壓縮包內含有CAD圖紙和說明書,均可直接下載獲得文件，所見所得，電腦查看更方便。Q 197216396 或 11970985

I 摘 要 近幾年國家振興機械行業(yè) 與機械相關的各個行業(yè)都越來越重視 CAD CAM 技術 不僅是因為 CAD CAM 技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術 同時還 因為塑料制品及模具的 3D 設計與成型過程中 3D 分析正在塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越 來越重要的作用 在本次畢業(yè)設計中 通過運用三維實體造型高端軟件 UG 對 支架 外形進行 3D 造型 同時也設計了其塑料外殼注塑模的 3D 模型 還根據所設計的 模具尺寸選擇安裝了相應的模架 最終生成了直觀的結構設計圖 此外還利用 CAD 繪制了模具裝配圖以及各種成型零件圖 這是第一次利用繪圖軟件對整套模 具進行設計 對所學知識進行了全面鞏固 意義重大 關鍵詞 殼體 注塑模 實體造型 模具 模架 AutoCAD CAD II Abstract Over the past few years the country vitalizes machinery industry each industry that related with mechanics is all paying more and more attention to the CAD CAM technology That is not only because CAD CAM technology has already been developed into one ripe generality technology but also because 3D design of Plastics piece make and mould and 3D analysis of molding process plays a more and more important role in plastics mould industry In the graduation project through using 3D entity sculpting software UG I build 3D mold of Support also build the plastics injection 3D mold of the shell crust at the same time I chose the appropriate mold frame and made it fixed with the mold according to the measurement of the mold Finally I do the intuitionistic drawing of 3D mold as well In addition also has drawn up the mold assembly drawing as well as each kind of Molding Parts drawing using CAD This is that the first time makes use of the software drawing to carry out design on package mould have carried out all round consolidation on what be learned knowledge The significance is significant Keywords Shell Plastics injection mold solid mold mold mold fram AutoCAD CAD Pro Engineer Pro E III 目錄 摘 要 V ABSTRACT VI 1 緒論 1 2 熱水器管支架設計及其成型工藝的分析 2 2 1 塑件分析 2 2 1 1 結構分析如下 2 2 1 2 成型工藝分析 2 2 2 塑料的選材及性能分析 2 3 熱水器管支架模具設計方案 4 3 1 分型面方案的確定 4 3 1 1 分型面的選擇原則 3 4 3 2 型腔數(shù)量以及排列方式的優(yōu)化確定 5 4 模具設計 6 4 1 注塑機選型 6 4 1 1 注射量計算 6 4 1 2 注射機型號的選定 6 4 2 模具澆注系統(tǒng)設計和澆口的設計 8 4 2 1 主流道的設計 4 8 4 2 2 澆口和流道的設計優(yōu)化 9 4 3 成型零件工作尺寸的設計和計算 10 4 3 1 型腔零件 剛度和強度校核 12 4 4 模架的確定和標準件的選用 12 4 5 合模導向機構和定位機構 13 4 5 1 導向機構的總體設計 13 4 5 2 導柱設計 14 4 5 3 導套設計 14 4 6 脫模推出機構的設計 15 4 6 1 脫模推出機構的設計原則 8 15 4 6 2 塑件的推出機構 15 4 7 側抽芯機構的設計 16 4 7 1 側向分型與抽芯機構類型的確定 16 4 7 2 斜導柱的設計 16 4 7 3 滑塊的組合及設計形式 16 4 7 4 各項尺寸的計算與校核 16 4 8 排氣系統(tǒng)設計 