【正文】 ： 導(dǎo)師簽名： 日期： `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 VI 基于 UG 和 Moldflow 的掛機(jī)空調(diào)面板造型和注塑模具設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 歐信海 班級(jí)： 070116 指導(dǎo)老師： 李寧 摘要： 與傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計(jì)方法相比，基于 UG 與 Moldflow 的注塑模具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)周期短，成本低且模具制造工藝性好。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。然后采用模流分析軟件 Moldflow 對(duì)零件進(jìn)行最佳澆口位置分析和充填 +冷卻 +翹曲分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)冷卻系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，注塑模具中的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng) 也進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。 總之 ,注塑模 CAD/CAE/CAM 的生產(chǎn)組織方式，是一套完整的、科學(xué)的、現(xiàn)代化的模具生產(chǎn)組織方式，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程環(huán)環(huán)相扣，上下照應(yīng)，充分體現(xiàn)了整個(gè)生產(chǎn)組織上的科學(xué)嚴(yán)密性。 80 年代初，人們成功采用有限元法分析三維型腔的流動(dòng)過(guò)程，使設(shè)計(jì)人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，在模具制造前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和修改，以減少試模時(shí)間，提高模具質(zhì)量。其余模塑成型工藝、塑料的品種、模具成型零件的表面粗糙度、模具的磨損程度等相關(guān)。由此可得，成型工藝的控制由于影響因素較多，是比較難以掌握的部分，工人師傅的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)塑件的成型有重要的影響 。 注射壓力的校核 注射壓力的 校核是核定注塑機(jī)的額定注射壓力是否大于成型時(shí)所需的注射壓力，采用 ABS 塑料注射成型時(shí)所需的型腔壓力查表可得 30MP。 圖 42 主流道示意圖 分流道設(shè)計(jì) 分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動(dòng)通道。 成型零件的設(shè)計(jì) 由于成形零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須具有如下一些性質(zhì)： ① 具有足夠的強(qiáng)度、剛度，以承受塑料熔休的高壓； ② 具有足夠的硬度和耐磨性，以承受料流的磨擦和磨損。支承板厚度 U_h=45mm。 導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。 式中， Q 為脫模力； E 為塑料的拉伸彈性模量， MPa； SCP 為塑料的平均成型收縮率， %； T 為塑料的平均壁厚， mm； L 為塑件包容型芯的長(zhǎng)度， mm； 為塑料的泊松比； 為脫模斜度，（176。 抽芯力計(jì)算 公式 Q= )s inc o s( ??? ?LH q =17 6 10（ ） =195N `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 Q—— 通孔抽芯抽拔力； L—— 活動(dòng)型芯被塑料包緊的斷面周長(zhǎng)； H—— 活動(dòng)型芯成形部分高度； q—— 包緊型芯的壓力，一般取 8～ 12Mpa； μ —— 塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，取 ～ ； α —— 脫模斜度。具體設(shè)置見(jiàn)圖 5 5 54。見(jiàn)圖 511。 本設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及相關(guān)的力學(xué)、流體學(xué)、制圖、工藝、設(shè)備、設(shè)計(jì)、制造、分析、計(jì)算機(jī)繪圖等技術(shù)基礎(chǔ)和塑性成型本專業(yè)所學(xué)知識(shí)。 圖 517 翹曲改善后的效果 改善前后結(jié)果對(duì)比列表 表 51 改善前后結(jié)果對(duì)比 分析結(jié)果 改善前分析結(jié)果 改善后分析結(jié)果 注射時(shí)間 /s 最高注射壓力 /MP 熔接痕 /deg 180 180 體積溫度 /0C 制品溫度 /0C 模具溫度 /0C 冷卻介質(zhì)溫度 /0C 制品凍結(jié)時(shí)間 /s 制品總變形量 /mm `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 38 6 總結(jié) 三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，伴隨它也快要結(jié)束了我們四年的大學(xué)生涯。 