多用角架搁板的注塑模具设计及其仿真加工设计【CAD图纸全套】

买文档就送全套 纸 交流资料 14951605 最新最全优秀毕业设计 含全套 纸和答辩论文 图 书 分类号： 密 级： 毕业设计 (论文 ) 多用角架搁板注塑模具设计及其仿真加工 F F 011 年 5 月 27 日 I 摘要 注射模具是模具工业的重要发展方向，也是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。模具 术的应用从根本上改变了传统的产品开发和模 具生产方式，大大提高了生产效率、产品品质以及企业自身的竞争力。 本文根据 多用角架搁板 实物模型进行了模型特征重构，在此基础上基于 软件设计出一套合理的注射模具。 首先分析了 多用角架搁板 制件的工艺特点，包括材料性能、结构工艺性、成型特性与条件等，并选择了成型设备。然后介绍了香皂盒注射模的分型面选择、型腔数目及布置形式，重点介绍了浇注系统、成型零件、冷却系统、脱模机构的设计。然后选择模架，并对注射机的工艺参数进行了校核。 在此基础上，本文讲诉了如何运用 关键词 注射模具； ； 仿真加工 is an of of it is an of of s of AM of of of on . of of of A on of On to to of 论文 ) I 目 录 摘要 . I . 绪论 . 1 具工业的地位和发展前景 . 2 题内容和意义 . 3 2 塑件成型工艺性分析 . 4 件结构分析 . 4 件的工艺性分析 . 5 件材料的选择 . 5 件的壁厚 . 7 件的表面质量 . 7 件的精度等级 . 8 件的脱模斜度 . 8 P 塑件的注射工艺 . 9 3 分型面的选择 . 10 型面位置的确定 . 10 腔数目的确定 . 12 4 注射机型号的选择 . 13 积质量的计算 . 13 射机的选择 . 13 射机相关参数的校核 . 14 5 注射过程与模流分析 . 16 析软件简介 . 16 格划分 . 16 件的最佳浇口位置分析 . 17 件的流动性分析 . 18 穴和熔接痕 . 18 射位置处压力 . 19 填时间 . 19 模力 . 20 件的冷却分析 . 20 析总结 . 21 6 浇注系统的设计 . 22 注系统的设计原则 . 22 毕业设计 (论文 ) 流道的设计和计算 . 22 口的设 计 . 23 核主流道的剪切速率 . 23 7 注塑模具成型零件及模具体的设计 . 24 型零件的结构设计 . 24 型零件钢材的选用 . 24 型零件工作尺寸的计算 . 24 模径向尺寸的计算 . 24 模深度尺寸的计算 . 25 模径向尺寸的计算 . 25 模高度尺寸的计算 . 25 模导向机构的设计 . 25 模机构的设计 . 26 模力的计算 . 26 件脱出机构 . 27 架的确定 . 28 架各尺寸的校核 . 28 8 冷却系统及排气系统设计 . 29 却系统的设计 . 29 具温度调节的必要性 . 29 却系统的设计原则 . 29 却水道的设计 . 29 气和引气系统的设计 . 31 9 模具的装配与调试 . 33 10 基于 2 的仿真加工 . 35 2 软件简介 . 35 用角架搁板凸模加工 . 36 工坯料及对刀点的确定 . 36 划曲面挖槽粗加工刀具路径 . 36 件参数设置 . 37 面挖槽粗加工实体加工模拟 . 37 划分型面浅平面精加工刀具路径 . 38 型面浅平面精加工实体加工模拟 . 38 划等高外形精加工刀具路径 . 39 面等高外形精加工实体加工模拟 . 39 毕业设计 (论文 ) 划 3 圆鼻刀曲面平行精加工刀具路径 . 40 面平行精加工 实体加工模拟 . 41 划顶面平行铣削精加工刀具路径 . 41 面平行铣削精加工平行铣削实体加工模拟 . 42 成加工 码 . 42 结论 . 44 致谢 . 45 参考文献 . 46 买文档送全套图纸 14951605 毕业设计 (论文 ) 1 毕业设计 (论文 ) 2 1 绪论 具 工业 的地位 和发展前景 塑料注射成型所用的模具称为注射成型模，简称注射模。它是实现注射成型工艺的重要工艺装备。