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水杯盖模具设计及型腔仿真加工【三维Proe】[13张CAD图纸+文档]

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外文翻译
文献资料
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目  录

1前言 1

2模具的结构设计 3

2.1模具设计方案 3

2.2制品的结构及注塑工艺分析 4

2.2.1塑料制品的结构如图 4

2.2.2材料分析 4

2.2.3ABS成型条件 4

2.2.4制品的公差 5

2.2.5成型方案的确定和注塑工艺分析 6

2.3注射机的选择及型腔数目确定 6

2.3.1注射机的选择 6

2.3.2型腔数目的确定 7

2.4分型面的确定 8

2.5浇注系统设计 8

2.5.1浇注系统的分析 9

2.5.2浇口的设计 9

2.5.3浇口套的设计 10

2.5.4模具的排气部分 10

2.6成型零件的设计 11

2.6.1成型零件型腔计算 11

2.6.2圆型零件型腔壁厚的计算及强度校核 13

2.7顶出系统的设计 15

2.8冷却孔的设计 15

2.9模架的选择 16

2.10注射机有关工艺参数的校核 16

2.10.1最小注射量的校核 16

2.10.2注射压力校核 17

2.10.3锁模力校核 17

3型腔仿真加工 17

4结论 20

参考文献 21

致谢 22

附录 23

 

水杯盖模具设计及型腔仿真加工

摘要:注塑模具是现在所有塑料模具中使用最广的模具,能够成型复杂的高精度的塑料制品。本课题是对水杯盖模具设计并分析加工工艺。

   本模具考虑到年产量、工厂的设备及塑件的精度要求,选择一模一腔结构。以水杯盖主体和防伪圈之间的面作为分型面,使制品强制脱模。流道采用带环形冷料穴,脱模时方便将主流道凝料和塑件带出,确保熔融塑料几乎能同时到达型腔的进料口。为了使动、定模能够准确地动作, 导向定位机构利用导柱与导套的配合。顶出机构是推杆推出的一次脱出机构。考虑到零件的位置关系,冷却水道采用循环式分布,以便冷却均匀、快速。

   采用Pro/E来实现塑料瓶盖三维设计及模具成型零件设计,分析制件的成型质量和完成分型面的设计,再采用CIMATRION来实现其数控仿真的加工,并在产品设计及模具装配过程中,辅助以必要的理论计算,将数字化设计与理论计算结合起来,可以大大缩短产品研发周期、模具设计周期,提高产品设计及模具设计的准确性、产品成型质量,降低产品研发、模具设计成本。在设计过程中制定了合理的工艺方案,满足了大批量生产要求。同时,还编制了详细的工艺文件来保证模具的顺利加工及制品的生产。

关键词:水杯盖;注塑模具;加工工艺分析;Pro/E。


The Design and Simulation 

Processing of Mold for Watercup’s 

Abstract:At present ,injection molding is the plastics mould that has being used  most extensively , it can mold the complex and high accurate plastic product. The Subject is about the design of the plastic caps and simulation processing.

   Considering the annual output, the equipment of the factory and the requirement of precision of the plastic product,one cavities in a mould. The middle horizontal surface of the goods was to cap the main circle and security between the surface as a type face, so that mandatory Stripping products. The runner is designed to be balanced and symmetrical distribution, ensure that melting plastic could reach each cavity’s gate almost.. Suspension and Positioning mechanism use matched guide pillar and guide sleeve to make movable mould, fixed mould to work accurately. The knockouts uses once ejecting mechanism that lifter pushes out. By the relation of the position of each part, cooling channels are designed to straight channels to cool effectively, quickly.

   With Pro/Engineer,MoldFlow to implement three-dimensional design and mold volume design of the Plastic caps, and shaping quality of part was analyzed and the parting line was designed by Pro/Engineer, then utilized CIMATRION to accomplish the assemblage of the mold with the assistance of essential theory calculate mixed with figure design. It would not only shorten the cycle of product research and mold design, and improve the preciseness and the product shaping quality, but also lower the cost of the research. Having made the rational craft scheme in the design process ,so it has met the requirement of producing in enormous quantities. Moreover, it also prepared a detailed document to ensure that the process for the smooth processing of mold and apparel production.

Key words: watercup’s;injection mould;process analysis;Pro/E.


