多用角架擱板的注塑模具設(shè)計及其仿真加工設(shè)計【一模一腔】【說明書+CAD】
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自動化表面精加工注塑模具鋼球形研磨和拋光工藝球英文翻譯 學院:機械學院 專業(yè)班級:機制07-1班 指導老師:向道輝 學號:310704010124 姓名:楊勇自動化表面精加工注塑模具鋼球形研磨和拋光工藝球收件日期:2004年3月30日/接受日期:2004年7月5日/發(fā)表時間:05年3月30號施普林格出版社倫敦有限公司2005要 本研究探討球形研磨和拋光表面處理的自動化的可能性,正如在自由曲面注塑模具鋼PDS5 在數(shù)控加工中心。設(shè)計和制造,研磨工具持有人已經(jīng)完成了這項研究。最佳參數(shù)的確定,采用磨削的塑料注射成型法交PDS5加工中心。最佳表面磨削,荷蘭國際集團的注塑模具鋼PDS5參數(shù) 一個PA的氧化鋁,研磨材料組合磨削,荷蘭國際集團18 000 rpm時,磨削深度為20微米的速度,以及50毫米/分鐘。試樣的表面粗糙度Ra可提高到1.60微米至0.35微米的最佳使用表面磨削參數(shù)。表面粗糙度Ra可進一步改善至約0.343微米至0.06微米之間,擠光與拋光的最佳參數(shù)。 應(yīng)用表面打磨和拋光最佳參數(shù),順序為細研磨自由曲面模,表面粗糙度Ra的自由曲面上的測試區(qū)部分可提高到約2.15微米至0.07微米。關(guān)鍵詞自動化表面精加工球研磨拋光工藝過程測量表面粗糙度的方法塑料是重要的工程材料,由于其特定的特性,如耐化學腐蝕,密度低,易于制造,并有越來越多在工業(yè)應(yīng)用中替代金屬部件。 注射成型是重要的質(zhì)粒成形工藝之一 。該模具的注塑表面的光潔度是一個基本要求,由于其直接影響塑料的外觀。整理過程,如研磨,拋光和研磨常用來改善表面光潔度。裝入的研磨工具(輪),已被廣泛應(yīng)用于在傳統(tǒng)模具精加工產(chǎn)業(yè)。幾何模型安裝工具磨床自動化表面光潔度,荷蘭國際集團過程中引入了1。一個整理過程模型球研磨系統(tǒng)自動化表面精加工的工具,電信設(shè)備制造商開發(fā)了在2。磨削速度,切削深度,進給如研磨材料,磨料率,車輪性能,晶粒尺寸,都為球形研磨主導參數(shù),荷蘭國際集團的過程,如圖所示。 1、最佳球面磨床,注塑模具鋼的參數(shù)尚未掌控的以文獻為基礎(chǔ)。 近年來,一些研究已經(jīng)在德國進行了擠光球的最佳參數(shù)的研究(圖2)。例如,它已經(jīng)發(fā)現(xiàn),塑料對工件表面形成可減少使用碳化鎢球或滾子,從而提高了表面粗糙度,表面硬度和抗疲勞性3-6。該拋光過程是由加工中心3,4和車床5,6。主要參數(shù)有打磨。表面粗糙度的影響是滾珠或滾子的材料,打磨力,進給速度,拋光速度,潤滑,打磨等3通過。最佳注塑模具鋼拋光參數(shù)PDS5是一個組合的潤滑脂,進給速度200毫米/分鐘,打磨拋光速度是40微米,力量是 300 N。該深度的滲透拋光表面采用最佳球擠光參數(shù)約2.5微米的表面粗糙的改善,通過打磨一般介于40和903-7。這項研究的目的是開發(fā)和球面磨削擠光表面光潔度過程而言,是一個自由曲面。 2、 在注塑模具加工中心。該流程圖利用自動化表面光潔度研磨球,其過程如圖所示。 3、我們通過設(shè)計和制造球形研磨工具及其對準去副加工中心上使用。最佳表面球形磨削工藝參數(shù)進行了測定,利用正交表的方法。四因素三對應(yīng),然后選擇了矩陣實驗。最佳裝球的表面磨削參數(shù)研磨,然后應(yīng)用到一個自由曲面光潔度表面的載體。為了改善表面粗糙度,對表面進一步打磨,使用最佳擠光參數(shù)。 2設(shè)計和球面磨削工具的定位裝置了能從球面磨削過程中的自由曲面表面上看,球磨床中心應(yīng)配合Z軸加工中心軸。裝入的研磨球工具及其調(diào)節(jié)裝置的設(shè)計,如圖4所示。電動砂輪機是安裝在刀架上有兩個支點螺絲。該磨床球中心以及相同走線的COM的錐形槽求助。經(jīng)對齊磨床球,兩個可調(diào)整的支點螺釘擰緊之后,校準組件可能被取消。中心坐標之間的偏差,球磨床和納茨是約5微米,它是衡量一臺數(shù)控三坐標測量機。由機床振動引起的力量是AB - 吸附由螺旋彈簧。所生產(chǎn)的球形磨削荷蘭國際集團的工具和球擠光工具被安裝,如圖5主軸被鎖定為球面磨床,其進程和由主軸鎖球及制程機制。3規(guī)劃矩陣實驗3.1配置的直交幾個參數(shù)的影響可以達到有效通過開展正交陣列的實驗8。為配合上述球面磨削的PA,該磨床球研磨材料(與直徑10毫米),進料速度,磨削深度和電動砂輪機被選定為四個實驗因素(參數(shù))和一個指定的因子D(見表1)研究。三個等級(設(shè)置)為每個因素被配置,其范圍是由數(shù)字1,2和3確定。三研磨材料,即碳化硅(SiC),白鋁氧化物(氧化鋁,),粉紅色三氧化二鋁(Al2O3微粉,)分別被選用和研究。每個因素三個數(shù)值乃根據(jù)預(yù)先研究的結(jié)果開展4個3級的球形研磨工藝因素矩陣實驗。3.2定義的數(shù)據(jù)分析工程設(shè)計問題可分為較小的,更好的類型,標稱的最佳類型,較大的,更好的類型,簽署的目標類型,其中包括8。該信號與信噪比(S / N)作為優(yōu)化目標函數(shù)的產(chǎn)品或工藝設(shè)計。表面粗糙度值通過適當?shù)哪ハ鲄?shù)組合應(yīng)比原表面小。因此,球面磨削過程是一個較小的,更好的類型問題的例子。S / N比,是由以下方程定義8:之后的S / N從每個實驗數(shù)據(jù)比 正交表進行計算,各因素的主效應(yīng)測定使用方差分析(ANOVA) 8。較小的,很好的解決問題的優(yōu)化策略是盡量由公式式定義。 水平,最大限度地將負責的因素,有一個顯著的影響的選擇。球形研磨的最佳條件可以被確定。4實驗工作和結(jié)果在這項研究中所使用的材料是PDS5工具鋼(相當于采用AISI P20的)9,這是常見的大型注塑產(chǎn)品的模具用于汽車零部件和家用電器領(lǐng)域。這種材料的硬度為HRC33(HS46)9。這樣做的一個好處是物質(zhì)特殊加工后,模具可直接用于未經(jīng)熱處理的進一步整理,由于其特殊的前處理工藝。該標本的設(shè)計和制造,使它們可以在一個測力計測量反應(yīng)上。大體標本的PDS5加工,然后安裝在測功機上進行三軸加工中心作出銑削。鋼鐵公司(類型的MV - 3A)款,配備了FUNUC的數(shù)控控制器(類型0M的)10。預(yù)加工表面的粗糙度進行了測量,使用Hommelwerke T4000裝備,將約1.6微米。圖6顯示了實驗設(shè)置在球面磨削工藝。一個MP10觸摸觸發(fā)由雷尼紹公司生產(chǎn)的探針也集成加工中心刀庫來衡量和確定試樣的原產(chǎn)地。該數(shù)控為球擠光加工路徑生成所需的代碼是PowerMILL CAM軟件。這些代碼可以傳到該加工中心。數(shù)控控制器通過RS232串行接口。表2總結(jié)了地面測量表面粗糙度值Ra和計算的S / N為每18課比正交氬 光用均衡器。 1,后執(zhí)行的18式實驗。平均的S / N為每四個因素可以得到的比率,如表3所列,采取的數(shù)值見表2。平均的S / N為每四個因素的比率是圖形如圖所示。 7圖。實驗裝置,以確定運算球面磨削參數(shù) 表2.PDS5試樣表面粗糙度表3.平均的S / N比值因子水平(分貝)朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音在球面磨削過程的目的是盡量減少表面的粗糙度由determin地面標本價值荷蘭國際集團各因素的最佳水平。因為是一個單調(diào)減函數(shù),我們應(yīng)盡量的使用S / N比。形成機制,我們能確定每個因素的最佳水平作為一級的最高值。