刨冰机机体注塑工艺及模具设计

2009届本科毕业设计资料题目名称刨冰机机体注塑工艺及模具设计学院部机械工程学院专业材料成型及控制工程学生姓名金勇班级材料051学号0540530123指导教师姓名邬移华职称讲师最终评定成绩湖南工业大学教务处2009届本科毕业设计论文资料第一部分设计说明书2009届本科毕业设计刨冰机机体注塑工艺及模具设计学院部机械工程学院专业材料成型及控制工程学生姓名金勇班级材料051学号0540530123指导教师姓名邬移华职称讲师最终评定成绩2009年5月湖南工业大学本科毕业设计论文I摘要本文详细地阐述了四板式弹簧滑块内外侧抽芯刨冰机机体注塑模具的整个设计过程及其工作原理。通过对产品内外侧孔刨冰机机体进行工艺分析和材料的性能分析设计了弹簧驱动滑块内外侧抽芯注射模模具结构系统地阐述了塑料制件的产品分析、选定注射机型号及参数校核、模具设计计算、模具材料的选用、模具的装配与调试等。设计时利用三维参数化设计软件PRO/E进行塑件的三维造型、注塑模具的零件造型以及装配设计等从而完成整套模具的结构设计。在具体方法上先用AUTOCAD对模具装配进行初步结构设计再采用PRO/E对模具装配进行三维建模验证其结构的合理性。最后对二维图进行校核完成模具的零部件结构和装配图纸并编制说明书系统化的完成整个注塑模具的设计工作。本文对模具设计和制造过程中需要考虑的诸多因素做了详细的分析并给出了相应的解决方法和证明。关键词内外侧孔刨冰机机体注塑模侧抽芯弹簧驱动滑块PRO/E、MOLDFLOW湖南工业大学本科毕业设计论文IIABSTRACTTHEMAINBODYOFTHISARTICLEHASINDETAILSETFORTHTHEWHOLEDESIGNSPROCESSANDTHEIROPERATINGPRINCIPLEFORFOURPLATETYPESTOTAKECOREWATERICEMACHINEOUTONSPRINGSMOOTHPIECEINSIDEANDOUTSIDESIDEAIRFRAMEPRODUCESPLASTICARTICLESBYINJECTIONMOLDINGSBYTHEFACTTHATTHROUGHDETAILEDANALYSISONINDUSTRIALANDMATERIALFUNCTIONOFPRODUCTINSIDEANDOUTSIDEBYEHOLEWATERICEMACHINE,THEOBLIQUETONESHASBEENDESIGNEDTHATSPRINGDRIVESSMOOTHPIECEINSIDEANDOUTSIDETAKESACOREOUTINJECTINGMODELMOULDSTRUCTURE,THETYPEANDPARAMETERSCHOOLEXAMINE,DESIGNFORDIEANDMOULDCALCULATES,MOULDMATERIALSELECTINGANDUSING,MOULDASSEMBLINGANDDEBUGGINGWAITFORTHEANALYTICAL,SELECTEDINJECTIONOFPRODUCTMACHINEHAVINGSETFORTHPLASTICSYSTEMATICALLYMAKINGAPIECEDESIGNPARAMETERIZATIONDESIGNINGTHATSOFTWAREPRO/ECARRIESOUTTHESOLIDMODELINGMOLDINGSDOCUMENT,PRODUCINGPLASTICARTICLESBYINJECTIONMOLDINGSASWELLASTHEMOULDPARTMODELASSEMBLINGDESIGNANDSOONMAKINGUSEOF3DNOWANDTHEN,ACCOMPLISHPACKAGEMOULDPHYSICALDESIGNTHEREBYCADASSEMBLESTHEPHYSICALDESIGNCARRYINGOUTAFIRSTSTEPTOTHEMOULDONCONCRETEMETHOD,FIRSTWITHAUTO,ADOPTINGPRO/ETOASSEMBLETHE3DBEINGINPROGRESSTOTHEMOULDBUILDINGAMODELAGAIN,VERIFIESWHOSEARCHITECTURALRATIONALITYFINALLY,CHECKONTHETWODIMENSIONALMAP,ACCOMPLISHMOULDCOMPONENTANDPARTSTRUCTUREANDASSEMBLINGDRAWINGSHEETANDWEAVESPECIFICATIONS,THESYSTEMATIZATIONBECOMPLETEDENTIREPRODUCEPLASTICARTICLESBYINJECTIONMOLDINGTHEMOULDDESIGNWORKSTHISARTICLEHASDONEDETAILEDANALYSISOFLOTSOFFACTORSWHICHARENECESSARYFORTHEMOULDDESIGNANDPRODUCEPROCESSANDHASTHECORRESPONDINGSOLUTIONSANDPROVETHOSEKEYWORDSTHREEFORMWORKSIDECOREPULLINGLATENTTYPEGATEPRO/E湖南工业大学本科毕业设计论文III目录第一章绪论111模具行业发展现状112我国模具发展现状113参数化技术概述214选题目的以及意义3第二章材料成型工艺性分析421塑件分析424性能分析4221使用性能4222成型性能4223主要性能指标523ABS的注射成型工艺参数524ABS成型塑件主要缺陷及消除措施6241缺陷6242消除措施6第三章塑件的成型工艺和设备的选择与校核731利用MOLDFLOW进行模料流动性分析7311MOLDFLOW概述7312流动分析原理7313MOLDFLOW的具体应用73131调入文件73132网格的划分83133工艺条件83134模拟结果9314MOLDFLOW充填结果分析1232成型设备的选择1333注射机的校核14331最大注射量的校核14332注射压力的校核15333锁模力的校核15334安装尺寸校核163341喷嘴尺寸163342定位环尺寸163343最大与最小模具厚度173344开模行程的校核173345顶出装置的校核18335模架尺寸与注射机拉杆间距校核18湖南工业大学本科毕业设计论文IV第四章模具结构概述19第五章模具整体结构及浇注系统的设计2051注塑模结构分析20511模具顺序分型的锁模机构20512顺序分型的定距机构20513推出脱模机构2052制件成型位置及分型面的选择20521制件成型位置及分型面选择的原则20522模具分型方案的分析与确定2153模具型腔数目的确定2354浇注系统的设计23541浇注系统设计的基本原则23542主流道的设计245421主流道的尺寸245422主流道衬套的形式245423定位环25543分流道的设计255431分流道的形状及尺寸255432分流道的表面粗糙度275432分流道与浇口的连接形式27544浇口的设计275441浇口的选择275442浇口尺寸的计算28545冷料穴的设计29第六章排气系统的设计30第七章成型零件的设计及力学计算3171成型零件材料的选用3172凸凹模的结构设计31721型腔尺寸的计算317211型腔径向尺寸的计算327212型腔深度尺寸的计算327213凹模侧壁厚度的计算32722型芯结构的设计337221型芯径向尺寸的计算347222型芯高度尺寸计算34第八章导向及脱模机构的设计3681导向机构的设计36811导柱导向机构设计的基本原则36812导柱导套的选用及排布36813支撑零部件的设计与选用38湖南工业大学本科毕业设计论文V82脱模机构的设计38821脱模机构的设计原则38822脱模力的计算39823脱模方案的分析与确定40824推杆的设计41825拉料杆的选择42第九章侧向分型与抽芯机构的设计4491侧向分型与抽芯机构的方案分析与确定4492弹簧驱动侧向抽芯与分型机构主要参数的计算45921抽芯力的计算45922抽芯距的计算46923锁销倾角的确定4693弹簧驱动侧向抽芯与分型机构的结构设计46931锁销的设计469311锁销的结构尺寸469312侧滑块的设计479313导滑槽的设计489314滑块定位装置的设计489315弹簧的选用与校核48第十章温度调节系统的设计50101温度调节系统的分析50102冷却系统的计算501021冷却时间的确定501022模具系统热平衡计算5010221单位时间里型腔内的总热量5010222模具由于空气对流所散发的热量5110223模具由于热辐射所散发的热量5110224模具向注塑机工作台传递的热量5110225冷却水应带走的热量521023冷却回路的计算5210231冷却水体积流量的计算5210232冷却水在管道内的流速5210233冷却水道孔壁与冷却介质之间的传热膜系数5310234冷却管道的总传热面积5310235模具应开设冷却管道的孔数5310236冷却介质流道状态校核5410237模内冷却水压降校核541024水管接头的选用54第十一章模具的装配与调试56111模具的装配顺序56湖南工业大学本科毕业设计论文VI112组件的装配561121型芯、型腔与模板的装配5611211型芯与固定板的装配5611212型腔凹模的镶入5611213装配时注意事项561122过盈配合零件的装配571123推管的转配与修整5711231推管的装配要求5711232推管的装配和修磨571124侧抽芯机构的装配5711241装配技术要求5711242装配步骤57113模具总装配581131模具装配程序58114试模581141试模过程581142试模时的注射工艺条件59115试模时出现的缺陷、原因和调整方法59116试模过程记录60结论62参考文献64致谢66湖南工业大学本科毕业设计论文1第一章绪论11模具行业发展现状模具行业是制造业中的一项基础产业是技术成果转化的基础同时本身又是高新技术产业的重要领域。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。目前塑料模具在整个模具行业中约占30左右。二十一世纪世界制造加工业的竞争更加激烈对注塑产品与模具的设计制造提出了新的挑战产品需求的多样性要求塑件设计的多品种、复杂化市场的快速变化要求发展产品及模具的快速设计制造技术全球性的经济竞争要求尽可能地降低产品成本、提高产品质量创新、精密、复杂、高附加值已成为注塑产品的发展方向必须寻求高效、可靠、敏捷、柔性的注塑产品与模具设计制造系统。