端盖薄壳件的模具计算机辅助设计(毕业论文)(编辑修改稿)

端盖薄壳件的模具计算机辅助设计(毕业论文)(编辑修改稿)内容摘要：

，溢边值为 左右。 2）吸湿性强，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须经长时间的预热干燥。 3）成型时宜取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度为 250186。 C）。 （ 3） ABS 的主要性能指标 [6] ABS 的主要性能指标如 表 21 所示。 表 21 ABS 的主要性能指标 序号 项目 值 1 密度 /(g/cm3) ～ 2 屈服强度 /(MPa) 98 3 质量体积 /(cm3/g) ～ 4 拉抗强度 /(MPa) 80 5 吸水率 24h/(%) ～ 6 拉伸弹性模量 /(GPa) 7 玻璃化温度 /(186。 C) 90～ 108 8 抗弯强度 /(MPa) 126 9 熔点 /(186。 C) 130～ 160 10 弯曲弹性模量 /(GPa) 11 计算收缩率 /(%) ～ 12 抗压强度 /(MPa) 71～ 98 13 比热容 /(J/(kgK)) 1680 14 抗剪强度 /(MPa) 75 计算塑件的体积和质量 在计算塑件的体积和质量之前需确定塑件的结构和尺寸精度及表面质量： （ 1） 结构分析 佳木斯大学工学学士学位论文 5 从塑料薄壳件 Creo 立体图上可以看出，该薄壳件总体可归为长方体，总体长度为 234mm，宽度为 ，高度为 ，中间为两个直径为 50mm的孔，另外，在薄壳件侧面有一个宽度为 25mm、高度为 10mm 的小凹坑，此处在开模时需要使用侧向分型抽芯机构；在薄壳件内部的 Z 轴方向左右分别有一个小凹坑，这里需要使用斜导柱分型。 制件壁厚为。 除此之外再无需设置其他特殊的分型机构。 （ 2） 尺寸精度分析 由于该零件属普通零 件，对制件的精度等级无特别要求，根据 ABS 塑料的成型性质，选制件的精度等级为 MT3 级 （ GB/T144861993） ，后面会对塑件的主要尺寸及尺寸公差进行详细计算。 由以上分析可见，该零件的尺寸精度中等偏上，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。 从塑件的壁厚上来看，塑件各处壁厚均为 ，壁厚均匀，有利于零件的成型。 （ 3） 表面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺，内部不得有导电介质外，没有特别的质量要求，一般比较容易实现。 综上分析可以看出，注塑时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求 可以得到保证。 计算塑件的体积和质量： 由于塑件是 Creo 实体建模而成，故体积可用 Creo 软件直接分析得出。 塑件体积为 ： V=101344mm3 根据设计手册 [6]可查得 ABS 塑料的密度为 ~，暂取 ，故塑件的质量为 ： W=V= 采用一模两穴的模具结构，考虑其外形尺寸、注塑时所需的压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机为 XZY2020 型 [7]。 确定注塑工艺参数 查找相关文献和参数工厂实际使用的情况， ABS 塑料的成型工艺参数可作如下选择 （见 表 22） ：（试模时，可根据实际情况作适当调整） 佳木斯大学工学学士学位论文 6 表 22 ABS 塑料的成型工艺参数 项目 值 注射机 螺杆式 螺杆转速 /(r/min) 20～ 50 料筒温度 /(186。 C) 后段： 85～ 80 中段： 165～ 180 前段： 180～ 200 喷嘴温度 /(186。 C) 170～ 180 喷嘴形式：直通式 模具温度 /(186。 C) 50～ 80 注射压力 /(MPa) 60～ 100 保压压力 /(MPa) 60～ 100 成型时间 /(s) 注射： 20～ 90 保压： 0～ 5 冷却： 20～ 150 成型周期： 60～ 100 本章小结 塑料制件主要是根据使用要求进行设计， 是 在保证其使用性能、物理性能、力学性能、电气性能、耐化学腐蚀性能和耐热性能等的前提下，尽量选用 价格低廉和成形性能好的材料 ，还应考虑 其总体结构，使模具型腔易于制造，模具 抽芯和推出机构简单。 