因此,在試驗的基礎(chǔ)矩陣,最佳研磨材料呈粉紅色氧化鋁;最佳的進給為50毫米/分鐘;最佳的磨削深度為20微米,以及最佳轉(zhuǎn)速18000轉(zhuǎn),如表4所示。各因素的主要作用是進一步確定使用方差分析(ANOVA)技術(shù)分析和F比為了測試,以確定其意義(見表5)。該 F0.10,2,13是平等的顯著性水平2.76至0.10(或90置信水平);因素的自由度為2,匯集了錯誤的自由度為13,根據(jù)F分布表11。一架F比值大于2.76可歸納為表面粗糙度有顯著影響,并確定了一個星號。因此,進給和深度磨削表面粗糙度有一個顯著的效果。五,進行了驗證實驗,觀察重復(fù)性使用研磨的最佳組合,如表6。表面粗糙度的索取這些標本價值進行測量,約為0.35微米。在使用球面磨削參數(shù)的最佳組合后表面粗糙度提高約78。在表面進一步打磨使用最佳擠光參數(shù)的RA = 0.06m的表面粗糙度值的OB 拋光球。用30 光學顯微鏡觀察改進光面粗糙度,如圖所示。預(yù)加工表面粗糙度的改善約95,打磨的過程。 表面研磨球的最佳工藝參數(shù)的OB從實驗被應(yīng)用于對自由曲面模具插入到evalu表面光潔度, 表面粗糙度的改善,一個選定為測試載體。模具的數(shù)控加工,為測試對象是與PowerMILL CAM的SERT的模擬軟件。經(jīng)過精細加工的模具,進一步地插入與球面磨削獲得最佳參數(shù)的矩陣實驗。此后不久,表面拋光的最佳擠光參數(shù),進一步提高被測物體的表面粗糙度(見圖。9)。模具的表面粗糙度測量插入, 與Hommelwerke T4000設(shè)備。平均表面粗糙度對模具的插入精細研磨表面價值平均為2.15微米,這對表面為0.45微米 圖7 控制因素的影響表4。優(yōu)化組合球面磨削參數(shù)因子水平磨料Al2 O3 , PA進給50 mm/min磨削深度20 m公轉(zhuǎn)18000 rpm表5。方差分析表的S / N的表面粗糙度比因子 自由度 平方和 平均平方 F比率A224.79112.3963.620B20.6920.346C228.21814.1094.121D24.7762.388錯誤939.043總和1797.520匯集錯誤1344.5113.424* F比率值 2.76有顯著影響表面粗糙度表6.表面的粗糙度值測試后驗證實驗標本圖。 8。一個工具制造者對被測樣品表面和預(yù)加工表面之間的打磨情況在顯微鏡下的比較(30 )圖. 9.精細研磨,研磨和拋光模t圖85結(jié)論在這項工作中,自動球形的最佳參數(shù),卡爾研磨和球擠光表面處理過程中一個自由曲面注塑模具開發(fā)了cessfully的加工中心。裝入的研磨球工具(和其排列組成部分)的設(shè)計和制造。最佳球形表面磨削參數(shù)磨削確定了矩陣進行實驗。最佳球面磨削參數(shù)為注塑模具鋼PDS5是對合并磨料粉紅色的鋁氧化物(氧化鋁,),50毫米/分鐘,20微米的磨削深度,以及18000轉(zhuǎn)的壽命。試樣的表面粗糙度Ra可提高約1.6微米的表面用研磨球的最佳條件,以0.35微米研磨。通過應(yīng)用最佳表面打磨和拋光參數(shù)對自由曲面模的表面光潔度,表面粗糙度進行測量,為改善表面約79.1,在表面上,約96.7的磨光表面上。朗讀顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音致謝:作者感謝國科會的支持與中華人民共和國共和國授予國科會89 - 2212 - - 011 - 059本研究。References 1. 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Wiley, New York 圖書分類號:密 級:畢業(yè)設(shè)計(論文)多用角架擱板注塑模具設(shè)計及其仿真加工THE DESIGN OF INJECTION MOULD OF MULTI-PURPOSE HORN WEAR SHELF AND SIMULATION PROCESSING學生姓名學院名稱機電工程學院專業(yè)名稱機械設(shè)計制造及其自動化指導教師2011年5月27日 徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計(論文)徐州工程學院學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明: 所呈交的學位論文,是本人在導師的指導下,獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外,本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體,均已在文中以明確方式標注。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。論文作者簽名: 日期: 年 月 日徐州工程學院學位論文版權(quán)協(xié)議書本人完全了解徐州工程學院關(guān)于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定,即:本校學生在學習期間所完成的學位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學院所擁有。徐州工程學院有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交學位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝,允許論文被查閱和借閱。徐州工程學院可以公布學位論文的全部或部分內(nèi)容,可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進行發(fā)布和檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學位論文。論文作者簽名: 導師簽名: 日期: 年 月 日 日期: 年 月 日I摘要注射模具是模具工業(yè)的重要發(fā)展方向,也是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志。模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的應(yīng)用從根本上改變了傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)和模具生產(chǎn)方式,大大提高了生產(chǎn)效率、產(chǎn)品品質(zhì)以及企業(yè)自身的競爭力。本文根據(jù)多用角架擱板實物模型進行了模型特征重構(gòu),在此基礎(chǔ)上基于 PRO/E軟件設(shè)計出一套合理的注射模具。首先分析了多用角架擱板制件的工藝特點,包括材料性能、結(jié)構(gòu)工藝性、成型特性與條件等,并選擇了成型設(shè)備。然后介紹了香皂盒注射模的分型面選擇、型腔數(shù)目及布置形式,重點介紹了澆注系統(tǒng)、成型零件、冷卻系統(tǒng)、脫模機構(gòu)的設(shè)計。然后選擇模架,并對注射機的工藝參數(shù)進行了校核。在此基礎(chǔ)上,本文講訴了如何運用Mastercam軟件對多用角架擱板凸模進行仿真加工。