小型电视机外壳注塑工艺分析及模具设计VIP

目 录摘要：1关键词：11 前言31.1 我国模具及CAD/CAM/CAE应用现状31.2 现代模具行业对设计人员的基本要求51.3 塑料模具设计流程51.3.1 产品要求51.3.2 塑料模具设计61.3.3 试模分析产品缺陷的产生和解决方案61.4 小型电视机外壳模具设计思路71.4.1 小型电视机产品的形体结构设计71.4.2 小型电视机产品的模具结构设计分析71.4.3 小型电视机产品的模具结构设计72 小型电视机外壳模具工艺分析82.1 产品数据82.2 壳体常用材料及应用上需要注意事项92.3 样品分析102.3.1 样品壁厚检查(料厚均匀性分析)102.3.2 脱模角检查(拔模角分析)112.3.3 样品各成型面的检查(机构分析)112.3.4 样品分型面的确定(分型面分析)122.3.5 浇口进料形式确定(浇口分析)132.4 小型电视机外壳注射机的选择162.4.1 选择注射机时应注意的问题162.4.2 根据注塑量初选注塑机163 小型电视机外壳模具结构设计173.1 模具材料的选择173.2 浇注系统的设计183.2.1 主流道的设计193.2.2 分流道的设计203.2.3 浇口的设计213.2.4 冷料穴的设计223.3 工作零件设计223.3.2 型芯设计233.3.3 工作零件的工作尺寸计算233.3.4 弯销侧向分型动作原理及设计要点253.3.5 设计斜推结构时需注意的几个要点263.3.6 滑块设计263.3.7 导滑槽设计273.3.8 滑块的定位装置283.4 确定模板厚度283.4.1 确定公模板283.4.2 确定母模板厚度283.5 确定模具冷却系统283.6 脱模机构的设计303.7 导向机构的设计303.7.1 导向机构的功用303.7.2 导向机构的设计303.8 模架313.9 典型零件的加工313.10 装配343.11 试模354 注塑机各个参数的校核 364.1 塑件锁模力校核364.2 注射压力的校核364.3 模具安装尺寸校核364.4 开模行程的校核364.5 模具与注射机安装模具部分相关尺寸的校核375 结论37参考文献38致谢3939小型电视机外壳注塑工艺分析及模具设计学 生：向 立指导老师：杨文敏（湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128）摘 要：小型电视机外壳的材料为ABS，本毕业设计主要设计了该外壳的注射成型模具。本模具主要采用一模一腔和四导柱的模具结构，镶块型芯的形式。但是不足之处在于侧向抽芯部分是在定模与动模之间各一半，这样给模具型腔和型芯的加工带来不便之处，在成型侧面的槽时采用小镶块的形式定位在动模上，很容易使模具产生溢料的现象。本模具主要由模仁滑块镶件、斜销、模板、模滑块座等组成。具有高质量、高性能、高精度、高效率、自动化和低成本的优点，适用于成批大量生产。关键词：ABS；一模一腔；注射成型；滑块型芯；大量生产；The Analysis of the Injection Process and Design of the Mould for the Shell of TelevisionStudent: Xiang Li Teacher： Yang Wenming(Oriental Science & Technology College of Hunan agricultural University, Chang Sha 410128,China)Abstract: Small TV shell material for ABS, this graduation design, the main design of the shell injection molding. This mould mainly adopts a mold a cavity and four guide pin die structure, and set pieces cores of form. But there is room for lateral core-pulling partly in fixed mode and dynamic model between each half, so give mold cavity and cores of processing bring inconvenience; When the slot in molding side by small set piece in the form of dynamic model, positioning mold makes it easy to produce the phenomenon of overflow. This mould mainly by the mould kernel slider set piece, oblique pin, template, mould the slider seat etc. With high quality, high performance, high precision, high efficiency and automation and low cost advantages, suitable for mass production batches。