【正文】 具 ,其尺寸及公差標注按照外形公差為負值、內形公差為正值、中心距為雙向公差的原則標注 ,模具尺寸標注見圖紙。 (5)、塑件 上中心距尺寸為 ,對應于模具上的成型零件中心距尺寸為。 (3)、塑件的內腔深度 (相當于孔類 ) 的尺寸為 (可以記錄為 :),對應于模具上的成型零件凸模高度 (相當于軸類 )的尺寸為 (可以記錄為 :) 。 為了方便理論計算和實際裝配 ,減少失誤 ,易于糾錯 ,對塑件和模具的尺寸標注形式做如下約定 (或稱為入體原則 ): (1)、塑件的內腔 (相當于孔類 )尺寸為 (可以記錄為 ),對應于模具上的成型零件凸模 (相當于軸類 )的尺寸為 (可以記 錄為 :)。因此 ,要保證塑件的尺寸與精度 ,就必須正確計算或給出模具成型零部件的尺寸及精度。一般來說 ,當其他條件一定時 ,塑件內孔的內徑和深度 ,是由模具型芯的外徑和高度所決定 。塑件上內孔的深度 ,是由模具上型芯的高度所成型。 塑件上的內孔 ,是由模具上的型芯所成型。 S??塑料的平均收縮率。 式 21 中累計誤差應不超過塑件規(guī)定的公差值 ,即 (23) 將式 21 和 式 22 代入式 (23),則有 ()++++ 一般情況下用平均收縮率 S 來計算成型零部件尺寸的基本公式為 +S 或者 S / /1+S 式中 : ??模具成型零部件在常溫下的實際尺寸。 ??塑件的最小收縮率 。 成型零部件安裝誤差引起的塑件尺寸誤差。 塑料收縮率波動所引起的塑件尺寸誤差 。 塑件在成型過程中產(chǎn)生的最大尺寸誤差應等于下列各種誤差 : 模具成型零部件制造誤差 。 d、進行關鍵成型零件強度與剛度校核 成型零件工作尺寸的設計計算 尺寸 的影響因素及平均收縮率 一般來說 ,在原材料、成型設備及成型工藝條件等其他因素一定的情況下 ,塑件的尺寸主要是由模具的型腔和型芯尺寸決定的。從結構工藝性的角度確定型腔各零部件之間的組合方式和各組成零件的具體結構。 成型零部件的設計內容和過程如下 : a、首先 ,確定型腔總體結構 ,根據(jù)塑件的結構形狀與性能要求 ,確定成型時塑件的位置 ,從何處分型 ,一次成型幾個塑件 ,進澆口和排氣位置、脫模方式等。一般包括凹模、凸模、型芯、型環(huán)和鑲件等。 2 注塑模具成型零件設計 模具閉合時用來填充塑料成型制品的空間稱為型腔。其它區(qū)域色彩顯示都沒有紅色和棕 色 ,應力值比較低。由棕色區(qū)域再向外擴展是深黃和淡黃區(qū)域 ,此處的應力值也比較高分別為 和 。由圖可知整個區(qū)域的紅色區(qū)域很小 ,只有中間圓孔的上面棱邊處 ,此處應力最大為 。最大應力出現(xiàn)在上部的圓孔處 ,此地方開孔也是為了降低應力 。選擇 PCG 求解器 ,查看 Stress 分析結果 ,如圖 示。 有限元模型已經(jīng)建立 ,約束、載荷已經(jīng)設置完成。 施加載荷。 施加約束。在 material models 命令中打開“ material model available”下面的對話框中 ,打開 strructurallinearelasticisotropic 命令出現(xiàn)圖 示 ,在方框中填入圖示中的數(shù)據(jù)。