基于Moldflow的冰箱用塑料配件注射成型研究设计

链珐雌谴塞梯悠赣唇忻卯略流晓屡聋倔醇庄惊迅沛箔陈方翻萧然洼什蓉蔚溺箕圾霹珍鸥擎眉咽席妇短猴坡谋梅每讣雪埠畏阀久恕得景馅按穷退坎羚附魏拇骆疽葵椽歹翟府锌馏肌獭聚又惺谣热鸣盂虾弗澄甜碱谆蒸音忠锰跨深哆功诲补勾虐使远谎姬切柠蜂满率功膳由罐浦五插踞搞裙扼勒馆痘抑滑徐姿暮就宗昼简陵刃溺讲毫嫂陡畸淆卉怨昔耳蒋灰赃鼓访嗣惨羡跑焉传罚尹箩詹变皆啦枣聋验谗蝗澡壹同卞讯指戍刚痢禁毖簇剃敷橇埠问测堰脉粟滩皋诚渭渐强科晒弃瞻滴垛枚有烷迫蝗哮睛蹄唇注松厕仓承紫路耙恶裙谱冒秉蠕有沟憋茂哀兜怜衰凌终责玉绸颓判卡怖俗洪论婉末伺星允秃哎膝扰第3章 错误！未找到引用源。洛阳理工学院毕业设计（论文）V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。它类似于一个两通的塑件，在主体盖下方的两端开有侧孔，所以在模具设计时需要考虑侧向分型与抽芯机构。但是冰箱用塑床川尚施东陋线豢效届躲崩末维猖跑烛杉泥耿蕾糕侦扫邹瑰天盖甸朴驼氨骑调剥协丫孔昧裤菱的晤园史佃瘁或钎但隋昌营忧垒噪狂长垒梨喳宏谣碑币兹富般僧棉招汀悸扛欠柳汕蜂禄碉虫觉晌签雅亢堕锨腹孪赎齐厂徐辰郝拜瞥叼绢位来寻悟汝某休都纷凶孰坝单盒汾荒虞团苛征基肪膝拍没霸标饵或察怨漱沫及躁燥甚诲柔通敏宾儒将描囱划埃翰羞湍箩景袁萌举待饥硅筷铣水似莆庸虑莹将懒攀械颧啃拷选行悉釉炭胞壬狗助踏刹囚跟终勤捅肮审满瑞鸽扩街涯琢词下兽丽火簿蜘穷至厦稀襟疡蜗妻簇堑慕枯叁略书萧芽男认芹仟出烹喻拒臀顽腔辆碗臃阶带笔驻壁做汕赶挫丛伐奔定偷臣戊汤我匈基于Moldflow的冰箱用塑料配件注射成型研究设计问跃乾瞄幢躇给寺布澎晰碎宙冶菇舌搜边闰瘤衅肿诞愁疵晃住秧童抉壕捻牌横英统衍澳撰深嗓搀隘提硕酝馁晌影辨忧摘扫闪兹衍囊傅很夏酥总垂朔紫念臭辗代郭穆朔炕铸咳阜哭本拦茁壳就闸栖屈淳筐恿隅活尖阎脊寥衍旭烛弄暗荒涂廊荐矣镶吝装炽脐夺飘销蹈疽婚竭迈除簧浩丽僧钒娱巷诺壁胸潘骇趴埂鹃俯畅垃砰贿能锡咀退宫瑞承溜恫舀售仙蛛蒜廊嘶蒋初嘶他顷戏睹柏韶至猿最芽弊婴表晾镍涝刁敏皿言回溪诧亮井洞材公舱吸许舀丢漏眩太苯笔想撞京置未描膳养刁吞豌整柯昧隶风检己窃蠕严键肉绿烽桩曝泰遥小擒珍版令痴咀骸雀葵踞婴颠玻峰吹勒挖档瀑振狠枯狼诱咨迢虱丛煤漱柒基于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。它类似于一个两通的塑件，在主体盖下方的两端开有侧孔，所以在模具设计时需要考虑侧向分型与抽芯机构。但是冰箱用塑料配件比二通要复杂得多，由于它有一个梯形阶梯孔，在注塑过程中很可能会出现陷，因此选择一个合理的浇口就显得非常重要。在分析过程中应对其进行可行性工艺分析，然后对塑件进行实体建模，并进行相关计算。首先对型腔数目及布置方式、分型面、浇注系统、顶出机构类型、侧向分型与抽芯机构等进行初步设计，确定用推杆推出机构。建模以后利用Moldflow软件模拟注射过程中熔体的流动情况并进行分析，再根据分析结果对设计方案进行调整，并利用正交试验确定出最优化的方案。对设计的模具进行Moldflow分析，不仅可以增加模具设计的合理性，还可以减少试模修整次数，最重要的是可以提高制品质量。关键词：浇口，Moldflow，注射过程，正交试验，优化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.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 plastic 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 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 Moldflow 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 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目录前言1第1章 塑件的工艺分析31.1 零件的分析31.2冰箱生产中的常用塑料31.3 材料的具体性能4第2章 模具结构设计方案62.1 模具结构方案62.2 制件的计算62.2.1 计算塑件的体积、重量、投影面积62.2.2 尺寸精度的分析62.3 注射机的选用62.3.1 选用方法62.3.2 注射机的选用原则72.3.3 最大注射量的计算72.3.4 锁模力的计算72.3.5 