显示器支架扣件塑料注射模具设计【14张CAD图纸+说明书资料齐全】
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14张CAD图纸+说明书资料齐全
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第 1 页 共 10 页塑料注射成型过程的设计与仿真塑料注射成型过程的设计与仿真机械与制造工程特拉马来西亚，43400 UPM，Serdang，雪兰莪、 马来西亚本文介绍了用于生产塑料产品的注塑模具的设计。把塑料模设计成两种不同的部分，但是拥有相同的使用功能，其中一部分是凹模功能，另一部分则是凸模功能。在计算机辅助设计 (CAD)中，两个塑料零部件使用 Pro-Engineer （Pro E） 参数化软件绘出 3 维（3D）视图。在计算机辅助制造(CAM)过程中，亦可利用 Pro-E 参数化软件开发加工程序，同时对于模具设计而言，在同一模架上，可利用可变的镶块生产出不同种类的塑料产品。在操作注塑机和模具设计之前，利用 Mold Flow 或 Part Advisor 软件，我们可以分析和模拟出最合适的注射部位、物质的温度和注射压力，预测出熔接横和气泡的位置。.关键字: 多变插入模具、注射压力、气泡，注射位置、模具设计简介简介当今，工具和模具制造的塑料注射成型技术是世界上增长最快的行业之一。现在几乎每个应用都涉及到了塑料产品，从生活用品到太空旅行，从运输到包装，从医学到玩具，从桥梁建设到体育运动，无不使用塑料产品。通常塑料注射成型是熔化的塑料材料在压力作用下进入到模腔，在冷却或化学反应的热固性下实现所需形状的过程。模具的设计与制造是一个高昂的消费和高科技投入的过程，因为它使用以科学为基础的计算机辅助工程 (CAE) 软件来分析和模拟塑件部分，其中计算机辅助设计 (CAD) 软件设计的复杂的塑料产品和计算机辅助制造 (CAM) 为铣削或闩锁编制的所要运行的计算机数字控制 (CNC)程序。随着计算机技术的进步，导致了计算机的成本被人忽略，所以这种先进和昂贵技术将会提高生产力和改善工艺性。因此，对于这个快速发展的新兴行业来说，确保新技术达到完善是很重要的。因此计算机辅助工程 (CAE) 是协助处理和计算注塑材料在注塑模内部的流动情况。理论理论如何注塑材料如何填充模具第 2 页 共 10 页注射成型过程可以画分为三个阶段：1.灌装阶段 2.加压阶段 3.补偿阶段（1）灌装阶段设计塑料零件的注射成型过程时，最需要掌握的是如何使塑料填充到模具中。在模具注射填充阶段，熔融状态下的塑料注入型腔内直到腔内填满为止。随着塑料流入腔内，塑料与模具内壁接触迅速凝固，进而在模具内壁和融化的塑料之间产生凝固层板 1 显示塑料材料如何从后往前的扩展和流动，在流动的前沿与模具接触后凝固。冷冻层中的分子因此没有高度的导向，一旦被凝固，方向不会改变。板 1：板 1 塑料在模具内部的流动红色箭头显示熔化了的塑料的流动方向，模具中暗蓝色的层则显示塑料的凝固层。绿色箭头表示模具内的热量沿聚合物熔体的流动方向。融化状态下的塑料在经过凝固层吸收部分热量后，填充到模具内。当冷冻层达到一定厚度时，腔内出现平衡，这通常发生在注塑过程早期的十几秒后。（2）加压阶段在灌装阶段完全填充型腔后，进入加压阶段。在此阶段，所有路径将都被融化的塑料所填充，但是腔内填充区域的边缘和角落可能没有填充到。为了实现完全填充，在加压阶段需要向模具内注入额外的塑料。板 2 显示灌装阶段 （左图） 的结束和加压阶段 （右图像） 结束之间的差异。注意未填充的角（蓝色的圆圈） ，将一直保留到灌装阶段的结束。黄色的圆锥指示聚合物注射位置，塑料是红色的。