美的冰箱顶部塑料盖的产品及模具设计(编辑修改稿)

美的冰箱顶部塑料盖的产品及模具设计(编辑修改稿)内容摘要：

虑排气问题⑥考虑制品的外观质量问题等。 在模具设计中，浇口位置设计有一定的难度。 现在利用 MPI 软件对塑料顶盖进行分析，自动分析出最佳的浇口位置。 然后根据相关分析确定最终最佳的浇口位置。 通过 选择材料 HIPS（如图 所示） ，然后将成型条件设置为默认，通过 立即分析。 最佳浇口位置分析结果以图象的形式 展现。 如图 、图 所示，显示最佳的浇口位置。 图 选择材料 产品改良 后模流分析 第 21 页 共 59 页 图 最佳浇口位置（背面） 图 最佳浇口位置（正面） 通过 MPI 分析，上述结果 显示，蓝色的区域为最佳浇口位置，为了可保证注塑过程的熔体平衡性，最好是将浇口设计在蓝色区域附近。 浇口位置确定 一般情况下，浇口位置的选择主要是通过相关分析结果、塑料件的外观要求及实际经验来确定的。 MPI 软件的模流分析作是产品的初步成型分析，主要是根据最佳浇口位置的分析结果设定浇口位置，从而分析产品注塑过程中可能出现的一些问题和缺陷。 由于该产品是外部件，背面要求美观，所以其浇口设计在正面，由于该制品 外部美的冰箱顶部塑料盖的产品及模具设计 第 22 页 共 59 页 尺寸是 规则 的矩形，所以浇口 位置 设置在 如图的蓝色区域中心位置。 然后 进行填充分析， 主要是检验制品的 填充过程 是否合理，填充是否平衡，能否完成对制件的完全填充，避免出现流动不平衡等 问题。 确定浇日位置 的设置是否合理，主要为后期加工和分析做出一定的实验基础。 首先可以分析出制品的填充时间。 如图 所示。 图 最佳浇口位置及填充时间 由分析结果显示，如图。 制品的填充时间为 s。 通过动态显示，可以清晰地看到熔体在型腔内的流动。 产品改良 后模流分析 第 23 页 共 59 页 图 充填区域显示 由上述分析云图 结果显示没有充不满 的 现象，等高线显示流动基本平衡。 所以熔体在行腔的流动能够在有效时间下充满。 如图 所示。 图 气穴位置显示 由分析结果显示，如图。 气穴位置多数分布在产品的内部，其位子多数在分型面位置，因此气体很容易排出，不会影响到美的冰箱顶部塑料该的外观质量。 美的冰箱顶部塑料盖的产品及模具设计 第 24 页 共 59 页 图 溶解痕位置显示 由分析结果显示，如图。 图中红色线条代表熔接痕。 熔接痕数日较少，主要分布在塑件的内表面，对塑件外观无影响。 图 填充平均速度显示 由分析结果显示，如图。 填充的平均速度比较均匀，能够在 s 内将行腔填充完全。 使得制品在一定时间内得到成型。 产品改良 后模流分析 第 25 页 共 59 页 通过以上所有云图 显示，浇口位置的选择和基本合理的，无论是在填充时间、溶解痕、气穴、充填区域以及充填平均速度上都能够满足要求，所以浇口位置设置在制品的结合中心（正面），如上图 所示。 浇注系统的 创建 在美的冰箱顶部塑料盖的浇注系统的确定上，主要采用的是点浇口，通过一个浇口建立浇注系统，在本次设计中，我们采用的是热唧嘴进行浇注，所以其浇注系统相对来说比较简单。 热唧嘴的主要优点有 ： 1. 无水口料，不需要后加工。 2. 压力损耗小。 3. 水口料重复使用会使塑料性能降解。 4. 热喷嘴采用标准化、系列化设计，配有各种可 供选择的喷嘴头，互换性好。 热唧嘴的需要外部 订购，如图。 详 细信息参见模具设计中的浇口设计。 图 热唧嘴样图 冷却系统的创建 在模具设计及制造中设计合理的冷却系统是非常重要的，他能够大大提高我们的生产效率及生产质量。 合理的均匀冷却和缩短成型周期是冷却系统最大的两个条件。 美的冰箱顶部塑料盖的产品及模具设计 第 26 页 共 59 页 现创建冷却系统，水道直径取 8mm。 初步拟定冷却水道的设计方案，如图 所示。 同时也显示出的是水流道介质温度。 图 冷却水道分布及水流道介质温度 由分析结果显示，如图。 回路中的冷却介质的生温应该小于 2 一 3℃，而图中显示冷却水升温为 ℃。 冷却水道设计不合理。 通过冷却分析结果判断制件的冷却效果的优劣，根据冷却效果计算出冷却时间的长短，确定成型周期所用时间。 