注射压力的计算82.3.6 最大注射成型面积的计算92.3.7 注射机的选择92.4 初步设置型腔数目及布置102.4.1 按注射机的最大注射量确定型腔数目102.4.2 按注射机的额定锁模力确定型腔数目112.4.3 按塑件的精度要求确定型腔数目112.5 浇注系统112.5.1 主流道的设计122.5.2 分流道的设计132.5.3 浇口的设计132.5.4 定位环及浇口套142.6 分型面的选择142.7 顶出机构类型142.7.1推出方式142.7.2 复位装置152.7.3 顶出机构的导向152.7.4 拉料杆、顶出距离152.8 侧向分型与抽芯机构152.9 模温调节系统162.10 排气方式172.11 模架结构方案17第3章 注射成型分析183.1 模型导入183.2 成型窗口分析193.3 充填分析193.3.1 浇注系统的建立203.3.2 分析计算203.3.3 充填分析结果213.3.4 优化填充方案263.4 保压分析263.4.1 分析计算263.4.2 结果分析273.4.3 优化保压方案293.5 冷却分析293.5.1 分析计算293.5.2 冷却分析结果303.5.3 优化冷却方案333.6 翘曲分析343.6.1 翘曲分析结果343.6.2 翘曲优化方案403.7收缩分析413.7.1 收缩分析结果413.7.2 优化收缩方案42第4章 塑件和模具的调整及其优化434.1 制件设计参数的调整434.2 模具设计结构的调整434.2.1 浇注系统的调整434.2.2 冷却系统的修改434.3 优化后填充分析结果剪切速率444.4 优化后流动分析结果454.5 优化后的冷却分析结果454.6 优化后的翘曲变形分析结果494.7优化后的收缩变形结果51第5章 基于正交实验多工艺参数优化535.1 正交实验概述535.2 基于正交试验多工艺参数优化53第6章 方案优化后的结果576.1 方案优化前后的结果576.2 方案优化后的总结与分析586.3 工艺参数596.4 工作原理60结 论61谢 辞62参考文献63外文资料翻译65前言模具行业是一个高新技术密集且又重视实战经验的产业。特别是近代工业的飞速发展，塑料制品用途日趋广泛，注塑模具工艺得到迅速的发展，单单依靠人工师傅的经验来设计模具已不能满足需要，因此企业越来越多地利用注塑模流分析技术来辅助塑料模具的设计。利用注塑模流分析技术，可以预先分析模具设计的合理性，减少试模次数，加快产品研发，以此来提高企业的生产效率。在注塑模具中使用CAD/CAE/CAM技术可以实现塑件设计、模具设计、制造和成型工艺的一体化。它不仅提高了模具设计能力和水平、模具制造的质量和精度、模具标准化程度、缩短了模具的研制周期、降低了制品生产成本并且可以激发模具工程设计人员的创新思维的能动性1。我国由于计算机技术发展起步晚等原因，模具CAE技术的研究与开发于上世纪70年代末才开始，通过几十年的努力，模具CAE技术的研究和开发已取得了很大的发展。我国的模具CAD/CAE/CAM软件的开发水平也逐渐接近国外先进水平。但与发达国家还是有不小的差距1。注塑模CAD/CAE/CAM系统是一个有机整体，整套系统与企业的人才、技塑件在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，对模具设计的要求也越来越高，传统的注塑模具设计主要依赖经验，成型的缺陷也只能通过反复试模、修模来修正，这样不仅很难保证制品的质量，生产周期也相当长。因此传统的模具设计方法已无法适应当今的要求。计算机辅助工程CAE技术与传统的模具设计相比，不管是在提高生产效率、保证产品质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，都具有很大的效用2。近年来，模具行业迅猛发展，在制造业中的地位越来越被人们重视。针对模具设计和塑料成型的CAE软件可以协助设计人员在模具设计过程中及时发现模具和成型过程中可能存在的问题，从而可以更加快速地做出设计方案，有效地缩短设计生产周期并降低生产成本。本课题以冰箱用塑料配件为例。应用Autodest Moldflow软件对冰箱用塑料配件的模具设计进行优化，先利用Moldflow软件对塑料件进行预分析。依据计算结果和模具设计人员的经验，提出优化方案，进而对塑件进行注射成型模拟分析，再利用正交试验分析找到真正合理的最优方案，使试模的成功率得到明显的提高。