【正文】 感謝多年以來一如既往給予我鼓舞與支持的家人，是他們給了我無盡的動力去克服種種困難和艱辛，在此祝他們身體健康。在論文即將完成之際，在此謹(jǐn)向我的導(dǎo)師表示衷心的感謝和崇高的敬意。致謝本論文是在導(dǎo)師吳向紅副教授的嚴(yán)格悉心指導(dǎo)完成的，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間吳老師對我的選題、開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述與翻譯、模擬分析、模具設(shè)計(jì)及造型與繪圖等過程中都給予了全面的幫助。例如對于Moldflow自動劃分的網(wǎng)格，由于制件復(fù)雜、網(wǎng)格多，在修改網(wǎng)格時花費(fèi)了很多時間，影響了工作效率，因此在對網(wǎng)格的后期處理上還需要進(jìn)一步加強(qiáng)；由于時間關(guān)系，未對濾清器外殼注塑模具的型腔進(jìn)行CAM仿真加工等。通過本次設(shè)計(jì)，熟悉并掌握了注塑模具設(shè)計(jì)基本原則與方法，能進(jìn)行中等及稍高復(fù)雜程度的塑料件的工藝分析，注塑參數(shù)確定和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；同時，通過本次設(shè)計(jì)訓(xùn)練工程制圖能力；并培養(yǎng)了撰寫規(guī)范論文的技能以及獨(dú)立思考分析能力；形成了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度，為今后的工作學(xué)習(xí)打下了一定的基礎(chǔ)。6． 應(yīng)用UG注塑模具向?qū)ЫY(jié)合手工造型完成了注塑模具零件的三維造型，完成了模具結(jié)構(gòu)的裝配；使用UG軟件中的制圖模塊結(jié)合CAXA電子圖板的制圖功能得到了濾清器外殼注塑模具的裝配圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件二維圖紙。4． 以注塑模CAE軟件Moldflow為工作平臺，對濾清器外殼的注塑成型過程進(jìn)行了模擬：根據(jù)理論計(jì)算和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合模擬分析結(jié)果，對濾清器外殼注塑模具的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和調(diào)整優(yōu)化，確定了合適的澆口數(shù)量和位置、得到了能夠滿足充填平衡要求的澆注系統(tǒng)和良好調(diào)溫效果的冷卻系統(tǒng)；根據(jù)手冊推薦的聚丙烯成型工藝參數(shù)結(jié)合模擬分析結(jié)果調(diào)整模具溫度、熔體溫度、保壓曲線等參數(shù)，最終得到較優(yōu)的成型工藝參數(shù)組合；最后模擬了充填、流動、冷卻過程，對成型過程中可能出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行了預(yù)測和優(yōu)化。2． 針對發(fā)電機(jī)組濾清器外殼進(jìn)行了成型工藝性分析，指出了該塑件的設(shè)計(jì)要求及主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用了聚丙烯材料以及成型工藝參數(shù)，簡要說明了濾清器外殼的成型過程。第8章 結(jié)論本論文基于CAD/CAE技術(shù)的理論和方法，應(yīng)用注塑模具設(shè)計(jì)理論，針對濾清器外殼注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)例，利用Moldflow軟件進(jìn)行了注塑模流分析，利用UG軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，相比于傳統(tǒng)方法的設(shè)計(jì)能夠縮短生產(chǎn)周期，降低開發(fā)成本，提高模具質(zhì)量。