投影仪镜头舱盖注射模具设计-抽芯塑料注塑模含NX三维及19张CAD图带开题、模流
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基于Deform模具寿命的预测摘要本文介绍的模具使用寿命基于磨损和在热锻造过程中金属模具的塑性变形的估计方法。模具使用寿命缩短大多由于模具表面层变形材料的热软化,高的热负荷和较长的接触时间引起的。另外,模具使用寿命取决于磨损和金属模具的塑性变形在很大程度上可以通过有限元(FE)分析测定,磨损和热软化试验。这些是一些主要影响模具的精度及模具使用寿命的限制因素,另外形成速度和初始模具温度极大的影响磨损和热锻塑性变形模具。在这项研究中,这两种方法都提出用于估计热锻使用寿命模具通过塑性变形和磨损,而这些应用,根据一个主轴组件两个主要过程变量以预测的产品数量,成型速度和初始模具温度对模具寿命的影响。通过应用中的建议方法,金属模具使用寿命的降低由于局部温度上升导致的热锻模具材料的磨料磨损。 2004爱思唯尔B.V.保留所有权利。关键词:热锻;模具使用寿命;磨损;塑性变形;热软化; 回火参数1.前言热锻是最传统的金属成形过程中所使用的关键部件生产中各行业 1 。实际上,它被广泛应用于汽车,工业机械部件的制造。特别是,该方法可以有效地用于形成材料具有高的流变应力。模具使用寿命大大影响生产成本,生产效率和产品质量。在热锻造的过程中,模具的使用寿命大大缩短了热循环,过度金属流动和减少模具硬度 2 。如今,制造成本取决于模具寿命,如何可以延长产品寿命减少在热锻过程中的任何种类的内部和外部缺陷。分包商和供应商越来越大的压力下,对于降低成本,成为了重要组成部分。这些要求在汽车行业更为关键。因此,提高技术在材料科学和冶金领域,以及在模具设计中是重要的。计算机辅助设计(CAD)和数字模拟的知识也变得非常有帮助的。在锻造业,模具成本可达到约50在组成部分中。因此,很明显,成本的降低,需要的工具的优化,特别是,在性能和使用寿命的提高3。在热锻造过程中,锻造工具不仅受到机械应力,也能引起热循环和连续锻造机械应力。适当地选择模具制造技术和模具材料和确定,在相当大的程度,影响金属模具的使用寿命。模具可能需要被替换为一些原因,如由于磨损的尺寸变化或塑性变形,表面光洁度变差,润滑的击穿,开裂或破损4。在金属成形工艺中许多研究人员已经研究了对模具使用寿命的工艺条件的影响5-7。由于热锻模具的热软化的使模具表面硬度下降。此热软化效应加速模具故障8。模具使用寿命的限制因素,可以在热锻过程中同时或单独出现。由于工艺或产品的不同特性,模具使用寿命降低可以通过磨损,或通过塑性变形9。本研究开发了两种方法来估算模具使用寿命。其一是,可以预测一个管芯的塑性变形的方法,另一种是计算模具磨损量。这些方法已被应用于评估热锻工序对于汽车部件的模具使用寿命,最大的生产量,它描述模具使用寿命将根据初始模具温度和成形速度的变化进行评估。2.估计模具的使用寿命的方法本研究开发了两种方法用于估计模具的使用寿命在热锻过程。其一是,可以预测在模具的塑性变形的方法;另一种是用于计算研磨工具磨损1.1. 模具使用寿命的基于塑性变形 在热锻造过程中,由于金属模具和热变形材料之间的接触使模具的温度升高。温度上升速率可以归因于几个因素,如金属模具和钢坯的初始温度,接触时间和压力,模具材料和表面处理的条件。诱导这种温度上升的热软化逐渐减小模具的硬度,并最终导致模具的塑性变形。8在高温下较长时间的接触引起模具表面硬度减少。为了考虑在估计模具使用寿命抵抗塑性变形的热软化作用,需要引入回火参数,M如式(1),其表示模具硬度变化对接触温度和时间连续锻造循环的效果9:其中,T是回火温度(K),C是具有约为20碳钢,t是回火时间。另外,从开始变形,直到完成锻造部件,在一个周期锻模表面的变化,所以引进等效温度是必需的。等效的温度,可以近似地表示为如图方程 ( 2 ) :这里,是在一个锻造周期的最高温度和最低温度,分别为。