關(guān)鍵詞 注射模具;PRO/E;Mastercam;仿真加工AbstractInjection molding is an important direction of development of mold industries, it also is an important indicator of the level of one countrys industry. The application of molding CAD/CAE/CAM fundamentally changed the way of traditional product development and manufacturing method, improved production efficiency, the quality of products and competitiveness of interprises.The model was reconstructed based on the real multi-purpose horn wear shelf. Appropriate injection mold was designed based on PRO/E. First, the technological characteristics of the multi-purpose horn wear shelf were analyzed, including material properties, the process of the structure, forming characteristics and conditions, and the forming equipment were selected. Then the parting line was selected, the number of cavity and layout were determined. A specific introduction was made on the gating system, the cooling system, the forming parts and the stripping institutions. Then the standard mould bases were selected, and checked the technological parameters of the forming equipment. On this basis, this paper also tells about how to use the Mastercam to complete the simulation processing of multi-purpose horn wear shelf.Keywords Injection mold PRO/E Mastercam simulation processing徐州工程學院畢業(yè)設(shè)計(論文)目 錄摘要IAbstractII1 緒論11.1模具工業(yè)的地位和發(fā)展前景11.2課題內(nèi)容和意義12塑件成型工藝性分析32.1塑件結(jié)構(gòu)分析32.2塑件的工藝性分析32.2.1塑件材料的選擇32.2.2 塑件的壁厚52.2.3 塑件的表面質(zhì)量52.2.4 塑件的精度等級62.2.5 塑件的脫模斜度62.3 PP塑件的注射工藝73 分型面的選擇93.1 分型面位置的確定93.2 型腔數(shù)目的確定104 注射機型號的選擇114.1 體積質(zhì)量的計算114.2 注射機的選擇114.3 注射機相關(guān)參數(shù)的校核125 注射過程與模流分析145.1 MoldFlow分析軟件簡介145.2 網(wǎng)格劃分145.3 塑件的最佳澆口位置分析155.4 塑件的流動性分析165.4.1 氣穴和熔接痕165.4.2 注射位置處壓力175.4.3充填時間175.4.4 鎖模力185.5塑件的冷卻分析185.6 MoldFlow分析總結(jié)196 澆注系統(tǒng)的設(shè)計206.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則206.2 主流道的設(shè)計和計算206.3 澆口的設(shè)計216.4校核主流道的剪切速率217注塑模具成型零件及模具體的設(shè)計227.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計227.2成型零件鋼材的選用227.3成型零件工作尺寸的計算227.3.1凹模徑向尺寸的計算227.3.2凹模深度尺寸的計算237.3.3凸模徑向尺寸的計算237.3.4 凸模高度尺寸的計算237.4 合模導向機構(gòu)的設(shè)計237.5 脫模機構(gòu)的設(shè)計247.5.1脫模力的計算247.5.2塑件脫出機構(gòu)257.6 模架的確定267.7模架各尺寸的校核268冷卻系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)設(shè)計278.1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計278.1.1 模具溫度調(diào)節(jié)的必要性278.1.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計原則278.1.3 冷卻水道的設(shè)計278.2排氣和引氣系統(tǒng)的設(shè)計299模具的裝配與調(diào)試3110 基于Mastercam X2的仿真加工3310.1 Mastercam X2軟件簡介3310.2 多用角架擱板凸模加工3410.2.1 加工坯料及對刀點的確定3410.2.2規(guī)劃曲面挖槽粗加工刀具路徑3410.2.3 工件參數(shù)設(shè)置3510.2.4 曲面挖槽粗加工實體加工模擬3510.2.5規(guī)劃分型面淺平面精加工刀具路徑3610.2.6分型面淺平面精加工實體加工模擬3610.2.7規(guī)劃等高外形精加工刀具路徑3710.2.8 曲面等高外形精加工實體加工模擬3710.2.9 規(guī)劃3圓鼻刀曲面平行精加工刀具路徑3810.2.10曲面平行精加工實體加工模擬3910.2.11 規(guī)劃頂面平行銑削精加工刀具路徑3910.2.12 頂面平行銑削精加工平行銑削實體加工模擬4010.3生成加工NC代碼40結(jié)論42致謝43參考文獻44461 緒論1.1模具工業(yè)的地位和發(fā)展前景塑料注射成型所用的模具稱為注射成型模,簡稱注射模。它是實現(xiàn)注射成型工藝的重要工藝裝備。塑料模具為模具總量近 40,而且這個比例還在不斷上升。這類模具主要是兩類:一類是大型模具,一類是精密模具。大型模具主要是以汽車儀表板,保險杠和家電產(chǎn)品模具為代表的成型模具。精密模具是以集成電路、塑封模具為代表的成型模具。注射模具被歐美等發(fā)達國家譽為“磁力工業(yè)”。很大部分工業(yè)產(chǎn)品依賴注射模具才得以規(guī)模生產(chǎn)、快速擴張,由于注射模具對社會生產(chǎn)和國民經(jīng)濟的巨大推動作用和自身的高附加值,世界模具工業(yè),尤其是注射模具工業(yè)發(fā)展較快,當前全球模具工業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)達到 600 億650 億美元,是機床工業(yè)產(chǎn)值的兩倍,其中注射模具工業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)達到 240 億至 260 億 ??v觀發(fā)達國家對模具工業(yè)的認識與重視,我們感受到制造理念陳舊則是我國模具工業(yè)發(fā)展滯后的直接原因。模具技術(shù)水平的高低,決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力,它已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志。因此,模具是國家重點鼓勵與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品,現(xiàn)代模具是多學科知識集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分,是國民經(jīng)濟的裝備產(chǎn)業(yè),其技術(shù)、資金與勞動相對密集。