基于ug和moldflow的挂机空调面板造型和注塑模具设计毕业论文(编辑修改稿)

基于ug和moldflow的挂机空调面板造型和注塑模具设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达 10～ 30 万次，淬火钢模达 50～ 1000 万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。 成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。 气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热 流道模具。 但总体上热流道的采用率达不到 10%，与国外的 50%～80%相比，差距较大。 在制造技术方面， CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶，陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统，如美国 EDS 的 UGⅡ、美国 Parametric Technology 公司的Pro/Engineer 软件等等。 这些系统和软件的引进，实现了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE技术对成型过程，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具 CAD/CAM技术的发展。 注塑成型是最大量生产塑料制品的一种成型方法，二十多年来， 国外的注塑模CAD 技术发展相当迅速。 70年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。 80 年代初，人们成功采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。 近十多年来，注塑模 CAD 技术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进。 在塑料成型生产中，先进的模具设计、高质量的模具制造、优良的模具材料、合理的加工工艺和现代化 的成型设备等式成型优质塑件的重要条件。 一副优良的注塑模具可以成型上百万次这与上述因素有很大的关系，`南昌航空大学学士学位论文 3 考察国内外模具行业的现状及我国国民经济和现代工业产品生产中模具的地位，总模具的设计理论、设计实践和制造技术出发，塑料模具的制造技术和成型技术大致有以下几个方面的发展趋势。 （ 1） CAD/CAE/CAM 技术在模具设计与制造中的应用 ； （ 2） 快速原型制造及相关技术将得到更好的发展 ； （ 3） 快速洗消加工将得到更广泛的应用 ； （ 4） 模具高速扫描及数字化系统将在逆向工程中发挥更大作用 ； （ 5） 电火花加工技术将得到发展 ； （ 6） 热流道技术奖得到推广 ； （ 7） 超精加工和复合加工将得到发展 ； （ 8） 气体辅助注射技术和高压注塑成型等工艺将进一步发展 ； （ 9） 模具液压成型技术将得到进一步开发应用 ； （ 10） 模具标注化程度将不断提高 ； （ 11） 模具优质材料及先进表面处理技术将得到进一步受到重视 ； （ 12） 模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展 ； （ 13） 模具自动加工系统的研制和发展 ； （ 14） 虚拟技术将得到发展。 `南昌航空大学学士学位论文 4 2 塑件设计与分析 材料分析与塑件材料选用 塑料是一种以合成树脂（高分子聚合物）为基体的固体材料，除了合成树脂作为基体外，还有一些特定用途的添加剂（少数情况下可以不加添加剂）。 塑料可分为普通塑料和工程塑料，其中工程塑料又可分为通用工程塑料和特种工程塑料。 本次设计的产品零件是挂机空调面板，对于产品的力学性能要求不高，耐疲劳性、耐磨损性要求一般，但要求耐热性和耐低温性良好，所以材料选用 ABS。 