打開 meshtool 選擇 smart size ,精度選擇四級 ,如圖 示 : 網(wǎng)化精度 參數(shù)設置 單擊“ global”上的” set” ,出現(xiàn)一個如圖 所示 的對話框 ,在對話框上輸入 :“ size20” ,單擊” OK“ ,又單擊工具條上的”mesh” ,出現(xiàn)一個拾框 ,單“ pick all” ,采用自由網(wǎng)格劃分的結果如圖 示。當然這必須先在 PROE 中要用 IGES 的格式把三維零件進行保存副本。本設計采用云圖顯示。 、結果文件“ ”必須是可以利用的。其中POST1 用于檢查整個模型的指定子步上的結果 ,POST26 則用于非線性靜力分析中跟蹤指定的結果與施加載荷歷程的關系。 b、導出數(shù)據(jù) :節(jié)點和單元應力、節(jié)點和單元應變、單元力、節(jié)點反作力等。指定載荷步選項主要包括普通選項和非線性選項 ,具體情況視分析類型而論。用于結構靜力分析的載荷有說服力 :位移、力和力矩、面載荷如壓力、體載荷如溫度和流通量以及慣性載荷如重力、放置角速度等。 對于載荷的施加 ,用戶能夠將載荷施加在幾何模型 (如關鍵點、線、面或體 )或有限元模型 (如節(jié)點、單元 )上 ,若施加到幾何模型上 ,由 ANSYS 在求解分析時 ,也會將載荷轉換到有限元模型上。 在這一步 ,用戶能夠定義分析類型、分析選項設置、施加載荷、指定載荷步選項和開始有限元分析求解。 在建立模型之前 ,先要定義工作文件名 ,指定分 析標題 ,然后進入到“ PREP7”處理器 ,即進入到主菜單中的“ Preprocessor”菜單來建立有限元分析模型 ,其內容主要包括定義單元、單元實常數(shù)、材料屬性和幾何模型等。加載并求解 。因此可以用 ANSYS 進行結構靜力分析。單元類型選擇本面體網(wǎng)格 10節(jié)點的 TET 10node 92 。塑料板凳的材料為 HDPE,拉伸強度為 27mpa。 塑料板凳的三維簡易模型如圖 示 : 塑料板凳的應用條件 :塑料板凳的受力是比較復雜的 ,為了分析簡化 ,現(xiàn)假設塑料板凳的上表面受有 800N 的集中力 ,上表面的面積為 ,與地板接觸的表面有垂直方向的移動約 ,在 anasys 中亦就是 y 軸方向的約束。當然板凳上的載荷不一定是靜載荷 ,比如人坐在上面有時候要不停地動 ,那么板凳就可能受一定要彎矩作用 ,這樣 ,板凳就受到垂直向下的力和方向不定的彎矩 ,這兩個方面的載荷作用是很復雜的。 塑料板凳的 ansys 受力分析 材料參數(shù)查詢 板凳主要用來承受垂直方向的載荷的 ,例如一個人坐在上面 ,首先人的重力作用在板凳的頂面部 ,然后再由板凳的頂面?zhèn)鬟f給板凳的四條腿 ,板凳的四條腿與地面接觸 ,結果把載荷傳遞給地面。 (b) 塑件表觀質量 塑件的表觀質量是指塑件成型后的表面缺陷狀態(tài) ,如常見的缺料、溢料、飛邊、凹陷、氣孔、熔接痕、銀紋、翹曲與收縮、尺寸不穩(wěn)定等。目前 ,注射件的表面粗糙度通常為 ?,形腔表壁的表面粗糙度數(shù)值應為塑件的 1/2,即 ?。通常 ,塑件要求的表面粗糙度值越小 ,形腔表壁越光滑 ,加工模具時研磨拋光工作要求也越高 ,模具制造的難度也越大。 