1910_柜式空调下面板注塑模三维设计与模拟仿真

1910_柜式空调下面板注塑模三维设计与模拟仿真,空调,面板,注塑,三维设计,模拟,摹拟,仿真 黄河科技学院本 科 毕 业 设 计 任 务 书工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 08 级 3 班学号 080105606 学生 袁学其 指 导 教 师 孙 光 华 毕业设计题目 柜式空调下面板注塑模三维设计与模拟仿真 毕业设计工作内容与基本要求（目标、任务、途径、方法，应掌握的原始资料（数据） 、参考资料（文献）以及设计技术要求、注意事项等）一、工作内容： 查阅相关资料，熟悉毕业设计的内容； 完成与课题相关的文献综述、文献翻译（英译汉）和开题报告； 确定模具的结构型式； 确定模具各元件的参数 对某些模具元件做必要的计算或校核； 建立模具各元件的三维模型与模具装配模型； 模具工作原理模拟与工作过程仿真动画制作 模具零件图与装配图绘制； 按照规定的格式要求，撰写毕业设计说明书一份和软件使用说明书一份。 二、基本要求 查阅文献资料不少于 12 篇，其中外文资料不少于 2 篇；文献综述不少于 3000 字，外文文献翻译不少于 3000 字； 所设计的模具结构正确合理； 所生成的模具零件图与装配图符合国家标准； 模具工作原理与工作过程的动画模拟逼真； 所有毕业设计文档均需刻入光盘上交； 毕业设计说明书格式规范。 三、主要参考文献： 1 王隆太 机械 CAD/CAM 技术北京：机械工业出版社，20052 仲梁维计算机辅助设计与制造 北京：北京大学出版社，20063 孙光华工装设计.北京：机械工业出版社，20044 单泉等Pro/E 参数化设计从入门到精通北京：机械工业出版社， 20085 蒋晓Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 中文版标准实例教程 北京：清华大学出版社，20106 林清安 ProENGINEER 野火 3.0 中文版动态机构设计与仿真北京：电子工业出版社，2007四、时间安排：1-4 周 明确设计任务，搜集并熟悉设计相关资料，完成开题报告、文献翻译、文献综述及总体方案设计，熟悉相关软件的使用5-6 周 确定模具的结构形式，设计模具各元件；7-9 周 建立模具各元件的三维模型与模具装配模型。10-11 周 模拟与仿真动画制作；完成模具零件图与装配图绘制12 周 撰写与整理毕业设计说明书与软件使用说明书13 周 修改毕业设计说明书、资格审查等14 周 准备答辩毕业设计（论文）时间： 2012 年 2 月 13 日至 2012 年 5 月 15 日计 划 答 辩 时 间： 2012 年 5 月 19 日专业（教研室）审批意见：审批人签名：黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 （ 文 献 翻 译 ） 第 1 页特征建模分析和设计模具文摘CAE系统用于模具的产品分析以及设计制造，CAE系统使分析更有效率。因此,为了获得适当的抽象模型,设计者必须简化和抽象模型的每一个部分。 鉴于这种思路,给出了一种基于特征建模的全新方法基于multi-abstraction的建模系统。 在这个系统中,几何模型的计算机辅助设计和计算机辅助制造并入单个模型表示。然后,对于一个给定的产品，进行细节、抽象、简化模型并立即分析产品性能。使得设计与分析模型同时进行。这样一来，产品的设计和开发可以同时进行。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 （ 文 献 翻 译 ） 第 2 页1 塑料件简介1.1 塑料模具在很多地区都已经广泛使用，特别是近年来已经有专业的CAD系统用于塑料模具设计,同时开发出CAE系统,可以用于模拟注塑成型过程以发现的产品的缺陷。完整的设计过程中采用先进的CAD、CAE技术，这种系统如图1所示。在初步设计阶段,专业的CAD系统可提高设计效率，同时在结构分析和成型仿真过程中利用CAE系统初步验证设计的可行性。如果仿真结果不满意,设计缺陷会反馈回CAD系统。直到功能要求令人满意为止。传统上CAE用于三维成形和仿真,如图2所示。图1 .使用传统设计的生产工艺黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 （ 文 献 翻 译 ） 第 3 页图2 三维仿真注塑模1.2成型模拟和结构分析:解决这一问题主要有两种模式，一个是发展能够接受实体模型几何输入的仿真软件,另一个是开发一个可以把实体模型转化为抽象数据库的电脑程序。在solid-based仿真软件包中,虽然努力的把固体模型抽象化,模拟时间明显减少，缩短了设计时间,但仍然必须删除一部分特征，这就造成了产品的不完整。经过专家学者的努力，自动化改造中的轴变换功能得到了令人满意的结果，但美中不足的是自动化改造项目经常需要进一步修改模型的细节部分以满足理想化的仿真方法。虽然solid-based模拟方法最近很流行,但是传统的medial-surface-based仿真方法仍在使用,因为该方法更快速且准确性好。因此,无论使用哪一种成型方法，设计者都可以很容易设计模型,大大减少了产品设计制造的时间。2 相关工作计 算 机 辅 助 设 计 （ Computer Aided Design） ， 运 用 计 算 机 软 件 制 作 并 模拟 实 物 设 计 ， 展 现 新 开 发 商 品 的 外 型 ， 结 构 ， 色 彩 ， 质 感 等 特 色 。 随 着 技 术的 不 断 发 展 计 算 机 辅 助 设 计 应 该 不 仅 仅 适 用 于 工 业 ， 还 被 广 泛 运 用 于 平 面 印刷 出 版 等 诸 多 领 域 。 它 同 时 涉 及 到 软 件 和 专 用 的 硬 件 。 设 计 者 很 早 就 开 始 使 用 计 算 机 进 行 计 算 。 有 人 认 为 Ivan Sutherland 在 1963 年 在 麻 省 理 工 学 院 开 发 的 Sketchpad 是 一 个 转 折 点 。SKETCHPAD 的 突 出 特 性 是 它 允 许 设 计 者 用 图 形 方 式 和 计 算 机 交 互 :设 计 可 以用 一 枝 光 笔 在 阴 极 射 线 管 屏 幕 上 绘 制 到 计 算 机 里 。 实 际 上 ， 这 就 是 图 形 化 用户 界 面 的 原 型 ， 而 这 种 界 面 是 现 代 CAD 不 可 或 缺 的 特 性 。 最 早 的 应 用 是 在 汽 车 制 造 、 航 空 航 天 以 及 电 子 工 业 的 大 公 司 中 。 随 着 计算 机 变 得 更 便 宜 ， 应 用 范 围 也 逐 渐 变 广 。 3.系统设计3.1 功 能 简 介CAE（ Computer Aided Engineering） 是 用 计 算 机 辅 助 求 解 复 杂 工 程 和 产 品结 构 强 度 、 刚 度 、 屈 曲 稳 定 性 、 动 力 响 应 、 热 传 导 、 三 维 多 体 接 触 、 弹 塑 性等 力 学 性 能 的 分 析 计 算 以 及 结 构 性 能 的 优 化 设 计 等 问 题 的 一 种 近 似 数 值 分 析黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 （ 文 献 翻 译 ） 第 4 页方 法 。3.2 设 计 和 分 析其 基 本 思 想 是 将 一 个 形 状 复 杂 的 连 续 体 的 求 解 区 域 分 解 为 有 限 的 形 状 简 单的 子 区 域 ， 即 将 一 个 连 续 体 简 化 为 由 有 限 个 单 元 组 合 的 等 效 组 合 体 ； 通 过 将连 续 体 离 散 化 ， 把 求 解 连 续 体 的 场 变 量 （ 应 力 、 位 移 、 压 力 和 温 度 等 ） 问 题简 化 为 求 解 有 限 的 单 元 节 点 上 的 场 变 量 值 。 此 时 求 解 的 基 本 方 程 将 是 一 个 代数 方 程 组 ， 而 不 是 原 来 描 述 真 实 连 续 体 场 变 量 的 微 分 方 程 组 ， 得 到 的 是 近 似的 数 值 解 ， 求 解 的 近 似 程 度 取 决 于 所 采 用 的 单 元 类 型 、 数 量 以 及 对 单 元 的 插值 函 数 。