当前国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大其中发展重点为工程塑料模具。有关数据表明,目前仅汽车行业就需要各种塑料制品36万吨电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台彩电的年产量已超过3000万台到2010年,在建材行业,塑料门窗的普及率为30,塑料管的普及率将达到50。这些都会导致对模具的需求量大幅度增长。近来我国模具工业发展迅速目前已呈现出市场广阔、产销两旺的局面。深圳周边及珠江三角洲地区是中国塑料模具工业最为发达、科技含量最高的区域预计有可能在10年内发展成为世界模具生产中心。其次浙江东部的余姚、宁海、黄岩温州等地区的塑料模具工业发展也非常快。相当多的发达国家塑料模具企业移师中国是国内塑料模具工业迅速发展的重要原因之一。中国技术人才水平的提高和平均劳动力成本低都是吸引外资的优势这些是塑料模具市场迅速成长的重要因素所在所以中国塑模市场的前景一片辉煌。12我国模具发展现状虽然近几年来我国塑料模具无论是在数量上还是在质量、技术和能力等方面都有了很大发展但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。例如在总量供不应求的同时一些低档塑料模具已供过于求市场竞争激烈一些技术含量不太高的中档塑料模具也有一些趋向于供过于求然而精密加工设备还很少一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍大量进口。许多先进的技术如CAD/CAE/CAM技术的普及率还不高我国塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比还存在很多方面的问题。现在国外发达国家模具标准化程度为7080而我国只有30左右。如能广泛应用模具标准件将会缩短模具设计制造周期2540并可减少由于使用者自制模具件而造成的工时浪费。现在应用模具CADCAM技术设计模具已较湖南工业大学本科毕业设计论文2为普遍随着通用机械CAD/CAM技术的发展塑料注射模CAD/CAM已经不断的深化。从上世纪60年代基于线框模型的CAD系统开始,到70年代以曲面造型为核心的CAD/CAM系统80年代实体造型技术的成功应用90年代基于特徵的参数化实体/曲面造型技术的完善为塑料注射模采用CAD/CAE/CAM技术提供了可靠的保证。目前在国内外巿场已涌现出一批成功应用于塑料注射模的CAD/CAE/CAM系统。而且通过推广使用模具标准件实现了部分资源共享这样就大大减少模具设计的工作量和工作时间对于发展CADCAM技术、提高模具的精密度有重要意义。因此模具成为国家重点鼓励与支持发展的技术和产品。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。13参数化技术概述参数化技术是当前CAD技术重要的研究领域之一通过改动图形某一部分或某几部分的尺寸自动完成对图形中相关部分的改动从而实现尺寸对图形的驱动。在设计过程中系统自动地捕获用户的设计意图并把各个设计对象以及对象之间的关系记录下来当用户修改图纸中的设计参数时系统能够自动地更新图纸使图纸中反映用户设计意图的设计对象之间的关系依旧可以维持。参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形功能极大地改善了图形的修改手段提高了设计的柔性在慨念设计、初始设计、产品建模及修改系列设计、多方案比较、动态设计、实体造型、装配、公差分析与综合、机构仿真、优化设计等领域发挥着越来越大的作用并体现出很高的应用价值能否实现参数化目前已成为评价CAD系统优劣的重要技术指标。PRO/ENGINEER集合了零件设计、产品组合、模具开发、NC加工、钣金件设计、铸造件设计、自动量测、机构仿真、应力分析等功能于一体。是塑料模具实现参数化的一个必备的软件。EMXEXPERTMOLDBASEEXTENSION是PRO/E系统中的一个外挂模块专门用来建立各种标准模架及模具标准件和滑块、斜销等附件能够建立冷却水管能够自动产生模具工程图和明细表还可以模拟模具开模过程进行动态仿真和干涉检查并可将仿真结果输出成视频文件是个功能非常强大且使用非常方便的模具设计工具。本设计结构和模架设计是利用模架设计专家系统设计的。型腔和型芯设计可以在EMX里设计也可以事先在PRO/E的制造模块里完成。本设计有一部分是在EMX里完成。在模架调入之后可以根据需要添加、删除各种模具零件。也可以修改现成的标准件使之满足自身设计。完全的参数化设计使用非常方便。PRO/ENGINEER参数化设计的特性13D实体模型除了可以将用户的设计思想以最真实的模型在计算机上表现出湖南工业大学本科毕业设计论文3来之外借助于系统参数还可以随时计算出产品的体积、面积、重心、重量、惯性大小等可极大的减少设计人员的计算时间。2PRO/ENGINEER可随时由3D实体模型产生2D工程图且可自动标示工程图尺寸。