第 3 页 共 10 页板 2 填充和加压阶段的差别FillinR Phase：填充阶段Pressurization Phase：加压阶段（3）补偿阶段塑料材料具有较高的体积收缩率，塑料从熔融状态到固体，它的收缩率平均为 25%。因此加压阶段之后，必须将更多的材料注入腔来弥补收缩后凝固的塑料，这是补偿性阶段 。模具基础制造模具设计和制造是注塑系统最重要的过程。这是因为模具的设计与制造对于生产效率和产品质量有着巨大的影响。基本上模具具有两个功能。第一使聚合物形成所需的形状；第二冷却注塑成型零件。模具，包含一个或多个腔，由两个基本部分组成：注入塑料的固定模具 关闭或者喷射的一面，分离的两个模具是称为分型线模具将决定产品的最终属性，如大小、 形状、 尺寸和加工表面。通常情况下，模具配合注射机缸喷嘴将融化的塑料材料填充到型腔称为浇口到腔。表1 分别是模具组件和功能的摘要列表。模具设计要启动一个新的模具设计，在产品的外观设计、材料使用、 材料、 型腔的数目正确收缩和模具基地的选择等做进一步设计之前，设计者应该了解一些重要点，以避免产生一些错误，另外犯了错误可以导致不合格的模具，在最终的装配，以及制作出来的塑料产品超出了公差而被客户所拒绝。模流分析软件 5 板显示实体模型的浇口位置在模具的顶部，黄色圆锥形状显示在此分析中的位置。第 4 页 共 10 页在注射和自动成型过程中，浇口作为铸造零件的一部分，允许熔融状态下的材料流动，从注入口到模腔，浇口一般都是相同的大小和形状，但通常是要小得多。最合适的浇口，对于填充率应该足够大，对于密封和防止回流应该尽可能小。产品模拟结果产品模拟结果在模拟过程开始之前，材料供应商和材料牌号必须设置和选择，通常情况下，在模中设计数据库中已有数据，用户只须根据需求选择具体材料规格。下图显示了材料这一分析：Material Grade：材料牌号Mould Temperature：模具温度Melt Temperature：熔体温度Max Injection Pressure：最大注射压力填充的时间填充时间是填满腔内部分所需的时间，它也是显示了塑料材料如何填充模具的流动，从这点我们也可以了解到短时间内部分不被填充的的模型部分，从这一结果也可以了解到熔接横和气泡的产生。6 板显示材料填充入模具的情况第 5 页 共 10 页（材料百分之百填充模具）填充的程度填充程度的结果显示该区域与腔内的空隙。这一结果是由压力和温度所致的结果。填充程度会显示三种颜色： 绿色、 黄色、 红色和半透明。绿色显示肯定会填充、 黄色表示可能很难填补或可能有质量问题，红色将是很难填补或将有质量问题，半透明则表示不会填充。如果未能填充型腔，可能是设计浇口位置的原因，则必须进一步的更改塑料或工艺条件的选择。然而，要确保已完成的部分是质量好，腔内还必须充分地装入塑料。7 板显示在此分析中填充的程度。第 6 页 共 10 页注射压力模型的每点上的颜色上表示模型上该点的压力，红色显示为最高压力，绿色则表示最低压力。而一点的压力则是注射压力和压力降结合的结果。例如，即使某一部分具有可接受的压降，实际注射压力在同一地区可能太高，高注射可引起超紧密堆积作用，为了减少这种情况发生的可能，请按照下列步骤：1.增加最大注射压力 2.改变聚合物注射位置 3.改变零件形状 4.选择不同的材料板 8 是从 0 MPa 至 47.02MPa 注射压力的显示结果气泡10 板分析后显示产生气泡结果，显示小蓝色表示气泡的分布情况。分析结果显示各区，至少两个材料流向汇聚的地方最终产生气泡，使塑件变的不合格，若要防止材料流经的汇合产生气泡，可通过以下两种平衡路径：1.使用导流板2.改变模具型腔壁的厚度3.改变聚合物注射的位置模具的开发做完所有产品模拟实验之后，依据实验模拟的结果设计模具。使用一个模具架来生产两种不同塑料部件，这是因为几乎 70%的塑料产品形状是相似的，所以在这种情况下使用可变的镶块，而核心镶块将作为永久的镶块。