有的結(jié)構(gòu)基本上是一樣的。這次設(shè)計(jì)模具的標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)基本上是一樣的，在型號(hào)命名及品種分類上有些不同。 4.4.2模架的分類 按進(jìn)料口（澆口）的形式模架分為大水口模架和小水口模架兩大類，香港地區(qū)將澆口稱為水口，大水口模架指采用除點(diǎn)澆口外的其他澆口形式的模具（二板式模具）所選用的模架，小水口模架指進(jìn)料口采用點(diǎn)澆口模具（三板式）所選用的模架。大水口模

49、架共有A、B、C、D四種型式；小水口共有DA、DB、DC、DD、EA、EB、EC、ED八種型式，其中以D字母開(kāi)頭的四種型號(hào)適用于自動(dòng)斷澆口模具的模架。 4.4.3模架的確定 模具的設(shè)計(jì)采用。而模架的大小是由模芯的大小來(lái)確定的，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模架庫(kù)的選擇，再加上抽芯機(jī)構(gòu)的擺放位置。為了配合注塑機(jī)使用大多數(shù)采用工字模，所以模架的型式采用如圖4-2所示： 圖4-2 模架 5 CAE模流分析 5.1 建立網(wǎng)格.stl文件 (1)雙擊桌面的“華塑網(wǎng)格管理器3.0快捷方式圖標(biāo)，或單擊“開(kāi)始”“程序” “華塑網(wǎng)格管理器3.0”。 (2)單擊菜單欄中

50、的按鈕，選擇其子菜單中的“打開(kāi)”按鈕。 (3)系統(tǒng)彈出“打開(kāi)文件”對(duì)話框，輸入需要的網(wǎng)格文件名稱，接著單擊“打開(kāi)”按鈕，如圖5-1所示。 5-1 打開(kāi)網(wǎng)格文件 (4) 系統(tǒng)彈出“尺寸單位”對(duì)話框，如圖5-2所示，選擇“毫米”，點(diǎn)擊確定。 圖 5-2尺寸單位 (5)單擊菜單欄中的按鈕，選擇子菜單中的“生成網(wǎng)格”，如圖5-3所示，彈出屬性窗口，如圖5-4所示，將網(wǎng)格邊長(zhǎng)改為塑件壁厚的1—2倍。點(diǎn)擊“下一步”，再點(diǎn)擊“應(yīng)用”彈出對(duì)話框如圖5-5所示，單擊“是”，彈出對(duì)話框，如圖5-6所

51、示，單擊“否”，生成網(wǎng)格，如圖5-7所示。 圖 5-3生成網(wǎng)格 圖 5-4單位選擇 圖 5-5劃分網(wǎng)格 圖 5-6 劃分網(wǎng)格 圖 5-7 網(wǎng)格圖像 (6) 單擊菜單欄中的按鈕，選擇子菜單中的“網(wǎng)格檢查向?qū)А?，如圖5-8所示，彈出屬性窗口，如圖5-9所示，點(diǎn)擊“開(kāi)始檢查”，最后彈出屬性窗口，如圖5-10所示，點(diǎn)擊“網(wǎng)格評(píng)價(jià)”，彈出屬性窗口，如圖5-11所示，點(diǎn)擊“應(yīng)用”，關(guān)閉軟件。

52、 圖 5-8網(wǎng)格 圖 5-9網(wǎng)格檢查向?qū)? 圖 5-10連通性檢查 圖 5-11網(wǎng)格評(píng)價(jià) 5.2 CAE分析 5.2.1添加分析方案 (1) 雙擊桌面上的“華塑CAE7.5”快捷方式圖標(biāo)。 (2)打開(kāi)軟件后，鼠標(biāo)右鍵單擊彈出子菜單，如圖5-12所示，單擊添加分析方案，彈出菜單，如圖5-13所示，輸出方案名稱“1-1”添加方案。 圖 5-12添加方案

53、 圖 5-13新建分析方案 5.2.2制品圖形 （1）雙擊彈出菜單，如圖5-14所示，雙擊制品圖形彈出菜單如圖5-15所示，單擊“是”， 彈出“導(dǎo)入制品圖形文件”菜單，如圖5-16所示，選擇需要的圖形名稱 “10101.2dm”，導(dǎo)入制品文件，如圖5-17所示。 圖 5-14分析菜單 圖 5-15導(dǎo)入對(duì)話框 圖 5-16導(dǎo)入制品圖形文件 圖 5-17制品圖形 5.2.3充模設(shè)計(jì) （1）單擊，彈出對(duì)話框，如圖5-18所示，

54、將型腔數(shù)目設(shè)計(jì)為1。 圖 5-18多型腔設(shè)計(jì) （2）單擊，完成多型腔設(shè)計(jì)，如圖5-19所示。 圖 5-19型腔設(shè)計(jì)圖形 （3）單擊，彈出對(duì)話框，如圖5-20所示，選擇需要的澆點(diǎn)，單擊“應(yīng)用”。 圖 5-20定義進(jìn)料點(diǎn) （4）單擊 ,再單擊澆口位置生成，如圖5-21所示，修改澆口參數(shù)。長(zhǎng)度為5，起始半徑為0.8，終止半徑為2，類型為澆口，單擊確定生成澆口，如圖5-22所示. 圖 5-21 澆口參數(shù) 圖 5-22澆口 （5）單擊澆口外圓部分，