17 4 8 1 加熱系統(tǒng) 17 4 8 2 冷卻系統(tǒng) 17 5 模具裝配 19 5 1 塑料模具裝配的技術要求 19 IV 5 2 塑料模具裝配過程 19 6 模具工作過程 20 總 結 21 參考文獻 22 致 謝 23 附件一 英文文獻翻譯 24 1 緒論 1 1 緒論 近年來 中國塑料模具制造水平已有較大提高 大型塑料模具已能生產單套重量達 到 50t 以上的注塑模 精密塑料模具的精度已達到 2 m 制件精度很高的小模數(shù)齒輪 模具及達到高光學要求的車燈模具等也已能生產 多腔塑料模具已能生產一模 7800 腔 的塑封模 高速模具方面已能生產擠出速度達 6m min 以上的高速塑料異型材擠出模具 及主型材雙腔共擠 雙色共擠 軟硬共擠 后共擠 再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠 等各種模具 在生產手段上 模具企業(yè)設備數(shù)控化率已有較大提高 CAD CAE CAM 技術的應用面已大為擴展 高速加工及 RP RT 等先進技術的采用已越來越多 模具標 準件使用覆蓋率及模具商品化率都有較大幅度的提高 熱流道模具的比例也有較大提 高 中國塑料模具行業(yè)和國外先進水平相比 主要存在以下問題 1 發(fā)展不平衡 產品總體水平較低 雖然個別企業(yè)的產品已達到或接近國際先進 水平 但總體來看 模具的精度 型腔表面的粗糙度 生產周期 壽命等指標與國外 先進水平相比尚有較大差距 包括生產方式和企業(yè)管理在內的總體水平與國外工業(yè)發(fā) 達國家相比尚有 10 年以上的差距 2 工藝裝備落后 組織協(xié)調能力差 雖然部分企業(yè)經過近幾年的技術改造 工藝 裝備水平已經比較先進 有些三資企業(yè)的裝備水平也并不落后于國外 但大部分企業(yè) 的工藝裝備仍比較落后 更主要的是 企業(yè)組織協(xié)調能力差 難以整合或調動社會資 源為我所用 從而就難以承接比較大的項目 3 大多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱 創(chuàng)新能力明顯不足 一方面是技術人員比例低 水平 不夠高 另一方面是科研開發(fā)投入少 更重要的是觀念落后 對創(chuàng)新和開發(fā)不夠重視 模具企業(yè)不但要重視模具的開發(fā) 同時也要重視產品的創(chuàng)新 4 供需矛盾短期難以緩解 近幾年 國產塑料模具國內市場滿足率一直不足 74 其中大型 精密 長壽命模具滿足率更低 估計不足 60 同時 工業(yè)發(fā)達國家的模 具正在加速向中國轉移 國際采購越來越多 國際市場前景看好 市場需求旺盛 生 產發(fā)展一時還難以跟上 供不應求的局面還將持續(xù)一段時間 5 體制和人才問題的解決尚需時日 在社會主義市場經濟中 競爭性行業(yè) 特 別是像模具這樣依賴于特殊用戶 需單件生產的行業(yè) 國有和集體所有制原來的體制 和經營機制已顯得越來越不適應 人才的數(shù)量和素質也跟不上行業(yè)的快速發(fā)展 2 2 熱水器管支架設計及其成型工藝的分析 2 1 塑件分析 圖 2 1 熱水器管支架 上圖 2 1 所示是熱水器管支架參考零件 2 1 1 結構分析如下 該塑件為殼體 表面光滑 在模具設計和制造上要有良好的加工工藝 確保成型 零件具有一定的光潔度 2 1 2 成型工藝分析 采用一般精度等級 5 級 大量生產 該塑件壁厚約為 2mm 考慮到殼體左右部分比較淺 脫模斜度為 1 度 由 于下面的倒扣需要用到斜頂模斜度也設置為 1 度 2 2 塑料的選材及性能分析 PP 粒料為本色 圓柱狀顆粒 顆粒光潔 粒子的尺寸在任意方向上為 2mm 5mm 無臭無毒 無機械雜質 本品以高純度丙烯為主要原料 乙烯為共聚單體 采用高活 性催化劑在 62 80 及低于 4 0MPa 的壓力下經氣相反應生產聚丙烯粉料 再經干燥 混煉 擠壓 造粒 篩分 均化成聚丙烯顆粒 密度為 0 90 g cm3 0 91g cm3 是通 用塑料中最輕的一種 聚丙烯樹脂具有優(yōu)良的機械性能和耐熱性能 使用溫度范圍 30 140 同時具有優(yōu)良的電絕緣性能和化學穩(wěn)定性 幾乎不吸水 與絕大多數(shù)化 學品接觸不發(fā)生作用 本品耐腐蝕 抗張強度 30MPa 強度 剛性和透明性都比聚乙烯 2 熱水器管支架設計及其成型工藝的分析 3 好 缺點是耐低溫沖擊性差 較易老化 但可分別通過改性和添加抗氧劑予以克服 與發(fā)煙硫酸 發(fā)煙硝酸 鉻酸溶液 鹵素 苯 四氯化碳 氯仿等接觸有腐蝕作用 可用作工程塑料 適用于制電視機 收音機外殼 電器絕緣材料 防腐管道 板材 貯槽等 也用于生產扁絲 纖維 包裝薄膜等 4 3 熱水器管支架模具設計方案 3 1 分型面方案的確定 分型面是模具上用來取出塑件和澆注系統(tǒng)料可分離的接觸面稱為分型面 分型面的 選擇對模具設計方式影響最大 分型面設計是否合理對塑件質量和模具復雜程度具有很 大的影響 基本上是一種分型面對應著一種模具設計方案 所以分型面的選擇決定著 模具總體的設計方案 3 1 1 分型面的選擇原則 3 1 保證塑料制品能夠脫模 2 使分型面容易加工 3 盡量避免側向抽芯 4 使側向抽芯盡量短 5 有利于排氣 6 有利于保證塑件的外觀質量 