【正文】 導師的指導下獨立完成的研究成果。 作者簽名： 日期： 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。首先采用計算機輔助軟件 UG 進行零件的三維造型與注塑模具設計。 最后的注塑模具澆注系統(tǒng)合理， 流料能夠完全充填型腔；冷卻系統(tǒng)的冷卻效果良好；制品翹曲程度達到合理的范圍； 模具整體結構合理。有人說，模具是現(xiàn)代工業(yè)之母。 （ 3） 20 世紀 80 年代開展了三維流動與冷卻分析，并把研究擴展到保壓分 子取向以及翹曲預測等領域。但注塑模的商品化軟件在功能和精度上還有待于進―步發(fā)展。這種生產(chǎn)方式從根本上杜絕了常規(guī)模具生產(chǎn)組織方式的種種弊病，從生產(chǎn)組織系統(tǒng)上保證了注塑模的生產(chǎn)質量。精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)醫(yī)療塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。 成型工藝方面，多材質塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結構和抽芯脫模機構的創(chuàng)新方面也取得較大進展。這些系統(tǒng)和軟件的引進，實現(xiàn)了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE技術對成型過程，取得了一定的技術經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具 CAD/CAM技術的發(fā)展。近十多年來，注塑模 CAD 技術在不斷進行理論和試驗研究的同時，十分注意向實用化階段發(fā)展，一些商品軟件逐步推出，并在推廣和實際應用中不斷改進。 `南昌航空大學學士學位論文 4 2 塑件設計與分析 材料分析與塑件材料選用 塑料是一種以合成樹脂（高分子聚合物）為基體的固體材料，除了合成樹脂作為基體外，還有一些特定用途的添加劑（少數(shù)情況下可以不加添加劑）。 塑件結構分析與造型設計 塑件造型設計的基本要求 （ 1） 首先應滿足產(chǎn)品的使用要求，且不影響制品的外觀美感 ； （ 2） 應能充分發(fā)揮塑料的模塑工藝性，以利于模塑成型工藝的控制； （ 3） 應有利于提高塑件的強度和剛度； （ 4） 應防止不良造型使塑件在成型與使用過程中產(chǎn)生應力集中，同時也要考慮不良造型令模具在模塑過程中出現(xiàn)過大的應力集中； （ 5） 應力求塑件結構簡單，盡力避免側孔以簡化模具的結構及便于成型操作。由于空調(diào)面板尺寸精度要求不高，本次設計一般精度 MT3。 空調(diào)面板的表面質量要求不高，所以表面粗糙度取 Ra ；模具型腔表面粗糙度通常應比塑件對應部分的表面粗糙度在數(shù)值上要低 12級。 （ 2）塑件的脫模斜度 塑件材料為 ABS，查表可得塑件脫模斜度的推薦值，型芯 35/10 ；型腔40/1020/ 。 一般， R 外 ==， R 內(nèi) =R 外 /2=。 成型前 的 準備 （ 1）確認注塑設備、完成注塑模的安裝與試模； （ 2）塑件原料的檢驗與預處理； （ 3）清洗料筒； `南昌航空大學學士學位論文 7 （ 4）成型操作前設備的檢驗與注塑工藝參數(shù)設置，注射成型的工藝參數(shù)查表可 得，見表 21。 注射過程 注射過程一般包括加料、塑化、注射、冷卻和脫模幾個階段。 ABS 熱處理工藝條件見表 22。 min1 噴嘴 注射時間 保壓時間 冷卻時間 成型 周期 形式 溫度 /℃ 70~90 3～ 5 15～30 15～30 40～ 70 30~60 直通式 180～ 190 `南昌航空大學學士學位論文 8 表 22 ABS 塑件后處理工藝條件 材料 制品厚度 /mm 熱處理方法 熱處理溫度/0C 熱處理時間/min ABS 3 水或者空氣 6075 1620 `南昌航空大學學士學位論文 9 3 選擇注塑機 計算塑件體積與質量 使用 UG 可以直接得到塑件的體積 V1=，見圖 31。 