Key words: ABS；a mold a cavity；injection molding；pieces cores；mass production batches； 1 前言1.1 我国模具及CAD/CAM/CAE应用现状模具是制造业中用量最大、影响面广的工具产品，工业产品的零件粗加工的75%、精加工的50%及塑料零件的90%由模具来完成。随着钢铁时代向聚合物时代过渡，工业及生活中使用的工程塑料、橡胶己远远超过钢铁，聚合物必须用模具成型，没有高水平的模具就没有高质量的产品;另一方面，随着产品更新换代速度加快，模具成为新产品开发的关键。计算机辅助设计(CAD)指工程技术人员在人和计算机组成的系统中以计算机为辅助工具，完成产品的设计、分析、绘图等工作，一般包括零件设计、装配设计、复杂曲面设计、图样绘制等。计算机辅助制造(CAM)指NC程序编制、包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及NC代码的生成等。注射模计算机辅助工程(CAE)技术是利用塑料加工流变学、传热学、数值计算方法和计算机图形学等理论，对注射模浇口及流道的配置和尺寸、冷却管道的尺寸、布置及联接方式、塑料熔体在模具中的流动、充填、冷却情况等进行定量分析和模拟。CAD、CAM的概念是在50年代末60年代初，由美国麻省理工学院教授提出的。从60年代中期到70年代中期，针对某个领域的CAD系统蓬勃发展。之后随着计算机的应用发展，深入到生产各领域。欧美许多模具生产企业较早地将CAD/CAM应用到生产实际中。国外CAE技术是1983年以后开始研发的，是CAD/CAM的进一步发展。将高新技术应用于模具的设计与制造，已成为快速制造模具的有力保证。我国注射模成型工艺发展了近50年，但是由于塑料制品的多样性、复杂性和工程技术人员经验的局限性，长期以来，工程技术人员很难精确地设置制品最合理的加工参数，选择合适的塑料材料和确定最优的工艺方案。传统模具开发流程为概念设计-产品设计-模具设计-模具制造-设置工艺参数-试模-生产。传统方法在开始大规模生产前由于仅凭经验设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅要工艺师重新设置工艺参数，甚至还要设计师调整塑料制品和模具设计方案，修改模具。重复各个步骤增加了生产成本，影响模具质量，同时延长了制品生产时间。我国的模具行业是应用CAD/CAM较早的一个领域，但就整个行业而言，至今具有较完备集成环境的企业较少。目前在该行业具有代表性的是在设计、制造及管理等部门部分或单独采用了CAD、CAM等技术。虽然这些技术在应用初期对提高产品设计水平、增加企业活力起到了积极的促进作用，但随着产品更新换代速度不断加快、同行业竞争加剧及市场不断扩大，客户对产品质量、成本、制造周期要求不断提高，原来分散独立使用已不适应发展需要。我国是制造业大国，在新一轮国际产业结构变革中，我国正逐步成为全球制造业的重要基地之一。“以信息化带动工业化，发挥后发优势，推动社会生产力的跨越式发展”是国家的发展战略。应用高新技术，特别是信息技术改造传统产业、促进产业结构优化升级，将成为我国今后一段时间制造业发展的主题之一。我国CAD/CAE/CAM等现代制造技术的研发与应用起步晚、基础差。80年代初，机械CAE技术中的有限元法被成功地应用到注射成型分析过程中，逐步形成了注射模CAE系统。注射模CAE技术是力学、流体、热学、高分子材料、注射成型工艺、注射模设计、有限元分析和计算机等多学科相交叉的新兴学科。国际市场上出现了一些商品化注射模CAE软件，如美国Actech noofgy公司的C-mold、澳大利亚MF公司的MoldFlow等。近十来年CAE技术也已走向成熟。国内是在“八五”期间才开始注射模CAE技术的研究、开发工作，近年来也陆续出现了有自主知识产权的注射模CAE软件，如郑州工业大学国家橡塑模具工程研究中心开发的Z-MOLD等。