不论在3D还是2D图形上作尺寸修正。其相关的2D图形或3D实体模型均自动修改同时组合、制造等相关设计也会自动修改如此可确保数据的正确性并避免反复修正的耗时性。3以特征作为设计的单位。可随时对特征做合理、不违反几何顺序调整、插入、删除、重新定义等修正动作。14选题目的以及意义通过这次毕业设计预期达到以下目的1加深对塑料的组成及性能的了解。2了解塑料成型的基本原理学会正确分析成型工艺对模具的要求。3掌握一类成型模具的结构特点及设计方法。4具有初步分析、解决模具现场技术问题的能力。注塑成型是一门实践性很强的学问若想对它融会贯通还需要长期的生产实践经验。在毕业设计中需要对大学四年以来学过的知识进行综合应用即可以加深对已学知识的理解又可以从中发现不足同时也可以加强创新以及动手能力的培养加强独立分析和解决问题的能力因此本次刨冰机机体的设计有非常重要的现实意义。湖南工业大学本科毕业设计论文4第二章材料成型工艺性分析21塑件分析该制品为一刨冰机机体塑件如图11所示该制品的几何形状为三维曲面及方形环面组成的夹壁层结构。内、外层侧壁上的10MM和20MM孔要求同心度较高为装配齿轮用内、外层的方形敞口有配合公差要求同时对外观质量要求较高。内、外层的侧孔需分别设置侧向抽芯机构。由于塑件内侧孔空间较小且塑件壁薄孔小可采用弹簧抽芯。图11塑件结构24性能分析221使用性能丙烯腈丁二烯苯乙烯ABS材料具有韧性、硬度、刚度相均衡的优良力学特性绝缘性能好耐化学腐蚀性。尺寸稳定性、表面光泽性好易涂装和着色但耐热性不太好耐候性较差并且还具有较大的吸水性。适用于制作一般机械零件减磨耐磨零件传动零件和电讯零件等。222成型性能无定形料流动性中等吸湿大必须充分干燥表面要求光泽的塑件须在8090度温度下预热干燥3小时。宜取高料温高模温但料温过高易分解分解温度为270度。对精度较高的塑件模温宜取5060度。对高光泽耐热塑件模温宜取6080度。湖南工业大学本科毕业设计论文5如需解决夹水纹需提高材料的流动性采取高料温、高模温或者改变入水位等方法。如成形耐热级或阻燃级材料生产37天后模具表面会残存塑料分解物导致模具表面发亮需对模具及时进行清理同时模具表面需增加排气位置。223主要性能指标表21ABS的主要成型性能指标密度/3DMKG102116抗拉屈服强度ABMP/50比体积/13KGDMV086098拉伸弹性模量AMPE/131081吸水率10024CPWH0204抗弯强度AWMP/80收缩率/S0407硬度HBR121熔点CT/130160体积电阻系数/CMV161096热变形温度CT/046AMP90108冲击韧性无缺口/2MKJAN2610185AMP83103缺口/2MKJAK1123ABS的注射成型工艺参数制定制件的注射工艺规程时除需要根据塑料品种选择好恰当的工艺参数外还必须依据制件的生产纲领、形状结构、几何尺寸、体积或质量大小以及模腔数量等恰当地选择注射机型使机型的规格和性能参数能与注射工艺参数得到最佳匹配。表22ABS的注射成型工艺参数注射机类型螺杆式预热和干燥温度CT/8580时间H/32料筒温度CT/后段170150中段180165前段200180喷嘴温度CT/180170模具温度CT/8050注射压力AMPP/10060成型时间S/注射时间9020高压时间50冷却时间12020总周期22050螺杆转速MIN/1RN30后处理方法红外线灯、烘箱温度CT/70时间H/42湖南工业大学本科毕业设计论文624ABS成型塑件主要缺陷及消除措施241缺陷热变形温度较低可燃耐候性较差。242消除措施热变形温度低是通用级ABS一大缺陷限制了ABS的应用。提高ABS耐热性的方法一般有共聚甲基苯乙烯共聚N苯基马来酰亚胺与PC等耐热高的树脂共混。其中以共聚N苯基马来酰亚胺的方法提高ABS的HDT效果最显著。耐热ABS母粒主要成分为苯乙烯N苯基马来酰亚胺共聚物。该母粒为苯乙烯同系物与ABS、AS、SMA相容性极好加工性优异直接与ABS共混可以明显提高ABS树脂热变形温度。一般来说每添加23与ABS或AS共混可以提高HDT1C左右。湖南工业大学本科毕业设计论文7第三章塑件的成型工艺和设备的选择与校核31利用MOLDFLOW进行模料流动性分析311MOLDFLOW概述对于注塑成型工艺而言最重要的要素是控制塑料在模具中的流动方式。制品的许多缺陷如气穴、熔接痕、短射乃至制品的变形、冷却时间等都与塑料在模具中的流动方式密切相关。MOLDFLOW通过对熔体在模具中的流动行为进行模拟能够准确预测出熔体的填充、保压、冷却情况制品中的应力分布、分子和纤维取向分布以及制品的收缩和翘曲变形等情况可以预测和显示熔体流动前沿的推进方式、填充过程中的压力和温度变化、气穴和熔接痕的位置等帮助工艺人员在试模前对可能出现的缺陷进行预测找出缺陷产生的原因并加以改进提高一次试模的成功率。因此本模具设计过程采用MOLDFLOW进行优化设计。312流动分析原理注射成型充模过程的数值模拟是建立在数学模型与算法的基础上的。充模过程是一个瞬变非等温流动过程。它由连续性方程、动量方程和质量方程控制。MOLDFLOW可基于其方程含义借助简单虚拟过程用类似的原理进行充填的模拟。