箱型底座工艺分析及注射模具设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

箱型底座工艺分析及注射模具设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

将三维图直接转化成二维 CAD图，并利用 Auto CAD迅速地实现图形的国标化，从而减轻工作的强度，缩短模具的设计周期，提高效率。 此外，本设计采用 Moldflow公司的专业模流分析软件 Moldflow Part Insight（ MPI），对所设计的实体进行模料的流动分析。 通过对熔体在模具中的流动行为进行模拟，有效预测和显示了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，以便有效确定浇口最佳位置和数目，以及最优化的浇注系统布局和工艺 条件。 本设计预期结果和意义 通过本次毕业设计，拟达到以下成果： （ 1）通过本次设计的过程，了解塑料与成型加工有关的各种性质、塑料制件的结构分析及其工艺性，为学习认识其性质和塑料的成型工艺性与模具的设计打下基础。 （ 2）了解注射成型工艺及模具设计的过程，熟悉模具的结构及特点，熟悉模具设计的基本方法和步骤，熟悉有关注射模具的相关设备，并能正确选用。 （ 3）熟练应用计算机绘图软件 Auto CAD、 GU以及专业模流分析软件 Moldfolw等进行设计工作，掌握相关资料、手册、标准的收集与整理，并熟悉资料及数 据的查询方法。 （ 4）通过设计过程，进一步巩固所学专业基础知识，并能够理论结合实践，提高专业技术能力和水平，为以后踏上工作岗位积累经验和方法。 毕业设计是大学阶段最后一个教学环节，通过毕业设计既可以巩固我们在本阶段学习的理论知识，培养我们运用所学知识分析和解决工程实际问题的综合能力，又可以使我们初步掌握科学研究的基本方法和撰写符合规范要求的专业技术文件的能力。 搞好毕业设计工作，对培养我们的实践能力、创新能力和创业能力，对于全面提高教学质量具有重要的现实意义。 江西省渝工学院 6 第 2章 塑料 工艺性及成型工艺条件分析 塑件结构工艺性分析 塑件结构分析 该底座是某个工件的一个配合件，因此在配合处有尺寸精度的要求，为了方便成型，转角处用圆角过渡，而且塑件外表面要求光滑平正，不得又扭曲、飞边、气泡、银丝及明显的的痕迹等缺陷。 塑件上由于是四面都有内凸起，采用斜滑块进行成型，内孔用外抽芯成型，整体而言，该塑件在结构上是比较简单的，因此采用注塑成型在工艺上是可行的的。 具体尺寸见零件图。 塑件工艺分析 为了保证塑件的成型质量，需要确定合理的注塑成型工艺。 本设计中，初步确定浇注系统采用多点进料，浇口的位置开在中心 推杆上，这并不影响底部平整，四个侧孔采用斜导柱进行抽芯，内部四个凸起采用哈夫块进行成型。 塑件顶出采用推杆机构推出。 脱模斜度主要是为了便于脱模。 脱模斜度的大小与塑件的形状、脱模方向的长度，塑件的表面质量有密切关系。 热塑件塑料在脱模是又很大的弹性的，即使在较小的脱模斜度也能顺利脱模，但是为了减少脱模阻力，一般在产品没有要求的形状处采用较大的脱模斜度，本设计中，采用 1176。 的脱模斜度。 塑料的性质不同，所必须的脱模斜度也不同，其选用的一般规律为： ，如热固性塑料的脱模斜度应大于热塑 性 ，成型收缩大，脱模斜度要大， — 如加强筋、突胶，需要较大的脱模斜度。 一般为 3~5176。 本模具采用 ABS 材料进行生产，查文献 [1]表 34塑料常用塑料脱模斜度的，型芯的脱模斜度为 3539。 ~1176。 ，型腔的脱模斜度为： 4039。 ~1176。 2039。 由产品图技术要求可知道未注脱模斜度为 30′ ~1176。 所以统一采用 1176。 的脱模斜度。 材料的成型工艺性 苯乙烯 丁二烯 丙烯腈共聚物的基本性能 苯乙烯 丁二烯 丙烯腈共聚物的综合 性能较好，冲击韧性、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性、电性能良好；易于成型和机械加工，与 372 有机玻璃的熔接性良好，可做双色成型塑件，且表面可镀铬。 缺点是不耐有机溶剂，耐气候性差，在紫外线下容易老化。 其密度为 ～，拉伸弹性 模量为 2900Mpa。 收缩率为 ～ %，压缩比是 ～ ，与钢的摩擦江西省渝工学院 7 因数是。 苯乙烯 丁二烯 丙烯腈共聚物用途很广，在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等；汽车工业上用ABS 制造汽车仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒，挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等； ABS 还可用来制造水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、玩具、电子琴、电话机壳体、收录机壳体、打字机键盘、电冰箱、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。 娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪橇车等 [3]。 原材料的预热干燥 ABS 具有吸湿性，为了保证制件质量，成型前，必须对原料充分干燥。 干燥方法可采用在料斗式干燥器中干燥（温度 70～ 85℃，时间 2 h）；这种方法不仅能使干燥设备与注塑机相连，简化生产工序，而且还 可防止吸湿性塑料再次吸湿。 干燥后水分含量应不大于 %。 