估计模具使用寿命为热软化,回火时间t,塑性变形公式(1)将被替换的硬度保持时间th,其中,th为初始模具硬度由热软化逐渐减少了达到临界硬度的时间,如图式中的时间( 3 ):其中,模具硬度的M值等于模具的屈服强度时的硬度。当材料是一个完美的塑料,材料的硬度(HRC)为约3倍的材料的屈服强度10。热加工模具材料,从热软化实验得到的主要回火曲线示H13于图.1。实际工作完成模具淬火在1030,然后它有第一回火为在5503小时,并在600的第二回火3.5小时。52时模具表面的混合物作离子氮化处理14小时。图. 1.主要回火曲线H13的因此,估计模具使用寿命认为硬度保温时间,第一次和第二次淬炼的时间,可以得出如下公式:其中T1,T2是第一和第二回火温度,t1,t2是硬度保持时间,Teq分别是第一和第二Myield值。为了计算硬度保持时间,有效应力和等效的温度可以从刚塑性有限元分析而获得。 Myield值可以从主回火曲线来确定。 t1和t2代入方程(4),得到硬度保持时间。最后,精加工模具的使用寿命除以硬度保持时间由一个锻造周期时间进行计算,因而其模具使用寿命被表示为可能的最大的生产量。用于估计模具使用寿命受塑性变形的方法的概要示于图2。图.2 流程图塑性变形分析。图.3 流程图的磨损分析1.2. 模具使用寿命的基于模具磨损磨损被定义为从一个表面上的故意去除的材料,如工程部件的研磨和抛光,并且当机器组件处于相对运动发生的材料磨损11。在热成型中,模具钢应具有高的热硬性,并应长时间保留这硬度在高温下。在金属接触时,影响模具磨损的因素包括接触中温度和表面的粗糙度,模具材料的硬度,模具表面正常压力,接触金属之间的滑动距离,及润滑的条件下等,模具磨损影响尺寸精度和产品的过程中热锻工艺的表面光洁度12,13。图.4 形状和产物和精加工模的尺寸图.5 主轴产品工艺设计在这项研究中,以预测在金属成形过程中金属模的磨耗轮廓,Archard磨损模型被应用于如图方程(5)14:其中V是磨损深度,k是磨损系数,P是在模具表面上的正常压力,l是滑动距离,h是模具的表面硬度。估计其模具使用寿命基于模具磨损时,硬度变化在模具的高温和接触时间增加时表面层的磨损量相对增加。磨损的公式如(6),通过考虑管芯深度方向上的磨损硬度变化开发的。常压(N),滑动速度(Vs),并在管芯表面上的温度分布是从刚塑性有限元分析来计算,并且从磨损试验得到的磨粒磨损的允许量和表面硬度的临界值和热软化实验。这是由磨损量与临界值进行比较。如果磨损的量超过了允许值的情况,并且其硬度在模具磨损表面仍大于临界值,则磨粒磨损分析将重复,直到模具磨损的累计量达到允许值。最后,磨损量其表达模具使用寿命磨损分析的总数进行测定吗,用于估计模具使用寿命基于磨粒磨损的方法的流程图表示在图3 。3.分析及结果图4显示在热锻基础上分析塑性变形和磨损,一个汽车零部件,主轴的一部分,是生产的三个阶段组成的破坏和两个向前/向后热锻行动,图5显示了热成形主轴工艺设计的一部分结果的。图.6 最终产品的损伤因子图.7 初始模温的温度分布此产品高度320毫米,131毫米最大直径挤压部分。这种离散的部分需要高精度的机加工。不幸的是,磨料磨损或管芯的塑性变形发生在所述台阶式拐角如图所示如在点1,2点图.4,这部分的模具使用寿命取决于这些台阶角热锻造过程中的初始形状和尺寸的的变化。估算模具使用寿命的变化成形的解析条件和过程变量的列于表1和表2中。损坏值从有限元分析获得最终阶段的分布示于图.6,这些值多出现两个台阶式拐角。损伤因子可以用于预测裂缝中形成15,16。图.8 初始模温的节点力和速度分布因此,这些角部的损伤程度可以直接影响模具使用寿命。当初始模头温度低时,它可能会影响产品的质量。当初始模头温度高时,模具的硬度降低。当形成速度变快时,热变形材料和模具之间的接触时间变短,等效温度变低。初始模温控制和变形速度的选择对模具寿命非常重要。