塑料模具为模具总量近 40，而且这个比例还在不断上升。这类模具主要是两类：一类是大型模具，一类是精密模具。大型模具主要是以汽车仪表板，保险杠和家电产品模具为代表的成型模具。精密模具是以集成电路、塑封模具为代表的成型模具。注射模具被欧美等发达国家誉 为 “ 磁力工业 ” 。很大部分工业产品依赖注射模具才得以规模生产、快速扩张，由于注射模具对社会生产和国民经济的巨大推动作用和自身的高附加值，世界模具工业，尤其是注射模具工业发展较快，当前全球模具工业的产值已经达到 600 亿650 亿美元，是机床工业产值的两倍，其中注射模具工业的产值已经达到 240 亿至 260 亿 。 纵观发达国家对模具工业的认识与重视，我们感受到制造理念陈旧则是我国模具工业发展滞后的直接原因。模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重 要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发毕业设计 (论文 ) 3 展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖。 现代模具技术的发展，在很大程度上依赖于模具标准化、优质模具材料的研究、先进的设计与制造技术、专用的机床设备，更重要的是生产技术的管理等。 21世纪模具行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是提高产品的 质量及生产效率，缩短设计及制造周期，降低生产成本，最大限度地提高模具行业的应变能力，满足用户需要。 在科技发展中，人是第一因素，因此我们要特别注重人才的培养，实现产、学、研相结合，培养更多的模具人才，搞好技术创新，提高模具设计制造水平。在制造中积极采用多媒体与虚拟现实技术，逐步走向网络化、智能化环境，实现模具企业的敏捷制造、动态联盟与系统集成。我国模具工业一个完全信息化的、充满着朝气和希望而又实实在在的新时代即将到来。 题内容和意义 本次设计的课题设计内容主要包括以下几点： 三维造型设计； 件形状、尺寸精度、表面粗糙度等方面考虑注塑成型工艺的可行性和经济性，进行塑件成型的工艺性分析； 步确定注射机型号，了解注射机与模具有关的技术参数； 具型腔数，型腔的排列，流道布局及浇口位置设置来进行凸、凹模零件设计； ，进行注塑成型模具三维型面的数控仿真加工； 据装配图完成模具主要零件的设计和图样绘制。 本次毕业 设计通过对注塑成型模具的设计，可了解常用塑料的性能、塑料制品的设计原则及方法，掌握注射模具常用结构的组成、特点及应用场合，并由此熟悉注射成型工艺及仿真加工的全过程。通过学习现代化的设计制造方法，积极开展 术在注射模具设计中的推广应用 , 从而提高自己进行模具设计的工作能力。 毕业设计 (论文 ) 4 2 塑件成型工艺性分析 件结构分析 在家居 用品 中，搁板的使用越来越受 欢迎 ，各式各样的搁板既可用作厨房碗碟的收纳工具、客厅的 、卧房床头的书架等实用工具，还可以是一件靓丽的装饰品，倘若使用得 当，搁板可以瞬间为家居增色。 本设计中的多用脚架搁板能够用来放置塑料盆一类的日用品。其结构外形如下图 2椭圆形凸台是用来使得相同的搁板竖直连接在一起，方便您装拆且为您节省空间的同时，也已成为一件靓丽的装饰品。 毕业设计 (论文 ) 5 正面 反面 图 2多用角架搁板外形 件的工艺性分析 件材料的选择 塑件的材料要在保证产 品的使用性能、物理性能、力学性能、耐腐蚀性能和耐热性能的前提下，尽量选用价廉且成型性能又好的塑料。该产品用于承载物品，要求有较好的力学性能，有较大的强度和刚性，屈服强度高，弯曲疲劳寿命要高；有稳定的化学性能，对接触物（水、洗化用品）有很好的耐腐蚀性，卫生程度较高，日常使用时无毒安全，成型工艺性较好，所选的塑料流动性好，易于成型，有较高的表面光泽；市场价格尽量低，产品有较大的利润空间和市场竞争力。 用作电器外壳，机械强度较高，但是耐热性差，洗浴时的较高温度会使该材料产生较大变形。 学稳定性较差， 注射成型时熔融温度范围窄，热稳定性差，温度控制较复杂。 