“九五”期间科技部同国家经贸委等部门实施“CAD应用工程”，现己成功地实现了“甩图板”，并在部分企业进行了CAD等技术的应用试点与示范，现代技术的开发和应用有了良好的起步和发展，“十五”期间国家将投入8亿元实施信息化工程。同时在CAD/CAE/CAM等软件方面拥有了自主知识产权的软件，如北航海尔CAXA系列软件、上海交大申模公司的三维有限元分析系统、吉林金网格模具工程研究所研究的模具CAD/CAE/CAM一体化等。虽然国外软件的应用在我国模具行业中仍占主要地位，但可预计国产的CAD/CAE/CAM软件将在我国模具工业中发挥越来越重要的作用。在CADC/AE/CAM研究及应用上，我国处于起步阶段，CAD真正应用不超过十年，CAM也仅是近些年逐步开始应用，CAE的应用仅限于为数不多的较大模具企业应用，还处于探索阶段。随着全球经济的发展，新的技术革命不断取得新的进展和突破，技术的飞越发展已经成为推动世界经济增长的重要因素。市场经济的不断发展，促使工业产品越来越多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展。为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期，生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备模具的要求越来越苛刻。没有计算机辅助技术的支持，就不可能适应上述两方面的要求。本文的课题来源于企业生产实践，通过以小型电视机外壳为例，研究CAD/CAE/CAM在塑料制品及塑料注射模设计、模拟、加工中集成设计的全过程的模式。以AutoCAD、Pro/E和Model Flow(CAE)三种流行软件为主来设计小型电视机外壳，完成设计全过程及设计模式。通过本文小型电视机外壳精密模具设计，可以看到模具行业中对设计人员及现代设计方法的要求。31.2 现代模具行业对设计人员的基本要求生产周期短，效率高，品质高，是现代模具的典范，发展的方向是高速、高效、准确地完成客户所需要的模具，对模具设计人员的要求就更加严格。设计的不合理，生产出来的产品就不可能过关，这是很简单的道理。要做一个合格的设计员就要准确无误地分析产品原始档案，与客户之间沟通，即要尽量满足客户的需求,又要合理的简化模具结构，来降低模具的成本。对于设计人员来说，除了有强有力的理论基础，还必需具备软件应用能力，掌握与工作紧密相关的软件是每个设计人员必经之路。软件的运用是一种技能，熟练的软件应用能力，能给你的工作带来事半功倍的效果。除了要求生产设备自动化，智能化外，还要求设计人员要有良好的职业素质及工作能力，才能生产高精度的产品，在最短的时间内，生产出最让客户满意的产品。设计人员基本要具备以下几个方面的能力:(1)熟练的软件应用能力;(2)产品的分析，消化原始资料，对客户的产品图进行检测，查看是否有不可成型，妨碍机构运动、壁厚不均匀、能造成产品的不良缺陷等的能力;(3)设计结构及模具材料的选用的能力;(4)模流分析(Mold Flow)能力，分析结果直接影响到成品的质量;(5)设计后要预知将产生的缺陷，及补救方案，不能在产生缺陷后无法修改模具，而使模具报废等严重问题。1.3 塑料模具设计流程良好的设计流程是设计出准确合理的好产品的基础，制订模具设计流程是使模具设计规范化、制程化的保证，是适应模具交货期短，缩短模具设计时间的必由之路。塑料注射模计算机辅助设计制造流程:塑件三维建模模流分析塑料产品装配模具结构设计生成模具工程图模具关键零件数控加工关键零件数控电加工模具装配调式。1.3.1 模具要求(l)接到的执行单从模具执行单上审查产品的所有要求，其中包括:产品图;要求产品的模穴数;塑料材质;有时会提供模具的大小，进料位置，有倒勾时，还会要求做斜销还是滑块。(2)接到的2D和3D产品图处理，包括:如果接到的产品图是2D图，则要必须先将2D图转化为3D图(用Pro/E或UG软件)，即根据产品的2D图建构产品的3D模型图;如果有了产品的3D模型图，模具3D设计人员必须检查3D模型图的外观，成品的平均壁厚是否有壁厚不均的地方会产生缩水，成品的拔模角是否有利于开模，成品的结构是否有利于产品成型。如果产品的3D模型图有以上的问题存在，要先修改成品的问题。1.3.2 塑料模具设计经过以上的产品图处理之后转入模具设计阶段，包括:(l)产品成型分析MoldFlow(CAE);(2)2D模具结构图绘制(AutoCAD);(3)3D模仁成型部分拆制(Pro/E);(4)模具零件图的拆制。模具零件图也就是所说的模具加工图，是根据模具2D图和3D图拆制的模具零件图。包括模板图、滑块座图、斜撑销图、模仁图、滑块图、斜销图等，还有推杆备料明细表、五金零件备料明细表、出图明细表等。