【導(dǎo)讀】塑料是一種新型工程材料，發(fā)展速度迅猛，塑料的加工和成型工藝也越來越得到重視，其中注射成型是最常用的塑料零件成型方法。生活用品的塑料模具占了很大比例，并越來。有較高的實(shí)用價值。課題來源于企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，以大量的電池盒蓋注射模具設(shè)計(jì)制造為基礎(chǔ)，根據(jù)現(xiàn)有。析從而優(yōu)化設(shè)計(jì)以及為生產(chǎn)提供指導(dǎo)依據(jù)。

　　

【正文】 充填分析 填充分析用來預(yù)測制件、塑料材料以及相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)置下的填充行為。填充分析結(jié)果主要用于查看制件的填充行為是否合理、填充是否平衡、能否完成對制件的完全填 充等。用戶可以根據(jù)動態(tài)的填充結(jié)果來查看填充階段的熔體流動行為，判斷流體流動行為是否合理。填充分析主要包括充填時間、充填末端壓力、達(dá)到頂出溫度的時間、流動前沿溫度、鎖模力、氣穴等 [18]。 圖 圖 顯示了從進(jìn)料開始到充模整個注塑過程。較為均衡的填充過程在填充時間結(jié)果中主要體現(xiàn)在熔體基本同一時刻到 達(dá)型腔各端部 ,利用此結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)注塑過程中的欠注問題，從本圖中可以看出填充時間為 ，因而熔體到達(dá)各部端的時間基本一致。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 填充末端壓力也是流動分析的關(guān)鍵參數(shù)，直接影響到模具填充的好壞 .如圖 為壓力分析結(jié)果，注塑壓力在注塑結(jié)束時達(dá)到最大值 小于所選注塑機(jī)的最大值，滿足注射要求。 圖 達(dá)到頂出溫度的時間代表的是熔體從充填完成開始，到凝固至頂出溫度的時間。從圖 我們可以大致推算出冷卻時間大致為 26s 左右。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 流動前沿溫度是指熔體充填前沿中間層的溫度，是熔體到達(dá)某節(jié)點(diǎn)時的瞬時溫度，此溫度分布應(yīng)該均勻，從圖 15℃，因此可以接受。 圖 XY圖 XY 圖是表示鎖模力隨時間變化的情況，計(jì)算的依據(jù)是塑件及流道在分型面 上的投影面積乘以注塑壓力。一般地，鎖模力應(yīng)該小于注塑機(jī)最大鎖模力的 80%，由于所選注塑機(jī)的最大鎖模力為 500KN，由圖 知，該鎖模力符合注射機(jī)要求。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 氣穴的結(jié)果（如圖 ）清晰的標(biāo)明了氣穴形成的位置。通常，困氣的位置是在兩股料流匯合形成包風(fēng)的地方或者型腔的邊角處。困氣所帶來的反作用力會影響熔體順利 充填，另外，空氣被快速壓縮時，溫度會急劇上升，可能燒焦塑件，因而，氣穴要盡量減少。 冷卻分析 冷卻分析用來分析模具冷卻系統(tǒng)的冷卻效果，計(jì)算出冷卻時間及成型周期 。在塑件均勻冷卻前提下，優(yōu)化冷卻管道布局，縮短冷卻時間及成型周期，提高生產(chǎn)效率。冷卻分析主要包括：回路冷卻液溫度、回路管壁溫度、達(dá)到頂出溫度的時間 零件、平均溫度 零件等。 圖 回路冷卻液溫度顯示了冷卻劑在流經(jīng)冷卻回路后溫度升高的情況。一般地，冷卻劑溫升不要超過 2℃。由圖 分析知，冷卻水路的進(jìn)出口溫度升高非常小，因而，冷卻效果很好。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 回路管壁溫度顯示了冷卻回路中模具管道表面的溫度。該溫度與冷卻劑入口溫度之差不應(yīng)該超過 5℃，如果局部模具管道表面溫度太高，表明該處需要加強(qiáng)冷卻。由圖 知，該管道溫度分布較均勻，因而，符合要求。 圖 達(dá)到頂出溫度的時間 零件圖表示制品到達(dá)頂出要求所需要的時間。制品上的不同部位的頂出時間的差距應(yīng)不明顯，否則就說明有熱點(diǎn)，需要修改制品壁厚或重新調(diào)整冷卻系統(tǒng)布局。由圖 知，該制 品基本符合要求。 本章小結(jié) 本章主要是基于前面的設(shè)計(jì)利用 Moldflow 進(jìn)行 CAE分析，確定所設(shè)計(jì)的合理性，通過分析得出一些與實(shí)際生產(chǎn)有關(guān)的信息，從而了解生產(chǎn)過程和設(shè)計(jì)過程的差距，找到在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)注意的部分，并能利用充填時間分析出生產(chǎn)的周期 ,從而為實(shí)際的生產(chǎn)制造提供有利信息。 