毕业设计（论文）-基于Moldflow的手机壳体的模流分析及注塑模设计

③透明性好，无毒。

④原料配色及表面涂覆不如ABS。⑤Pc应选高流动性牌号。适用于在恶劣环境下使用的手机。(2)ABS

ABS(丙烯脂—丁二烯—苯乙烯共聚物)材料的性能特点：

①强度低，抗拉伸强度43MPa，抗弯曲强度79MPa。

②不耐温，长期使用温度不得高于60摄氏度。③流动性、着色及表面喷涂和电镀性能均好。(3)PC+ABS

PC与ABS的合成材料，取前面两者之特点，具有优良的成型加工性能，流动性好，强度较高(抗拉伸强度56MPa，抗弯曲强度86MPa)。PC+ABS材料主要用于直板机和一般外观、色彩要求高而对环境无特殊要求的翻盖机。综合各个因素考虑，由于此手机壳体属于索爱系列，色泽为明亮的黄色，是对色泽要求高的直板机，对环境无特殊要求，但需耐摔，强度应相对大一些，同时考虑到手机壳体的结构复杂，要求的精度高，为了使加工简易，选用PC+ABS。选用型号为LupoyGN-5001RFA。韩国LG公司的产品。其工艺参数如下表2-2所示：表2—2PC+ABS工艺参数密度熔融1.0395g/cm³固态1.1937g/cm³模具温度50~80℃热变形温度80~90℃熔化温度235~275℃收缩率0.5~0.7%注射压力取决于制件干燥条件90~110C，2~4小时最大剪切应力0.4Mpa最大剪切速率400002.3塑件体积流动塑件的体积采用Pro/E里的分析质量属性，制件参数如下：体积=14.404609密度=1.0395质量=14.972.4注射机选择初步选择注塑成型机主要技术参数如下：表2-3注射机主要技术参数型号XS-Z-60锁模力500KN理论注射量60cm³移模行程180mm定位孔直径55mm最大模具厚度210mm注射压力150Mpa最小模具厚度70mm喷嘴球半径15mm喷嘴口孔径Φ3.5mm2.5确定模具结构方案2.5.1型腔布置由于制件体积小，又由于其侧抽比较多，外侧抽布置在三个方向上，内部两个内侧抽，可采用一模两腔的形式，即可保证精度，又能提高生产效率。型腔布置如图2-6所示。型芯型腔均为矩形，且为整体嵌入式结构。图2-6型腔布置图2.5.2分型面的设计由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：分型面应选在塑件外形最大轮廓处确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模保证塑件的精度满足塑件的外观质量要求便于模具制造加工注意对在型面积的影响对排气效果对侧抽芯的影响在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。确定制件的分型面位于制件的前盖面（如图2-3）。制件脱模时留在动模上。利于内侧抽芯。2.5.3浇注系统的设计浇口设计制件的最佳浇口位置在中部蓝色区域，详见4.2.4。为了使侧表面不留痕迹，制件采用点浇口，点浇口在开模时容易实现自动切断，在制件表面留下的痕迹很小，因此被广泛使用。浇口的具体形式如图2-7所示。图中与浇口相接的流道下部具有圆弧R，增加了此处的截面积，减少了塑料的冷却速度，有利于补料，效果较好。图2-7点浇口尺寸主流道设计为了有效传递保压压力，浇注系统主流道及其附近的塑料熔体最后应该固化。主流道与喷嘴接触处多做成半球形的凹坑，二者应严密的配合，避免高压塑料熔体溢出，凹坑球半径应比喷嘴球头半径大1-2mm,主流道小端直径应比注塑机喷嘴孔直径0.5-1mm,大端直径应比主流道深度大1.5mm以上，其锥角不宜太大，一般取2º—6º。具体尺寸如图2-8所示：图2-8主流道衬套与定位环分开设计冷料井结构设计由于浇口形式是点浇口，模具具拉有双分型面，可采用带球形头拉料杆的冷料井，中间型腔板可作为推件板使用。塑料计入冷料井后，紧包在拉料杆球形头的侧凹内，开模时即可较主流道凝料从主流道中拉出。球头拉料杆的根部固定在动模边得型芯固定板上，不随推出装置移动，故当推件板推塑件时，将主流道凝料从料杆球头上强制推下，如图2-9所示：图2-9球头拉料杆分流道设计分流道常见形状有圆形，正六边形，梯形，半圆形，矩形等数种，希望选取易于加工，且在流道长度和体积相同的情况下流动阻力和热量损失最小的断面形状。圆形断面流道比表面积最小，故热量损失小，阻力亦小，但是需要同时在定模和动模上同时加工，而且要相互吻合，故制造比较困难，费用高，梯形断面分流道只切削加工在一个模板上，节省机械加工费用，故为最常用形式，其具体尺寸如下图2-10：图2-10分流道形状及尺寸2.5.4塑件脱模机构的设计脱模机构注塑模必须有准确可靠的脱模，以便在每一循环中将塑件从型腔内或型芯上自动脱出模外，脱出塑件的机构成为脱模机构。