采用MOLDFLOW可使注塑成型从制品设计、模具设计到注塑工艺的确定完全在并行工程的环境下进行不仅克服了传统的串行设计中复杂的数学计算和产品开发周期长的缺点而且提高了开模的成功率优化了注塑成型的工艺条件降低了产品的开发和制造成本。典型的流动分析过程如图31所示。313MOLDFLOW的具体应用3131调入文件前面已经分析了该塑件的工艺和成型材料把PRO/ENGINEER中建立的模型通过输入CAD模型网格划分选择材料选择浇口位置选择注射机确定注塑条件设定分析参数分析计算填充问题解决流道平衡保压曲线确定图31典型的流动分析步骤骤湖南工业大学本科毕业设计论文8STL文件格式读入MPI。制件模型如图32所示。图32制件三维模型图33网格的划分3132网格的划分网格是整个数值仿真计算的基础所以网格的划分和处理在整个分析中占有很重要的地位。MOLDFLOW对注塑产品成型仿真及分析采用的基本思想是工程领域中最为常用的有限元方法也就是利用假象的线或面将连续介质的内部和边界分割成有限大小的、有限数目的、离散的单元来研究。直观上物体被划分成“网格”状在MOLDFLOW中就将这些单元称为网格MESH。在导入模型的时候选取划分网格的类型为表面网格FUSION然后在网格划分高级选项中把GOBLEEDGELENGTH设置为600MMIGESMERGETOLERANCE合并容差设为001MM进行网格的自动生成。系统经过一段时间的计算便会生成出带有网格形状的塑件图。进行网格划分后得到10004个单元对不合格的网格要进行处理得到最优化的网格。从网格统计中可以看到网格最大纵横比约为3632网格平均纵横比约为209网格匹配率为9330个零面积单元没有相交单元可见这样的网格结构是非常好的。网格的修正很有可能加重和扩大这种误差因此在完成了网格的修正以后要检查制件模型的厚度是否符合实际如果与实际不符要进行相应的属性修改。最后得到结果如图33所示。3133工艺条件根据所选材料丙烯腈丁二烯苯乙烯PC的工艺要求查手册得到ABS工艺参数为模温50OC60OC料温160OC220OC最大裂解料温250OC顶出温度85OC最大剪切应力03MPA最大剪切率500001/S注射时间为3S。完成了分析前的处理后选择工艺参数采用默认值设置熔体温度220OC型腔温湖南工业大学本科毕业设计论文9度80OC注射时间为125S。利用MOLDFLOW中的优化分析寻找最佳浇口位置。3134模拟结果首先采用一个制件进行分析以初步确定浇口的类型和位置为进一步确定模具的型腔数目和浇注系统布置做好相关的信息准备。本次模拟采用底部侧浇口和顶部点浇口两个方案进行对比分析模拟结果显示底部侧浇口方案优于顶部点浇口方案。选择前几步得到的结果由于该塑件比较大所以采用四个浇口来满足注塑的要求。于是用简单的点浇口作为浇注系统进行填充过程的模拟可得到填充时间、填充压力、熔体前沿的温度、熔体温度在制件厚度方向的分布、熔体的流动速度、分子趋向、剪切速率及剪切应力、气穴及熔接痕位置等并直观地显示在计算机屏幕上从而帮助工艺人员找到产生缺陷的原因。图34是填充过程模拟得到的部分结果。A填充时间B填充、保压转换点压力C剪切力D型芯分子趋向湖南工业大学本科毕业设计论文10E气泡F注射点压力G平均速率H注塑重量百分比I厚度方向的剪切速率J冷凝层因子湖南工业大学本科毕业设计论文11K流动前沿温度L厚度方向上的加权温度M成型材料来源浇口N锁模力O表层分子趋向P熔接线图34模流分析结果湖南工业大学本科毕业设计论文12314MOLDFLOW充填结果分析在流动分析的过程中图35显示了相等时间间隔内的注塑体积百分比、压力、锁模力、流动速率和控制状态。其中控制状态指的是填充过程中采用的是VELOCITYCONTROL速度控制还是PRESSURECONTROL压力控制。MPI默认的控制方式是先进行VELOCITYCONTROL当模腔填充到9686的时候转换为PRESSURECONTROL。从图35可以直观的看出在147S时发生了速度和压力控制的转换。图34A为填充时间分析的结果图示。填充时间是FILL和FLOW分析中的一个重要结果。从分析结果的图中可看出浇口填充的时间还是比较快在1640S内完成了充填。大约是前面设置的一模四腔时间125S的四分之一符合要求图34F注射点压力在147S的时候达到最大。图34B所示的填充、保压转换点压力3173AMP之后转向平稳。其塑件头部有一小部分的压力为零没有充满。所以应该提高注塑压力。该压力与螺杆速率有关MPI计算出的这个曲线可以用于设定注塑机的螺杆在注塑过程中的运动图34C剪应力低于742701/S与前面的假使想符合图34I厚度方向上的剪切速率图34J冷凝层因子的结果都非常理想。冷凝层因子的结果对流动分析来说很重要它可以决定保压时间的长短。从结果中动态的观察冷凝层的变化结果可以看出当压力释放之后制件先冷凝浇口为最后冷凝冷凝的时间因子是1221S。可见对这样的塑件可以不设置冷凝管。