图.9 初始模温度对有效压力和磨损深度影响3.1 最初的模具温度的影响在金属成形过程中,塑性变形和摩擦有助于热量产生。在这个过程中可以影响润滑条件,并影响模具寿命,最终产品的性能,生产速率4。首先,当初始模头温度高时,钢坯的内外之间的的温度差变小,并且这个温差小有助于金属流动。另一方面,高的表面温度可能降低模具使用寿命。但模具表面的低温会干扰金属流动,并导致表面缺陷。如可以看到的图.7,在两个上模具阶梯角表面(点1,2)的温度增加是不同的,由于初始模具温度的影响,对于相同的锻造工艺。点1处初始模具温度400,模具温度最初升高,但最高温度低于200或300下。此外,这些结果清楚地表明点2处温度梯度为初始模具温度400有非常大的节点力和速度的分布。图.8可以看出,初始模具温度的升高作用在模具表面节点力减小,而模具材料表面随着初始模头温度升高工件附近的速度增加。这样做的原因是,在金属的流动速度随着温度的升高而提高。磨粒磨损和装订模的应力分析的结果示于图.9,当初始模具温度为400,磨损深度()2点是近似1.898毫米约在200时的4倍。这并不奇怪,因为模具和工件之间的相对速度点2处为初始模具温度400比为200或300更高。此外,作为初始模具温度升高时,钢的模具的表面附近的硬度降低。图.10 温度分布的形成速度模具使用寿命估算根据初始模具温度,塑性变形和磨损结果总结在表3和表4中。初始模具温度升高时,生产量下降。影响最大的生产量的可能是受磨损比塑性变形更高。通常,在较高的温度钢的屈服强度降低,屈服强度也依赖于现有的热处理。高初始模温会导致模具热软化硬度减少。最初的硬度越高,在各种温度下的屈服强度更大。从结果来看,模具寿命从塑性变形引起的模具磨损比从初始模具温度方面磨损更为重要。图.11 节点力和速度分布形成速度3.2. 成形速度的影响当变形速度变快,成形周期时间大大缩短,而模具和工件之间的变形载荷增加。可以看出图.10,在两个上模具的温度阶梯角表面(点1,2)增加不同,由于形成速度的影响,对于相同的锻造工艺。成形速度250毫米/秒,模具温度逐渐增加,但最高温度低于300毫米/秒以上。此外,温度梯度用于成形速度为300mm / s是点2处。图.12 有效的压力和磨损深度形成速度节点力和速度的分布图.11.可以看出,作用在模具表面的节点力在模具材料表面随着初始模具温度升高附近的成形速度会随着增加。这样做的原因是,金属的流动增加成型速度。磨粒磨损和应力分析的结果如图.12,当形成速度为300mm/s时,磨损深度()点2处大概是1.261毫米,约为在200毫米/秒时的3倍。当形成速度增加时,模具使用寿命由塑性变形变得更长。但它的寿命相对磨料磨损是短的。根据成型速度模具使用寿命推定结果示于表5和6中。当成形速度为200毫米/秒,由于接触时间长引起的局部高温,模具的塑性变形发生在台阶角(点1,2)。当成形速度增大,模具使用寿命基于台阶式拐角塑性变形的提高是通过局部低温和短接触时间。当形成速度增加,模具使用寿命基于磨损减少。从结果来看,模具寿命在磨损造成的比从塑性变形更重要,在形成速度方面上。4.结论在这项研究中,有两种用于估计热锻模具使用寿命方法,通过塑性变形和磨损,且这些适用到预测的产品质量,根据两个主要的过程变量,成型速度和初始模具温度。通过对建议方法的应用,得出以下结论获得。1)模具使用寿命的降低由于热锻造局部温度上升导致, 通过模具的热软化和塑性变形影响磨料磨损。当形成速度增加,磨料磨损减少造成其模具使用寿命增加。2)当初始模具温度升高,塑性变形和磨损降低模具使用寿命增加,尤其是塑性变形似乎是对模具使用寿命起主要限制因素。3)当形成速度增加,模具使用寿命引起塑性变形,提高在台阶拐角的接触时间,另一方面,它的寿命造成磨料磨损减短。致谢这项工作是通过釜山国立大学的ERC/ NSDM和韩国科学技术部支持的国家研究实验室(NRL)进行的。参考1 K. 