ABS 树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。 塑件结构分析与造型设计 塑件造型设计的基本要求 （ 1） 首先应满足产品的使用要求，且不影响制品的外观美感 ； （ 2） 应能充分发挥塑料的模塑工艺性，以利于模塑成型工艺的控制； （ 3） 应有利于提高塑件的强度和刚度； （ 4） 应防止不良造型使塑件在成型与使用过程中产生应力集中，同时也要考虑不良造型令模具在模塑过程中出现过大的应力集中； （ 5） 应力求塑件结构简单，尽力避免侧孔以简化模具的结构及便于成型操作。 塑件的几何尺寸及精度 （ 1）塑件的总体尺寸 查找资料，可以初步定空调总长 800mm，宽 220mm，高 60mm，壁厚 3mm。 （ 2）塑件尺寸公差 影响塑件尺寸精度的因素有：塑料材料的收缩率及其波动、塑件结构的复杂程度、模具因素、成型工艺因素、成型设备的控制精度等：其中主要取决于塑料收缩率的波动及模具制造 误差。 本次选用的产品材料为 ABS，根据查表可得塑件的标注公差尺寸的高精度等级为 MT一般精度为 MT3，未注公差尺寸等级为 MT5。 由于空调面板尺寸精度要求不高，本次设计一般精度 MT3。 再根据塑件与模具精度的对应关系可得模具的制造精度为 IT9。 `南昌航空大学学士学位论文 5 塑件的表面质量 塑件的表面质量包括塑件表面缺陷、表面光泽性与表面粗糙度。 其余模塑成型工艺、塑料的品种、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨损程度等相关。 空调面板的表面质量要求不高，所以表面粗糙度取 Ra ；模具型腔表面粗糙度通常应比塑件对应部分的表面粗糙度在数值上要低 12级。 塑件的整体形状结构 挂机空调面板为宜壳体，面板前表面为满足空调使用功能需设计成均匀的条孔，为了固定面板，前侧内表面设计 4 个倒钩，为了安装转轴需在后侧内表面设计一对对称的钩孔。 塑件的结构要素设计 （ 1）塑件的壁厚 一般而言，在满足使用要求的前提下，塑件壁厚尽量取小一点，而且塑件的壁厚应尽可能均匀一致。 再根据空调面板的使用条件，面板壁厚设计成 3mm。 （ 2）塑件的脱模斜度 塑件材料为 ABS，查表可得塑件脱模斜度的推荐值，型芯 35/10 ；型腔40/1020/。 （ 3）加强筋 由于设计的空调面板前表面挖去很多孔，强度有所下降，所以在内表面设计 4条加强筋增加零件强度。 （ 4）圆角 带有尖角的塑件，在成型时往往会在尖角处产生局部应力集中，在受力或者冲击下会发生开裂。 为避免这种情况的出现，除塑件使用上要求尖角外，其余转角处均应尽可能采用圆弧过渡。 一般， R 外 ==， R 内 =R 外 /2=。 通过 UG 造型，最后的三维零件如图 21。 `南昌航空大学学士学位论文 6 图 21 三维零件图 成型工艺分析与设计 ABS 为热塑性塑料，热塑性塑料的注射成型工艺过程见图 22。 图 22 热塑性塑料注射成型工艺过程 注射成型 工艺过程包括成型前的准备、注射过程和塑件后处理三部分。 成型前 的 准备 （ 1）确认注塑设备、完成注塑模的安装与试模； （ 2）塑件原料的检验与预处理； （ 3）清洗料筒； `南昌航空大学学士学位论文 7 （ 4）成型操作前设备的检验与注塑工艺参数设置，注射成型的工艺参数查表可 得，见表 21。 表 21 ABS 的注射成型工艺参数 成型工艺控制 成型工艺控制主要包括温度控制、压力控制、过程时间控制。 需要控制温度的部位主要有注射机料筒温度、喷嘴温度及模具温度；压力控制主要有塑化压力、注射压力、保压压力和型腔压力；各程序动作时间包括注射充模时间、注射保压时间、熔体注射（充模与保压）后的模内冷却时间及其它辅助动作所需时间。 由此可得，成型工艺的控制由于影响因素较多，是比较难以掌握的部分，工人师傅的经验，对塑件的成型有重要的影响。 注射过程 注射过程一般包括加料、塑化、注射、冷却和脱模几个阶段。 塑件的后处理 去除毛刺和飞边，对于浇口位置进行抛光处理以达到产品表面质量要求。 