但当一模两腔的时候为了塑件的精度可以设置图34G平均速率在0SCM/2166SCM/图34E气泡图中小圆点圈的位置就是气穴的位置从图中可以看出大部分都分布在分型面处这样的分布的好处就是容易将气体从模腔中排出否则就要通过修改浇口位置、改变制件区域壁厚或者修改制件设计等方法来改变困气的位置而从图中可看出不存在类似问题所以可以比较有效的防止制件出现气泡、焦痕等相关缺陷图34D型芯分子趋向图34K为流动的前沿温度合理的温度分布应该是均匀的即这个模型的温差不能太大从图可以看出本次分析的结果温度最大最小差值为38OC温差符合图34M成型材料来源浇口数量为4和设计前提一样图34N锁模力在20TONNE左右根据这个结果可以对模具进行校核图34O表层分子趋向图34P熔接线它与塑件的造型和注塑条件有关系。图中的熔接线很少可见改塑件的造型和成型条件比较合理。通过对MOLDFLOW充填结果的分析得到了一系列该塑件的成型数据有利于后面模具的设计。湖南工业大学本科毕业设计论文13FILLINGPHASESTATUSVVELOCITYCONTROLPPRESSURECONTROLV/PVELOCITY/PRESSURESWITCHOVER|TIME|VOLUME|PRESSURE|CLAMPFORCE|FLOWRATE|STATUS|S|MPA|TONNE|CM3/S|007|418|950|022|9388|V|014|836|1879|181|5157|V|021|1213|3095|388|10579|V|028|1689|3322|478|10576|V|036|2181|3495|559|10644|V|043|2699|3652|642|10710|V|050|3189|3794|728|10753|V|057|3684|3918|816|10759|V|064|4149|4052|923|10786|V|071|4638|4210|1060|10758|V|078|5121|4349|1195|10789|V|085|5596|4494|1340|10789|V|093|6104|4659|1505|10803|V|100|6572|4800|1650|10810|V|106|7032|4958|1808|10825|V|114|7522|5137|1992|10828|V|121|8032|5320|2182|10849|V|128|8502|5506|2382|10855|V|135|8956|5893|2840|10846|V|142|9396|6431|3537|10883|V|147|9686|6714|3907|10716|V/P|148|9740|5371|3519|3585|P|149|9782|5371|3418|4067|P|156|9911|5371|3533|2589|P|163|9984|5371|3662|1607|P|164|10000|5371|3689|1607|FILLED|图35MOLDFLOW的分析过程32成型设备的选择经PRO/E测量制品的体积为V1412086683MM即约141213CM由于ABS的密度范围为102116G/3CM取平均值则109G/3CM经计算质量为VM14121CMX109G/3CM15392G湖南工业大学本科毕业设计论文14塑件成形所需的注射总量应小于所选注射机的注射容量。注射容量以容积厘米表示时塑件体积包括浇注系统应小于注射机的注射容量其校核公式为注件VV8031式中件V塑件与浇注系统的体积3CM注V注射机注射容量3CM08最大注射容量利用系数。经PRO/E分析初步估计浇注系统的体积约18733CM那么所需的注射总量为件V153921873172653CM那么注射机的标称注射量38121580/6517280/CMVV件注经查表1322部分国产注射机技术规格初步预选用国产注射机XSZY500型注射机的基本参数见表31。表31注塑机的主要技术参数2标准注射流量/3CM500螺杆柱塞直径/MM65注射压力/AMP104注射行程/MM200螺杆转速/MIN/R2035323842506380喷嘴球半径/MM18孔直径/MM75注射时间/S27注射方式螺杆式合模力/KN3500结构形式卧式最大成型面积/2CM1000模板最大行程/MM500模板最大厚度/MM450模板最小厚度/MM300模板尺寸/MM850700拉杆内间距/MM440500合模方式液压机械定位圈尺寸/MM0600150电动机功率/KW22机器外形尺寸/M23156推出形式中心及两侧推出两侧推出的中心距/MM53033注射机的校核331最大注射量的校核3在一个注射成型周期内需要注射到模具内的塑料熔体的容量或质量应为之间和浇注系统两部分容量或质量之和。模具设计时必须使得在一个注射成型周期内所需要的塑料熔体的容量或质量在注射机注射量的80以内。根据要求最大注射量可以按下式进行计算VGMAX32式中注射系数取075085这里取08湖南工业大学本科毕业设计论文15塑料的固态密度取109G/3CMV注射机注射容量注射机XSZY500的注射容量为5003CM。则33MAX8121543650009180CMCMG因此该型号的注射机的一次注射量能满足要求。332注射压力的校核1注射压力的校核是检验注射机的最大注射压力的能否满足制品成型的需要。只有在注射机的额定注射压力范围内才能调整出某一制品所需的注射压力因此注射机的最大注射压力要大于成型该制品所需的最大注射压力。