【正文】 ................................................................ 25 附錄 Ⅱ 外文翻譯 ........................................................................................................... 40 華北水利水電學院畢業(yè)論文 第 1 頁 共 47 頁 第一章 概述 課題背景及意義 隨著塑料制件的廣泛應用，塑料模具的設計成為模具工業(yè)中極為重要的一個方面。塑料成型模擬常采用 Pro/E 的塑料顧問模塊，運用塑料顧問可以優(yōu)化塑料制品，得到制品的實際最小壁厚，優(yōu)化制品結(jié)構(gòu)，降低材料成本，縮短生產(chǎn)周期，保證制品能全部充滿；可以優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，得到最佳的澆口數(shù)量與位置，合理的流道系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)；并對型腔尺寸、澆口尺寸、流道尺寸和冷卻系統(tǒng)尺寸進行優(yōu)化，在計算機上進行試模、修模，大大提高模具質(zhì)量，減少修模次數(shù)；還可以優(yōu)化注塑工藝參數(shù)，確定最佳的注射壓 力、保壓壓力、鎖模力、模具溫度、熔體溫度、注射時間、保壓時間和冷卻時間，以注塑出最佳的塑料制品。從塑件結(jié)構(gòu)可以看出，件兩側(cè)各有兩個卡扣，所以在設計模具時需要采用側(cè)向抽芯構(gòu)。 在圖形顯 示區(qū)中選擇 MOLD_FRONT 基準面作為草繪平面，選擇MOLD_RIGHT 基準面作為參照，然后單擊【草繪】對話中的“草繪”按鈕，進入草繪界面。 在菜單管理器中依次選取【特征】→【型腔組件】→【實體】→【剪切材料】→【旋轉(zhuǎn)】→【實體】→【完成 】選項，系統(tǒng)彈出旋轉(zhuǎn)操控板，接著進行草圖的繪制， 如圖 214， 完成后確定。若填充應力恒定，在低溫時由于熔體粘度大，在流動過程中的壓力損失較大，熔體粘性很快降低，使制品中的應力水平迅 速下降，制品密度亦迅速降低。注射壓力的作用是克服塑料熔體從料筒流向型腔的流動阻力，給予熔體一定的充型速率以及對熔體進行壓實等。分析的結(jié)果將用色譜圖反映出來 ， 紅色區(qū)域是最不合適的區(qū)域 ， 藍色區(qū)域為最合適的區(qū)域。從圖 310 中可以看出 ， 在加強筋等部位會產(chǎn)生收縮 ， 則可采取相應的措施 ， 如從結(jié)構(gòu)上改進筋的尺寸 ， 將筋的端部圓角半徑加大或加大厚度等。 ， n? are the resistance coefficients when the fluid flows山 e different sections with different area． When the melt fluid flows by the embedded part， the section varies unsurely． When it enlarges(shown in Fig． 3a)． the water head loss is gvvkh f 2 )(221 ?? (8) When the section area reduces， a minimum shrinkage section of the overflow section whl be formed， as is shown in Fig． 3b， and the section coefficient is 華北水利水電學院畢業(yè)論文 第 34 頁 共 47 頁 1?? cc CAA The local resistance cocfficient of sudden f is connected with C． According the experiments of Wisbach and Freeman， the values of f are listed in Tab． 1． 