三隔板塑料饭盒盖注塑模具设计.docx
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1、襄樊职业技术学院(毕业)论文毕业设计(论文)报告专 业:模具设计与制造学 生:指导教师: 教学单位: 襄樊职业技术学院 学 号:062505176 毕 业 届: 2009届2009年05月12日郑重声明本设计(论文)系本人在彭超老师指导下独立完成的设计(论文),本人拥有自主知识产权,没有抄袭、剽窃他人成果,由此造成的知识产权纠纷由本人负责。学生:叶斌2009年5月12日襄樊职业技术学院机械电子信息工程学院毕 业 设 计(论 文)课 题 任 务 书机械电子信息工程学院模具设计与制造专业0601班 学生:叶斌一、 毕业设计(论文)课题 三隔板塑料饭盒盖二、 毕业设计(论文)工作自 2009 年 0
2、1月10 日起至2009 年5月 12日止三、 毕业设计(论文)进行地点 :家中四、 毕业设计(论文)的课题要求:正确利用各种软件设计三隔板塑料饭盒盖,注意选择材料.指导教师:刘琼目 录目 录3摘要4关键词41绪论52 注塑制件的有关资料及其材料的性能73 产品设计过程74 注射机的选择与校核215注射模设计22致 谢25参考文献26三隔板塑料饭盒盖学生:叶斌指导教师:刘琼机械电子信息工程学院摘要本文主要介绍模具产品设计人员从接到产品后是如何利用CAD/CAE等软件进行模具设计与分析的全过程。该内容主要包括:使用SOLISDWORKS软件进行产品造型设计以及模具模架的设计与选择;MOLDFLO
3、W软件对产品进行模流分析;本设计毕业设计课题源于生活,应用广泛,但模具结构复杂,对模具设计人员是一个很好的考验。通过这次设计能够加强设计人员对塑料模具成型原理以及模具设计有深刻的理解,同时也让设计人员发现自己知识的不足。 本次设计是以三隔板塑料饭盒盖子为设计主题,综合运用了塑料成型工艺分析,模具结构设计,最后到模具模架的选择,模具总装图等一系列模具设计的全过程。在设计中把以往学的模具设计的基础知识都融汇到本次设计中。在设计中特别使用了MOLDFLOW软件,对模具模流进行分析预测,更能准确的预测产品结构的不足以及浇口位置,大大提高了产品设计的一次成功率。本次设计得到任祖平老师的指点,在此,我要特
4、别感谢任老师能在百忙之中抽出宝贵的时间给予指点。由于本人实际经验和理论知识水平有限,设计过程中难免有错误和不足之处,希望各位评审老师给予批评和指正。关键词CAD/ CAE,塑料,注塑模,注塑机 1绪论:1.1 注塑成型的地位和发展:塑料是以树脂为主要成分的高分子有机化合物,简称高聚物。一般相对分子质量都大于1万,有的甚至可达到百万级别。在一定的温度和压力下具有可塑性,可以利用模具成型为一定几何形状和尺寸的塑料制件。塑料的其余成分包括有增塑剂,稳定剂,固化剂,填料剂及其他配合剂。塑料工业是当今极具活力的一门产业。塑料是现代主要的工业结构材料之一,广泛应用于汽车,宇航,电子通信,仪器仪表,文体用品
5、,化工,纺织,医疗卫生,建筑五金,家用电器等各个领域。塑料制件在工业中的普遍使用,主要是由于它具有一系列的优点所决定的。塑料的密度小,质量轻,大多数塑料密度在0.900.91g/cm之间,相当于钢材和铝材密度的0.5倍左右,即在同样的体积下,塑料制件要比金属制件轻的多,这就是“以塑代钢”的优点。塑料的化学稳定性高,对酸,碱和许多化学药品都有良好的耐腐蚀能力,此外,塑料的减磨,耐磨及减震,隔音性能也较好。塑料已从替代部分金属,木材,皮革及无机材料发展成为各个部门不可或缺的一种化学材料,并跻身于金属,纤维材料和硅酸盐三大传统材料之列,在国民经济中,塑料制件已成为各行各业不可或缺的重要材料之一。至2
6、004年,我国塑料制件的年产量已突破2500万吨。展望21世纪,高分子合成材料将进入质的飞跃发展时期。塑料工业的飞速发展推动模具工业的飞速发展,同时对模具设计水平的高低,加工设备的好坏,制造力量的强弱,模具质量的优劣有较高的要求,并直接影响着许多产品的开发和新陈换代,以及产品质量和经济效益的提高。我国是发展中国家,模具行业起步晚,底子薄,与工业发达国家相比还有很大的差距。但在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和改革及开放方针的引导下,我国注塑模具得到迅速的发展,高效率,自动化,大型,微型,精密,无流道,气体辅助,高寿命模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造技术方