表 31 XZZY500 型號注塑機的規(guī)格與性能 理論注射量 /cm3 500 移模行程 /mm 500 螺桿直徑 /mm 65 最大模具厚度 /mm 450 注射壓力 /Mp 145 最小模具厚度 /mm 300 鎖模力 /KN 3500 噴嘴球半徑 /mm 18 注射方式 螺桿式 噴嘴口孔徑 /mm φ 3 鎖模力的校核 為了 平衡塑料熔體的壓力，鎖緊模具保證塑件的質量，注塑機必須提供足夠的鎖模力。這樣看來所選的注塑機的額定壓力大于成型時所需的壓力，注射壓力合適。 型腔布局與分型面的設計 型腔數(shù)目的確定 按照注塑機的最大注射量確定型腔數(shù)目： n≤ 式中： k為注塑機最大注射量的利用系數(shù)，一般取 m1 為注塑機最大注射量， cm3或 g m2 為澆注系統(tǒng)凝料量， cm3或 g m為單個塑件的體積或者質量， cm3或 g = 由計算結果看出只能將模具設計成一模一腔 。普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口、冷料穴等四部分組成。一般采用碳素工具鋼如 T8A、 T10A 等，熱處理要求淬火 5357HRC。分流道的作用是`南昌航空大學學士學位論文 15 改變?nèi)垠w流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡的分配到各型腔。 （ 3）分流道的布置與長度 由于空調(diào)零件比較長，需要 4 個澆口，所以流道設計成工字行分流道，分流道的布局和尺寸見圖 43。點澆口的特點是澆口位置可根據(jù)工藝要求靈活地確定，澆口附近塑件變形小，去澆口容易，可自動拉斷，有利于自動化操作。 最后的澆注系統(tǒng)如圖 45所示。通常應進行熱處理； ③ 材料拋光性能好，表面應該光滑美觀，表面粗糙度應在 以下； ④ 切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好。 因該塑件曲面形狀復雜，加工時由數(shù)控編程進行加工，故本文只對總體尺寸進行公差計算。 型腔側壁和支撐板厚度的計算 （ 1）型腔側壁的厚度 長邊厚度： S1≥ +17 S1≥ 160+17 S1≥ 49mm `南昌航空大學學士學位論文 20 短邊厚度 S2≥ +17 S2≥ 450+17 S2≥ 107mm (2)支撐板的厚度 塑件在分型面上的投影面積為 440cm2，查表可以得到支持板得厚度 s40mm。定模板厚度 AP_h=80mm，動模板厚度 BP_h=60mm。 `南昌航空大學學士學位論文 21 支承件 支承件有墊塊和支承柱 （ 1） 墊塊 墊塊的作用主要是在動模支承板與動模座板之間形成推出機構所需的動作空間。計算出墊塊的高度 CP_h=81mm，本次設計的墊塊高度 CP_h=100mm。 動定模板 與注射機的動定固定板相連的模具底板稱為動定模板。 合模導向機構設計 導向機構的作用： （ 1）定位作用 模具裝配或閉合過程中，避免模具動、定模的錯位，模具閉合后保證型腔形狀和尺寸精度； （ 2）導向作用 動定模合模時，首先導向零件相互接觸，引導動定模正確閉合，避免成型零件先接觸而可能造成成型零件的破壞； （ 3）承受一定的側壓力 塑料熔體在注入型腔過程中可能產(chǎn)生單向側壓力，或由`南昌航空大學學士學位論文 22 于注射精度的限制，會使導柱在工作中不可避免受到一定的側壓力。 設計導柱和導套需要注意的事項有： ① 合理布置導柱的位置，導柱中心至模具外緣至少應有一個導柱直徑的厚度；導 柱不應設在矩形模具四角的危險斷面上。 ③ 導柱工作部分的配合精度采用 H7/f7，低精度時可采取更低的配合要求；導柱固定部分配合精度采用 H7/k6；導套外徑的配合精度采取 H7/k6。 推出機構設計 注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準確無誤地從模具的凹?；蛐托旧厦摮?，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機構，也稱頂出機構。當?shù)谝环中兔骈_模到所限定的距離，擺鉤會在壓板的作用下繞轉銷而脫`南昌航空大學學士學位論文 23 離動模板上的擋塊，致使定模板失去開模動力而終結第一分型面的分型，與此同時，第二分型面開始打開，第二分型面分型到一定距離后（距離通過限距螺釘控制），動模部分的脫模機構將塑件推出模具，完成塑件及澆注系統(tǒng)凝料的整個脫模過程。）