曲面盖板注塑模具设计及型腔加工仿真.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流曲面盖板注塑模具设计及型腔加工仿真密 级：毕业设计(论文)曲面盖板注塑模具设计及型腔加工仿真THE DESIGN Of INJECTION MOLD FOR CURVED COVER PLATE AND SIMULATION OF CAVITY MACHINING.精品文档.图书分类号： 学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注

2、。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要此次课题设计选取肥皂盒为模型进行注塑模具设计，这是根据日常生活需求，再结合相关参考

3、选择的设计模型。首先根据塑件的结构特点进行成型工艺分析,选择塑件材料为ABS，注塑模具采用一模两腔结构。再根据塑件的质量和体积选定注射机的型号，在设计过程中对模具的必要尺寸进行计算，并对所选的注射机进行校核。设计过程以UG软件为平台，绘制肥皂盒的三维造型，并利用UG的Moldwizard模块设计模具的整体结构。为了能够投入实际生产，此次设计涉及了对型腔的加工仿真，通过UG的加工模块对型腔进行加工工序设计，自动生成加工代码，并导出能够进行实际生产的NC加工文件。关键词 注塑模；一模两腔；工艺分析；加工仿真AbstractThis topic design selects the soap box

4、 as the model for the injection mold design, this is according to the daily life need, then combined with the reference choice design model.Firstly, according to the structural characteristics of plastic parts, the plastic parts of plastic parts are ABS, the injection mould adopts one mold two cavit

5、y structure.According to the quality and volume of the plastic parts, the model of the injection molding machine is selected, and the necessary dimensions of the mould are calculated.The design process takes the UG software as the platform, draws the soap box the three-dimensional shape, and uses th

6、e Moldwizard UG module design mold monolithic structure.In order to be able to put into actual production, the design relates to the machining simulation of cavity, through the UG processing module of cavity for processing process design, automatic generation of code processing, and export to the ac

7、tual production of the NC machining file.Keywords Injection mold mold two cavity process analysis process simulation目 录摘要IAbstractII目 录I1 绪论12 塑件工艺性分析32.1塑件材料的选择32.2材料分析32.2.1 技术性能32.2.2 材料性能32.2.3 ABS的主要性能指标32.3 塑件的结构工艺性42.4 ABS塑料的注射成型工艺参数42.5注射设备的选择52.5.1计算塑件体积和质量52.5.2初步选定型腔数量52.5.3估算浇注系统凝料体积52.5

8、.4注射机型号的选择52.6型腔数量的校核63 分型面的确定73.1分型面的选择73.1.1分型面方案的确定及优化73.1.2分型面的选择原则74 模具浇注系统设计84.1浇注系统的组成及功能84.2浇注系统的设计原则84.3主流道的设计84.3.1主流道尺寸和浇口的设计84.3.2浇口套的设计84.3.3定位圈的设计与固定94.4分流道设计94.5浇口设计104.5.1浇口的作用104.5.2浇口的类型104.5.3浇口位置的选择原则114.6冷料穴的设计114.7拉料杆的设计115成型零件的设计和尺寸计算125.1型腔与型芯结构的确定125.2型腔尺寸的计算125.3型芯的工作尺寸计算13

9、5.4中心距的计算135.5型腔侧壁和底板厚度的计算136 模架的确定和标准件的选用146.1模架的选择原则146.2确定模板周边尺寸146.2.1计算型腔模板周界146.2.2确定模板周边尺寸146.3选定模架146.4推出系统设计156.4.1脱模机构组成结构166.4.2推出机构设计原则166.4.2脱模力的计算166.4.3推杆直径的确定167 冷却系统设计187.1设置冷却系统的意义187.2冷却形式及要点187.3冷却水道设计197.4冷却系统相关计算197.4.1计算冷却水散失的热量197.4.2计算冷却水的体积流量197.4.3计算冷却水的流速198注射机相关参数的校核218.