格昂贵 ，成本太高，化学稳定性差，不耐碱、酮、脂等，成型工艺较复杂，常用来制造光学零件。 学稳定性好，机械强度较高，成型工艺性较好，主要用来制造日用品。通过以上分析可以看出， 制造塑料置物架的最佳材料，几种常用塑料相关资料见表 2 表 2种常用塑料相关资料 塑件品种 结构特点 使用温度 化学稳定性 性能特点 成型特点 主要用途 型结构 非结晶型 小于 70 较好 机械强度较好，有一定的耐磨性。但耐热性较差，吸水性较差 成型性能好 ,成型前原料要干燥 应用广泛，如电器外壳、汽车仪表盘、日用品等 毕业设计 (论文 ) 6 聚酰胺 (尼龙 ) 线型结构结晶型 小于 70 (尼龙 6) 较好 ,不耐强酸和氧化剂 ,能溶于甲酚 ,苯酚 ,浓硫酸等 抗拉强度 ,印度 ,耐磨性 ,自润滑性突出 ,吸水性强 熔点高 ,熔融温度范围较窄 ,成型前原料要干燥 要防止溢料 ,制品易产生变形等特点 耐磨零件及传动件 ,如齿轮 ,凸轮等 ,电气零件中的骨架外壳 ,阀类零件 聚碳酸酯(线型结构非结晶型 小于130耐寒性好 ,脆化温度 有一定的化学稳定性 ,不耐碱 ,酮 ,酯等 透光率较高 ,介电性能好 ,吸水性小 ,力学性能好 ,抗冲击 ,抗蠕变性能突出 ,但耐磨性较差 熔融温度高 ,熔体粘度大 ,成型前原料需干燥 ,粘度对温度敏感 ,制品要进行后处理 在机械上用作齿轮 ,凸轮 ,蜗轮 ,滑轮等 ,电机电子产品零件 ,光学零件等 聚丙烯(线型结构结晶型 10 较好 耐寒性差 ,光养作用下易降解老化 ,力学性能比聚乙烯好 成型时收缩率大 ,成型性能较好 ,易产生变形等缺陷 板 ,片 ,透明薄膜 ,绳 ,绝缘零件 ,汽车零件 ,阀门配件 ,日用品等 料的相关参数见表 2 表 2性能项目 试验条件 测试标准 测试数据 数据单位 基本性能 熔体流动速率 23 ,0 g/10度 .9 g/械性能 拉伸屈服强度 50mm/70 曲模量 000 表 2能项目 试验条件 测试标准 测试数据 数据单位 机械性能 洛氏硬度 00 弯曲强度 B 9341 50 性能 维卡软化点 152 毕业设计 (论文 ) 7 热变形温度 05 件的壁厚 塑件的壁厚对其质量有很大的影响，壁厚过小不能满足使用强度和刚度的要求，而本产品对强度 和刚度的要求较高。壁厚太大则浪费原材料，在大批量生产时造成生产成本提高，利润空间降低；注射成型时则易造成塑件内部产生气穴，外部产生凹陷；冷却时需要更长的冷却时间，增加了冷却系统设计和加工的难度。从以上诸方面考虑，应在满足使用的前提下对塑件进行最大限度的薄壁化。同一塑件的壁厚应当尽可能一致，塑件壁厚不同将导致收缩不同，最终导致变形或开裂。 料最小壁厚及推荐壁厚见表 2 表 2P 塑料最小壁厚及推荐壁厚 塑件材料 最小壁厚 小型零件推荐壁厚 中型零件推荐壁厚 大型零件推荐壁厚 产品属于中型塑件，推荐壁厚为 是考虑到塑件的力学要求，应使用较大壁厚，这里取壁厚为 2 件的表面质量 塑件的表面粗糙度和外观质量决定了塑件的表面质量。一般来说，原材料的质量、成型工艺和模具表面粗糙度都会影响到塑件的表面粗糙度，尤其是以型腔壁的表面粗糙度影响最大。因此，模具的型腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的决定性因素。产品的外观面应有很好的光泽度且非常光滑，对表面粗糙度要求较高，应不大于 品的内表面与使用无关且 不影响外观，对表面粗糙度无太高要求，为了降低模具制造成本 ，凸模成型表面的粗糙度设计为 足塑料 角架搁板 的表面粗糙度要求。使用注射成型时几种常用材料所能达到的塑件表面粗糙度见表 2 表 2用注射成型时几种常用材料所能达到的塑件表面粗糙度 材料 数范围 / 毕业设计 (论文 ) 8 塑件的精度等级 影响塑件精度的因素很多，如模具制造精度及其使用后的磨损程度，塑料收缩率的波动，成型工艺条件的变化等。 在一般生产过程中，为了降低模具的加工难度和模具的生产成本，在满足塑料使用要求的前提下将尽可能地把塑件尺寸精度设计得低一些。目前我国颁布了工程塑料模塑塑料件尺寸公差的国家标准 14486标准将塑件分成 7 个精度等级， 般不采用。