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Kim, Application of artificial neural network and Taguchi method to perform design in metal forming considering workability, Int. J. Machine Tools Manufact. 39 (1999) 771785. 设计说明书(XX)作 者: 学 号: 学院(系、部): 专 业: 题 目: 投影仪镜头舱盖注射模具设计 指导者: 评阅者: 2XX年 4月 南 京2 开题报告学生姓名学 号专 业指导教师姓名职 称所在系部课题来源自拟课题课题性质课题名称投影仪镜头舱盖注射模具设计毕业设计的内容和意义1主要内容: (1)选题阶段,根据老师要求,收集和查阅有关资料,最后确定选题。在开始设计阶段,收集和查阅与本次设计相关的资料;(2)掌握塑料的使用性能和用途。完成与模具相关资料的外文翻译。(3)使用UG软件进行模具型芯和型腔的分模,使用Moldflow对模具进行模流分析,优化模具设计结构。完成模具的2D总装图和若干零件图的绘制。掌握流道平衡设计。(4)学习和熟练掌握计算机的各种辅助软件,完成本次模具设计所需的技术报告。(5)对设计过程进行总结,完成毕业设计说明书。2毕业设计的意义:毕业设计是教学过程的最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节。通过毕业设计,能使学生综合应用所学的各种理论知识和技能,进行全面、系统、严格的技术及基本能力的练习。通常情况下,毕业设计是在教师的指导下,运用已学的知识、独立进行科学研究活动,学会分析和解决学术问题的方法,锻炼解决某一学术问题的能力。是对我们的知识能力进行一次全面的考核,同时也是对我们进行科学研究基本功的训练,培养综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力,为以后工作打下良好的基础。进行毕业设计是对我们进行最后一次知识的全面检验,是对我们基本知识、基本理论和基本技能掌握与提高程度的一次总测试,这是进行毕业设计的第一个目的。我们在学习期间,已经按照学校的规定,学完了公共课、基础课、专业课以及选修课等,每门课程也都经过了考试或考查。学习期间的这种考核是单科进行,主要是考查我们对本门学科所学知识的记忆程度和理解程度。但毕业设计则不同,它不是单一地对我们进行某一学科已学知识的考核,而是着重考查我们运用所学知识对某一问题进行探讨和研究的能力,是培养我们综合运用所学的基础理论、专业知识、基本技能,研究和解决问题的能力。是让我们对四年所学知识和技能进行系统化、综合化运用、总结和深化的过程。通过这个过程,锻炼了我们的思维能力、动手能力,并加深了我们掌握知识的深度模具做为工业之母,其重要性无需多言,包括我国在内的众多国家都将其单列出来作为一个大的行业,而随着塑料制品的大规模应用,塑料注射模具更在这一行业中占了很大的比例。但很可惜的是,由于历史的原因,我过在这一行业,与西方发达国家之间有着很大的差距,但这种差距并非不可弥补的,做为21世纪的国家青年,从大一开始,我就决定为此而努力,所以现在,我理所当然的选择了注射模具毕业设计这一课题。毕业设计的内容和意义文献综述我这次毕业设计的课题具体说是投影仪镜头舱盖塑料模具设计,投影仪镜头舱盖属于办公用品的一部分,具有复杂的曲面,要求有良好的尺寸精度。因此,分型面,水路,浇口的位置要选择适当,需要借助UG软件进行分模设计,然后进行模流分析,并完成模具的2D总装图和若干零件图的绘制。我感觉此次课题所需的知识已经超出我目前所拥有的知识,但是,正是因为这样,这些实践将对我今后的工作益处甚多。在大学期间,我努力学习本专业知识,打下良好的理论基础,并系统学习过Moldflow,AutoCAD,UG等软件,但是我觉得这些还是远远不够的。