10、1最大注射量的校核218.2锁模力的校核218.3安装尺寸的校核218.4开模行程校核229 型腔仿真加工239.1模具的数控加工239.2加工零件工艺性分析239.2.1零件结构特点239.2.2主要技术要求239.2.3零件材料239.2.4选择毛坯239.2.5制定数控编程工序卡239.3型腔模型仿真加工创建过程249.4加工工序步骤19.4.1型腔整体粗加工19.4.2型腔内曲面半精加工299.4.3型腔内平面精加工299.4.4型腔上表面半精加工309.4.5型腔侧壁精加工309.4.6型腔外框精加工319.5后处理31结论32参考文献34附录35附录135附录2361 绪论1.1课

11、题选择的背景及意义在塑料工业中，注塑成型是一种重要的成型办法，再生产型腔的工序中，需要使用注塑模具作为成形工艺装备，所以制品的成本、质量等都将会受到模具精度的影响。而且，在如今注塑模具高速发展的今天，各个行业和各个领域在实际的生产过程中都将涉及到注塑模具将的使用，所以注塑模具也彰显出了一个公司的实力。现如今随着CAD/CAE/CAM技术的逐步成熟，为注塑模具的研究设计提供了很大的帮助，将会使得注塑模具的研发、生产周期得到大大的缩短。在世界经济快速发展、科学技术日益完善和经济全球化日益加强的这个背景下，机遇和挑战将是世界各国新的话题。在这种大形势之下，注塑模具作为模具行业中最为经济合理的加工模式

12、已经被愈来愈多的加工工厂所重视。世界各国制造业的快速发展体现在生产率的提高、工人劳动强度的减轻、生产成本的降低，这均归功于注塑模具的进一步改进和发展。因此，注塑模具行业愈来愈受到青睐。近年来，我国注塑模具在数量、品质和技术等方面都有了很大的提高，然而依然无法满足国民经济建设的需求，在科技高速发展的今天，我国模具的发展仍然无法达到国际先进水平。但是我国将继续大力发展模具工业，力争我国注塑模具工业能够保持着稳定持续的发展速度前进，争取缩短与先进国家模具水平的差距。1.2塑料模具发展状况随着科学技术的不断地进步，我国的经济实力在发生着翻天覆地的变化。而在这其中，在众多的新型工业当中,模具工业的发展尤

13、为突出，模具工艺装备，也将随着科学技术的进步不断创新发展。进入21世纪，是高科技和信息异常发达的世纪，模具则顺应时代，它既是高科技的产品，同时，它也是高科技的载体。如今，模具已经在中国蓬勃发展，并和计算机网络联系到一体，并且，已经被广泛的应用于电子类、汽车行业、交通行业，航空航天工业、以及医疗器械各个领域，模具产业的进步可以使我国的国民经济得到不断地提高。现在，我国有模具的生产厂大约3万多个，从事模具设计和制造的人员在不断地增加，模具的总产值也在飞快的增长。可是，我国的模具总体水平不是很高，有一些的高档模具还需要依赖进口，在所有的模具中，比例最多的是塑料模具，大约占到百分之45左右，当然，模具

14、工业不会就此停步，他还会向前继续发展。在整个模具工业当中，注塑模具最为重要，它的发展也最为迅速。究其原因可能为容易加工，而且成本较低造成的。塑料模具也在不断发展，主要趋势有：1）塑料模具的不断标准化。2）与计算机的结合，不断地智能化。3）对模具所用材料的研究和新材料的不断地使用。4）理论研究的不断加强。1.3此次设计的主要工作内容及技术要求此次设计以肥皂盒为模型进行模具设计，主要内容包括根据塑件的结构特点分析其成型工艺，选择注射机型号，拟订模具总体结构方案，进行模具设计的相关计算。对凸模、凹模成形零件进行三维结构设计，将三维模型导入CAM软件中，设计铣削刀具路径进行型腔数控加工仿真，生成NC程

