基于UG梨子形塑料包装盒体的注塑模具设计-注射模含三维及11张CAD图带开题-独家.zip
基于UG梨子形塑料包装盒体的注塑模具设计-注射模含三维及11张CAD图带开题-独家.zip,基于,UG,梨子,塑料包装,注塑,模具设计,注射,三维,11,CAD,开题,独家
模具制造网格资源服务平台及其关键技术研究摘要网格的本质特征是资源的共享和协作。本文提出了模具制造网格服务平台的体系结构,提出由资源层、资源表示层和接口层表示的模具制造资源层次模型,对模具企业里的各种与模具全生命周期有关的资源进行了分类,阐述r如何对模具制造资源进行聚类、描述和封装。为模具企业实现信息化和网格化制造提供理论支撑。关键词:制造网格,资源封装,网格服务,模具制造1 简介网格技术是新型网络基础架构,用于实现互联网上所有资源,包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、硬件资源、信息资源、知识资源等的全面连通,并消除资源孤岛。每种资源作为网格的一个节点,具有一定的属性,实现一定的功能,在网格平台上,用户只需向网格提交“任务”,网格会自动分配相应的资源来完成工作,并将结果反馈给用户1。美国Argonne国家实验室Globus项目负责人Ian Foster将网格描述为“在动态变化的多个虚拟机构间共享资源和协同解决问题”。网格技术与其它技术相比,例如Internet、分布式计算(DCE)、对等计算P2P技术,其明显区别就是资源被网格化封装,对资源的共享不再是初始层次的文件交换,而是指能够以服务的方式直接地访问计算机、软件、数据以及其它资源2。网格具有资源共享、协同工作和动态组成虚拟组织这3个特点。目前,国内外许多公司和研究机构都对网格技术进行了深入研究和实验。在工程领域,BOEING,FORD和BMW等大公司都在尝试使用网格计算进行复杂产品的设计与仿真,重点解决飞机、汽车等复杂产品的海量计算问题。福特使用网格技术构造了一个网上集市,通过网络连接到它的3万多个供货商,从而能够节省大约80亿美元的采购成本。如何将网格技术应用在制造领域,解决制造资源共享问题,引起了国内外研究机构的兴趣3。模具是制造业的基础工艺装备,是技术、劳动、资金密集型的高附加值产品。许多模具企业在资金、设备、人力以及技术方面的力量相对薄弱,资源不足,缺乏市场竞争力。制造资源利用效率低,共享性差,导致重复投资。信息化资源分散、异构、复杂,缺乏跨区域及部门协作的标准4。网格技术为如何整合模具企业制造资源提供了有效的解决途径。基于网格和相关的信息技术,借助于网络将分散在不同类型的模具企业和社会群体中的模具相关的设计、制造、管理、信息、技术、智力和软件资源,通过封装和集成,屏蔽资源的异构性和分布性,以透明的方式为用户提供各类制造服务。模具制造网格使企业能够以请求服务的方式方便地获得所有与制造相关的服务,能够像使用本地资源一样方便地使用封装在制造网格中所有的资源,实现各类资源的集成和优化运行,从而实现模具企业间的商务协同、设计协同、制造协同和供应链协同。2 服务平台结构网格技术在制造业的应用,可以为制造业提供一个公共的制造网格平台,可实现资源共享、协同设计和协同制造,达到降低制造成本、提高资源利用率和加快产品上市时间的目的5咱。现有的制造资源共享方案,例如互联网,B2B,ASP,Java,CORBA等,在共享配置的灵活性或在共享资源种类上不能完全满足虚拟组织的需要。网格最主要的特点是资源的协同共享,即能提供网格服务(Grid Enabled Service),其优势就是能解决动态多机构虚拟组织中的资源共享和协同问题。由于制造涉及到的资源非常多,因此构建面向所有制造业产品的制造网格是不现实的,而由于行业企业之间的紧密协作通常对网络上的资源共享具有很大的需求空间,因此构建面向行业的制造网格是网格技术在制造业快速应用的前提。鉴于此,并且由于前期在模具设计与制造行业积累的设计、分析和制造经验,本文通过与相关企业和协会合作,逐步建立基于模具制造资源网格的模具协同设计与制造服务平台。利用模具制造网格提供的资源搜索功能和信息服务,能够针对应用要求,快速构建模具制造虚拟组织,提高虚拟组织的响应速度;其次,网格是开放的,建构于网格技术之上的模具虚拟组织能够支持成员的动态加入和退出,以及模具制造资源动态增加和减少,从而能在产品开发需求发生变化的条件下,及时调整模具虚拟组织的结构,改变模具制造资源的组成,快速适应需求的变化,增强模具虚拟组织敏捷制造的能力;最后,将网格技术应用于模具虚拟组织制造资源调度,有利于加强对模具虚拟组织制造资源信息和状态的监控。基于网格的模具制造资源服务平台结构如图l所示,共包含4层结构:最底层是模具制造网格服务节点构造层,实现制造资源的封装;第2层是核心中间件层,采用GT40(Globus Toolkit 4o)作为网格平台;第3层为用户件层,包括模具制造具体应用所需工具包,如全局制造资源管理器、可靠性评测和协同工作环境工具等;最上层是应用层,面向模具制造业的各个应用行业。通过网格门户,可以提交任务,使用平台中的各种服务。模具协同设计与分析 应 用层故障诊断电子商务远程操作 用 户 件 层可靠性等性能评测网格全局资源管理器协同工作环境工具模具制造网格工具包基于GT4.0的模具网格平台安全管理数据管理信息服务质量管理 核心中间件层 节点层 模具制造网格服务节点模具人才资源知识技术资源信息服务资源加工设备资源设计分析资源图1 基于网格的模具制造资源服务平台结构3 平台建立关键技术研究3.1 模具制造资源的分类和聚类制造资源是指涉及到企业生产经营的活动和产品全生命周期制造中的所有资源的总称,是企业的设备、材料、人员与产品生命周期所涉及的硬件和软件的总和7。为便于对制造资源进行分类建模,根据模具设计和制造过程的特点,本文将模具制造资源分为模具设计与分析资源、模具加工资源、模具信息与服务资源、模具知识与技术资源、模具人才资源等。其中,设计与分析资源包括模具设计与制造过程中需要的CADCAECAPPCAM软件;加工资源包括各种加工设备及装备等;信息与服务资源包括市场、客户、管理、售后及服务信息等;知识与技术资源包括知识库、实例库、标准、设备和软件的使用能力等级等;人才资源是指专家及雇员的水平、经验以及各方面的能力。由于现实中对制造资源称呼的不一致以及资源信息的多参数表示,带来了网格中制造资源的模糊性,如某两台加工设备的加工精度可能差别不大,但加工尺寸相差很多。因此,采用模糊数学的语言和方法进行网格制造资源的动态聚类分析。通常情况下描述模具制造资源信息和任务信息的各参数的量纲是不同的,所以动态聚类的第1步是把量纲的影响消除,将数据做归一化处理;第2步可用欧氏距离法确定各个制造资源之间的相似系数(即相似程度);最后一步是根据聚类需要细分还是粗分的要求,进行运算矩阵的取舍,可得到不同的制造网格资源聚类结果。对制造网格中的模具制造资源进行动态聚类的目的,是除将具有相似语义的资源信息归类外,更重要的是对相同类型的资源进行更为细致的分类,为下一步的资源检索提供前提和保障。将资源进行聚类分析之后,只需检索与任务请求信息最为接近的聚类单元中的资源,这样可以节约大量的时间和计算机性能开销1。3.2 模具制造资源网格的描述及封装网格服务(Grid Services)可以简单地表示为“网格服务=接口行为+服务数据”,网格服务通过定义接口来完成不同的功能,服务数据是关于网格服务实例的信息。以GT40为开发工具,综合应用J2EE,NET及Web Service等技术,提出了模具制造网格资源服务平台模型。GT40是一个开放源码的网格基础平台,基于开放网格服务体系(Open Grid Service Architecture,OGSA),支持网格和网格应用,能为构建网格应用提供中间件服务和程序库。GT40通过将资源包装为Web Service,以标准的WSDL接口来屏蔽资源间的异构4。模具制造资源网格节点模型应遵从Web服务资源框架(Web Service Resource Framework,WSRF)的架构,支持模具制造资源服务的统一描述、发现机制,支持网格环境下服务节点之间的互操作。该模型在全面包含资源信息的条件下,向服务访问者提供标准化的操作访问机制。自下而上分别是模具制造资源层、模具制造资源表示层和模具制造资源接口层。将模具制造资源封装成为独立的网格服务节点,需明确定义相应的接口,让用户可以得到足够的信息来调用这个网格服务,并借助L(eX-tensible Markup Language)来实现这些服务的描述、封装等功能。同时,资源服务节点也可以作为资源请求者向其它资源服务提供者请求资源服务,资源服务节点之间P2P(Peer to Peer)的对等关系。Study On Key Technologies Of Mold Manufacturing Grid Service PlatformABSTRACT:The essentially feature of grid is the share and coopermion of the resourcesThe structure of mold manufacturing grid service platform consist of the node layer,the core middleware layer,the user case layer and application layer is proposedManufacturing resources associated with the total iifecycle of mold are classified and integratedit presents the key technologies such as dynamic clustering by fuzzy mathematics, describing and encapsulating by Web Services Description Language(WSDL)on mold manufacturing gridThis research provides the theoreticaI basis to realize information engineering and network manufacturing for the die and mold enterprisesthe new model wilI play an important role on increasing efficiency of computation and design and