4 基于注射成型设计部分模型包含的特征和几何信息主要的形状特征是倒扣,排骨,加强筋，洞等加固或装配产品的结构。几何模型所代表是一个序列的运算特征。模型一个例子如图黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 （ 文 献 翻 译 ） 第 5 页图3 产品实例图4 模型的建模过程5理想化模型建模包括两个阶段:细节处理和基于特征建模。采用多分辨率的基于实体模型的建模技术采用不同LODs去除方法，最先进的多分辨率建模技术是选择性的布尔运算。前沿的建模技术采用了不同LOAs降维，去除细节的过程就是理想化模型的过程。用户使一些实体模型的简化后,能够更容易且准确地分析零件应力和应变的过程,但是零件的详细的特征会被隐藏。6结论我们提出了一种新的方法,在不同的地方,模型设计和分析同时进行并且创建合并成一个NMT模型,进行具体的细节和模型的抽象处理。这是原来的技术难于实现的。此外我们还提供了单内核的NMT建模,采用面向对象的编程技术,允许用户定义,为实现同步工程准备。然而,为了取得更大更先进的CAD / CAE系统,接下来需要大量的工作 (1)整合函数用以限制建模的边界位置；(2)特征库需要更全面更丰富的资料；(3)研发更广泛的数据库，用以插入已经定义的函数(4)加入人工智能化，是产品分析和现实挂钩黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 （ 文 献 翻 译 ） 第 6 页参考文献1 单泉等.Pro/E 参数化设计从入门到精通.北京：机械工业出版社，2008.2 张继春.Pro/E 二次开发实用教程.北京：北京大学出版社，2003.3 伍云辉. 3DSMAX7.0 动画教程.西安：西安电子科技大学出版社，2008.4 管耀文.Pro/E 机构仿真运动实例精讲.北京：人民邮电出版社，2007.5 二代龙震工作室.Pro/E 高级设计.北京:电子工业出版社, 2008.6 陈栩雪.Pro/E 设计教程.北京：冶金工业出版社，2005.7 程才，王启付.基于知识的三维参数化建模方法研究J.机械科学与技术.2003.8 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计. 机械工业出版社，19959 彭建声. 简明模具工实用技术手册. 机械工业出版社，199310 唐志玉. 模具设计师指南. 国防工业出版社，199911 塑料模设计手册编写组. 塑料模设计手册. 机械工业出版社，199412 贾润礼，程志远. 实用注塑模设计手册. 中国轻工业出版社，200013 廖念钊. 互换性与技术测量. 中国计量出版社，199114塑料模具技术手册/塑料模具技术手册编委会编； 北京； 机械工业出版社出版；1997.615塑料制品成型及模具设计/ 叶久新、赵龙主编； 长沙； 湖南科学技术出版社；2004.716塑料成型工艺及模具简明手册/ 王孝培主编； 北京； 机械工业出版社；2000.617实用模具技术手册/ 陈锡栋、周小玉主编； 北京； 机械工业出版社； 2001.718模具制造工艺学/ 甄瑞麟主编；杨善义、张永军副主编；王哲明主审；北京； 清华大学出版社；2005.119聚合物材料/ 凌绳、王秀芬、吴友平编著；北京； 中国轻工业出版社；2000.6（2004.7 重印 毕业设计文献翻译院 （ 系 ） 名 称 工 学 院 机 械 系专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 袁 学 其指 导 教 师 孙 光 华2012 年 03 月 8 日黄河科技学院毕业设计说明书开题报告表课题名称 柜式空调下面板注塑模三维设计与模拟仿真课题来源 教师拟订 课题类型 AX 指导教师 孙光华学生姓名 袁学其 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 080105606一、调研资料的准备根据任务书的要求，在做本课题前，查阅了与课题相关的资料有：机械设计、机械制图、机械制造工艺学、注塑成型工艺与模具设计、注塑模模课程设计与毕业设计指导等以及与设计相关的手册。二、设计的目的与要求 毕业设计是大学教学中最后一个实践性教学环节，通过该设计过程，可以检验学生所学的知识，同时培养学生处理工程中实际问题的能力，因此意义特别重大。编制注塑模工艺规程，根据所确定的工艺规程进行相应的模具的方案设计、总体设计及其主要零部件设计，绘制模具总装图及主要零部件图等图纸。三、设计的思路与预期成果 1、设计思路本设计零件制造方法为注塑成型，产品从设计，结构分析，二维排位，三维分型，绘制装配图和总装图，并完成后期工作2、预期的成果（1）完成文献综述一篇，不少与 3000 字，与专业相关的英文翻译一篇，不少于 3000 字（2）完成内容与字数都不少于规定量的毕业设计说明书一份（3）绘制装配图，部分零件图（4）刻录包含本次设计的所有内容的光盘一张四、任务完成的阶段内容及时间安排1 周2 周 收集设计资料并完成开题报告3 周4 周 完成英文资料翻译并写出文献综述5 周6 周 模架选择，流道设计，浇注设计，水路设计等7 周10 周 绘制装配图和部分零件图、编写毕业设计说明书11 周 修改整理，准备答辩五、完成设计（论文）所具备的条件因素本人已修完机械设计、机械制图、液压与气压传动、金属工艺学、机械制造技术基础、注塑成型工艺与模具设计、注塑模课程设计与毕业设计指导等课程，借助图书馆的相关文献资料，以及相关的网络等资源。指导教师签名： 日期： 课题来源：（1）教师拟订；（2）学生建议；（3）企业和社会征集；（4）科研单位提供课题类型：（1）A工程设计（艺术设计） ；B技术开发；C软件工程；D理论研究；E调研报告（2）X真实课题；Y模拟课题；Z虚拟课题要求（1） 、 （2）均要填，如 AY、BX 等。 毕业设计文献综述院 （ 系 ） 名 称 工 学 院 机 械 系专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 袁 学 其 指 导 教 师 孙 光 华2012 年 03 月 8 日 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 0 页注塑模具前言模具行业是制造业的重要组成部分，具有广阔的市场前景。目前全世界的模具年产值在650亿美元左右，我国的模具年产值为40亿美元左右，据估计到2005年我国模具产值将达到460亿人民币。目前我国一般模具的30%，中高档模具的一半以上还依赖进口（其中注塑模占有很大的比例） 。由此可见，模具（特别是注塑模具）制造业的落后在某种程度上已经成为阻滞我国制造业发展的瓶颈所在。开发和引进先进制造技术是改变我国注塑模具制造业相对落后和市场需求快速增长的重要途径。先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其应用于产品的设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争力的制造技术的总称。先进制造业正在急剧地改变着传统制造业的产品结构和生产模式，注塑模具制造业也不例外。1 注塑模具制造的特点型腔及型芯呈立体型面。塑件的外部和内部形状是由型腔和型芯直接成型的，这些复杂的立体型面加工难度比较大，特别是型腔的盲孔型内成型表面加工，如果采用传统的加工方法，不仅要求工人技术水平高、辅助工夹具多、刀具多，而且加工的周期长。精度和表面质量要求高，使用寿命要求长。目前一般塑件的尺寸精度要求为IT67，表面粗糙度Ra0.20.1m，相应的注塑模具零件的尺寸精度要求达到IT56，表面粗糙度Ra0.1m以下。激光盘记录面的粗糙度要达到镜面加工的水平的0.020.01m这就要求模具的表面粗糙度达到0.01m以下。长寿命注塑模具对于提高高效率和降低成本是很必要的，目前注塑模具的使用寿命一般要求100万次以上。精密注塑模要用刚度大的模架，增加模板的厚度，增加支承柱或锥形定位元件以防止模具受压力后产生变形，有时内压可以达到100MPa。