7 成型零件的數(shù)控加工編程和仿真 25 7 成型零件的數(shù)控加工編程和仿真 成型零件制造工藝過程 凹模的具體尺寸如圖 和圖 所示 ,具體的制造工藝過程見表 71. 圖 圖 加工工藝過程如下 : 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 表 71 凹模制造工藝過程 序號 工序名稱 加工工藝過程及要求 設(shè)備 10 備料 45 鋼 120 125 29 20 粗銑 粗銑坯料兩側(cè)至 120 12521，留加工余量為 1mm～ 2mm，保證基準(zhǔn)面互相垂直（以相鄰兩側(cè)面及地面作為基準(zhǔn)面）。按尺寸在模仁中心線上鉆錐形澆道孔（錐度為3），用Φ 1 銑刀銑削側(cè)邊圓形和矩形凸臺，留放單邊加工余量 數(shù)控銑床 30 熱處理 熱處理退火（消除切削應(yīng)力） 熱處理爐 40 精銑 按基準(zhǔn)定位，周邊均勻銑去壞料余量及倒角達(dá)到圖 紙尺寸 數(shù)控銑 50 鉆孔 按圖中尺寸鉆 4Φ 6水道通孔 鉆床 60 鉗工 周邊各棱角倒鈍、去毛刺 鉗工臺 70 熱處理 滲氮處理，硬度達(dá) 58HRC～62HRC 滲氮爐 80 檢驗(yàn) 最后，檢驗(yàn)各項(xiàng)尺寸、精度和形狀位置精度是否達(dá)到圖紙要求 工作臺 成型零件的數(shù)控加工仿真 數(shù)控加工是指在數(shù)控機(jī)床上用數(shù)字信息對工件的加工過程予以控制，使其自動完成切削加工的一種工藝方法。數(shù)控加工能夠?qū)⒘慵谟?jì)算機(jī)上三維建模后轉(zhuǎn)入加工軟件模塊中，編譯為代碼然后傳到加工機(jī)床上，直接加工出零件。而且 可利用軟件對復(fù)雜曲面進(jìn)行模似加工 [19]。隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和形狀都在不斷改進(jìn)，作為模具核心零部件的工作件 (凸模、凹模、型芯、型腔等 )，從形狀結(jié)構(gòu)到制造工藝都日漸復(fù)雜。數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，為由復(fù)雜曲線和復(fù)雜曲面構(gòu)成的模具工作件的自動加工提供了極為有效的工藝手段。當(dāng)前，模具制造企業(yè)越來越傾向于以數(shù)控加工為主來制造模具，并以數(shù)控加工為核心進(jìn)行工藝流程的安排 [20]。 由 CAXA 制造工程師得到毛坯如圖 。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 在 CAXA 制造工程師中進(jìn)行凹模的數(shù)控加工仿真如下圖 和圖 。 圖 圖 成型零件的數(shù)控加工編程 根據(jù)先前所建模型，利用 CAXA 制造工程師進(jìn)行數(shù)控加工仿真得到其數(shù)控加工程序，具體程序見附錄 A。 本章小結(jié) 本章是模具設(shè)計(jì)的加工部分，對于本次設(shè)計(jì)的任務(wù)書要求采用數(shù)控加工進(jìn)行成型零件的加工，但由于該模具相對較小，數(shù)控加工難以實(shí)現(xiàn)其某些特征的加工，因而，在分析該成型零件的基礎(chǔ)上，通過采用不同的加工工藝和方法，使所加工出來的零件滿足設(shè)計(jì)要求。 8 結(jié)論 28 8 結(jié)論 電池盒蓋 結(jié)構(gòu)件大多數(shù)為塑料件，注射成型是其主要的生產(chǎn)方法。從目前工廠的模具設(shè)計(jì)制造實(shí)際情況來看，為了便于模具的設(shè)計(jì)制造和注射成型，在保證整機(jī)外觀的前提下，外殼塑件設(shè)計(jì)一定要充分考慮生產(chǎn)的加工工藝性。厚度要保證均勻，外形要簡潔，結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單。電池盒蓋塑件雖小，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因而，在設(shè)計(jì)其模具過程中保證其每個部分的成型是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，尤其在設(shè)計(jì)側(cè)抽機(jī)構(gòu)的時候，在參考各種機(jī)構(gòu)的情況下，選擇了滑塊導(dǎo)軌和斜頂機(jī)構(gòu)，但顯然，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使模具的總體尺寸變得緊張，總體布局顯得緊湊，這是設(shè)計(jì)過程的不足之處；總體來說 ，本次設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)所要的結(jié)構(gòu)，通過本次的設(shè)計(jì)，使我對現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用，尤其對 pro/e 和 CAE 輔助設(shè)計(jì)的運(yùn)用有了更深入的了解和掌握。 