； f 為塑料與型腔材料之間的摩擦系數(shù)； K1 為由 f 和 決定的無量綱數(shù)， K1=1+fsin cos 。在注射塑狀態(tài)時，應確保 `南昌航空大學學士學位論文 24 推桿端面與型腔平齊或伸入 到 。 復位采用最簡單的復位桿，復位桿安裝在推桿固定板上，復位桿為圓形截面，本次設計 4 根復位桿，其位置應對稱設置在推桿固定板四周。內(nèi)抽芯機構安裝在推板固定板上，其中楔緊塊固定在定模板上其抽芯與推出機構同時進行。 （ 2）抽芯 2 的抽芯距和抽芯力的計算 抽芯距離計算 S 抽 = s? +（ 2～ 3） =5+（ 2～ 3） =7～ 8 mm 為了保證足夠的抽芯距離，本設計實際采用抽芯距為 S為 20mm。 冷卻系統(tǒng)設計 本次冷卻液采用水，因為水的熱容量大，傳熱系數(shù)打，成本低。 最后設計完成后的模具見圖 415。 選擇塑膠材料 本次設計采用的材料為 ABS，在進行分析之前先選擇產(chǎn)品的塑膠材料。 `南昌航空大學學士學位論文 29 圖 52 冷卻設置 圖 53 流動設置 圖 54 翹曲設置 網(wǎng)格的劃分和修補 在 Moldfiow 中，一共有三種類型的網(wǎng)格，分別是中面網(wǎng)格、表面網(wǎng)格和實體網(wǎng)格。見圖 55。 圖 56 縱橫比診斷 `南昌航空大學學士學位論文 31 澆注系統(tǒng)的創(chuàng)建 確定最佳進澆位置 在創(chuàng)建澆注系統(tǒng)前應先確定產(chǎn)品上的進澆位置，依照模具設計，本次需要 4個澆口，根據(jù)圖 57 最佳澆口位置結果顯示確定四個澆口位置。 型腔充填完成 保壓結束 `南昌航空大學學士學位論文 33 冷卻結束 主要的流動分析結果 （ 1） 充填時間 充填時間指熔融塑膠注滿型腔所需的時間，本次充填時間為 ，充填時間過短，后面進行優(yōu)化。 圖 511 速度 /壓力切換是的壓力 （ 3） 熔接痕，見圖 512。 圖 515 翹曲結果 改善制品翹曲變形 改善措施 從制品翹曲變形結果顯示制品中間和兩端存在較大的變形。 `南昌航空大學學士學位論文 37 圖 516 優(yōu)化后的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng) 改善效果 如圖 517 改善效果如圖 517。 模具設計的過程類似以前做過的課程設計，在本次設計中最大的收獲是學會了用Moldflow 軟件進行 模流 分析 。通過設計使我提高了分析實際問題、解決實際問題的能力，了解 Moldflow 模流分析在塑料 成型設計中的應用。 `南昌航空大學學士學位論文 39 參考文獻 [1] 屈華昌 . 塑料成型工藝與模具設計 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 20xx [2] 塑料模具設計手冊編寫組 . 塑料模具設計手冊 [M] . 北京：機械工業(yè)出版社， 1982 [3] 成都科技大學 . 塑料成型模具 [M] . 北京：輕工業(yè)出版社， 1985 [4] 申數(shù)義、高濟 . 塑料模具設計 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 1993 [5] 王旭 .塑料模結構圖冊 [M] . 北京：機械工業(yè)出版社， 1994 [6] 李德群 . 塑料成型工藝及模具設計 [M] . 北京：機械工業(yè)出版社， 1994 [7] 陳志勇 . 注塑成型從入門到精通 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 20xx [8] 申小中 . 空調(diào)技術 [M] . 北京：化學工業(yè)出版社， 20xx [9] 王高潮．模具 CAD—— UG NX[M].北京：應用機械工業(yè)出版社， 20xx [10] 李明輝 王俊峰 . 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