加強筋 塑件表 面質量分析 塑料制件的表面質量包括表面粗糙度和表觀質量。若塑件壁厚為 t,則加強筋 L(13)t,肋寬 A(1/4)t,筋的方向盡可能與料流一致 ,布局應合理 ,以減小變形和開裂。有利于塑件的結構、尺寸穩(wěn)定 ,此外 ,合理布置加強筋還可以改善充型狀況 ,減少塑件內應力 ,避免氣孔、縮孔、和凹陷等缺陷。 d、壁的加強 為了增強薄壁塑件的強度、剛度 ,避免其變形 ,一般情況下采用加強筋。但是 ,當采用圓角會使凹模型腔加工復雜化 ,使鉗工勞動量增大或使用多軸聯(lián)動機床加工 ,這樣相應增加了制造成本。這樣不公避免應力集中 ,提高了強度 ,而且塑件美觀 ,也有利于塑料充型時的流動。由于對尺寸要求的不是太嚴格 ,為了便于脫模 ,所以將脫模斜度取大點 ,取 度。有時 ,為了在開模時讓塑件留在凹模內或型芯上 ,可通過調整脫模斜度來實現(xiàn)。塑件高度較大、也較深 ,則取較小的脫模斜度 。脫模斜度設計的原則如下 :硬質塑料比軟質塑料脫模斜度要大一些 。或者由于粘附作用 ,塑件緊貼在凹模型腔內。 把數(shù)據(jù)代入上述公式得 : Mpa Mpa 從上式計算中可以看出側壁的截面載荷 ,理論上遠遠小于材料的許用應力 ,所以此設計壁厚是安全的 。 ?? 危險截面的面積、上圖所示部分 , ,圖 3 示 。 塑件壁的設計包括壁的脫模斜度、壁的連接過渡和壁的加強等結構設計。對熱塑性塑料成型 ,則增加了冷卻時間 ,降低生產(chǎn)率 ,PE 屬于熱塑性塑料 ,要設法調整參數(shù)提高生產(chǎn)率。壁 太厚 ,塑件內部會產(chǎn)生氣泡 ,外部易產(chǎn)生凹陷 ,同時原料浪費。壁厚過小 ,一方面難以滿足安裝、運輸、使用所要求的強度和剛度 ,以及難以承受塑件脫模推力。又按基本尺寸的上下偏差可根據(jù)塑件的特點近長入體原則來分配 ,從板凳的特點可知有高度尺寸、外壁尺寸、內壁尺寸等 ,現(xiàn)把這些尺寸看做中心距尺寸 ,在其基本尺寸后取上 的一半再冠以 (+)號。根據(jù)塑件精度等級的選用 (SJ 1372?1978),材料為高密度聚乙烯 ,建議采用的精度等級為 6 級 ,但此塑件 為板凳不與其它零件配合并且也沒有特殊用途 ,所以我選擇 7 級精度。按此標準規(guī)定 ,塑件精度分為 8 級 ,其中 2 兩級屬于精密技術級 ,只有在特殊要求下使用。一般 ,為了降低模具加工難度和模具制造成本 ,在滿足塑件使用要求的前提下 ,應盡量把塑件尺寸精度設計得低一些。因此 ,塑件的設計要注意和注射機參數(shù)的匹配。 材料的結構形狀分析 a、塑件外形尺寸分析設計 塑件外形尺寸除受塑料流動性的影響之外 ,還受成型設備的限制。適于制作承載不高的零件 ,如齒輪、軸承等。在熱、光、氧氣作用下 ,逐漸變脆 ,力學強度性能下降 (老化 )。聚乙烯具有較高的 化學穩(wěn)定性 ,常不常溶于任何一種已知溶劑 ,能耐稀硫酸、稀硝酸和任何濃度的其他酸及各種堿、鹽溶液 ,但不耐強氧化酸腐蝕。成型用的聚乙烯均為經(jīng)過擠出造粒的蠟狀顆粒 ,外觀呈乳白色。由于它性能優(yōu)良、容易成型、原料來源豐富、價格便宜 ,所以發(fā)展很快。由此可知任何一個環(huán)節(jié)的模具設計都是具有相關性的 ,都要綜合考慮前后因果關系?