此制件特殊的形状和点浇口形式决定了脱模机构必须是顺序分型机构。采用拉钩压棒顺序分型机构。如图2-11所示，由于拉钩够紧挡块，使主分型面B-B不能打开，开模时先从A-A处拉开，定模型芯从制件中拉出，拉开一段距离后，压棒使拉钩摆动，挡块脱钩，限位螺钉起定距作用，模具从B-B面分型。图2-11拉钩压棒式顺序分型机构浇注系统凝料的脱出机构采用针点浇口的三板式模具常用以下办法使浇注系统自动脱出，其中最常用的最简单的就是利用斜孔拉断浇口脱出浇注系统凝料。在针点浇口对面定模底板上的分流道尽头穿一个斜孔，分型时由于斜孔内凝料的限制，使分流道凝料拉向定模地板一边。具体尺寸要求如图2-12。图2-12利用斜孔拉断针点浇口2.5.5侧向抽芯机构的设计对于大批量生产的制件来来说，分型机构的抽芯动作均采用机动式分型抽芯机构来完成，常用的机构有弹簧，弯销，斜导槽，斜滑块，斜槽，齿轮齿条等。此手机壳体的实际抽拔距均在1~2mm之间，加上安全距离2~3mm，抽拔距离仍旧很小。一般来说，抽拔距小，抽拔力不大的侧向抽芯可使用简单的弹簧侧抽或者斜推杆侧抽。下面将制件的几个特殊部位作具体分析。手机壳体前端面此制件的前端面（如图2-4）的两个孔可以做成一个整体的滑块进行侧向抽芯，由于两个孔的间距相对较远，可采用斜销抽芯来适度增大平稳性和可靠性，又为了不与复位杆发生干涉，采用斜销和滑块均在定模一侧的抽芯机构，这种结构形式最适用于点浇口双分型面的注塑模，定模中间板和定模底板之间的分型即可用来抽出侧抽芯，又用来脱出点浇口，做到了一举两得。具体尺寸要求及校核计算。斜销的斜角一般为15º~20º斜销与固定板间采用过渡配合，由于斜销只起驱动滑块的作用，滑块的运动精度由导滑槽和滑块间的配和精度保证，滑块与斜销采用比较松动的配合斜销的头部可做成台锥形，头部的斜角设计得大于斜销的倾斜角，这样锥形头部分不再驱动滑块。定模侧抽时，只要保证斜销不离开滑块，则不需要滑块定位装置，如图2-13所示，抽拔行程为S=8mm。由于抽拔距小，斜角α可以取小些，取为18º，间隙δ=0.8mm，刚进入滑块部分的倒角r=2mm,小于契紧块的倒角R，锥角处长度在10~15mm之间，大端直径D=d+5mm=9+5=14mm。导滑槽做成组合式T型，滑块和滑槽上下左右各有一个面配合（动配合H7/f7）,其余面各留0.5~1mm的间隙。滑槽长度应是宽度的1.5倍，滑块离开滑槽停止运动时，留在滑槽内的尺寸不小于其宽度，避免滑块倾斜发生复位困难。图2-13斜销的安装尺寸手机壳体后端面制件后端面的孔由于在长度方向上比较宽，抽拔距只有1mm,孔比较接近分型面，在其上打孔容易与复位杆干涉，因此使用如图2-14这种简单的定模弹簧外侧抽芯结构是简单方便的。它的结构特点是将斜滑芯用斜导杆装在型腔板上，并与定模的斜面研合后锁紧。开模时，在塑件脱离型腔的同时斜滑块在弹簧的作用下，沿斜导杆随塑件移动，开始侧抽工作，抽芯完成时，斜导杆的台肩使斜滑芯限位，并停止移动，并依附于型腔板上。合模时，动模压动斜滑芯沿斜导杆方向复位。图2-14定模弹簧外侧抽模（3）内部卡扣内部的两个卡扣的侧向抽芯经常采用顶出式抽芯机构，这里采用斜推杆内侧抽芯。结构简单抽芯可靠。其结构如图2-15所示。图2-15斜推杆内侧抽芯（4）侧边的小侧抽在侧向的抽芯采用弹簧侧抽，既简单又方便，在型腔板上开加工一个台阶孔即可。其具体结构如图2-16所示。开模时，动定模分开，侧型芯在弹簧力作用下进行抽拔，最终位置由限位螺钉限位，合模时，契紧块压住型芯使其复位。抽拔距S如图所示。图2-16弹簧侧向抽芯机构2.5.6模温调节系统的设计注塑模具型腔壁的温度高低及其均匀性对成型效率和制品的质量影响很大，因此冷却水道的布置以及冷却时间等对成型出的制品的影响很大。（1）设计原则1）优先考虑冷却管道的位置，再综合考虑脱模机构的零件布置和镶块结构。2）要保证实现管道冷却水湍流状态流速和流量，还要保证足够的水压，出水温度与进水温度相差不能太大，一般5℃左右。3）管道直径一般取8~25mm，管道过细加工和清理困难，水垢和铁屑会使冷却效率变低一个数量级，因此需要定期清理，或用软水把孔壁做磷化处理。4）冷却管道一般选在距型腔12~15mm,过大会使冷却不均，过小孔壁承受高压后，由于变应力和剪切应力及其综合变形作用，在孔中央会出现型腔壁压塌的现象。5）浇注系统需加强冷却，可以采用较冷的水进入的方法。