7、面来看,注塑成型模具有以下几个方面的发展趋势。(1) CAD/CAE/CAM技术在模具设计与制造中的广泛应用 模具的软件化和数控化日趋成熟,并且发挥着越来越重要的作用。特别是CAE技术的应用,更体现出软件化的重要。CAE分析技术可以在模具加工前,在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析,准确预测熔体的填充,保压,冷却情况等,以及塑件中的应力分布,分子和纤维取向分布,制品的收缩和翘曲变形等情况,以便设计者能尽早发现问题,及时修改制件和模具设计,而不是等到试模后再返回修模。这是对传统模具设计和塑料模具设计的一次重大变革与突破。CAE分析技术主要应用于塑料产品设计,模具设计和塑料成型。在塑料产品设计
8、方面,利用CAE分析技术分析熔融塑料能否全部充满模具型腔,确定制件的实体最小壁厚,分析浇口位置是否合适;在模具设计和制造方面,CAE分析技术可指出模具良好的充填形式,最佳的浇口位置与浇口数量,进行流道系统的优化设计和冷却系统的优化设计,减小返修成本;在注塑成型方面,CAE技术可以可以给出更加稳定的加工“裕度”,减小塑件的应力和翘曲,节省原料,减少过量充模,采用最小的流道尺寸和回用料成本。(2) 大力发展快速原型制造 对于具有形状复杂的曲面塑料制件,为了缩短研制周期,在现代制造模具技术中,可以不用直接加工出难以测量和加工的模具凹模和凸模,而是采用快速原型制造技术,先制造出与实物相同的样品,看该样
9、品是否满足设计要求和工艺要求,然后再开发模具。(3) 研究和应用模具得快速测量技术与逆向工程 逆向工程也称反求工程技术,这种技术是通过一定得三维数据采集方法,将这些实物原型转化为CAD模型,从而获得零件几何形状的数学模型,使之能利用CAD,CAM,RPM(快速原型制造技术)等先进技术进行处理或管理。对于有复杂自由曲面零件的模具设计,可采用这种技术。首先获取其表面几何点的数据,然后通过CAD系统对这些数据进行预处理,并考虑模具的成型工艺性再进行曲面的重构以获得模具的凹凸的型面,最后通过CAM系统进行数控编程,完成模具的加工。(4) 发展优质模具材料和采用先进的热处理和表面处理技术 模具材料的选用
10、在模具设计和制造中是一个涉及到模具加工工艺性,模具使用寿命,塑料制件长兴质量和加工成本等重要问题。模具热处理的发展方向是采用真空热处理,国内许多热处理中心和有些大型模具企业已经应用这项技术并且正在进一步推广。模具表面的热处理除了常用的表面处理方法如渗碳,渗氮,渗硼,渗铬,渗钒外,还应发展设备昂贵,工艺先进的气相沉积,等离子喷涂等技术。(5) 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率 模具标准化水平在某种意义上也体现了某个国家模具工业发展的水平。采用模具标准件和标准模架,可以满足大批量制造模具和缩短模具制造周期的需要。目前我国塑料模具标准化标准有,GB/T125551990(大型注射模架的国家标准
11、),GB/T125561990(中小型注射模架标准),GB/T4169.11984 GB/T4169.122006(塑料模的12个技术条件的标准)。(6) 模具的复杂化,精密化与大型化 为了满足塑料制件在各种工业产品中的使用要求,塑料成型技术正朝复杂化,精密化,大型化方向发展。面对激烈的市场竞争,我国要从模具打过迈向模具强国,应调整产品的结构,增强大型,精密,复杂模具的主要开发能力,以提高产品的市场竞争能力。(7) 模具的工业信息化 采用信息技术可以带动和提升模具工业的制造技术水平,推动模具工业技术的进步。同时它也是一个复杂的工程。1.2注塑成型基本原理及成型过程注塑成型也称注射成型,它是目前