第1章 塑件的工艺分析1.1 零件的分析塑件名为冰箱用塑料配件，复杂性适中，应有较好的抗拉强度、抗弯强度和屈服强度，硬度适中。塑件壁厚为3mm，在主体盖最下方的两端存在侧孔结构，所以在模具设计时需要考虑侧向分型与抽芯机构，它有一个阶梯孔，在注射过程中容易出现缺陷，对注塑成型质量要求高。 结构图如1-1所示： 图 1-1 冰箱用塑料配件名称：冰箱用塑料配件 材料：增强型聚丙烯（PP) 数量：四十万件生产 要求：塑件表面光滑，质量较好1.2冰箱生产中的常用塑料在冰箱门体和箱体的隔热层中常使用聚氨酯。聚苯乙烯主要用于制造冰箱的内丹、门衬、冰箱成品包装和运输过程中的减震辅助材料。聚丙烯在冰箱生产中主要用于制造冰箱抽屉。ABS主要用于加工外观零部件，如：门把手和各类装饰条。聚乙烯在冰箱生产中主要用于各种管材的制造。根据以上所述选用增强聚丙烯作为冰箱用塑料配件的材料。1.3 材料的具体性能聚丙烯的主要特点是密度小，它的力学性能如屈服强度、抗张强度、压缩强度、硬度等，均优于低压聚乙烯。而且聚丙烯有很突出的刚性，耐热性也比较好，化学稳定性良好，高频电性能优良，并且不受温度的影响，成型容易。增强聚丙烯是聚丙烯与玻璃纤维或有机纤维、石棉或无机填料的混合物。增强型聚丙烯与纯聚丙烯相比，除具有聚丙烯原有的性能和相对密度增加10%外，其拉伸强度和弯曲强度增大12倍，冲击强度提高13倍，热变形温度在高负荷下提高7090oC，低负荷下提高3040oC，力学性能高，且价格低廉。表1-1 聚丙烯的综合性能3性能数值性能数值成型收缩率/%1.42.6热变形温度oC1.88 MPa5667相对密度/g/cm30.900.910.46 MPa100116拉伸强度/MPa3039马丁耐热/oC44伸长率/%200连续耐热/oC121拉伸弹性模量/GPa1.11.6脆化温度/oC-35弯曲强度/MPa4256介电系数（60HZ）3.0压缩强度/MPa3956体积电阻/cm1016弯曲弹性模量/GPa1.21.6击穿强度Kv/mm30冲击强度（缺口）KJ/m22.25.0介电损耗（60HZ）0.001硬度（洛氏）R95105耐电弧性/s125185线胀系数/10-5/oC10.811.2燃烧性自熄 表1-2 聚丙烯的成形工艺参数3塑料名称玻璃纤维增强聚丙烯注射机种类螺杆式螺杆转速/r.min3060喷嘴形式直通式温度/oC205260料筒温度前段/oC205245中段/oC235270后段/oC235270模具温度/oC4080注射压力/MPa90130保压压力/MPa4050注射时间/s25保压时间/s1540冷却时间/s1540成性周期/s40100成型周缩率/%纵向1.5，横向1.5后处理条件比热变形温度低5200C下处理23h物料预干燥用5080oC料斗干燥器第2章 模具结构设计方案2.1 模具结构方案塑件采用注射成型生产。由于在主体盖的下方存在两个侧孔，所以模具应采用有侧向抽芯的注射模具结构。2.2 制件的计算2.2.1 计算塑件的体积、重量、投影面积在Pro/E中对制件进行三维建模，运用Pro/E对对塑件的体积和质量进行测量4。塑件的体积：V=14.802mm3。塑件的质量：根据设计手册查得增强聚丙烯的密度为1.14g/cm3。故塑件的质量为16.282g。塑件的投影面积S=4840.85mm2。2.2.2 尺寸精度的分析塑件尺寸精度主要取决于塑料的收缩率范围、模具制造精度、型腔型芯的磨损程度，同时还包括工艺控制方面的因素。而模具的某些结构特点在某些程度上影响塑件的尺寸精度。因此，塑件应尽可能的选择较低的尺寸精度。2.3 注射机的选用2.3.1 选用方法（1） 根据每次注射成型件数需要满足的最大注射量，锁模力，经济性等选择合适的注塑机。（2） 从现有设备中选择比较合适的注射机。2.3.2 注射机的选用原则（1）塑件和浇道凝料的总容量（体积或重量）要小于注射机额定容量的0.8倍。（2）模具成型时用的注射压力要比所选用注射机的最大注射压力小。（3）模具型腔注射时所产生的压力必须比注射机的锁模力小。（4）模具的闭模高度应在注射机最大、最小闭合高度之间。（5）模具脱模取出塑件所需的距离应小于注射机的开模行程5。2.3.3 最大注射量的计算拟设为一模两腔，假设浇道凝料为10cm3。实际的注射量为： Vn Vmax=nVp+Vf=(214.802+10)cm3=39.604cm3 (2-1)式中： Vn注射公称注射量（cm3）； Vmax实际用塑料时的最大注射量（cm3）； Vp单个塑件的体积（cm3）； Vf浇道系统的体积（cm3）； n型腔数目。