manufacturing facilities,and quickening process of mold developmentKEYWORDS:Manufacturing Grid,Resource Encapsulation,Grid Service,Mold manufacture1 IntroductionGrid technology is a new type ofnetwork structureIt is applied to connect all the resources in intemet,which contain computing,storage commui-cations,software and hardwareEvery kind of resources,as a node of grid,has its special attribute,and can realize a certain functionOn the grid platform,customers only need to submit to assignment to gddTheGrid will distribute corresponding resource automatically to finish the assignment and feedback results to customers 1 .Ian Foster,from Argonne National Cab of the USA,describes grid as “sharing resources and cooperating with each other to solve problems among several virtual dynamic union”The obvious difference between grid technology and other technology,such as technology of Intemet,Distributed Computing,PeertoPeer computing,is that resources are encapsulated with gridBesides,the sharing of sources is not file exchange oforiginal levels but directly visit to computer,software,data and other resources by sevice2Grid has three features of sharing resource,working in cooperation and forming virtual dynamic unionAt present,many corporations and research institutes in and abroad has made deeply study and made experiments on grid technologyIn engineering field,some big corperations,for example,BOEING、FORD and BMW are trying to use grid computation to design and emulate complicated products,putting emphasis on settle mass calculation problems about airplanes and carsFORD constructed a network market by making use of grid technology,saving purchasing cost of 8 billion dollarsHow to apply grid technology to manufacturing field to settle problems of the resource sharing arouses interests from research institues in and abroad3Mold is the basic technology equipment of manufacturing industry,and it is the high value-added products of technology,labor capital -intensiveMost of mold enterprises are weak at capital,equipments,manpowers,and technology,short of resourcesThey lack capacity of competition in marketManufacturing resources are of low utilization ratio,poor sharing possibility,which lead to repeated investmentInformationize resources are dispersed, heterogeneous。they are deficient in standard of cooperation crossing areas and departments4It is grid technology that provide effective ways to settle problems for how to integrate manufacturing resources of mold enterprisesOn the basis of grid and other related technology,the design,manufacture,management ,information,technology,intelligence and software resources that related to mold which dispersed in different types of mold enterprises and social groups,can be encapsulated and integrated, can be shielded the heterogeneity and distribution of resources, can be offered kinds of manufacturing service for customers in transparent ways2 the Structure of Service PlatformThe application of grid technology in manufacturing industry call offer a public manufacturing grid platform and realize resource sharing,collaboration design and manufacturing to reduce manufacturing cost,raise utilization ratio of resources and quicken listed time of productsl5-6IThe present program of manufacturing resources sharingsuch as internet B2B,ASP,JAVA,CORBA,cannot fully meet the needs of virtual organization about flexibity of sharing disposal or vanity of sharing resourceThe most important feature of grid is coordination,sharing of resource,that is to say,it can offer grid service,its advantage can settle problem of resource sharing and coopermion in virtual dynamic unionAs there are so many resources referred to manufactureit is unrealistic to struct manufacturing grid facing all the manufacturing productsIn consideration of this,and because experience about design,analysis and manufacture from mold design and manufacturing business,these writers are establishing mold manufacturing grid service platform progressive by working together with some mold enterprises and associationsThe structure of mold manufacturing grid service platform based on grid is like fig1,there are 4 layersthe boRom layer is the node layer of mold manufacturing grid service,which Can realize encapsulation of manufacturing resources; the second layer is core middleware layer,GT4(Globus Toolkit40)is used as grid platform;the third layer is User case layer,it includes Mold manufacturing grid toolkit,such as collaborative work environment tool,grid