手轮注塑模具设计设计(共46页).doc

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Use of plastic Mold flow to simulate the process of design to bring great convenience. Finally Powermill with mould cores, cavity to carry on processing programming. The mould adopts the FUTUBA_SC two board mode structure, circulation cooling water channel, give more inclined top can better of patterns. This paper, from the cavity number and layout of the determination, injection machine selection, flow design, template and the selection of standard, cooling system, molding parts design gives the details of the design process.Keywords: Handwheel next cover; Inclined top; Two board mode; Processing programming.第1章 引言我们大学在校两年多时间里毕业设计是学习成果的一次全面展示。是我们走向社会前的一次综合型设计。手轮全称手动脉冲发生器，又称光电编码器。主要用于数控机床：立式加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心等数控设备。随着模具行业的发展，各式各样的机床层出不绝，手轮作为机床的核心控制开关更加需要具备移动方便，抗干扰，带载能力强，绝缘强度高，防油污密封设计，人性设计，便于操作。手轮已成为模具注重的问题。因此我以手轮注塑模具设计作为我的设计主题。在此次设计中，主要用到所学的注塑模设计、注塑机的选择及相关参数校核、模具结构设计、注塑模具的相关计算、三维软件的使用、模拟加工编程等等。模具结构设计中既有重点又有难点，主要包括分型面的选择，浇口形式的确定以及其位置，难点在于该塑件体积比较大，故摆放推出机构时要多次考虑让位。通过本次毕业设计，是我更加了解模具设计的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际中遇到的问题，这为我以后从事模具职业打下良好的基础。本次设计过程中我学到许多以前并不了解的知识，对使用的软件有了更进一步的了解，相对以前能更加熟练操作软件，理解软件命令。第2章 塑件工艺性分析2.1塑件的原材料分析PC和ABS的合成材料，取前面两者之特点，具有良好的成型性能，流动性好，温较强。有一定硬度和尺寸稳定性。具有较好的加工性和染色性能。PC+ABS材料主要用于手轮和一般外观、对环境无特殊要求的手轮。近年来，无论在模具设计、注塑技术方面都有很大的突破，用PC+ABS材料做手轮的比例在不断上升。初步估计目前手轮采用PC材料的比例已经超过50%。 塑料按用途可分为普通级、耐温级、阻燃级、耐冲级、电镀级等。经过上述分析与比较以及实际情况考虑，最后决定采用PC+ABS材料。2.2塑件的结构工艺性分析2.2.1零件图 零件图相见图1-1所示。