按注射容量为理论注射容量的80%计算得： Vn=39.6040.8（cm3）=49.505cm32.3.4 锁模力的计算 单个塑件的投影面积为：S=4840.85mm2=48.4085cm2,假设浇道投影面积为10cm2。 常见塑料模腔的平均压力表如表2-1表2-1 常用塑料模腔平均压力3塑件特点举例型腔平均压力Pc/MPa容易成型的塑件PE、PP、PS等薄厚均匀的日用品、容器类25一般塑件模温较高下，成型壁薄容器类30中等粘度塑料及有ABS、POM等有精度要求的零件，35续表2-1精度要求的塑料如壳体类高粘度塑料及高精度难充填的塑料高精度的机械零件，如齿轮、凸轮等40 由于冰箱用塑料配件属于均匀的日用品，并且选择的材料为聚丙烯，所以型腔的压力区为25MPa来进行计算锁模力。 （2-2） =1.1（）2510-3（KN） =293.747KN 式中： Fn注射机的额定锁模力(KN)； Fz型腔的理论锁模力(KN)；k为安全系数，通常取1.11.2；Pc模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa）； A塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积(mm2)；Ap单个塑件在分型面上的投影面积(mm2)；Af浇注系统在分型面上的投影面积(mm2)。 按锁模力为理论值的80%可以得到理论锁模力的大小为： Fn=Fz/0.8=293.7470.8=367.183KN2.3.5 注射压力的计算 注射压力是成型时柱塞或螺杆作用在熔体上的压力，按以下原则选取：（1） 注射机最大注射压力应大于所需的注射压力；（2） 螺杆式注射机的注射压力小于柱塞式注射机的注射压力；（3） 压力范围取70150MPa。 PPn （2-3）式中： Pn注射机的公称压力（KN）； 塑件成型所需的注射压力（KN）。2.3.6 最大注射成型面积的计算单个塑件在分型面上的投影面积为48.4085cm2,浇道凝料的投影面积为10cm2。注射模具的成型面积为： An A = nAp + Af = 248.4085+10(cm2)=106.81cm2 (2-4)式中： A塑件和浇注系统在分型面上投影面积之和（cm2）； Ap单个塑件在分型面上的投影面积（cm2）； Af浇注系统在分型面上的投影面积（cm2）； An注射机最大注射成型面积（cm2）。2.3.7 注射机的选择综合考虑实际注射量应在额定注射量的80%和锁模力的大小，初选海天牌注塑机，额定注射量为60cm2的卧式成型机XS-ZY-60。该设备的技术规范见表2-2。 表2-2 XS-ZY-60注射成型机的技术规范5注射装置螺杆直径/mm30锁模装置锁模力/kN400螺杆转速/ r/min-10200顶出力/kN12理论注射容量/ cm360模板行程/mm250注射压力/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定位孔直径/mm80电气油泵电动机功率/kW11定位孔深度/mm10加热功率/kW4.7喷嘴伸出量/mm20其他机器质量/t3喷嘴球半径/mm10外形尺寸（LWH）/mmm4.01.41.6拉杆间距（HV）/(mmmm)220300注塑方式螺杆式喷嘴口孔径/mm3.5合模方式液压顶出行程/mm702.4 初步设置型腔数目及布置可以根据锁模力、最大注射量、塑件精度或经济性等确定确定型腔的布置方式。塑件的生产批量大，从经济方面考虑应使用一模多腔注射模具。但考虑到有侧向分型，两端都需侧向抽芯，因此采用一模两腔。确定了型腔的数目以后，然后确定型腔在模具上的排列方式。型腔的排列方式的改变，往往会影响模具浇注系统和模具的大小。在确定型腔的配置形式遵循的原则：（1）尽量采用平衡式排列，这种方案能够保证成型中的进料平衡，使制件的质量稳定可靠，还可以简化设计；（2）型腔的布置相对于浇口位置应尽量对称，以免成型时因分型面处的偏载而发生溢料；（3）型腔的排列应紧凑，以免减小模具外形尺寸5。本次设计为一模两腔，在注射时，所有的型腔都是均匀进料并同时充满的，避免了流动的不平衡，从而可以获得尺寸相同、性能一致的塑件。型腔布置如图2-1所示 图2-1 一模两腔2.4.1 按注射机的最大注射量确定型腔数目 （2-5）式中，Vg是注射机最大注射容量（cm3）； Vj是浇注系统冷凝料量（cm3）； Vz是单个塑件的容积（cm3）。