顶出装置是影响制品变形和尺寸精度的重要因素，因此应该选择最佳的顶出点，以使各处脱模均匀。高精度注塑模具在结构上多数采用镶拼或黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 1 页全拼结构，这要求模具零部件的加工精度、互换性均大为提高。工艺流程长，制造时间紧。对于注塑件而言，大多是与其它零部件配套组成完整的产品，而且在很多的情况下都是在其它部件已经完成，急切等待注塑件的配套上市。因为对制品的形状或尺寸精度要求很高，加之由于树脂材料的特性各异，模具制造完成后，还需要反复地试模与修正，使开发和交货的时间非常紧张。异地设计、异地制造。模具制造不是最终目的，而是由用户提出最终制品设计，模具制造厂家根据用户的要求，设计制造模具而且在大多数情况下，制品的注射生产也在别的厂家。这样就造成了产品的设计、模具设计制造和制品的生产异地进行的情况。专业分工，动态组合。模具生产批量小，一般属于单件的生产，但是模具需要很多的标准件，大到模架，小到顶针，这些不能也不可能只由一个厂家单独完成，且制造工艺复杂，普通设备和数控设备使用极不均衡。2 模具制造技术的发展方向基于以上模具制造的五个特点，对现代模具制造业提出了相应的要求。当前模具制造的发展方向主要表现为以下五个方面：2.1从一般的机加工方法，发展至采用光机电相结合的数控电火花成形、数控电火花线切割以及各种特殊加工相结合，例如电铸成形、粉末冶金成形、精密铸造成形、激光加工等。从而可以加工出复杂的型腔和型芯，以及保证较高的加工精度要求。目前慢走丝线切割和电火花放电加工精度要求。目前慢走丝线切割和电火花放电加工精度可达到1.5m，加工表面粗糙度可达到Ra0.004m，基本上达到了精面要求。2.2先进的技术支持条件。模具的服务对象主要是电器、汽车厂家，产品的更新换代快，而且模具的设计已经从二维发展为三维，实现了可视化设计，不但可以立体、直观地再现尚未加工出的模具体，真正实现了CAD/CAM一体化，而且三维设计解决了二维设计难于解决的一些问题，诸如：干涉检查、模拟装配等。2.3模具快速制造技术。当前快速制造有三个发展方向：分别是基于并行工程的注塑模具快速制造、基于快速原型技术的注塑模具快速制造和高速切削技术。2.3.1 基于并行工程的注塑模具快速制造这种生产方式。是以注塑模具的标准化设黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 2 页计为基础的，它主要体现为经营管理、模具设计为基础的，它主要体现为经营管理、模具设计和模具制造的三个体系的标准化。为了实现标准化，需要解决三项关键技术：一是统一数据库和文件传输格式；二是充分利用和开发Internet和Intranet, 实现信息的集成和数据资源的共享；三是解决生产的组织、协调和专业分工，确定各个部门和层次的项目分解和利益分配的基准和算法。2.3.2 基于快速原型技术的注塑模具快速制造。直接从CAD模型生产工模具被认为是一种可以减少新产品成本和开发周期的重要的方法，近些年来，这种将CAD技术、快速成型（RP）和快速工模具制造（ RT）等高新技术相结合，已经对传统的注塑模具的制造产生了重大的冲击。CAD技术的应用在很大程度上代替了实物的评估和试验，减少了新产品研制过程中的迭代次数，从而加快了新产品的开发速度。2.3.3 高速切削技术（High Speed Machining）的应用。高速切削技术制造模具，具有切削效率高，可明显缩短机动加工时间，加工精度高，表面质量好，因此可大大缩短机械后加工、人工后加工和取样检验辅助工时等许多优点。在某注塑模的高速铣削中，材料硬度为5658HRC ，原来采用电火花加工（EDM ） ，每个零件需时90min，采用直径为12mm球头铣刀，主轴转速1500r/ min、工作台进给1500r/ min进行高速加工，加工每个零件只需5min ，工效提高了18倍。今后，电火花成形加工应该主要针对一些尖角、窄槽、深小孔和过于复杂的型腔表面的精密加工。高速成切削加工在发达国家的模具制造业中已经处于主流地位，据统计，目前有85%左右的模具电火花形加工工序已被高速加工所取代。但是由于高速切削的一次性设备投资比较大，在国内，高速成切削与电火花加工还会在较长时间内并存。模具的高速切削中对高速切削机床有下列技术要求：主轴转速高，功率大；机床的刚度好；主轴转动和工作台直线运动都要有极高的加速度。由于高速切削时产生的切削热和刀具的磨损比普通速度切削高很多，因此，高速刀具的配置十分重要，主要表现为：刀具材料应硬度高、强度高、耐磨性好，韧度高、抗冲击能力强，热稳定和化学稳定性好；必须精心选择刀具结构和精度、切削刃的几何参数，刀具与机床的连接方式广泛采用锥部与主轴端面同时接触的HSK空心刀柄，锥度为1：10，以确保高速运转刀具的安全和轴向加工精度。型腔的粗加工、半精加工和精加工一般黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 3 页采用球头铣刀，其直径应小于模具型腔曲面的最小曲率半径；而模具零件的平面的粗、精加工则可采用带转位刀片的端铣刀。24 发展新的塑料模具材料及模具表面技术。主要是发展易加工、抛光性好的材料，预硬易切削钢（一般2835HRC之间)、耐蚀钢、硬质合金钢以及时效硬化型钢、冷挤压成型钢。表面工程可以弥补模具材料的不足，降低模具材料的研发及加工的费用25 基于信息注塑模具的制造新模式。与注塑模具制造活动有关的信息包括产品的信息和制造信息。现代制造过程可以看作是原材料或毛坯所含的信息量的增值过程，信息流驱动将成为制造业的主流。它包括两个层面：一是通过企业内部的局域网，完成模具报价、人员的安排、制品原始数据、模具加工工艺、质量检测、试模具与交付等任务；二是通过企业外部的互联网完成企业与用户、与外协企业之间的信息交换，这种制造方式必须通过动态联盟（Virtual Organization）这种新的生产模式来实现的。动态联盟分三层：紧密层、合作关系层和松散层。3 新兴特殊注射成型技术对模具制造的发展要求注射成型技术作为塑料加工成型方法中最重要的方法之一，已经得到相当广泛的应用。据统计，注塑制品约占整个塑料制品的20%30%，而在工程塑料中有80%以上的制品是采用注塑成型加工的。但随着塑料制品应用的日益广泛，不同的领域对塑料制品的开头精度、功能成本等方面提出了很多更高的要求，因此在传统注塑成型技术的基础上,又发展了许多特殊的新兴注塑成型技术，如低压注射成型、熔芯射击成型、装配注射成型、磁场定向注射成型、单色多模注射成型、气体辅助注射成型、薄壳注射成型技术等。因些必须改变注塑模具的设计和制造体系，才能够满足成型要求。另外，随着微机电系统的产业生命线的进展，微细型注塑模具设计与制造技术的研究近年来得到了人们的重视，随着MEMS产业化的进程，微注塑成型技术有着巨大的潜力和发展空间。微型注塑成型通常用于医疗、电信、计算机、电气等领域，医疗和电子器械越来越小型化，因此对人们希望制件可以做得越来越小。4 结论先进制造技术对注塑模具制造产生了重大的影响，反过来，注塑成型新技术的产生与发展也对制造技术不断提出了新的要求。将信息技术与现代管理技术应用于制造黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 4 页全过程，未来注塑模制造将是以计算机辅助技术为主导技术，以信息流畅作为首要备件的有极强应变能力与竞争力的技术。.黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 (文 献 综 述 ) 第 0 页参考文献1 单泉等.Pro/E 参数化设计从入门到精通.北京：机械工业出版社，2008.2 张继春.Pro/E 二次开发实用教程.北京：北京大学出版社，2003.3 伍云辉. 3DSMAX7.0 动画教程.西安：西安电子科技大学出版社，2008.4 管耀文.Pro/E 机构仿真运动实例精讲.北京：人民邮电出版社，2007.5 二代龙震工作室.Pro/E 高级设计.北京:电子工业出版社, 2008.6 陈栩雪.Pro/E 设计教程.北京：冶金工业出版社，2005.7 程才，王启付.