摩托车塑料挡板注塑模具设计

论文1目录1前言……………………………………………………………………………（1）1.1CAD/CAM/CAE技术的概念………………………………………………（1）1.2注塑模CAD/CAM/CAE技术的应用现状………………………………（1）2摩托车塑料挡板塑件的分析与注塑成型原理……………………（3）2.1塑料的性能、分类和摩托车挡板的分析……………………………………（3）2.2注塑成形原理与过程…………………………………………………………（4）3摩托车挡板注塑模的设计………………………………………………（10）3.1塑件成型的工艺性能分析……………………………………………………（10）3.2注塑机的选择…………………………………………………………………（11）3.3塑件成型方案的确定…………………………………………………………（11）3.3.1分型面位置的选择…………………………………………………………（11）3.3.2设计冷却系统的原则………………………………………………………（12）3.3.3推出形式、复位形式的确定………………………………………………（13）3.3.4浇口形式、位置的设计与确定……………………………………………（14）3.4其它机构………………………………………………………………………（15）3.4.1合模导向机构………………………………………………………………（15）3.4.2支承零件的设计……………………………………………………………（15）3.4.3排气和冷却机构……………………………………………………………（16）3.5模具设计的计算………………………………………………………………（16）3.5.1影响成形零件尺寸的因素…………………………………………………（16）3.5.2成形零件工作尺寸的计算…………………………………………………（16）3.5.3整体式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算…………………………………（23）3.6机构设计………………………………………………………………………（23）3.6.1合模导向机构的设计………………………………………………………（23）3.6.2确定脱模结构形式…………………………………………………………（24）3.7确定温度调节系统……………………………………………………………（24）3.7.1单位时间内塑件在凝固时所放出的热量…………………………………（25）3.7.2模具冷却时所需冷却介质的体积流量……………………………………（25）3.8模具尺寸确定…………………………………………………………………（25）3.8.1型腔壁厚以及定模板尺寸的确定…………………………………………（25）论文23.8.2确定模架规格………………………………………………………………（25）3.9成型设备的校核计算…………………………………………………………（29）3.9.1锁模力的校核………………………………………………………………（29）3.9.2喷嘴的校核…………………………………………………………………（30）3.9.3模具轮廓尺寸与注射机装模空间关系……………………………………（30）3.9.4注射机参数的校核…………………………………………………………（30）3.9.5注射机安装模具部分的尺寸校核…………………………………………（31）4模具外壳、型腔和型芯的三维造型与数控仿真加工……………（31）4.1MasterCAM9.0软件的简介……………………………………………………（31）4.2摩托车塑料挡板注塑模的三维曲面造型……………………………………（32）4.3摩托车挡板型芯模的三维曲面造型与数控仿真加工………………………（45）4.3.1摩托车挡板型芯模的三维曲面造型………………………………………（45）4.3.2摩托车挡板型芯模的数控仿真加工…………………………………………（46）4.4摩托车挡板型腔模的三维曲面造型与数控仿真加工………………………（58）4.4.1摩托车挡板型腔模的三维曲面造型………………………………………（58）4.4.2摩托车挡板型腔模的数控仿真加工………………………………………（58）5结论………………………………………………………………………………（66）参考文献……………………………………………………………………………(67)致谢……………………………………………………………………………(68)附录A附录B1前言1.1CAD/CAM/CAE技术的概念CAD即计算机辅助设计（ComputerAidedDesign,CAD），其概念和内涵正在不断地发展中。1972年10月，国际信息处理联合会（IFIP）在荷兰召开的“关于CAD原理的工作会议”上给出如下定义：CAD是一种技术，其中人与计算机结合为一个问题求解组，紧密配合，发挥各自所长，从而使其工作优于每一方，并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能。CAD是工程技术人员以计算机为工具，对产品和工程进行设计、绘图、造型、分析和编写技术文档等设计活动的总称。根据模型的不同，CAD系统一般分为二维CAD和三维CAD系统。二维CAD系统一般将产品和工程设计图纸看成是“点、线、圆、弧、文本……”等几何元素的集合，系论文3统内表达的任何设计都变成了几何图形，所依赖的数学模型是几何模型，系统记录了这些图素的几何特征。二维CAD系统一般由图形的输入与编辑、硬件接口、数据接口和二次开发工具等几部分组成。CAE技术借助于有限元法、有限差分法和边界元法等数值计算方法，分析型腔中塑料的流动、保压和冷却过程，计算制品和模具的应力分布，预测制品的翘曲变形，并由此分析工艺条件、材料参数及模具结构对制品质量的影响，达到优化制品和模具结构、优选成形工艺参数的目的。塑料注塑成形CAE软件主要包括流动保压模拟、流道平衡分析、冷却模拟、模具刚度强度分析和应力计算、翘曲预测等功能。