6）冷却系统先于推出系统的设计。7）注意凹模和型芯的热平衡。8）对于简单的模具，可先设定冷却水的温差，然后计算冷却水的质量、冷却管道的直径、以保证急促的流速以维持这一流速所需的压力降。（2）冷却系统设计计算1）冷却时间计算（2-1）式中S—制品的壁厚，mm—塑料注塑温度，℃—模具型腔壁温度，℃—塑件脱模时的平均温度，℃—塑料热扩散系数，。代入数据即冷却水体积计算（2-2）式中V-所需冷却水体积流量，；G-单位时间内注入模具内塑料熔体的质量，；成型时塑料单位质量释放的热量，；C-冷却水的比热容，；-冷却水的密度，；-冷却水出口温度，；-冷却水入口温度，。水的比热容C是,冷却水的密度=1000,设置冷却水进出口温度差为3，入口温度为60，出口温度为57，成型时塑料单位质量释放的热量为，单位时间内注入模具内塑料熔体的质量，代入数据得：。计算冷却水路，导热总面积（2-3）式中A-冷却水道导热总面积，；-冷却水导热率；-模具成型零件表面温度，-冷却水平均温度。代入数据得：确定冷却水路的直径计算出冷却水的体积流量后，可根据冷却水出于紊流状态下的流速与通道的关系，确定模具冷却水路直径d。查表8-2得，d=8mm。冷却水孔总长度（2-4）式中A-冷却水道导热总面积，；d-冷却水路直径，mm。代入数据得:冷却水路条数n（2-5）计算得n=2冷却水路的结构形式确定冷却介质普遍采用水作冷却介质。沟道式冷却结构简单，冷却效果好，冷传导系数。制件的体积小，型芯和型腔板均比较薄，因此为防止漏水，节省工艺成本，在定模底板和支撑板上开设冷却水通道，冷却效果相对较好。2.5.7模架的选择基于模具为一模两腔，制件尺寸为105x15x45mm，且制件的型腔和型芯结构形式为整体嵌入式，外侧抽机构为斜导柱和弹簧侧抽机构。综合以上各个因素考虑，选用250250mm的模架。其具体尺寸见图2-17。图2-17标准模架2.6模具相关尺寸计算校核2.6.1注射机的校核（1）注射压力的校核前边已选择注射机类型为XS-Z-60。具体参数详见表2-3。PC+ABS要求的注射压力较大值为120MPa，注射机的注射压力为150Mpa。注射压力=型腔流动阻力+浇注系统压力损耗+喷嘴压力损耗<注射机额定压力,可行。2.6.2锁模力校核当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生一个很大的力，是模具沿分型面张开，其值等于制件和浇口流道系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔内塑料的压力。用在这个面积上的总力，应小于注射机的额定锁模力P，否则在注射时会因锁模不紧产生严重的溢边跑料现象。型腔内塑料压力，可按下式计算：p＝k*p0（2-6）式中p——模具型腔及流道内塑料溶体的平均压力，MPa；P0——注塑机料筒内注射机螺杆或柱塞塑料溶体上的压力，MPa；k——损耗系数，随塑料品种、注射机形式、喷嘴阻力、模具流到阻力而不同，其值在1/3－2/3范围内选取。由于影响注射压力p与损耗系数k的因数较复杂，因此在采用通用塑料生产中、小型制品的时候，模腔内塑料压力常取20～40MPa，取p=30MPa。F=0.1pA（2-7）式中F——注塑机的额定锁模力，KN；A——制件加浇注系统在分型面上的投影面积，；计算A=101.43cm2；F=0.1×30×101.43=304.29KN结论，注射机的额定锁模力为500KN＞304.29KN，满足安全要求。反之，也要考虑是否对模具的锁模力过大，如果模具和机器模板的接触面积过小，在高压下合模则可能使模具压入模板，使模板遭受损坏，模具屈服变性碎裂，或在循环压力下疲劳断裂。对于低碳钢模板，安全许可压应力为100MPa，必须满足（2-8）式中——支架与动模底板接触面积，；F——模板所受合模时压力,KN。计算=2100250480.01=24000KN＞304.29KN。因此安全可行。2.6.3喷嘴尺寸注塑机喷嘴球头的球面半径与其接触的模具主流道始端的球面半径必须吻合，应取注射模主流道衬套始端凹坑的球面半径R大于或等于注塑喷嘴球头半径r，取R=16㎜。主流道孔小端直径D应大于注塑机喷嘴直径d,通常，取D=d+0.5=4㎜。2.6.4定位圈尺寸为了使模具主流道的中心线和注塑机喷嘴的中心线重合，注塑机定模板上设有定位孔，定位圈外径应与注塑机定位孔内径呈间隙配合，定位圈高度应小于定位孔深度。由注射机定位孔的定位圈基本尺寸ø55㎜，深度为11㎜。2.6.5模具厚度各种规格的注塑机对安装模具的最小壁厚和最大壁厚均有限制，模具厚度应在最大和最小壁厚之间。