基于知识的三维参数化建模方法研究J.机械科学与技术.2003.8 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计. 机械工业出版社，19959 彭建声. 简明模具工实用技术手册. 机械工业出版社，199310 唐志玉. 模具设计师指南. 国防工业出版社，199911 塑料模设计手册编写组. 塑料模设计手册. 机械工业出版社，199412 贾润礼，程志远. 实用注塑模设计手册. 中国轻工业出版社，200013 廖念钊. 互换性与技术测量. 中国计量出版社，199114塑料模具技术手册/塑料模具技术手册编委会编； 北京； 机械工业出版社出版；1997.615塑料制品成型及模具设计/ 叶久新、赵龙主编； 长沙； 湖南科学技术出版社；2004.716塑料成型工艺及模具简明手册/ 王孝培主编； 北京； 机械工业出版社；2000.617实用模具技术手册/ 陈锡栋、周小玉主编； 北京； 机械工业出版社； 2001.718模具制造工艺学/ 甄瑞麟主编；杨善义、张永军副主编；王哲明主审；北京； 清华大学出版社；2005.119聚合物材料/ 凌绳、王秀芬、吴友平编著；北京； 中国轻工业出版社；2000.6（2004.7 重印单位代码 0 2 学 号 080105606 分 类 号 TH6 密 级 毕 业 设 计 说 明 书柜式空调下面板注塑模三维设计与模拟仿真院 （ 系 ） 名 称 工 学 院 机 械 系专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 袁 学 其指 导 教 师 孙 光 华2012 年 4 月 25 日黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 I 页柜式空调下面板注塑模三维设计与模拟仿真摘要模具现在已经成为工业发展的基础，而塑料模占模具总量的比例达到35%40%，塑料成型模具的应用在各类模具的应用中占有领先地位。随着我国经济的发展，国家经济建设持续稳定的发展，塑料制件的生产越来越广泛，塑料成型工业在基础工业中的地位日益重要。本文详细介绍了柜式空调下面版注射模具的设计。对浇注系统、成型零件、脱模机构、斜顶杆侧抽芯机构、合模导向机构、温度调节系统、排气系统和部分零件的加工工艺做了完整的设计计算。关键词：塑料， 模具 ， 发展黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 II 页The design of theCabinet form air conditioning below shell injection mouldAbstractMould has become the foundation for industrial development ,and plastic moulds account for the Proportion of the total 35%40%,plastic mould used in the application of various types of mould occupies a leading position .As China”s economic development ,sustainable and stable national economic construction of the development ,production of plastic parts more widely, plastic moulding industry in the basic industries in the increasingly important position . This text has introduced the design of the Cabinet form air conditioning belowshell injection mould in detail. In this text the feedsysterm, shaping part, drawing of patterns organization , Organization of ejection force.,shut mould lead organization , temperature control system , exhaust system and the technology analyse of some workparts were designed and calculated totally. Keywords: plastics， mould ， develop黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 III 页目 录 1、设计要求 12、设计课题 13、塑件及材料分析 23.1 塑件形状分析 23.2 材料分析 2塑件正投影面积，体积及质量计算 34、拟定的成型工艺 44.1制品的成型方法 44.2制品的成型参数 45、型腔数目确定 56、型腔布局 6图 3 型腔布局 67、分型面与排气系统设计 67.1分型面选择 6选择分型面即是决定型腔空间在模内应占有的位置。 6选择时应遵行如下原则： 77.2排气系统设计 88、浇注系统的设计 88.1主流道的设计 98.2冷料穴设计 108.3分流道设计 118.4浇口设计 119、成型零件设计 1210、导向与定位机构设计 1311、脱模机构设计 1412、 模温调节与冷却系统设计 1512.1模温对塑件质量的影响 1512.2模温对生产效率的影响 1612.3冷却系统设计 1613、注射模与注射机的关系 1813.1注射压力的校核 1813.2锁模力的校核 1913.3安装部分相关尺寸校核 2014、模具装配草图及工作原理 2114.1.模具装配草图 2114.2.模具工作原理 2215、模具建模及仿真.23设计总结 37致 谢 38参考资料 39黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 1 页目 录1 设计要求毕业设计学生在校的最后一次课程设计，是对以往学习知识的复习和总结，并通过本次课程设计及时的发现自己在学习上的不足，为踏入社会工作打下坚实的基础，本次柜式空调下面版下面版的设计涉及了模具设计的很多知识，希望同学们按照流程，认真独立的完成毕业设计。2 设计课题下面是柜式空调下面版的零件图，如图 2-1 所示其成型方法直接影响到外观和质量。图 2-1柜式空调下面板黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 2 页3 塑件及材料分析3.1 塑件形状分析柜式空调下面板是柜式空调的主要外部部件，外形简单，质量要求较高，其成型质量将直接影响到空调的外观、装配性能和产品内在质量。柜式空调下面板材料为 ABS/ HIPS，塑件颜色为驼灰色，按统一色板检验。塑件成型后要求表面光洁，不得有扭曲变形、裂纹、流痕、熔接痕等外观缺陷。尺寸公差按GB/ T14486 - 1993 标准 MT2 级执行，外表面亚光处理 ,内表面粗糙度为Ra3. 2m， 未注圆角为 R0. 5 R1 mm，外表面不允许设置浇口，要求浇注系统与推出系统均在定模，模具寿命要求达到 50 万次3.2 材料分析ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 典型应用范围: 电冰箱，汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等） ，大强度工具（头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等） ，电话机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。 注塑模工艺条件: 干燥处理：ABS 材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为 8090C 下最少干燥 2 小时。