本例中先采用粗銑，熱處理后進(jìn)行磨削，在用電火花進(jìn)行加工。本文將以型腔為例簡要介紹成型零件的加工工藝過程。圖71 機(jī)械加工工藝過程卡片格式 濾清器外殼注塑模具成型零件的加工模具的成型零件指直接參與塑件內(nèi)外表面或結(jié)構(gòu)形狀的零件，本課題中的成型零件有型腔、型芯、各小型芯、側(cè)抽芯和成型斜頂。制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟：1) 對產(chǎn)品裝配圖和零件圖進(jìn)行分析與工藝審查2) 確定生產(chǎn)類型3) 確定毛坯的種類和尺寸4) 確定定位基準(zhǔn)和主要表面的加工坊啊，擬定零件加工工藝路線5) 確定各工序余量，計(jì)算工序尺寸、公差，提出技術(shù)要求6) 確定機(jī)床、工藝設(shè)備、切削用量及時間定額7) 填寫工藝文件對于模具制造這種單件小批量的生產(chǎn)，分解到工序即可。模具加工工藝規(guī)程是規(guī)定模具零部件加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。在CAXA中重新打開由UG生成的二維圖紙，進(jìn)行各線條的線形、圖層等，標(biāo)注尺寸公差、表面粗糙度和形位公差的編輯，最后添加標(biāo)準(zhǔn)圖框，填寫標(biāo)題欄，得到符合加工要求以及國家制圖標(biāo)準(zhǔn)的二維工程圖紙[22]。CAXA電子圖板可以應(yīng)用于所有的2D繪圖，是一款高度智能、效率高、使用方便的繪圖設(shè)計(jì)軟件。將二維圖導(dǎo)出為DXF/DWG格式。顯示裝配圖中的所有部件，依次對各塊模板進(jìn)行挖腔操作，得到各裝配組件的安裝孔。的拔模，尖角處添加R3的倒圓角以保證定位可靠。 局部修改與細(xì)節(jié)補(bǔ)充型腔和型芯出采用斜面定位，分別將型腔和型芯設(shè)為工作部件在長度和寬度方向上設(shè)置10176。3) 限位拉桿按照計(jì)算的長度畫出限位拉桿的模型，上端配有18mm長的M12螺紋，按照設(shè)計(jì)位置進(jìn)行裝配并在動模板和定模板打出對應(yīng)的限位孔。在建模環(huán)境中做拉料桿的模型，作為裝配組件安裝到模架的定模座板上。按照設(shè)計(jì)的直徑和長度布置標(biāo)準(zhǔn)推桿，并通過推桿后處理對推桿的長度進(jìn)行裁剪，配合尺寸設(shè)置為10mm。圖67 標(biāo)準(zhǔn)模架三維模型2) 添加標(biāo)準(zhǔn)件澆口套通過標(biāo)準(zhǔn)件庫直接添加并根據(jù)主流道設(shè)計(jì)修改相關(guān)尺寸；定位圈選用帶螺釘緊固，通過修改尺寸與澆口套進(jìn)行配合[20]。圖66 動模側(cè)成型零件 添加標(biāo)準(zhǔn)模架與標(biāo)準(zhǔn)件1) 標(biāo)準(zhǔn)模架對應(yīng)模具設(shè)計(jì)中的選擇模架庫中LKMTP目錄下的GC類型，各板厚按照之前所設(shè)計(jì)的進(jìn)行選擇，動模側(cè)和定模側(cè)之間留有1mm間隙以保證型芯和型腔完全對合。4) 斜頂機(jī)構(gòu)在建模中通過求差得到斜頂?shù)某尚筒糠?，按照設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和尺寸在注塑模具向?qū)е械母∩N庫選擇合適的結(jié)構(gòu)并導(dǎo)入，將浮升銷與斜頂成型塊求和，最后將整個斜頂機(jī)構(gòu)裝配到型芯上并通過挖腔得到浮升銷的安裝孔。3) 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)通過創(chuàng)建包容塊和修剪命令得到側(cè)孔的成型芯，在滑塊和浮升銷庫中選擇合適的滑塊與成型芯求和為一體；導(dǎo)滑槽直接在模板上拉伸求差獲得；楔緊塊、液壓缸連接部分和液壓缸固定板根據(jù)設(shè)計(jì)的尺寸通過建模直接獲得。