佳木斯大学工学学士学位论文 7 第 3 章 模具结构的设计及计算 塑件成型位置及分型面的选择 为了塑件及浇注系统凝料的脱模和安放嵌件的需要，将模具型腔适当地分成两个或更多部分，这些可以分离部分的接触表面，通称为分型面 [8]。 选择分型面分一般原则： （ 1） 有利于保证塑件的外观质量 ； （ 2） 分型面应选择在塑件的最大截面处 ； （ 3） 尽可能使塑件在动模一侧 ； （ 4） 有利于保证塑件的尺寸精度 ； （ 5） 尽可能满足塑件的使用要求 ； （ 6） 尽可能减少塑件在合模方向的投影面积 ； （ 7） 长型芯应置于开模方向 ； （ 8） 有利于排气 ； （ 9） 有利于简化模具结构。 根据以上原则并结合设计件的外形特征，将主分型面确定在塑件最大外围轮廓平面处，侧面设计有侧向分型抽芯机构，另外，塑件内侧左右小凹坑分别加设斜顶机构。 具体分型面设计情况详见 Creo 三维 设计图。 模具型腔数的确定及浇注系统 设计 型腔数目及排列方式 在模具生产制造业上，通常将构成产品空间的零件称为成型零件（即模具整体），成型产品外表面的（模具）零件称为型腔 [8]。 在实际生产过程中，为了提高生产效率，对于结构不太复杂的零件或大批量生产时常采用一模多穴的方式，而对于复杂的零件或生产批量不太大时常采用一模一穴的方式。 本次设计根据所选设计件的实际情况来看，最终确定为一模两穴的设计方式（如图 31 所示），排列形式为左右并排，这样可以便于两个侧滑块完成侧向分型抽芯，而且也可以保证在设计件内侧小凹坑处设计斜顶机构在分型时两个设计件的斜导柱的运动不 发生干涉。 由于设计件的排列方式决定浇注系统的设计位置，本文将浇注系统设计在两设计件中间位置，这样做可以保证在浇注时熔料进入型腔后能更加均匀流到型腔的各个部位，缺点是这样设计导致浇注系统的分浇道长度较长，影响熔料在进入型腔时的初始温度，但因本设计件属于中小型设计件，所以该问题对最终成型无明显影响。 佳木斯大学工学学士学位论文 8 图 31 型腔的排列方式 浇注系统设计 注射模的浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴进入模具开始到型腔为止所流经的通道 [8]。 浇注系统设计是注射模设计 的一个重要环节，它直接影响注射成型的效率和质量。 设计时一般遵循以下基本原则： （ 1） 必须了解塑料的工艺特性 ； （ 2） 排气良好 ； （ 3） 防止型芯和塑件变形 ； （ 4） 减少熔体流程及塑料耗量 ； （ 5） 修整方便，并保证塑件的外观质量 ； （ 6） 要求热量及压力损失最小。 主浇道的设计 主浇道是指从注射机喷嘴与模具接触处开始，到有分浇道支线为止的一段料流通道，熔融塑料进入模具时最先经过它 [9]，起到将熔体从喷嘴引入模具的作用，轴线一般位于模具中心线上，与注射机喷嘴轴线重合，型腔也以此轴线为中心对称布置。 主浇道垂直于分型面，断面形状为圆形，为了便于凝料从直浇道中拔出，主浇道设计成圆锥形，锥度 =2186。 ~4186。 ，流动性差的塑料取 =3186。 ~6186。 ，进口端直径根据注射机喷嘴孔直径及熔料注射量确 定。 最终根据主浇道截面直径的推荐值确定进口端与出口端直径如 表 23 所示。 表 23 主浇道进口端与出口端直径 项目 值 进口端直径 D1/(mm) 出口端直径 D2/(mm) 7 分浇道的设计 分浇道是主浇道与型腔进料口之间的一段流道，主要起分流和转向作用，一般将分浇道设置在分型面上，多型腔模具必须设计分浇道。 分浇道的设计要求是：塑料熔体在流动中的热量和压力损失最小，同时使流道中的塑料量最小；塑料熔佳木斯大学工学学士学位论文 9 体能在相同的温度、压力条件下，从各个浇口尽可能同时进入并充满型腔；从流动性、传热性等因素考虑，分浇道的比表面积（分浇道侧表面积与体积之比）应尽可能小 [8]。 常见的分浇道截面形状有圆形截面、梯形截面、抛物线形截面、半圆形和矩形截面等，由于本设计所选零件形状的特殊性及其一模两穴的型腔排列方式，最终确定分浇道截面形状为圆形。 圆形截面的优点是比表面积最小，因此阻力小，压力损失小，冷却速度最慢，流道中心冷凝慢有利于保压，缺点 是同时在两半模上加工圆形凹槽，难度大，费用高。 由于一模两穴的设计，分浇道只需要设计在一条直线上，所以加工难度上可大大减小。 