目前,我國模具工業(yè)的當務(wù)之急是加快技術(shù)進步,調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),增加高檔模具的比重,質(zhì)中求效益,提高模具的國產(chǎn)化程度,減少對進口模具的依賴?,F(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展,在很大程度上依賴于模具標準化、優(yōu)質(zhì)模具材料的研究、先進的設(shè)計與制造技術(shù)、專用的機床設(shè)備,更重要的是生產(chǎn)技術(shù)的管理等。21世紀模具行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標是提高產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率,縮短設(shè)計及制造周期,降低生產(chǎn)成本,最大限度地提高模具行業(yè)的應(yīng)變能力,滿足用戶需要。在科技發(fā)展中,人是第一因素,因此我們要特別注重人才的培養(yǎng),實現(xiàn)產(chǎn)、學、研相結(jié)合,培養(yǎng)更多的模具人才,搞好技術(shù)創(chuàng)新,提高模具設(shè)計制造水平。在制造中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實技術(shù),逐步走向網(wǎng)絡(luò)化、智能化環(huán)境,實現(xiàn)模具企業(yè)的敏捷制造、動態(tài)聯(lián)盟與系統(tǒng)集成。我國模具工業(yè)一個完全信息化的、充滿著朝氣和希望而又實實在在的新時代即將到來。1.2課題內(nèi)容和意義本次設(shè)計的課題設(shè)計內(nèi)容主要包括以下幾點:1.進行多用角架擱板塑件的三維造型設(shè)計;2.從塑料品種、塑件形狀、尺寸精度、表面粗糙度等方面考慮注塑成型工藝的可行性和經(jīng)濟性,進行塑件成型的工藝性分析;3.根據(jù)塑件的質(zhì)量和模具型腔數(shù)大致確定模具的結(jié)構(gòu),初步確定注射機型號,了解注射機與模具有關(guān)的技術(shù)參數(shù);4.考慮塑件成型位置及分型面選擇,模具型腔數(shù),型腔的排列,流道布局及澆口位置設(shè)置來進行凸、凹模零件設(shè)計;5.將模具三維模型導入CAM軟件中,進行注塑成型模具三維型面的數(shù)控仿真加工;6.由模具三維結(jié)構(gòu)圖繪制出二維裝配圖,依據(jù)裝配圖完成模具主要零件的設(shè)計和圖樣繪制。本次畢業(yè)設(shè)計通過對注塑成型模具的設(shè)計,可了解常用塑料的性能、塑料制品的設(shè)計原則及方法,掌握注射模具常用結(jié)構(gòu)的組成、特點及應(yīng)用場合,并由此熟悉注射成型工藝及仿真加工的全過程。通過學習現(xiàn)代化的設(shè)計制造方法,積極開展CAD/CAM技術(shù)在注射模具設(shè)計中的推廣應(yīng)用, 從而提高自己進行模具設(shè)計的工作能力。2塑件成型工藝性分析2.1塑件結(jié)構(gòu)分析在家居用品中,擱板的使用越來越受歡迎,各式各樣的擱板既可用作廚房碗碟的收納工具、客廳的CD架、臥房床頭的書架等實用工具,還可以是一件靚麗的裝飾品,倘若使用得當,擱板可以瞬間為家居增色。本設(shè)計中的多用腳架擱板能夠用來放置塑料盆一類的日用品。其結(jié)構(gòu)外形如下圖2-1所示,其橢圓形凸臺是用來使得相同的擱板豎直連接在一起,方便您裝拆且為您節(jié)省空間的同時,也已成為一件靚麗的裝飾品。 正面 反面 圖2-1 多用角架擱板外形2.2塑件的工藝性分析2.2.1塑件材料的選擇塑件的材料要在保證產(chǎn)品的使用性能、物理性能、力學性能、耐腐蝕性能和耐熱性能的前提下,盡量選用價廉且成型性能又好的塑料。該產(chǎn)品用于承載物品,要求有較好的力學性能,有較大的強度和剛性,屈服強度高,彎曲疲勞壽命要高;有穩(wěn)定的化學性能,對接觸物(水、洗化用品)有很好的耐腐蝕性,衛(wèi)生程度較高,日常使用時無毒安全,成型工藝性較好,所選的塑料流動性好,易于成型,有較高的表面光澤;市場價格盡量低,產(chǎn)品有較大的利潤空間和市場競爭力。ABS 常用作電器外殼,機械強度較高,但是耐熱性差,洗浴時的較高溫度會使該材料產(chǎn)生較大變形。PA 化學穩(wěn)定性較差,注射成型時熔融溫度范圍窄,熱穩(wěn)定性差,溫度控制較復(fù)雜。PC 價格昂貴 ,成本太高,化學穩(wěn)定性差,不耐堿、酮、脂等,成型工藝較復(fù)雜,常用來制造光學零件。PP價格低廉,化學穩(wěn)定性好,機械強度較高,成型工藝性較好,主要用來制造日用品。通過以上分析可以看出,PP 是制造塑料置物架的最佳材料,幾種常用塑料相關(guān)資料見表 2-1。 表2-1 幾種常用塑料相關(guān)資料塑件品種結(jié)構(gòu)特點使用溫度化學穩(wěn)定性性能特點成型特點主要用途ABS線型結(jié)構(gòu)非結(jié)晶型小于 70較好機械強度較好,有一定的耐磨性。但耐熱性較差,吸水性較差成型性能好,成型前原料要干燥應(yīng)用廣泛,如電器外殼、汽車儀表盤、日用品等聚酰胺(尼龍)線型結(jié)構(gòu)結(jié)晶型小于 70(尼龍6)較好,不耐強酸和氧化劑,能溶于甲酚,苯酚,濃硫酸等抗拉強度,印度,耐磨性,自潤滑性突出,吸水性強熔點高,熔融溫度范圍較窄,成型前原料要干燥.熔體黏度低,要防止溢料,制品易產(chǎn)生變形等特點耐磨零件及傳動件,如齒輪,凸輪等,電氣零件中的骨架外殼,閥類零件聚碳酸酯(pc)線型結(jié)構(gòu)非結(jié)晶型小于130耐寒性好,脆化溫度-100有一定的化學穩(wěn)定性,不耐堿,酮,酯等透光率較高,介電性能好,吸水性小,力學性能好,抗沖擊,抗蠕變性能突出,但耐磨性較差熔融溫度高,熔體粘度大,成型前原料需干燥,粘度對溫度敏感,制品要進行后處理在機械上用作齒輪,凸輪,蝸輪,滑輪等,電機電子產(chǎn)品零件,光學零件等聚丙烯(pp)線型結(jié)構(gòu)結(jié)晶型10-120較好耐寒性差,光養(yǎng)作用下易降解老化,力學性能比聚乙烯好成型時收縮率大,成型性能較好,易產(chǎn)生變形等缺陷板,片,透明薄膜,繩,絕緣零件,汽車零件,閥門配件,日用品等PP 塑料的相關(guān)參數(shù)見表 2-2。表2-2 PP塑料相關(guān)參數(shù)性能項目試驗條件測試標準測試數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)單位基本性能熔體流動速率23,2.16kgASTM D-123830g/10min密度-ASTM D-15050.9g/cm3機械性能拉伸屈服強度50mm/minASTM D-638270Kg/ cm2彎曲模量-ASTM D-7906000Mpa 續(xù)表2-2性能項目試驗條件測試標準測試數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)單位機械性能洛氏硬度-ASTM D-785100R標尺彎曲強度-GB 934150Mpa熱性能維卡軟化點1kgfASTM D-1525152熱變形溫度4.6kg/ cm2ASTM D-6481052.2.2 塑件的壁厚塑件的壁厚對其質(zhì)量有很大的影響,壁厚過小不能滿足使用強度和剛度的要求,而本產(chǎn)品對強度和剛度的要求較高。壁厚太大則浪費原材料,在大批量生產(chǎn)時造成生產(chǎn)成本提高,利潤空間降低;注射成型時則易造成塑件內(nèi)部產(chǎn)生氣穴,外部產(chǎn)生凹陷;冷卻時需要更長的冷卻時間,增加了冷卻系統(tǒng)設(shè)計和加工的難度。