7 盡可能使塑件留在動模一側 8 盡可能滿足塑件的使用要求 9 盡量減少塑件在合模方向的投影面積 10 長型芯應置于開模方向 11 有利于簡化模具結構 綜上所述 分型面平坦在一個平面上 為了順利脫模 分型面采用如下模具結構 只需要斜頂出模 加工成本經濟 塑件成型精度可靠 3 熱水器管支架模具設計方案 5 3 2 型腔數(shù)量以及排列方式的優(yōu)化確定 如圖 3 1 所示 按要求采用一模二腔 3 1 分型面形式與位置 6 4 模具設計 4 1 注塑機選型 注射機是安裝在注射機上使用的設備 因此設計注射模應該詳細了解注射機的技 術規(guī)范 才能設計出符合要求的模具 注射機規(guī)格的確定主要是根據塑件的的大小及型腔的模具和排列方式 在確定模 具結構形式及初步估算外形尺寸的前提下 設計人員應對模具所需的注射量 鎖模力 注射壓力 拉桿間距 最大和最小模具厚度 推出形式 推出位置 推出行程 開模 距離進行計算 根據這些參數(shù)選擇一臺和模具相匹配的注射機 倘若用戶自己提供型 號和規(guī)格 設計人員必須對其進行校核 若不能滿足要求 則必須自己調整或與用戶 取得商量調整 4 1 1 注射量計算 通過 UG 三維軟件計算體積得 8 96 2 17 921V3cm3c 澆注系統(tǒng)體積取塑件體積的 10 得 17 92 0 1 1 8 2 3 19 712c 4 1 2 注射機型號的選定 根據以上的計算初步選定型號為 G54 S200 400 型臥式注射機 其主要技術參數(shù)見 表 4 1 表 4 1 注塑機工藝參數(shù) 注射機的工藝參數(shù)表 G54 S200 400 額定注射量 200 400cm 螺桿直徑 55mm 注射壓力 109M Pa 注射行程 160 mm 和模力 KN 2540KN 最大成型面積 645cm2 最大開模行程 260mm 模具最大厚度 406mm 模具最小厚度 165mm 4 模具設計 7 1 最大注射量校核 根據 塑料 橡膠成型模具設計手冊 144 頁 式 5 2 1 1 06G 式中 注塑機最大注謝量 cm G 注塑機額定注謝量 cm 待加工塑料密度 3 gcm 代入數(shù)據得 10 832 14 9 根據式 5 2 3 zjfsbmn 式中 n 模具的型腔數(shù) 塑件的質量 g 澆注系統(tǒng)分流道凝料的質量jmfm g 主流道凝料質量 g 塑件飛邊質量 gs b 代入數(shù)據得 g17 3z 根據校核式 5 2 2 1 80 4 57G 故 合格 2 注射壓力校核 根據 塑料 橡膠成型模具設計手冊 P145 P 150Mpa Pch 100Mpa 0 75 0 9 j P 112 5 135Mpa Pch 故也是合格的 式中 P 注塑機額定最大注射j j 壓力 Pch 模具成型時需要的注射壓力 3 鎖模力的校核 根據 塑料 橡膠成型模具設計手冊 P145 P 取 30Mpa k 取 32 pK 30 20Mpa 由表 5 2 1 取 F 17 6Mpa 有 F 故合格 式q32 qP 中 型腔內塑料壓力 P 料筒內注塑機柱塞或螺桿施加于塑料的壓力 K 損耗系數(shù) F 注射機的額定鎖模力 4 開模行程及其頂出行程校核 根據 塑料 橡膠成型模具設計手冊 P149 H 25mm H 25mm S 260mm H H 5 10 12 12 55 60mm S 符合要求 式中 H 脫模距離 H 塑件加澆注系統(tǒng)總高 12 8 S 注塑機最大開模行程 4 2 模具澆注系統(tǒng)設計和澆口的設計 澆注系統(tǒng)是引導凝料熔體從注射機噴嘴到模具型腔的進料通道 具有傳質 傳壓 和傳熱的功能 4 2 1 主流道的設計 4 主流道是連接注射機的噴嘴與分流道的一段通道 通常和注射機噴嘴在同一軸線 上 斷面為圓形 具有一頂?shù)腻F度 以便熔體的流動和開模時主流到凝料的順利拔除 1 主流道尺寸和澆口的設計 1 主流道的小端直徑 D 注射機噴嘴直徑 0 5 1 3 0 5 1 取 D 3 5mm 2 主流道的球面半徑 SR 注射機噴嘴球頭半徑 1 2 30 1 2 取 SR 32mm 3 球面的配合高度 取 h 6mm 4 主流道的長度 取 L 3 122 125mm 2 澆口套的設計 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復接觸 屬易損件 對材料要求比較嚴 因而 模具主流道部分常設計成可拆卸更換的主流道襯套形式即澆口套 以便有效的選用優(yōu) 質鋼材單獨進行加工和熱處理 常采用碳素工具鋼 如 T8A T10A 等 熱處理硬度 為 50HRC 55HRC 如圖 4 1 所示 圖 4 1 主流道襯套 3 定位圈的設計與固定 由于該模具主流道比較長 定位圈和襯套設計成分體式 注射機定位孔尺寸為 定位圈尺寸取 兩者之間呈較松的間隙配合 0 125 0 2415 4 模具設計 9 定位圈結構尺寸如圖 4 2 所示 定位圈和襯套的固定形式如圖 4 3 所示 圖 4 2 定位圈 圖 4 3 主道襯套的固定形式 4 2 2 澆口和流道的設計優(yōu)化 選擇側進膠 如圖 4 4 而壓力損失小 進料速度快 成型比較容易 另外傳遞壓 力好 保壓補縮作用強 10 圖 4 4 澆口和流道的設置形式 4 3 成型零件工作尺寸的設計和計算 