【正文】 注塑成型分兩個階段，即開發(fā) /設(shè)計(jì)階段（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和模具制造）和生產(chǎn)階段（包 括購買材料、試模和成型）。傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺設(shè)計(jì)模具，模具裝配完畢 后 ，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題 后 ，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑膠制品和模具設(shè)計(jì)，這勢必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。采用 CAE 技術(shù)，可以完全代替試模， CAE 技術(shù)提供了從制品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造之前，預(yù)測塑膠熔體在型腔中的整個成型過程，幫助研判潛在的問題，有效地防止問題發(fā)生，大大縮短了開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本。 近年來， CAE 技術(shù)在注塑成型領(lǐng)域中的重要性日益增大，采 用 CAE 技術(shù)可以全面解決注塑成型過程中出現(xiàn)的問題。 先進(jìn)軟件應(yīng)用比較 隨著模具行業(yè)的迅猛發(fā)展， 涌現(xiàn)出了大量計(jì)算機(jī)輔助軟件 。目前運(yùn)用最廣泛的模具設(shè)計(jì)軟件為 EDS公司 的 UG 軟件 和 PTC 公司的 Pro/ENGINEER 軟件 。 UG 軟件起源于美國麥道飛機(jī)公司。 UG 于 1991 年并入美國 EDS 公司，今年推襄樊學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報告紙 第 2 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 出了 UG NX 最新版本軟件。它集成了美國航空航天、汽車工業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，成為機(jī)械集成化 CAD/CAE/CAM 主流軟件之一 [24]。主要應(yīng)用在航空航天、汽車、通用機(jī)械、模具、家電 等領(lǐng)域。采用基于約束的特征建模和傳統(tǒng)的幾何建模為一體的復(fù)合建模技術(shù)。在曲面造型、數(shù)控加工 、模具設(shè)計(jì) 方面 是強(qiáng)項(xiàng)，但在分析方面較為薄弱。但 UG 提供了分析軟件 NASTRAN、 ANSYS、 PATRAN 接口；機(jī)構(gòu)動力學(xué)軟件 IDAMS 接口；注塑模分析軟件 MOLDFLOW 接口等 [5]。 21 世紀(jì)以來， UG 軟件在中國市場的運(yùn)用越來越廣泛。 1985 年， PTC 公司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。 1988 年， 的 Pro/ENGINEER 誕生了。經(jīng)過 10 余年的發(fā)展， Pro/ENGINEER 已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。 PTC 的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。 Pro/ENGINEER 還提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。 Pro/ENGINEER 在建模方面是強(qiáng)項(xiàng)，但是在模具設(shè)計(jì)方面 和加工方面 要顯得差一些，必須借助外掛程序[23] 。 Pro/ENGINEER 在中國市場的占有率一直處于領(lǐng)先地位。主要運(yùn)用在 產(chǎn)品開發(fā)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上。但是隨著模具行業(yè)的發(fā)展， 以及數(shù)控 加工慢慢成為加工行業(yè)的主導(dǎo)，Pro/ENGINEER 的優(yōu)勢不再那么明顯，慢慢在走下坡路。 雖然目前在大陸 Pro/ENGINEER 的用戶最多，但是都集中在那些產(chǎn)品單一、結(jié)構(gòu)簡單的小工廠小企業(yè)。并且大部分都集中在珠江三角洲一帶。 UG 憑借其強(qiáng)大的加工模塊、注塑模模塊以及優(yōu)秀的曲面造型功能，在大陸的運(yùn)用市場不可估量。其注塑模模塊 UG/MoldWizard 將所用部件有機(jī)的聯(lián)系在一起，讓整個模架系統(tǒng)達(dá)到最佳狀態(tài)。并且憑借 注塑模分析軟件 MOLDFLOW 的強(qiáng)大功能，彌補(bǔ)了 UG 在分析方面的不足。在模具制造過程中，要 求的精度比較高。 UG 的加工模塊一直以高精度著稱。