制品成型时所需的注射压力一般很难确定它与塑料品种、注射机类型、喷嘴形式、制品形状的复杂程度以及浇注系统等因素有关。在确定制品成型所需的注射压力时可利用类比法或参考各种塑料的注射成型工艺参数等一般制品的成型注射压力在70MPA至150MPA的范围内即注成PP33式中成P塑料成型时所需的注射压力注P注射机的额定注射压力。由前述可知成P60100MPA,注P104MPA显然有AAMPPMPP10410060注成因此该注射机的注射压力满足要求。333锁模力的校核1当高压的塑料熔体充满型腔时会产生一个沿注射机轴向的很大的推力其大小等于制品与浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和乘以型腔内塑料熔体的平均压力。该推力应小于注射机的额定锁模力合T否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象即合TT34式中T塑料熔体沿注射机轴向的推力合T锁模力。经PROE分析制品与流道在分型面上的垂直投影面积之和为229118CMS由2表22“常选用的平均型腔压力”选用ABS的平均型腔压力是35MPA。因此塑料熔体沿注射机轴向的推力为KNNPST35004140151035102911864湖南工业大学本科毕业设计论文16由此可见锁模力能满足要求。334安装尺寸校核2为了使注塑模能够顺利地安装在注射机上并生产出合格的产品在设计模具时必须校核注射机上与模具安装有关的尺寸因为不同型号和规格的注射机其安装模具部分的形状和尺寸各不相同。一般情况下设计模具时应校核的部分包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、最大模厚、最小模厚、模板上的螺孔尺寸等。3341喷嘴尺寸如图37注射机喷嘴头部的球面半径应与模具的主流道始端的球面半径吻合以避免高压塑料熔体从缝隙处溢出。一般喷嘴头部的球面半径应比主流道的球面半径小12MM否则主流道内的塑料凝料将无法脱出。本注射机的喷嘴球面半径为MM18,而主流道始端的球面半径为MM20故属于正确的配合。图37注射机喷嘴与主流道的配合关系3342定位环尺寸定位环是使浇口套和注射机喷嘴孔对准定位所用。为了使主流道的中心线与注射湖南工业大学本科毕业设计论文17机喷嘴的中心线相重合模具定模板上凸出的定位圈应与注射机固定模板上的定位孔呈松动的间隙配合。定位圈直径D为与注射机定位孔配合直径应按选用注射机的定位孔直径确定定位环与注射机定模固定板定位孔相配合配合精度为H11/H11以便于装模。定位圈用内六角螺钉固定在定模座上。本注射机的模板定位孔径为0600150MM模具定模座上凸出的定位圈直径为0250150MM因此它们是间隙配合符合要求。3343最大与最小模具厚度在模具设计时应使模具的总厚度位于注射机可安装模具的最大模厚与最小模厚之间。同时应校核模具的外形尺寸使得模具可从注射机的拉杆之间装入。本设计所选用的注射机的最大模厚为300MM最小模厚为450MM设计的模具厚度为360MM满足要求。3344开模行程的校核模具开模后为了便于取出塑件要求有足够的开模距离而注射机的开模行程是有限的因此模具设计时必须进行注射机开模行程校核。由于已经选择的注射机型号为XSZY500型具有液压机械合模机构其最大开模行程是由肘杆机构的最大行程决定的而不受模具厚度的影响当模具厚度变化时可由其调模装置调整。故校核时只需使注射机最大开模行程大于模具所需的开模距离即SSMAX35由于本注塑模具为四板模有侧向抽芯机构且模具的侧向分型抽芯是依靠开模动作实现的。设为完成侧向抽芯距离L所需的开模行程为CH而此时的最大开模行程与模厚无关其校核按下述两种情况进行当21HHHC时取MMHSC105MAX36当21HHHC时取MMHHS10521MAX37式中MAXS注射机最大开模行程MM1H塑件脱模所需顶出的距离MM2H塑件高度包括浇注系统凝料MMCH侧向抽芯所需的开模行程MM根据产品结构知道2H180MM经过分析开模顺序后设定1H100MM初步估计CH为40MM因此显然有湖南工业大学本科毕业设计论文18MMMMHC22018010040故采用式MMHHS10521MAX进行校核则MMHHS10518010010550021MAX显然满足要求。3345顶出装置的校核在设计模具时需校核注射机顶出的顶出形式弄清楚所使用的注射机是中心顶出还是两侧顶出最大的顶出距离、顶杆直径、双顶杆中心距等并要注意在两侧顶出时模具推板的面积能覆盖注射机的双顶杆注射机的最大顶出距离要保证能将塑件从模具中脱出。335模架尺寸与注射机拉杆间距校核该套模具模架的外形尺寸为340332而注塑机的有效拉杆内间距为500440显然可以进行正常安装所以模具的外形尺寸符合注塑机拉杆内间距。湖南工业大学本科毕业设计论文19第四章模具结构概述根据塑件的结构特性和外观要求设计的模具结构类型为带侧向分型抽芯机构的二次分型面注射模。模具由定模和定模两大部分组成动模安装在注射机的移动模板上定模安装在注射机的固定板上。在注射成型时动模和定模闭合构成浇注系统和型腔。开模时动模与定模分离以便取出塑料制品。