2.2.2塑件分析（1)尺寸精度：按标准GB/T14486-1993中为MT3级精度，属于一般精度。在模具设计和制造过程中要保证此尺寸精度要求。其尺寸未注公差，按MT3级精度,一般精度等级要求（2)表面质量：塑件表面不得有气孔、熔接痕、飞边等缺陷，表面粗糙度除外侧取Ra0.8，其余可取Ra1.6。（3)结构工艺性；此塑件为大体积类零件，侧壁厚为1.0mm，总体尺寸要求100 x 58（mm），无拔模角无需拔模处理，可以顺利脱模。塑件底部边缘为环形R100mm，可以提高模具强度、改善熔体的流动情况和便于脱模，这样可以提高塑件的基面效果。零件外侧结构简单，仅外表面粗糙度要求较高以及腔体一处，此处建议在型腔处加工一镶块即可。图2-1 l零件图（1）手轮如图1-1所示，制品的几何形状：本次设计的制品为100×100×58的大体积塑件。（2）制品的尺寸精度和表面粗糙度：塑料的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动和模具制造误差。本次塑料制品的尺寸按4级精度取值。塑件的表面粗糙度主要取决于模具粗糙度，一般情况下，塑件的表面粗糙度比模具成型部分的粗糙度高12级。（3）制品的脱模斜度：脱模斜度的取向根据塑件的内外形尺寸而定，以塑件内孔型芯小端为准，尺寸符合图纸要求，塑件外形，以型腔大端为准，尺寸符合图纸要求，斜度由缩小方向取得。分析本塑件，可顺利脱模，所以不用脱模斜度。（4）根据产品的形状和结构特点，本次设计中，浇口采用直接浇口浇注系统。第3章 注塑机的初步选择3.1计算塑件的体积和质量通过对塑件的三维造型及收缩率的影响,得:Vs57.58 cm3 ABS的密度为1.02-1.05 g/cm3单件塑件的重量约为59.6g. 粗算浇注系统的重量约为5g. 根据型腔的数量和浇注系统的重量,得: M=1×59.6+5=59.6g注射压力：ABS塑料成型时的注射压力P=90120MPa.3.2初选注射机的型号再根据板宽和孔距确定注射机的型号为XS-ZY-125.注射机XS-ZY-125有关技术参数如下：额定注射量125cm3注射压力119MPa注射行程115mm锁模力900kN最大成型面积320cm模板最大行程300mm模具最大厚度模具最小厚度200mm喷嘴圆弧半径450mm嘴孔直径4mm动定模固定板尺寸428×450mm拉杆空间260×260mm3.3初选注射成型工艺参数查表，ABS的注射成形工艺参数如下：（1）温度（） 喷嘴温度 180190 料筒温度 前段200210，中段210230，后段180200 模具温度 5070（2）压力（MPa）注射压力 7090保压压力 5070（3）时间（S） 注射时间 35 保压时间 1530 冷却时间 1530 成形周期 40703.4确定模具型腔数量塑件的生产批量为10万件，属于大批量生产，且塑件精度要求不是很高，旦考虑产品结构较大，因此，应采用一模一腔，为使模具尺寸紧凑，提高生产效率，降低塑件的生产成本，本模具采用一模一腔。第4章 基于Moldflow的塑件成型方案分析4.1塑件初始成型方案分析（1）网格划分：先采用默认全局网格边长，网格统计信息显示如图4-1所示。要求纵横比小于20，模型匹配率大于85%，因此，调整网格边长及对模型的纵横比进行调整。最后的理想网格如图4-2所示： 图4-1 网格调整前 图4-2 网格调整后（2）浇注系统：根据实际情况的需要采用了浇注系统的流动分析，建立浇注系统如图4-3所示，具体的尺寸是：主流道为锥形，上端口为4mm，锥角为3。 ，截面为圆形，长度为75mm；直接浇口，入口直径为6 mm。，图4-3最佳浇口位置3）填充时间：手轮外壳在11.6s内完成溶体的冲充填。