4 Fhling Processing Simulation Simulation Procedure The procedure of numerical simulation includes the determinations of 華北水利水電學院畢業(yè)論文 第 35 頁 共 47 頁 simulation tyoe， material parameters， boundary conditions， calculation theory， and the execution of the post processor． Here， the automobhe safe glass with wraparound plastic is taken as all example for verification of the theory discussed above． In the procedure． the physical parameters of wrapped plastic PVC are determined by experiment according to standard rules ． The main parameters， including tenshe strength， tenshe stretch， are listed as Tab． 2． The injection parameters， including injection capacity， injection pressure， muzzle movement distance， mold temperature and material temperature， are shown in Tab． 3． Geometry ModeI for Sireulation The shape of the wrapped plastic PVC is very plex because there 華北水利水電學院畢業(yè)論文 第 36 頁 共 47 頁 are many ribbons， shaft， dome， and other locaI structures． On the other hand． how to locate the embedded part is more important． Because the automobile safe glass is very fragile and freeform,there is no hole or contour for position in the cavity． In the filling processing， the glass will move and deform for the large pressure． Therefore,the rubber acetabula with trumpet shape is adopted to obtain enough position force． In order to simulate the filling processing of the embedded part． the theory of what is discussed above should be adopted with finite dif。但是卡扣與殼壁連接處出現(xiàn)了黃色和紅色，說明局部冷卻質(zhì)量差，因此在模具設計時，應在在這些位置的的附近設置冷卻水道 ， 幫助塑件進行冷卻。單擊“下一步” ， 按系統(tǒng)建議 ， 設置模具溫度為 60℃、熔體溫度為 230℃、最大壓力為 180MPa， 其他選項接受系統(tǒng)的默華北水利水電學院畢業(yè)論文 第 18 頁 共 47 頁 認設置 ， 如圖 33 所示。一般操作中，在保證塑件質(zhì)量的前提下，塑化壓力越低越好，其具體數(shù)值隨所用塑料的品種而定。 熔體溫度 熔體流入模具型腔時，因熱 傳導而損失熱量，與此同時，因剪切摩擦而產(chǎn)生熱量，這部分熱量可能較熱傳導損失的熱量多，也可能少，主要取覺于注塑條件。澆注系統(tǒng)的設計是注射模具設計的一個很重要的環(huán)節(jié)，它對獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影響。 圖 26 拉伸實體 在圖形顯示上方，系統(tǒng)打開【拉伸】操控板。塑件 壁厚均勻，拐角處均有圓角過渡，拔模斜度為 3176。 Pro/E 軟件的這些功能模塊在注射模具設計中的優(yōu)勢體現(xiàn)得更淋漓盡致。對塑料模進行計算機輔助設計 (CAD)和計算機輔助工程 (CAE)的技術分析，提高了模具設計水平，縮短了產(chǎn)品研制周期，對于注塑模技術的發(fā)展具有重要意義。如需要 ， 完成三維圖向二維工程圖的轉(zhuǎn)換。 華北水利水電學院畢業(yè)論文 第 6 頁 共 47 頁 圖 23 裝配參照工件 隱藏參照模型上的基準面。 在分模過程中，分型面的設計是最為關鍵。 圖 217 模擬 華北水利水電學院畢業(yè)論文 第 14 頁 共 47 頁 第三章 注射成型工藝及分析 本章主要介紹了工藝參數(shù)對注射成型的影響，并利用塑料顧問進行注射過程模擬，根據(jù)成型過程中出現(xiàn)的問題及對模擬結(jié)果的分析，提出一些優(yōu)化方法。