global resource manager,performance evaluation;the top layer is application layer facing every applied trade of mold manufacturing industryAssignments Can be submitted through grid portal,and various kinds of service in the platform can be usedMold collaboration design and analysis Appication layer FaultdiagnosisE-CommerceRemote operation User Case layerMold manufacturing grid toolkitPerformance evaluation (reliability)Grid global resource managerCollaborative work environmentInformationserviceMold grid service platform based on GT4.0 Cormidd- leware layerData managementSecurity managementQuality managementMold manufacturing grid toolkitManufactu-ring equipment resourcesKnowledge and technology resourcesInformation services rsourcesTalents resources Node layerDesign and analysis resourcesFig.1 The structure of mold manufacturing grid service platform based on grid3 Key Technologies of Platform Establishment3.1 the classification and clusteringManufacturing resource is a general name,it means all resources which refer to productions and management activities of enterprise associated with the total lifecyclet71This paper,to classify and establish mold manufacturing resources conviently ,divides mold manufacturing resources into mold design and analysis resources,mold manufacturing equipment resources,mold information service resources,mold knowledge and technology resources and mold talent resources and SO on,according to the features during the mold design and manufacturing processAmong them,the design and analysis resources include CADCAECAPPCAM software;the manufacturing equipment resources include various kinds of machining equipment;the information service resources include markets,customers,management,service after sale;the knowledge and technology resources include utilization of knowledge library,living example library,stardard equipment and software;the talents resources is experts and employees level,experiment and other abilitiesBecause of the manufacturing resources name is differ and the resouces is multiparameter,it brings fuzzyness of grid manufacturing resourcesFor example,the machining precision of two machining equipments may not be obvious;but their machining size is quite differentTherefore,it is necessary to make dynamic clustering by fuzzy mathematics languages and methods on舒d manufacturing resourcesGenerally the dimension of every parameter which used to describe resource information and assignment information of mold manufacturing are differentConsequently,the first step of dynamic clustering is to eliminate the influence of dimension and normalize datas;the second step is to certain the similarity coefficient among manufacturing resources by euclidean distance method,the last step is to operate matrix according to requirements of clustering,then different clustering results of manufacturing grid will be obtainedAfter clustering analysis for resources,we only need to search resource which is nearest to the clustering unit of assignment request informationThus,much time and computer function expense can be saved13.2 Description and encapsulation of mold manufacturing resources gridGrid services can be easily indicated as an equation that “grid services = interfaceconduct+service data”Grid services finish different function through defining interfaceService data is the information about example of grid servicesThis paper put forward mold manufacturing grid service platform applies J2EENET and Web Service technology with GT4(Globus Toolkit40)GT4 is based on open grid service architectureGT4 supports grid and grid application,offers middleware service and program library for structing grid applicationGT4 can shield heterogeneity among resource with standard WSDL interface by paking resource as web service4.Grid node model of mold manufacturing resources should obey the structure of Web Service Resource Framework,support the united description,discovery mechanism and interoperability among service node in grid environmentThis model provides standardized operation visit mechanism for service visitionsIt includes resource information completely The model is composed of a resource layer,ail expression layer and an interface layerIt is necessary to make clear definition for relevant interface for encapsulating mold manufacturing resources asindepeut grid service nodeAfter that,customers carl receive enough information to call this grid service,realize description and encapsulation function of these grid services by XML(extensive makeup language)At the same time resource service node can be ask services from other resource service providersThe relationship among resources node is P2P(peertopeer)relationship评阅教师评阅表题目基于UG梨子形塑料包装盒体模具设计学生姓名班级学号专业评阅教师姓名职称工作单位评分内容具 体 要 求总分评分开题情况调研论证能独立查阅文献资料及从事其他形式的调研,能较好地理解课题任务并提出实施方案,有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。