其中前三部分工作同时进行。1.3.3 试模分析产品缺陷的产生和解决方案要预知将产生的缺陷及补救方案，不能在产生缺陷后无法修改模具。小型电视机外壳属薄壳件，薄壳件加工成型的质量缺陷主要表现在塑件的翘曲变形、表面缩痕和流痕等问题上，对于这些问题，合理地设置工艺参数起着决定性的作用。以翘曲变形为例进行分析:影响塑件变形的因素(工艺参数)主要有:模具温度、熔体温度、浇口尺寸、注射速率、保压压力、保压时间，同时还要考虑模具温度和熔体温度的交叉因素、熔体温度和浇口尺寸的交叉因素对翘曲变形的影响。通过CAE模拟分析，找出上述这些因素最佳工艺参数的组合，以改善和消除塑件的翘曲变形，提高塑件的质量。1.4 小型电视机外壳模具设计思路小型电视机产品的机构设计是实现产品功能的关键，这不仅需要与产品外观相协调，更要考虑后序的生产装配、喷涂、喷绘、模具设计制造等各方面。1.4.1 小型电视机产品的形体结构设计牵扯知识范围十分广泛，主要有材料的选用、模具结构设计、表面处理、加工手段、包装装潢几个方面，这此因素的运用直接影响着小型电视机产品的生命和外观形象的变化。可以说设计者的水平高低决定了产品的生命力和产品档次高低，高档次产品不一定是高造价，运用低造价设计出高档次的产品是设计者水平高素质的体现。1.4.2 小型电视机产品的模具结构设计分析(1)要审查造型设计是否合理可靠，包括制造方法、塑件的出模方向、出模斜度、抽芯、结构强度、电路安装(和电子工程人员配合)等是否合理;(2)根据造型要求确定制造工艺是否能实现，包括模具制造、产品装配、外观的喷涂、丝印、材质选择、需采购的零件供应等;(3)确定产品功能是否能实现，用户使用是否最佳;(4)进行具体的机构设计，确定每个零件的制造工艺，要注意塑件的结构强度、安装定位、筋骨方式、产品变形、元器件的安装定位、安装要求、确定最佳装配路线;(5)结构设计要尽量考虑模具设计和制造的难度，提高注射生产的效率，最大限度地减低模具成本和生产成本;(6)确定整个产品的生产工艺，检测手段，保证产品的可靠性。1.4.3 小型电视机产品的模具结构设计对以上所需要清楚的东西，做好工艺排序，然后进入模具结构的设计一装配图的设计。(l)3D转2D的DWG图(CAD图);(2)成品的开模分析，确定凸、定模分模面;(3)成品的结构分析，确定机构，如有倒扣的，用斜销成型或侧滑块成型;(4)成品的进浇点的分析，借助MoldFlow软件，确定浇口的形状、位置等，及注射机的选用;(5)确定模具的结构(两板模、三板模、及热浇道)，有时候根据需求而确定;(6)成品的收缩率的确定(未加收缩的，给产品在3D图中放收缩) ;(7)确定成品的开模腔数(一模多腔，要注意注射模均衡);(8)成品放缩及镜射成品图;(9)确定成品的摆放位置(模腔的排配);(10)确定模仁的大小(由于小型电视机模具结构复杂，模仁(模腔)需要单独加工);(11)画出流道及浇口;(12)确定模座大小，调用模座(13)将模仁放入模座中的适当位置:(l4)画定位圈及注射浇口套;(15)画滑块及斜销等机构;(16)画顶出机构;(17)画冷却水路;(18)画模座其它周边的结构;(19)标注模座的尺寸。2 小型电视机外壳模具工艺分析小型电视机壳体的作用:是整个电视机的支承骨架;对电子元器件进行定位及固定;承载其他所有非壳体零部件并限位。壳体通常由工程塑料注塑成型。2.1 产品数据原始资料要求:(1)由Pro/E软件生成3D图，图1是产品正面，图2是产品反面;(2)塑料材质: ABS;(3)模具腔数:一模一腔;(4)模具型式:冷流道模具;(5)生产数量:预计生产50万件。2.2 壳体常用ABS材料及应用上需要注意事项 (l)由丙烯睛、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。ABS的特性主要取决于三种单体的比率及分子结构，这在产品设计上具有较大的灵活性，并且由此产生了市场上多种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。高流动性，便宜，适用于对强度要求不太高的部件(不直接受到冲击，不承受结构耐久性的部件)，如电视机内部的支撑架等。还有就是普遍用在要电镀的部件上(如按钮，侧键，导航键，电镀装饰件等)。目前常用奇美PA727，PA757等。(2)PC(聚碳酸脂)PC是一种非晶体工程材料，具有特别好的抗击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性，PC的缺口冲击强度非常高，并且收缩率很低。PC有良好的机械性，但流动性较差，注射过程较困难。