12、塑料加工中最普遍采用的方法之一,可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料件。由于它具有应用面广,成型周期短,花色品种多,制件尺寸稳定,产品易更新换代,生产效率高,模具服役条件好,塑件尺寸精度高,生产操作容易实现机械制动化等诸多方面的优点,因此,在整个塑件生产行业中,注塑成型占有非常重要的地位。注塑成型的原理是将颗粒状或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中,经过加热溶化呈流动状态后,在柱塞或螺杆的推动下,熔融塑料被压缩并向前移动,进而通过料筒前端的喷嘴以很快的速度注入温度较低的闭合模腔中,充满型腔的熔料在受压的情况下,经冷却固化后可保持模具型腔所赋予的形状,然后开模分型获得成型塑件。 注塑成型过程
13、一般包括:加料,塑化,注射,冷却和脱模几个步骤。1. 加料 由于注射是一个间歇过程,因而,需要定量加料,以保证操作的稳定,塑料塑化均匀,最终获得良好的塑件。加料过多,受热的时间过长等容易引起无聊的热降解,同时注射机功率损耗增多;加料过少,料筒内缺少传压介质,型腔中塑料熔体压力降低,难于补塑,容易引起塑料件出现收缩,凹陷,空洞等缺陷。2. 塑化 加入的塑料在中进行加热,由固体颗粒转换成粘流并具有良好的可塑性的过程成为塑化。对塑料的塑化的要求是:塑料熔体在进入型腔之前要充分塑化,既要达到规定的成型温度,又要使塑化料各处的温度尽量均匀一致,还要使热分解物的含量达到最小值;并能提供上述质量的足够的熔融
14、塑料以保证生产连续并顺利进行,这些要求与注塑的特性,工艺条件的控制及注射机塑化装置的结构等密切相关。3. 注射 注射的过程可分为充模,保压,倒流,浇口冻结后的冷却和脱模等几个阶段。a) 充模:塑化好的熔体被柱塞或螺杆推挤至料筒的前端,经过喷嘴及模具浇注系统进入并填满型腔。b) 保压:在模具中熔体冷却收缩时,继续保持施压状态的柱塞或螺杆迫使浇口附近的熔料不断补充模具中,使型腔中的塑料能成型出形状完整的致密塑件。c) 倒流:保压结束后,柱塞或螺杆后退,型腔中的压力解除,这时型腔中的熔料压力将比浇口前方的高,如果浇口没有冻结,就会发生型腔中的熔料通过浇口流向浇注系统的倒流现象,使塑件产生收缩,变形及
15、质地疏松等缺陷。如果浇口已冻结,那就不存在倒流现象。d) 几口冻结后的冷却:当浇口已冻结后,就可退回柱塞或螺杆,卸除料筒的压力,并加入新料,同时通入冷却水,对模具进行进一步的冷却。e) 脱模:塑料件冷却到一定的温度后即可开模。2 注塑制件的有关资料及其材料的性能该塑料制件图形如下:制件的材料为:PP 材料特性如下:相对密度:0.900.91g/cm 吸水性:0.01% 成型收缩率:13.0%拉伸强度:29Mpa 断裂伸长率大于200% 弯曲强度 50Mpa压缩强度: 45Mpa 罗氏硬度:R80110 摩擦因数 :0.513 产品设计过程3.1 Moldflow简介及分析结果Moldflow软
16、件是一款优秀的注塑CAE分析软件,它主要用来为用户提供设计分析解决方案和制造解决方案。其中,设计分析解决方案应用最为广泛。其产品包括:Moldflow plastics Advisers(MPA), Moldflow plastics Insight (MPI) 和CAD Connectivity Tools。这里我只用到了Moldflow plastics Insight (MPI)模块,故其他的就不在叙述。Moldflow plastics Insight (MPI)解决方案可以对塑料产品和模块进行深入的分析,它可以在计算机上对整个注塑过程进行模拟分析和预测。Moldflow plasti
17、cs Insight (MPI)可以实现以下的功能:填充时间预测,保压时间和压力与预测,冷却时间和效果以便设计出合理的冷却方式,翘曲变形分析,纤维取向,结构应力,收缩,气穴位置分布,熔接痕以及气体辅助成性分析等,使模具设计人员在设计阶段就能够找出产品可能出现的缺陷,提高一次成型的成功率。Moldflow plastics Insight (MPI)主要包括以下几个模块:Synergy模块, Flow模块, Cool模块, Warp模块, Fiber,optim模块, Stress模块, Shrink模块, Gas模块,Fusion模块, 3D模块等。以下所述是我从3D模型的导入直到产生产品模流
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