15、序。使用UG软件导出零件图和装配图。主要技术要求有(1)精度要求高由于此肥皂盒底座的最大长度为150mm,得出产品的尺寸不大，精度等级不高。对于与它的有关系的模具零件的尺寸加工能够得到保证。从制品的厚度方面来讲，平均的厚度在2mm左右，属于相对均匀的塑件，这当然也有利于肥皂盒底座零件本身的成型。（2）表面质量要求作为肥皂盒的底座，本身制品的尺寸不是很大，再这样的情况下，要使得制品的质量有所提高，就必须保证它的的表面粗糙度不能太大，用UG软件对其进行熔接痕，气泡，气穴的分析，找出优化的方案，最后达到制品所需的光亮的要求。2 塑件工艺性分析2.1塑件材料的选择该产品属于生活用品，注塑条件为高温、高

16、压，所以该产品对模具有着较严格的要求，因为产品是用来盛装肥皂，所以产品要求具有一定的耐腐蚀性和耐磨性，可以选择材料ABS。塑件结构图如图2.1所示。图2-1肥皂盒造型图2.2材料分析2.2.1 技术性能ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。ABS材料是目前产量最大，应用较广的聚合物，他将丁二烯、丙烯腈和苯乙烯各种性能有机统一起来。具有韧、硬、刚相均衡的优良力学性能。2.2.2 材料性能ABS材料微黄色、无毒、无味，属于无定型材料。材料粘度适中、机械强度高、尺寸稳定性好、成型加工性好、抗冲击能力强、抗蠕变性好、电性能、耐磨性、有一定的便面硬度，摩擦系数低。ABS耐碱、盐、油、酸、水。具有较

17、小的收缩率。2.2.3 ABS的主要性能指标ABS的技术指标见下表2.12.3 塑件的结构工艺性尺寸精度：塑件的尺寸精度一般是由塑料模具制造误差和收缩率的波动来决定的，肥皂盒的整体构造相对简单，尺寸精度要求不是很高，一般可采取MT6。脱模斜度：脱模斜度与塑件的形状，壁厚，收缩率有关，一般为型腔35-130；型芯30-40壁厚：由于肥皂盒为小型塑件，它的壁厚一般为2mm。表面粗糙度：塑件的表面粗糙度可取Ra1.62.4 ABS塑料的注射成型工艺参数注射成型机类型：螺杆式 预热温度：8085预热时间：2h3h 料筒温度/： 前段 180200 中段 165180 后段 150170喷嘴温度：170

18、180模具温度：5080注射压力：60 Mpa100 Mpa成型时间： 注射时间 20 s90 s 高压时间 0 s5 s 冷却时间 20 s120 s 总周期 50 s220 s螺杆转速：30 r/min 后处理 ：使用红外线灯或烘箱，温度为70 ，时间24小时2.5注射设备的选择2.5.1计算塑件体积和质量 产品材料已经选用ABS，通过查询资料可知材料密度为1.03-1.07g/ cm3，收缩率为0.3%到0.8%，计算平均收缩率为0.0055，平均密度为1.05g/ cm3。运用UG软件绘制出肥皂盒塑件三维实体图，使用软件的分析工具可得出塑件体积。塑件体积为： V塑=37.07 cm3塑

19、件质量为 ： M塑=38.92g2.5.2初步选定型腔数量由于塑件结构简单，精度要求不高，而该塑件的生产批量为大批量生产，为提高生产率，降低塑件成本，而且塑件中等大小，所以模具采用一模二腔结构。2.5.3估算浇注系统凝料体积参考相关书目可知浇注系统的凝料体积可按塑件体积的0.6倍计算，并且此设计采用一模二腔。1.所以浇注系统凝料体积和质量为V浇=2V塑0.6=237.070.6=44.48 cm3； M浇=V浇1.05=46.70g2.该模具一次注塑所需塑料的体积为 V总=2V塑+V浇=237.07+44.48=118.62 cm3; M总=M塑+2M浇=46.7+238.92=124.54g