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件 包括凹模 型芯 鑲塊 成型桿和成型環(huán)等 成型零件工作時 直接與塑料接觸 塑料熔體的高壓 料流的沖 刷 脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦 因此 成型零件要求有正確的幾何形狀 較高的尺 寸精度和較低的表面粗糙度 此外 成型零件還要求結構合理 有較高的強度 剛度 及較好的耐磨性能 設計成型零件時 應根據塑料的特性和塑件的結構及使用要求 確定型腔的總體 結構 選擇分型面和澆口位置 確定脫模方式 排氣部位等 然后根據成型零件的加 工 熱處理 裝配等要求進行成型零件結構設計 計算成型零件的工作尺寸 對關鍵 的成型零件進行強度和剛度校核 工作尺寸是零件上直接用以成型塑件部分的尺寸 主要有型腔和型芯的徑向尺寸 型腔深度和型芯高度尺寸和中心距尺寸等 聚甲基戊烯 1 TPX 收縮率 計算收縮率 1 5 3 塑件尺寸公差按 SJ1372 78 標準中的 5 級精度成型 1 凹模型腔的強度 根據 手冊 139 頁 式 5 1 13 cphbEy b 凹模側壁的理論寬度 h 凹模型腔的深度 p 凹模型腔內的熔體壓力 y 凹模長邊側壁的允許彈性變形量 4 模具設計 11 已知 130Mpa E 2 1 Mpa h 2 2cm cmP51010 5y 由 手冊 圖 5 8 22 180 0 12 得 c 11 hl 由 手冊 圖 5 9 126 180 0 67 得 2 1 7 將以上各數(shù)值代入式 5 1 得 1 5 cm 135 30 17b 2 型腔的長 寬尺寸計算 塑件的平均收縮率 為 2 25 模具制造公差取 的制品公差 2 31 1L13 5 4 zdg 1562 56 59 3 0 式中 型腔的 L 方向公稱尺寸1L1 L 制品 L 方向最大尺寸d L 制品 L 方向公稱尺寸1g1 收縮率 制品的設計公差 模具制造公差 z 213 2 5 4zdgL 136 66 34 3 0 式中 型腔的 L 方向公稱尺寸2L2 3 型腔的深度尺寸計算 H x zgd 3 50 4 0 3250 1 3 0 式中 H 型腔深度公稱尺寸 制品高度最大尺寸 制品高度公x dHgH 稱尺寸 4 型芯的長 寬尺寸計算 113 4zigll 12 0 3 64 2 5 4 164 5 式中 方向最小尺寸1ill2 0 3 54 2 4 54 59 0 3 5 型芯的高度 h x zgi 0 3216 5 1 16 28 3 0 式中 h 型心高度公稱尺寸x 制品深度最小尺寸i 制品深度公稱尺寸 g 4 3 1 型腔零件剛度和強度校核 由于塑件成型部分采用模仁 再從模板上開框把模仁鑲入 用螺絲吃緊 成型部 分離模仁有滿足條件的規(guī)定距離 20 25mm 而模仁離模板四周也有滿足條件的規(guī) 定距離 所以成型時型腔零件完全滿足強度和剛度的要求 在這里就不一一校核 在 動模板上 由于成型壓力很大部分垂直壓在其上 底部為了節(jié)約材料不打算采用支撐 板 4 4 模架的確定和標準件的選用 根據前面型腔的布局以及互相位置尺寸 再根據成型零件尺寸結合標準模架 選 用結構形式為 CI3535 120 100 100 01 S 即采用數(shù)量為 1 的標準模架 1 定模座板 350mm x 400mm 厚為 30mm 定模座板是模具與注射機連接固定的板 材料為 45 鋼 通過 4 個 M12 的內六角圓柱螺釘與定模固定板連接 定位圈通過 2 個 M8 的內 六角圓柱螺釘與其連接 定模座板與澆口套為 H8 f8 配合 7 2 定模板 350mm x 350mm 厚 120mm 用于固定型芯 導套 固定板應有一定的厚度 并有足夠強度 一般用 45 號鋼 調質到 230HB 270HB 其上的導柱和導套一端采用 H7 k6 配合 另外一段采用 H7 f7 配合 定模板與澆口套采用 H7 m6 配合 7 4 模具設計 13 3 動模座板 350mm x400mm 厚為 30mm 材料為 45 鋼 其上的注射機頂孔為直徑 40 mm 4 動模板 350mm x 350mm 厚 100mm 行位滑塊通過矩形導滑槽在模套中滑動 以完成側向分型和合模復位 材料為 45 鋼 其上的導柱和導柱孔為 H7 k6 配合 7 5 墊塊 63mm x 350mm 厚 100mm 1 主要作用 在動模座板與支撐板之間形成推出機構的動作空間 或是調節(jié)模具的總厚度 以 適應注射機的模具安裝厚度要求 2 結構形式 可以是平行墊塊或拐角墊塊 該模具采用平行墊塊 3 墊塊材料 墊塊材料為 Q235A 也可以用 HT200 球墨鑄鐵等 改套模具采用 Q235A 制 造 6 推板 220mm x 350mm 厚度 20mm 材料為 45 鋼 其上的推板導套孔與推板導套采用 H7 k6 配合 用 M6 的內六角 圓柱螺釘與推桿固定板固定 7 推桿固定板 220mm x 350mm 厚度 25mm 鋼材為 45 鋼 其上的推板導套孔與推板導套采用 H7 f9 配合 7 模架如圖 4 8 所示 圖 4 8 模架 14 4 5 合模導向機構和定位機構 采用標準模架 模架本身帶有導向裝置 按模架規(guī)格選取即可 4 5 1 導向機構的總體設計 1 導向零件應合理地均勻分布在模具的周圍或靠近邊緣的部分 其中心至模具 邊緣應有足夠的距離 