從以上諸方面考慮,應(yīng)在滿足使用的前提下對塑件進行最大限度的薄壁化。同一塑件的壁厚應(yīng)當盡可能一致,塑件壁厚不同將導致收縮不同,最終導致變形或開裂。 PP 塑料最小壁厚及推薦壁厚見表 2-5。表 2-5 PP 塑料最小壁厚及推薦壁厚塑件材料最小壁厚小型零件推薦壁厚中型零件推薦壁厚大型零件推薦壁厚PP0.851.451.752.403.20本產(chǎn)品屬于中型塑件,推薦壁厚為 1.75mm,但是考慮到塑件的力學要求,應(yīng)使用較大壁厚,這里取壁厚為 2mm。2.2.3 塑件的表面質(zhì)量塑件的表面粗糙度和外觀質(zhì)量決定了塑件的表面質(zhì)量。一般來說,原材料的質(zhì)量、成型工藝和模具表面粗糙度都會影響到塑件的表面粗糙度,尤其是以型腔壁的表面粗糙度影響最大。因此,模具的型腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素。產(chǎn)品的外觀面應(yīng)有很好的光澤度且非常光滑,對表面粗糙度要求較高,應(yīng)不大于 1.60,產(chǎn)品的內(nèi)表面與使用無關(guān)且不影響外觀,對表面粗糙度無太高要求,為了降低模具制造成本 ,凸模成型表面的粗糙度設(shè)計為 3.20。PP 材料通過注射成型所能達到的表面粗糙度范圍是0.101.60,滿足塑料角架擱板的表面粗糙度要求。使用注射成型時幾種常用材料所能達到的塑件表面粗糙度見表 2-3。表 2-3 使用注射成型時幾種常用材料所能達到的塑件表面粗糙度材料Ra 參數(shù)范圍/um0.0250.050.100.200.400.801.603.206.30ABS-PC-PA-PP-PE-2.2.4 塑件的精度等級影響塑件精度的因素很多,如模具制造精度及其使用后的磨損程度,塑料收縮率的波動,成型工藝條件的變化等。在一般生產(chǎn)過程中,為了降低模具的加工難度和模具的生產(chǎn)成本,在滿足塑料使用要求的前提下將盡可能地把塑件尺寸精度設(shè)計得低一些。目前我國頒布了工程塑料模塑塑料件尺寸公差的國家標準 GB/T14486-1993。該標準將塑件分成 7 個精度等級,MT1的精度要求最高,一般不采用。見表2-4表 2-4 PP 材料模塑件公差等級材料代號模具塑料公差等級標注公差尺寸未注公差尺寸高精度一般精度PP聚丙烯MT3MT4MT6MT2MT3MT6MT2MT3MT5根據(jù)此表和塑件的設(shè)計使用要求,塑件的精度選用MT3。2.2.5 塑件的脫模斜度塑件冷卻后產(chǎn)生收縮時會緊緊包在凸模上,或由于粘附作用緊貼在型腔內(nèi)。為了便于脫模,防止塑件表面在脫模時出現(xiàn)頂白、頂傷、劃傷等,在塑件設(shè)計時應(yīng)使其表面有合理的脫模斜度。脫模斜度的選擇要遵循以下原則:(1)塑件精度要求高時,應(yīng)采用較小的脫模斜度;(2)較高較大的塑件尺寸,應(yīng)選用較小的脫模斜度;(3)形狀復(fù)雜的、不易脫模的,應(yīng)選用較大的脫模斜度;(4)塑件的收縮率大的應(yīng)選用較大的脫模斜度值;(5)塑件壁較厚時,會使成型收縮增大,脫模斜度應(yīng)采用較大數(shù)值。常用塑料的脫模斜度見表 2-6。由于 PP 塑料的收縮率很大,所以應(yīng)選擇較大的脫模斜度,選擇脫模斜度為3。表 2-6 常用塑件的脫模斜度塑料名稱脫模斜度型腔型芯PE PP PA25452045HPVC35403050PS ABS POM351/303040熱固性塑件254020502.3 PP塑件的注射工藝PP塑件的注塑工藝參數(shù)如下表2-7表2-7 PP塑件的注塑工藝參數(shù)預(yù)烘干不需要,如貯藏條件不好,在80下烘干1小時溫度喂料區(qū)溫度/3050料筒/后段160180中段18002000前段200230噴嘴/220300熔料/220280模具/4080壓力注射/Mpa70120保壓/Mpa5060背壓/Mpa520 續(xù)表2-7預(yù)烘干不需要,如貯藏條件不好,在80下烘干1小時時間注射/s15保壓/s2050冷卻/s2050成型周期/s40120螺桿轉(zhuǎn)速/30603 分型面的選擇3.1 分型面位置的確定分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面。一副模具根據(jù)需要可能有一個或兩個以上的分型面。它的合理選擇是塑件能夠完好成型的條件,不僅關(guān)系到塑件的脫模,而且涉及模具結(jié)構(gòu)和制造成本。合理的分型面不但能滿足制品各方面的性能要求,而且使模具結(jié)構(gòu)簡單,也會有令人滿意的成本。在選擇分型面的時候,應(yīng)該遵循以下幾個原則:(1)符合塑件脫模的基本要求,就是能使塑件從模具內(nèi)取出,分型面位置應(yīng)設(shè)在塑件脫模方向最大的投影邊緣部位;(2)分型線不影響塑件外觀,即分型面應(yīng)盡量不破壞塑件光滑的外表面;(3)確保塑件留在動模一側(cè),利于推出且推桿痕跡不顯露于外觀面;(4)應(yīng)盡量避免形成側(cè)孔、側(cè)凹,若需要滑塊成型,力求滑塊結(jié)構(gòu)簡單,盡量避免定模滑塊;(5)確保塑件質(zhì)量,例如:將有同軸度要求的塑件部分放到分型面的同一側(cè)等;(6)滿足模具的鎖緊要求,將塑件投影面積大的方向放在定、動模的合模方向上,而將投影面積小的方向作為側(cè)向分型面;(7)合理安排澆注系統(tǒng),特別是澆口位置;(8)有利于模具加工。從塑件模型可以看出,將塑件周邊把手的最下端側(cè)面作為分型面。分析本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點和使用要求,選擇主分型面為塑件的上表面。見圖3-1。圖3-1 分型面示意圖分型面設(shè)計方法有陰影曲面分型面、裙邊分型面、側(cè)面影像曲線分型面、復(fù)制曲面、延伸曲面、合并曲面等設(shè)計方法。在主分型面的設(shè)計中,采用復(fù)制塑件上表面的方法,并進行相關(guān)的編輯。具體設(shè)計過程為:(1)復(fù)制塑件上表面。(2)延伸塑件分型面邊至工件表面。(3)合并曲面,使分型面為一個整體。應(yīng)用Pro/e創(chuàng)建出的分型面見圖 3-2。 正面 反面圖3-2 主分型面3.2 型腔數(shù)目的確定為了使模具與注射機的生產(chǎn)能力相配,提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性,并保證塑件的精度,模具設(shè)計時應(yīng)確定型腔數(shù)目。型腔數(shù)目的確定一般遵循以下原則:(1)型腔的數(shù)目及排列形式與澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)有關(guān)。型腔的數(shù)目及排列形式的設(shè)計要考慮到后者的結(jié)構(gòu);(2)模具加工條件好,加工精度高時可以增加型腔數(shù)目,反之應(yīng)減少型腔數(shù)目;(3)型腔越多,模具加工周期越長。設(shè)計時要考慮加工周期;(4)多型腔模具的可靠性及靈活性不如單型腔。但在空間利用和能耗上優(yōu)于單型腔;(5)型腔的數(shù)目與塑件外形尺寸有關(guān)。一般尺寸較小的塑件采用多型腔,尺寸較大的塑件采用少型腔,甚至單型腔;(6)模具中每增加一個型腔,制品尺寸精度將降低 4%。型腔數(shù)目的確定要考慮到塑件精度。多用角架擱板的外形尺寸較大,考慮到模具結(jié)構(gòu)形式和模架的結(jié)構(gòu)尺寸,以及制造費用和各種成本費等因素,應(yīng)采用一模一腔。4 注射機型號的選擇4.1 體積質(zhì)量的計算通過 PRO/E 建模設(shè)計分析計算塑件的質(zhì)量屬性,計算結(jié)果見圖 4-1。 