2.4.2 按注射机的额定锁模力确定型腔数目 （2-6）式中，F是注射机的额定锁模力（N）； Pm是塑料熔体对型腔的平均压力（MPa）； Aj是浇注系统在制品分型面上的投影面积（mm2）； Az是单个塑件在分型面上的投影面积（mm2）。2.4.3 按塑件的精度要求确定型腔数目 生产经验认为，增加一个型腔，塑件的精度会下降4%，一般n4时，则生产不出高精度塑件。因此确定型腔数目时应满足以下条件： （2-7）式中，L是塑件的基本尺寸； 是塑件的尺寸公差，为双向对称公差标注； 是单型腔注射时塑件可能产生的尺寸误差百分比，POM的数值为，PA66为，PE、PP、PC、ABS、PVC等结晶型塑料则仅为。式（2-7）简化可得型腔数目为 （2-8） 综合上面几项分析，本次设计采用一模两腔。2.5 浇注系统浇注系统是指模具中塑料熔体由注射机喷嘴至型腔之间的进料通道。设计浇注系统时应注意以下问题：1)要考虑塑料的工艺特性。2)设计时应预先分析熔接痕的位置对塑件质量的影响。3)防止型芯的变形或嵌件的位移。4)尽量减少浇注系统冷凝料的产生，减少原材料的损耗。5)浇口的设置要便于冷凝料的去除，不影响塑件的外观。从给出的塑料制件来看，不仅要保证塑件的外观质量要求，也要考虑浇注系统设计的几项原则，选用普通冷流道浇注系统，由于是一模两腔，因此需要设置分流道，并采用侧浇口进料，这样利于分型面间歇排气。浇注系统包括主流道、分流道、浇口和冷料穴等部分5。2.5.1 主流道的设计由于聚丙烯的流动性较好，由表2-1选用的注射机喷嘴有关尺寸得：注射机喷嘴球半径R1=10mm；注射机喷嘴口孔径d2=3.5；由主流道与喷嘴之间的关系可以确定主流道的尺寸为：主流道球面半径R2=11mm；主流道小端直径d1=4mm；主流道凹坑深度h取4mm；主流道的出口端圆角半径r为0.5mm。主流道采用圆锥形小段直径4mm，大端直径取8mm，长度取55mm。主流道形状及其与注射机喷嘴的配合关系图2-2所示：图2-2 主流道形状及其与注射机喷嘴的配合关系1-定模板 2-浇口套 3-注射机喷嘴2.5.2 分流道的设计1） 分流道的截面形状 为了减少流道内的压力损失和传热损失，提高效率，选用圆形分流道，如图2-3所示。 图2-3 圆形流道 2） 分流道的截面尺寸 一般圆形截面的直径为212mm，因此，取分流道的始端直径为5mm、末端直径为4mm，长度为22.9mm。2.5.3 浇口的设计浇口的作用主要有以下几点：1) 塑料熔体在充满模具后，在浇口处首先开始凝固，这样可以防止熔体倒流。2) 熔体在流经狭窄的浇口时，因摩擦热产生的热量可以使熔体升温，有助于充模的完成。3)易于切除浇口尾料，方便二次加工。4)对于多型腔模具，用以平衡进料。侧浇口不仅适用于各种形状及一模多腔塑件，并且容易加工，它在试模中也比较容易修改，因此拟选浇口类型为矩形的侧浇口。侧浇口的尺寸大小由厚度、宽度和长度确定，在成型中对塑件的质量有较大的影响。浇口的厚度通常取塑件厚度的1/32/3，先取下限，试模中进行修改。也可按以下公式估算浇口厚度 h=ns(mm)=(mm) (2-9)式中： n为与塑料品种有关的系数（表2-3）； S为塑件的厚度（mm）。浇口的宽度为 （2-10）式中：A为型腔表面积（mm2）。表2-3 与塑料品种有关的系数n塑料代号n塑料代号nPE、PSPOM、PC、PP0.60.7PA、PMMAPVC0.80.9浇口长度应小于浇口的厚度h，对于一般塑件，取长度l = 0.5mm1mm,大型塑件取l=2mm3mm。因此浇口长度拟选取0.8mm。2.5.4 定位环及浇口套根据注射机定模板中心孔尺寸，定位环的直径设为55mm,浇口套公称直径为20mm。2.6 分型面的选择塑料制品在成型模具中的位置，是由模具的分型面决定的。选择设计分型面的基本原则是：分型面应选择在塑件断面轮廓最大的位置，以便顺利脱膜。因此，根据分型面的设计原则以及冰箱用塑料配件的结构形状，将模具的分型面设计在主题盖下端面处。2.7 顶出机构类型2.7.1推出方式注塑成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中脱出的机构称为推出机构，又称为脱膜机构或。推出机构的设计原则如下：1）推出机构运动的动力一般来自于注塑机的脱膜机构，故推出机构一般设置在注塑模的动模一侧。2）推出机构应使塑件在顶出过程中不会变形和损坏。3）推出机构应保证塑件在开模过程中留在设置有顶出机构的动模内。4）推出机构应尽量简单可靠，有合适的推出距离（过大会加剧模具的磨损、过小则塑件不能脱膜）。