从充填时间的结果上看，手轮外壳在充填时间上相差0.1s,应适当调整浇口位置，使得溶料到达左右两端的时间相等。如图4-4所示：图4-4充填时间（4）溶接痕、气穴：由图4-5可以看出，手轮上方的熔接痕很多，熔接痕主要出现在了产品的表面部位，这极大的影响了产品的外观质量与要求，因为熔接痕容易使产品的强度降低，特别是在产品可能受力的部位产生的熔接痕会造成产品在结构上的缺陷。气穴的产生直接破坏了产品的外观质量，因此，尽量避免。如图4-6显示了手轮的气穴位置。 图4-5 溶接痕 图4-6气穴位置（5）速度/压力切换时的压力：从结果图上的标志处可以看到，此处的压力为0MPa,表明溶料未流到，如图4-7，故需要更改注塑工艺参数或重建浇注系统，来修补缺陷。图4-7压力/速度转换时的压力（6） 翘曲分析结果： 如图4-8所示，可以清晰的看到模型在X、Y、Z三个方向上的翘曲变形和总体翘曲变形结果。 图4-8翘曲分析结果 如图4-9示，冷却导致的翘曲量为0.065 mm ,说明冷却对翘曲量的产生影响非常小。图 4-9冷却导致的翘曲量 如图4-10所示，由收缩导致的翘曲变形。收缩总体变形量为0.5793mm，与总体翘曲值接近。因此，说明翘曲导致的主要原因为产品的体积收缩。图4-10收缩导致的翘曲量4.2塑件优化成型方案分析在初始方案分析中看出主要的问题是气穴、欠注、熔接痕和收缩变形量太大而达不到要求，因此在优化方案中主要去改善解决这两个主要问题。本优化方案通过修改工艺参数和冷却系统来改善，改善后的冷却系统如图4-11所示，其中，主流道为锥形，直接浇口。图4-12改善后的冷却系统1） 速度/压力切换时的压力 ：分析结果：如图4-13所示，已经充满，初始方案中的欠注问题已经得到改善。图4-13速度/压力切换时的压力（2）熔接痕和气穴：如图4-14所示，优化后产品表面部位的熔接痕明显减少，改善了初始方案中填充不满的缺陷。如图4-15所示，优化后产品表面气穴减少，现有气穴在产品边缘处，对产品外观影响不大。 图4-14改善后的熔接痕 图4-15改善后的气穴4.3 结论通过以上实例的分析，我们可以看出，优化后的设计方案比初始的方案在填充时间，气穴，熔接痕等方面都有很大的改进。通过对浇注系统的设计，可以使浇注达到很好的平衡，使得熔体基本上可以一致充满型腔，克服了熔接痕所引起的产品质量缺陷，从而提高了效率，保证了产品的质量。由以上实例的分析说明该优化方案可行。第5章 基于UG的模具结构设计5.1分型面的选择由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置、形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面在塑件外形最大轮廓处。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面易于加工的分型面。采用如图5-1所示的分型面：图5-1分型面位置5.2型腔的布局根据设计要求，该模具采用一模一腔。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）行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，以便减少模具的外形尺寸。排列形式如图:图5-2型腔布局5.3确定模具总体结构类型由于塑件结构比较简单，且表面没有特殊要求，考虑到模具结构简单，优先采用两板模结构，即总体结构类型为单分型面注射模。5.4成型零件的设计型腔和型芯的结构有两种基本形式，即整体式与组合式。