噴嘴溫度也不能太低，否則會使熔體產(chǎn)生早凝，其結(jié)果不是阻塞噴嘴孔，就是將冷料沖入模具型腔，最終導致成品缺陷 。利用塑料顧問可以直觀地觀測到塑料熔體的流動情況、塑件的填充狀態(tài)、注射壓力變化情況、溫度變化情況等 ， 并得到可靠的反饋信息和建議 ， 從而使零件和模具在設計階段就能得到完善和改進 ， 達到最佳華北水利水電學院畢業(yè)論文 第 17 頁 共 47 頁 設計要求。系統(tǒng)將分析結(jié)果分別用紅、黃、綠三色表示 ，紅色表示質(zhì)量最差、黃色質(zhì)量一般、綠色質(zhì)量最好。 另外，由于塑料顧問并不是非常專業(yè)的成型分析軟件，對于成型工藝過程及成型參數(shù)并沒有完全包含，所以運用塑料顧問進行分析的結(jié)果，只能作為大致的參考，若想得到完美的工藝參數(shù)，還是需要在實際的生產(chǎn)過程中做大量實驗。在制造的過程中，利用設計結(jié)果，再應用計算機輔助制造（ CAM）， 不僅能縮短制造周期，而且提高了模具制造的成功率。單擊 圖標，進入“ Analysis WixardAnalysis Selection（分析導向 分析選擇”對話框。注射速率低時，熔體中的剪應變率低，剪切應力小，但熱量損失大，使熔體溫度減低，粘度提高，從而使注射壓力提高。 華北水利水電學院畢業(yè)論文 第 15 頁 共 47 頁 提高模具溫度可以改善熔體在模具型腔內(nèi)的流動速度，增加塑件的密度和結(jié)晶度，減小充模壓力和塑件中的應力，但塑件的冷卻時間會延長，收縮率和脫模后塑件的翹曲變形會增加，生產(chǎn)率也會因此而下降。 按照模具結(jié)構(gòu)分析，應采用側(cè)澆口的形式，澆口截面如圖 215。 在菜單管理器中依次選擇【收 縮】→【按尺寸】選項 ，如圖 29。 在【新建】對話框的【類型】欄中選取【制造】單選按鈕，在【子類型】欄中選取【模具型腔】單選按鈕，接著在【名稱】文本框中輸入文件名“ kouhegai”，同時取消對【使用缺省模板】復選框的勾選，然后單擊對話框中的【確定】按鈕 ，如圖 22。 (4)在模具初始方案確定后 ， 用塑料顧問進行流動、保壓、冷卻和翹曲等分析 ， 以確定合適的澆注 系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。以扣盒蓋為實例，簡述了基于 Pro/E的三維設計、注射成型工藝分析、模具分型面創(chuàng)建、模具的體積塊抽取 以及模具的開模仿真過程，并介紹了運用塑料顧問進行模具流動模擬分析的過程，針對分析結(jié)果及制品所產(chǎn)生的缺陷，提出一系列的優(yōu)化方法。 基于 CAD/CAE 技術的注射模設計流程 運用 CAD/CAE 軟件設計注射模的具體步驟如下。 華北水利水電學院畢業(yè)論文 第 5 頁 共 47 頁 模具 成型部分 設計 利用 Pro/E 軟件制造模塊 (CAM)中的模具型腔子模塊進行分模設計 。 圖 27 草繪工件截面 選擇雙向拉伸，然后輸入拉伸高度為 150， 生成 工件，如圖 28。 在菜單管理器中依次選取【特征】→【型腔組件】→【實體】→【剪切材料】→【拉伸】→【實體】→【完成】選項，系統(tǒng)彈出拉伸操控板，然后進行草圖的繪制，此分流道的截面為半倒圓角，流道直徑為 5mm，完成后確定。與此同時，高溫時因型腔的應力提高很小，而體積收縮率則較大，制品質(zhì)量變小，并會出現(xiàn)凹陷痕跡。塑料流動阻力的另一決定因素是塑料與模具澆華北水利水電學院畢業(yè)論文 第 16 頁 共 47 頁 注系統(tǒng)及型腔之間的摩擦系數(shù)和熔融粘度，摩擦系數(shù)和熔融粘度越大時，注射壓力應越高。但臺階處設置澆口模具結(jié)構(gòu)較復雜，為簡化模具結(jié)構(gòu) ，并考慮去交道凝料后 制件的美觀度，故在上邊緣采用雙向內(nèi)側(cè)澆口。 如果要減少 熔接痕 缺陷，可以 圖 311 熔接痕 華北水利水電學院畢業(yè)論文 第 22 頁 共 47 頁 適當?shù)脑黾?注射壓力，或者提高模具溫度。 單擊 圖標 ， 在“ Analysis WixardAnalysis Selection（分析導向 分析選擇”對話框中選擇“ Cooling Quality (冷卻質(zhì)量 )”項 ， 分析結(jié)果如圖 39 所示。勾擇“ Gate Location (澆口位置 )”選項 ， 單擊“下一步”，進入“ Analysis WixardSelection Material（分析導向 材料選擇）”對話框，在“ Manufacturer(生產(chǎn)商 ) ” 一 欄 中 選 擇 “ Generic ”， 在 “ T