整個模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在于澆道、澆口的形式、位置選擇，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及塑件的推出方式。澆口形式一般采用扇形澆口，對于經(jīng)驗(yàn)不足的設(shè)計(jì)者，最好先利用 CAE軟件模擬來確定澆口的位置。進(jìn)料處澆口厚度尺寸必須與產(chǎn)品相吻合，澆口處一定要預(yù)留切除澆口的刀口位置。對于本次設(shè)計(jì)的另一重要之處就是模架的設(shè)計(jì)，在此，我們選用了標(biāo)準(zhǔn)模架，既簡化了設(shè)計(jì)又降低了成本，這在現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)中尤為重 要。 在模具制造方面，由于該模具相對較小，各個結(jié)構(gòu)特征尺寸也較小，導(dǎo)致數(shù)控加工難以完全實(shí)現(xiàn)其加工，因而可以考慮采用電解輔助加工的方法；提高模具質(zhì)量的途徑有產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、模具制造、模具的使用維護(hù)幾個方面。 本次設(shè)計(jì)研究主要是研究電池盒蓋注射模具設(shè)計(jì)制造的整體思路以及學(xué)會運(yùn)用現(xiàn)代輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，是根據(jù)工廠生產(chǎn)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，僅僅以實(shí)用為原則，缺乏深度的理論分析。但在整個設(shè)計(jì)中，通過利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造，尤其是運(yùn)用 pro/e和 moldflow 等軟件，通過冷卻和填充分析，以及澆口位置的分 析，使我們的設(shè)計(jì)更加合理，再結(jié)合數(shù)控加工仿真的運(yùn)用，使我們對設(shè)計(jì)到加工的整個過程有了更清晰的認(rèn)識。 29 致 謝 轉(zhuǎn)眼間，大學(xué)生活隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的完結(jié)也馬上就要結(jié)束了，大學(xué)四年，在老師和同學(xué)的幫助下，我順利完成了我的學(xué)業(yè)，也收獲了許多專業(yè)知識，為我馬上踏入社會奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)；通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)以及已經(jīng)結(jié)束的課程設(shè)計(jì)，使我受益匪淺，不僅是在學(xué)業(yè)上的進(jìn)步，更是在我對待工作的態(tài)度的提升，在整個設(shè)計(jì)過程中，我不僅要將所學(xué)理論盡量運(yùn)用其中，而且還要查閱、了解各方面的信息、資料，在總結(jié)前人的基礎(chǔ)上，運(yùn)用自己所學(xué)設(shè)計(jì)出實(shí) 用的產(chǎn)品；其間，我要盡量考慮到每一個小細(xì)節(jié)，因?yàn)檎麄€設(shè)計(jì)都是環(huán)環(huán)相扣的，這對于我們的嚴(yán)謹(jǐn)性要求較高，這也無疑教會了我們對待工作必須嚴(yán)謹(jǐn)，必須認(rèn)真；在此，首先，我要感謝我的導(dǎo)師李蔚教授，感謝她對我的支持，對我本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)與支持， 老師淵博的學(xué)識、敏銳的思維、民主而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，使學(xué)生收益匪淺，終生難忘。同時，感謝大學(xué)四年的所有老師給我的教誨，感謝西安工大廣大老師的辛勤工作和關(guān)愛，老師們的付出，將是我的寶貴財富，予以終身收藏，并將帶入今后的工作，傳遞給后人。 大學(xué)四年的同學(xué)來自五湖四海的，大家都有著不同的經(jīng)歷 和成就，每個人都使我難忘，我也始終以他們每個人為師，學(xué)習(xí)他們身上的優(yōu)點(diǎn)，大家共同努力，齊頭并進(jìn)，在大學(xué)的生活中有你們的陪伴使我不再感到孤單，也留給我人生美好的回憶，感謝他們給予的深厚友誼。 最后，我要感謝我的家人對我學(xué)業(yè)的支持和對我生活的照顧，感謝所有幫助過我的人，謝謝大家！ 30 參考文獻(xiàn) [1] 盧義強(qiáng)，李德群 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