见 表 2 2P 材料模塑件公差等级 材料代号 模具塑料 公差等级 标注公差尺寸 未注公差尺寸 高精度 一般精度 丙烯 据此表和塑件的设计使用要求，塑件的精度选用 件的脱模斜度 塑件冷却后产生收缩时会紧紧包在凸模上，或由于粘附作用紧贴在型腔内。为了便于脱模，防止塑件表面在脱模时出现顶白、顶伤、划伤等，在塑件设计时应使其表面有合理的脱模斜度。脱模斜度的选择要遵循以下原则： （ 1）塑件精度要求高时，应采用较小的脱模斜度 ； （ 2）较高较大的塑件尺寸，应选用较小的脱模斜度 ； （ 3）形状复杂的、不易脱模的，应选用较大的脱模斜度 ； （ 4）塑件的收缩率大的应选用较大的脱模斜度值 ； （ 5）塑件壁较厚时，会使成型 收缩增大，脱模斜度应采用较大数值。 常用塑料的脱模斜度见表 2于 料的收缩率很大，所以应选择较大的脱模斜度，选择脱模斜度为 3。 。 毕业设计 (论文 ) 9 表 2用塑件的脱模斜度 塑料名称 脱模斜度 型腔 型芯 P 5 45 20 45 5 40 30 50 5 1/30 30 40 热固性塑件 25 40 20 50 2工艺参数 预烘干 不需要 ,如贮藏条件不好 ,在 80 下烘干 1小时 温度 喂料区温度 / 30 50 料筒 / 后段 160 180 中段 1800 2000 前段 200 230 喷嘴 / 220 300 熔料 / 220 280 模具 / 40 80 压力 注射 /0 120 保压 /0 60 背压 / 20 续表 2烘干 不需要 ,如贮藏条件不好 ,在 80 下烘干 1小时 时间 注射 /s 1 5 保压 /s 20 50 冷却 /s 20 50 成型周期 /s 40 120 毕业设计 (论文 ) 10 螺杆转速 / 30 60 3 分型面的选择 型面位置的确定 分型面是指分开模具取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具根据需要可能有一个或两个以上的分型面。它的合理选择是塑件能够完好成型的条件，不仅关系到塑件的脱模，而且涉及模具结构和制造成本。合理的分型面不但能满足制品各方面的性毕业设计 (论文 ) 11 能要求，而且使模具结构简单，也会有令人满意的成本。在选择分型面的时候，应该遵循以下几个原则： （ 1）符合塑件脱模的基 本要求，就是能使塑件从模具内取出，分型面位置应设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位 ； （ 2）分型线不影响塑件外观，即分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面 ； （ 3）确保塑件留在动模一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外观面 ； （ 4）应尽量避免形成侧孔、侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽量避免定模滑块 ； （ 5）确保塑件质量，例如：将有同轴度要求的塑件部分放到分型面的同一侧等 ； （ 6）满足模具的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定、动模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面 ； （ 7）合理安排浇注系统， 特别是浇口位置 ； （ 8）有利于模具加工。 从塑件模型可以看出，将 塑件周边把手的最下端 侧面作为分型面。分析本产品的结构特点和使用要求，选择主分型面为塑件的上表面 。 见图 3 图 3型面示意图 分型面设计方法有阴影曲面分型面、裙边分型面、侧面影像曲线分型面、复制曲面、延伸曲面、合并曲面等设计方法。在主分型面的设计中，采用复制塑件上表面的方法，并进行相关的编辑。具体设计过程为： （ 1）复制塑件上表面。 （ 2）延伸塑件 分型面边 至工件表面。 （ 3）合并曲面，使分型面为一个整体。 