以保證模具的精度 防止壓入導柱和導套后變形 2 該導套采用 4 根導柱 其布置為等直徑導柱不對稱布置 3 導柱安裝在支承板和模套上 導套安裝在定模固定板上 4 為了保證分型面很好的接觸 導柱和導套在分型面處應只有承屑槽 在導柱 孔口倒角 5 在合模時 保證導向零件首先接觸 避免凸模先進入型腔 導致模具損壞 6 動定模板采用合并加工時 可確保同軸度要求 4 5 2 導柱設計 1 采用帶頭導柱 加油槽 如圖 4 1 所示 2 導柱長度必須比凸模端面高度高出 6mm 8mm 3 為了使導柱能順利地進入導向孔 導柱端部常做成圓錐形的先導部分 4 導柱的直徑應根據模具尺寸來確定 應保證有足夠的抗彎強度 5 導柱的安裝形式 導柱固定部分與模板按 H7 k6 配合 導柱滑動部分按 H7 f7 或 H8 f7 間隙配合 7 6 導柱工作部分的表面粗糙度為 0 2um 7 導柱應具有堅硬耐磨的表面 不易折斷的內芯 多采用低碳鋼經滲碳淬火處 理或碳素工具鋼 T8A T10A 經淬火處理 硬度為 50HRC 以上或 45 鋼經調質 表 面淬火 低溫回火 硬度為 50HRC 以上 圖 4 9 導柱 4 5 3 導套設計 導套與安裝在另外一半模上的導柱相配合 用以確定動 定模的相對位置 以保 證模具運動導向精度的圓套形零件 導套常用的結構形式有兩種 直導套 帶頭導套 4 模具設計 15 1 采用帶頭導套 如圖 4 10 所示 2 導套的端面應倒圓角 導柱孔最好做成通孔 利于排出孔內剩余空氣 3 導套孔的的滑動部分按 H8 f7 H7 f7 的間隙配合 表面粗糙度為 0 4um 導套外徑與模板一端采用 H7 k6 配合 另外一端采用 H7 e7 配合鑲入模板 4 導套材料可用淬火鋼或銅等耐磨材料制造 該模具中采用 T8A 圖 4 10 導套 4 6 脫模推出機構的設計 注射成型每一循環(huán)中 塑件必須準確無誤地從模具的凹模中或型芯上脫出 完成 脫出塑件的裝置稱為脫模機構 也常稱為推出機構 4 6 1 脫模推出機構的設計原則 8 塑件推出 頂出 是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié) 推出質量的好壞將最后決 定塑件的質量 因此 塑件的推出是不可忽視的 應遵循以下原則 1 推出機構應近盡量設置在動模一側 2 保證塑件不因推出而變形損壞 3 機構簡單 動作可靠 4 良好的塑件外觀 5 合模時的準確復位 4 6 2 塑件的推出機構 該套模具的塑件采用推桿推出 推桿的形式為圓形 1 推桿如圖 4 11 所示 共 19 根推桿 16 圖 4 11 帶肩圓筒推桿 2 推桿應設置在脫模阻力大的地方 3 推桿應布置均勻 4 推桿應設在塑件強度 剛度較大的地方 5 推桿直接與模板上的推桿空采用 H8 f8 間隙配合 6 通常推桿裝入模具后 其端面應與型腔地面平齊或高出型腔底面 0 05mm 0 10mm 7 推桿與推桿固定板 通常采用單邊 0 5mm 的間隙 這樣可以降低加工要求 又能在多推桿的情況下 不因各板上的推桿孔加工誤差引起軸線不一致而發(fā)生卡死現(xiàn) 象 8 推桿的材料常用 T8 T10 碳素工具鋼 熱處理要求硬度 50HRC 以上 工作端 配合部分的表面粗糙度為 u 0 8um 4 7 側抽芯機構的設計 當在注射成型的塑件上與開合模方向不同的內側或外側有孔 凹穴或凸臺時 塑 件就不能直接由推桿等推出機構推出脫模 此時 模具上成型該處的零件必須制成可 側向移動的活動型芯 以便在塑件脫模推出之前 先將側向成型零件抽出 然后在把 塑件從模內推出 否則就無法脫模 4 7 1 側向分型與抽芯機構類型的確定 殼體中間的孔無法直接出模需要用到抽芯機構 在這里運用機動方式抽芯 驅動 方式為斜導柱 該塑件的側凹較淺 所需的抽芯距不大 側凹的成型面積也不大 所以采用 斜導柱側抽芯足夠 一般將主型芯和滑塊位置設于動模 這樣在脫模過程中 側向分型 時對塑件有限制側向移動的作用 塑件不會黏附在滑塊上 脫模比較順利 4 7 2 斜導柱的設計 斜導柱設置在動模 與滑塊的中線對齊 有足夠的強度 斜導柱頂端用模珂和模板固定并磨到和動模板平 在開模時能隨驅使滑塊沿動模 板上的導滑槽滑動 4 模具設計 17 斜導柱傾斜角為 23 度 4 7 3 滑塊的組合及設計形式 設計其組合方式時應考慮分型與抽芯的方向要求 并保證塑件有較好的外觀質量 另 外還應使滑塊的組合部分具有足夠的強度 該套模具采用兩瓣合模塊組合的結構形式 利用滑塊水平兩側面的凸耳與模套對應的導滑槽滑動配合 達到側向分型與復位的 目的 為防止滑塊離開動模 采用壓塊壓住滑塊兩邊的凸耳 4 7 4 各項尺寸的計算與校核 斜導柱 滑塊 導柱之間的相對位置以及脫模推出完成后的相對位置如圖 4 15 所示 斜導柱的導向傾斜角為 23 度 從合模到開模斜導柱剛離開滑塊時 斜導柱的移動 距離是 40mm 保證了滑塊止動上的配合 抽芯距離校核 需要抽芯的距離是 36 5sm 抽 斜導柱剛好抽出來時的推動距離 40l 推 因 2 所以抽芯距離滿足要求 塑件能正常取出 ls 推 抽 圖 4 15 側向分型與抽芯分析 4 8 排氣系統(tǒng)設計 模板分型面上設置 1mm 深的排氣槽用于排氣 而且在成型殼體內腔的型芯上設置 了 23 根推桿 排氣條件足夠 18 4 9 冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設計 