没有经过实践的检验,一切都是纸上谈兵。只有通过毕业设计,才能更深切的理解,更灵活的运用这些专业知识。至于那些软件,也只有通过设计过程中的反复运用,才能熟练运用。通过本次设计,应使我在下述基本能力上得到培养和锻炼: 一般塑料制品的分析能力; 一般塑料制品成型模具的设计能力; 塑料制品的质量分析及工艺改进、塑料模具结构改进设计的能力; 运用各种辅助设计软件,与模具设计相结合。在本次投影仪镜头舱盖模具设计毕业设计中,我可以随时发现自己在每一步设计中的不合理处,会找出各种解决方案让设计趋于合理,同时掌握了最先进的设计,加工及分析技术,提高了学生的学习兴趣和创新能力,使毕业设计真正成为了实际工作前的一次全过程模拟。模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业,日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品 中,60-80%的零部件,都要依靠模具成形。模具工业在国民经济中占重要地位,模具工业是高新技术产业的一个组成部分,是高新技术产业化的重要领域,模 具工业地位之重要,还在于国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑,都要求模具工业的发展与之相适应。我国现代模具工业起步较晚,但在各级政府的支持下,经过“六五”(后两年)以来近30年的发展,已经建立起了较为完整的模具工业体系;技术水平也有了长足 进步,部分模具的设计制造水平进入了国际先进行列;我国模具的生产能力受制造业快速发展的需求拉动,也得到了快速增加,销售额从改革开放初期的20亿元, 快速增加到2011年的1240亿元;进入21世纪,我国模具水平和生产能力的提高以及国外发达国家制造业转移,推动了我国模具大步走向国际市场,我国模 具出口额从1999年的1亿美元,快速增加到2011年的30亿美元,年平均增速超过20%。2012年1-12月全国模具累计总产量 21,140,392.82套,同比增长46.58%。2013年1-12月全国模具累计总产量14298376套。2014年1-6月全国模具产量为 5,941,003套,同比增长-18.25%。目前,我国模具产业正在从较发达的珠三角、长三角地区向内地和北方扩展,在产业布局上出现了一些新的模具生产较集中的地区,有北京、天津、黄骅模具城、长文献综述沙、成渝、武汉、皖中等地区,模具集聚发展成为新特点,模具园区(城、集聚地等)不断涌现。在东部地区,已形成昆山、无锡精密模具产业集群生产基地;泊 头、芜湖汽车模具产业集群生产基地;宁波、黄岩、深圳、东莞大型、精密模具产业集群生产基地。 模具的下游行业主要集中在制造业的生产性需求中,与固定资产投资的直接相关度较小。而在基础设施和房地产为主要内容的固定资产投资未来面临降速,制造业固定资产投资有望保持较高增速的情况下,模具市场将具有更旺盛的下游需求。十二五期间,模具市场总的趋势平稳向上。目前国内市场对中高档模具的需求量很大,但要求国产模具必须在质量、交货期等方面满足用户的需求。而且,家电、汽车、塑料制品行业对模具需求最大。国际市场方面:近年来,工业发达国家的人工费用增加,其正向发展中国家特别是东南亚国家转移。其国内以生产高、精模具为主,人工劳动投入量大的模具依靠进口解决。因此,中低档的模具国际市场潜力十分巨大。只要国产模具的质量能够有提高,交货期能够保证,模具出口的前景是十分乐观的。此外,国际市场对架及模具标准件的需求量也很大。精密模具的精度一般为5微米,随着时间的推移,模具的精度将会越来越高。现在已达到23微米,不久1微米精度的模具将上市。这要求超精加工。模具产业将日趋大型化。这是由于模具成型的零件日渐大型化和高生产效率要求而发展的一模多腔所造成的。