模具基本尺寸第 7 页 共 10 页对于本项目，模具采用三板类型系统精确浇注，基模的大小是与 FCI 类型，A 板尺寸 100 毫米，B 板 250 毫米 250， 轧机 70 毫米，分隔块和卸料版的大小尺寸为 100 毫米。卸料板的功能是使塑件和浇筑塑料之间分开，形成合格的产品。从浇口到腔，此模架每次注射一腔熔融的塑料材料，冷却后，冷却凝固后的塑料部件和模具通过使用肩式推杆弹出。冷却系统冷却系统 （水通道）（水通道）水通道是用来控制模具表面温度和冷却熔融的塑料材料成为刚性的塑件。对于本项设计水通道被设计成穿过模具腔的长度和滑块，同时垂直于模具。图下板显示插入模具的流水通道：Chiller water out：出水口 Chiller water in：进水口浇注系统浇注口是浇注系统和零件之间的连接，它必须允许足够的材料流进填充模具，同时还要克服材料的热塑性和收缩。在此项目，使用针点浇口，当模具浇注完成打开后，产生合格的塑料产品，下图为针点浇口系统：第 8 页 共 10 页完成模具装配第 9 页 共 10 页Top Clamp Plate：钉夹板 Stripper plate：卸料版Slider：滑块 Spacer Block：间隔块Bottom Clamp plate：底部夹紧块 Ring：锁紧阀Sprue：浇口 Support pin：支撑杆Cavity Insert：型腔嵌 Return Pin：复位杆Spring：弹簧 Ejector Return Plate：引射器返回板CAD/CAM 模具设计模具设计在塑胶行业中，CAD/CAM 的出现有望成为本世纪的最重要的科技进步之一。CAD/CAM 的使用，使模具设计者可以在短时间内设计出出色和可多次利用的模具，而不是在做重复性模具设计的任务。CAD/CAM 的优点CAD/CAM 模具设计中的优点是：a) CAD/CAM 技术通常用于数控加工技术制造模具，同时还能够自动生成产第 10 页 共 10 页品模型中的基础数据b）CAD/CAM 可以帮助设计人员加速塑料零件及模具设计，缩短设计周期。c） CAD/CAM 模具制造的重复性以及在日常任务中的使用，有助提高那些熟练掌握模具制造商的工作满意度。d） 用户易于重新定义零件几何 ；这意味着它可以提高质量，减少模具设计中的错误。模具设计中 CAD/CAM 及方法的应用在此项目中，采用 了 CAD/CAM 软件的类型是 Pro/Engineer 2000i。Pro/Moldesign 是对于 Pro/ Engineer 模具制造环境的扩展，它涵盖了产品模具设计的各方面，例如：模板、浇注系统 、分型面、 顶杆孔、 收缩，以及数百种的其他功能。同时 Prof C and Pro/MFG 是 Pro/Engineer 到 CNC 制造的扩展，它广泛的涵盖了从 3 到 5 轴铣削、2 和 4 轴线切割、车削、 激光、火焰等。设计完之后所有的模具，Pro/NC 和 Pro/MFG 将发挥重要作用，在生产过程中将会生成所需的详细 NC 刀具路径以及实际的模具。同时在三维模型中完成的产品 CNC 刀具路径存入模型数据库中。例如，从制造、 模具设计数据库提取核心镶块和想要做的一些制造模具数据。在启动 CAD /CAM 之前，一些重要的特性必须考虑像进给率、 主轴转速、 步深度、 磨、 柱塞速度、 坐标系统、 材料和使用哪种类型的立铣刀的工具。若要启动 CAD/CAM，第一必须要决定工作的维度，然后设置工件的坐标系统。工作片坐标必须与数控机床的坐标设置相同。错误的设置会导致机器与工件的崩溃。讨论和结论讨论和结论
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