10外文翻译摘要及外文资料翻译准确,文字流畅,符合规定内容及字数要求。10设计质量论证、分析、设计、计算、结构、建模、实验正确合理。35创新工作中有创新意识,有重大改进或独特见解,有一定实用价值。10撰写质量结构严谨,文字通顺,用语符合技术规范,图表清楚,书写格式规范,符合规定字数要求。15综合能力能综合运用所学知识和技能发现与解决实际问题。20总评分评阅教师评阅意见该生毕业设计工作量饱满,设计资料较完整、数据比较可靠、计算较准确,设计说明书条理较清楚、水平一般,图表基本完备,有参考文献;设计图纸基本齐全、整洁,符合毕业设计规定的要求。 评阅成绩评阅教师签名日期5月23日课题任务书学院:XXXX 专业: XXXX 指导教师学生姓名课题名称基于UG梨子形塑料包装盒体模具设计内容及任务1建模依据给定的塑件(产品)资料和图片,在UG环境中创建3D模型。2收集相关中外文献资料,整理成读书笔记、开题报告和外文文献资料译文。3在UG环境中设计注射模具(1)确定塑件(产品)材料(2)选择成型设备(3)拟定模具结构方案分析塑件注塑工艺性确定成型方案与模具总体结构选择模具零件材料设计成型零件确定型腔数目确定型腔布局与尺寸选择分型面创建浇口和流道设计冷却系统设计机械运动机构设计顶出及导向定位机构考虑排气系统设计模具总装等(4)绘制装配图(5)绘制零件图拟达到的要求或技术指标1)毕业答辩图纸总量不少于2.5张A0图。2)设计说明书按湖南工学院毕业设计(论文)说明书的要求进行排版(打印)不少于40页进度安排起止日期工作内容备注周及以前:第25周: 第69周: 第1012周: 第13周: 第1415周:第16周:撰写开题报告; 毕业调研及实习、搜集设计的相关资料;进行结构设计及计算;绘制零件图和装配图;对整个撰写设计说明书(论文)及毕业答辩的准备;设计进行合理性检查;毕业设计答辩。主要参考资料1钟日铭.UG NX 7.5完全自学手册北京:机械工业出版社,20112李颖晴. UG NX 7.5注塑模设计师基础与范例标准教程北京:电子工业出版社3王树勋. UG NX注塑模具设计.北京:清华大学出版社,20094李丽华 李伟.UG NX4.0模具设计基础与进阶教程.北京:机械工业出版社,20085杨波.UG NX 7.5曲面造型与典型范例北京:电子工业出版社,2011将专业课及专业基础课开课用的教材找到备用。如:画法几何及机械制图几何量公差与检测机械工程材料基础塑料成型工艺及模具设计塑料制品成型及模具设计教研室意见年 月 日学院主管领导意见年 月 日基于 UG 梨子形塑料包装盒体模具设计 摘 要 本次设计的制品为 ABS 梨子形状注射模设计 利用 UG 来完成制品模 3D 模 型 利用 CAD UG 来完成其装配图和零件图 模具采用了侧抽芯 模具结构紧凑 工作可靠 操作方便 运转平稳 冷却效果好 劳动强度低 生产效率高 生 产的塑件精度高 生产成本低 本文从型腔数量和布局的确定 注射机选择 流道的设计 模板及其标准件的选用 冷却系统 成型部件的设计等给出了详 细的设计过程 关键字 塑料 注射模 UG CAD ABSTRACT Products of this design is the design of the injection mould ABS pear shape use UG to complete the product model 3D model using the CAD UG to complete the assembly and parts drawing Mould with side core pulling The mould is compact in structure reliable work convenient operation stable operation good cooling effect low labor intensity high production efficiency the production of plastic parts with high precision low production cost This paper from the cavity of determining the number and layout injection machine choice channel design the choice of standards and templates cooling system molding parts design gives detailed design process Keywords plastic injection mould UG CAD 目 录 1 前 言 1 1 1 我国塑料模具工业现状 1 1 2 塑料模发展趋势 1 2 塑件成型工艺性分析 2 2 1 软件简介 2 2 2 塑件 某梨子形状 分析 2 2 3 零件结构特征 塑料的性能 技术要求及结构工艺性的分析 3 2 3 1 尺寸及精度 3 2 3 2 壁厚 4 2 3 4 脱模斜度 4 2 3 5 圆角 5 2 3 6 粗糙度 5 2 3 7 塑料性能的分析 5 3 模具的设计 7 3 1 拟定模具结构形式 7 3 2 确定型腔数量及排列形式 7 3 3 分型面的确定 8 3 4 注射机型号的确定 9 3 4 1 注射机的选择 9 3 4 2 注射成型工艺的参数 9 3 4 3 注塑机的校核 11 4 浇注系统设计 13 4 1 浇注系统的设计原则 13 4 2 浇注系统的组成 14 4 3 浇注系统的作用 14 4 4 浇注系统各部件设计 14 4 5 浇口的设计 17 4 6 浇注系统的平衡 18 4 7 浇注系统凝料体积计算 18 4 8 注塑时间的计算 18 4 9 排气系统设计 20 5 成型零件的结构设计和计算 20 5 1 成型零件钢材的选用 20 5 2 成型零件工作尺寸计算 21 5 3 成型零件强度 刚度的校核 25 6 模架的确定和标准件的选用 26 7 合模导向机构的设计 27 7 1 合模导向零件机构的作用 27 7 2 导向机构的设计 27 8 脱模推出机构的设计 28 8 1 推出机构的组成 28 8 2 推出机构的分类 28 8 3 推出机构的设计原则 29 8 4 脱模力的计算 30 8 5 合模导向机构的设计 31 9 注射模温度调节系统设计 32 9 1 冷却系统设计原则 32 9 2 冷却系统的简单计算 33 结束语 36 参考文献 37 致 谢 38 1 1 前 言 1 1 我国塑料模具工业现状 我国塑料模具工业从起步到现在 历经了半个多世纪 有了很大的发展 模具水平有了较大提高 在大型模具方面 已经生产大屏幕彩电塑壳注塑模具 等 精密塑料模具方面 已经生产照相机塑料件模具 多型腔小模数齿轮模具 及塑封模具 用这些模具生产的一些塑料制品制件达到了国外同类产品的水平 但总体和国外相比仍有较大差距 在成型工艺方面 多材质塑料成型模 高效多色注塑模 抽芯脱模机构的 创新方面也取得较大进展 气辅注射成型技术的使用更加成熟 热流道模具开 始推广 有些企业的采用率达 20 以上 一般采用内热式或外热式热流道装置 少数单位还采用了具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具 但总体上热 流道的采用率达不道 10 与国外的 50 60 相比 差距较大 1 2 塑料模发展趋势 1 出于塑料模成型的制品日渐大型化 复杂化和高精度的要求 而适应 高生产率而发展的一模多腔的原因 今后应该重点提高大型 精密 复杂 长 寿命模具的设计水平及比例 2 在模具设计制造中全面推广应用 CAD CAM CAE 技术 3 推广应用热流道技术 气辅注射成型技术和高压注射成型技术 4 开发新的成型工艺和快捷经济模具 以适应多品种 少批量的生产方 式 5 提高塑料模标准化水平和标准件的使用率 6 应用优质材料和先进的表面处理技术来提高模具寿命和质量 此次的毕业设计 梨子形状模具设计 采用在 UG 环境下完成设计 其中涉 及到零件模块 装配模块 工程图模块 2 塑件成型工艺性分析 2 1 软件简介 这种设计主要用于模具的设计和计算要准备以下完整的程序集信息 其三个视 图的显示组件使用 AutoCAD 绘图 作为整体形成不规则的表面 有多个位置 2 和固定结构内壳 发现小复杂的零件 不能使用正常拉伸和剪切将能够满足要 求的情况下移动电话回盖可互换的磁性部件 零件的图纸在 AutoCAD 发现更 难画 CAD 计算机辅助设计 计算机辅助设计称为 指的是使用的计算能力和高性 能图形功能的计算机 计算机辅助设计分析 修改和优化的产品 最后的结 果计算机和工程知识 并逐步改进和计算机硬件和软件的不断改进 AutoCAD 是便于设计师或设计器几乎无需离开绘图屏幕是独特的你可以继续做这项工作 工程技术人员的基础上完成的工作 为各行业如制造业 建筑设计 室内设 计 设计 图形 AutoCAD UG 是美国 UG 参数化技术公司 是最先进的 最先进的参数化特征造型技术 的大规模集成软件 CAD CAM 美国 欧洲和亚洲 这是我们的关键零部件设计 和加工工具 这里是一些简单的说明 UG 三维实体建模和装配仿真 过程模拟的数控自动编程 钣金件设计 电 路 布线 专有的模块 如装配管 ID 设计 逆向工程 CE CE 和其他先 进的设计理念和设计模式 它的主要特点模型的参数化 统一模块的集成的数 据库设计修改 更正 其他适当的图表和模块依赖项中的数据将自动更新 其优异的性能和强大 是一套可以应用于工业设计 机械设计 仿真 制造 和许多其他领域的工程技术和管理自动化软件包 因为它在 1988 年 10 年以 上的介绍已成为标准 