5）合模时应使推出机构正确复位。6）若塑件留在定模内，推出机构应设置在定模一侧。根据塑件质量要求和外观的特征，由于塑件外形比较简单，因此使用多个推杆完成塑件的推出，这种方法结构简单、推出力均匀平稳，推出可靠。根据推杆布置许可空间，每个塑件设4根推杆，共8根；直径为7mm，长度为120mm。2.7.2 复位装置常用的复位机构有弹簧复位机构和复位杆复位机构。因为弹簧复位机构不可靠，所以在此处选用复位杆复位，公称直径为12mm。2.7.3 顶出机构的导向顶出机构的导向装置可选用顶板导柱和导套导向两种（两套，对称布置），导柱、导套公称直径为15mm。2.7.4 拉料杆、顶出距离选用Z形拉料杆，直径为8mm。为确保顶出时塑件能完全脱离动模，顶出距离不小于15mm。2.8 侧向分型与抽芯机构斜导柱侧向分型与抽芯机构的优点包括结构比较紧凑、动作稳定可靠、制造加工方便，是侧向分型与抽芯机构中最常用的。因此拟选定斜导柱侧滑块抽芯机构成型。(1) 抽芯距一般抽芯距等于侧孔式侧凹深度so加上加工余量23mm，即 （2-11）所以抽芯距取5mm。(2) 斜导柱的倾斜角抽芯距、开模行程和斜导柱受力等都能影响斜导柱倾斜角的大小。在生产中，一般取=10o20o,不宜超过25o。拟选定为15o。(3) 斜导柱的直径考虑到抽拔力和倾斜角不大，这里工作部分直径初步定为16mm。(4) 最小开模行程和斜导柱工作部分的长度最小开模行程：。 （2-12）斜导柱工作部分长度： （2-13）(5) 滑块的设计1）滑块与型芯采用镶拼结构。2）为保证再次合模时斜导柱能准确地插入斜滑块中，抽芯动作完成后斜滑块必须有准确的位置。该模具采用挡块定位形式。(6) 压紧块压紧块用于在模具闭合后锁紧滑块，承受成型时塑料熔体对滑块的推力，以免斜导柱弯曲变形，但开模时，又要求压紧块迅速让开，以免阻碍导柱驱动滑块抽芯，因此压紧块的楔角，应大于斜导柱的倾角，一般取 (2-14)因此取a,为17o。2.9 模温调节系统模具温度调节系统直接影响着塑件的质量和生产效率。当模具温度要求超过80oC时或大型模具，则需设置加热系统。由于该塑件的材料为聚丙烯，要求模具的温度应为4070oC,因此，模具不需设置加热系统，仅在模具中设置温度调节系统即可。模具温度调节系统对生产效率的影响主要由冷却时间来体现。为保持模温恒定，在每一循环中，必须由冷却系统把熔体的热量带走。因此，模具的冷却时间主要取决于冷却系统的冷却效果。模具的冷却时间一般约占整个注射周期的2/3，因此缩短成型周期中的冷却时间是提高生产效率的关键，所以要设置冷却系统。初步设计为2条冷却水路，管道直径为10mm,水路分别位于塑件的上下位置，具体形式如图2-4所示。图2-4 冷却水道2.10 排气方式塑料熔体在充填模具型腔的同时，必须将浇注系统和型腔内的的空气及成型过程中产生的气体排出模外。设计模具时必须考虑型腔的排气问题。由于制件为小型零件，一模两腔，所以利用分型面、推杆、型芯的配合间隙排气即可。不必单独考虑排气方式。2.11 模架结构方案根据塑件的要求、塑料的成型特点以及型腔的布局。初选的模架为：A2540型标准模架。表2-3 A2540-505070GB/T12555-2006 代号WLAB2540250400300481504050C70253525251520110130194200380348254344220M3M428034425204M124M82M64M4第3章 注射成型分析3.1 模型导入首先用Pro/E软件对塑件进行三维建模，然后将其保存为STL格式的文档，然后将STL文件导入Autodesk Moldflow CAD Doctor 中进行模型分析前处理，缝合实体的自由边，移除制件的微小圆角、台阶等。通过在Autodesk Moldflow CAD Doctor 中对模型进行简化转换之后，在Autodesk Moldflow Insight 中新建工程，将模型导入到工程项目中。对模型进行网格划分结果如图3-1所示，网格统计结果如图3-2所示： 图3-1 网格划分结果 图3-2网格统计结果从网格统计信息可以看到网格存在缺陷，纵横比太大，存在相交单元，完全重叠单元；没有自由边、多重边单元、配向不正确的单元，并且连同区域为1；匹配率达到93.5%，此网格质量比较高。采用网格工具对网格进行修复结果如图3-3所示：图3-3修复后的网格统计结果从图可以看出，经过网格修复后，匹配百分比与相互百分比都有所提高，而且修复了相交单元和完全重叠单元，并改善了纵横比。