内容简介:
NIPPON STEEL TECHNICAL REPORT No. 89 January 2004 - 46 - UDC 621 . 746 . 27 : 681 . 3 *1Environment the darker the area, the larger the value. It is seen in the figure that the whole molten steel in the mold is significantly disturbed by the in- flux from the nozzle. It is considered that the turbulence becomes significant as the speed of the incoming flow becomes high, show- ing itself as the rippling of the molten steel surface. As stated above, it has been demonstrated that a molten steel flow analysis model enables a realistic mold level control simulation reflecting the turbulence of molten steel flow. 5. Closing A mold level control model applying molten steel flow analysis has been formulated, and thus a realistic mold level control simula- tion reflecting the turbulence of molten steel flow has been made possible. The effectiveness of the developed model has been con- firmed through simulations. A mold level control system based on the developed model will be designed for application to high-speed casting operation, and its effectiveness will be evaluated through tests in actual operation. References 1) Suzuki, D. et al.: Level Control Model by Numerical Fluid Dynamics Method. Proceedings of the Fourth International Conference on Intelli- gent Processing and Manufacturing of Materials. IPMM03. 2003(CD- ROM) Fig. 8 Mold steel level chart in commercial operation Fig. 9 Average molten steel level in mold (analysis) Fig. 10 Standard deviation of molten steel level in mold (analysis) 2.5 2.0 1.5 1.0 00.51.01.5 N X Fig. 11Distribution of time average of molten steel flow rate at mold thickness center (analysis) 2.5 2.0 1.5 1.0 00.51.01.5 N X 00.050.35 外文翻译专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 潘维军 班 级 B机制051 学 号 0510110101 指 导 教 师 刘道标 外文资料名称:Formulation of Mold Level Control Model by Molten Steel Flow Analysis Method 外文资料出处:NIPPON STEEL TECHNICAL REPORT No. 89 January 2004 附 件: 1.外文资料翻译译文 2.外文原文 指导教师评语: 签名: 年 月 日制定结晶器液位控制模型钢水流动的分析方法译者 潘维军摘要 :本文介绍模具过程控制的解决方案以及过程控制系统的设计。初期,结晶器液位控制模型已经制定的流体流动分析技术评估钢水流动模具定量。该模型计算流体流动和自由表面的模具钢液流动,而控制系统的分析,同时进行。它使现实仿真模具水平的控制系统考虑流体湍流。因此,模具的水平控制在高速连铸可以预测和评价精度高。1导言 结晶器液位控制是一个功能的过程控制连铸保持水平钢水表面模具(以下简称为模具钢级)不变。这有一个重大影响力的品质和产量的最终产品。有很密切的相关关系波动的模具钢水平和发生的表面缺陷的最终产品:它是认为,当模具钢的水平波动显着,有杂质浮在表面的钢水是引起钢铁出现在表面的形式缺陷的重要原因。