圖65 型芯與型腔模型2) 添加小型芯鑲件在圖54所示的需要添加小型芯的地方分別創(chuàng)建對應(yīng)截面的柱體，添加固定臺階并求和，獲得不同的小型芯鑲件。未連接到分型線的面定義為補(bǔ)片，最終形成連續(xù)的分型面如圖64所示。所有面都賦予屬性后通過定義區(qū)域命令自動創(chuàng)建區(qū)域和分型線，即型腔和型芯區(qū)域分別形成一個縫合的片體。圖63 修補(bǔ)前后的零件實(shí)體對比(a)修補(bǔ)前 (b)修補(bǔ)后通過模具分型工具中的區(qū)域分析命令對修補(bǔ)后塑件的所有面進(jìn)行定義，區(qū)分出型腔和型芯面并用不同的顏色進(jìn)行標(biāo)記，兩種顏色交接處即為分型面。圖62 設(shè)置工件 成型零件的造型1) 分型對需要設(shè)置小型芯的位置（即圖54所示的C處）進(jìn)行曲面補(bǔ)片；對塑件的管狀結(jié)構(gòu)和內(nèi)部通孔以及深腔部分（圖54所示D處）進(jìn)行實(shí)體修補(bǔ)：先創(chuàng)建包容塊再進(jìn)行裁剪，最后通過修補(bǔ)命令將零件與補(bǔ)塊求和。圖61 模具坐標(biāo)系4) 定義工件 工件的生成方法選用“型腔型芯”，根據(jù)型腔、型芯的大小確定工件拉伸尺寸分別為100和20mm；為節(jié)約模具材料將工件設(shè)成與零件對應(yīng)“L”型。3) 設(shè)置模具坐標(biāo)系 模具坐標(biāo)系應(yīng)該放在分型面上，并且Z軸指向模具的開模方向。 項(xiàng)目初始化1) 初始化項(xiàng)目 課題中已給定濾清器外殼的三維模型，可直接初始化，材料、收縮率、單位等均選用默認(rèn)值。它利用向?qū)郊夹g(shù)將模具設(shè)計(jì)的流程進(jìn)行優(yōu)化，提供了基于專家級最佳實(shí)踐的工作流程、自動化的模具設(shè)計(jì)任務(wù)和通用且可定制的模架庫標(biāo)準(zhǔn)零件庫，最大的提高了工作流程的效率[19]。37 第6章 注塑模具三維造型和二維工程圖的繪制 三維模型的創(chuàng)建 UG注塑模具向?qū)Ш喗閁G是德國SIEMENS PLM software公司的高度集成的能夠解決產(chǎn)品開發(fā)過程中從概念設(shè)計(jì)到制造的所有環(huán)節(jié)的CAD/CAE/CAM一體化軟件，它己廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、家電、電子等各個行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造等領(lǐng)域。最后注塑機(jī)的頂出機(jī)構(gòu)作用，由推板帶動推桿和斜頂將制件頂出，從側(cè)邊取出零件，流道系統(tǒng)凝料可以手動或用工具取出。此時成型分型面開模，塑件因收縮包覆在型芯上隨動模繼續(xù)運(yùn)動，達(dá)到最大開模行程后模板停止運(yùn)動。合模系統(tǒng)帶動動模板返回，定模板由于尼龍鎖模器的作用同時隨動模板移動。熔體充滿型腔之后進(jìn)入保壓補(bǔ)縮階段，塑料熔體在保壓壓力作用下流動到空腔內(nèi)的收縮部分，直到澆口凝固保壓結(jié)束。合模之后型腔與型芯形成與塑件形狀一致。圖511 液壓缸安裝部分模型 整套模具的工作原理如圖512所示，注塑模具動模側(cè)和定模側(cè)分別安裝在注射機(jī)的移動模板上，液壓缸放置在上方，連接管道的出入水口在后側(cè)和下側(cè)。開模時，拉料桿的弧面鉤住凝料使之從二級分流道中脫出，同時將澆口拉斷。本設(shè)計(jì)中在一級分流道末端設(shè)置三處冷料穴。本設(shè)計(jì)中采用點(diǎn)澆口，頂件之前點(diǎn)澆口已經(jīng)被拉斷，型腔內(nèi)部可通過三個點(diǎn)澆口與外界聯(lián)通，故也無需再設(shè)置引氣系統(tǒng)。