隨著人們對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，數(shù)控加工行業(yè)將逐步向著高精度的方向發(fā)展。 UG 軟件在數(shù)控加工方向?qū)⒊蔀轭I(lǐng)頭羊。對于中國這個模具剛剛起步的國家而言， UG 是一個不可多得的軟件，具有 強(qiáng)大的潛力。 本次設(shè)計(jì)題目來源 本設(shè)計(jì)課題來源于臺灣宏基公司廣州分公司 17寸寬屏系列 AL1702wb型號液晶顯示器。隨著市場需求的急劇增大以及液晶行業(yè)的激烈競爭，液晶顯示器正向著大尺寸、外表美觀的方向發(fā)展。此次設(shè)計(jì)所選液晶顯示器外殼屬于當(dāng)今市面上最流行的寬屏系列產(chǎn)品。 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是 利用先進(jìn)軟件合理地設(shè)計(jì)出一套具有市場代表性的模襄樊學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報告紙 第 3 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 具。 在本文設(shè)計(jì)中，首先 對液晶顯示器外殼進(jìn)行工藝特性分析，選用 ABS 材料，確定塑件的成型時間、壓力、溫度參數(shù) 等 。 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時， 考慮到液晶顯示器外殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有四排通風(fēng)孔、 30 處形狀不同的窄深部位、 31 個內(nèi)扣，且塑件尺寸較大（ ） ,因此模具設(shè)計(jì)成一模一腔， 31 個內(nèi)抽芯采用斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)，大部分頂桿設(shè)計(jì)為階梯形狀，以加強(qiáng)頂出機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度。借助塑件背面有一個用于貼銘牌的矩形凹槽，采用直澆口澆注系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)和頂出機(jī)構(gòu) 的設(shè)計(jì)。由于內(nèi)扣數(shù)量多并且很集中，各斜滑塊之間、斜滑塊和模具零件之間很容易發(fā)生干涉，通過調(diào)整斜滑塊傾斜角度和厚度，反復(fù)計(jì)算和修改結(jié)構(gòu)形狀，最終達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，并在 UG 軟件中通過了干涉檢驗(yàn)；鑒于塑件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，脫模力較大，通過對頂桿和推板頂出方案比較，選擇頂桿頂出機(jī)構(gòu)，共設(shè)置 18 個直通式頂桿和 58 個階梯式頂桿，確保塑件受力均衡、凸凹處易脫模。 在整個模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，本文運(yùn)用當(dāng)今世界上最先進(jìn)、最流行的注塑模具設(shè)計(jì)軟件之一的 UG/MoldWizard 對模具的各部件進(jìn)行了參數(shù)化的三維設(shè)計(jì)。 UG 軟件有強(qiáng)大的注塑 模設(shè)計(jì)模塊和加工模塊，必將成為未來模具行業(yè)軟件的主導(dǎo)者。 在 UG 里整個設(shè)計(jì)過程包括液晶顯示器外殼三維實(shí)體的調(diào)入、模具坐標(biāo)的定位、成型零件的設(shè)計(jì)、適當(dāng)大小標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇以及各標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計(jì)。包話澆口的設(shè)計(jì)、定位圈的設(shè)計(jì)、頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。各零件的設(shè)計(jì)使模具的整體結(jié)構(gòu)更加清晰。本模具三維實(shí)體設(shè)計(jì)的要點(diǎn)是保證頂桿的強(qiáng)度和避免斜頂?shù)母缮妗? 襄樊學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報告紙 第 4 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第二章 工藝性分析 液晶顯示器外殼使用材料及工藝特性分析 [1217] 此液晶顯示器后殼所用材料為 ABS（丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 ）。 ABS無毒、無味，呈微黃色，成形的塑件有較好的光澤。 