模具行业多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外,还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务,对钢材的性能要求也越来越高。随着经济的发展,模具工业日益发达,许多行业对于模具的要求也在开始变精密模具行业前景一片广阔,精密模具市场出现供不应求的状况。然而我国模具行业生产的高中低端的比例极不平衡,这非常不利于我国模具行业的发展。亟需加快结构调整速度,发展高端市场部分,与国际市场同步。相比以前,我国模具工艺技术水平有着很大的提高,但是国内模具行业生产的高中低端的比例极不平衡,这非常不利于我国模具行业的发展。尽管这几年来,我国模具行业结构和体制已经作出了很大的改变,主要表现为:中高档模具、大型、精密、复杂、长寿命。但是由于我国中低档的模具需求量过大,而中高档模具却自配率不足60%.不难看出,其中的不合理。它们主要表现在以下几个方面:一, 模具钢材等制约因素;二, 标准化水平有待提升;三, 高端模具人才急需培育;四, 加快模具产品结构调整的步伐;文献综述研究内容五, 加大投入以强化创新能力;六, 促进模具企业间联合重组;七, 海外市场开拓有待深化。面对世界模具市场尤其是高端市场这一前景广阔的大蛋糕,谁都会心动。针对模具业的发展现状,研发相关模具机床产品,以抢占市场。参考文献1吴梦陵,张珑.Moldflow应用基础电子工业出版社,20102陈志刚.塑料模具设计M北京机械工业出版社 20023李学锋注射模具设计与制造高等教育出版社,20104屈华昌塑料成型工艺与模具设计高等教育出版社,20075冯炳尧.模具设计与制造简明手册M.上海:上海科学技术出版社,2005.6黄虹.塑料成型加工与模具M. 北京:化学工业出版社,20047李志刚.中国模具设计大典(第一卷)M.南昌:江西科学技术出版社,20038Hant JH,Requicha AAG.Modeler-independent feayure recognition in a distributed environment.Computer-Aided Design,1997,30 (6):453-5639Han JH,Requicha AAG.Aristides A G Requicha.Feature Recognition from CAD Models. IEEE feature Article,1998,18(2):80-94 10Ming-Chih Huang,Ching-ChihTai.The effective factors in the warpage problem of an injection-molded part with a thin shell feature.Journal of materials processing Technology,2001,31(5):110(1):1-9.11Wohler T.3D Digitizing for Engineering Computer Graphics World,1995,18(2):1-31设计、研究思路:本毕业设计分以下步骤进行;(1)查阅相关资料,了解所要设计的产品;(2)分析设计制品的结构,初步完成该制品模具设计的基本结;(3)熟悉各类软件,如AutoCAD,UG,Moldflow等;(4)跟老师沟通,查漏补缺; (5)完成毕业设计的一系列任务;2课题研究的主要内容:图2.1为投影仪镜头舱盖零件图,零件虽不大,但有着复杂的外形,在设计过程中应该从产品的结构特点和模具的制造加工工艺出发尽量简化模具的结构。投影仪镜头舱盖材料为ABS,产品收缩率为0.5%,生产批量为大批量,要求塑件表面光滑无熔接痕,塑件精度为MT4级。研究内容图2.1 投影仪镜头舱盖零件图由于零件的外形尺寸一般,为了提高生产效率,故采用一模两腔成型。