10 4 8 1 加熱系統(tǒng) 該套模具的模溫要求在 70 以下 又是小型模具 所以無需設置加熱裝置 C 4 8 2 冷卻系統(tǒng) 根據 實用模具設計與制造手冊 433 頁 式 6 31 W 431TKa 其中 W 根據 注射模典型結構 100 例 P201 附表 3 中查得1 85g s W 595 4g W 65 08V V 595 4cm 取直徑 1459 d 20mm L 1 8m 式中 W 通過模具的冷卻水重24dV 2014 39 量 單位時間內進入模具的塑料重量 a 每可塑料的熱容量 K 熱傳1W 導系數(shù) 出水溫度 如水溫度 冷卻液容重 V 冷卻水道體積 3T4T L 冷卻水道長度 d 冷卻水道直徑 4 10 模具材料例表 表 4 7 該模具的選材及熱處理見表 零件名稱 材料牌號 熱處理 硬度 說明 模仁 718H 預硬化 36HRC 38HRC 保證加工后獲得較高的形狀和 尺寸精度 易于拋光 圓柱型芯 Cr12MoV 淬火 58HRC 62HRC 淬透性好 熱處理變形小 耐 磨性好 動模型芯 718H 淬火 42HRC 54HRC 保證加工后獲得較高的形狀和 尺寸精度 沿脫模方向拋光 動定模座板 45 調質 230HB 270HB 墊塊 Q235 調質 230HB 270HB 支撐柱 S50C 調質 225HB 240HB 推板固定板 45 調質 230HB 270HB 主流道襯套 T10A 淬火 50HRC 55HRC 導柱導套 T10A 淬火 54HRC 58HRC 定位圈 45 調質 230HB 270HB 復位桿 45 淬火 43HRC 48HRC 5 模具設裝配 19 5 模具裝配 5 1 塑料模具裝配的技術要求 塑料模具種類較多 結構差異很大 裝配的具體內容與要求也不同 一般注射 壓縮和擠出模具結構相對復雜 裝配環(huán)節(jié)多 工藝難度大 其他類型的塑料模具結構 較為簡單 無論哪種類型的模具 為保證成形制品的質量 都應具有一定的技術要求 1 模具裝配后各分型面應貼合嚴密 主要分型面的間隙應小于 0 05mm 在模具 適當?shù)钠胶馕恢脩b有吊環(huán)或起吊孔 模具的外形尺寸 閉合高度 安裝固定及定位尺 寸 推出方式 開模行程等均應符合設計圖樣要求 并與所使用的設備條件相匹配 模具應有標記 各模板應打印順序編號及加工與裝配時使用的基準標記 2 導向或定位精度應滿足設計要求 動 定模開合運動平穩(wěn) 導向準確 無卡阻 咬死或刮傷現(xiàn)象 安裝精定位元件的模具時 應保證定位精度 可靠 且不得與導柱 導套發(fā)生干涉 3 成型零件的形狀與尺寸精度及表面粗糙度應符合設計圖樣要求 表面不得有碰 傷 劃痕 裂紋 銹蝕等缺陷 拋光方向應與脫模方向一致 成形表面的文字 圖案 與脫模方向一致 活動成形零件或鑲件應定位可靠 配合間隙適當 活動靈活 不產 生溢料 4 澆注系統(tǒng)表面光滑 尺寸與表面粗糙度符合設計要求 5 推出機構應運動靈活 工作平穩(wěn) 可靠 推出元件不應承受側向力 既不允許 放生溢料 也不得有卡阻現(xiàn)象 6 側向分型與抽芯機構應運動靈活 平穩(wěn) 斜導柱不應承受側向力 滑塊鎖挈應 固定可靠 工作時不得產生變形 7 模具加熱元件應安裝可靠 絕緣安全 無破損 能達到設定溫度要求 模具冷 卻水道應通暢 無堵塞 連接部位密封可靠 5 2 塑料模具裝配過程 塑料模的總裝過程因模具結構的不同而不同 但其主要的總裝配順序不變 具體如 下 1 確定裝配基準 2 安裝導柱導套和型芯 型腔并使間隙均勻 3 安裝側抽芯機構和推出機構等 4 其他零件的裝配 20 5 檢驗 試模 5 模具設裝配 21 6 模具工作過程 模具裝配試模完畢之后 模具進入正式工作狀態(tài) 其基本工作過程如下 1 對塑料進行烘干 并裝入料斗 2 清理模具型芯 型腔 并噴上脫模劑 進行適當?shù)念A熱 3 合模 鎖緊模具 4 對塑料進行預塑化 注射裝置準備注射 5 注射過程包括充模 保壓 倒流 澆口凍結后的冷卻和脫模 6 脫模過程 見裝配圖 開模時 開合模系統(tǒng)帶動動模部分后移 斜導柱 逼使側抽芯滑塊隨著動模的移動側向抽芯 當斜導柱脫離動模部分時 固定在動模部 分的彈簧波子剛好頂住滑塊 固定防止斜滑塊與動模部分分離或者下滑 使之順利的 留在動模恰當?shù)奈恢?有利于順利合模與復位 塑件先叢型芯中脫出 同時主流道凝 料在塑件的帶動下與澆口套分離 繼續(xù)開模具到一定的距離 推出機構工作 推板在 注射機頂桿的作用下 帶動塑件推桿工作 把塑件從主型芯上推出來 從而完成了塑 件與模具的分離 最后將塑件取出 7 塑件的后處理 22 總 結 本次畢業(yè)設計是我們大學四年所學知識做的一次總測驗 是鍛煉也是檢驗自己四 年來所學并掌握運用知識的能力 是我們高等院校學生的最后的學習環(huán)節(jié) 通過這次 設計 我學到了許多原來未能學到的東西 對過去沒有掌握的知識得到了更進一步鞏 固 獨立思考 綜合運用所掌握理論知識的能力得到很大的提高 學會了從生產實際 出發(fā) 針對實際課題解決實際問題 掌握了綜合使用各種設計手冊 圖冊 資料的方 法 提高了電腦繪圖水平 也是為我們即將參加工作所做的必要準備 打下基礎 更 是我們四年機械設計制造及其自動化專業(yè)知識的一次綜合 本次設計也暴露了我們不少的缺點和問題 