材料温度应保证小于 0.1%。 熔化温度：210280C；建议温度：245C。 模具温度：2570C。 （模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低） 。 注射压力：5001000bar 。 注射速度：中高速度。 化学和物理特性: ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 3 页击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS 是非结晶性材料。中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS 的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上上百种不同品质的 ABS 材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS 材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。 塑件正投影面积，体积及质量计算塑件体积可视为上部分标准的矩形和下部分两长边打圆角的不规则矩形体积来计算，具体计算如下： A:上部分矩形体积 V1V1=(1000-5-5)*(600-5-5)*15=990*590*15=8761500 mm3B:下部分不规则矩形体积 V2V2=（2*3.14*15*15/2+ （ 600-15-15）*15）*1000=9256500 mm 3所以：总体积 V=V1+V2=18018000 mm3因为选用 ABS 材料,所以密度 =1.05g/cmm 总 =18018000x10-3x1.05=1891.9g 4 拟定的成型工艺4.1 制品的成型方法热塑性塑料指定采用注射成型，本设计选用热塑性塑料 ABS，可用注射成型。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 4 页4.2 制品的成型参数根据制品结构特点及选定的原料 ABS，可拟定如下工艺参数。塑料名称： ABS 密度（g/cm ）： 0.9100.925计算收缩率（%）：0.30.8预热温度（）： 7080预热时间（h）： 12料筒温度（） 前段 170200 后段 140160模具温度（）： 3555注射压力（MPa）：60100成型时间（s）： 注射时间 1560 高压时间 03冷却时间 2090 总周期 50160适应注射机类型： 柱塞式5 型腔数目确定型腔数目的确定主要参考以下几点 来确定（1）根据经济性确定型腔数目:根据总成型加工费用最小的原则 ,并忽略准备时间试生产原材料费用,仅考虑模具加工费和塑件成型加工费。（2）根据注射机的额定锁模力确定型腔数目,当成型大型平板制件时常用这种方法。（3）根据注射机的最大注射量确定型腔数目,根据经验,在磨具中每增加一个型腔,制品尺寸精度要降低 4%,对于高精度制品,由于多型腔模具难以使各型腔的成型条件一致,故推荐型腔数目不超过 4 个。（4）由于塑件的构造比较简单,只是四周多了四个槽,并可以使用限位杆来实行强制脱模,磨具本身的结构也很简单,塑件的质量也很轻,故可以用一模两腔注射成型。同时根据塑件体积 v=18018000mm，初步确定注射机为 SZ-40/32。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 5 页注射机各参数如下：项目 SZ-40/32结构形式 立式理论注射容量（cm ） 40螺杆直径（mm） 24注射压力（MPa） 150注射速率（g/s）塑化能力（Kg/h）螺杆转速（r/min）锁模力（KN） 320拉杆内向距（mm） 205移模行程（mm） 160最大模具厚度（mm） 160最小模具厚度（mm） 130模具定位孔直径模具定位孔直径（mm）喷嘴球半径（mm） 10喷嘴口孔径（mm） 36 型腔布局由于塑件比较简单，而且比较小，直线形分布。为提高生产效率，可以采用一模两腔的方法如图 4-1。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 6 页图 4-1 型腔布局7 分型面与排气系统设计7.1 分型面选择选择分型面即是决定型腔空间在模内应占有的位置。选择时应遵行如下原则：1）复合塑件脱模。为使塑件能从模内取去，分型面的位置应设在塑件断面尺寸大的部位。2）确保塑件质量。分型面应不要选择在塑件光滑的外表面，避免影响外观质量。3）有利于塑件脱模。由于模具脱模机构通常只设在动模一侧，故选择分型面时应尽可能使开模后塑件留在动模一侧。这对于自动化生产使用的模具尤其显得重要。4）考虑侧向轴拔距。一般机械式抽芯机构的侧向拔距都较小，因此选择分型面时应将抽芯或分型距离长的方向置于动、定模的开合模方向上，而将短抽拔距做为侧向分型或抽芯。并注意将侧抽芯放在动模边，避免定模抽芯。5）锁紧模具的要求。侧向合模锁紧力较小，故对于投影面积较大的大型塑件，应将投影面积大的方向放在动、定模的合模方向上，而将投影面积小的方向作为侧向分型面。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 7 页6）有利于排气。当分型面作为主要排气渠道时，应将分型面设在塑料熔体的末端，以利于排气。7）模具零件易于加工。选择分型面时，应使模具分割成便于加工的零件，以减小机械加工的困难。根据以上分型面选择原则及塑件本身的特点，确定为一次分型（如图 7-1）图 7-1 分型面的选择7.2 排气系统设计当排气不良时将在塑件上形成气泡，银文，云雾，接缝，使表面轮廓不清，甚至冲模不满；严重时在塑件表面产生焦痕；降低冲模速度，影响成型周期；形成断续注射，减低生产效率。因此我们一般用以下的几种排气方法：1）排气槽排气 对于成型大中型塑件的模具，需排住的气体量多，通常都应开设排气槽。2）分型面排气 对于小型模具，可利用分型面间隙排气，但分型面须位于容体流动末端。3）拼镶件缝隙排气 对于组合的凹模或型芯，可利用其拼合的缝隙排气。4）推杆间隙排气 利用推杆与模板或型芯的配合间隙排气。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 8 页5）粉末烧结合金块排气。6）排气井排气 在塑料熔体汇合处的外侧，设置一个空穴，使气体排入其中，也可以获得良好的排气效果。7）强制性排气 在封闭气体的部位，设置排气杆。8 浇注系统的设计浇注系统设计是注射模设计的一个重要环节，它 对注射成型周期和塑件质量（如外观、物理性能、尺寸精度等）都有直接影响。设计时须遵循如下原则：1 结合型腔布局考虑，应注意以下三点：1）尽可能采用平衡式布置，以便设置平衡式分流道。2）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。3）型腔排列要尽量可能紧凑，以减少模具外形尺寸。2 热量及压力损失要小 为此浇注系统流程应尽量短，断面尺寸尽可能大，尽量减少弯折，表面粗糙度要低。3 确保均衡进料 尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，即分流道尽可能采用平衡式布置。4 塑料耗量要少 在满足各型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量要小，以减少塑料的耗量。5 消除冷料 浇注系统应能捕集温度较低的 “冷料”，防止其进入型腔，影响塑件的质量。6排气良好 浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔各个角落，使型腔的气体能顺利排出。7防止塑件出现缺陷 避免熔体出现充填不足或塑件出现气孔、缩孔、残余应力、翘曲变形或尺寸偏差过大以及塑料流将嵌件冲压位移或变形等各种成型不良现象。8塑件外观质量 根据塑件大小、形状及技术要求，做到去除修整浇口方便，浇口痕迹无损塑件的美观和使用。