为避免分模的接合痕迹留在塑件的表面而影响外观,模具的分型面设置在横截面积最大处,也就是顶面的下曲面。由于塑件的下部有倒扣,必须采用斜顶方式成型。3解决的关键问题本塑件主要有一个曲面结构,一个卡扣,及两个倒扣组成。有可能遇到的主要问题:1)确定型腔的数目;2)选择分型面;3)确定型腔的布置方案;4)确定浇注系统; 5)确定脱模方式;6)确定调温系统结构; 7)确定排气形式; 8)决定注射模的主要尺寸;9)选用标准模架。这些问题都是设计该模具的关键问题,在设计过程中,本人将通过查阅有关文献资料来解决。4预期成果(1)开题报告一份、外文翻译资料一份;(2)3D开模图一份;(3)2D装配图一份和零件图若干份(不少于3张A0图纸);(4)毕业设计说明书一份;(5)优化模具设计结构报告;(6)PPT一份。研究计划第一周 调研、图书馆查找与毕业设计有关资料;第二周 熟悉模具设计方法和现代模具加工技术;第三周 撰写开题报告;第四周 英文文献资料的翻译;第五周 熟悉CAD及UG软件的使用;第六周 模具结构方案的确定和设计;第七周 开模3D图完成;第八周 模具技术要求、订料表的完成;第九周 2D总装图的绘制及修改;第十周 若干零件图的绘制及修改;第十一周 完成熔体模拟流动分析,优化模具设计结构;第十二周 制作PPT,准备毕业答辩。特色与创新近年,随着计算机技术的飞速发展,模具CAD/CAM/CAE技术及其应用日趋成熟,模具CAD/CAM/CAE技术日益深入人心,并且发挥着越来越重要的作用。因此,对于模具设计是必不可少的技术。在本次毕业设计,本人将全部应用CAD/CAE/CAM技术来设计与制造模具。在模具设计方面,应用UG软件对模具型芯和型腔进行3D分模,并用AutoCAD完成2D总装图;使用MOLDFLOW软件对注射成型过程进行了3D数值模拟,从而优化了模具结构。指导教师意 见 指导教师签名: 2015年 1 月 21 日教研室意见 主任签名: 2015 年 1 月 22日学院(系部)意见 教学院长(主任)签名: 2015年 1 月 23日设计题目设计题目投影仪镜头舱盖模具设计投影仪镜头舱盖模具设计设 计 人:XXX指导老师:XXX塑件展示塑件展示名称:名称:投影仪投影仪镜头舱盖镜头舱盖材料:材料:ABSABS塑料塑料数量:大批量生产数量:大批量生产要求:塑件表面光滑无熔要求:塑件表面光滑无熔接痕。接痕。塑件精度为塑件精度为MT4MT4ABSABS材料性能材料性能 ABS具有优良的综合物理和机械性能,极好的低温抗冲击性能。尺寸稳定性。电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性、成品加工和机械加工较好。自述内容自述内容1、设计的主要目的2、设计的主要内容3、总结一、设计的主要目的一、设计的主要目的 熟悉模具设计过程、通过毕业设计,能使学生综合应用所学的各种理论知识和技能,进行全面、系统、严格的技术及基本能力的练习。熟悉并掌握Auto CAD、UG、Word以及PPt等常用软件的应用 培养综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能来分析、解决实际问题的能力和进行科学研究的初步能力 1 1、设计任务、设计任务一份开题报告设计一套完整的3D图并出2D工程图一份毕业设计说明书二、设计的主要内容二、设计的主要内容1)确定型腔的数目;2)选择分型面;3)确定型腔的布置方案;4)确定浇注系统;5)成型系统的确定;6)确定调温系统结构;7)确定排气形式;8)确定推出机构9)决定注射模的主要尺寸;10)选用标准模架。1、确定型腔的数目考虑到该塑件是大批量生产,经济精度为MT4级,塑件形状一般,质量较小,塑件结构尺寸较小,所以采用一模两腔。这种模具结构制造方便,生产效率高,塑件成本低。2、选择分型面1、分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处。