對于所學知識還沒有做到仔細 認真 消化 許多方面還是只有一個大概的認識 沒有深入探討 對實際事物沒有深刻得了 解 沒有做到理論聯(lián)系實際 沒有達到對所學的知識熟練運用的水平 這也從一個側 面反映出我們設計經驗不足 思維不夠開拓 不夠靈活 從而是我得出一個結論 無 論是現(xiàn)在還是以后走上工作崗位 還是再深造 都應該虛心向老師和前輩們學習 從 而不斷完善自我 提高自我水平 總結 23 參考文獻 1 林清安 Pro ENGENEER 2 0 模具設計 M 北京 清華大學出版社 2004 2 林清安 Pro ENGENEER 2 0 零件設計基礎篇 M 北京 清華大學出版社 2004 3 屈華昌 塑料成型工藝與模具設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 1995 4 伍先明 塑料模具設計指導 M 北京 國防工業(yè)出版社 2006 5 唐志玉 模具設計師指南 M 北京 國防工業(yè)出版社 1999 6 塑料模設計手冊 編寫組 塑料模設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1994 7 廖念釗 互換性與技術測量 M 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認真負責的工作態(tài)度和待人以誠的寬廣胸懷 使我受益匪淺 必將對我以后的學習和工作產生巨大的影響 在此向他致以誠摯的謝意 其次要感謝同學們給我?guī)椭椭С?在設計中遇到的困難 他們會熱心的給我排憂 解難 遇到不能解決的問題 大家一起討論 然后還要感謝我的母校對我的大力栽培 感謝大學四年來所有的老師 為我們打下 機械專業(yè)知識的基礎 正是因為有了這些專業(yè)知識此次畢業(yè)設計才會順利完成 最后感謝我的父母 他們辛勤地工作才讓我有機會坐在這里享受教育 他們豁達的 性格也影響著我從容面對人生 26 附件一 英文文獻翻譯 譯文 1 三維注射成型流動模擬的研究 摘要 大多數(shù)注射成型制品都是具有復雜的幾何輪廓和厚壁或薄壁的制品 這種三維仿真模型將比 兩維半模型具有更精確的填充過程 本文介紹了一種基于三維模型的注射成型流動模擬的數(shù)學模型 和數(shù)值實現(xiàn) 把速度和壓力同次插值方法成功地應用到三維注塑模擬的計算中 從離散的動量方程 中找出壓力和速度的關系 然后迭代到連續(xù)性方程中得到壓力方程 用三維控制體積法追蹤流動前 沿 并通過算例分析來說明三維模型的有效性 關鍵詞 三維模型 等序插值法 模擬 注塑成型 1 引言 在注塑成型的過程中 聚合物熔化的流變反應隨著流動前沿的方向大多是非牛頓流體和非等溫 的 由于這些內在的因素 分析它的填充過程是很困難的 因此通常進行簡易處理 例如在中面流 和雙面流技術中 由于大多數(shù)注塑成型的零件都是薄壁卻有復雜的形狀的特征 當分析流動性而厚 度方向的速度和壓力變化被忽略時 通常使用 Hele Shaw 流動簡化 因此這兩種技術都是兩維的 填充模型 用這種方法填充一個模型的型腔就變成了流動方向的二維問題和厚度方向的一維分析 但由于采用了簡化假設 它產生的信息是有限的 不完整的 除了用有限差分法求解溫度在壁 厚方向的差異外 基本上沒有考慮物理量在厚度方向上的變化 隨著塑料成型技術的發(fā)展 注塑 成型零件將具有越來越復雜的形狀 其壁的厚度的多樣性將變得越來越顯著 因此在厚度方向變化 的物理量就不能被忽視 此外 熔體在型腔的表面流動模擬看起來不真實 僅當這些流動模擬出現(xiàn) 在成型型腔時它的真實性才更加明顯 三維流動模型已經是研究方向而且在塑料注塑成型模擬方面將是個熱點 在三維流動模型中 熔體在厚度方向的速度分量不再被忽略 熔體的壓力沿厚度方向變化 并且在分解三維實體制品方 面通常使用有限元分析 通過有限元計算 可以獲得完整的數(shù)據 不僅獲得實體制品表面的流動數(shù) 據 還獲得實體內部完整的流動數(shù)據 因此 對于薄壁制品 三維流動模擬能夠產生更加詳細的 關于流動特征的信息和應力分布 對于如在氣體輔助成型中遇到的有厚壁區(qū)域的制品 三維流動模 擬能更加準確地預測其充填行為 許多在二維模型中不能預測的充模過程中的流動行為 如熔體前 沿的流動形態(tài)和推進方式 即 噴泉 效應在三維流動模擬技術中都可以得到很好的體現(xiàn) 本文提出了一種三維有限元模型來預測模擬塑料熔體的充模流動 把速度和壓力同次插值方法 成功地應用到三維注塑模擬的計算中 從離散的動量方程中找出壓力和速度的關系 然后代到連續(xù) 性方程得到壓力方程 用三維控制體積法追蹤流動前沿 并通過算例來說明該三維模型的有效性 2 控制方程 充模過程中熔體壓力不是很高 且合理的模具結構可以避免過壓現(xiàn)象 因此設熔體為未壓縮 附件一 英文文獻翻譯 27 流體 由于熔體粘性較大 相對于粘度剪切應力而言 慣性力和質量力都很小 可忽略不計 經過簡化和假設 控制方程的直角分量形式分別為 動量方程 連續(xù)性方程 能量方程 式中 x y z 三維坐標 u v w 分別表示 x y z 方向的速度 熔體密度 P 壓力 T 溫度 熔體粘度 粘度模型采用 Cross 模型 式中 n 非牛頓指數(shù) 剪切速率 材料常數(shù) 0 零剪切粘度 由于在充模過程中 熔體的溫度變化范圍不大 