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 9 页9生产效率 尽可能使塑件不进行或少进行后加工，成形周期短，效率高。8.1 主流道的设计主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定锥度，其设计要点为：1）主流道圆锥角为 a=2060，对流动性差的可取 3060，内壁粗糙度为Ra0.63m.2）主流道大端成圆角，半径 r=13mm，以减小料转向过度时的阻力。3）在模具结构允许的情况下，主流道尽可能短，一般小于 60mm，过长则会影响流体的顺利充型。4）对于小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，主流道衬套与定模板采用 H7/m6 过度配合与定位圈的配合采用 H9/f9 间隙配合。5）主流道衬套一般选用 T8 T10 制造，热处理强度为 5256HRC.根据“常用塑料直浇口尺寸” 表，选主流道始端尺寸 d=2.5mm,大端尺寸=12，浇口套始端半径 R=机床喷嘴小经 d +（0.51）=10+(0.51)=11mm，半锥角 a=2。其长度尺寸取 L=100，其余尺寸见图 5。主流道内壁粗造度 Ra=0.63，抛光时要沿轴向进行。主流到如图 8-1根据主流道尺寸，可求出主流道体积：V 主 =1/3L（R+Rr+r ）黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 10 页图 8-1 主流道衬套8.2 冷料穴设计冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕集料流前锋的“ 冷料” 防止“冷料”进入行腔而影响塑件质量；开模时又可以将主流道的冷凝料拉出，冷料穴直径宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。其类型可分为四大类（1）底部带有推杆的冷料穴 这类冷料穴的底部由一跟推杆组成，推杆装于推杆固定板上，因此他常于推杆或推管脱模机构连用。（2）底部带有拉料杆的冷料穴 这类冷料穴的底部有一根拉料杆构成，拉料杆装于型芯固定板上，因此它不随脱模机构运动。（3）底部无杆的冷料穴 对于具有垂直分型面的注射模，冷料穴置于左右两半模的中心线上，当开模时分型面左右分开，塑件与流道凝料取出，冷料穴底部不必设计杆件。（4）分流道冷料穴 当分流道较长时，可将分流道的尽头沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以贮存前锋冷料，其长度为分流道直径的 1.52 倍。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 11 页8.3 分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道。多行腔模具一定设置分流道 ，大型塑件由于使用多浇口进料也需设置分流道。由于模具有四条分流道，要从行腔侧面注入，分流道应是侧浇，设计成圆形并四周交叉分布，这样效率比较高。因为塑件的质量 1891.9g，所以可以根据公式 D=2.654W1/2L1/4 来计算D 分流道的直径（mm）W 塑件的质量 （g）L 分流道的长度 （mm）因为型腔为一模两腔分布，两个小型腔的最小直线距离在 7mm8mm，在这里取 8mm，这样计算分流道长度为 15mm。其直径尺寸可按下列经验公式确定：把 W=3.4mm和 L=15mm带入上式得：D=0.2654X3.4X15=9.6mm分流道直径 D=10mm。如图 8-2所示图 8-2 分流道设计8.4 浇口设计浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短流道，其形状、位置、尺寸对塑件质量影响很大。浇口的主要作用是：（1）行腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流；（2）易于切除浇口凝料；（3）对于多行腔模具，用以平衡进料；对于多浇口单行腔模具，用以控制熔接缝的位置。浇口截面面积通常为分流道截面面积的 0.030.09。浇口截面形状有矩形和圆形两种。浇口长度为0.52mm 左右，浇口具体尺寸一般根据经验确定。在这我们取限制性浇口中的黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 12 页侧浇口，侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便调整充模时的剪切速度和浇口封闭时间，因而也称为标准浇口。侧浇口的特点是浇口截面形状简单，加工方便，能对浇口尺寸进行精密加工。浇口截面积通常为分流道截面积的 0.030.09。S 浇=S 分（0.030.09）=x3 2x0.09=d浇则 d 浇=3X0.3=0.9浇口长度一般取 0.52mm，取 L=1mm（如图 8-3） 。图 8-3 浇口9 成型零件设计由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触，它必须有以下一些性能:1:必须具有足够的强度、刚度，以承受塑料熔体的高压，2: 有足够的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨损。通常进行热处理，使其硬度达到 HRC40 以上 3:对于成型会产生腐浊性气体的塑料还应选择耐腐浊的合金钢处理 4:材料的抛光性能好，表面应该光滑美观。表面粗造度应在 Ra0.4 以下 5:切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好 6:熔焊性能要好,以便修理 7:成型部位应须有足够的尺寸精度。孔类零件为 H8H10，轴类零件为 h7h10。在注射过程中，凹模套承受塑料熔体的高压作用，因此模具的凹模套应该有足够的强度。凹模套强度不足将发生塑件变形，甚至破裂；刚度不足将产生过大弹性变形，导致凹模套向外膨胀，并产生溢料间隙。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 13 页型腔壁厚计算应以最大型腔压力为准。一副模具要能正常生产，即不允许行腔强度不足，也不允许其刚度不足，因此行腔壁厚应该同时考虑其强度条件和刚度条件。据分析，大尺寸行腔，刚度不足是主要矛盾，应按刚度计算，小尺寸行腔，在发生大的弹性变形前，其内应力已超过许用应力，因此强度不足是主要矛盾，应按强度计算按刚度计算为：S 最小0.31L 1（aPL 1/EA ） 1/3mmE 模具材料的弹性模量（MPa） ，碳钢为 2.1x10 5 MPaP 型腔压力，一般取 2545Mpa A型腔侧壁全高度 mm L1型腔长边长度 mma型腔侧壁受压高度 mm 刚度条件，即许用变形量（mm） ，由表 9-1可查 模具材料的许用应力（ MPa） ，一般取 1.8x10 3 2.2x10 3 MPa表 9-1 许用变形量粘度特性 塑料品种值的许用范围（mm）高粘度 PC、PPO、PSF、HPVC 0.060.08低粘度 PA、PE、PP、POM 0.0250.0410 导向与定位机构设计1、为了使导柱能顺利地进入导套，导柱端部应做成锥形或半球形，导套的前端也应倒角。2、导柱设在动模一侧可以保护型芯不受损伤，而设在定模一侧则便于顺利脱模取出塑件，因此可根据需要而决定装配方式。3、一般导柱滑动部分的配合形式按 H8/f8，导柱和导套固定部分配合按H7/k6，导套外径的配合按 H7/k6。4、除了动模、定模之间设导柱、导套外，一般还在动模座板与推板之间设置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 14 页5、导柱的直径应根据模具大小而定，可参考标准模架数据选取。一次分型导向机构设计：导柱固定在固定模板上，与固定模板为 H7/m6 的过渡配合。导柱直径参考标准，取 D=80mm，导柱头部做成半圆形。导柱长度与主流导长度点浇口长度以及塑件长度等有关。