密度為 ～ ,屬于熱塑性材料，具有良好的耐化學(xué)腐蝕性及表面硬度，成型性能好（收縮率為 %～ %），流動性中等，流動性隨著溫度的升高而增大，適合注射成型。 ABS在升溫時粘度增高，成形壓力較高；易吸水，成形加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；易產(chǎn)生熔接痕，應(yīng)注意盡量減小澆注系統(tǒng)對料流的阻力。 沖擊韌度，力學(xué)強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定性，耐化學(xué)性，電性能良好，易于成形和機(jī)械加工。 經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色 。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為 70℃左右，熱變形溫度約為 93℃左右。耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆，所以 保存應(yīng)避免陽光直射 。 (1)ABS材料的成形特點(diǎn) ABS吸濕性強(qiáng)，含水量應(yīng)小于 %,必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長時間預(yù)熱干燥。流動性中等，溢邊料 。在注射成形時宜采用高料溫，模溫對物理性能的影響較大，料溫過高易分解。分解溫度是 250℃，對要求精度較高的塑件，模溫宜取 50～ 60℃，要求光澤及耐熱型料宜取 60～ 80℃。在模具設(shè)計(jì)時，要注意選擇澆注系統(tǒng)進(jìn)料口位置、形式。 頂出力過大或機(jī)械加工時塑件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡，此時將塑件加熱即可消除。脫模斜度宜取 2176。以上。 (2)ABS材料的成形工藝 ABS材料的吸水率為 %～ %；物料要經(jīng)過 4～ 8h的預(yù)熱干燥，干燥溫度為 80～85℃；注射機(jī)料筒的加熱溫度分別為后段 150～ 170℃，中段 165～ 180℃，前段 180～200℃，噴嘴溫度為 170～ 180℃。成型時的注射壓力為 60～ 100 MPa ；注射時間在 20～90s，高壓時間 5s左右，冷卻時間 20～ 120s；螺桿轉(zhuǎn)速在 30r/min。 液晶顯示器外殼結(jié)構(gòu)工藝性分析 此外殼用于宏基公司 AL1702wb 型號液晶顯示器，屬于寬屏系列。其尺寸大（ ），其模具屬于大中型模具。并且此外殼為液晶顯示器后殼，在液晶顯示器制作過程中，必須和前殼進(jìn)行配合，所以此后殼尺寸精度要求高，并且外表不能有任何缺陷。結(jié)合以上特點(diǎn)，該模具只能采用一模一腔的形式。 該顯示器后殼外形對稱，壁厚圴勻，如圖 。 此液晶顯示器第一印象就是通孔襄樊學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報告紙 第 5 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 很多，在成型零件成生時需要做大量修補(bǔ)。其中最多的是通氣孔，其主要特點(diǎn)是數(shù)量眾多，單個寬度小， 深度大。所以在設(shè)置推出機(jī)構(gòu)時，通氣孔周圍應(yīng)該重點(diǎn)設(shè)置。 圖 液晶顯示器外殼 在液晶顯示器后殼內(nèi)部有一些細(xì)小部位，如圖 ，它們的主要特點(diǎn)是細(xì)而深，必須在底部單獨(dú)增設(shè)頂桿，防止塑件局部產(chǎn)生裂紋，甚至使部分塑件留于模具內(nèi) [14] 。 （ a） 塑件內(nèi)固定板 （ b） 通風(fēng)孔處擋灰板 （ c） 塑件側(cè)加強(qiáng)筋 （ d） 插孔處擋灰板 圖 塑件部分細(xì)而深部位 襄樊學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報告紙 第 6 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 在此液晶顯示器背部有一塊 長方形凹槽，深 ，如圖 ，其在現(xiàn)實(shí)使用中是專門用來貼銘牌的，如圖 （圖片來自網(wǎng)絡(luò)）。在銘牌下部表面質(zhì)量可以要求不高?？紤]到本模具是一模一腔，為了節(jié)約成本，在貼銘牌處可以采用直澆口形式 [19] 。待塑件成形后可以直接將凝料切除，不影響塑件外觀。 圖 背部貼銘牌處 圖 該液晶顯示器后殼有一個最大特色，那就是內(nèi)扣多（ 31 個），如圖 所示。雖然內(nèi)扣數(shù)量眾多，種類也多，但是須要的內(nèi)抽芯形式卻很 單一，都只能采用斜頂式 [7] 。 圖 各種類 型 的內(nèi)扣 在該液晶顯示器后殼表面，有很多直角部位，無法用機(jī)械加工的方法將模具加工襄樊學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報告紙 第 7 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