55、彈出對(duì)話框，如圖5-23所示，長(zhǎng)度設(shè)置為40，類型為流道，起始半徑為2，終止半徑為3，單擊確定，如圖5-24所示。 圖 5-23流道參數(shù) 圖 5-24主流道 （6）單擊澆口外圓部分，彈出對(duì)話框，如圖5-25所示，長(zhǎng)度設(shè)置為20，類型為流道，起始半徑為3，終止半徑為1.5，單擊確定，如圖5-26所示。 圖 5-25 流道參數(shù) 圖 5-26流道圖形

56、 （7）單擊，完成流道設(shè)計(jì)。 （8）單擊的，彈出設(shè)置成型工藝的對(duì)話框，如圖5-27所示，修改參數(shù)，1）材料為ABS。2）注射機(jī)型號(hào)為HT110J2-A， 生產(chǎn)廠商為Generic。3）成型條件為注射溫度為280度，模具溫度為80度，環(huán)境溫度為20度。4）單擊“注射參數(shù)”“充填體積%--流動(dòng)速率%”彈出對(duì)話框，如圖5-28所示，注射級(jí)數(shù)為2，調(diào)整曲線圖。5）保壓級(jí)數(shù)為3，調(diào)整曲線圖。完成成型工藝參數(shù)設(shè)置。 圖 5-27成型工藝 圖 5-28分級(jí)注射 5.2.4冷卻設(shè)計(jì) （1）單擊工具欄，或者單擊“設(shè)計(jì)”“動(dòng)定模設(shè)計(jì)”彈出對(duì)話框，如圖5-29所示，修改參數(shù)，X向?yàn)?，Y向?yàn)?，

57、Z向?yàn)?40，動(dòng)模厚為90，定模為110，單擊確定。生成圖形，如圖5-30所示。 圖 5-29 設(shè)計(jì)虛擬型腔 如圖 5-30虛擬型腔 （2）單擊，隱藏動(dòng)定模。 （3）單擊，或者單擊“設(shè)計(jì)”“參考面”“新建參考面”彈出對(duì)話框如圖5-31所示，偏移量為90，點(diǎn)擊確定，生成參考面，如圖5-32所示。 圖 5-31 設(shè)計(jì)參考面 圖 5-32參考面 （4）鼠標(biāo)右鍵單擊，彈出對(duì)話框，如圖5-33所示，

58、點(diǎn)擊“添加回路”彈出對(duì)話框，如圖5-34所示，點(diǎn)擊確定。 圖 5-33添加對(duì)路 圖 5-34指定回路直徑 （5）單擊，或者單擊“設(shè)計(jì)”“冷卻實(shí)體”“直圓管” 畫出4條冷卻水管，如圖5-35所示，單擊，或者單擊“設(shè)計(jì)”“冷卻實(shí)體”“外聯(lián)管”，把各流道連接起來(lái)，如圖5-36所示，單擊，彈出對(duì)話框，如圖5-37所示，點(diǎn)擊確定，完成回路，如圖5-38。 圖 5-35 建立直圓管

59、 圖 5-36建立外聯(lián)管 圖 5-37完成回路 圖 5-38回路 (6) 同上，單擊，或者單擊“設(shè)計(jì)”“參考面”“新建參考面”彈出對(duì)話框，如圖5-39所示，偏移量為-8，點(diǎn)擊確定，生成參考面，如圖5-40所示。 圖 5-39設(shè)計(jì)參考面 圖 5-40參考面 （7）同上，“添加回路”“設(shè)計(jì)”“冷卻實(shí)體”“直圓管”畫出4條冷卻水管，如圖5-41所示，單擊，

60、或者單擊“設(shè)計(jì)”“冷卻實(shí)體”“外聯(lián)管”，把各流道連接起來(lái)，如圖5-42所示，單擊，彈出對(duì)話框，如圖5-43所示，點(diǎn)擊確定，完成回路，如圖5-44所示。 圖 5-41建立直圓管 圖 5-42建立外聯(lián)管 圖 5-43完成回路 圖 5-44回路完成 （8）單擊，或者單擊“設(shè)計(jì)”“完成冷卻設(shè)計(jì)”。 （9）單擊，或者單擊“設(shè)計(jì)”“冷卻工藝條件”，彈出對(duì)話框，如圖5-

61、45所示，單擊確定，完成冷卻工藝條件。 圖 5-45冷卻工藝條件 5.2.5開(kāi)始分析 單擊 ，彈出對(duì)話框，如圖5-46所示，點(diǎn)擊每一項(xiàng)，準(zhǔn)備就緒后，單擊啟動(dòng)，開(kāi)始分析。 圖 5-46啟動(dòng)分析 5.2.6分析結(jié)果 （1）單擊“分析結(jié)果”，可以查看分析結(jié)果的具體動(dòng)畫。 （2）單擊，查看充模過(guò)程，如圖5-47所示。 圖 5-47充模過(guò)程 （3）單擊，彈出子菜單，如圖5-48所示，導(dǎo)出分析報(bào)告，生成動(dòng)畫。 圖 5-48報(bào)告子菜單 5.3分析及優(yōu)化 方案一，方案二都采用ABS，ABS是Acrylonitrile But