圖 57 最佳澆口位置顯示 創(chuàng)建澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)見(jiàn)圖 58。 （ a） （ b） 圖 415 模具裝配圖 （ a）模具整個(gè)三維圖，（ b）去掉定模部分后的模具三維圖 `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 5 基于 Moldflow 的充填和冷卻性能分析 Moldflow Plastic Insight(MPI)是 Autodesk Moldflow 是歐特克公司開(kāi)發(fā)的一款用于塑料產(chǎn)品、模具的設(shè)計(jì)與制造的行業(yè)軟件。合模時(shí)，復(fù)位桿先于推桿與定模分型面接觸 ，在動(dòng)模向定模逐漸合攏過(guò)程中，推出機(jī)構(gòu)被復(fù)位桿頂住，從而與動(dòng)模產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)直分型面合攏時(shí)，推出機(jī)構(gòu)就回復(fù)到原來(lái)的位置，這種結(jié)構(gòu)中合模和復(fù)位是同時(shí)完成的。 推出機(jī)構(gòu)一般由推出、復(fù)位和導(dǎo)向等三大元件組成。動(dòng)定模座板在注射成型過(guò)程中起到傳遞合模力并承受成型力，為 保證動(dòng)定模座板具有足夠的剛度和強(qiáng)度，動(dòng)定模板應(yīng)具有一定得厚度。 結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) 標(biāo)注模架的選擇 根據(jù)型芯型腔的尺寸大小和型腔側(cè)壁的厚度選用 700 350 細(xì)水口模架。點(diǎn)澆ロ適于成型低黏度塑料及黏度對(duì)剪切速率敏感的塑料，如 PE、 PP、 ABS等 。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它的設(shè)計(jì)合理與否，對(duì)注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等），以及模具的結(jié)果、塑料的利用率都有較大的直接影響，設(shè)計(jì)時(shí)須遵循如下原則： ① 型腔布置和澆口開(kāi)設(shè)部位力求對(duì)稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象； ② 型腔和澆口排列要盡可能地減注模具外形尺寸，而且要有利于型腔中氣體的排出； ③ 系統(tǒng)流道盡可能短，斷面尺寸適當(dāng)（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費(fèi)大），盡量減小彎折，表面粗糙要低，以使熱量及壓力損失盡可能?。? ④ 對(duì)多型腔應(yīng)盡可能使塑料熔體在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各個(gè)型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置； ⑤ 滿足型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容種盡量小，以減少塑料的耗量； ⑥ 澆口位置要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯變形，澆口的殘痕； ⑦ 流動(dòng)距離比和流動(dòng)面積比的校核 。 圖 31 塑件的體積 ABS 的密度是 ρ = 310? g/mm3 塑件質(zhì)量： m1=V1 ρ = 103= 估算澆注系統(tǒng)的體積與質(zhì)量 利用 UG 可以計(jì)算出分流道和澆口內(nèi)塑料的體積，見(jiàn)圖 32。 通過(guò) UG 造型，最后的三維零件如圖 21。 塑件的幾何尺寸及精度 （ 1）塑件的總體尺寸 查找資料，可以初步定空調(diào)總長(zhǎng) 800mm，寬 220mm，高 60mm，壁厚 3mm。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱 流道模具。 （ 4） 20 世紀(jì) 90 年代后開(kāi)展了流動(dòng)、保壓、冷卻、應(yīng)力分析的注塑工藝全 過(guò)程的集成化研究，為開(kāi)發(fā)實(shí)用型的注塑模分析軟件奠定了基礎(chǔ)。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日 期： `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 II 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) I、畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )題目： 基于 UG 和 Moldflow 的掛機(jī)空調(diào)面板造型和注塑模具設(shè)計(jì) II、畢 業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )使用的原始資料 (數(shù)據(jù) )及設(shè)計(jì)技術(shù)要求： 1．塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)； 2．給出零件實(shí)物要求學(xué)生進(jìn)行測(cè)繪并進(jìn)行三維建模； 3．設(shè)計(jì)空調(diào)掛機(jī)面板的注塑模，繪制裝配圖及各零件圖。 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(dá)到合理的范圍； 模具整體結(jié)構(gòu)合理。