3.2 成型窗口分析利用成型窗口的分析结果可以确定能够生产合格产品的成型工艺条件范围。如果位于这个范围中，则可以产生出质量较好的塑件1。通过成型窗口分析的最终结果如图3-4所示：图3-4 最佳成型工艺参数因此推荐的模具温度：80.00；推荐熔体温度271.79；推荐注射时间：0.4239s。3.3 充填分析Moldflow 2012 中的充填分析可以对塑料熔体从开始进入型腔直至充满型腔的整个过程进行模拟。根据模拟结果，可以得到塑料熔体在型腔中德充填行为报告，获得最佳浇注系统设计，主要用于查看塑件的充填行为是否合理，充填知否平衡，能否完成对塑件的完全充填等1。3.3.1 浇注系统的建立建立一模两腔的模型如图3-5所示，网格统计结果如图3-6所示。 图3-5一模两腔流道布置结果 图3-6网格统计结果3.3.2 分析计算对模型进行充填分析，充填结果摘要见表3-1。表3-1 充填结果摘要时间（s）体积（%）压力（Mpa）锁模力（tone）流动速率(cm3/s)状态0.023.3810.580.0252.69V0.046.5217.500.1361.78V0.0610.2617.850.1461.75V0.0914.0218.200.1561.85V0.1117.7918.460.1761.83V0.1321.3118.640.1861.890.1525.1218.880.2061.81V0.1728.8019.000.2261.99V0.1932.3919.090.2462.00V0.2136.2719.200.2661.99V0.2339.8319.300.2861.94V0.2543.5719.350.3162.00V0.2847.8119.640.3361.99V0.3051.4419.510.3662.00V0.3254.9019.570.3862.00V续表3-10.3458.3819.630.4062.00V0.3662.0719.680.4262.00V0.3866.1719.750.4562.00V0.4069.4219.810.4762.00V0.4273.1219.870.5062.00V0.4577.0119.920.5362.00V0.4780.6619.980.5762.00V0.4984.4420.120.6562.00V0.5188.0120.460.8662.00V0.5391.6420.651.0062.00V0.5595.3820.901.1862.00V0.5798.9321.181.4262.00V0.5799.0621.181.4261.80V/P0.5799.2420.751.4459.77P0.58100.0020.191.4259.77已充填 说明：V=速度控制 P=压力控制 V/P=速度/压力切换3.3.3 充填分析结果充填时间图3-7为充填时间分析结果。充填时间为1.385s，时间较短。并且从充填结果图中可以看出，两个型腔的充填是同时完成的，较为合理。图3-7 充填时间（2）速度/压力切换时的压力通过压力图观察力的大小和分布。注射保压切换应在注射完成95%99%之间。如果小于95%，可能导致保压不足，出现缩印、缺料等缺陷。结果如图3-8所示，在每个型腔的一个侧孔处存在微小的灰色区域，表示在速度/压力切换时，该区域仍未充填完全，与充填分析的结果一致，基本符合要求。图3-8 速度/压力切换时的压力（3）流动前沿温度合理的温度分布应该是大致相同的，即模型的温度差不能太大，一般允许值为20。图3-9所示为该模型充填分析的流动前沿温度结果。从图可以看到模型的温差在1以内，在可以接受的范围内，符合要求。图3-9 流动前沿温度结果（4）塑件的总体温度温差的存在会引起塑件的收缩和翘曲，因此希望塑件中的熔体总体温度均匀一致。如果温度分布范围窄，表明结果好。分析结果如图3-10，从图可以看出，塑件总体温度为276.0，最低温度为267.7，材料推荐熔体温度为200280。符合温度范围。图3-10 塑件的总体温度（5）注射位置处压力：XY图注射位置处压力变化曲线可以用于查看注射时需要多大的注射压力。如图3-11所示，当聚合物熔体被注入型腔后，压力持续增高。图3-11 注射位置处压力：XY图（6） 剪切速率，体积由图3-12可以看出，最高剪切速率约为107100（1/s),比材料的最大剪切速率高，需要对浇注系统进行修改。图3-12 剪切速率，体积(7)壁上剪切应力从图3-13可以看到壁上最大剪切应力为0.4504MPa,但材料允许的最大剪切应力为0.26MPa。