62、adiene Styrene plastic的縮寫，該材料，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性及電氣性能優(yōu)良，ABS材料不透明呈象牙色的粒料，無(wú)毒、無(wú)味、吸水率低其制品可著成各種顏色。 5.3.1方案一 1、制品信息 表5-1 制品信息 數(shù) 據(jù) 項(xiàng) 數(shù) 據(jù) X方向長(zhǎng)度(mm) 60.000 Y方向長(zhǎng)度(mm) 80.000 Z方向長(zhǎng)度(mm) 79.951 節(jié)點(diǎn)數(shù)(個(gè)) 2941 單元數(shù)(個(gè)) 5878 平均壁厚(mm) 2.533 最小壁厚(mm) 1.210 最大壁厚(mm) 3.382 制品表面積(mm2) 4946

63、0.959 零件體積(約)(mm3) 58000.450 流道體積(約)(mm3) 1158.410 材料利用率(約)(%) 98.042 2 、網(wǎng)格質(zhì)量統(tǒng)計(jì) 表5-2 網(wǎng)格質(zhì)量統(tǒng)計(jì) 數(shù) 據(jù) 項(xiàng) 數(shù) 據(jù) 節(jié)點(diǎn)配對(duì)百分比(%) 81.67 平均形態(tài)比 0.85 最大形態(tài)比 1.00 最小形態(tài)比 0.12 形態(tài)比小于0.1的單元百分比(%) 0.00 平均最小角度(度) 43.64 最小角度(度) 3.58 最小角度小于5度的單元百分比(%) 0.34 平均邊長(zhǎng)(mm) 4.48 最大邊長(zhǎng)(mm) 7.61 最小邊長(zhǎng)(mm)

64、 0.31 平均單元面積(mm2) 8.41 最大單元面積(mm2) 17.65 最小單元面積(mm2) 0.45 3、制品材料數(shù)據(jù) 表5-3 制品材料數(shù)據(jù) 數(shù) 據(jù) 項(xiàng) 數(shù) 據(jù) 材料名稱 ABS 材料品牌 (0% Rubber) 最低成型溫度(℃) 2e+002 最高成型溫度(℃) 2.8e+002 推薦成型溫度(℃) 2.3e+002 最低模具溫度(℃) 25 最高模具溫度(℃) 80 推薦模具溫度(℃) 50 最大許可剪切應(yīng)力(Pa) 2.8e+005 最大許可剪切速率(1/s) 1.2e+004 塑料密度(Kg/

65、m3) 1001.73 塑料導(dǎo)熱系數(shù)(W/(m?℃)) 0.18 塑料比熱(J/(Kg?℃)) 2400.00 塑料橫向熱膨脹系數(shù)(1/℃) 0.000080 塑料縱向熱膨脹系數(shù)(1/℃) 0.000080 彈性模量(MPa) 2240.00 泊松比 0.3920 4、模具材料數(shù)據(jù) 表5-4 模具材料數(shù)據(jù) 數(shù) 據(jù) 項(xiàng) 數(shù) 據(jù) 模具材料牌號(hào) Tool Steel P-20 模具材料密度(Kg/m3) 7800.00 模具材料導(dǎo)熱系數(shù)(W/(m?℃)) 29.00 模具材料比熱(J/(Kg?℃)) 460.00 5 、充模工藝條件

66、 表5-5 充模工藝條件 數(shù) 據(jù) 項(xiàng) 數(shù) 據(jù) 充模時(shí)間(s) 0.41 保壓壓力(MPa) 1.6e+002 熔體溫度(℃) 2.3e+002 模具溫度(℃) 50 空氣溫度(℃) 20 6、冷卻工藝條件 表5-6 冷卻工藝條件 數(shù) 據(jù) 項(xiàng) 數(shù) 據(jù) 室內(nèi)溫度(℃) 20.00 熔體溫度(℃) 230.00 頂出溫度(℃) 88.00 開(kāi)模停留時(shí)間(s) 4.00 冷卻時(shí)間計(jì)算方式 用戶指定: 冷卻時(shí)間(s) 0 系統(tǒng)優(yōu)化: 可頂出面積比(%) 95.00% 7、注射機(jī)主要參數(shù) 表5-7 注射機(jī)主要參數(shù) 數(shù) 據(jù) 項(xiàng) 數(shù) 據(jù) 注射機(jī)型號(hào) HT110J2-A 生產(chǎn)廠家 HaiTian 最大注射量(cm3) 1.5e+002 最大注射壓力(MPa) 2.1e+002 注射行程(mm) 1.6e+002 鎖模力(N) 1.1e+003 最大注射速度(cm3/s) 1e+002 螺桿直徑(mm) 34 8、分級(jí)注射 表5-8 分級(jí)注射 序