模具高度是205mm，在注塑机的最大模厚210mm到最小模厚70mm之间，合理，能够正常使用。模具的外形尺寸很大，查得所用注塑机动模板尺寸，定模板的尺寸都大于模具模板的尺寸，模具可以正常安装，符合安装要求。2.6.6模具固定尺寸模具动模和定模底板尺寸应与注塑机尺寸相适应，以便紧固在相应的模板上。因用压板固定时有较大的灵活性，故采用压板式固定方法。2.6.7开模行程的校核本次毕业设计所设计的模具为双分型面注塑模，XS-Z-60注射机开模行程180mm，开模行程可下式校核：（2-9）式中H1——脱模距离（顶出距离）；H2——制件高度，包括浇注系统在内；——注射机最大开模行程（移动模板行程）；a——定模板与浇口板的分离距离。对于模架，基本上采用标准模架，为了安全取安全距离10mm，脱模距离H1为20mm，制件的高度为15mm，定模板与浇口板的分离距离为48mm。计算20＋15＋10+48=93mm结论模板的最大开模行程为180mm>93mm，故校核满足要求。2.6.8成型零件壁厚计算（1）矩形型腔侧壁厚度计算整体式矩形行腔任一边均可以简化为三边固定一边自由的矩形板，当塑料熔体注入时其最大变形发生在自由边的中点，变形量δmax(mm)为：(2-10)式中c——-由L/h而定的常数，其值可查表3-5-3［5］，L——侧壁内侧长，mm;h——侧壁内侧高（型腔深度）,mm;p——型腔内压力，MPa;E——模具材料弹性模量；a——侧壁厚,mm。塑料内压力为p=40Mpa。按允许δ计算侧壁厚度整体式矩形型腔侧壁强度计算较为复杂，但通过多例计算分析得知，应变和应力有一定的对应关系，在塑料压力p=40MPa的情况下，应变δ=L/6000时，板的最大应力接近于45号钢的许用应力200MPa，δ再大则超出应力许用值，因此可以用δ=L/6000代替强度条件。以允许变形量δ=0.05mm,作刚度条件，则强度计算与刚度计算的分界尺寸为L=300mm。当型腔L>300mm时，按允许变形量（即δ=0.05mm）计算壁厚；当L<300mm时，按允许变形量δ=L/6000mm计算。其中c=0.392,p=30MP,h=30,E=2.1x105MP代入公式得a=17.15mm，实际侧壁厚度取20mm，符合要求。（2）型芯支撑板厚度计算由于下模采用了整体式型芯，且是镶嵌在模板上的，故这里只计算模板底板厚度。这里可以将其看作型芯支撑板厚度计算。由于两个型芯位置不同，但在模板上，其受力亦可以简化为两个单型芯支撑板计算。按刚度计算支撑板厚度为：(2-11)式中S——型腔腔底的厚度，mm;——型腔短边长度，mm;——系数，根据型腔边长比，查表；E——弹性模量，MPa。代入数据得：按强度计算底板厚度为（2-12）式中——型腔材料的许用应力，MPa；——型腔边长比，。代入数据得：由此，模板厚度应大于等于30.36mm，实际设计厚度为35mm，符合要求。3基于Pro/E的模具设计3.1注塑模3D设计3.1.1建立新的模具设计文件点选文件→新建或点击(新建)图标，弹出新建对话框，在类型栏选择制造，在子类型栏选择模具型腔，名字栏中输入：shoujiketi，取消选择使用缺省模板，单击按钮。然后出现新文件选项对话框，选择mmns_mfg_mold，单击按钮，即进入模具设计环境，此时画面上显示坐标系MOLD_DEF_CSYS及基准平面MOLD_FRONT、MOLD_RIGHT、MOLD_PARTING_PLN。3.1.2建立模具装配模型（1）导入参考零件依次点选Pro/ENGINEER主菜单中的模具模型→定位参照零件→创建，出现版面对话框，在对话框中单击图标，在打开对话框中选择：prt001.prt，在弹出的创建参照模型对话框中参照模型类型处选择按参照合并，在参照模型名称处输入：prt001_ref，单击按钮。点击选取参照模型起点，点击动态。在版面对话框，在布局中选择两腔，调整合适的坐标系位置点击按钮，可以看到完成调整后的模型。（2）创建并装配模具工件点选模具功能菜单模具模型→创建→工件→手动→拉伸，在一个平面中绘制如图的矩形，单击，所拉伸的模具工件并装配完成，如图3-1所示。图3-1模具装配模型（3）设置收缩率点选模具功能菜单收缩，点选零件模型，再依次点选公式→1+S→完成→按比例→设置/复位→所有尺寸/收缩率/关系之后，再输入窗口输入0.005作为收缩率的值，点击完成，点选菜单管理器中的收缩可查看收缩信息，如图3-2所示，点击完成/返回。