在获得均匀冷却的基础上优化冷却管道布局，尽量缩短冷却时间，从而缩短单个制品的成型周期，提高生 产效 率，降低生产成本。 模具设计 第 27 页 共 59 页 图 由分析结果显 示，如图。 显示的最大的冷却时间为。 其能够满足生产制造的要求。 模流分析相关结果 通过上述模流分析的到结果，所确定的 最佳工艺参数为 :允填时间为 、模具温度为 70℃、 熔 体温度为 230℃ 、保压时间为 12s、冷却时间为。 通过上述模流分析，可以为后期的模具设计中流道和冷却水道做出一定的参考。 就目前的信息显示，浇注系统的选用比较合理，但是冷却水道的选用有所欠缺。 在第四章模具设计中将会详细的对冷却水道的设计有所说明和讲解。 第 4 章 模具设计 成型工艺分析 制品信息 本产品为美的冰箱顶部塑料盖，基本尺寸如图 ，精度等级为一般精度 (4 级精度 )，制品表面要求光泽，无杂色，无收缩痕迹，有部分面积需要磨砂效果等。 图 制品基本信息 材料选择 美的冰箱顶部塑料盖的产品及模具设计 第 28 页 共 59 页 在塑料制品中，材料的选择通常根据制品的使用性能，机械加工性能，所在的工作环境，以及生产条件和生成成本来考虑。 由于美的冰箱顶部塑料盖是一件外部零件，对机械性能要求不高，主要考虑他的外观要求及结构功能外，还要考虑成型难易及经济性问题，所以综合考虑选用 HIPS 材料。 采用 HIPS 主要是因为它流动性好、熔融指 数 MI 偏大、收缩率稳定、材料的韧性好。 材料性能及工艺 HIPS 的加工性能很好，可以用许多传统的成型方法进行加工，如注塑、挤出、发泡、热成型、吹塑等。 HIPS 树脂吸收水分较慢，因此一般情况下不需要干燥；但有时材料表面的水分过多会被吸收，从而影响最终产品的外观。 在 70℃ 干燥 2～ 3 小时即可去除多余的水分。 薄膜、片材、型材的挤塑是 HIPS 用的最多的加工方法。 高抗冲聚苯乙烯 HIPS 的加工范围很宽，因此它是最容易热成型的树脂之一。 HIPS 熔体的流动性比 ABS（丙烯 丁二烯 苯乙烯共聚物） 高 ，成型收缩率与 ABS 接近，一般在 ～ %；因此用于加工 ABS 的模具也适用于 HIPS 的成型。 HIPS的成型温度比 ABS 低 20℃ 左右，注塑压力低 2～ 3MPa。 PP（聚丙烯）材料易老化，耐低温性能较差。 该产品主要采用注塑成型，其工艺要求大致为： 料筒温度 180～ 250℃ ，注塑压力 69～ 128MPa，模具温度 50～ 80℃ .（这主要是根据材料要求）。 注塑机选择 注塑机简介 注塑机的选用包括两方面的内容：一是确定注塑机的型号，是塑件、塑料、注塑模及注射工艺等所需要求的注塑 机的规格参数在所选注塑机的规格参数范围之内；二是调整注塑机的技术参数至所需要的参数。 根据塑料的品种、塑件的结构、成型方法、生产批量、现有设备及注射工艺等进行选择。 不同的注射成型方法，对注射成型设备的要求及其装置配置是不同的。 用于注射成型的设备有：通用注射机，热固性塑料注塑机，特种注塑机成型工艺用注塑机等类别。 应用最广泛的是通用注塑成型机。 通用注塑机按分类方式不同，有多种形式。 模具设计 第 29 页 共 59 页 (1)按注射方向和开合方向分类：卧式注塑机，立式注塑机，角式注塑机。 (2)按锁模装置分类：直压式，肘拐式。 (3)按注射装置分类：螺杆式，柱塞式，螺杆预塑化型。 注塑机基本参数 注塑机的主要参数有公称注射量 ,注射压力 ,注射速度 ,塑化能力 ,锁模力 ,合模装置的基本尺寸 ,开合模速度 ,空循环时间等。 这些参数是设计 ,制造 ,购买和使用注塑机的主要依据。 (1)公称注塑量：指在对空注射的情况下 ,注射螺杆或柱塞做一次最大注射行程时 ,注射装置所能达到的最大注射量 ,反映了注塑机的加工能力； (2)注射压力：为了克服熔料流经喷嘴 ,浇道和型腔时的流动阻力 ,螺杆 (或柱塞 )对熔料必须施加足够的压力 ,我们将这种压力称为注射压力； (3)开合模速度：为使模具闭合时平稳 ,以及开模 ,推出制件时不使塑料制件损坏 ,要求模板在整个行程中的速度要合理 ,即合模时从快到慢 ,开模时由慢到快在到停； (4)注射速率：为了使熔料及时充满型腔 ,除了必须有足够的注射压力外 ,熔料还必须有一定的流动速率 ,描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度； (5)锁模力：注塑机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力 ,在此力的作用下模具不应被熔融的塑料所顶开； (6)塑化能力：单位时间内所能塑化的物料量。 塑化能力应与注塑机的整个成型周期配合协调 ,若塑化能力高而机器的空循环时间长 ,则不能发挥塑化装置的能力 ,反之则会加长成型周期； 选择注塑机 通过 Pro/E 建模分析得： (材料密度取 ) 单个塑件 体积 V= 3 = ， 质量 m=*=， 投影面积 = 2251923511493 mm 由公称注射量选定注射机 ， 因为美的冰箱顶部塑料盖是典型的大面积薄壁结 构，所以暂且选用 一模 一 腔，则体积为： 流道凝料 V’=(凝料的体积 (质量 )是个未知数 ,根据手册取 算 ,由于塑件较大，取 )； 美的冰箱顶部塑料盖的产品及模具设计 第 30 页 共 59 页 实际注射量为： cmV 实 ； 根据实际注射量应小于 倍公称注射量原则 ,即： 实公 VV  0 8 6 5 公V 初选 JM650C2 型注塑机，主要技术参数如下表。 见表 5. 表 5 JM650C2注塑机参数表 说明 DESCRIPTION UNIT JM650C2 国际公认型号 International size rating —— 6500/4980 射胶系统 INJECTION UNIT 理论注射容积 Shot volume cm3 2300 2704 3206 实际注射量 Shot weight g (克 ) 2116 2488 2950 (oz) 盎司 75 88 104 螺丝直径 Screw diameter mm 83 90 98 射胶压力 Injection pressure MPa 216 184 155 螺丝长度直径比 Screw L:D ratio —— :1 22:1 :1 螺丝行程 Screw stroke mm 425 螺丝转速 Screw speed(stepless) r/min(max) 160 锁模系统 CLAMPING UNIT 锁模力 Clamping force kN 6500 开模行程 Opening stroke mm 920 模板尺寸 Platen size mmmm 1310x1310 连接柱内距 Space between tie bars mmmm 900x900 模板最大距离 Max. Daylight mm 1830 容模量（最薄 最厚） Mold thickness (Min. Max.) mm 350910 油压顶出行程 Hydraulic ejection stroke mm 265 油压顶出力 Hydraulic ejection force kN 182 动力 /电热 POWER UNIT 油压系统压力 Hydraulic system pressure MPa 油泵马达 Pump motor kw 55 模具设计 第 31 页 共 59 页 电热量 Heating capacity kw 36 温度控制区数 Number of temp control zones —— 5+1 其它 GENERAL 油箱容量 Oil tank capacity L 850 机械外形尺寸（ LWH ） Machine dimensions(LWH) mmm 机重 Machine weight Ton 36 分型面的确定 分型面 是 模具用 以取出塑件和 浇注系统凝料的可分离的接触表面。 一般在动定模的结合处。 必须选择塑件断面轮廓最大的地方作为分型面，这是确保塑件能够脱出模具的基本原则。 分型面主要对塑件质量、模具加工 的生产难易度 都有所影响。 分型面选择应遵循的一般原则： 、下模边 3.确保塑件位置及尺寸精度 排气 虑脱模斜度的影响。 根据 上述原因，美的冰箱塑料顶盖制品的分型面选择如图。