2022年毕业论文---曲面盖板注塑模具设计及型腔加工仿真 .pdf

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1、毕 业 设 计 ( 论 文 ) 图书 分类号：密级：毕业设计 ( 论文 ) 曲面盖板注塑模具设计及型腔加工仿真THE DESIGN Of INJECTION MOLD FOR CURVED COVER PLATE AND SIMULATION OF CAVITY MACHINING精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表

2、或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要奉献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日精选学习资料 - - - -

3、 - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) 摘要此次课题设计选取肥皂盒为模型进行注塑模具设计，这是根据日常生活需求，再结合相关参考选择的设计模型。首先根据塑件的结构特点进行成型工艺分析, 选择塑件材料为ABS ，注塑模具采用一模两腔结构。再根据塑件的质量和体积选定注射机的型号，在设计过程中对模具的必要尺寸进行计算，并对所选的注射机进行校核。设计过程以UG软件为平台，绘制肥皂盒的三维造型，并利用UG的 Moldwizard 模块设计模具的整体结构。为了能够投入实际生产，此次设计涉及了对型腔的加工仿真，通过UG的加工模块对型

4、腔进行加工工序设计，自动生成加工代码，并导出能够进行实际生产的NC加工文件。关键词注塑模；一模两腔；工艺分析；加工仿真精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) I Abstract This topic design selects the soap box as the model for the injection mold design, this is according to the daily life need, then combined with the reference

5、 choice design model.Firstly, according to the structural characteristics of plastic parts, the plastic parts of plastic parts are ABS, the injection mould adopts one mold two cavity structure. According to the quality and volume of the plastic parts, the model of the injection molding machine is se

6、lected, and the necessary dimensions of the mould are calculated. The design process takes the UG software as the platform, draws the soap box the three-dimensional shape, and uses the Moldwizard UG module design mold monolithic structure. In order to be able to put into actual production, the desig

7、n relates to the machining simulation of cavity, through the UG processing module of cavity for processing process design, automatic generation of code processing, and export to the actual production of the NC machining file. KeywordsInjection mold mold two cavity process analysis process simulation

8、 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) 目录摘要 . Abstract . I目录 . 1 绪论 . 22 塑件工艺性分析 . 4塑件材料的选择 . 4材料分析 . 52.2.1 技术性能 . 52.2.2 材料性能 . 52.2.3 ABS 的主要性能指标 . 52.3 塑件的结构工艺性 . 52.4 ABS 塑料的注射成型工艺参数. 6注射设备的选择 . 6计算塑件体积和质量 . 6初步选定型腔数量 . 6估算浇注系统凝料体积. 7注射机型号的选择 . 7型腔数量的校核 . 73 分

9、型面确实定 . 8分型面的选择 . 8分型面方案确实定及优化. 8分型面的选择原则 . 84 模具浇注系统设计 . 错误 !未定义书签。浇注系统的组成及功能. 错误 !未定义书签。浇注系统的设计原则 . 错误 !未定义书签。主流道的设计 . 错误 !未定义书签。主流道尺寸和浇口的设计. 错误 !未定义书签。浇口套的设计 . 错误 !未定义书签。定位圈的设计与固定 . 错误 !未定义书签。分流道设计 . 错误 !未定义书签。浇口设计 . 错误 !未定义书签。浇口的作用 . 错误 !未定义书签。浇口的类型 . 错误 !未定义书签。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -

10、- - - - - -第 5 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) I 浇口位置的选择原则 . 错误 !未定义书签。冷料穴的设计 . 错误 !未定义书签。拉料杆的设计 . 错误 !未定义书签。5 成型零件的设计和尺寸计算. 错误 !未定义书签。型腔与型芯结构确实定. 错误 !未定义书签。型腔尺寸的计算 . 错误 !未定义书签。型芯的工作尺寸计算 . 错误 !未定义书签。中心距的计算 . 错误 !未定义书签。型腔侧壁和底板厚度的计算. 错误 !未定义书签。6 模架确实定和标准件的选用. 错误 !未定义书签。模架的选择原则 . 错误 !未定义书签。确定模板周边尺寸 . 错误 !未定义书签