图3-2收缩信息窗口（4）设计分型面1）在设计分型面，先将毛坯工件临时隐藏起来，便于后面复制参考模型的曲面，如图4-4所示，在模型树列表中的shoujiketi.REF.PRT组件上单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择遮蔽命令，将毛坯工件临时隐藏起来。2）单击系统工具栏中无隐藏线开/关按钮。3）选择菜单管理器中的分型面。4）选择菜单管理器中的特征/型腔组件/曲面/复制/完成命令，用复制参考模型内表面的方法产生分型面。5）系统弹出如图3-3所示曲面复制对话框，选择曲面选项，单击“参照”按钮，系统提示选择要复制的曲面。图3-3复制曲面6）选择参考模型内表面曲面。7）单击选取对话框中的确定按钮，结束曲面选择。8）单击曲面复制对话框中的确定按钮，结束曲面复制。9）逐一选择菜单管理器中的完成/返回/完成/返回命令结束分型面命令。10）选择模型树中的参考模型shoujiketi_REF.PRT单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择遮蔽命令，将参考模型隐藏起来。11）选择模型树中的毛坯工件，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择取消遮蔽命令，重新显示毛坯工件。12）复制的分型面上有很多不完整的截面，接下来的工作就是把这几个孔补起来，利用边界混合工具补孔，选择菜单中的边界混合。13）系统弹出边界混合对话框，显示已经产生的分型面，选择孔的边界，对分型面进行修改。14）选择菜单管理器中的特征/型腔组件/曲面/合并/完成命令。15）选择前面建的分型面将其合并，单击确定按钮，单击菜单中的完成。16）依次选取其他边界，按上述操作合并其他边界混合后的面组。18）首先生成型芯体积块和型腔体积块，在工具栏中点选分割按钮→两个体积块/所有工件→完成。选择PART_SURF_1后点击选取菜单中的，再点击分割对话框中的，此时在体积块名称中输入显亮的体积块名，依次把各个零件分割。如图3-4所示：图3-4分割体积块19）在模具主菜单中，依次点选模具元件→抽取。弹出“创建模具元件”对话框，选取型芯、型腔及九个镶块体积块，单击→完成/返回，完成模具零件的建立，此时子模型树上会发现新增的零件文件。20）在模具主菜单中，依次点选模具进料孔→定义间距→定义移动。点选型腔作为要移动的零件，点击选取单中的，选择型腔上表面作为移动参考方向。最终生成的分型面如图3-5所示：图3-5分型面开模状态3.2运用EMX6.0设计模架专家模架系统EMX6.0（ExpertMoldbaseExtension）是Pro/E的一个专业用户插件，属于Pro/ENGINEERMoldShop套件的一部分，用于设计和细化模架。用专家模架系统设计模座的流程如下：建立新项目。导入模具模型及其组件分类、加载模座及其修改。加入顶出杆。自定义滑块和模具分型机构。装配零件。创建冷却水管道。创建契紧块。d)开模仿真。3.2.1创建新项目点击EMX6.0菜单→项目→新建，用EMX6.0设计模架以前，首先要指定项目的名称，零件前缀名，主要单位等要素，这样定义的项目才规范且便于日后管理。选择主要单位处选择mm，在基体类型中您可以将模架创建为Pro/E组件或Pro/E制造模型，两者只有细微差别，在这里选择组件。单击确定。3.2.2定制模架 （1）模架选择点击EMX6.0/模架/组件定义来进行模架的选择，点击载入EMX组件模架类型，点击确定，系统会自动载入模架。EMX6.0提供了相当丰富的模架，囊括了几乎所有通用的标准模架，其方便快捷的用户设计系统更是增加了灵活性。其中有许多厂商可供选择，每个厂商又有不同的型号。可以通过单击来选择模架装置。依据制件的结构方案，选择三板式双分型面模具。厂家为futaba.s，尺寸为250x250。右击图各个零件，可进行尺寸的修改及类型的选择，原始尺寸在图中有标识。修改之后即可得到所要的模架如图3-6。图3-6新项目定义对话框添加主流道衬套和定位环点击组件定义，选择主流道衬套，选择型号和尺寸，选择放置的点和面，单击确定均可。定位环分别装在动模底板和定模底板上。（3）型腔切槽在模架定义对话框中单击切口按钮弹出型腔对话框，单击型腔切口中的按钮在单击确定可以看到动定模板都相应的切出了型腔切口。如图3-7所示。图3-7型腔切槽的设置（4）自定义元件库模架内有很多未定义的机构，必须使用Pro/E进行零件的绘制，需要绘制的有弹簧和侧向滑块，顺序分型机构的拉钩和压棒。有时候可以对建好的零件图进行部分组装，此时可以新建一个asm文件，将部分制件组装到一起。