20、2.5.4注射机型号的选择依照以上算得的结果，可以确定设备的型号和规格并校核型腔数。注射机的额定注射量为V，每次实际注射量不会超过它理论注射量的80%。则V=(nV塑+V浇)/0.8=148.28 cm3依照以上算得的结果可以初步选定注射机的型号为G54-S200/400型卧式注射机，它的主要技术参数见表3.2。表2.2 G54-S200/400型注射机主要技术参数顶出中心孔直径/ mm喷嘴SR/ mm2.6型腔数量的校核（1）由注射机料筒塑化速率校核型腔数量，计算见式（2.1）。 式（2.1） 大于选定的型腔数目，符合设计要求。 式中， K注射机最大注射量的实际利用系数，一般取0.8； M注

21、射机的额定塑化速度，该注射机塑化速度为每秒16.8克； T预塑时间，因塑件比较尺寸中等，壁较薄，取50s； m1每个塑件的质量，经计算得38.92g ； m2浇注系统的总质量，经计算得46.70g ； （2）由注射机额定锁模力校核型腔数量，计算见式（2.2）。 式（2.2）符合要求。式中, A1每个塑件投影在分型面上的面积，经UG分析取得13160mm2； A2 浇注系统投影在分型面上的面积，一般为单个塑件投影在分型面上的面积的0.2-0.5倍，这里经计算取3946mm2； P熔体塑料对型腔的成型压力，大小一般是注塑机注射压力的80%，经计算得56 MPa； Fp注塑机的额定锁模力，为2.54

22、X106 N。所以能够满足2两个型腔数的设计要求。3 分型面的确定3.1分型面的选择3.1.1分型面方案的确定及优化在塑料模具注塑成型以后，要使用顶杆将塑件推出，而在这之前，需要选择一个面，作为顶出机构的顶出面，而这个面就是所需要的分型面。根据此课题的设计要求，再用UG软件进行分型面的设计时，因为肥皂盒底座设计了多个长条形孔洞作为漏水孔，所以，在进行自动划分分型面时，并不是非常的理想，此时，可以编辑过度曲线，使用型腔分型工具的“边缘修补”命令进行曲线修补，自动修补环形孔，创建补片，然后再指定所需要的分型面。3.1.2分型面的选择原则1）确保塑料制品能够顺利的取出。2）确保型腔加工方便。3）保证

23、有较少的型芯和活块的数目。4）有利于排气。5）分型面选择时不要发生溢料。6）根据经验，在注塑时会有气泡，所以所选分型面要尽量有较少的气泡，及增加它的排气功能。综上所述，应尽量在料流末端创建分型面，并设计在塑件的最大投影截面处，这样不仅使得排气方便，而且还可以使塑件的表面质量得到保障。使用UG软件的自动分模功能创建分型面，此次设计肥皂盒的分型面如图3.1所示。该塑件采用一模二件成型，型腔布置采用结构堆成排列，这样有利于设计冷却系统和浇注系统，还能保证塑件能够顺利地注射成型。图3.1分型面结论这次的设计涉及很多专业内容，整个过程从使用UG软件完成塑件的建模，在计算相关参数选择模架，设计模具，并使用

24、UG/CAE完成了对型腔模型的加工仿真，最后使用CAD软件完成了二维视图的处理和优化。整个设计过程包括以下内容：1.了解国内外模具行业的发展状况以及模具发展趋势及发展前景。2.肥皂盒壁厚为2mm，精度等级为MT6，材料选择ABS，注塑成型周期50 s220 s3.确定型腔数为2，采用一模两腔，并列式布局。通过UG软件的分析功能确定单个塑件体积V=37.07cm3和质量M=38.92g，估算注射量，从而选择G54-S200/400型注射机，注射剂注射量为200cm3,锁模力为2540KN，开模行程为260mm，经过校核符合设计要求。4.使用UG软件自动创建分型面，并自动生成型腔和型芯。再经过多次

