贵州大学机械工程学院材料成型班毕设设计之前的一次综合设计报告

材料成型及控制工程系模具CAD/CAE综合设计报告姓名：班级：学号：指导教师：一、零件CAD特征建模通过分析老师给的图形进行结构分析，测量基本尺寸，通过特征建模，绘制得如下零件。选取材料ABS，软件将会计算出该零件的体积，质量，等方便我们设计者下步的设计分析二、零件注塑成形CAE过程分析与模拟在UG建好的CAD特征建模零件导出.stl文件,在MOldfow软件中对零件注塑流动分析。1、首先进行网格划分，诊断，修复；2、浇口位置分析，得出最佳浇口位置，如下图，观察就得出浇口位置，方便设计者选择浇口位置，3、零件要求使用大批量生产，确定设计为一模两件，通过软件中镜像、移动、旋转等工具对零件进行排布，4、进行浇注系统的设计及冷却水路；浇注系统的设计的原则：1、流程应尽量短2、防止型芯变形和嵌件位移。3、修整应尽量方便4、防止制品变形和翘曲5、应与塑料品种相适应6、合理设计冷料穴7、尽量减少塑料消耗。设计浇注系统时还应注意模腔的数量与废料置、制品的外观和性能、制品形状与尺寸等问题对系统的制约，以及注射机上模具固定板对侧浇口位置的要求刚开始设计的是潜伏浇口，但考虑潜伏浇口会增加模具加工难度，增加加工成本，从经济性考虑不符合设计原则；在综合考虑下选择的是5、选择材料为ABS；及选择分析系列为冷却+充填+保压+翘曲；对工艺数据进行设置，这个零件是后壁零件，翘曲变形不是主要问题，适当调整变形因素，还要考虑其收缩率，及熔接痕等熔接痕的产生原因和解决方法产品接痕通常是由于在拼缝处温度低、压力小造成。⑴温度问题：①料筒温度太低；②喷嘴温度太低；③模温太低；④拼缝处模温太低；⑤塑料熔体温度不均。⑵注塑问题：①注射压力太低：②注射速度太慢。产生翘曲变形综合因素变形显示产品总体翘曲变形量，包含了各个因素所引起的翘曲变形。可以调节温度（模温、料温），保压时间，冷却水道，浇注系统等来减小翘曲变形。塑件的收缩对产品的质量、模具的设计和制造带来较大影响影响塑件收缩率的因素一般来说有以下几条。1)成型压力熔体在进入模具型腔后的压力相当高，这种压力使熔体的密度加大，因此，型腔内的压力越大，成型后的收縮越小，三、模具结构CAD设计1、产品工艺性分析1、材料性能ABSABS为热塑性材料，密度为1.02~1.05g/cm3，拉伸强度30~50Mpa，弯曲强度41~76Mpa，拉伸弹性模量1587~2277Mpa，弯曲弹性模量MPa，收缩率0.3%~0.8%，常取0.5%，该材料的综合性能好，即冲击强度高，尺寸稳定，易于成型，耐热和耐蚀性能也比较好，并具有良好的耐寒性。查有关手册得到ABS塑料的成型工艺参数如下:密度1.01～1.04g/3cm；收缩率0.3%～0.8%；预热温度80～85℃，预热时间1-2h；料筒温度后段150～170℃，中段165～180℃，前段180～200℃；模具温度50～80℃；注射压力60～100MPa；成型时间注射时间20～90s，高压时间0～5s,冷却时间20～150s。2、成型特性及条件（1）其吸湿性强，塑料在成型前必须充分预热干燥，其含水量应小于0.3%。对于表面要求光泽的零件，塑料在成型前更应进行长时间的预热干燥。（2）流动性中等，溢边值0.04mm。（3）塑料的加热温度对塑件的质量影响较大，温度过高易于分解，成型时宜采取较高的加热温度和较高的注射压力。3、结构工艺性零件壁厚基本均匀，所有壁厚均大于塑件的最小壁厚12.5mm，注射成型时不会发生填充不足现象。4、零件体积及质量估算可用UG等软件的模拟分析功能进行零件质量及体积的估算。（1）单个塑件的体积V=3537.0560mm3=353.8cm3，质量m=353.8*1.05=371.49g。（2）两个塑件和浇注系统凝料。总体积V总=1061.4cm3，总质量m=1114.47g。2、初选注射成型机的型号和规格从实际注射量应在额定注射量的20%~80%之间考虑，在这里我们选择50%，则V额定注射量=V总/50%=1061.4/50%=2122.8cm3，初选额定注射量在2500cm3以上的卧式注射机SZ-2500/500。3、模具基本结构经分析经分析，该零件不需抽芯机构，可能适合的模具结构有两种：单分型面注塑模、双分型面注塑模。