世界上最受欢迎的软件 3DCAD CAM 系统 UG UG 自动 化一直被视为 3DCAD CAM 系统在今天的标准软件 广泛应用于电子 机械设 计 模具 工业 汽车 自行车 空间 电子产品 玩具和其他行业 UG 是一套从设计到生产的机械自动化软件 仿真系统是一种新的一代产品 参 数化 基于特征的实体建模系统 数据库 与单个函数 2 2 塑件 某梨子形状 分析 塑件的相关技术参数见零件图纸 名称的塑料零件的塑料 ABS 塑料零件生产卷 中等卷 体积和重量的塑料部件表所示 2 1 表 2 1 塑件主要参数 材料密度 density 体积 volume 质量 mass g cm305 1 mm33107 4 25 9g 3 2 3 零件结构特征 塑料的性能 技术要求及结构工艺性的分析 塑料制品 2 3 1 尺寸及精度 大小取决于流动性塑料的塑料部件的大小 在注射成型的工艺 流动性差 的塑料和塑料薄壁零件尺寸的设计不能太大 填充由融合的冷接缝不好组成一 个前锋影响外观的塑料部件和结构的强度 尺寸精度被通过塑料零件塑料零件尺寸和产品尺寸在图中的巧合 塑料零件尺 寸的精度 有很多因素影响精密塑料零件 开始与模具制造精度和模具磨损 其次是波动和塑料成型收缩是更改 老化更改和塑料件成型模具结构的过程 因此 塑料零件尺寸精度一般不高 应使用以确保精度低的前提下尽可能选择 请求 根据我国目前塑件的成型水平 塑件的尺寸公差可依据 SJ1372 78 塑料 制件公差数值标准确定 该标准将塑件分成 8 个等级 每种塑料可选其中三个 等级 即高精度 一般精度 低级精度 1 2 级精度要求较高 一般 不采用 此外 对塑件图上无公差要求的自由尺寸 建议采用标准中的 8 级精度 对孔 类尺寸数值冠以 对于轴类尺寸数值冠以 对于中心距尺寸几其他位 置尺寸可取表中数值之半冠以 号 4 在本设计中根据 中国模具设计大典 可查得 梨子形状选用的精度等级为一般精度选用 4 级 2 3 2 壁厚 根据其最低墙厚度值 该值随不同大小的塑料部件的塑料部件 太厚会不 仅事业废物塑料零件和热塑性塑料为原材料的增加冷却时间 降低的生产率 和也影响质量的产品 如气泡 缩孔 凹陷和其他缺陷 易于成型塑料薄壁零件的热塑性塑料 最小壁厚的 0 25 m m 但一般不低于 0 6 0 9 m m 花 2 4 毫米 在此设计中 墙体厚度要约 1 毫米 虽然同 样成型壁厚应尽可能一致 否则所造成的额外冷却或固化速度的内部应力 导 致翘曲 塑料配件 破裂或甚至开裂和其他缺陷的收缩 2 3 4 脱模斜度 为了便于脱模 防止脱模是拉伤塑件在设计时必须使塑件塑料封头内外表 面沿脱模方向留有足够的脱模斜度 脱模斜度取决于塑件的形状 壁厚及塑料 收缩率 一般取 30 1 30 取斜度的方向一般内孔以小端为准 符合图样 要求斜度由扩大方向取得 外形以大端为准 符合图样要求 斜度由缩小方向 取得 而且脱模斜度不包括在塑料制品公差范围内 脱模斜度见表 5 表 2 2 常用塑料的脱模斜度 脱模斜度 塑料名称 型腔 型芯 聚乙烯 聚丙烯 软聚氯乙烯 氯化聚醚 25 45 20 45 硬聚氯乙烯 聚碳酸酯 聚砜 35 40 30 40 聚苯乙烯 有机玻璃 ABS 聚甲醛 35 1 30 30 40 热固性塑料 25 40 20 40 2 3 5 圆角 在塑料制品的设计中 应尽可能多地角圆弧过渡的使用产品 由于塑料部 件与尖角 往往应力集中在尖角 应力或冲击振动破裂发生时 甚至在释放过 程中作为应力开裂 尤其是在里面的塑料零件的角落 理想的圆角半径将墙厚 度的三分之一以上 若要避免应力集中 改善塑料制品的强度 提高塑料流动 与发布的产品 此外 圆的角 淬火或用途不因应力集中而开裂 然而 在轮 会使复杂型腔处理 以便钳工增加劳动 通常在内壁的圆角半径是一半的厚度 外墙倒圆角 圆角半径可以是 1 5 倍倍墙体厚度 圆角半径不应小于 0 5 毫米 2 3 6 2 3 6 粗糙度 塑件的外观要求越高 表面粗糙度应越低 这除了在成型时从工艺上尽可 能避免冷疤云纹等疵点来保证外 主要取决于模具型腔表面粗糙度 一般模具 粗糙度要比塑件的要求低 1 2 级 塑料制件表面粗糙度一般为 0 8 0 2m 之间 模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大 所以应随时给以抛 光复原 透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同 而不透明塑件则根据使 用情况决定他们的表面粗糙度 2 3 7 塑料性能的分析 塑料的选用及相应特征的说明 选择的塑料的要求价格合适 具有较好的加工性能 机械性能 该塑料制 品选用的是 ABS 塑料 ABS 是丙烯晴 丁二烯和苯乙烯三种单体的三元共聚物 6 ABS 具有较高的强度 硬度 耐热性及耐化学腐蚀性 具有弹性和较高的冲击 强度 它具有优良的介电性能及成型加工性能等综合的优良性能 且价格便宜 原料易得 ABS 的主要技术指针见表 2 3 表 2 3 ABS 各项性能参数表 密度 g 3cm 1 05 抗拉屈服强度 mpa 50 比容 3c g 0 92 拉伸弹性模量 mpa 310 8 吸水率24h 0 3 无缺口 261 收缩率 130 160 2m 缺口 11 熔点 C 130 160 弯曲强度 mpa 80 0 45mpa 90 108 强度 hb 9 7C 1 80mpa 83 103 体积电阻率 2m 3109 6 7 3 模具的设计 3 1 拟定模具结构形式 图 3 1 3 2 确定型腔数量及排列形式 根据任务书的设计要求 该模具采用一模两腔 多型腔模具排列形式设计的要点 1 尽可能采用平衡式排列 确保制品质量的均一和稳定 2 型腔布置与浇口开设部位应力求对称 以便防止模具承受偏载而产生 溢料现象 3 尽量使型腔排列得紧凑 以便减小模具的外形尺寸 排列形式如图 3 2 8 图 3 2 型腔布局方式 3 3 分型面的确定 分型面的选取不仅关系到塑件的正常和脱模 而且涉及模具结构与制造成 本 一般来说 分型面的设计原则 1 分割线位置应位于节的最大部件塑料部件的大小 释放的易用性和加工型 腔 2 将需要更多塑料零件的尺寸精度 3 有利于确保塑料件的外观质量 塑料会融化轻松离别表面在中结果毛刺 从而影响外观质量的塑料部件 的表面光滑的表面或圆弧应尽量避免选择分型 面上 4 考虑符合要求的塑料 注塑成型过程 有一些不可避免的工艺缺陷 释 放倾斜 推杆和门标记 选择分型面时 避免的塑料件角函数从这些进程的 缺陷会影响 5 考虑到技术规格的注塑机 使模板的间距的大小 6 考虑到锁模力 尽量减少塑件在分型面投影面积 9 7 只要有可能 留在的一侧的塑料部件 易于设置和创建简单脱模机构 动态仿真 8 考虑横向拉走 9 制度安排 尽量方便 10 赞成的排气 11 模具部件加工性 3 4 注射机型号的确定 3 4 1 注射机的选择 完整的注射成型工艺过程 按其先后顺序应包括 成型前的准备 注射过 程 塑件的后处理等 1 成型前的准备 为使注射成型过程能顺利进行 并保证塑料制件的质量 在成型前应做一些必要的准备工作 包括 a 原料的检验和预处理 在成型前 应对原料进行外观 如色泽 颗粒大小 均匀度 及工艺性能 如流动性 热 稳定性 收缩性 水分含量等 的检验 b 料筒的清洗 c 嵌件的预热 d 脱模 剂的选用 2 注射过程完成注射过程为 包括塑化 注射 压缩 冷却和释放几个步 骤 它的流动可以分为灌装 包装 去后面在门冻结和冷却后四个阶段 3 后处理的塑料零件塑料零件在成型过程中 因不均匀或增塑塑料水晶腔内 的定位和冷却部件塑料部件造成的不均匀收缩不一致 或塑料部件不可避免地 存在内内部应力的一些其他原因造成变形或破裂的使用过程 后因此常常需要 适当地处理消除内应力 提高性能和尺寸稳定性的塑料部件 其主要退火和调 理的方法 3 4 2 工艺参数注塑成型 注塑成型的核心问题是采取的所有措施为了得到良好的塑料塑料融化 和他注 入腔 冷却可控条件下 使塑料零件所需质量 在塑料注射成型过程中 所选 和工艺条件的控制是形成保证质量塑料零件的关键 主要工艺条件是影响流动 和冷却的塑化温度 压力和相应的时间 温度 注射成型过程需要控制缸温度及喷嘴温度和模具温度的温度 前两个主 要影响塑料和塑料的流动 后者主要影响温度塑料流动和冷却 压力 注塑模具工艺要求对模腔压力和压力的三个 它们对塑料和塑料零件塑 料的质量直接影响注射压力塑化 注射压力的控制 1 塑化压力 塑化压力 又称为背压 是指采用螺杆式注射成型时 螺杆头部熔体在螺杆转动后退时所 受到的阻力 2 注射压力 注射机的注射压力是指在注射成型时 柱塞或螺杆头部单位 10 面积对塑料熔体所施加的压力 在注射机上常用表压指示注射压力的大小 其 大小取决于塑料品种 注射机类型 模具的浇注系统状况 模具温度 塑料复 杂程度和壁厚以及流程的大小等诸因素 很难具体确定 一般要经试模后才能 确定 其常用的注射压力范围一般在 70 150MPa 之间 其作用是克服塑料熔体 一定的充型速率以及对熔体进行压实等 时间 完成一次注射成型过程所需的时间称为成型 或生产 周期 它包括 以下各部分 注射时间 保压时间 冷却时间 其他时间 含开模 脱模 喷 涂脱模剂 放嵌件等 即 T t 注 t 保压 t 冷却 t 其他 本设计成型周期取 30s 周期直接影响生产力和注射机使用 生产 质量的前提下保证应缩短尽 可能多的关于每个阶段的时间周期 整个周期时间 注射时间和冷却时间是最 重要的是 会有决定性的影响对塑料件的质量 注射时间停留时间是腔塑料压 缩时间 注射时间为整个代表一个较大的比例 一般 20 25 型飞机 冷却时 间主要由厚度的塑料部件 热性能和结晶行为的塑料和模具温度的确定 冷却 的长度应基于变形的塑料部件不会导致释放原则 冷却时间通常介于 30 120s 年 长时间冷却时间 只到生产周期延长和降低生产率 在复杂的塑料零件上 亦会释放造成困难 成型周期时间是依赖于连续和自动化生产流程 等等 具 体的参数见表 3 1 最终确定注射机型号为 HTF80XB 具体参数如表 3 1 11 表 2 1 注射机主要参数 型号 参数 单位 80 A 80 B 80 C 螺杆直径 mm 34 36 40 理论注射容量 cm3 111 124 153 注射重量 PS g 101 113 139 注射压力 Mpa 206 183 149 注射行程 mm 122 螺杆转速 r min 0 220 料筒加热功率 KW 5 7 锁模力 KN 800 拉杆内间距 水平 垂直 mm 365 365 允许最大模具厚度 mm 360 