为防止这种情况,模具液位控制的目的是尽量减少波动模具钢的水平。动态的模具钢水平,一般来说,一个简单的积分系统和基于这个原因,影响模具水平控制已按常规计算在其发展阶段的一个假设一个不可分割的系统。然而,在实践中的干扰在钢水流动而出现的形式,表面的涟漪拉坯速度增加。因此,与传统原油模型,这是很难获得可靠的仿真结果,并就不可能准确地预测和控制效果评价模具水平的控制系统的条件下高铸造速度。鉴于这种情况,制定了模具水平控制模型应用钢水流动分析。图1显示框图开发模式。这种模式的特点通过描述钢水流动的模具和动态的钢水表面的观点分析和流体流动结合这些控制系统的分析。因此,模具水平控制仿真在审议这个动荡的熔融钢流是可行的,而且成为可能准确预测和评价业绩的模具水平控制在一个高拉坯速度。图1结晶器液位控制模型的基础上钢水流动分析2连铸工艺 在讨论模具水平控制模型,连续铸造设备和模具的水平控制,构成的背景,模型,简要解释。2.1连续铸造设备连续铸造设备的钢铁生产设施有效地生产砖(或盛开或钢坯)为以后的轧制过程中不断巩固钢水精炼后的炼钢炉,如A转换器。钢水出院从包暂时存放在一个包,然后浇通过浸没式水口到模具内墙壁是内衬水冷铜板。凝固的铸钢开始在其界面与模具进步,以实现完全凝固的二次冷却区域,然后铸钢是下降到明长度的刀具。 2.2结晶器液位控制正如图2 所示,模具钢的水平正在不断监测一个传感器及其偏离规定的目标水平是美联储回到一个控制器,它产出的一个信号启动缸调整开放滑动水口。数额钢水流入模具从而控制和模具钢的水平控制在目标水平。波动的模具钢的水平所造成的干扰来自填补和撤离系统的连铸机。那个干扰来自灌装系统的手段,更具体的变化钢水流动特性产生堵塞入境喷嘴与非金属夹杂物,并来自撤出系统是指期刊模具钢一级波动造成胀(热变形的演员钢)中发生的水冷却区的连铸机。图2模具的水平控制在连铸过程3 结晶器液位控制模型发达国家模具水平控制模型解释这里。那个框图模型早些时候图1所示解释以下主要集中在部分方程物理模型来表达的动态过程中的问题。该模型的基础上开发的熔融流动分析也相比传统的积分系统模型,以及两者之间的差额是澄清。3.1整体系统模型一个不可分割的系统模型考虑到只有静态体积之间的平衡涌入和涌出钢水,并假定的动态特性的模具钢级可以表示为一个简单的积分系统。在这种情况下,理事方程模具钢的水平,给出的形式,下面的线性常微分方程:其中H是高度的模具钢级,一个是截面积模具(平方米) ,葡萄酒是容积率涌入钢水(立方米/秒) ,输出电压是涌出体积率钢水和吨 是时候。方程( 1 )是指模具钢的水平变化比例的数量钢水这使一个很好的近似至于动荡钢水流动小节目表面上。然而,在高速铸造,其中湍流钢水流动显示自己作为表面波纹,这种模式不是有效了。在这种情况下,模型的基础上钢水流动分析下文解释是必要的。3.2钢水流动分析模型钢水流动分析模型是基于技术的流体动力学,并且能够准确地表达了动态特点模具钢的水平审议动荡钢水流动。当有动荡钢水流,钢水流动的模具被视为三维湍流流动非可压缩流体具有自由表面,其控制方程,给出的形式,下面的非线性偏微分方程:方程( 2 )是连续性和方程( 3 )动量守恒,而U是流量钢水(米/秒) ,是密度钢水, P是压力,V是有效的运动粘度(平方米/秒) , G是重力加速度,和F是一个长期的外部力量。大涡模拟刺激模式作为一种湍流模型,以表达的干扰,或时间差,一个湍流。的立场边界的自由表面所定义的量流体( VOF )方法。时间差异钢水流速和自由面离散的计算方式是使用这些方程演算有限差分和数值求解他们使用迭代分析方法。图3显示了边界条件的熔融钢流分析模型。物理模型准确地表达了钢水流动模具和动态特性的整个钢水表面,因此建造。该模型能够准确地表达,化的动态特性,钢水表面的高速铸造。图3边界条件钢水流动分析模型4结晶器液位控制仿真有用的模具水平控制模型的基础上钢水流动分析在实际应用中的解释如下基于仿真的结果。利用所取得的成果的一个不可分割的系统模型也说明了比较。的条件分析则列于表1仿真结果进行了分析条件下的高速铸造的目的是预测动荡的影响钢水流动的模具水平控制。假设发生膨胀作为一个外部力量,一个模具钢的水平有一个波动周期时间为10秒(频率为0.10赫兹)是强加的钢水水平监测传感器,和数额的钢水涌入控制应用PI控制。4.1整体系统模型图4显示了时间的波动检测钢水水平计算模拟的一个不可分割的系统模型,并图5其功率谱。很清楚的数字,该积分系统模型检测只有钢水水平有波动0.10赫兹的频率所造成的施加外力。 4.2钢水流动分析模型 图6显示时间的波动检测钢水水平计算模拟使用钢水流动分析模型,图7其功率谱。很清楚的数字,钢液流动分析模型不仅检测水平波动为0.10赫兹,但也有高频率的水平有波动频率约为0.70赫兹。在0.70 -赫兹的水平波动,可推定为代表的固定波模具。在这里,固定频率的波的计算方法使用以下理论方程:F是频率( Hz ) , N是一个整数, G是引力加速度,和L是宽度的模具(米) 。当N = 1和L = 1500 ,然后女= 0.71赫兹得到方程( 4 )价值认同与频率的波纹所取得钢水流动分析模型。事实上,这种高频率震荡是实际观察铸机能力的依据,熔融钢流分析模型,准确地再现动态特性的钢水水平。图8就是一个例子模具钢级图表商业运作连铸机,其中有一个荡漾频率约为1.00赫兹检测。