出现在浇口位置，因此需对浇注系统进行修改。图3-13壁上剪切应力（8）充填末端压力充填结束时的压力属于单组数据，该压力图是观察塑件的压力分布是否平衡的有效工具。由图3-21可以看出，充填压力平衡。图3-14充填末端压力（9）压力压力分布图如图3-15所示，可以看出，在充填过程中，塑件压力变化均匀，符合要求。图3-15压力（10）锁模力曲线锁模力对充模是否平衡、保压压力等非常敏感。由图3-16可以看出，最大锁模力为1.438T，小于注射机最大锁模力。符合要求。图3-16锁模力曲线（11）气穴由图3-17可以看出，制件有多处气穴，应进行修改以减少气穴的产生。图3-17 气穴（12）熔接线从图3-18可以看出，在塑件表面有少量熔接线，而且都不是明显的，基本上是可以接受的。图3-18 熔接线3.3.4 优化填充方案根据以上分析结果可知，主要存在以下几个问题：1.指定流动速率大于最大注射机注射速率。需要重新设计注射机参数。2.体积剪切速率和型腔壁上剪切应力较大，需对浇注系统进行修改，增大浇口尺寸。3.塑件表面有多处气穴，因此，需要减少塑件厚度。3.4 保压分析在Moldflow 2012 软件中，保压分析的目的是为了获得最佳的保压阶段设置，从而尽可能地降低由保压引起的塑件收缩、翘曲等质量缺陷。保压分析阶段分为压实阶段和倒流阶段1。3.4.1 分析计算保压分析阶段信息如表3-2所示。表3-2 保压分析阶段信息 说明：P=压力控制时间（s)保压（%）压力（MPa）锁模力（tonne)状态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压力已释放10.5933.540.008.49P11.9838.220.000.00P续表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 结果分析（1） 注射位置处压力从图3-19可以看出，在速度/压力切换点前，压力为21.18MPa，在速度/压力切换点，压力降为17.29MPa，然后一直维持到10s后降为0。与预设的保压曲线相似。图3-19注射位置处压力（2） 顶出时的体积收缩率一般情况下，顶出时塑件的体积收缩率应分布均匀，且控制在3%以内。从图3-20可以看出，塑件顶出时的体积收缩率为10.60%15.59%之间，且分布不太均匀，所以没有达到预定的要求。图3-20 顶出时的体积收缩率（3）冻结层因子从图3-21可以看出，制件冻结时间总计为30.42s,从动画中可以看出浇口在16.24s时冻结，剩余的时间分流道和主流道开始冻结。图3-21冻结层因子（4）锁模力曲线图3-22所示为该模型的锁模力曲线图。从图中可以看出模型充填时的锁模力最大值为11.89t,远小于注射机的最大锁模力。图3-22锁模力曲线（5）压力从图3-23可以看出进料口的最大压力为21.18MPa,小于注射机的最大注射压力。图3-23 压力3.4.3 优化保压方案根据以上分析结果进行工艺参数的调整，调整保压曲线。3.5 冷却分析Autodesk Moldflow 软件中，冷却分析用来模拟塑料熔体在模具内的热量传递情况，根据分析结果判断塑件冷却效果的优劣，然后对冷却系统进行优化，缩短塑件的成型周期，提高生产效率，提高塑件成型的质量1。3.5.1 分析计算冷却过程信息见表3-3所示。表3-3 冷却过程信息外部迭代周期时间（秒）平均温度迭代平均温度偏差温度差迭代温度差偏差回路温度残余135.0001115.00000000.0000001.000000135.0001430.00000000.0000001.000000135.000818.80881500.0000001.000000135.000711.28673000.0000001.000000135.00042.77114500.0000001.000000135.00020.00656900.0000001.000000135.00000.00035100.0000001.000000235.000110.99500700.0000001.000000235.00000.00323100.0000001.000000235.00030.00416800.0000001.000000335.000150.24316300.0000000.006152335.00000.00270400.0000000.006152335.00010.00171100.0000000.006152435