为了减小由于塑化不均或塑件在型腔中冷却不均而带来的塑件内应力，以避免存在内应力的塑件在使用过程中发生力学性能下降，光学性能变坏，表面出现银纹、变形和开裂。 所以塑件脱模后还得进行退火处理。 ABS 热处理工艺条件见表 22。 塑料名称 注射成型机类型 密度/g cm3 计算收缩率 % 模具温度/℃ 料筒温度 186。 C 后段 中段 前段 ABS 螺杆式 ～ ～ 50～ 70 200～210 210～ 230 180～200 注射压力 /MPa 成型时间 /S 螺杆转速/r min1 喷嘴 注射时间 保压时间 冷却时间 成型 周期 形式 温度 /℃ 70~90 3～ 5 15～30 15～30 40～ 70 30~60 直通式 180～ 190 `南昌航空大学学士学位论文 8 表 22 ABS 塑件后处理工艺条件 材料 制品厚度 /mm 热处理方法 热处理温度/0C 热处理时间/min ABS 3 水或者空气 6075 1620 `南昌航空大学学士学位论文 9 3 选择注塑机 计算塑件体积与质量 使用 UG 可以直接得到塑件的体积 V1=，见图 31。 图 31 塑件的体积 ABS 的密度是 ρ = 310 g/mm3 塑件质量： m1=V1 ρ = 103= 估算浇注系统的体积与质量 利用 UG 可以计算出分流道和浇口内塑料的体积，见图 32。 V2= 质量 m= V2ρ = 103= 图 32分流道和浇口的体积 `南昌航空大学学士学位论文 10 选择注塑机 本次模具设计采用一模一腔，根据注射量 V=V1+V2=，选择注塑机的型号为 XZZY500。 该注塑机的规格和性能见表 31。 表 31 XZZY500 型号注塑机的规格与性能 理论注射量 /cm3 500 移模行程 /mm 500 螺杆直径 /mm 65 最大模具厚度 /mm 450 注射压力 /Mp 145 最小模具厚度 /mm 300 锁模力 /KN 3500 喷嘴球半径 /mm 18 注射方式 螺杆式 喷嘴口孔径 /mm φ 3 锁模力的校核 为了 平衡塑料熔体的压力，锁紧模具保证塑件的质量，注塑机必须提供足够的锁模力。 要求涨模力小于注塑机的额定锁模力： 式中， n为型腔数量； A1 为单个塑件在模具分型面的投影面积； Aj 为浇注系统在模具分型面的投影面积； P为塑料熔体对型腔的成型压力。 本 次 设 计 中 ， 所以， 锁模力合适。 注射压力的校核 注射压力的 校核是核定注塑机的额定注射压力是否大于成型时所需的注射压力，采用 ABS 塑料注射成型时所需的型腔压力查表可得 30MP。 这样看来所选的注塑机的额定压力大于成型时所需的压力，注射压力合适。 开模行程的校核 注塑机的开模行程是受合模机构所限制的，注塑机的最大开模距离必须大于脱模距离，否则塑件无法从模具中取出。 对于双分型面注射模具的校核公式为： H1+H2+a+（ 5~10） sHm `南昌航空大学学士学位论文 11 式中 ： s 为注塑机最大开模行程， mm H1为推出 距离（脱模距离）， mm H2为塑件的高度 a 为浇注系统的高度， mm Hm 为定模板的厚度， mm 本次设计中， H1=80mm， H2=60mm， a=150mm， Hm=80mm 80+60+150+10=30050080=420 通过校核开模行程合适。 `南昌航空大学学士学位论文 12 4 模具设计 首先说明，由于本次零件尺寸比较大，采用 UG 进行模具设计时，没有比较大的模架，所以在模具设计前将零件缩小一倍。 型腔布局与分型面的设计 型腔数目的确定 按照注塑机的最大注射量确定型腔数目： n≤ 式中： k为注塑机最大注射量的利用系数，一般取 m1 为注塑机最大注射量， cm3或 g m2 为浇注系统凝料量， cm3或 g m为单个塑件的体积或者质量， cm3或 g = 由计算结果看出只能将模具设计成一模一腔。 分型面的设计 分型面的选择原则： ① 分型面位置应开设在有利于脱模的塑件最大轮廓处； ② 分型面的设置应尽可能使塑件留在动模一侧，以简化脱模机构的设计；。