表1分析条件的模具水平控制仿真图4检测钢水水平计算积分系统模型图5频率特性检测钢水水平波动计算积分系统模型图6检测钢水水平计算钢水流动分析模型图7频率特性检测钢水水平波动计算钢水流动分析模型图8模具钢的水平图表进入商业运作图9平均水平的钢水模具(分析)图10个标准偏差钢水水平的模具(分析)图11分布的时间平均钢水流速模具厚度中心(分析)图12分布的标准偏差钢水流速模具厚度中心(分析)随着钢水流动分析模型,可以评价不仅是一个发现模具水平,而且整个钢水表面的模具。无花果。 9日和10显示分布平均和标准差,分别模具钢的水平毫米,其中,暗区,较大的价值。白色的领域图10是该地区的模具钢的水平检测和控制的传感器,它是在数字的模具钢一级波动以及控制附近的白色区域。与此相反,模具钢的水平波动在其他领域没有控制和尤其是在对方没有提供传感器,波动较大。上述情况表明,结晶器液位控制波动抑制地方一级只。这也是阅读的数字,该钢水水平高近模具窄脸和周围的浸入式水口,和水平波动也大在这些领域。这是考虑到反映钢水流动的模具。图11显示的分配载体的时间平均流量的钢水厚度中心的模具。钢液流动从入门喷嘴访问的狭隘面孔和强劲上升循环流动那里形成。在这里,看到了强大的向上流动沿面墙壁解除钢水表面附近。熔融钢水平高还围绕式水口,因为循环流动双方都遇到了对方,并作为因此,该级别的波动还大在这一领域。图12显示的分配标准偏差熔融钢铁流量在中心厚度相同的模具在米/秒;的暗区,较大的价值。这是出现在这一数字的整个钢水模具明显不安的是,在通量从喷嘴。据认为,动荡成为显着的速度传入流量成为高,显示,法本身作为荡漾的钢水表面。如前所述,已经表明,钢水流量分析模型实现了现实的模具水平控制仿真这反映了动荡钢水流动。5总结模具水平控制模型应用钢水流动分析已经制定,因此,一个现实的结晶器液位控制仿真反映震荡钢水流动已是可能的了。其开发模式已被证实通过模拟。模具水平控制系统的模型将被设计为适用于高速铸造行业,其作用将受到评价,通过测试在实际运作。参考资料 1 )液位控制模型的数值流体力学方法。第四次国际会议的智能加工和制造的材料。 2003年(光盘)9NIPPON STEEL TECHNICAL REPORT No. 89 January 2004 - 46 - UDC 621 . 746 . 27 : 681 . 3 *1Environment the darker the area, the larger the value. It is seen in the figure that the whole molten steel in the mold is significantly disturbed by the in- flux from the nozzle. It is considered that the turbulence becomes significant as the speed of the incoming flow becomes high, show- ing itself as the rippling of the molten steel surface. As stated above, it has been demonstrated that a molten steel flow analysis model enables a realistic mold level control simulation reflecting the turbulence of molten steel flow. 5. Closing A mold level control model applying molten steel flow analysis has been formulated, and thus a realistic mold level control simula- tion reflecting the turbulence of molten steel flow has been made possible. The effectiveness of the developed model has been con- firmed through simulations. A mold level control system based on the developed model will be designed for application to high-speed casting operation, and its effectiveness will be evaluated through tests in actual operation. References 1) Suzuki, D. et al.: Level Control Model by Numerical Fluid Dynamics Method. Proceedings of the Fourth International Conference on Intelli- gent Processing and Manufacturing of Materials. IPMM03. 