因此，如果塑件要求有较高的抗冲击性，那么选低流动率的PC材料;反之，可以使用高流动率的PC材料，这样可以优化注射过程。避免一味减少强度风险，什么部件都用PC料而导致成型困难和成本增加。高强度、价格较贵、流动性不好。适用于对强度要求较高的外壳，如翻盖小型电视机中与转轴配合的两个壳体，不带标准滑轨模块的滑盖机中有滑轨和滑道的两个壳体等，目前指定必须用PC材料。较常用Gelexanexl 1414和Samsung HF1023IM。本文小型电视机外壳采用的是ABS塑料。通常外壳都是由上、下壳组成，理论上上下壳的外形可以重合，但实际上由于模具的制造精度、注塑参数等因素的影响，造成上、下外形尺寸大小不一致，即面壳大于底壳或底壳大于面壳。可接受的面壳尺寸偏差小于0.15mm，可接受底壳尺寸偏差小于0.lmm。在无法保证零段差时，尽量使产品的面壳大于底壳。一般来说，面壳因有较多的孔，成型收缩较大，所以收缩率选择较大，一般选0.5%。底壳成型收缩较小，所以收缩率选择较小，一般选0.4%，即面壳收缩率一般比底壳大0.1%。即便是两件壳体选用相同的材料，也要在做模时，底壳取较小的收缩率。 图1 产品正面(Fig1 Product frontage) 图2 产品反面(Fig2 Product reverse side)2.3 样品分析此分析主要是在Pro/E和MoldFlow中分析。Pro/E:可进行产品设计、装配设计、模具设计、NC加工、仿真等。本例对3D图进行分析看它是否易于成型，主要有壁厚、拔模角、结构等，并大至分好分模面。MoldFlow分析目的:(1)尽早在设计阶段使用MoldFlow以获取最大的利益;(2)预先确认可能存在的问题;(3)使产品的品质比以往所做的更好;(4)使产品成本降低;(5)在相同或更短的时间内制造更多的产品。2.3.1 样品壁厚检查(料厚均匀性分析)壳体的壁厚对部件的很多关键特性的影响至关重要，包括结构强度、外观、成型及成本。设计阶段优化的壳体厚度可以降低后续可靠性测试的风险，修模的成本以及成型的困难。壁厚检查包括成品壁厚分布、平均壁厚检查、是否有过薄难以充填或过厚处。对于塑料件来说，壁厚不均会使其在注射成型时产生缩水现象。因此，当拿到样品时，应对其进行壁厚检查。对于有壁厚不均的部位要及早通知修改模型。塑件的厚度不应过厚或过薄，壁厚常取1.5mm左右，对于电视机塑件来说，最厚处应小于2mm(根据经验)。另外，要查看是否存在薄厚悬殊处，若通过计算在某一部分存在小于0.4的胶位，应建议客户加胶或自行处理。壁厚要均匀，厚薄差别尽量控制在基本壁厚的25%以内(低缩水率材料小于0.5%)，可以避免明显的翘曲、填充及外观缺陷等问题。本例Pro/E经壁厚检查分析，得知样品无壁厚不均现象。2.3.2 脱模角检查(拔模角分析)要对所有平行于模具分开的方向的面进行拔模。拔模角检查包括确认是否有拔模、须拔模处、脱模度数，角度小是否会造成成品刮伤或贴母模等。样品的脱模角决定了成品在模具开模时能否顺利脱出，是否会产生粘模等现象。所以在设计好脱模角度后还应对其进行脱模角检查。塑件在脱模方向的拔模角，视成型面深度而定，一般在0.52度之间。对于模具上动模和定模之间的擦破位，拔模角应大于1.5为好，少数也可能小于1.5，但不能没有拔模角。该工作也由Pro/E执行结果符合要求。Pro/E中拔模角度的解释:如图3，点选的平面用来确定脱模方向(平面的法线方向，远离平面一侧为正方向)，通过设定三种颜色的显示，双向显示:要以看到拔模角O、=0、0(、=的塑件表面，这些塑件拔模角的确定，决定了分型面的选择)。图3 点选平面方向7Fig3 The spot chooses the plane direction72.3.3 样品各成型面的检查(机构分析)该工作主要是检查样品各表面是否有不利于模具开模(影响脱模)的倒勾、凸台凹坑等。对于需要做到的倒勾、凸台和凹坑，可采用斜销或滑块成型。而由于设计时无意形成的倒勾(如需斜销头部成型的倒勾)，则可以改变斜销的运动方向或更改样品，即将头部倒勾以减料方式削平。此外，对于其它形式的倒勾可酌情更改样品。由拔模角分析及图4和图5上倒扣(外凸或内凹)可知，该产品需四个滑块成型，而内侧壁的二处倒勾需用斜销成型。另外，还应检查样品上是否存在无法成型之处(如薄片等)。图4 倒扣Fig4 Pours buckles图5 倒勾Fig5 Pours cancels2.3.4 样品分型面的确定(分型面分析)样品的分型面应有利于产品的成型和脱模，并且分型线不应该存在有尖角的地方，否则模仁(成型部分，型腔、型芯单独做镶在模板里)无法加工，且产品也很难成型。因产品较大，外观光洁性要求很高，且4个侧面的外表面都有侧凹，故分型面应为曲面，4面为侧向抽芯，但为了外观要求，应做成整体滑块。