Lg= L 型芯固板+L 型腔固板+L 支撑板 +68如图 10-1 所示图 10-1 导柱和导套配合11 脱模机构设计注射成型每一循环中，塑件必须准确无误的从模具的凹模中或型芯上脱出，完成模具脱模。脱模机构设计应遵循下述原则：1.塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使模具结构简单。2.防止塑件结构变形或损坏，正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及所部位，有针对性的选择合适的脱模装置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大部位，作用面积也尽可能大一些，以防塑件变形或损坏。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 15 页由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和强度最大部位，作用面积也尽可能大一些，以防塑件变形或损坏。3.力求良好的塑件外观，在选择顶相互位置时，应尽量设在塑件内部或对塑件影响不大的部位。在采用推杆脱模时，尤其要注意这个问题。4.结构合理可靠，脱模结构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，且有足够的强度和刚度。12 模温调节与冷却系统设计12.1 模温对塑件质量的影响热塑性塑料熔体注入型腔后，释放大量热量而凝固。不同的塑料品种，需要模腔维持在某一适当的温度，模温对塑件质量的影响主要表现在下面的六个方面：1）改善成形性 每一种塑料都有其湿度的成形模温，在生产过程中若能始终维持相适应的模温则其成形性可得到改善，若模温过低，会降低塑件熔体流动性，使塑件轮廓不清，甚至充模不满；模温过高，会使塑件脱模时和脱模后发生变形，使其形状和尺寸精度降低。2）成形收缩率 利用模温调节系统保持模温恒定，能有效减少塑料成型收缩的波动，提高塑件的合格率。采用允许的的模温，有利于减少塑料的成形收缩率，从而提高塑件的尺寸精度。并可缩短成形周期，提高生产率。3）塑件变形 模具型芯与型腔温差过大，会使塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形。尤以壁厚不均和形状复杂的塑件为甚。需采用合适的冷却回路，确保模温均匀，消除塑件翘曲变形。4）尺寸稳定性 对于结晶性塑料，使用高模温有利于结晶过程的进行，避免在存放和使用过程中，尺寸发生变形；对于柔性塑料（如聚烯烃等）采用低模温有利用塑件尺寸稳定。5）力学性能 适当的模温，可使塑件力学性能大为改善。例如，过低模温，会使塑件内应力增大，或产生明显的熔接痕。对于粘性大的刚性塑料，使黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 16 页用高模温，可使其应力开裂大大的降低。6）外观质量 适当提高模具温度能有效地改善塑件的外观质量。过低模温会使塑件轮廓不清，产生明显的银丝、云纹等缺陷，表面无光泽或粗糙度增加等。12.2 模温对生产效率的影响就注射成形过程讲，可把模具看成为热交换器。塑料熔体凝固时释放出的热量中约有 5以辐射、对流的方式散发到大气中，其余 95由模具的冷却介质（一般是水）带走。因此模具的生产效率主要取决于冷却介质的热交换效果。据统计，模具的冷却时间约占整个注射成形周期的 2/3至 4/5，因此缩短注射成形周期内的冷却时间是提高生产效率的关键。故在设计过程中冷却时间应适当控制。12.3 冷却系统设计一般注射模具内的塑料熔体温度为 200 度左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在 60 度以下，所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率1）冷却系统的设计原则： 1、 尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡。2、 冷却水孔的数量约多，孔径约大，则对塑件的冷却效果约均匀。根据经验，一般冷却水孔中心线与型腔壁的距离应为冷却水孔直径的 12 倍（常位 1215mm） ，冷却水孔中心距约为水孔直径的 35 倍，水孔直径约为 812mm。3、 尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应处处相等。当塑件壁厚不均匀时，壁厚处应强化冷却、水孔应靠近型腔、距离要小，但也不应小于 10mm。4、 浇口处加强冷却。一般在注射成型时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低，因此要加强浇口处的冷却。即冷却水从浇口附近流入。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 17 页5、 应降低进水与出水的温差。如果进水与出水温差过大，将使模具的温度分布不均匀，尤其对流程很长的大型塑件，料温越流越低，对于矩形模具，通常沿模具宽度方向开设水孔，使进水与出水温差不大于 5。6、 合理选择冷却水道的形式。对于收缩大的塑件（入聚乙烯）应沿收缩方向开设冷却水孔。7、 合理确定冷却水管的接头的位置。为不影响操作，进出口水管接头通常设在注射机背面的模具的同一侧。8、 冷却系统的水道应尽量避免与模具上其它机构（如推杆孔、小型芯孔等）发生干涉现象，设计时要通盘考虑。9、 冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运过程中造成损坏。最好在进口和出口处分别打出标志，如“IN”（进口）和“OUT”（出口）等。2）冷却系统的计算：通常对于中小型模具以及对塑件制品要求不太严格时，一般可忽略空气对流，辐射以及与注射机接触传走的热量，同时也忽略高温喷嘴头向模具的接触传给型腔的热。所谓简单计算就是以塑料熔体释放出的热量 Q 为总热量，全部由冷却介质传走。1、计算单位时间内从型腔中散发出的总热量（Q 总=Q1 ）：1）计算每次需要的注射量（Kg 或 cm）G=nG 件+G 浇 n=2=3.4x10-3x2+0.334x0.91x10-3=0.007Kg2）确定生产周期（s）t=t 注 + t 冷 + t 脱=60s（式中数值查表得）3）求使用的塑料单位热流量 Qs（Kj/Kg）查表得 LDPE 单位热流量 590690 Kj/Kg4）求每小时需要注射的次数N=3600/60=60 次黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 18 页5）求每小时的注射量（Kg/h） W=N.G =60x0.007 =0.42Kg/h6）求从型腔内发出的总热量（Kj/h）Q 总=Q1=N.G.Qs=W.Qs=0.42 x 600=252 Kj/h2、求冷水的体积流量（m/min ）V=q.v=Q/60 / 1.C1（T 出 T 进）式中， 为水密度 10Kg/m，C1 为水的比热熔 C1=4.187J/（Kg. ） ，T 出为水管出口设定温度，T 进为水管进口设定温度，实验表明 1/3 的热量是凹模带走，其余 2/3 有型芯带走，也有资料说前者带走 40%而后者带走 60%。Q 实为凹模带走的热量，但在这里是以简单的计算公式来计算 Q 的总量，因此也把Q 凹模带走的热量当做 Q 总量（Kj/h）取 T=T进-T 出=5q.v=1/3 x 252/60 / 10x4.187x5=6.67x10-3 m/min如表 12-1 所示，冷却水管的最低流速是 1.32v（m/s）冷却水管的的直径应该是 10mm表 12-1 冷却水管的流速冷却水管直径d（mm）最低流速 v（m/s ）冷却水体积流量v（m/min8 1.66 5.0 x 10-310 1.32 6.2 x 10-312 1.10 7.4 x 10-315 0.87 9.2 x 10-320 0.66 12.4 x 10-313 注射模与注射机的关系注射机选定为 Sz-40/32黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 19 页13.1 注射压力的校核根据经验，成型所需注射压力大致如下：1：塑料熔体流动性好，塑件形状简单，壁厚者所需注射压力通常选为70Mpa。