其中流动保压模拟软件能提供不同时刻型腔内塑料熔体的温度、压力、剪切应力分布，预测结果能直接指导工艺参数的选定及流道系统的设计，流道平衡分析软件能帮助用户对一模多腔模具的流道系统进行平衡设计，计算各个流道和浇口的尺寸，以保证塑料熔体能同时充满各个型腔；冷却模拟软件能计算冷却时间、制品及型腔的温度分布，其分析结果可以用来优化冷却系统的设计；刚度强度分析软件能对模具结构进行力学分析，帮助用户对型腔壁厚和模板厚度进行刚度和强度校核；应力计算和翘曲预测软件则能计算出制品的收缩情况和内应力的分布，预测制品出模后的变形。运用CAM技术能将模具型腔的几何数据转换为各种数控机床所需要的加工指令代码，取代手工编程。例如，自动计算钼丝的中心轨迹，将其转化为线切割机床所需的指令。对于数控铣床，则可以计算轮廓加工时铣刀的运动轨迹，并输出相应的指令代码。采用CAM技术能显著提高模具加工的精度及生产管理的效率。1.2注塑模CAD/CAM/CAE技术的应用现状在西方工业发达国家，注塑模CAD/CAM/CAE订货所需要的塑料制品资料已经广泛使用电子文档，技术的应用已非常普遍。公司之间模具能否具有接受电子文档的模具CAD/CAM系统已成为模具企业生存的必要条件。CAE的工程应用具体体现在如下四个方面。（1）基于网络的模具CAD/CAM/CAE当前代表国际先进水平的注塑模CAD/CAM/集成化系统已开始使用如英国Delcam公司在原有软件DUCTS的基础上，为适应最新软件发展及实际需求，向模具行业推出了可用于注塑模CAD/CAM的集成化系统DelcamPowersolution。该系统搜盖了几何建模、注塑模结构设计、反求工程、快速原型、数控编程及测量分析等领域。系统的每一个功能既可独立运行，又可论文4通过数据接口做集成分析。（2）微机版软件在模具行业中发挥着越来越重要的作用在20世纪90年代初，能用于注塑制品几何造型和数控加工的模具CAD/CAM系统主要是在工作站上采用了UNIX操作系统开发和应用的，如在模具行业中应用较广的美国Pro/E、UGll，、CADDSS，法国的CATIA、EUCLID和英国的DUCTS等。随着微机技术的飞速进步，在20世纪90年代后期，基于Windows操作系统的新一代微机软件，如Solidworks、Solidage、MDT等崭露头角。这些软件不仅在采用了NUBRS曲面（非均匀有理B样条曲面）、三位参数化特征造型等先进技术方面继承了工作站级CAD/CAM软件的优点，而且在Windows风格动态导航特征树面向对象等方面还具有工作站软件所不能比拟的优点，深得使用者的好评。为了顺应潮流，许多工作站级软件相继都移植了微机级的CAD/CAM版本，有的软件公司为了能与Windows操作系统风格一致，甚至重写了CAD/CAM系统的全部代码。（3）模具CAD/CAM/CAE系统的高智能化程度正在逐步提高当前，注塑模设计和制造在很大程度上依靠着人的经验和直觉。仅凭有限的数值计算功能，软件是无法为用户提供符合实际情况的正确结果的，软件的智能化功能现已成为衡量模具软件先进性和实用性的重要标志之一。许多软件都在智能化方面做了大量的工作。如以色列Cimatron公司的注塑模专家系统，能根据脱模方向优化生成分模面，其设计过程实现了模具零件的相关性，自动生成供数控加工的钻孔表格，在数控加工中实现了加工参数的优化等，UG和PRO/E等软件都相应推出了适应注塑模具设计的智能化模块，这些具有智能化的功能可显著提高注塑模的生产效率和质量。（4）三维设计与三维分析的应用和结合是当前注塑模发展的必然趋势在注塑模结构设计中，传统的方法是采用二维设计，即先将三维制品的几何模型投影为若干二维视图后，再按二维视图进行模具设计。这种沿袭手工设计的方式已不能适应现代化生产和集成化技术的需求，在国外已有越来越多的公司采用基于实体模型的三维模具结构设计，与此相适应，在注塑流动过程模拟软件方面，也由基于中性层面的二维分析方式向基于实体模型的三维分析方式过渡，使三维设计与三维分析的集成以实现。2摩托车塑料挡板塑件的分析与注塑成型原理2.1塑料的性能、分类和摩托车挡板的分析塑料具有以下性能和优点：1.质量轻。塑料的密度以水相近，大约是刚的1/6。虽然塑料的密度小，但是它的强度比木材、玻璃、陶瓷等要高很多。有些塑料在强度上甚至可以与钢铁媲美。由论文5于质量轻，塑料特别适合制造轻巧的日用和家用电器零件。2.比强度高。如果按单位重量来计算材料的抗拉强度（称之为比强度），则塑料并不逊色于金属，有些如工程塑料、碳纤维增强塑料等，还远远超过金属。3.耐化学腐蚀能力强。可以乃浓度达90%的浓硫酸、各种浓度的盐酸及碱液。4.绝缘性能好。塑料对电、热、声都有良好的绝缘性能，被广泛用来制造电绝缘材料、绝热保温材料以及隔声吸声材料。5.光学性能好。塑料的折射率较高，并且具有很好的光泽，不加填充剂的塑料大都可以制成透光性良好的制品。6.多种防护性能。塑料还具有防水、防潮、防辐射、防振等多种防护性能。据塑料热行为的不同，可将塑料分为热塑料和热固性塑料：1.热塑性塑料在加热到一定温度时可软化甚至熔融流动，冷却后又能固化为一定形状。常见的热塑性塑料品种有：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）等。热塑性塑料成形容易，成形效率高且经济性较好。2.热固性塑料受热时，其中的合成是指将发生化学变化，树脂分子由线型或支链型结构通过交联反应变为体型结构，塑料也因此固化定形。常见品种有：酚醛（PF）塑料、环氧（EP）塑料等。与热塑性塑料相比，热固性塑料具有耐热性好、尺寸稳定性好、价廉等优点。但其成形相对复杂、成形效率也较低。摩托车挡板的塑件壁厚几乎均匀，尺寸精度一般。所以结合上述优缺点，决定材料选用ABS。摩托车挡板分析1.材料：ABS2.颜色：珍珠白3.生产批量：中批量生产4.零件图：见图2.1论文6图2.1摩托车挡板零件图2.2注塑成型原理与过程塑料制品是在一定的温度和压力下，根据塑料的性质和对制品的要求，将塑料用各种不