圖4-1 塑件質(zhì)量屬性的計算根據(jù)經(jīng)驗,澆注系統(tǒng)的凝料體積按照塑件體積的0.21倍來估算。在該設(shè)計中,采用直流道,其結(jié)構(gòu)簡單,因此澆注系統(tǒng)的凝料按照塑件體積的0.3倍來估算,故一次注入模具型腔內(nèi)的塑料熔體的總體積(單個塑件的體積和澆注系統(tǒng)的凝料體積之和)為V總 =(1 + 0.3)V塑 = 1.3 313 .333 cm3 =407.333 cm3 式(4.1)式中 V總 表示型腔內(nèi)的塑料熔體的總體積;V塑 表示塑件的體積。4.2 注射機的選擇根據(jù)塑件體積估算注射機的公稱注射量,計算如下: V公 = V塑 / 0.8 = 407.333 / 0.8 = 509.1 cm3 式(4.2) 式中 V公 表示注射機的公稱注射量。根據(jù)以上計算,并考慮到模具尺寸和開模行程較大,初步選定公稱注射量為1000 cm3 ,型號為 XS-ZY-1000 的注射機,其主要參數(shù)見表 4-1。表4-1 注塑機主要技術(shù)參數(shù)理論注塑容量/cm31000注射方式螺桿式螺桿柱塞直徑/mm85注射行程/mm260注射壓力/Mpa121模板最大厚度/mm700螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min)21-83模板最小厚度/mm300鎖模力/KN4500電機功率/KW40模板最大行程/mm700拉桿空間/mm6505504.3 注射機相關(guān)參數(shù)的校核(1)注射壓力的校核由表2-2可知,PP塑料所需的注射壓力為70120MPa,該注射機的公稱注射壓力為121MPa,則: k 1p 0 = 1 .3 90 = 117121 MP a 式(4-3)式中 k1 表示注射壓力安全系數(shù) k1 =1.251.4,取 k1 =1.3;p0表示 PP 塑料所需的注射壓力,取 p0=90Mpa。所以,注射機注射壓力合格。(2)鎖模力的校核塑件在分型面上的投影面積A。應(yīng)用PRO/E創(chuàng)建塑件在分型面方向上的投影面,并測量投影面積,見圖 4-2。A =103502mm2 。圖 4-2 塑件投影面積的計算澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為A澆 ,即流道凝料包括澆口在分型面上的投影面積,是塑件在分型面上的投影面積A的 0.20.5 倍。由于本產(chǎn)品流道設(shè)計簡單,無分流道,因此流道凝料投影面積可以適當取小。A澆 =0.2 A =0.2 103502 mm2 =20700.4 mm2 式(4.4)A總 = A澆 + A =20700.4 mm2 +103502 mm2 =124202.4 mm2 式(4.5)F脹 = A總 p模 =124202.4 mm2 22Mpa=2292.45KN 式(4.6)式中 F脹 表示模具型腔內(nèi)的脹型力;p模 模具型腔內(nèi)的壓力,通常取注射壓力的 20%40%,范圍是 2040Mp。對于粘度較大的精度較高的塑料制品應(yīng)取較大值,PP 屬于低等粘度、精度要求一般的塑件,因此取 22MPa 作為p的值。由表 4-1 可知注射機的公稱鎖模力F鎖 =4500KN。鎖模力安全系數(shù)k2 =1.11.2,這里取k2 =1.2, k2F脹 =1.2F脹 =1.22292.45KN=2750.94KNF鎖 ,所以注射機鎖模力合格。其余參數(shù)將在相關(guān)設(shè)計完成后進行校核。5 注射過程與模流分析5.1 MoldFlow分析軟件簡介MoldFlow公司是一家專門從事塑料成型計算機輔助工程分析(CAE)的軟件和咨詢公司,是塑料分析軟件的創(chuàng)造者,一直主導著塑料CAE軟件市場。MPI全稱為Moldflow Plastic Insight,是用于注塑模流分析的強大CAE軟件,是目前公認的模流分析最佳軟件,包括以下幾個模塊:填充保壓(Flow)、冷卻(Cool)、翹曲(Wrap)、纖維取向(Fiber)、結(jié)構(gòu)應(yīng)力(Stress)和收縮(Shrink)、氣體輔助成型分析(Gas)等。運用MoldFlow軟件,可以得到制品的實際最小壁厚,優(yōu)化制品結(jié)構(gòu),降低材料成本,縮短生產(chǎn)周期,保證制品能全部充滿,可以得到最佳的澆口數(shù)量與位置,合理的流道系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng),并對型腔尺寸、澆口尺寸、流道尺寸和冷卻系統(tǒng)尺寸進行優(yōu)化,在計算機上進行試模、修模,大大提高模具質(zhì)量,減少修模次數(shù)。運用MoldFlow軟件也可以確定最佳的注射壓力、保壓壓力、鎖模力、模具溫度、熔體溫度、注射時間、保壓時間和冷卻時間,以注塑出最佳的塑料制品。5.2 網(wǎng)格劃分用MoldFlow軟件進行分析前,首先用Pro/E將設(shè)計好的三維圖轉(zhuǎn)換成STL格式,然后導入MoldFlow中進行網(wǎng)格劃分。圖5-1所示為多用角架擱板導入MoldFlow后進行網(wǎng)格劃分后的結(jié)果。圖5-1 多用角架擱板網(wǎng)格劃分結(jié)果模流分析的第一步是網(wǎng)格劃分,網(wǎng)格質(zhì)量的好壞會直接影響后面的諸多分析,又由于此塑件有許多散熱孔,縱橫比肯定會很大,所以劃分網(wǎng)格之后要仔細的對網(wǎng)格進行修改。網(wǎng)格劃分的結(jié)果將直接影響最終分析數(shù)據(jù)的準確性。本次分析采用雙層面網(wǎng)格,經(jīng)修整網(wǎng)格后,網(wǎng)格單元數(shù)為5792個,匹配率為88.6%,最大縱橫比為15.256,基本符合MoldFlow分析所要求的網(wǎng)格質(zhì)量標準。對處理后的網(wǎng)格統(tǒng)計結(jié)果再次分析,可以看出自由邊、交叉邊、相交單元數(shù)目均為零,最大縱橫比小于20,匹配百分比大于85%,網(wǎng)格符合后續(xù)分析的要求。再次進行網(wǎng)格統(tǒng)計,統(tǒng)計結(jié)果見圖5-2。圖5-2處理后的網(wǎng)格統(tǒng)計結(jié)果5.3 塑件的最佳澆口位置分析澆口位置的不同,不僅影響流程長短,而且影響熔接痕的方位和熔接的強度,直接影響塑件制造質(zhì)量和模具制造成本。使用MoldFlow對澆口位置進行分析,結(jié)果見圖5-3??梢钥闯鲈撍芗淖罴褲部谖恢迷趲缀沃行奶帯D5-3最佳澆口位置5.4 塑件的流動性分析5.4.1 氣穴和熔接痕氣穴的出現(xiàn)有可能導致短射的發(fā)生,造成填充不完全和保壓不充分,形成最終制件的瑕疵,甚至可能由于氣體的壓縮產(chǎn)生熱量出現(xiàn)焦痕,嚴重影響注塑產(chǎn)品的內(nèi)部力學性能,不能保證制品的整體質(zhì)量,所以應(yīng)該盡量消除和改善氣穴。氣穴形成的原因分成兩類:1) 由于熔體冷卻固化時體積收縮,產(chǎn)生在制品厚壁或凸臺、加強筋等壁厚不均勻出的氣穴。2) 由于排氣不良等原因,造成熔體中水分或需揮發(fā)成分被封閉在成型材料中所形成的起泡。本產(chǎn)品的氣穴分析結(jié)果見圖5-4。圖中粉紅色圈表示氣穴,可以看出氣穴存在于塑件的側(cè)壁上且數(shù)量很少,結(jié)果理想。圖5-4氣穴分析熔接痕是由兩股或多股熔體的流動前沿交匯在一起形成的。熔接痕會影響外觀質(zhì)量,一般來說,塑件的外觀面應(yīng)沒有熔接痕或熔接痕較少。產(chǎn)生熔接痕的主要原因有以下幾點:塑件有孔等局部結(jié)構(gòu);因壁厚變化產(chǎn)生競流效應(yīng);料筒溫度過低或材料粘度過大;注射壓力過低;排氣不暢。