如图6所示粗线即为侧向抽芯后在产品上形成的接合线，夹线沿着产品上曲面相交的交线和产品的外廓，此处夹线不设计在虚线处是因为虚线处将在矩形处产生夹线，影响产品的外观。模流分析夹线包围集中在中间小孔处，加小型芯成型以利于排气，后部已用滑块成型。模具分型线设计原则一般选在塑件的最大轮廓线上，因此采用切片法寻找最大轮廓线。其具体思想是根据分型方向形成一系列切面然后计算出所有切面同塑件模型相交的闭合轮廓线，再提取每个轮廓线上的最左和最右点，连接这些点形成塑件轮廓的分型线。这种方法适合带有自由曲面的塑件，如电视机壳表面。图6 分模面（Fig6 Minute mold surface）2.3.5 浇口进料形式确定(浇口分析)浇口的类型很多，常见的有侧浇口、点浇口、潜伏式浇口、扇形浇口等多种，根据其特性来选择使用的不同场合。浇口一般都较细小，因此流动阻力很大，细微的变化都会对塑料熔体的充填产生很大的影响。浇口设计主要有浇口的数目、位置、形状和尺寸的设计。浇口的数目和位置主要影响充填模式，而浇口的形状和尺寸主要影响熔体流动性质。浇口的设计一方面应该保证提供一个快速、均匀、平衡、单一方向流动的充填模式，另一方面应该避免射流、滞流、凹陷等现象。注射模CAE技术主要在两个方面体现了现代制造技术的优势，首先是封闭型腔内的熔体流动成型过程分析，其次是满足成型工艺参数的模具及注塑机的机构运动控制分析。利用注塑成型分析软件，可以很方便地通过注塑成型模拟，获得熔体的流动前沿动态视图。透过模具内部，可以检查所指点的任一点模具温度和压力，给设计者进入整个加工过程的真实感受。通过注塑成型流动模拟，不但可以分析塑料制品在模具型腔中的温度场、压力场，还可以预测熔接缝和气穴的形成部位。针对模拟分析存在的问题，可以借助于3D计算机造型系统修改制品设计，或修改模具设计。利用先进的CAE工具，可以提高塑料制品的质量，避免模具返工和修改设计，节省时间和金钱。塑料注射成型充填模拟软件都是采用基于中性层模型的有限元/有限差分方法。所谓中性层就是假想的位于模具型腔和型芯中间的层面，但在应用上有较大局限性，将被型腔表面模型取代。了解所应用的塑料特性后，对初选浇口时有一定的作用。利用MoldFlow进行分析时软件将自动应用数据库中的塑料数据进行分析。如图7浇口位置分析图。图7 浇口位置分析图Fig7 Runner position analysis其主要分析内容:初步设定浇口位置后，分析塑件的填充效果、是否有短射、流动温度差(浇口处与最终成型处温度差愈小愈好)等，播放小图标，可表现动画效果，如塑料流动过程等。(1)充模时间:指浇注塑料从浇口到当前位置的注塑流动时间。它的主要用途为确定浇注路径的平衡性和用于理解熔接痕和气囊的形成。如图7所示，红色表示此地方温度最高(温度过高，易发生熔体破裂)，之后温度降低，最后充满处温度最低为蓝色，表明温度是随时效变化的。充模时间1.94s。另外,从填充时间的结果可以看出是否发生短射，可根据情况调整浇注系统设计和注射工艺参数来改善。从填充时间的动态图可以了解各个时刻塑料熔体在模具型腔内的流动状态。平衡的流动状态，每股料流将同时到达型腔未端;不平衡的流动状态，将会引起某些区域还未填满而另一区域己经产生过保压，使该区域的密度比其它区域大，质量大造成材料的浪费和机械性能的差异。(2)压力下降:表示从浇注口到当前位置的压力差值。从压力分布的结果可以了解型腔内压力的分布情况。在平衡流动状态下，压力总是从浇口到型腔未端逐步降低。若压力在型腔与浇口间产生突变，也就是流动不平衡，将会使塑件内部产生内应力，造成产品顶出后变形或使用中发生应力破坏。可以通过调整浇口的位置、大小或浇口的数量来改变型腔内压力变化的分布情况。(3)熔接痕位置:是指两股以上流动的熔融塑料前锋相接触时，由于料流前锋温度下降，接触表面不能很好地熔合。在注射成型加工中，熔接缝的产生主要是由于型腔的结构造成的，如多浇口、有型芯或有嵌件的塑件中，必然造成多股料流同时充模，然后汇聚相接而熔合在一起;另外，若塑件壁厚过厚或厚度不均、注射速率过高而形成喷射流及模具排气不良等，都会产生熔接缝。熔接痕形成的形态结构和机械性能都完全不同于其它部分的三维区域，使得熔接缝的力学性能大大低于塑件的其它部分，易产生应力集中，削弱了制品的机械性能。所有塑料加工成型中，都可能产生熔接缝。熔接缝尽管难以避免，通过这一结果与填充时间的叠加图，可以预见到熔接缝的位置和强度，再通过修改制品结构或模具设计，减轻熔接缝的不利影响，可以大大减轻熔接缝对制品强度的影响，来满足使用上的要求。在注射成型过程中，熔接痕和气泡的产生，一般而言难以避免，产生的原因是塑料流动不平衡造成的。流动不平衡与塑件壁厚和流经的路径情况有关。