如图3-8所示为滑块和拉钩的组合图。（5）导入模具装配模型点击右边工具栏中的图标，弹出打开文件对话框，选择要装配的模型sjkt.asm。确定后系统弹出元件放置对话框，用坐标系对齐的方式装配参考模型。选择重合。单击。类似的将各个零件采用平面或滑动杆对其的方式安装在正确位置。点击编辑的元件操作，选择切除，点击要切除的板块，单击确定，再选择元件，点击确定，然后单击完成，这样在对应的板上开出一个相应的孔。图3-8零件组装图图3-9元件配对组装图绘制顶杆和冷却水道打开制件的图，在相应要设置顶杆的位置加入基准点，关闭窗口，打开mqt.asm，点击顶杆设置，对应的基准点选择，顶杆自动生成在相应的位置。冷却水道的布置也是在相应的平面草绘水道线，然后点击冷却水道，自动生成相应直径的水道和水嘴。至此，最重要的部分已经完成。至此，大部分的元件已经成型。（7）对元件进行分类接下来，对型芯和型腔嵌件组件元件进行分类，以使EMX能够识别它们。通常，将所有元件归类为其它。如果工件名为WORKPIECE，则EMX自动对该元件进行分类。对于使用“型腔布局”功能创建的组件来说，这一步骤是必需的。点击EMX6.0菜单→项目→分类，弹出对话框.分别对参考模型、动模、定模以及滑块进行分类。（8）完成项目EMX6.0模板中有很多隐含特性。在设计阶段结束时（此时应该不需要对板进行修改），请使用完成项目删除所有隐含的特性。在删除所有隐含的特性后，您可能无法对模架进行较大的更改。3.2.3装配原件默认情况下，模板是EMX6.0模架组件模型中唯一可见的元件。如果是载入的标准模架，即使您没有指定螺钉，系统也会定义。点击EMX6.0菜单→模架→元件状态，弹出元件状态对话框，如图3-10所示。选择所有选项。单击确定，系统自动装配导向件，然后作成开模状态，如图3-11所示。图3-10装配元件选择对话框图3-11开模状态图运用EMX6.0装入模架后，整个模具就算完成了，然后利用EMX6.0进行开模仿真运动，观察模具的开合模状态。4基于Moldflow的模流分析4.1Moldflow软件概述MoldflowInsight2010软件是一款专业的模流分析软件，简称MPI。它可以在计算机上对整个注塑过程进行模拟分析，包括填充、保压、冷却、翘曲、纤维取向、结构应力和收缩，以及气体辅助成型分析等，使模具设计师在设计阶段就找出未来产品可能出现的缺陷，提高一次试模的成功率。本次设计主要应用Moldflow软件的MoldflowPlasticsInsight（MPI）部分，即注塑成型模拟分析部分。MPI软件主要有以下几方面的功能：（1）模型输入与修复MPI有三种分析方法：基于中心面的分析、基于表面的分析与三维分析。中心面既可运用MPI软件的造型功能完成，也可从其它CAD模型中抽取，再编辑；表面分析模型与三维分析模型直接读取其它CAD模型，如快速成型格式（STL）、IGES、STEP、Pro/E模型、UG模型等。模型输入后，软件提供了多种修复工具，以生成既能得到准确结果，又能减少分析时间的网格。（2）塑料材料与注塑机数据库材料数据库包含了超过4000种塑料材料的详细数据，注塑机数据库包含了290种商用注塑机的运行参数，而且这两个数据库对用户是完全开放的。（3）流动分析分析塑料在模具中的流动，并且优化模腔的布局、材料的选择、填充和保压的工艺参数。（4）冷却分析分析冷却系统对流动过程的影响，优化冷却管道的布局和工作条件，与流动分析相结合，可以得到完美的动态注塑过程。（5）翘曲分析分析整个塑件的翘曲变形，包括线形、线形弯曲和非线形，同时指出产生翘曲的主要原因以及相应的改进措施。（6）纤维填充取向分析塑件纤维取向对采用纤维化塑料的塑件性能（如拉伸强度）有重要影响。MPI软件使用一系列集成的分析工具来优化和预测整个注塑过程的纤维取向，使其分布合理，从而有效地提高该类塑件的性能。（7）优化注塑工艺参数根据给定的模具、注塑机、塑件材料等参数以及流动分析结果自动产生控制注塑机的填充保压曲线，从而免除了在试模时对注塑机参数的反复调试。（8）结构应力分析分析塑件在受外界载荷情况下的机械性能，在考虑注塑工艺的条件下，优化塑件的强度和刚度。（9）确定合理的塑料收缩率MPI通过流动分析结果确定合理的塑料收缩率，保证模腔的尺寸在允许的公差范围内，从而减少塑件废品率，提高产品质量。（10）气体辅助成型分析模拟气体辅助注射成型过程，对整个成型过程进行优化。（11）特殊注塑成型过程分析MPI可以模拟共注射、反应注射、微芯片封装等特殊的注射成型过程，并对其进行优化。