材料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。 这样才能在保证制件质量的前提下，获得最低的能源和原材料消耗以及最高的生产效率和经济效益 [4]。 表 苯乙烯 丁二烯 丙烯腈共聚物的注射工艺参数 [1] 注射机类型 螺杆式 螺杆转速／（ r/min） 30～ 60 喷嘴 形式 直通式 温度 /℃ 180～ 190 机筒温度 /℃ 前段 200～ 210 中段 210～ 230 后段 180～ 200 模具温度 /℃ 50～ 80 注射压力 /MPa 70～ 90 保压力 /MPa 50～ 70 注射时间 /s 3～ 5 保压时间 /s 15～ 30 冷却时间 /s 15～ 30 成型周期 /s 40～ 70 第 3章 塑件成型工艺和设备的选择与校核 江西省渝工学院 8 利用 Moldflow 进行模料流动性分析 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。 模拟结果 本模具是一模一腔的，采用中间进料。 可以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、熔体的前沿温度、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，并直观地反应在计算机屏幕上，从而帮助工艺人员找到产生的缺陷的原因。 图 是填充过程模拟得到的结果。 a. 填充时间 b. 填充保压转化点压力 c. 剪应力 d. 型芯分子趋向 江西省渝工学院 9 e. 气泡 f. 注射点压力 g. 流动前沿温度 h. 熔接线 图 31 模流分析结果 图 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。 从分析可知，浇口填充时间还是比较快的。 符合设计要求。 图 气泡图中小圆圈的位置就是气穴的位置，从图中可以看出，大部分在分型面出，这样的分布 有利于将气体从模腔中排出，否则就要写该浇口的位置等方法来改变困气的位置。 而从图中可以看出不存在类似的问题，所以可以比较有效的防止制品出现气泡、焦痕等相关缺陷。 图 熔接线，它与塑件的造型和注射条件有关，入中的熔接线不多，不影响注射质量。 通过对 Moldflow 填充结果的分析，得到了一系列该塑件的成型数据，有利于后面模具的设计。 成型设备的选择 经 Pro/E测量制品的体积为： V = 3mm 即约 3cm。 由于 ABS的密度范围为： =～ 3cm 江西省渝工学院 10 = g/3cm 经计算质量为： Vm=179。 g/3cm= 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179。 )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 VV  () 式中 件—— 塑件与浇注系统的体积 (3cm)； 注V—— 注射机注射容量 (3)； —— 最大注射容量利用系数。 浇注系统凝 料体积经过 pro/E分析是 3cm 件V=+= 那么，注射机的标称注射量 注≥件V/ = =（3cm） 经查文献 [4]表 317 部分国产注射机技术规格和文献 [5]表 132，初步预选用国产注射机XSZY250 型，该注射机一次最大注射量可达到 2503 ，锁模力可达到 1800kN，注射压力达130Mpa，最大成型面积可达到 500cm，模板行程可达到 500mm。 注射机的其 他参数见表。 表 注射机的主要技术参数 [4] 一次注射量（3cm） 250 注射压力 (Mpa) 120 注射方式 螺杆式 螺杆直径（ ） 50 注射行程（mm） 160 锁模力（kN） 1800 注射时间（ s） 2 最大成型面积（2cm） 500 螺杆转速（ r/min） 2 3 3 5 液压泵 流量（ L/min） 100、 1 江西省渝工学院 11 3 89 压力 (Mpa) 合模方式 液压 机械 模具最大厚度（mm） 350 模板行程（mm） 500 最小模具厚度（ ） 200 拉杆尺寸（ ） 448 370 动、定模固定板尺寸（ ） 598 520 推出形式 中心及两侧 螺杆驱动功率（kW） 电动机功率（kW） 加热功率（ ） 喷嘴球径（ ） R18 喷嘴口孔径（ ） Ф 4 机器外形 尺寸（ ） 4700 1000 1815 定位圈直径（ ） 100 注射机的校核 最大注射量的校核 [6] 为了保证正常的注射成型，塑料制品连同流道内的凝料及毛边在内的重量一般不应超过注射机额定最大注射量的 80%。 注射机额定最大注射量通常是用聚苯乙烯来标定的（其在 常温下的密度为 g/3cm,与一单位相近）。 由于各种塑料的密度不同，在使用其他塑料时，应按下式对注射机的最大注射量（ g） 进行换算： )( 21m ax GG （ ） 式中， G为注射机的最大注射容量（ g），ρ 1 为所用塑料在常温下的密度（ g/3cm）； ρ 2 为聚苯乙烯在常温下的密度（ g/3cm）。 则： max=250（ 247。 ） = (g) maxG 80% = 80% = 3cm3 由此可知，该型号的注射机的一次注射量能满足要求。 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。 只有在注射机的江西省渝工学院 12 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： 成p ≤注 式中， P成 为塑料成型时所需的注射压力； P注 为注射机的额定注射压力。 由前述可知成p =70～ 90Mpa, 注p =130Mpa。