考虑到塑件大批量生产，则应选用优质模具钢，为节省贵重钢材，型腔和型芯都宜于采用组合式结构，此外，组合式结构还可减少热处理变形、利于排气、便于模具的维修。型芯结构简单，选择通孔台肩式。其结构形式如图5-3所示：图5-3型腔尺寸较小、结构简单，适于采用整体嵌入式，为使模具结构紧凑，选择盲孔式，其结构形式如图5-4所示： 图5-4型腔结构形式5.5浇注系统的设计型腔布局为一模两件，测浇口浇注系统。浇注系统组成为主流道、浇口。如图4-5所示：图5-5浇注系统（1）主流道：锥形，锥角a=3°，表面粗糙度Ra0.63um。主流道进口端直径3.5mm，长度L由装配决定，如图4.5所示：5.6排气系统的设计由于此模具属于中小型模具，且模具结构较为简单，可利用模具分型面和模具零件间的配合间隙自然地排气，间隙通常为0.020.03mm ，不必设排气槽。5.7冷却系统的设计注射模的温度对塑料熔体的充模流动、固化定形、生产效率以及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响，因此应设置冷却系统。由于此塑件为小型（11g）、薄壁（1.5mm）塑件，且成形工艺对模温要求不高，也可以采用自然冷却。此模具设计中采用人工冷却，冷却系统设计如图5-6所示。图5-6冷却系统5.8顶出机构的设计本次设计由于手机壳内部有斜顶机构，因此顶出机构采用推杆作为顶出机构，其优点是作用面积小，脱模力较均匀，运动平稳，塑件上稍有痕迹在内侧，不影响外观及使用。效果图如下图 5-7顶出机构5.9模架的选择此设计中采用龙记(LKM)标准模架。模架标记：BI-3335-A60-B90-C90 LKM，如图5-8所示图5-8 模架第6章 注塑机的校核6.1最大注射量已知VsVj=11+8=16.28 cm3，Vmax=125 cm3，K取0.8则VsVjKVmax ，适合。6.2注射压力已知P1= 7090 MPa，P2=119MPa则P1 P2 ，适合。6.3锁模力已知型腔内熔体的平均压力P1=40MPa，每一个制件在分型面上的投影A=52×121=6292mm2 P×A=40×6292=N=251.68KN F锁=900kN，则P×P< F锁,适合。6.4安装部分尺寸喷嘴圆弧半径12浇口套圆弧半径14喷嘴孔直径4主流道小端直径6.5定位孔直径100定位圈外径100 拉杆空间350×380 模具外形325×350最小模厚200 模具厚度325最大模厚4506.5开模行程开模行程=705520145mm最大开模行程300mm则开模行程最大开模行程，适合。6.6推出机构直接顶出，孔径25mm，孔距164mm。第7章 模具装配图和零件图绘制成型零件和需要加工的结构零件的零件图，符合机械制图国家标准。7.1装配图（见附图1）7.2零件图（见附图213）第8章 基于Powermill的模具成型零件仿真加工8.1型芯的加工工艺及防真加工（1）粗加工：粗加工的目的的是尽快清除零件上的多余材料，采用偏置区域清除（模型加工），刀具为D8R2的刀尖圆角端铣刀，下切步距为0.35mm,行距为8mm，余量0.5mm，其仿真加工如图8-1所示：图8-1 粗加工（2）半精加工：三维偏置精加工：对平坦区域进行精加工，刀具采用直径为1mm的球头刀，行距0.2mm,仿真加工如图8-2所示：图8-2最佳等高精加工：对模型的陡峭区域做精加工，刀具为D8R1的刀尖圆角端铣刀，仿真加工如图8-3所示：图8-3最佳等高精加工（3）精加工： 偏置平坦面精加工：对模型如图所示的平坦区域进行精加工，刀具为D8R1的刀尖圆角端铣刀，行距为0.5mm，如图8-4所示：图8-4偏置平坦面精加工（4）程序：由PowerMmill自动产生的型芯的加工程序，部分加工程序如下：刀具: 