25、检验合理的选择模架型号，其中L=450mm，W=400mm， AP_h=70mm,BP_h=50mm，CP_h=100mm。5.为使脱模稳定，避免塑件变形使用8根直径为d=8mm的推杆6.使用UG软件的注塑模具模块加载相关标准件，通过计算确定冷却管道的直径为D=10mm并创建创建冷却系统。7.利用UG的加工模块，选择适当刀具、设置切削参数，对模具型腔进行加工仿真，由于塑件表面有曲面，且比较复杂，设计了6道工序，3道粗加工型腔铣和3道精加工固定轮廓铣。由于此次设计是第一次接触模具设计,所以缺乏对模具的认识，所选塑件结构比较简单，分型面创建容易 ，对于复杂结构的模具的分型面创建和多分型面设计接触较

26、少，这些都需要在以后继续深化了解。以及在做完模具的整体设计后没有使用Moldflow软件对模具的设计合理性进行分析，没有验证是否符合生产要求，这也是需要在这之后进行学习。而且做型腔进行加工仿真，还需要进一步优化，应该考虑加工结果能否满足生产需求，加工工序也需要进行优化调整。致谢参考文献1 马松柏.薄壁手机壳注塑模型腔CAD/CAM仿真加工与NC程序检验方法研究J.制造业自动化,2014,36(7):41-43.2 李学忠,刘晓.基于Pro/E 和MasterCAM的饮料瓶模具设计与数控加工J.包装工程,2014,35(17):76-78.3叶久新,王群.塑料成型工艺及模具设计M,北京:机械工业

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29、al Manufacturing Parameters for Injection Mold by Inverse Model Basing on MANFIS” J Journal of Intelligent Learning Systems and Applications, 2010, (2):28-35附录附录1N0010 G00 G90 X2.8843 Y-3.7401 U0.0 V0.0N0020 G01N0030 X3.5817 Y-3.3464N0040 G03 X4.4291 Y-2.7606 I2.7896 J-4.9411N0050 G01 Y-2.2336N0060

30、G02 X2.6546 Y-3.3464 I3.637 J-3.8283N0070 G01 X1.6101 Y-3.7401N0080 G00N0090 X-4.8228 Y-2.4319N0100 G01N0110 X-4.4291 Y-2.7606N0120 G03 X-3.5817 Y-3.3464 I-3.637 J-4.3553N0130 G01 X-2.6546N0140 G02 X-4.4291 Y-2.2336 I-1.8625 J-4.9411N0250 G00N1400 X1.9861 Y.406N1410 X1.8399 Y.3884N1420 X1.6967 Y.373

31、6N1430 G02 X1.4035 Y.346 I1.6967 J-16.4591N1440 X1.424 Y.2497 I.4926 J.1553N1450 G01 X1.5446N1460 G02 X1.9894 Y-.0042 I0.0 J.5165N1470 G01 Y.4064N1480 G02 X1.6967 Y.3736 I1.9894 J-16.4263N1490 G01N1500 G00N1510 M02附录2N0010 G00 G90 X3.2671 Y.4033 U0.0 V0.0N0020 G01N0030 X3.2461 Y.5593N0040 X3.09 Y.53

32、84N0050 X3.0444 Y.5322N0060 X2.7061 Y.4868N0070 G00N0080 X2.8098 Y.1008N0090 G01N0100 X2.809 Y.4119N0110 X2.8088 Y.5115N0120 X2.8081 Y.5321N0130 G02 X2.7256 Y.5608 I-.0316 J-.224N0140 G01 X2.5896 Y.6402N5040 X.5651 Y-.4114N5050 X.5955 Y-.4364N5060 X.6337 Y-.444N5070 X.7731N5080 G02 Y-.0896 I-.2171 J-.1772N5090 G01 X.4943N5100 G02 Y-.444 I.2171 J.1772N5110 G01 X.6337N5120 Y-.2865N5130 G00N5140 M02