允许最小模具厚度 mm 150 移模行程 mm 310 移模开距 最大 mm 670 液压顶出行程 mm 100 液压顶出力 KN 33 液压顶出杆数量 PC 5 油泵电动机功率 KW 11 油箱容积 l 200 机器尺寸 长 宽 高 m 4 3 1 25 1 8 机器重量 t 3 22 最小模具尺寸 长 宽 mm 240 240 3 4 3 注塑机的校核 3 4 3 1 注射量校核 注射机的表称注射量 V 机 124cm3 塑件体积 V s 2 24 7 49 4 cm3 浇注系统流道凝料的体积 V 凝 4 3cm3 则实际需要的注射量 V 实 Vs V 凝 49 4 4 3 53 7cm3 所以 注射量符合 3 4 3 2 注射压力校核 因为 ABS 的注射压力是 70 150MPa 而 HTF80XB 注塑机的注射压力满 足要求 3 4 3 3 锁模力校核 注射成型时塑件的模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素 如 12 果这一数值超过了注射机所允许的最大成型面积 则成型过程中会出现涨模溢 料现象 必须满足以下关系 An 21 式中 n 型腔数目 单个塑件在模具分型面上的投影面积1A 浇注系统在模具分型面上的投影面积2 n 2 3128 595 1m2 2x3128 595 68512An 注射成型时为了可靠的锁模 应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇 注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力 即 P F21n 式中 P 塑料熔体对型腔的成型压力 MPa F 注射机额定锁模力 N 其它意义同上 根据教科书表 5 1 型腔内通常为 20 40MPa 一般制品为 24 34MPa 精密 制品为 39 44MP P 6851x30 x1 1x0 001 226KN 800KN21An 锁模力符合要求 锁模力足够 3 4 3 4 开模行程与推出机构的校核 模具开模后为了便于取出制件 要求有足够的开模距离 所谓开模行程是 指模具开合过程中动模固定板的移动距离 注塑机的开模行程是有限的 设计模具必须校核所选注射机的开模行程 以便与模具的开模距离相适应 对于卧式注射机 其开模行程与模具厚度有关 对于多分型面注射模应有 mHS10 521max 式中 推出距离1 包括浇注系统凝料在内的塑件高度2 13 水口料的长度 20 30 2H 本设计中 310 55 mm 132 28 160 mmmaxS12H 总的开模距离需要 H 215mm 以上 经计算 符合要要求 3 4 3 5 安装部分相关尺寸的校核 喷嘴尺寸 主流道始端的球面半径 SR 主流道 16mm 注射机喷嘴球面半径 SR0 10mm 主流道小端直径 d 3 5 注射机喷嘴直径 d0 3 定位圈与注射机固定板的关系 注射机所要求的定位圈尺寸为 100mm 模具总厚度与注射机模板闭合厚度的关系 模具总厚度 Hm 325mm 注射机允许的最大模具厚度 Hmax 360mm 最小厚度 Hmin 150mm 即 Hmin H m H max 满足要求 4 浇注系统设计 4 1 浇注系统的设计原则 浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能 结构 尺寸 内外在质量等影响 很大 而且还与塑件所用塑料的利用率 成型生产效率等相关 因此浇注系统 设计是模具设计的重要环节 对浇注系统进行总体设计时一般遵循以下原则 1 重点考虑型腔布局 包括以下三点 尽可能采用平衡布置 以便设置平衡式分流道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尽量使型腔排列得紧凑 以便减小 模具的外形尺寸 2 热量及压力损失要小 为此浇注系统流程应尽量短 截面尺寸应尽可能 大 弯折尽量少 表面粗糙度要低 14 3 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 浇注系统容积尽量小 以 减少塑料的耗量 5 消除冷料 浇注系统应能收集温度较低的 冷料 防止其进入型腔 影响塑件质量 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 9 生产效率 尽可能使塑件不进行或少进行后加工 成型周期短 效率高 本设计的塑件属于日常用品 生产批量中等采用普通浇注系统更符合经济 要求 4 2 浇注系统的组成 普通流道浇注系统一般由主流道 分流道 浇口和冷料穴等四部分组成 4 3 浇注系统的作用 从喷油嘴的熔化的塑料均匀地和顺利进洞 虽然气腔可以成功和及时地放 电 在灌装和凝固过程的熔化的塑料 注射压力有效地传递到腔的每个位置 以获 取完整 高品质塑料零件内部和外部形状 4 4 浇注系统各部件设计 1 主流道设计 主流道通常位于模具的入口处 其作用是将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导 入分流道或型腔 其形状为圆锥形 便于塑料熔体的流动及流道凝料的拔出 热塑性塑料注塑成型用的主流道 由于要与高温塑料及喷嘴反复接触 所以主 流道常设计成可拆卸的主流道衬套 以便有效的选用优质钢材单独进行加工和 热处理 主流道设计要点 1 主流道圆锥角 2 6 对流动性差的塑料可取 3 6 内壁粗 15 糙度为 Ra 0 63 m 2 主流道大端成圆角 半径 r 1 3mm 以减小料流转向过度时的阻力 3 在模具结构允许 主流道应尽可能短 一般小于 60mm 过长则会影响熔 体的顺利充型 4 主流道衬套与定模座板采用 H7 m6 过渡配合 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 SKD61 T10 制造 热处理强度为 52 56HRC 本设计的浇注系统的结构形式如图 4 1 图 4 1 2 冷料穴的设计 主流道一般为于主流道对面的动模板上 其作用就是存放料流前锋的 冷 料 防止 冷料 进入型腔而形成冷接缝 此外 在开模时又能将主流道凝料 从定模板中拉出 冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端直径 长度约为主流道大 端直径 冷料穴的形式有 1 与推杆匹配的冷料穴 2 与拉料杆匹配的冷料穴 3 无拉料杆的冷料穴 本设计的塑件为 ABS 该塑料具有良好的韧性 采用 与拉料杆匹配的冷 16 料穴 中的倒锥形将主流道凝料拉出 当其被推出时 塑件和流道凝料能自动 坠落 具体见图 4 2 图 4 2 拉料钩针 3 分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道 一般开设在分型面上 起分流和转向 的作用 多型腔模具一般需设置分流道 单型腔大型塑件在使用多个点浇口时 也要设置分流道 分流道设计要点 1 分流道要求熔体的流动阻力尽可能的小 在保证足够的注塑压力使塑料 熔体顺利充满型腔的前提下 分流道的截面积与长度尽量取小值 尤其对于小 型 更为重要 2 分流道转折处应以圆弧过渡 与浇口的连接处应加工成斜面 并用圆弧 过渡 利于塑料熔体的流动及填充 3 各型腔要保持均衡进料 4 表面粗糙度要求以 Ra0 8 为佳 5 分流道较长时 在分流道的末端应开设冷料井 17 分流道的截面形状设计 分流道的截面形状选取 从减少流道内的压力损失考虑 要求流道的截面 积大 从热传导角度考虑 为减少热损失 要求流道的比表面积 截面积与外 周长之比 最小 在生产实践中还应考虑分流道的加工难度 分流道形状及效率见表 4 1 表 4 1 常用的分流道截面的形状及其效率 D 4 0 166 D D 4 0 100 D 效 率 0 25D 0 25D 0 217D 0 153D 0 195D d D 6 0 071 D 各种分流道当中 圆形 正方形的效率最高 即比表面积最小 所以本设 计采用圆形截面的分流道 分流道的分布 由于分流道的长度与分布跟型腔的数量及其排布有密切关系 并且分流道 的直径要稍大于主流道大端直径 分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却 只有中心部位的塑料熔体 的流动状态较为理想 因面分流道的内表面粗糙度 Ra 并不要求很低 一般取 1 60 m 左右就可以 这样表面稍不光滑 有助于增大塑料熔体的外层冷却皮 层固定 从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差 以保证熔体流动时具 有适宜的剪切速度和剪切热 4 5 浇口的设计 18 浇口亦称进料口 是连接分流道与型腔的通道 除直接浇口外 它是浇注 系统中截面最小的部分 但却是浇注系统的关键部分 浇口的位置 形状及尺 寸对塑件性能和质量的影响很大 浇口截面积通常为分流道截面积的 7 9 浇口截面积形状为矩形和圆形 两种 浇口长度为 0 5mm 2 0mm 浇口具体尺寸一般根据经验确定 取下限值 然后在试模时逐步修正 浇口的设计 通常要求考虑下面的原则 1 尽量缩短流动距离 2 浇口应开设在塑件壁厚最大处 3 必须尽量减少熔接痕 4 应有利于型腔中气体排出 5 考虑分子定向影响 6 避免产生喷射和蠕动 7 浇口处避免弯曲和受冲击载荷 8 注意对外观质量的影响 综合八点原则 同时结合所测绘塑件的实物所留下的浇口印 本设计采用 点浇口 点浇口又称细水口浇口 一般开在顶面上 从塑件的顶侧进料 点浇口能 方便地调整充模时的剪切速率和封闭时间 故也称标准浇口 它截面形状简单 加工方便 浇口位置选择灵活 去除浇口方便 痕迹小 但塑件容易形成熔接 纹 缩孔 凹陷等缺陷 注射压力损失较大 对壳体件排气不良 4 6 浇注系统的平衡 对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式 设计应尽量保证 所有的型腔同时得到均一的充填和成型 一般在塑件形状及模具结构允许的情 况下 应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等 形状及截面尺寸相 同 型腔布局为平衡式 的形式 否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流 量及成型工艺条件达到一致 这就是浇注系统的平衡 本设计采用平衡式流道布置 从主流道到各个型腔的分流道的长度相等 形状及截面尺寸对应相同 