2003(CD- ROM) Fig. 8 Mold steel level chart in commercial operation Fig. 9 Average molten steel level in mold (analysis) Fig. 10 Standard deviation of molten steel level in mold (analysis) 2.5 2.0 1.5 1.0 00.51.01.5 N X Fig. 11Distribution of time average of molten steel flow rate at mold thickness center (analysis) 2.5 2.0 1.5 1.0 00.51.01.5 N X 00.050.35 文 献 资 料专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 潘维军 班 级 B机制051 学 号 0510110105 指 导 教 师 刘道标 文 献 资 料1. 柯旭贵. 蓝牙屏蔽盖冲压工艺与模具设计J. 模具工业,2008,(12):34-37.2. 付宏生. 模具虚拟制造技术运用于教学的研究J. 模具工业,2008,(12): 3-6.3. 黄克荣. 塑料连体帽注射模设计J. 模具工业,2008,(12):61-63.4. 曹承云. 注射成型中浇口形式对塑件质量的影响J. 模具工业,2008,(12):59-61.5. 林红旗. 高精外观薄壁塑件模具设计J. 模具工业,2008,(12):47-50.6. 周细枝,钱应平,刘秋菊. 高效自动脱螺纹及凝料注射模具设计J.塑料工业, 2008,(12):30-33.7. 田文彤. 应用型本科模具CAD/CAM教学改革探析J. 教改研究, 2008,(48):20-21.8. 赵凤国,朱静. 变光盖板注塑模具设计J. 解决方案,2008,(11):132-134.9. 赵昌盛. 精密复杂塑料模具的选材及热处理J. 金属加工, 2008,(23):28-29.10. 范新凤,范有发. 花洒本体塑件注射模具设计J. 池洲学院学报, 2008,(5):44-45.图 7侧浇口气穴位置 图 6点浇口气穴位置 变光盖板注塑模具设计 赵凤国 1, 朱静2 (1.大连市技师学院, 辽宁 大连 116013; 2.大连交通大学 机械工程学院, 辽宁 大连 116028 ) 1塑件分析 图 1 所示塑件为变光盖板, 材料为 ABS, 具有良好的流动性, 易于成型。 该塑件结构简单, 尺寸 小, 对局部滑动工作面要求高, 无 滑痕。该塑件长宽高为 48.5mm 34mm10.5mm,壁厚较为均匀, 基本壁厚为 1.5mm 和 1.75mm。对于该薄壳塑件, 可使用 MoldFlow 有限元分析中的 Fusion 类型网格。 2浇注系统设计 由于塑件的体积比较小, 采用一模两腔。为侧浇口和点 浇口, 用 MoldFlow 进行分析对比, 选择最终的浇口形式。 方案 1 为点浇口形式,如图 2 所示, 方案 2 为侧浇口形式, 如图 3 所示。由 塑料模具技术手册 , 查 得侧浇口尺寸推荐值:深度 h= 1mm, 宽度 b=1.5mm, 长度取 1mm。 点浇口的截面为圆形, 直径 d 一般 在 0.82.0mm 内范围选取, 所以选 取 1.5mm。 2.1填充分析 填充时间: 填充时间是指熔体 充满整个型腔的时间, 两种方案的 分析结果如图 4 及图 5 所示。 从图 4 和图 5 中可以看出,两种方案均可将制件填 满, 但点浇口所需填充时间为 0.5094s, 而侧浇口则需要 0.7200s。 且两种方案填充均很均匀。 所以单从时间上来看 点浇口要优于侧浇口。 2.2气穴的分析 气穴位置的分析是在可 能形成气穴的位置用粉红线 勾画出来。根据分析图可以看 出气穴出现的严重与否。如果 所生产的制件对表面质量的 要求不是很高则有些表面气 穴的形成还可以接受。分析结 果如图 6 及图 7 所示。 从分析结果来看点浇口 的气穴较多,且分布不均匀, 而侧浇口的气穴较少,且形成的气穴位置位于制件最右 端面, 并且相对集中, 这样既不影响制件表面美观也易于 设置排气装置。 所以从气穴上来看侧浇口要优于点浇口。 2.3熔接痕的分析 熔接痕: 在塑料制件成型中, 当熔融体由分流状态再 次合流时便会形成熔接痕。熔接痕多产生在多浇口或有 摘要:针对变光盖板注射成型工艺, 利用 CAE 技术, 通过 MoldFlow 模拟分析, 进行浇注系统的优化设计, 从熔接痕、 气穴等方面比较分析, 得出最优的浇口位置, 进而进行模具结构设计。从而获得高质量产品, 大大缩短了模具开发的时 间, 降低了模具的生产成本。 关键词:注塑模具; MoldFlow; 浇口; 优化设计 中图分类号: TQ320.6文献标识码: A文章编号: 10022333 (2008 ) 11013203 Injection Mould Design of Changing Light Coverplate ZHAO Feng-guo1,ZHU Jing2 (1Dalian Technician Institute , Dalian 116013, China ; 2School of Mechanical Engineering, Dalian Jiao Tong University, Dalian 116028, China) Abstract:In this paper injection molding process of changing light coverplate was analyzed by CAE