应用 见图 3 毕业设计 (论文 ) 12 正面 反面 图 3分型面 腔数目的确定 为了使模具与注射机的生产能力相配，提高生产效率和经济性，并保证塑件的精度，模具设计时应确定型腔数目。型腔数目的确定一般遵循以下原则： （ 1）型腔的数目及排列形式与浇注系统、冷却系统有关。型腔的数目及排列形式的设计要考虑到后者的结构 ； （ 2）模具加工条件好，加工精度高时可以增加型腔数目，反之应 减少型腔数目 ； （ 3）型腔越多，模具加工周期越长。设计时要考虑加工周期 ； （ 4）多型腔模具的可靠性及灵活性不如单型腔。但在空间利用和能耗上优于单型腔 ； （ 5）型腔的数目与塑件外形尺寸有关。一般尺寸较小的塑件采用多型腔，尺寸较大的塑件采用少型腔，甚至单型腔 ； （ 6）模具中每增加一个型腔，制品尺寸精度将降低 4%。 型腔数目的确定要考虑到塑件精度。 多用角架搁板 的外形尺寸较大，考虑到模具结构形式和模架的结构尺寸，以及制造费用和各种成本费等因素，应采用一模一腔。 毕业设计 (论文 ) 13 4 注射机型号的选择 积质量的计算 通过 建模设计分析计算塑件的质量属性，计算结果见图 4 图 4件质量属性的计算 根据经验，浇注系统的凝 料体积按照塑件体积的 倍来估算。在该设计中，采用直流道，其结构简单，因此浇注系统的凝料按照塑件体积的 一次注入模具型腔内的塑料熔体的总体积（单个塑件的体积和浇注系统的凝料体积之和）为 （ 1 313 式 (式中 表示型腔内的塑料熔体的总体积； 表示塑件的体积。 射机的选择 根据塑件体积估算注射机的公称注射量，计算如下： 509.1 式 ( 式中 表示注射机的公称注射量。 根据以上计算，并考虑到模具尺寸和开模行程较大，初步选定公称注射量为 1000 型号为 注射机，其主要参数见表 4 表 4塑机主要技术参数 理论注塑容量 /000 注射方式 螺杆式 螺杆柱塞直径 /5 注射行程 /60 注射压力 /21 模板最大厚度 /00 螺杆转速 /(r/21板最小厚度 /00 锁模力 /500 电机功率 /0 模板最大行程 /00 拉杆空间 /50 550 毕业设计 (论文 ) 14 射机相关参数的校核 （ 1）注射压力的校核 由表 20120注射机的公称注射压力为121 ： k 1p 0 1 90 117 121 MP a 式 (4式中 表示注射压力安全系数 表示 料所需的注射压力，取 0 所以，注射机注射压力合格。 （ 2）锁模力的校核 塑件在分型面上的投影面积 A。应用 创建塑件在分型面方向上的投影面，并测量投影面积，见图 4A =103502 图 4件投影面积的计算 浇注系统在分型面上的投影面积 为 ，即流道凝料包括浇口在分型面上的投影面积，是塑件在分型面上的投影面积 。由于本产品流道设计简单，无分流道，因此流道凝料投影面积可以适当取小。 = = 103502 20700.4 式（ = + A =20700.4 +103502 124202.4 式（ = =124202.4 22 式（ 毕业设计 (论文 ) 15 式中 表示模具型腔内的胀型力； 模具型腔内的压力，通常取注射压力的 20%40%，范围是 2040 对于粘度较大的精度较高的塑料制品应取较大值， 于低等粘度、精度要求一般的塑件，因此取 22为 由表 4知注射机的公 称锁模力 =4500模力安全系数 里取 =锁 ，所以注射机锁模力合格。其余参数将在相关设计完成后进行校核。 毕业设计 (论文 ) 16 5 注射过程与模流分析 析软件简介 司是一家专门从事塑料成型计算机辅助 工程分析（ 软件和咨询公司，是塑料分析软件的创造者，一直主导着塑料 用于注塑模流分析的强大 件，是目前公认的模流分析最佳软件，包括以下几个模块： 填充保压 (冷却 (翘曲 (纤维取向 (结构应力 (收缩 (气体辅助成型分析 ( 。运用 件 ,可以得到制品的实际最小壁厚 ,优化制品结构 ,降低材料成本 ,缩短生产周期 ,保证制品能全部充满 ,可以得到最佳的浇口数量与位置 ,合理的流道系统与冷却系统 ,并对型腔尺寸、浇口尺寸、流道尺寸和冷却系统尺寸进行优化，在计算机上进行试模、修模，大大提高模具质量，减少修模次数。运用 件也可以确定最佳的注射压力、保压压力、锁模力