由于本设计中的塑件上有侧孔需在模具内设置两个侧向抽芯机构。成型部件都是圆柱形的型芯且两个圆柱型芯分别与塑件的型芯内、外表面相接触。为了确保动模与定模合模时能准确对中在模具中必须设置导向部件。在该模具中在定模附板和动模板之间设置四根导柱。导柱全部固定在动模板上在定模附板上和动模板之间分别设置四组导套其中包括钢导套和聚氨酯导套。在开模过程中需要有推出机构将塑件及其流道内的凝料推出。该模具中设置推板与推管均匀分布。其中包含了四个内推管、四个外推管、外推件板、内推件板。同时内、外推管还起着复位的作用使得推出机构准确复位。为了使模具温度满足注射工艺的要求需要有调温系统对模具的温度进行调节。对于热塑性塑料模具主要是设计冷却系统使模具冷却。冷却的办法是在模具内开设冷却水流道利用循环流动的冷却水带走模具的热量。虽然塑件体积较大排气量稍大但可以直接用分型面之间的缝隙排气而且推杆或型芯与模具配合间隙也可起到排气的作用。所以不用单独设计排气系统。湖南工业大学本科毕业设计论文20第五章模具整体结构及浇注系统的设计51注塑模结构分析根据图11可知塑件的外形尺寸比较大在标准模架里没有相近的尺寸可选用因此本模具采用的是非标准模架。各部分的尺寸参考标准模架以及同类型的模具结构。511模具顺序分型的锁模机构为了提高生产效率缩短成型周期减去塑件去浇口等清理工作模具设计时考虑采用四板式自动脱流道结构。塑件的工艺性要求必须按既定的先后次序分型。模具有三个分型面开模时应先拉断内浇口分型面打开进而凝料脱开拉料杆和浇口套分型面打开然后再使动、定模分型分型面打开。为保证分型面最后打开采用四个聚氨酯导套当导柱插入聚氨酯导套时使导套产生压缩量使聚氨酯导套与导柱之间产生很大的静摩擦力从而保证分型面最后打开。分型面先于分型面分型则由拉料杆的倒锥端部设计保证既拉料杆端部倒锥的尺寸和锥角保证拉料杆从流道凝料中脱出的阻力大于内浇口拉断力。由于聚氨酯导套的材质比较软加工中应使导套台肩处避免清角用圆弧过度。同时模具上的相应部分也应倒钝。以免由于长久的使用而是导套在台肩出切断延长使用寿命。512顺序分型的定距机构分型面的分型距离由固定在脱模板上的四个限位螺钉分型面的分型距离由设置定模座板上的四个拉杆及其上的挡片限定四个拉杆既限定了分型面的分型距离同时又对定模板和脱料板起支撑和导向作用。513推出脱模机构由于制品为夹壁层式内外都有壁厚因此在设计时采用内、外推板同时脱模的结构。从而使制件脱模顺利、平稳同时也有效的防止了制件脱模时的变形。52制件成型位置及分型面的选择521制件成型位置及分型面选择的原则由塑料制品的分析得脱模时要让制品滞留在动模一侧由于塑料的收缩而产生阻力因此应将以分型面为界凸模部分放在动模部分将凹模部分放在定模部分。具体的选择根据是脱模力来选择的这一点见后面的脱模力的计算。湖南工业大学本科毕业设计论文21在注塑过程中打开模具用于取出塑件或浇注系统凝料的面通称为分型面。常见的取出塑件的主分型面与开模方向垂直分型面大多是平面也又倾斜面、曲面或台阶面。分型面是决定模具机构形式的重要因素它与模具的整体机构和模具的制造工艺有密切关系并且直接影响着塑料熔体的流动充填特性及塑件的脱模因此分型面的选择是注射设计的一个关键。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的机构工艺性及精度、嵌件位置、形式以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响因此在选择分型面时应遵循以下原则11、符合塑件脱模为使塑件能从模具内取出分型面的位置应设在塑件断面尺寸最大的部位。这是一条最根本的原则。2、分型面的数目及形状通常只采用一个与注射机开模运动方向相垂直的分型面特殊情况下才采用一个以上的分型面或其他形状的分型面。确定分型面形状时应以模具制造及脱模方便为原则。3、型腔方位的确定在决定型腔塑件在模具内的方位时分型面的选择应尽量防止形成侧孔或侧凹以避免采用较复杂的模具结构。4、确保塑件质量分型面不要选择在塑件光滑的外表面避免影响外观质量将塑件要求同轴度的部分全部放到分型面的同一侧以确保塑件的同轴度要考虑减小脱模斜度造成塑件大小端的尺寸差异要求等。5、有利于塑件的脱模由于模具脱模机构通常设置在动模一侧故选择分型面时应尽可能使开模后塑件留在动模一侧。6、考虑侧向轴拔距一般机械式分型抽芯机构的侧向抽拔距都较小因此选择分型面时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合方向上而将短抽拔距作为侧向分型或抽芯。并注意将侧抽芯放在动模边避免定模抽芯。7、锁紧模具的要求侧向合模锁紧力较小故对于投影面积较大的大型塑件应将投影面积较小的方向作为侧向分型面。8、有利于排气当分型面作为主要排气渠道时应将分型面设计在塑件熔体的流动末端以利于排气。9、模具零件易加工选择分型面时应使模具分割成便于加工的零件以减小机械加工的困难。522模具分型方案的分析与确定根据前面提及的模具分型原则现对本模具的分型方案进行对比分析以便最终确定最为合理的方案。1、方案湖南工业大学本科毕业设计论文22图512、方案图523、方案图53湖南工业大学本科毕业设计论文234、方案图54综上所述结合本