；谶@一條件 ,所以在塑料板凳三維造型的腿底部開一個深5mm 的槽 ,以裝橡膠墊防刮擦整個結構如圖 示。下圖 為本設計的塑料 制品 ,塑料板凳的三維模型。此設計的首要條件 :其一能載人 。 此設計的塑料板凳使用要求是 :能承受一定的載荷比如一個人的體重80kg 且結構上具有一定的穩(wěn)定性 。 4 、塑件成型前后的輔助工作應盡量少 ,技術要求應盡量低。 設計塑件時力求其結構簡單、壁厚均勻、成型 方便 ,塑件形狀應有利于模具分型、排氣、補縮和冷卻。在進行塑件結構工藝性設計時 ,必須遵循以下幾個原則 : 在保證塑件的使用性能、物理性能、化學性能與力學性能等的前提下 ,應考慮塑料的成型工藝性 ,如流動性、收縮性等。 注塑件設計 塑件的設計原則 塑料制件的設計不僅要滿足使用要求 ,而且要符合塑料的成型工藝特點 ,并且盡可能使模具結構簡單。 通常主要工作零件加工周期較長 ,加工精度較高 ,因此應首先認真繪制 ,而其余零部件應盡量采用標準件。 模具總裝配圖和零件工作圖 模 具總圖繪制必須符合機械制圖國家標準 ,其畫法與一般機械圖畫法原則上沒有區(qū)別 ,只是為了更清楚地表達模具中成型制品的形狀、澆口位置的設置 ,在模具總圖的俯視圖上 ,可將定模拿掉 ,而只畫動模部分的俯視圖。 鎖模力的校核 。 注塑機參數(shù)的校核 最大注塑量的校核 。 拉料桿的形式選擇 。 模具工作零件的結構設計 。 模具結構設計 塑件成型分型面選擇 。 型腔壁厚、底板厚度的確定 。 注塑機的選用 根據(jù)塑件的體積或重量大致確定模具的結構 ,初步確定注塑機型號 ,了解所使用的注塑機與設計模具有關的技術 參數(shù) ,如 :注塑機定位圈的直徑 噴嘴前端孔徑及球面半徑、注塑機最大注塑量、鎖模力、固定模板和移動模板面積大小及安裝螺孔位置、注塑機拉桿的間距、閉合厚度、開模行程、頂出行程等。在大批量生產(chǎn)時 ,應在保證塑件質量前提下 ,盡量采用一模多腔或高速自動化生產(chǎn) ,以縮短生產(chǎn)周期 ,提高生產(chǎn)效率 ,因此對模具的推出機構 ,塑件和流道凝料的自動脫模機構提出了嚴格要求。 圖 1 為本塑料板凳模具設計的三維造型圖 : 圖 2 為模具爆炸視圖 : 圖 1 三維模具裝配圖 ? 圖 2 模具爆炸視圖 1 塑料板凳的產(chǎn)品設計 注塑模具設計的簡要過程 塑件分析 1 明確塑件設計要求 仔細閱讀塑件制品零件圖 ,從制品的塑料品種、塑件形狀、尺寸精度、表面粗糙度等各方面考慮注塑成型工藝的可行行和經(jīng)濟性 ,必要時 ,要與產(chǎn)品設計者探討塑件的材料種類與結構 修改的可能性。為此還應考慮如何方便地調整與更換 ,但需注意零件壽命與模具相適應。因此在設計這類零件時不但應對其材料、加工方法、熱處理等提出必要的要求。 設計的模具 應當效率高、安全可靠中 :這一要求涉及到模具設計的許多方面 ,如澆口系統(tǒng)需充模塊、閉模塊 ,溫調系統(tǒng)效果好 ,脫模機構靈活可靠 ,自動化程度高等。 充分考慮塑件設計特色 ,盡量減少后加工 :盡量用模具成型出符合塑件設計特點的制件 ,包括孔、槽、凸、凹等部分 ,減少澆口、溢邊的尺寸 ,避免不必要的后加工。特別那些比較復雜的成型零件 ,必須考慮