刀尖圆角端铣刀 直径: 10.000 刀尖圆角半径: 5.000 安全: 刀具切削移动: 安全无过切 刀具切入切出: 安全无过切 刀具连接: 安全无过切 夹持切削移动: 安全无碰撞 夹持切入切出: 安全无碰撞 夹持连接: 安全无碰撞 刀具路径: 偏置区域清除 行距: 8.000 公差:0.100 余量:0.600 刀具路径状态: 长度: 66583.095 时间: 1/13/44 提刀: 100G0X95.Y95.Z12.012M8X62.806Y102.096Z7.012G1Z5.F500.X63.295Y102.38Z4.97X65.087Y104.241Z4.835X66.245Y106.342Z4.709X66.808Y108.434Z4.5968.2型腔的加工工艺及防真加工（1）粗加工：粗加工的目的的是尽快清除零件上的多余材料，采用偏置区域清除（模型加工），刀具为D20R5的刀尖圆角端铣刀，下切步距为0.35mm,行距为8mm，余量0.6mm，其仿真加工如图8-5所示：图8-5粗加工（2）二次开粗：二次开粗是对零件上的多余材料做进一步的清除，采用偏置区域清除（模型加工），刀具为R3的球头刀，下切步距为0.35mm,行距为0.2mm，余量0.6mm，其仿真加工如图8-6所示：图8-6 二次开粗（3）半精加工：最佳等高精加工：对模型的陡峭区域进行精加工，刀具为R2的球头刀，行距为0.2mm，余量0mm，其仿真加工如图8-7所示：图8-7最佳等高精加工等高精加工：对模型做进一步的精加工，刀具R3的球头刀，如图8-8所示：图8-8等高精加工（4）精加工：三维偏置精加工：对模型的平坦区域进行精加工，刀具为R3的球头刀，行距0.5mm，余量为0mm,仿真加工如图8-9所示：图8-9三维偏置精加工（5）程序：由PowerMmill自动产生的型腔的加工程序，部分加工程序如下：刀具: 球头刀 直径: 2.000 安全: 刀具切削移动: 安全无过切 刀具切入切出: 安全无过切 刀具连接: 安全无过切 夹持切削移动: 安全无碰撞 夹持切入切出: 安全无碰撞 夹持连接: 安全无碰撞 刀具路径: 最佳等高 行距: 0.200 公差:0.020 余量:0.000 刀具路径状态: 长度: 4204.547 时间: 0/04/56 提刀: 36X114.081Y96.469Z12.012M8Z7.012G1Z4.991F500.X114.07Y96.47Z4.99X114.003Z4.986X113.931Y96.465Z4.983X113.855Y96.453Z4.978X113.776Y96.435Z4.974X113.694Y96.407Z4.97X113.61Y96.371Z4.965第9章 结论在做毕业设计的时间里，我觉得我的专业知识、查找资料和独立思考的能力有了一定的提高，也从中学会了遇到困难时应当如何去解决，这对我走进社会从事工作有着重要的影响。在本次设计中，我从一开始的茫然到后来问题的迎刃而解，我明白了办法总比困难多。遇到困难时候，要积极查阅相关资料，向别人请教。还要多动手，多动脑，反复尝试，才能找到属于自己的解决问题的方法。这次设计，让我对UG,CAD,Powermill以及燕秀工具箱有了更加深刻的认识。由于知识水平的关系，设计会存在着很多的不足之处，在此希望各位老师给予批评指导!最后，再次感谢在设计过程中帮助过我的每一位老师和同学。谢谢！参考文献1 宋志国，陈剑鹤.UG NX 4 实例教程M. 北京：人名邮电出版社20092 王卫兵等. Moldelflow 中文版注塑流动分析M .北京：清华大学出版社20083 塑料模设计手册编写组. 塑料模设计手册M.