为减少熔接痕和气泡的产生，可以采用改变塑件壁厚的方法。熔接痕和气泡是否成为问题，要看具体情况。(4)预测质量:预测零件的最终外观质量和机械性能。如图8所示，红色代表存在质量问题，是最不理想，不能采用;黄色代表可能存在质量问题，可以接受，但不能太多;绿色代表高质量，越多越好;透明部分代表没有材料，也就是未被填充，质量得不到保证，可重新调整成型工艺参数，如压力、温度、时间等，或调整浇注系统设计。图8 质量分析图Fig8 Quality analysis chart以上CAE分析流动结果只是其中常用的一部分，但从中可以看出综合应用CAE分析结果将对优化模具设计起到一定的指导作用，使设计由经验向理论设计过渡。另外，Mold Flow在后处理时，可将分析出的结果按照需求生成Rpeort，也就是把分析结果按照自主选择的形式生成书面报表，便于对分析结果进行保存和比较分析。而远程用户则可以在不使用该软件的情况下，通过网页的形式浏览该报表，满足不同用户需求。经分析与经验本次采用一模一腔及四浇口形式。2.4 小型电视机外壳注射机的选择模具与设备必须配套使用，多数都是根据成型设备种类进行模具设计。设计模具之前，首先要选好成型设备，了解其性能，如注射容量、锁模力、注射压力、模具安装尺寸、顶出方式和距离、喷嘴直径和喷嘴球面半径、定位孔尺寸、模具最大最小厚度、模板行程、模具外形大小能否安装等。2.4.1 选择注射机时应注意的问题(1)注射机的拉杆内间距应大于模具的宽度，以便模具能顺利安装;(2)应该使模具厚度处于注射机的最小装模厚度和最大装模厚度之间;(3)注射机喷嘴的球面半径应小于模具浇口套的球面半径;(4)注射机应有足够的顶出行程。总之，应根据模具的实际情况来选择注射机，如图9所示。图9 注塑机组成简图12Fig9 Injection molding machine composition diagram 注塑模具是安装在注射机上使用的。在设计模具时，除了应掌握注射成型工艺过程外，还应对所选用的注射机的有关技术参数有全面的了解，以保证设计的模具与使用的注射机相适应。注射机是生产热塑性塑料制件的主要设备，按其外形注射机可分为立式、卧式和角式三种，应用较多的是卧式注射机。2.4.2 根据注塑量初选注塑机模具型腔能否充满与注塑机允许的最大注塑量密切相关，设计模具时，应保证注塑模具内所需要熔体总量在注塑机实际的最大注塑量的范围内。根据生产经验，注塑机的注塑量是所允许最大注塑量（额定注塑量）的80%。经Pro/E软件分析得产品的体积85.458。nm1+m2(25%75%)M (1)式中: n型腔数量m1单个塑件的质量和体积（g或）m2浇注系统所需塑料质量和体积 （g或）M注塑机允许的最大注塑量（g或）185.458+185.45860%=137.328（25%75%）M所以M171.66所以初选压力机为XSZY500注射机表1 XSZY500注射机参数表20Tabel 1 XS-ZY-500 injection machine parameter list序号项目参数序号项目参数1理论注射量（）5006最少模具厚度（mm）3002注射压力（Mpa）1457模具定位孔直径（mm）1603锁模力35008喷嘴球直径（mm）SR154移板行程5009注射速率（g/s）1405最大模具厚度(mm)45010螺杆转速（r/min）102003 小型电视机外壳模具结构设计模具结构设计包括分模线位置、滑块夹线、浇口型式及位置、顶出方式及位置、定位方式、冷却方式等。为了适应生产，常将模具做以下分解:(1)成型部分:包括模仁、滑块镶件、斜销等.(2)模座:用机构件实现开合模动作，包括模板、模滑块座等。E之后在RPO/E中对产品放缩水，再转到CAD中画组立图，定浇道形式、模穴及排布形式。再定出模仁的厚度及模座的大小。调用标准模座图成型、冷却、浇道、顶出等部分的结构，最后标注。之后用组立图拆模板。与此同时用PRO/E进行3D分模做出与成型有关部分的3D档以CAM做加工。3.1 模具材料的选择根据模具的生产条件和模具的工作条件需要，结合模具材料的基本性能和相关的因素，来选择适合模具需要的，经济上合理、技术上先进的模具材料。对于一种模具，如果单纯从材料的基本性能考虑，可能几种模具材料都能符合要求，然而必需综合考虑模具的使用寿命、模具制造工艺过程的难易程度、模具制造费用以及分摊到制造的每一个工件上的模具费用等多种因素，进行综合分析评价，才能得出符合实际的正确结论。主要指标有：(1)模具材料的基本性能。 要考虑模具材料的耐磨性、韧性、硬度和红硬性（红硬性是指模具材料在一定温度下保持其硬度和组织稳定性抗软化的能力）。还要根据实际工作条件，分别考虑其实际要求的性能，如抗氧化能力、抗压强度、抗拉强度和抗弯强度、疲劳强度等。