method. Optimum runner system was designed by means of Moldflow software. Based on the comparative analysis of weld lines and air traps, the optimum gate location was fixed. Then the structure of mold was designed. It resulted in products of high previewed quality, shorted the researching time of mold, reduced the cost of mold. Key words:injection mould; moldFlow; gate; optimum design 图 1变光盖板模型 图 3侧浇口 图 2点浇口 充填时间 =0.5094 s s 0.5093 0.3820 0.2547 0.1273 0.0000 充填时间 =0.7200 s s 0.7199 0.5399 0.3599 0.1800 0.0000 图 5侧浇口填充时间分析图 4点浇口填充时间分析 机械工程师2008 年第 11 期132 解决方案 SOLUTION工艺/工装/模具/诊断/检测/维修/改造 凸台的制件中, 是注射成型常见的缺陷之一, 它是注塑件 的薄弱环节, 不但影响制品的美观, 而且影响制件的总体 强度。 因此熔接痕的研究非常重要。 分析结果如图 8 及图 9 所示, 可以看出点浇口的熔接痕最大达到了 180, 而侧 浇口的熔接痕最大仅为 6.17,并且点浇口的熔接痕产生 的位置在制件的最右端, 而这个位置属于制件的薄弱端, 而且是易产生应力集中的区域。 造成制件开裂。 所以从熔 接痕上分析, 侧浇口大大优于点浇口。 2.4流动前沿处温度的分析 熔融前沿分布是模具中任意点前沿到达的时间, 熔 融体流动前温度指的是熔融体流动前沿到某一节点的温 度。在制件厚度比较薄的部分, 如果这一温度太低, 则会 造成滞流、 短射现象的发生。如果这一温度太高, 则会使 熔融聚合体发生降解, 造成制件的表面缺陷。所以, 在成 型过程中要确保熔融流动前沿的温度保持在塑料聚合体 所要求的使用范围内。分析结果如图 10 和 11 所示。 从图中可以看出,两种方案塑料熔体前沿的温度范 围分别为 239.4-240.0和 238.5-240.0均没超出塑 料材料的适用范围 (220-260 ) 。所以这两种方案均能 满足塑料熔体在成型过程中的要求。 2.5锁模力的分析 锁模力即注塑时闭合模具所需的力,分析的最大锁 模力应小于注射机最大锁模力的 80。其分析结果如图 12 和图 13 所示,点浇口的锁模力要小于侧浇口所需要 的锁模力, 因此就锁模力来讲, 点浇口要优于侧浇口。 从熔接痕及气穴的分析结果来看,侧浇口要优于点 浇口, 且从设计排气方式来看侧浇口较点浇口较容易。 从 熔体流动前沿处温度来看两种方案均适合,虽然从充填 时间和锁模力来看, 点浇口略优于侧浇口, 但点浇口需要 用双分型面来开模, 较单分型面复杂许多。因此, 从本塑 件的自身简单性及上述分析结果综合来看,侧浇口要优 于点浇口。最终选择侧浇口进行浇口的设计。 3模具结构设计 3.1成型零件的结构设计 模具中的成型零件是决定塑件几何形状和尺寸的零 件, 包括凹模、 型芯、 镶块、 成型杆和成型环等。针对盖板 的成型零件, 主要是型腔。 定模是成型塑件外表面的主要零件,按其结构不同 可分为整体式和组合式两类。整体式定模是有整块材料 加工而成的, 它的特点是牢固, 使用中不易发生变形, 不 会使塑件产生拼接线痕迹,这种整体式定模常适合于形 状简单的中、 小型模具上。由于本塑件结构简单, 所以此 种整体式定模适合于本塑件。 动模是成型塑件内表面的主要零件, 也可称为型芯, 按其结构不同也可分为整体式和组合式两类。整体式动 模: 其结构牢固, 但不便加工, 消耗的模具钢多, 主要用于 工艺试验模或小型模具上的形状简单的型芯。本塑件结 构简单, 尺寸及精度要求都不高, 所以此种整体式动模适 合于本塑件。 3.2推出机构的设计 推出机构分为很多种, 有简单推出机构、 动定模双向 推出机构、 二级推出机构等。 由于本课题所研究的塑件结 构简单, 即采用简单推出机构能满足设计的要求。 简单推出机构中的推杆推出机构是最常用的推出机 构, 常被用来推出各种塑件。 推杆的截面形状根据塑件的 推出情况而定, 可设置成圆形、 矩形等, 其中以圆形最为 常用, 因为使用圆形推杆的地方, 较容易达到推杆和模板 或型芯上推杆孔的配合精度,另外圆形推杆还具有减小 运动阻力、 防止卡死现象等优点, 损坏后还便于更换。因 此本课题采用截面为圆形的推杆推出机构。 3.3模具结构及工作过程 经过上述分析与计算,变光盖板模具的总体结构如图 14 所示。具体工作过程如下: 通过注射机注射成型后, 开模 时, 动模部分向下移动, 在拉料杆 18 与推杆 13 的共同作用 下把定模 2以上的部分顶出, 从而使定模型腔内的塑件顺利 脱模, 同时主流道凝料从浇口套中拉出, 直至开模行程终了, 合模一开始在复位杆 14 的作用下复位, 合模结束后, 模具在 注射机的作用下锁紧, 完成注射成型的一次循环。 (下转第 82 页 ) 熔接痕 =180.0 deg deg 180.0 135.0 90.00 45.00 0.0000 熔接痕 =6.170 deg deg 6.169 4.627 3.085 1.542 0.0000 136 139 66 缩放 80mm 图 9侧浇口熔接痕图 8点浇口熔接痕 流动前沿处的温度 =240.0 C C 240.0 239.9 239.7 239.5 239.4 流动前沿处的温度 =240.0 C C 240.0 239.6 239.2 238.9 238.5 图 11侧浇口流动前沿 处温度 图 10点浇口流动前沿 处温度 1.250 1.000 0.7500 0.5000 0.2500 0.0000 锁模力/t 锁模力: XY 图 05101520253035 时间/s 图 13侧浇口锁模力 0.5000 0.4000 0.3000 0.2000 0.1000 0.0000 锁模力/t 锁模力: XY 图 05101520253035 时间/s 图 12点浇口锁模力 133 机械工程师2008 年第 11 期 解决方案 SOLUTION 工艺/工装/模具/诊断/检测/维修/改造 4结语 本文借助 CAE 技术, 即 MoldFlow 的分析,优化浇注 系统的设计。从填充时间、 熔接痕、 气穴、 流动前沿的温度 和锁模力方面综合分析了最优的浇口位置,即采用侧浇 口。进而进行了合理的模具设计, 以注塑出最佳的塑料制 品, 保证制品能全部充满, 大大缩短了模具制造的时间, 降低了模具的生产成本。(编辑 立明 ) 作者简介: 赵凤国 (1958-) , 助理讲师, 高级技师, 主要研究方向为机 械优化设计。 收稿日期: 2008-09-16 页例题 10-2为例进行优化设计, 基本数据与之相同, 输入转 T19.948104N mm, 输入转速 n1=500r/min, 传动比 u=3.2。 根据以上建立的单级斜齿圆柱齿轮减速器的数学模 型,用 MATLAB 语言编制的求解程序由以下 4 个函数 (主程序和子程序 ) 组成: 减速箱齿轮传动优化设计主程序 (geardesign.m ) sigmahp, sigmafp =gearparameter (rat ) ; x0= 3, 24, 14 ; options=optimset (display, iter ) ; lb= 2, 20, 8 ; ub= 4, 40, 16 ; x, f, exitflag, output =fmincon(gearobjfun, x0, , , , , lb, ub, gearconstr, options ) 目标函数子程序 (gearobjfun.m ) function f=gearobjfun(x) ; f=x (1 ) * (1+rat ) *x (2 ) /(2*cos (x (3 ) *pi/180 ) ) ; 约束条件子程序 (gearconstr.m ) functionc, ceq =gearconstr (x ) c(1 )=zh*zep*(cos(beta ) ) 2*sqrt( (1 +1/rat ) / (x(1 ) *x(2 ) ) 3 ) *sqrt (kk*T1 ) -3.726e-3*sigmahp (1 ) ; c (2 ) = (cos (beta ) ) 2/x (2 ) 2/x (1 ) 3*yfa (1 ) *ysa (1 ) *yep*ybeta*kk*T1-0.5*sigmafp (1 ) ; c (3 ) = (cos (beta ) ) 2/ (rat*x (2 ) ) 2/x (1 ) 3*yfa (2 ) *ysa (2 ) *yep*ybeta*kk*T1-0.5*sigmafp (2 ) ; c (4 ) =d2-350; c (5 ) =abs (2*x (1 ) -round (2*x (1 ) ) ) -0.001; ceq= ; 许用应力计算程序 (gearparameter.m ) functionsigmahp, sigmafp =gearparameter (rat ) for i=1:2 sigmah (i ) =495+0.889* (HBS (i ) -150 ) ; sigmaf (i ) =170+0.3* (HBS (i ) -150 ) ; end for i=1:2 sigmahp (i ) =sigmah (i ) *zn (i ) /1.1; sigmafp (i ) =sigmaf (i ) *yn (i ) *1.48; end 运行上述最优化设计程序,计算中采用序列二次规 划算法和一维搜索算法, 共经过 7 次规划子问题的求解。 当相邻两次二次规划子问题解的函数值之差与最大不满 足约束的值都满足给定计算精度 10-6之后程序运行结 束。输出最优解如下: x=2.4995 20.0000 13.9136 f=108.1522 经过适当圆整和标准化修正后的齿轮传动系统设计 参数如下: x=2.5 20 14 f=108.15 而对比常规设计得到的参数: X x1, x2, x3 T mn, z1, T 2, 31, 14T, 目标函数值 a=133.98mm, 优化后, 减速 器目标函数值下降了 19.3%。可见, 优化后的设计在保证 满足约束的条件下尽量减少了尺寸富裕量,极大地节约 了资源。 