2：塑料熔体粘度较底，塑件形状一般，精度要求一般者，选为70100Mpa。3：塑料熔体一般具有中等粘度（改性 PS，PE 等）塑件形状一般，有一定精度要求，选为 70140Mpa。4：塑料熔体具有较高粘度，塑件壁厚，尺寸大，或厚壁不均匀，尺寸精度要求严格的塑件，所选大约在 140180MPa。校核所选用注射机的公称压力 P 公能否满足塑件成型所需要的注射压 P0，塑件成型时所需要的压力一般由塑料流动性、塑件结构和壁厚以及浇注系统类型等因素决定，塑件的壁厚为中等壁厚件为 100120 具体可参考表 13-1（通常要求 P 公P0） ；查表得 P0=120150聚酰胺 90101 101140 14013.2 锁模力的校核锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大加紧力。当高压的塑料黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 20 页熔体充填模腔时，会沿锁模方向产生一个很大的胀型力。为此，注射机的额定锁模力必须大于该胀型力，既：F 锁F 胀=A 分.P 型 式中，F 锁 注射机的额定锁模力（ N） ；P 型模具型腔内塑料熔体平均压力（MPa ） ，一般为注射机压力的 0.30.65倍，通常为 2040MPa；A 分塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和（ mm） 。将 P 型=35MPa，A 分=5274.24 mm 带入上式，得：F 锁=35x5274.24=N=184.6KNF 胀。开模行程是指从模具中取出塑件所需要的最小开合距离，用 H 表示，它必须小于注射机移动模板的最大行程 S。由于是单分型面，所以根据下面的公式计算：S 机H=H1+H2+（510）mm式中， H1塑件推出距离（也可作为凸模高度） （mm ） ；H2包括浇注系统在内的塑件高度（mm） ；H所需塑件开模行程（mm） 。将各值带入上式，得：H=6+47.7+10=63.7mmH。13.3 安装部分相关尺寸校核模具与注射机安装部位的的相关尺寸主要有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、拉杆间距、最大模具厚度与最小模具厚度以及模具与注射机的安装关系。1)喷嘴尺寸：注射机的喷嘴与模具的浇口套（主流道衬套）关系主要有：主流道始端的球面半径 R 应比注射机喷嘴头球面半径 R0 大 12mm；主流道小端直径 d 应比喷嘴直径 d0 大 0.51mm，以防止主流道口部积存凝料而影响黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 21 页脱模。R=11mm，R0=10mm。即 R-R0=11-10=1mm0.51mm 2）定位圈与注射机固定板的关系：模具定模座板上的定位圈要求与主流道同心，并与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合。定位圈的高度，对小型模具为 810mm，对大模具为 1015mm。此外，对中、小型模具一般只在定模座板上设定位圈，而对大型模具，可在动模座板、定模座板上同时设定位圈。H=8mm810mm3)模板规格与拉杆间距的关系：模具的安装有两种方式，即从注射机上方直接吊装入机内进行安装，或先吊到侧面再由侧面推入机内安装。而模具的外形尺寸受到拉杆间距的限制，因以重视。4）注射机拉杆间距为 205x205mm ，模具的外形尺寸为 190x190mm。5）模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系：两者之间关系应满足：HminHmHmax而 Hmax= Hmin+H式中，Hm模具闭合后总厚度（mm） ；Hmax注射机允许的最大模具厚度（mm） ；Hmin注射机允许的最小模具厚度（ mm） ；H注射机在模具厚度方向的调节量（mm） 。当 Hm Hmax 时，则模具无法闭合，尤其是机械液压式锁模的注射机，因其肘杆无法撑直。Hm=155mm，Hmax=160mm，Hmin=130mm130mm 155mm 160mm6）模具与注射机的安装关系：模具的安装固定形式有压板式与螺钉式两种。当用压板固定时，只有模具座板以外的附近有螺孔就能固定，很灵活方便，当用螺钉直接固定使，模具座板上必须设安装孔，同时还要与注射机模板上的安装孔完全吻合，并且很麻烦，固生产成广泛采用前者。使用压板时，动模、定模各用 24 个压板即可。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 22 页14 模具装配草图及工作原理14.1.模具装配草图具体草图如图 14-1。图 14-1 模具装配草图14.2.模具工作原理注射机注入熔融 ABS 塑料后，模具冷却，模具开模，拉料杆拉动塑件及废料随动模移动和定模分开，然后推杆推出塑件，动模恢复向定模运动，至复位杆接触定模后完成合模过程，再次开始新一次的注射。黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 23 页15 模具建模及仿真本次模具设计涉及到一般大水口模具设计的全部流程，从分模到运用 emx4.0建立标准模架，再通过动画模块进行三维仿真，能够更直观的了解模具设计的整个流程，现在开始进行模具设计图 15-1打开 pre4.0，依次点击“新建” “制造” “模具型腔”按钮系统进入模具制造模块如图 15-1黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 24 页图 15-2选择装配参照模型，以参照方式导入产品零件模型，但是此时的产品还没有添加约束，不能进行操作，如图 15-2显示图 15-3分别用“对齐” “对齐” “装配”模式把设计零件的基准面对齐到模具模块的基准面上，此时系统显示完全约束状态，如图 15-3，现在就可以对零件进行分模操作了黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 25 页图 15-4导入完零件模型后，创建工件，工件的作用就是模具中的模仁，是模具产品的核心部件，以创建特征方式创建工件，如图 15-4.创建工件的方式和建模工具使用相同，使用拉伸加材料，然后对称拉伸，即可创建出自己想要的工件模型图 15-5创建工件的方式和建模工具使用相同，使用拉伸加材料，然后对称拉伸，即黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 26 页可创建出自己想要的工件模型，如图 15-5图 15-6现在一创建的工件为边界进行分模操作，点击工具栏右侧的分模工具，进入分模界面如图 15-6图 15-7创建分型面有很多种方法，包括常用的拉伸，填充，阴影等操作，更包含了功能强大的裙边曲面功能，但是无论使用哪种方法都要切记产品不能出现破黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 27 页孔，以免分不开莫，这里我们使用拉伸工具如图 15-7图 15-8创建完成分型面以后我们使用右侧的分割工具把工件分割成上下两个部分，也就是动模仁和定模仁部分如图 15-8图 15-9这一步我们把分割好的工件抽取为实体模型，结果如图 15-9 到此我们的分模工作就已经结束了黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 28 页图 15-10点击新建按钮，输入要创建的模架名称，点击确定，系统进入，模具组件定义对话框如图 15-10所示图 15-11因为本次产品造型不太复杂，而且是大水口进胶，因此我们采用 futaba的两板模进行设计，就可以满足要求，如图 15-11黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 说 明 书 第 29