(2)模具材料的工艺性 。模具材料的工艺性，经常考虑一下几种：可加工性；淬火温度和淬火变形；淬透性和淬硬性；氧化脱碳敏感性等。(3)模具材料的冶金质量及其它考虑因素。 冶金质量也对模具材料的性能有很大的影响，只有优秀的冶金质量，才能充分发挥模具材料的各种性能。常考虑的冶金质量指标有：冶炼质量，锻造轧制工艺，热处理和精加工，导热性，精料和制品化等。其它还要考虑选用的模具材料的价格和通用性。总之，选用高质量、高性能、高精度的模具材料的精料和制品，高效率、高速度低成本地生产高质量的模具，已经成为当前工业发达国家模具制造的主要发展趋势，我国也正在向这一方向发展。以下工作零件材料就根据以上原则选择。综上所述工作零件材料选用4CrMoV1Si。3.2 浇注系统的设计 所谓浇注系统是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动的通道，其作用是使塑料熔体平稳而有序的充填到型腔中，以获得组织致密，外形轮廓清晰的塑件。浇注系统由主流道，分流道，浇口等组成，浇注系统设计的优劣，直接影响到塑件的外观，物理性能，尺寸精度，成型周期等。 浇注系统设计的基本原则：1) 适应塑件的工艺性 为此，应深入了解塑料的工艺性，分析浇注系统对塑料熔体流动的影响，以及在充模，保压补缩和倒流各阶段中，型腔内塑料的温度，压力变化情况，以便设计出适合塑料工艺特性的理想的浇注系统，保证塑件的质量。2) 排气良好 排气的顺利与否直接影响成型过程和塑件质量，不能顺利排气会使注射成型过程充填不满或产生明显的熔接痕等缺陷。因此，浇注系统应能顺利地引导熔体充满型腔，并在填充过程中不产生紊流或涡流，是型腔内的气体能顺利地排出。3) 流程要短 在保证成型质量和满足良好排气的前提下，尽量缩短熔体的流程和减少拐弯，以减少熔体压力和热量损失，保证必需的充填型腔的压力和速度，缩短填充及冷却时间，缩短成型周期，从而提高效率，减少塑料用量；提高熔接痕强度，或使溶接痕不明显。对于大型塑件可采用多浇口进料，从而缩短流程。4) 避免料流直冲型芯或嵌件 高速熔体进入型腔时，要尽量避免料流直冲小型芯或嵌件，以防型芯和嵌加变形和位移。5) 修整方便，保证塑件外观质量 设计浇注系统时要结合塑件大小，结构形状，壁厚及技术要求，综合考虑浇注系统的结构形式，浇口数量和位置。做到去除，修整浇口方便，无损塑件的美观和使用。例如电视机，录音机等外壳，浇口绝不能开设在对外观有严重影响的外表面上，而应设在隐蔽处。6) 防止塑件变形 由于冷却收缩的不均匀性或需要采用多浇口进料时，浇口收缩等原因可能引起塑件变形，设计时应采取必要措施以减少或消除塑件变形。7) 浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小，容积也应尽量少，这样既能减少塑料耗量，又能减小所需锁模力。8) 浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称，浇注系统与型腔的布置应尽量减小模具的尺寸。3.2.1 主流道的设计 按主流道的轴线与分型面的关系，浇注系统有直浇注系统和横浇注系统。在卧式和立式注射机中，主流道轴线垂直于分型面，属于直浇注系统；在直角式注射机中，主流道轴线平行于分型面，属于横浇注系统。主流道一般位于模具中心线上，它与注射机喷嘴的轴线重合，以利于浇注系统的对称布置。主流道一般设计得比较粗大，以利于熔体顺利地向分流道流动，但不能太大，否则会造成塑料消耗增多。反之主流道也不宜过小，否则熔体流动阻力增大，压力损失大，对冲模不利。因此，主流道尺寸必须恰当。通常对于粘度大的塑料或尺寸较大的塑件，主流道截面尺寸应设计得大一些；对于粘度小的塑件或尺寸较小的塑件，主流道截面尺寸设计得小一些。主流道横截面形状通常采用圆形截面。为了便于凝料的脱出，主流道设计成圆锥形，其锥度=26，内壁粗糙度Ra小于0.4m，小端直径一般取36比注射机喷嘴直径大0.51mm，Rar+(0.5-1) mm，主流道的长度有定模座厚度确定，一般L不超过60mm。3.2.2 分流道的设计 主流道与浇口的料流通道，是塑料熔体由主流道流入模腔的过渡段，负责将熔体的流向进行平稳的转换，在多腔模中还起着将熔体向各个模腔分配的作用。 1）分流道的截面形状及尺寸 分流道截面形状和尺寸应根据塑件的结构和分流道的长度等因素来确定。由流道的效率（流道的截面积与周长的比值）分析可知，圆形和矩形流道的效率最高，即具有压力损失少的最大截面积和传热损失少的流道的最小面积，因此圆形截面的矩形截面是分流道比较理想的形状。 综合考虑，虽然圆形和矩形流道的效率最高，但由于圆形截面分流道因其以