熔接痕不易避免,但可以采用以下措施調(diào)整和減少:調(diào)整澆口位置和尺寸,將熔接痕轉(zhuǎn)移到非外觀面;在一定范圍內(nèi)提高熔體和模具溫度,使熔體前沿融合時不產(chǎn)生熔接痕。本產(chǎn)品的熔接痕分析結(jié)果見圖5-5。可以看出熔接痕出現(xiàn)在橢圓孔的周圍和側(cè)壁上。其中孔周圍的熔接痕不可避免,側(cè)壁上的熔接痕不在主外觀面上,不影響外觀,總體結(jié)果良好。圖5-5熔接痕分析5.4.2 注射位置處壓力如圖5-6所示為制品進料口位置的壓力在填充、保壓、冷卻一系列過程中的變化圖,可以看出最大注射壓力為46MPa,小于注塑機的注射壓力,所以選用的注塑機滿足設(shè)計要求。隨后壓力迅速降到37MPa,為保壓壓力,一直持續(xù)12s左右,12s以后,壓力下降為0。圖5-6 注射位置處壓力XY圖5.4.3充填時間塑件填充時間的分析結(jié)果見圖5-7,可以看出,塑件完全填充,填充時間為1.725s,時間較短,左右兩側(cè)對稱填充,填充效果良好。圖5-7填充時間分析5.4.4 鎖模力鎖模力的分析結(jié)果見圖5-8,可以看出,速度壓力轉(zhuǎn)換后的最大壓力小于270t即2700KN,小于注射機對應(yīng)的最大鎖模力4500KN。這里根據(jù)模流分析結(jié)果數(shù)據(jù)對注射機進行了再次校核,校核合格,符合生產(chǎn)要求。圖5-8鎖模力5.5塑件的冷卻分析冷卻分析的目的是通過模擬模具內(nèi)熱量傳遞的情況,優(yōu)化管道的設(shè)置或檢驗既成設(shè)計,提高產(chǎn)品成型的質(zhì)量。冷卻系統(tǒng)性能的高低決定了冷卻的效果和產(chǎn)品最終的質(zhì)量。影響冷卻系統(tǒng)性能的主要因素有塑料熔體與模具間的熱傳導速率和模具與冷卻劑間的傳導速率。冷卻系統(tǒng)的性能決定于冷卻管道的設(shè)置和冷卻時間的長短。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計和分析結(jié)果見圖5-9。可以看出,冷卻液進口溫度為26.85,出口溫度為28.70。 圖5-9冷卻分析5.6 MoldFlow分析總結(jié)應(yīng)用MoldFlow軟件對最佳澆口位置、流動性以及冷卻進行分析,發(fā)現(xiàn)澆口位置選擇正確;氣穴存在于塑件的側(cè)壁上且數(shù)量很少,結(jié)果理想;熔接痕出現(xiàn)在橢圓孔的周圍和側(cè)壁上,其中孔周圍的熔接痕不可避免,側(cè)壁上的熔接痕不在主外觀面上,不影響外觀,總體結(jié)果良好;看出最大注射壓力為46MPa,小于注塑機的注射壓力,所以選用的注塑機滿足設(shè)計要求;塑件完全填充,填充時間為1.725s,時間較短,左右兩側(cè)對稱填充,填充效果良好;速度壓力轉(zhuǎn)換后的最大壓力小于270t即2700KN,小于注射機對應(yīng)的最大鎖模力4500KN。然而冷卻液進口溫度為26.85,出口溫度為28.70,溫差為1.85,說明冷卻系統(tǒng)的冷卻能力有待提高,可以采取適當增加冷卻水道的方法來解決這一問題。6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計6.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則澆注系統(tǒng)是熔融塑料從注射機噴嘴到型腔的通道,關(guān)系到成型的質(zhì)量。澆注系統(tǒng)應(yīng)當能把注射機的壓力充分、平穩(wěn)、均勻地傳遞到型腔的各個部分,這樣才能獲得較高的表面質(zhì)量。澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則為:(1)能順利地使熔融塑料充滿型腔,可以順利排氣,防止渦流產(chǎn)生;(2)盡量縮短流程,少折彎,從而減小壓力損失;(3)澆口凝料應(yīng)易去除;(4)一模多腔時,應(yīng)使各個型腔同步澆注,保證各個塑件一致;(5)澆注系統(tǒng)的斷面和長度應(yīng)盡量取小值,減小凝料體積;(6)澆注系統(tǒng)開設(shè)兩個及以上澆口時,應(yīng)當防止?jié)沧⑾到y(tǒng)的不均勻收縮導致的塑件翹曲變形。6.2 主流道的設(shè)計和計算主流道是塑料熔融體進人模具型腔時最先經(jīng)過的部位,它將注射機噴嘴注出的塑料熔體導人分流道或型腔其形狀為圓錐形,便于熔體順利地向前流動,開模時主流道凝料又能順利地拉出來。另外,由于澆口套與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復(fù)接觸,因此設(shè)計中常設(shè)計成可拆卸更換的澆口套。(1)主流道的計算1) 主流道的尺寸:在Pro/E創(chuàng)建的模架上通過測量可得主流道的長度L=113mm。2) 主流道小端直徑:d=注射機噴嘴尺寸+(0.51)mm=(7.5+0.5)mm=8mm。3) 主流道大端直徑: 式(6.1)式中。4) 主流道球面半徑: SR0=注射機噴嘴球頭半徑+(12)mm=(18+2)mm=20mm 式(6.2)5) 球面的配合高度:h=3mm。(2)主流道的凝料體積 式(6.3)(3)主流道的當量半徑 式(6.4)(4)主流道澆口套的形式:主流道澆口套為標準件可選購。主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸,易磨損,對材料要求嚴格,所以設(shè)計中采T8A,熱處理淬火表面硬度為5055HRC。并且主流道球面需進行硬化處理。6.3 澆口的設(shè)計澆口是連接流道和型腔的進料通道。澆口的作用是:塑料熔體通過澆口時剪切速率增高,粘度降低,有利于充型;注射完畢后,塑料熔體會在澆口處凝固,防止熔體倒流;開模時使塑件和凝料易分離。澆口的形式和澆口位置對塑件的質(zhì)量影響很大。最佳澆口位置已在第五章模流分析中論述過,在此不再分析。澆口分為直接澆口、側(cè)澆口、點澆口、潛伏式澆口、耳形澆口等 。其中,點澆口適用于殼、盒類塑件,應(yīng)用非常廣泛??紤]到本設(shè)計零件高度小,采用大水口澆注對零件表面質(zhì)量影響不大,且模架設(shè)計變得簡單,故采用大水口澆注。6.4校核主流道的剪切速率主流道體積流量: 式(6.5)剪切速率: 式(6.6)該主流道內(nèi)熔體的剪切速率處于澆口與分流道的最佳剪切速率51025103S-1之間,所以,主流道的剪切速率合格。7注塑模具成型零件及模具體的設(shè)計7.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1) 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同可將其分為整體式、整體嵌入式、組合式和鑲拼式四種。根據(jù)對塑件的結(jié)構(gòu)分析,本設(shè)計采用嵌入式凹模。(2) 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件,通??梢苑譃檎w式和組合式兩種類型。通過對塑件的結(jié)構(gòu)分析,選用嵌入式凸模。7.2成型零件鋼材的選用成型零件材料選用的要求如下:1) 材料高度純潔;2) 良好的冷、熱加工性能;3) 拋光性能優(yōu)良;4) 淬透性高;5) 耐磨性和抗疲勞性能好;6) 具有耐腐蝕性和一定的耐熱性;7) 在這里采用廣泛用于制造塑料和壓鑄模型腔的45鋼,45鋼調(diào)質(zhì)處理后有較好的綜合力學性能。7.3成型零件工作尺寸的計算成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種:一種是平均值法,即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進行計算;另一種是按極限收縮率、極限制造公差和極限磨損量進行計算。