1、单分型面注塑模单分型面注射模的工作原理:模具合模时，在导柱和导套的导向定位下，动模和定模闭合。型腔由定模板上的型腔与固定在动模板上型芯组成，并由注射机合模系统提供的锁模力锁紧。然后注射机开始注射，塑料熔体经定模上的浇注系统进入型腔，带熔体充满型腔并经过保压、补塑和冷却定型后开模。开模时，注射机合模系统带动动模后退，模具从动模和定模分型面分开，塑件包在型芯上随动模一起后退，同时，拉料杆将浇注系统的主流道凝料从浇口套中拉出。当动模移动一定距离后，注射机的顶杆接触推板，推板机构开始动作，使推杆和拉料杆分别将塑件及浇注系统凝料从型芯和冷料穴中推出，塑件在浇注系统凝料一起从模具中落下，至此完成一次注射过程。合模时，推出机构靠复位杆复位并准备下一次注射。该零件为内筒零件，表面质量无要求，可选用的浇口形式有：侧浇口、重叠式浇口、点浇口。点浇口制造较为复杂，成本较高，所以我在这里选择侧浇口。综上所述，选择单分型面注射模，侧浇口进料，推杆一次顶出。4、模具结构设计1、确定型腔数目及配置确定模具型腔的方法有：根据锁模力确定；根据最大注射量确定;根据塑件精度或经济性确定等。本零件主要从经济性确定。试制小批量时，宜取单型腔或少型腔，大批量时采取多型腔。该零件要求大批量，因此采取一模两腔，即一次注射成型两个塑件。2、选择分型面在模具设计中，分型面的选择是一项非常重要的工作，确定分型面需从以下几个方面综合考虑：（1）.产品的质量与外观要求；（2）开模后产品留前模或后模的方便性；（3）易加工性；（4）排气；为了便于脱模，分型面的位置应设在塑件断面尺寸最大地方，还有不影响制品的外观。根据该塑件的结构特征，选定水平分型面，如下图所示。3、确定浇注系统；3.1浇注系统一般由四部分组成：1)主流道指由注射机喷嘴出口到分流道入口的一段流道，作用是将塑料熔体引入模具；2)分流道指主流道末端至浇口的整个通道，作用是通过截面和方向的改变使熔体平稳的转向，并均衡的分配给各个型腔；3)浇口指分流道与型腔之间的一小段通道。他是浇注系统的关键部分，作用是调节熔体流速、控制保压时间、防止熔体倒流；4)冷料穴指设置在主流道和分流道转弯处的末端，作用是储存前锋冷料。3.2浇注系统设计原则：1)应考虑成型塑件的工艺特性；2)浇口位置、数量的设计要有利于熔体流动，避免产生湍流、涡流等现象；3)应尽量缩短熔体到型腔的流程，以减小压力损失；4)避免高压熔体对型芯的冲击，防止型芯产生位移；5)尽量避免浇注系统冷凝料的产生，减小原料的损耗；6)浇口的设置要便于去除冷凝料，不影响塑件外观。浇注系统尺寸设计：1）.主流道1.主流道一般设计成圆锥形，其圆锥角一般为2°-4°，便于将冷凝料从主流道中拔出。内壁表面粗糙度为Ra0.63μm。2.为保证主流道与注射机喷嘴亲密接触，防止漏料，一般做成球面凹坑，其半径R2=R1+(1-2)mm,其小端直径d1=d2+(0.5-1)mm.凹坑深度h=3-5mm.3.为防止压力和温度损失，主流道长度控制在60mm以内。取55mm。4.上端直径d=注射机喷嘴直径+（0.5-1）=Φ4.5，R=喷嘴球半径+1mm=11mm，下端直径D=8mm。综合以上4点，设计出主流道的形状以及尺寸。5、冷却系统为提高生产效率，保证产品质量，热成型制品脱模前常需进行冷却，并且冷却效率越快越好。若冷却不充分，则易发生变形、翘曲；而冷却度则效率低，特别是对于斜度小的凸模，可能造成脱模困难。模具结构如下总结：材料ABS及制品的形状和要求决定该设计为单分型面注塑模，采用侧浇口设计。1、是塑件成型工艺的分析。2、为注射机的初选。3、是分型面的选择和浇注系统的设计，其中较为详细的设计了浇注系统的设计。浇注系统主要分为主流道和分流道。分别对型腔的分布、成型零部件的结构、推出机构、浇注系统进行了详细的分析设计。4、是主要零部件的设计计算，其中计算了主要零部件的工作尺寸。5、为推出机构的设计，包括推出机构的确定。这次综合设计巩固和强化自己所学到的理论知识和技能。在设计中使我熟悉了塑料模具的设计流程，加深了我对注射成型原理的理解，培养自己的理论联系实际、严肃认真的工作作风和团结合作的精神。应用CAD/CAE系统与方法进行模具设计工作的实际训练，从而培养和提高我们独立工作的能力。掌握模具设计基本技能如结构设计及计算、查阅设计资料和手册，熟悉模具标准及其它有关的标准和规范并在模具设计中加以贯彻。