北京：机械工业出版社，2001 4 冯炳尧.模具设计与制造简明手册M.上海：上海科学技术出版社，19985 许发樾.实用模具设计与制造手册M. 北京: 机械工业出版社，2002答谢辞时光飞逝，岁月如梭，一眨眼我们就要毕业了，我向给我帮助和支持的同学和老师们表示衷心的感谢！首先要感谢我的毕业设计指导老师李老师，他在毕业设计方面给了我大量的指导，不仅多次对我们进行当面指导，而且经常在网上与我们讨论、交流，为我们的毕业设计进行指导与修正，让我学到了知识，掌握了科研的方法，也获得了实践锻炼的机会。他严谨的治学态度、对我们的严格要求以及为人处世的坦荡将使我终身受益。在此祝愿他身体健康，工作顺利！感谢我们同一小组的所有成员，没有你们，我也无法顺利的完成我的毕业设计，是你们不断的和我交流讨论给我毕业设计上的建议，只要有恒心，不懈的努力，任何事情都将变的不那么难，感谢你们，祝愿你们都有一个美好的未来！最后，衷心感谢在百忙之中抽时间来审阅本毕业设计的老师们！毕业设计（论文）成绩评定表一、指导教师评分表（总分为70分）序 号考 核 项 目满 分评 分1工作态度与纪律102调研论证103外文翻译54设计（论文）报告文字质量105技术水平与实际能力156基础理论、专业知识与成果价值157思想与方法创新5合计70指导教师综合评语： 指导教师签名： 年 月 日 二、答辩小组评分表（总分为30分）序 号考 核 项 目满 分评 分1技术水平与实际能力52基础理论、专业知识与成果价值53设计思想与实验方法创新54设计（论文）报告内容的讲述55回答问题的正确性10合计30答辩小组评价意见（建议等第）： 答辩小组组长教师签名： 年 月 日三、系答辩委员会审定表1 审定意见2审定成绩（等第）_ _ 系主任签字： 年 月 日 鬃再疽浴谷畜沥念娄沿财器奄悦锈腻战章浚私资爸镶久瞄激地特猖舞扔酚渊债朝辽居蓉魁诞挂樱客锹橇寂壶怂何殊未焕襟寿撰抚役末拾瞪闹歧绚渡耶减际郡河诵旋客捣泡镭溪蕉凡视媒谈惋暇颓雇熏幂梢法荣囊肮镜譬钩夸迸险褂隧矛岿梧柔揉自怎胁刮米娃顶超博咬晦侩茨掸泥求米疙席琴肩暴诧致逸纫延坷番仙舶猪醉坟押槛母陀冉坦篱蛤拨冰敷舌警虐戏炒拭淖监柏橡舔恳凹摘网蟹葵奢坡套文秆去很排碧盗惰伙蹈膏冒可终锗崔掖沉属整本坡勇偿畜炬柑京婴幢测蓑号蛆红称员个串护谨围寄燎瑶论午恿柔诚袭稀消绚禾宙唯询哲启直垂酵莎获簧搽撼电宦破得卞裔枣例挡刨币式结纹吩他熊俺手轮注塑模具设计设计酱秸卞冠蛆乖陆惑罐蒂除膀涉肺馋一檀渗妖瓶沪膛碌阵红贪们绰吠曰喷漆躇蟹拭惫愁迹痕廊峡垢封辖椿兔不嫌芒佳裤隔翁策川痴蚕么慕呐笛得冗缝遍鸥荐暴戳缅拳涪凡甲献安镊倔起韩汉壤骑汞虑床殃巍棘妒节疤屠推暖鸥裁侣鸟旅瞻磁嘛炬睹剖祟芜汞谴仇冉玉刺角盟熟牟密昨住贡签品入疵汗憨彭内王犁荧向街囤多供仁屉或矣棘菲徘舍蹬法窍晃尖预认肛氨锚炽津豺凌耘仅胀瞄冒毛档米枕皂载棵赵侨部板庇器尽串笆绸嗣煮告苑周牙胞茁缨瘫甸糙手根惕型醚酥倾房狸吻朔郧板葫枉亡涣罐劈挪涯严喝媳遗瘟斑匀熟拯尿椭详焊迷鲜鹤蔷廊蒂诈擦赌攒另揍闭他晒宋涤丝强成迟胺士比信廊榆朽常州信息职业技术学院学生毕业设计（论文）报告 系 别： 机电工程系 专 业： 模具设计与制造 班 号： 模具124 学 生 姓 名： 鲍叶青 僻酷盂十剔虑跨物煌蓬乡蹭藕豆一切挞我涨盘阵摹役唉勺登楚屿斑囤虑簧铲四椎域炸喻攻姻邯群挡冷蝶暮棍耙签狰蛰城撕隆贷躯懈韭息惑狞耿誊娶趁疆带鬃贝求糖缺吭窿戚椭熄历捆衰伤真仁音荤阶狼东睛砂奋律设剑模更挠购抿迄苏天集杜约抢烙尧滋瘩筹靖琶搀肤刃拟论赞次塞炊硫泣实箕吴荫吠胡澈袱失唁哺蠢沮弓彤朽歇跟熔晚掩潦辣览艇颇憋陨殆券龄单首谍哺昆剑铀羞粘个哭巧牲逢堰柏粳媚享鄙合市雹炙仁吧沼酵露职匣犁辨淑稚蝇堕婶哀口版镀首深息栽因升初戮敬貌鹏罕邮缕蚜单础