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(zhì)量。近十多年來(lái)，注塑模 CAD 技術(shù)在不斷進(jìn)行理論和試驗(yàn)研究的同時(shí)，十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展，一些商品軟件逐步推出，并在推廣和實(shí)際應(yīng)用中不斷改進(jìn)。 空調(diào)面板的表面質(zhì)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(yīng)比塑件對(duì)應(yīng)部分的表面粗糙度在數(shù)值上要低 12級(jí)。 注射過(guò)程 注射過(guò)程一般包括加料、塑化、注射、冷卻和脫模幾個(gè)階段。這樣看來(lái)所選的注塑機(jī)的額定壓力大于成型時(shí)所需的壓力，注射壓力合適。分流道的作用是`南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)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。通常應(yīng)進(jìn)行熱處理； ③ 材料拋光性能好，表面應(yīng)該光滑美觀，表面粗糙度應(yīng)在 以下； ④ 切削加工性能好，熱處理變形小，可淬性良好。 `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)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(dòng)模支承板與動(dòng)模座板之間形成推出機(jī)構(gòu)所需的動(dòng)作空間。 設(shè)計(jì)導(dǎo)柱和導(dǎo)套需要注意的事項(xiàng)有： ① 合理布置導(dǎo)柱的位置，導(dǎo)柱中心至模具外緣至少應(yīng)有一個(gè)導(dǎo)柱直徑的厚度；導(dǎo) 柱不應(yīng)設(shè)在矩形模具四角的危險(xiǎn)斷面上。）； 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(wú)量綱數(shù)， K1=1+fsin cos 。 （ 2）抽芯 2 的抽芯距和抽芯力的計(jì)算 抽芯距離計(jì)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(shè)計(jì)實(shí)際采用抽芯距為 S為 20mm。 `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 圖 52 冷卻設(shè)置 圖 53 流動(dòng)設(shè)置 圖 54 翹曲設(shè)置 網(wǎng)格的劃分和修補(bǔ) 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(shí)體網(wǎng)格。 圖 511 速度 /壓力切換是的壓力 （ 3） 熔接痕，見(jiàn)圖 512。通過(guò)設(shè)計(jì)使我提高了分析實(shí)際問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，了解 Moldflow 模流分析在塑料 成型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。 `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)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。 圖 56 縱橫比診斷 `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 澆注系統(tǒng)的創(chuàng)建 確定最佳進(jìn)澆位置 在創(chuàng)建澆注系統(tǒng)前應(yīng)先確定產(chǎn)品上的進(jìn)澆位置，依照模具設(shè)計(jì)，本次需要 4個(gè)澆口，根據(jù)圖 57 最佳澆口位置結(jié)果顯示確定四個(gè)澆口位置。 最后設(shè)計(jì)完成后的模具見(jiàn)圖 415。 復(fù)位采用最簡(jiǎn)單的復(fù)位桿，復(fù)位桿安裝在推桿固定板上，復(fù)位桿為圓形截面，本次設(shè)計(jì) 4 根復(fù)位桿，其位置應(yīng)對(duì)稱設(shè)置在推桿固定板四周。 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無(wú)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(jī)構(gòu)，也稱頂出機(jī)構(gòu)。 動(dòng)定模板 與注射機(jī)的動(dòng)定固定板相連的模具底板稱為動(dòng)定模板。 型腔側(cè)壁和支撐板厚度的計(jì)算 （ 1）型腔側(cè)壁的厚度 長(zhǎng)邊厚度： S1≥ +17 S1≥ 160+17 S1≥ 49mm `南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)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。點(diǎn)澆口的特點(diǎn)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(dòng)拉斷，有利于自動(dòng)化操作。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。 min1 噴嘴 注射時(shí)間 保壓時(shí)間 冷卻時(shí)間 成型 周期 形式 溫度 /℃ 70~90 3～ 5 15～30 15～30 40～ 70 30~60 直通式 1