2、分型面的选择应有利于塑件的留模及脱模 3、保证塑料件的精度要求 4、满足塑件外观的要求5、便于模具的制造 6、减小成型面积 7、增强排气效果 8、应使侧抽芯行程较短 3、确定型腔的布置方案制造成本多腔模高于单腔模,但是由于塑件大规模生产,我选用一模两腔的型腔排布4、浇注系统设计、浇注系统设计浇注系统对塑胶模具有重要影响,浇注系统的位置以及尺寸决定了注射压力的损失、热量的散失和摩擦的损耗大小以及充填速度。良好的浇注系统设计是模具成功与否的关键之一。4.1、模流分析数据的建立CAE模流分析模型建立:将UG中建立的工程文件的三维模型数据以STL格式导入到项目中,划分网格后,进行相应的操作。4.2、最佳浇口位置、最佳浇口位置浇口位置方案:在制品及模具设计中,是否有合适浇口位置直接影响到制品设计的工艺性质量和模具设计制造的可实现性及成型工艺。因此浇口位置方案应有充分考量并实现方案的优化,浇口位置设置在制品底面。4.34.3、主流道系统设计、主流道系统设计1 主流道的尺寸2 主流道浇口套套的形式3 浇口套的设计4.44.4、分流道系统设计、分流道系统设计3.1 主流道的尺寸3.2 主流道衬套的形式3.3 浇口套的设计1、主流道;2、分流道;3、浇口;4、冷料穴;5 5、成型零件设计、成型零件设计 构成模具型腔的零件叫成型零件。通常包括凹模、型芯、镶块、各种成型杆和各种成型环。由于成型零件直接与高温高压的塑料接触,受高速料流的冲刷,并在脱模时与塑件发生摩擦,因此,要求它有足够的强度、刚度和耐磨性能,达到足够的精度和表面粗糙度。成型零部件的结构设计主要应在保证塑件质量要求的前提下,从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。5.1 确定模具结构形式本模具的结构形式采用的是一模二腔,由于产品有内扣,所以采用斜顶机构。5.1 确定模具结构形式 型芯采用整体嵌入式 型腔采用整体嵌入式,并设有镶件。5 5、2 2成型零件设计成型零件设计塑件的体积计算利用UG软件进行三维实体建模,并可直接通过软件进行分析,查询到两个塑件的体积为:V件=22.35X2=44.7 cm3 我们可以按照前面的分析为一模两腔,根据经验初略定为浇注系统的质量为总质量的20%,所以塑件和浇注系统的总体积为:V件=1.244.7=52.64cm35.35.3、注塑机选择注塑机选择 根据前述的ABS的成型性能及制件的形状特点,结合生产的实际需要,采用一模两腔的模具结构。考虑到外形尺寸、对塑件原材料的分析以及注射时所需的压力情况,采用卧式注射机,初选螺杆式注射机:G54-S-200。6 6、冷却及排气系统设计1为了更好的获得塑件质量,需设计水路2排气系统,利用模具分型面或模具零件间的配合间隙自然地排气。7、导柱导向与推出机构的设计1、导柱导套设计,模具的导柱导向机构用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。7.1、推出机构设计n塑件的推出机构,注射成型每一循环中,塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱出,完成脱出塑件的装置称为脱模机构,也称顶出机构。8 8、模架的选用、模架的选用 通过校核计算:选用DA3050-60*80*90 的标准模架 模具高度为:290mm9 9、工作原理、工作原理三、总结三、总结 在设计过程中,遇见许多问题,由于本人经验不足以及设计模具的复杂性,这段时间内,在老师和同学的帮助下完成了本次设计,但本课题还有一系列的研究,其中存在的不足,敬请各位老师批评指正。谢谢!向所有关心、帮助和支持我的老师和同学表示衷心的感谢,祝他们工作顺利,万事如意!谢谢各位谢谢各位 老师指正老师指正
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