4.2分析过程4.2.1导入stl格式的文件将手机壳体的三维造型设计在Pro/E中保存为stl格式，在Moldflow软件中新建一个项目，导入stl文件，选择网格划分方式为DualDomain,自动生成图像，如图4-1所示。图4-1导入的stl文件4.2.2划分网格在分析之前，首先要对模型进行网格划分，网格划分的结果直接影响着最终分析结果数据的准确性。接下来设置边界密度，边界划分的越细，单元匹配率可能就越高，分析结果就越精确，但是边界密度越细，分析占用的时间就会成几何级数增长，因此选择一个合适的参数很重要。由于制件的比较小，加上壁厚比较小，因此初步设定网格划分设置边界密度为2mm。划分后起始数据如图4-2所示：图4-2网格分析初始数据为了达到分析结果的精确性，自动生成的网格必须满足以下要求:连通域为1。（2）自由边和非交叠边的个数为0。（3）未定向的单元和交叉单元个数应该为0。（4）单元纵横比最大值控制在7以下。（5）网格匹配率应该在90%之上。由上图知最大纵横比是42.767，过大，必须进行手动调节，而其他项均符合要求。下面对最大纵横比进行调节，其中的调节方式可以有合并节点，移动节点，重新排列节点等多种方式调节，图4-3是移动调节的前后对比图。图4-3通过移动节点减小纵横比改动后的纵横比如图4-4所示：图4-4纵横比调节后网格统计结果如图4-5所示：图4-5修改后的网格统计结果至此，手机壳体的划分网格已经达到要求，已经可以进行比较精确的分析。4.2.3选择塑料种类在Moldflow软件中自带有非常全的材料数据库，挑选了LG公司的LupoyGN-5001RFA型号的PC+ABS塑料。其具体性能数据在表2-1已经详细描述。4.2.4浇口位置分析浇口的位置分析设置的工艺条件为系统默认的平均值，分析的最佳浇口区域如图4-6所示：图4-6浇口最佳位置分析从色带图可以看出塑件的中部蓝色区域为设置浇口的最佳位置。因此将浇口位置设置在中部的蓝色区域，浇口类型为点浇口。这样可以使流动性最佳。4.2.5建模选定浇口位置以后需要进行浇注系统的创建，浇注系统的创建有两种方式，向导式以及手动创建。因为选用的是点浇口，因此采用向导式可以更精确的创建浇注系统。操作步骤如下，首先点击菜单栏建模移动旋转，开模方向与Z轴正向重合，然后手动设置浇口位置，运用建模型腔布置，选择合适的型腔相隔距离和布置方式，接着选择建模浇注系统的创建，选择合适的点浇口，分流道和主流道的尺寸。至此浇注系统的创建完成。可以进行下一步的分析。4.2.6布置冷却水管道在moldflow软件自带有冷却分析的功能,可以进行冷却水管道布置和冷却效果分析。点击浇注系统类型分析，选择cool，创建冷却水管道，设置管道数为2，到制件表面距离为18mm，管道直径为8mm。完成后的布置形式如图4-7所示：图4-7建模和冷却水管道布置完成后的图形4.2.7成型工艺窗口分析Moldflow软件中带有成型工艺窗口（moldingwindow）分析，它能帮助初步找到的合适的工艺条件。同样的点击任务栏中的moldingwindow，不修改工艺参数，默认为系统的平均值，点击开始分析，过一段时间后，分析完成。分析日志显示如下，RecommendedMoldTemperature（推荐模具温度）:70.00C

RecommendedMeltTemperature（推荐熔体温度）:275.00C

RecommendedInjectionTime（推荐注射时间）:0.3988s

从图3-8和3-9中可以看出绿色区域是最佳的参数范围，同时成型工艺窗口分析还可以对压力降，剪切速率，温度，冷却时间等进行分析，评估注射时间，模具温度和熔体温度对他们的影响，这三个参数可以手动调节。图4-8熔体温度为265℃时成型工艺分析图4-9模具温度为65℃时的成型工艺分析4.2.8DOE流动分析DOE（DesignofExperiments）通过优化方法设计一系列的实验，以最少的实验数量完成所有实验参数在不同实验水平上组合的全部试验，确定出每个实验参数对实验目标影响性的大小，从而可以调节实验目标影响最大的参数，去的更好的实验效果，同时还可以获得各个实验参数的最佳水平组合。与传统的实验方法相比，DOE分析不仅节省了时间和体力，而且可以利用最少的实验获得覆盖面非常广泛的实验结果，产生最佳效果的实验参数组合。DOE实验支持三种状态的实验方法设计，它们是正交实验法，因子实验和正交实验兼因子实验法。正交实验法是通过运行数目较少的一组实验。初步设定模具表面温度为70摄氏度，熔体温度为265摄氏度，填充时间为0.8秒，其他的自动，前后浮动均为5摄氏度。