在分浇道的末端需要设计浇口，而分浇道和浇口之间还需要设置圆弧过渡来便于熔料的流动及填充，所以将分浇道的末端设计为圆形，主浇道与分浇道结合处应有圆角过渡，以减小料流转向过渡时的阻力。 尺寸方面，圆形截面分浇道直径一般在范围内变动，流动性较好的塑料可设计成较小的直径，对流动性差的塑料应尽量设计成大的直径。 分 浇道的长度根据型腔布置适当加长或缩短。 最终本设计分浇道的尺寸为如 表 24 所示。 表 24 分浇道尺寸 项目 值 分浇道直径 d/(mm) 12 分浇道长度 L/(mm) 112 分浇道末端球形半径 r/(mm) 6 主浇道与分浇道结合处圆角 R/(mm) 2 浇口的设计 浇口是指料流进入型腔前最狭窄的部分，也是浇注系统中最短的一段，其尺寸狭小且短，目的是使料流进入型腔前加速，便于充满型腔，其又利于封闭型腔口，防止熔体倒流，也便于成型后冷料与塑件分离。 浇口的形式有：直接浇口、盘形浇口或中心浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、侧浇口或边缘形浇口 、扇形浇口、薄片浇口、点浇口或菱形浇口、潜伏式浇口或剪切浇口及护耳式浇口或分接式浇口 [8]。 本设计的设计件属于薄壳件，故选择直接浇口的形式，断面形状一般为圆形和矩形。 浇口的位置根据设计件的实际情况，这里将浇口设计为矩形，并将矩形的底面与分型面重合。 浇口截面的厚度通常取塑件浇口处壁厚的 1/3~2/3（或 ~2mm），宽度上，对于中小型塑件常取 b=（ 5~10） h，对于大型塑件常取 b10h，长度上，浇口的长度 L尽量短，对较小塑料熔体流动阻力和增大流速均有利，通常取 L=~2mm。 最终本设计浇口的尺寸如 表 25 所示。 佳木斯大学工学学士学位论文 10 表 25 浇口尺寸 项目 值 浇口截面厚度 h/(mm) 1 浇口截面宽度 b/(mm) 10 浇口长度 L/(mm) 2 根据主浇道、分浇道及浇口的设计情况，该塑料模具的浇注系统最终形式如图 32 所示 图 32 浇注系统 模仁结构 设计 由于在设计模具型腔时将设计件近似为矩形，所以我们取设计件的最大三围尺寸作为型腔设计的基本尺寸参照，所以基本尺寸为长度 234mm，宽度，高度。 型腔和型芯工作尺寸计算 型腔和型芯工作尺寸计算如 表 31 所示。 表 31 型腔和型芯工作尺寸计算 项目 模具零件名称 塑件尺寸 /(mm) 计算公式 型腔或型芯 的工作尺寸 /(mm) 型腔的计算 矩形凹模型腔 234 ZCPSSM SLLL +043+= )%(  5300+059233 .. 4100+040182 .. ZCPSS HHH +032+= )(  0640+06028 .. 型芯的计算 矩形凹模型芯 234 043++=ZCPSSM SLLL )%(  0 530075236 .. 0 410087184 .. 032++= ZCPSS HHH )(  0 06406928 .. 佳木斯大学工学学士学位论文 11 型腔侧壁厚度和底板厚度计算 凹模型腔侧壁厚度计算 凹模型腔为 矩形型腔，所以在计算时采用矩形型腔的壁厚计算公式进行计算： 3 432= ][EHphls 式中 ： p——型腔内熔融塑料的压力 ，选定值 20MPa； h——型腔深度 ， 取 21mm； l——型腔 侧壁长边长度 ， 取 ； E——弹性模量 ， 取 ； H——侧壁全高，初选值 50mm；  ——许用变形量 ， 取。 所以 ： 767=106250108132 592332130= 3 3 4 ... .s mm 凹模型腔底板厚度计算 根据矩形型腔底板厚度计算公式进行计算： ][Bpblt 43=2 式中： p——型腔内熔融塑料的压力 ，选定值 30MPa； b——地板受压宽度 ， 取 ； B——地板总宽度 ， 根据外形尺寸确定 ， 取 318mm；  ——许用 应力 ， 地板料选定为 45 钢， 取 300MPa。 所以 ： 4 8. 5=3 003 184 592 3371 82303= 2..t mm 在塑料模塑过程中，型腔所承受的力是十分复杂的，在注射模上，型腔所受的力就包括塑料熔体的压力、合模时的压力、开模时的拉力等，其中最主要的就是塑料熔体的压力，当模具型腔工作时，在熔料压力的作用下，型腔会相应的产生内应力及变形，如果型 腔的侧壁和底板厚度不够，就会导致成型零件尺寸受到影响，成型精度低或者脱模困难，严重时会导致。