前一種計算方法簡便,但不適用于精密塑件的模具設(shè)計;后一種計算方法能保證所成型的塑件在規(guī)定的公差范圍內(nèi),但計算比較復(fù)雜。因為本設(shè)計的塑件精度要求只需一般精度等級就能滿足要求,所以采用平均值法計算成型零件尺寸,塑件尺寸公差按照塑件零件圖中給定的公差計算。7.3.1凹模徑向尺寸的計算塑件尺寸的轉(zhuǎn)換:,相應(yīng)的塑件制造公差;,相應(yīng)的塑件制造公差; 式(7-1) 式(7-2)式中 LM1 表示凹模對應(yīng)于ls1的徑向尺寸;LM2 表示凹模對應(yīng)于ls2 的徑向尺寸;x1x2表示系數(shù),隨塑件精度和尺寸變化,這里取 0.7;Scp 表示塑件的平均收縮率,PP 的收縮率為 1%3%,平均收縮率為 2%;是塑件上相應(yīng)尺寸制造公差,對于中小型零件取7.3.2凹模深度尺寸的計算塑件尺寸的轉(zhuǎn)換:,相應(yīng)的塑件制造公差。 式(7-3)式中 x 數(shù),隨塑件精度和尺寸變化,一般在 0.5-0.7 之間,這里取0.6。7.3.3凸模徑向尺寸的計算塑件尺寸的轉(zhuǎn)換:,相應(yīng)的塑件制造公差; 式(7-4)式中 lM1表示凹模對應(yīng)于ls1的徑向尺寸;x1表示系數(shù),隨塑件精度和尺寸變化,這里取 0.7;Scp表示塑件的平均收縮率,PP 的收縮率為1%3%,平均收縮率為 2%;是塑件上相應(yīng)尺寸制造公差,對于中小型零件取7.3.4 凸模高度尺寸的計算塑件尺寸的轉(zhuǎn)換:,相應(yīng)的塑件制造公差。 式(7-5)式中 x 表示系數(shù),隨塑件精度和尺寸變化,一般在 0.50.7 之間,這里取 0.6。7.4 合模導向機構(gòu)的設(shè)計每套塑料模具都要設(shè)有導向機構(gòu),在模具工作時,導向機構(gòu)可以維持動模與定模的正確合模,合模后保持型腔的正確形狀。同時,導向機構(gòu)可以引導定模按順序合模,防止型芯在合模過程中損壞,并能承受一定的側(cè)向力。對于三板模式結(jié)構(gòu)模具,導柱可以承受卸料板和定模型腔板的重載作用。對于大型模具的脫模機構(gòu),或者脫模機構(gòu)中有細長推桿時,需要導向機構(gòu)來維持機構(gòu)運動的平穩(wěn)。導向機構(gòu)有兩類:導柱導向機構(gòu)、面和合模銷精定位裝置。本設(shè)計采用的是導柱導向機構(gòu)。導柱主要有兩種結(jié)構(gòu)形式,一種是帶頭直通式導柱,另一種是有肩導柱,本設(shè)計選擇直通式導柱。導套可分為直導套、帶頭導套。導向孔通常需要打通,使導柱進入時氣體逸出,不產(chǎn)生反向壓力,本設(shè)計選擇的導套為帶頭導套。導柱導套間經(jīng)常有相對滑動,采用間隙配合(常用H7/f7或H8/f8);導柱導套與模板間無相對滑動但是要準確定位,采用過渡配合(常用H7/k6或H7/m6),形式和配合見圖7-1。圖7-1導柱導套的形式和配合7.5 脫模機構(gòu)的設(shè)計從模具中推出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu),也稱為推出機構(gòu)或頂出機構(gòu)。脫模機構(gòu)設(shè)計時要遵循以下原則:(1) 脫模機構(gòu)通常設(shè)置在模具的動模一側(cè),因為脫模機構(gòu)的動力來自于注射機的推出機構(gòu),這樣動力可以直接傳遞到脫模機構(gòu)。(2) 脫模機構(gòu)應(yīng)保證塑件在推出過程中不產(chǎn)生變形或頂白,頂桿的布置要正確。(3) 推出位置應(yīng)盡可能選在塑件的非外觀面或表面質(zhì)量要求較低的面,保證推出痕跡不影響外觀。(4) 脫模機構(gòu)的行程要合適,不能過大或過小。(5) 脫模機構(gòu)在模具閉合時應(yīng)能正確復(fù)位。7.5.1脫模力的計算多用角架擱板的脫模力塑件內(nèi)壁長寬尺寸與壁厚之比,所以此塑件為薄壁矩形塑件。脫模時所需的脫模力: 式(7.6)式中 E 表示彈性模量,E=1500MPa;L 表示被包型芯的長度;S 表示塑料成型的平均收縮率,S=0.02; 表示脫模斜度,=; 表示塑料的泊松比,=0.32;F 表示塑料與鋼材之間的摩擦系數(shù), f =0.5;A 表示塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積,底部有通孔時為零;K 表示由 f 和決定的無因次數(shù), K1=f sincos;F 表示脫模力。7.5.2塑件脫出機構(gòu)(1)推桿推出裝置 推桿的截面形狀有圓形、方形、半圓形等。為了便于推桿和推桿孔的加工,應(yīng)盡可能采用圓形截面的推桿。使用歐拉公式計算圓形推桿的直徑: 式(7.7)式中d表示推桿直徑;L表示推桿長度;n表示推桿數(shù)量;k表示安全系數(shù),取k=1.1。由計算結(jié)果知,推桿的直徑應(yīng)取12mm。推出面積為 式(7.8)推出應(yīng)力為50(抗壓強度) 式(7.9) 脫模力和推桿校核合格。推桿的布置原則為:(1)推桿應(yīng)盡可能布置在塑件較低處,這樣可以減小推桿長度。(2)推桿可根據(jù)需要布置在塑件的拐角處。(3)推桿應(yīng)盡可能對稱布置,均勻分布,這樣塑件在頂出時受力平衡,頂出效果好。(4)在保證塑件成型質(zhì)量和順利脫模的前提下應(yīng)盡可能減少推桿數(shù)量??紤]多用角架擱板的對稱性以及受力對稱,分析得出可使用6根推桿,左右對稱分布。7.6 模架的確定模架是模具的骨架和基體,模具的每個零件都要置于模架之中。模架一般包括定模座板、定模板、動模板、動模墊板、墊塊、動模座板、推板、推板固定板、導柱、導套、復(fù)位桿等。我國的注射模架已經(jīng)標準化,選取模架時要根據(jù)模具特點選擇標準模架。中小型模架選擇的經(jīng)驗公式WW210mm 式(7-10)式中 W表示塑件在分型面上的投影寬度;W2表示推板寬度。Lltd30mm 式(7-11)式中 L表示塑件在分型面上的投影長度;lt表示復(fù)位桿在長度方向上的間距;d 表示復(fù)位桿直徑。塑件在分型面上的投影長度為 495mm,投影寬度為343mm,由式(7-6) 和式(7-7)計算得推板寬度應(yīng)大于353mm,復(fù)位桿在長度方向上的間距應(yīng)大于 550mm。在本該設(shè)計中,采用大水口,一模一腔,推桿推出塑件的方式。選定模架為A2型。選取大模架,模架規(guī)格WL=710mm710mmm。查閱塑料注射模中小型標準模架的尺寸組合來確定它的有關(guān)尺寸。導柱直徑為 40mm,間距為 474mm650mm,定模座板的厚度為 50mm,墊塊的寬度為 100mm,定模板的厚度為 140mm,動模板的厚度為 60mm,動模支承板的厚度為 43mm,動模底板的厚度為 40mm,推板的厚度為 40mm,推桿固定板的厚度為 25mm,模板的螺釘數(shù)量規(guī)格為16M16,間距為460510mm,推板的螺釘數(shù)量規(guī)格為 4M12,間距為330686mm。7.7模架各尺寸的校核(1)模具平面尺寸:343mm495mm630mm710mm(拉桿間距),校核合格。(2)模具的高度尺寸為483mm,300mm483mm700mm(模具的最大和最小厚度),校核合格。(3)對于單分型面注塑模,模具的開模行程 式(7-12)式中 H1表示塑件塑件脫模所需要的推出距離;H2表示包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度。S700mm(模板最大行程),校核合格。8冷卻系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)設(shè)計8.1 冷卻系
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