进行三因素三水平的正交实验设计，其工艺参数基本设置在日志中的显示如表4-1。设置好参数后，系统首先进行填充保压分析。表4-1正交实验法分析时参数的设置因素水平最小值中间值最大值熔体温度（℃）260.00265.00270.00模具温度（℃）70.0075.0080.00注射时间（℃）0.780.800.82保压时间（s）9.0010.0011.00Filltime—填充时间图4-10填充时间Temperatureatflowfront—流体前沿温度由分析结果可以看出料流前沿的最高温度266.2℃，最低温度98.3℃。最低温度大于冻结温度，所以制件可以充满。图4-11流体前沿温度（3）Pressure—压力由分析结果可以看出速度压力切换时最大压力38.18MPa，只在上表面上一部分压力很小，那个地方据浇口很近，在一开始就充满，其他地方压力相对平均，有利于各个角落的充填，主要是塑料的流动性比较好，制件壁薄，可以很好的填充。如图4-12所示：图4-12速度/压力切换时的压力（4）Airtraps—气穴由分析结果可以看出制件可能产生气穴的地方都在料流交汇处，此制件的形状比较复杂，料流交汇的地方比较多，气穴较多。在那里设置顶杆，空气可以推杆的间隙排出，所以可以避免产生气穴。边缘部分的可以从分型面排出。如图4-13所示：图4-13气泡（5）Weldlines—熔接痕由分析结果可以看出有一定面积和连续的熔接痕，所以制件表面质量会受到一定影响，可以根据这个结果增加注射压力和料温，以此来提高塑料的流动性能，降低熔接痕的出现。如图4-14所示：图4-14熔接痕冷冻时间由于PC+ABS流动性比较好，且它的冷却能力很强，比一般的塑料跟容易冷却，加上壁很薄，制件体积很小，所以所需要的冷却时间比较短。如图4-15所示：图4-15冷却冻结时间（7）锁模力曲线图锁模力大概在25左右，如下图4-16所示：图4-16锁模力填充保压分析完成后，系统会自动检测是否出现了短射现象，即是否将制件填满。如果出现了短射，则需要对系统的参数进行调整，重新分析以保证可以后续进行DOE正交实验分析，正交实验法分析共有八组，每组若出现了短射，将自动重新分析直至所有组均达到将制件充满的要求。正交实验法分析的各个实验参数作为独立变量进行的，得出的结果为每个参数对某一项性能的影响的比例，如表4-2为分析的部分结果。表4-2正交实验法分析因素比重Flowfronttemperaturecriterionweightings（流动前沿温度比重）FactorRankWeighting（因子比重排名）名次%Globalthicknessmultiplier（总体厚度）161.55638Packingprofilemultiplier（保压倍增因子）222.24246Injectiontime（注射时间）313.22616Melttemperature（熔体温度）42.83592Moldwalltemperature（模具表面温度）51.34612Packingtime（保压时间）60.38347Shearstresscriterionweightings（剪切应力比重）FactorRankWeighting（因子比重排名）名次%Packingprofilemultiplier（保压倍增因子）175.88971Globalthicknessmultiplier（总体厚度）222.24246Injectiontime（注射时间）30.61337Melttemperature（熔体温度）40.49670Moldwalltemperature（模具表面温度）50.29215Packingtime（保压时间）60.28941Volumetricshrinkagecriterionweightings（体积收缩率比重）FactorRankWeighting（因子比重排名）名次%Packingtime（保压时间）172.67708Globalthicknessmultiplier（总体厚度）214.38356Moldwalltemperature（模具表面温度）311.19019Injectiontime（注射时间）41.25416Melttemperature（熔体温度）50.05593Packingprofilemultiplier（）60.02809Overallqualitycriterionweightings（总体质量比重）FactorRankWeighting（因子比重排名）名次%Packingtime（保压时间）175.05821Packingprofilemultip