3结束语 通过对实例的计算和对计算结果的分析,证明了应 用 MATLAB 优化工具箱进行减速器的优化设计求解, 具 有编程工作量小、初始参数输入简单、设计效率高等优 点, 尤其是对于某些工程问题, 用一种预先选定的方法很 可能得不到最优解, 运用 MATLAB 语言优化工具箱来求 解优化问题就显得简便可靠。 但是, 在实际工程中仅对单 目标进行优化是不够的, 还需对多目标的优化加以研究, 不断探索出更好的优化方法。 参考文献 1 陈杰MATLAB 宝典 M 北京: 电子工业出版社, 2007. 2 濮良贵, 纪名刚机械设计 M 第七版北京: 高等教育出版社, 2000. 3 唐军, 等减速器的优化设计 J 重型科技机械, 2005 (4 ) : 15-17. 4 王文斌, 等机械设计手册 M .北京: 机械工业出版社, 2005. (编辑 黄荻 ) 作者简介: 张云华 (1971- ) , 男, 讲师, 研究方向为机械设计。 收稿日期: 20080910 仿真/建模/CAD/CAM/CAE/CAPP 制造业信息化 MANUFACTURING INFORMATIZATION 机械工程师2008 年第 11 期82 图 14变光盖板注射模 1.动模板2.定模板3.定模座板4.浇口套5.定模6.导 柱7.导套8.动模9.支承板10.限位销11.推板12.推 板固定板13.推杆14.复位杆15.垫块16.推板导套17. 推板导柱18.拉料杆19.内六角螺钉20.动模 (上接第 133 页 ) 3333333333 333333333333333333333333333 3333333333 234567 1 18 17 16 190 1514 13 12 111098 19 20 290 200 61 模具工业2008年第34卷第12期 塑 料 连 体 帽 注 射 模 设 计 黄克荣 (百家丽(中国)照明电器有限公司,江苏 仪征211400) 摘要:分析了塑料连体帽生产工艺,指出了模具设计难点,设计了1种2次分型的内抽芯结构,可消除 产品内表面的斜顶痕迹。模具结构简单、 制造方便,经实际生产验证,动作可靠,产品表面质量好。 关键词:连体帽;2次分型;内抽芯;斜顶痕迹 中图分类号:TQ320文献标识码:B文章编号:1001-2168 (2008) 12-0061-03 Developmentofinjectionmouldforplastictwincap HUANGKe-rong (Baijiali(China)IlluminationCo.,Ltd,Yizhen g ,Jiangsu211400,China ) Abstract:Throughanal ysisonthetechnologicalcharacteristicofatypeofplastictwincap ,thekey desi gn pointswerereached.Thenaninjectionmouldwithtwo-stepp artin g andinternalcore-pulling mechanismforforming the partwasdeveloped.Theapplicationofthemouldeliminatesthedintdue toinclinedejectionandthusthesurfacequality isim proved. Key words: twincap ;two-stepp artin g;internalcore-pulling;dintduetoinclinedejection 向壁厚区填充,直至充满整个型腔。 4填充形式对塑件质量影响 由2种方案的填充模式可知:方案2是当料流 冲出浇口后首先喷射在型芯的表面,在受到型芯的 阻力时,同时型芯表面对熔体也产生反作用力,而 产生倒流。在注射压力和反作用力两股力作用下, 熔体首先粘附于型芯与型腔表面,并瞬时堆积在浇 口附近,在后续料流的推动下熔体按最小阻力规律 从型芯两侧逐步包附型芯,并填充整个型腔。这种 流动形式易使塑件在料流汇合处产生熔接痕而影 响塑件的表观质量(在压力、流速和温度等工艺参 数设置不合理时尤为突出)和内在物理机械性能, 并且这种浇口位置处在产品的边口处,由于边口壁 薄在浇口处的熔体易快速冷凝产生提前封胶,不利 于后续保压补料;而且,该矩形浇口设置在产品壁 厚较薄的边口处,脱模时矩形浇口易带走产品上材 料造成产品边口缺料,影响塑件的质量。图2所示 的方案1,点浇口位置设置在如图所示的偏舌端位 置,其熔体的料流填充方式与图3所示的方案2完 全不一样。 缩短了主流道至喷嘴间距离,使主流 道内熔体温度与喷嘴温度趋于接近,有利于熔体在 流道中流动; 料流冲出浇口后无型芯阻碍,有利 于熔体在型腔中流动,由于浇口与型芯的距离拉 大,因而延缓了与型芯及型腔壁接触而形成的冷却 凝固层,有利于提高塑件的表观质量; 由于料流不 像图3所示从型芯的两侧壁逐步包附型芯填充型 腔,因而改变了料流推移方式,避免了料流汇合处的 发生,从而消除了熔接痕,有利于提高塑件的内在物 理机械性能; 由于浇口处在塑件壁厚区,有利于后 续的保压补料,从而可有效地改善因收缩引起的表 观缺陷。 5结束语 生产中用方案1设计制作了模具,与方案2模 具生产的产品进行比较,其结果与上述对料流模式 的分析基本一致。但在实际生产过程中要注意浇口 处排
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