各个浇口也相同 显然浇注系统是平衡的 4 7 浇注系统凝料体积计算 1 主流道凝料体积 3D 测量 V 4258mm 浇注系统各截面流过熔体的体积计算 按分流道取其中一个方向计算 19 4 8 注塑时间的计算 1 确定适当的剪切速率 主流道 21150s 31s 分流道 212 潜伏式浇口 31350s 4150s 2 确定体积流率 q 浇注系统各段的 q 值是不相同的 主流道的体积流率 1q33310 251 265 4SRcms 浇口体积流率 3 22433 66Whs 3 注射时间的计算 模具充模时间 st12 549 3756Vsq 总 式中 主流道体积流率 1q3 cms 注射时间 sts 模具成型时所需塑料熔体的体积 SV3c 单个型腔充模时间 3t12 50 986SVsq 注射时间 根据经验公式求得注射时间 t 324 7520 983 24st s 20 根据注塑机的有关参数 可知 注射机最短注射时间 2s 所选时间合理 t 4 9 排气系统设计 排气槽的作用是将型腔和型芯中周围空间内的气体及熔料所产生的气体排 到模具之外 该注射模属于小型模具 在推杆的间隙和分型面上都有排气效果 无需另外开排气槽 5 成型零件的结构设计和计算 注射模具的成型零件是指构成模具型腔的零件 通常包括了凹模 型芯 成型杆等 凹模用以形成制品的外表面 型芯用以形成制品的内表面 成型杆 用以形成制品的局部细节 成形零件作为高压容器 其内部尺寸 强度 刚度 材料和热处理以及加工工艺性 是影响模具质量和寿命的重要因素 如果型腔 和底板厚度过小 可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏 也可能因刚度不 足而产生挠曲变形 导致溢料飞边 降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模 设计时应首先根据塑料的性能 制件的使用要求确定型腔的总体结构 浇 口 分型面 排气部位 脱模方式等 然后根据制件尺寸 计算成型零件的工 作尺寸 从机加工工艺角度决定型腔各零件的结构和其他细节尺寸 以及机加 工工艺要求等 此外由于塑件熔体有很高的压力 因此 应通过强度和刚度计 算来确定型腔壁厚 尤其对于重要的精度要求高的型腔 更不能单纯凭经验来 确定型腔壁厚和底板厚度 5 1 成型零件钢材的选用 对于模具钢的选用 必需要符合以下几点要求 1 机械加工性能良好 要选用易于切削 且在加工以后能得到高精度零件 的钢种 2 抛光性能优良 注射模成型零件工作表面 多需要抛光达到镜面 Ra 0 05 m 要求钢材硬度在 HRC35 40 为宜 过硬表面会使抛光困难 钢材 的显微组织应均匀致密 极少杂质 无疵斑和针点 3 耐磨性和抗疲劳性能好 注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷 而且还 受冷热温度交变应力作用 一般的高碳合金钢可经热处理获得高硬度 但韧性 差易形成表面裂纹 不以采用 所选钢种应使注塑模能减少抛光修模次数 能 长期保持型腔的尺寸精度 达到所计划批量生产的使用寿命期限 4 具有耐腐蚀性 对有些塑料品种 如聚氯乙稀和阻燃性的塑料 必须考 虑选用有耐腐蚀性能的钢种 我国钢铁冶金行业标准 YB T094 1997 推荐的塑料 718H 模具钢 热塑性注射模成型零件的毛坯 凹模和主型芯以板材和模具供应 本设计 21 中 采用 718H 的预硬模具钢 这个不做钢材的分析与选择 只对 718H 钢材进 行分析 型芯和型腔由于采用了该预硬型塑料模具钢 且电动手机按键为廉价大量 产品 表面有一定光洁度要求 所以模仁料无需淬火 需要长寿命 选择 718H 预硬型抛光塑料模具钢 预硬硬度达到 48 52HRC 5 2 成型零件工作尺寸计算 制品尺寸能否达到图纸尺寸的要求 与型腔 型芯的工作尺寸的计算有很 大关系 成型零件工件尺寸的计算内容包括 型腔和型芯的径向尺寸 含矩形 的长和宽 高度尺寸及中心距尺寸等 成型零件工作尺寸的计算方法很多 现 以塑料的平均收缩率为基准计算 1 型腔内径尺寸计算 z 43 DQ M mm 式中 M 型腔内径尺寸 mm D 制品的最大尺寸 mm Q 塑料的平均收缩率 ABS的平均收缩率为 0 5 制品公差43 系数 可随制品精度变化 一般取0 5 0 8之间z 模具的制造公差 一般取 z 6 1 4 按矩形计算 梨子形状长度 宽度上的最大尺寸分别为 1D 63 12mm 2D 63 12mm 根据塑件的要求取 1 0 44mm 2 0 28mm 则 22 M1D 63 12 63 12 0 005 0 44 35 0 63 11 35 0 mm4 M2 63 12 63 12 0 005 0 28 25 0 63 11 25 0 mm3 2 型芯镶件径向尺寸计算 模具型芯镶件径向尺寸是由制品的内径尺寸所决定的 与型腔径向尺寸 的计算原理一样 分长 宽两部分计算 z 43 DQ dM mm 式中 M 型芯外径尺寸 mm 1D 制品内径最小尺寸 mm 其余符号含义同型腔计算公式 按矩形计算 梨子形状长度 宽度的最小尺寸分别为 1D 60 12mm 2D 60 12mm 由上可知 1 0 44mm 2 0 28mm 则 1MD 60 12 60 12 0 005 0 44 0 35 60 09 0 35 mm4 2 60 12 60 12 0 005 0 28 0 25 60 09 0 25 mm3 3 型腔深度尺寸计算 模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所决定 设制品名义高度尺寸为最 大尺寸 公差 负偏差 型腔深度名义尺寸为最小尺寸 其公差为正偏差 z 由于型腔底部或型芯端面的磨损很小 可以略去磨损量 c 在计算中取 23 加上制造偏差有 3 t mm z 32QhhH 11M 式中 型腔的深度尺寸 mm 1H 制品高度最大尺寸 mm 由零件图上可知 1H 53 57mm 可得 0 14mm 因此 MH 53 57 53 57 0 005 2 3 0 14 0 3 53 74 0 3 mm 4 型芯镶件高度尺寸计算 模具型芯镶件高度尺寸是由制品的深度尺寸所决定 设制品高度名义尺寸 为最大尺寸公差为正偏差 型芯镶件高度设计为最大尺寸 其公差为负偏差 z 根据有关的经验公式 Mh 1H Q z mm 32 式中 型芯高度尺寸 mm 1H 制品深度最小尺寸 mm 由零件图中可得 1H 53 07mm 查表1 15得 0 12mm MH 53 07 53 07 0 005 0 25 53 4 0 25 mm1 3 5 型腔壁厚与底板厚度计算 注射成型模型腔壁厚的确定应满足模具刚度好 强度大和结构轻巧 操作 简便等要求 在塑料注射充型过程中 塑料模具型腔受到熔体的高压作用 故 应有足够的强度 刚度 否则可能会因为刚度不足而产生塑料制件变形损坏 也可能会弯曲变形而导致溢料和飞边 降低塑料制件的尺寸精度 并影响塑料 24 制口的脱模 从刚度计算上一般要考虑下面几个因素 1 使型腔不发生溢料 ABS 不溢料的最大间隙为 0 05mm 2 保证制品的顺利脱模 为此同时要求型腔允许的弹性变形量小于制品 冷却固化收缩量 3 保证制品达到精度要求 制品有尺寸要求 某些部位的尺寸常要求较 高精度 这就要求模具型腔有很好的刚度 按整体式的凹模计算侧壁厚度 31 yEcphb mm 式中 b 凹模侧壁理论厚度 mm h 凹模型腔的深度 mm p 凹模型腔内熔体压力 Mpa 1y 凹模长边侧壁的允许弹性变形量 mm 一般塑件 1y 0 005mm c 1 08 1 0 8 E 2 1 105Mpa b 315 0 812 5 25 89mm 取壁厚大于26mm就能能满足要求 底板厚度计算 根据公式 312 Eyplc mm 25 由 2 3 1c 2 8 10 2 y 0 005 则l21 318 051245 25 89mm 取实际底板厚度大于 26mm 就能满足要求 5 3 成型零件强度 刚度的校核 本设计属中小型 镶拼式塑料模具 所以型腔壁厚按强度条件计算 按刚 度条件校核 根据 模具材料应用手册 得本设计所使用的模具材料为 718H 其相关参数如表 5 1 表 5 1 718H 主要参数 材料名称 MPab MPas J cm 2ka 718H 630 315 14 35 对侧壁的厚度校核 首先按强度条件对塑件的壁厚进行计算 633650124 50 629 7281Phtl mH 强 按刚度条件对塑见的壁厚进行校核 4633433 950124 50 6210 828Phlt mEH 刚 各参数介绍如下 l 塑件的长度 本次计算按塑件为长方体进行计算 取 50 62 l 模腔的压力 一般取 30 50MPa 本次取大值 30MPaP P 塑件的高度 取 24 65 hh 26 模具材料的许用应力 375208 1 sMPan 材料的弹性模量 取 200 109PaEE 成型零件的许用变形量 6 模架的确定和标准件的选用 成型零件确定之后 便根据所定内容设计模架 在学校作设计时 模架部 分要自行设计 在生产现场设计中 尽可能选用标准模架 确定出标准模架的 形式 规格及标准代号 标准件包括通用标准件及模具专用标准件两大类 通用标准件如紧固件等 模具专用标准件如定位圈 浇口套 推杆 推管 导柱 导套 模具专用弹簧 冷却及加热元件 顺序分型机构及精密定位用标准组件等 在设计模具时 应尽可能地选用标准模架和标准件 因为标准件有很大一 部分已经商品化 随时可在市场上买到 这对缩短制造周期 降低制造成本时 极其有利的 提高公司在市场中的竞争力 设计模具时 开始就要选定模架 当然选用模架时要考虑到塑件的成型 流道的分布形式以及顶出机构的形式 有抽芯的还要考虑滑块的大小等等因素 而且 模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉 模具外表面尽量不要有突出部 分 模具外表面应光洁 加涂防锈油 两模板之间应有分模间隙 即在装配 调试 维修过程中 可以方便地分开两块模板 本设计充分利用 UG 的外挂模块直接调入模架部分 可以很便捷的选用标准 模架 尽量达到生产中的水平 提高生产率 使我们的毕业设计更接近实际生 产中的技术水平 本设计要求采用一模二腔设置 根据成型零件的尺寸 以及侧抽芯的尺寸 最终确定本设计选用的模架为 FCI 2030 模架 模架的安装高度 325mm 模具的具体形式如图 6 1 27 图 6 1 7 合模导向机构的设计 7 1 合模导向零件机构的作用 1 定位作用 