因此 0 采用 Arrhenius 型表達式 式中 B Tb 材料常數(shù) 3 數(shù)值模擬方法 3 1 壓力 速度關系 三維有限元模型由于沒作 Hele Shaw 流動簡化 其數(shù)值處理方法和二維模型有很大不同 在三 維模型中 用三維立體單元離散制品空間 采用速度和壓力同次插值和迦遼金法來離散控制方程 用三維控制體積法追蹤流動前沿 由于三維模型考慮了厚度方向物理量的變化 其動量方程比二 維模型復雜得多 不可能像二維模型那樣直接通過在厚度方向上的積分得到速度和壓力的關系 需 要首先對動量方程進行離散 從中找出壓力和速度的關系 本文采用壓力 速度雙線形插值 用 Galerkin 法對動量方程離散 經逐個單元組裝后得到節(jié)點速度和壓力的關系如下 28 其中 虛擬速度定義為 節(jié)點上的壓力系數(shù)定義為 3 式中 分別表示在 x y z 方向的總體速度系數(shù)矩陣 分別表示節(jié)點在 x y z 方向的壓力系數(shù) 其值利用式 3 在整個計算域內積分 由 各單元的貢獻值組裝而得到 Ni 單元插值函數(shù) i 總體節(jié)點號 j 每個節(jié)點所有領接節(jié)點的數(shù)量 3 2 壓力方程 把連續(xù)方程式 1d 用 Galerkin 法離散后 把速度方程式 2 代入 整理后得到離散的單元壓力方 程 把單元剛度矩陣用常規(guī)的方法在整個計算域內組裝就得到整體壓力方程 3 3 邊界條件 在模壁上采用無滑移邊界條件 在澆口處 u v w 給定 3 4 速度修正 求解壓力方程 得到壓力場 但從動量方程求解得到的速度場并不滿足連續(xù)性條件 因此 要 按下式用所求得的壓力場去修正當前得到的速度場 附件一 英文文獻翻譯 29 上述壓力 速度方程采用松弛迭代求解 整個求解過程如圖 1 所示 3 5 流動前沿位置的確定 熔體在模腔內的流動是非穩(wěn)態(tài)的過程 熔體前沿位置隨時間變化 像二維模型一樣 本文沿用 FAN Flow Analysis Network J 的思路 采用控制體積法來跟蹤熔體每一時刻的前沿位置 但三維控 制體積是一個空間體積 比二維控制體積復雜得多 三維控制體積的劃分必須保證各節(jié)點的控制體 積完全充滿制品空間 不能有空洞和縫隙 圖 2 是三維控制體積的形態(tài)圖 箭頭處為制品表面 a 制品內部節(jié)點的控制體積 b 制品邊界節(jié)點的控制體積 圖 2 三維控制體積 4 結果和討論 算例的型腔如圖 3 a 所示 注射材料為 Kumbo 生產的 AKS780 對應于五參數(shù) Cross 模型中的 n B Tb 粘度參數(shù)為 0 2 638 4 515 10 Pa 3 13 198 043 10 7 Pa s 1 12 236 10 K 0 Pa 注射溫度為 250 模具溫度為 45 制品的三維有限元網格如圖 3 b 所 示 a 制品尺寸 b 立體網格劃分 圖 3 示例制品 噴泉 效應也是充模流動時的一個典型現(xiàn)象 當熔體以較快的速度注入一個相對較冷的模具 中 熔體和型腔壁接觸后 由于傳導冷卻效應 實際上在型腔壁處就形成固體層 靠近型腔壁處 的熔體剪切應力增加 而中部剪切應力為零 于是靠近型腔壁處熔體流動方向開始向模壁偏轉 又 由于中部熔體流動速度比沿壁厚度方向上的平均速度快 不斷沖破熔體前沿由于降溫而形成的前沿 30 膜并形成新的前沿膜 因此 此時流體前端呈噴泉狀 后面則以片狀流動在固體層下面通過 圖 4 a 是示例制品在幾個充填時刻流動前沿的形狀 實驗結果和這種理論相符合 相反 如圖 4 b 所 示兩維半模型的流動前沿形狀不會出現(xiàn)這種 噴泉 效應 a 三維流動前沿的形狀 b 兩維半流動前沿的形狀 圖 4 三維模型流動前沿形狀 a 和兩維半模型流動前沿形狀 b 的比較 圖 5 所示的幾個充填時刻流動前沿形狀的比較 它所示的當前模型的流動前沿形狀的效果比充 填模型的好 如圖 6 所示的是和充填模型的流動前沿形狀相比較的片門壓力圖 它所示的當前模型 的片門壓力和充填模型的相一致 產生這種偏差的主要原因是在處理模型和材料參數(shù)的差異 圖 6 當前三維模型的片門壓力值 虛線 和充填模型的片門壓力值 實線 的比較 附件一 英文文獻翻譯 31 圖 5 當前三維模型流動前沿形狀 a 和充填模型流動前沿形狀 b 的比較 5 結論 三維有限元模型代表一個理論模型和數(shù)值模擬填充過程的實現(xiàn) 通過三維實體制品實例來測 試他的有效性 在未來塑料注塑成型模擬方面三維模型的注射成型流動模擬是一個發(fā)展的方向 盡 管在目前廣泛使用三維模型的注射成型流動模擬需要很長的時間 但是隨著計算機硬件的發(fā)展以及 仿真技術的改進 這種三維模型的技術將會得到廣泛地應用 參考文獻 1 Li Dequn New progress of flow simulation for plastic injection molding China International Forum on Die Mould Technology 2002 5 47 48 2 Hiebert C Shen SA Finite element finite difference 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