由CAE模擬分析也看出氣泡可能出現(xiàn)的位置均在分型面附近。根據(jù)手冊經(jīng)驗(yàn)值，直徑為16mm，螺紋頭為M1218，底部臺階為Ф2412。限位拉桿作用是限制澆注系統(tǒng)分型面的開模行程，同時起到一定的導(dǎo)向作用。導(dǎo)柱和導(dǎo)套之間采用H7/f6間隙配合。由模架確定導(dǎo)柱直徑為35，長度取250mm；長導(dǎo)柱與定模座板為H7/m6過渡配合，配合長度取32mm。復(fù)位桿的直徑、長度及分布根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架來確定；復(fù)位桿上端與動模板為H7/m6過渡配合，配合長度取20mm。如此，設(shè)計(jì)的推桿直徑所能提供的脫模力遠(yuǎn)大于計(jì)算值，且斜頂部分也起到脫模作用，故校核合格。圖59 脫模力的估算1) ，所以1區(qū)域可視為薄壁矩形件，2) ，所以2區(qū)域可視為薄壁矩形件，3) ，所以3區(qū)域可視為厚壁圓形件，4) ，所以4區(qū)域可視為薄壁矩形件，5) ，所以5區(qū)域可視為薄壁矩形件，綜上，估算脫模力為。圖59中將塑件脫模力較大的區(qū)域分為了五個主要部分。 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 推出方式的確定塑件邊緣曲折，不適于用推板推出；而推桿制造簡單、更換方便且推出效果較好，因此選用五根推桿作為濾清器外殼的推出機(jī)構(gòu)。模具的高度尺寸為400mm，200mm（模具的最小厚度）＜400mm＜450mm（模具的最大厚度），校核合格。 各模板尺寸的各模板尺寸及標(biāo)準(zhǔn)件布置如表41所示。圖58 斜頂成型機(jī)構(gòu) 模架的確定 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)達(dá)到極限位置后，塑件脫離型芯，但部分斜頂仍伸進(jìn)塑件內(nèi)孔中，此時從側(cè)向即可取出塑件。而實(shí)際上所設(shè)置的推出行程僅為66mm，不能滿足斜頂?shù)膫?cè)向行程的要求，又考慮斜頂推出側(cè)向分開一定距離后從側(cè)邊取件，可有效解決該問題。取8176。 成型斜頂部分設(shè)計(jì)圖54所示E處的內(nèi)部通孔無法通過普通型芯進(jìn)行成型，因此考慮采用斜頂來成型內(nèi)表面。如圖57所示，滑塊與側(cè)向成型芯做成一體，滑塊末端和液壓缸芯的頭部分別用線切割做出一個T型槽，使液壓缸的動力施加到滑塊上。抽芯距，其中側(cè)孔深度h最大為81mm。斜面定位配合、各鑲塊分別用M8螺釘固定。由于零件本身存在一處較高的肋板（如圖55 A處），在型芯上表現(xiàn)為不易加工的深而窄的槽，加上外殼主主體與濾芯管處的連接可以拆分（B處），因此確定主要的型芯設(shè)計(jì)為三部分鑲拼塊，有四處通孔（C處）和側(cè)邊的兩處深腔（D處）設(shè)計(jì)成小型芯，通過臺階安裝在主型芯上；E處的內(nèi)部側(cè)向通孔采用斜頂進(jìn)行成型。按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，型腔壁厚度取18mm，底板厚度取。圖53 型腔側(cè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)及小型芯 如圖54所示，型腔鑲件與定模板采用10176。由于濾清器外殼的外表面連續(xù)且多為曲面或弧面，不適于拆分；采用整體嵌入式型腔結(jié)構(gòu)更換方便、節(jié)約模具材料。本例中塑件內(nèi)形較復(fù)雜，故型芯、滑塊以及斜頂材料選用高合金工具鋼Cr12MoV；外形磨損相對較小，考慮使用壽命，型腔選擇P20[16]。一級分流道為梯形截面，表面粗糙度取Ra=；二級分流道的表面粗糙度取Ra=，脫模斜度為3186。過大會造成流速減慢，