模具闭合后 保证动定模位置正确 保证型腔的形状和尺 寸正确 导向机构在模具装配过程中也起了定位作用 便于装配和调整 2 导向作用 合模时 首先是导向零件接触 引导动定模或上下模准确 闭合 避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏 3 承受一定的侧向压力 塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力 或者由于成型设备精度低的影响 使导柱承受了一定的侧压力 以保证模具的 正常工作 若侧压力很大 不能单靠导柱来承担 需增设锥面定位机构 4 保持机构运动平稳 对于大 中型模具的脱模机构 导向机构有使机 构运动灵活平稳的作用 5 承载作用 当采用脱模板脱模或双分型面模具时 导柱有承受脱模板 和型腔板的作用 7 2 导向机构的设计 28 设计导柱 导套时还应注意 1 导柱应合理地均布在模具分型面的四周 导柱中心至模具外缘应有足够 的距离 以保证模具的强度 2 导柱的长度应比型芯端面的高度高出 6 8mm 以免型芯进入凹模时与凹 模相碰而损坏 3 导柱和导套应有足够的强度和耐磨度 常采用 20 低碳钢经渗碳 0 5 0 8 淬火 48 55HRC 也可采用 SKD61 碳素工具钢 经淬火处理 4 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 5 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 根据需要而决定装配方式 6 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 导套的外径的配合按 H7 k6 综上所述 本设计采用 UG 的中自动导入标准模架 选用的导柱 导套也相 应采用标准值 8 脱模推出机构的设计 塑件在从模具上取下以前 还有一个从模具的成型零件上脱出的过程 使 塑件从成型零件上脱出的机构称为推出机构 推出机构的动作是通过装在注射 机合模机构上的顶杆或液压缸来完成的 8 1 推出机构的组成 推出机构主要由推出零件 推出零件固定板和推板 推出机构的导向与复 位部件等组成 推出机构中 凡直接与塑件相接触 并将塑件推出型腔的零件 称为推出零件 常用的推出零件有推杆 推管 推件板 成型推杆等 8 2 推出机构的分类 推出机构可按其推出动作的动力来源分为手动推出机构 机动推出机构 液压和气动推出机构 手动推出机构是模具开模后 由人工操纵的推出机构塑 件 一般多用于塑件滞留在定模一侧的情况 机动推出机构利用注射机开模动 作驱动模具上的推出机构 实现塑件的自动脱模 液压和气动推出机构是依靠 设置在注射机上的专用液压和气动装置 将塑件推出或从模具中吹出 推出机 构还可以根据推出零件的类别分类 可分为推杆推出机构 推管推出机构 推 件板推出机构 成型推杆 块 推出机构 多无综合推出机构等 另外 也可 根据模具的结构来分类 29 8 3 推出机构的设计原则 1 推出机构应昼调协在动模一侧 由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的 所以 一般情况下 推出机构设在动模一侧 正因如此 在分型面设计时应尽量注意 开模后使塑件能留在动模一侧 2 保证塑件不因推出而变形损坏 为了保证塑件在推出过程中不变形 不损坏 设计时应仔细分析塑件对模 具的包紧力和粘附力的大小 合理的选择推出方式及推出位置 从而使塑件受 力均匀 不变形 不损坏 3 机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠 灵活 制造方便 机构本身要有足够的强度 刚度和硬度 以承受推出过程中的各种力的作用 确保塑件顺利地脱模 4 良好的塑件外观 推出塑件的位置应尽量设置在塑件内部 以免推出痕迹影响塑件的外观质 量 5 合模时的正确复位 设计推出机构时 还必须考虑合模时机构的正确复位 并保证不与其他模 具零件相干涉 综上所述 本套模具的推出机构形式采用推板推出 推板的位置参考原塑 件留下的推板位置 根据以上原则 本设计的推杆位置如图 8 1 所示 30 图 8 1 8 4 脱模力的计算 脱模力是从动模一侧的主型芯上脱出塑件所需施加的外力 需克服塑件对 型芯包紧力 真空吸力 粘附力和脱模机构本身的运动阻力 本设计主要计算 由型芯包紧力形成的脱模阻力 当开始脱模时 模具所受的阻力最大 推杆刚度及强度应按此时计算 亦 即无视脱模斜度 a 0 由于制品是薄壁矩形件 Q 8t E S l f 1 m 1 f kN 式中 Q 脱模最大阻力 kN t 塑件的平均壁厚 cm E 塑料的弹性模量 N 2cm S 塑料毛坯成型收缩率 mm mm l 包容凸模长度 cm f 塑料与钢之间的摩擦系数 m 泊松比 一般取0 38 0 49 查表得 S 0 005 E 1 8 10 5N cm2 已知 t 0 12cm l 4 5cm f 0 28 Q 8 0 12 1 8 105 0 005 4 0 0 28 1 0 43 1 0 28 1 32kN 660 51240 837145 02FffPAN 正阻 摩擦阻力 N 阻 31 摩擦系数 一般取0 15 1 0 本设计取0 5f 因塑件收缩对型芯产生的正压力 N F正 塑件对型芯产生的单位正压力 一般取8 12MPa 本设计取10MPaP 塑件包紧型芯的侧面积 2 A 8 5 合模导向机构的设计 为了保证注射模准确合模和开模 在注射模中必须设置导向机构 其作用 有 1 定位作用 模具闭合后 保证动定模位置正确 保证型腔的形状和尺寸正确 导向机 构在模具装配过程中也起了定位作用 便于装配和调整 2 导向作用 合模时 首先是导向零件接触 引导动定模或上下模准确闭合 避免型芯 先进入型腔造成成型零件损坏 3 承受一定的侧向压力 塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力 或者由于成型设备精度低的 影响 使导柱承受了一定的侧压力 以保证模具的正常工作 如果侧压力很大 不能单靠导柱来承担 则需增设锥面定位机构 4 保持机构运动平稳 对于大 中型模具的脱模机构 导向机构有使机构运动灵活平稳的作用 5 承载作用 当采用脱模板脱模或双分型面模具时 导柱有承受脱模板和型腔板的作用 导向机构的形式主要有导柱导向和锥面定位两种 在设计设计导柱 导套时应注意 1 导柱应合理地均布在模具分型面的四周 导柱中心至模具外缘应有足够 的距离 以保证模具的强度 2 导柱的长度应比型芯端面的高度高出 6 8mm 以免型芯进入凹模时与凹 模相碰而损坏 3 导柱和导套应有足够的强度和耐磨度 常采用 20 低碳钢经渗碳 0 5 0 8 淬火 48 55HRC 也可采用 SKD61 碳素工具钢 经淬火处理 32 4 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 5 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 6 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 导套的外径的配合按 H7 k6 7 除了动 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 8 导柱的直径应根据模具大小而决定 当采用标准模架时 因模架本身带 有导向装置 一般情况下 设计人员只要按模架规格选用即可 9 注射模温度调节系统设计 塑料在成型过程中 模具温度会直接影响到塑料的充模 定向 成型周期 和塑件质量 模具温度过高 成型收缩大 脱模后塑件变形率大 而且还容易造成溢料 和黏模 模具温度过低 则熔体流动性差 塑件轮廓不清晰 表面会产生明显的银 丝或流纹等缺陷 当模具温度不均匀时 型芯和型腔温度差过大 塑件收缩不均匀 导致塑 件翘曲变形 会影响塑件的形状和尺寸精度 一般注射模具内的塑料熔体温度为 200 左右 而塑件从模具型腔中取出 时其温度在 60 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 对于熔融黏度低 流动性较好的塑料 如聚乙烯 聚丙烯 尼龙 聚苯乙烯 聚氯乙烯 有机玻璃等 当塑件是小型薄壁时 则模具可利用自然冷却而不设 冷却系统 9 1 冷却系统设计原则 1 尽量保证塑件收缩均匀 维持模具的热平衡 2 冷却水孔的数量越多 孔径越大 则对塑件的冷却效果越均匀 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 6 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 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 33 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 使进水与出水温度差不大于 5 6 合理选择冷却水道的形式 对于收缩大的塑件应沿收缩方向开设冷却水 孔 7 合理确定冷却水管接头位置 为不影响操作 进出口水管接头通常设在 注射机背面的模具同一侧 8 冷却系统的水道尽量避免与模具上其他机构发生干涉现象 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 9 2 冷却系统的简单计算 通常对于中小型模具以及对塑料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 Q1为总热量 全部 由冷却介质传走 所以本设计属中小型模具 采用简单计算方法 具体的计算 如下 塑料传给模具的热量 Q 1 nmC 1T 2 kJ h 式中Q 1 单位时间内塑料传给模具的热量 kJ h n 每小时的注射次数
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模具设计
注射
三维
11
CAD
开题
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基于UG梨子形塑料包装盒体的注塑模具设计-注射模含三维及11张CAD图带开题-独家.zip,基于,UG,梨子,塑料包装,注塑,模具设计,注射,三维,11,CAD,开题,独家
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