11、。计算型腔模板周界 . 错误 !未定义书签。确定模板周边尺寸 . 错误 !未定义书签。选定模架 . 错误 !未定义书签。推出系统设计 . 错误 !未定义书签。脱模机构组成结构 . 错误 !未定义书签。推出机构设计原则 . 错误 !未定义书签。脱模力的计算 . 错误 !未定义书签。推杆直径确实定 . 错误 !未定义书签。7 冷却系统设计 . 错误 !未定义书签。设置冷却系统的意义 . 错误 !未定义书签。冷却形式及要点 . 错误 !未定义书签。冷却水道设计 . 错误 !未定义书签。冷却系统相关计算 . 错误 !未定义书签。计算冷却水散失的热量. 错误 !未定义书签。计算冷却水的体积流量. 错误

12、!未定义书签。计算冷却水的流速 . 错误 !未定义书签。8 注射机相关参数的校核. 错误 !未定义书签。最大注射量的校核 . 错误 !未定义书签。锁模力的校核 . 错误 !未定义书签。安装尺寸的校核 . 错误 !未定义书签。开模行程校核 . 错误 !未定义书签。9 型腔仿真加工 . 错误 !未定义书签。模具的数控加工 . 错误 !未定义书签。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) II 加工零件工艺性分析 . 错误 !未定义书签。零件结构特点 . 错误 !未定义书签。主要技术要求 . 错误

13、 !未定义书签。零件材料 . 错误 !未定义书签。选择毛坯 . 错误 !未定义书签。制定数控编程工序卡 . 错误 !未定义书签。型腔模型仿真加工创建过程. 错误 !未定义书签。加工工序步骤 . 错误 !未定义书签。型腔整体粗加工 . 错误 !未定义书签。型腔内曲面半精加工 . 错误 !未定义书签。型腔内平面精加工 . 错误 !未定义书签。型腔上外表半精加工 . 错误 !未定义书签。型腔侧壁精加工 . 错误 !未定义书签。型腔外框精加工 . 错误 !未定义书签。后处理 . 错误 !未定义书签。结论 . 9参考文献 . 11附录 . 12附录 1. 12附录 2. 131 绪论课题选择的背景及意义

14、在塑料工业中，注塑成型是一种重要的成型方法，再生产型腔的工序中，需要使用注塑模具作为成形工艺装备，所以制品的成本、质量等都将会受到模具精度的影响。而且，在如今注塑模具高速发展的今天，各个行业和各个领域在实际的生产过程中都将涉及到注塑模具将的使用，所以注塑模具也彰显出了一个公司的实力。现如今随着CAD/CAE/CAM 技术的逐步成熟，为注塑模具的研究设计提供了很大的帮助，将会使得注塑模具的研发、生产周期得到大大的缩短。在世界经济快速发展、科学技术日益完善和经济全球化日益加强的这个背景下，机遇和挑战将是世界各国新的话题。在这种大形势之下，注塑模具作为模具行业中最为经济合理的加工模式已经被愈来愈多的

15、加工工厂所重视。世界各国制造业的快速发展表达在生产率的提高、工人劳动强度的减轻、生产成本的降低，这均归功于注塑模具的进一步改良和发展。因此，注塑模具行业愈来愈受到青睐。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) 3 近年来，我国注塑模具在数量、品质和技术等方面都有了很大的提高，然而依然无法满足国民经济建设的需求，在科技高速发展的今天，我国模具的发展仍然无法到达国际先进水平。但是我国将继续大力发展模具工业，力争我国注塑模具工业能够保持着稳定持续的发展速度前进，争取缩短与先进国家模具水平的差距。随

16、着科学技术的不断地进步， 我国的经济实力在发生着翻天覆地的变化。而在这其中，在众多的新型工业当中 , 模具工业的发展尤为突出，模具工艺装备，也将随着科学技术的进步不断创新发展。进入21 世纪，是高科技和信息异常发达的世纪，模具则顺应时代，它既是高科技的产品，同时，它也是高科技的载体。如今，模具已经在中国蓬勃发展，并和电脑网络联系到一体，并且，已经被广泛的应用于电子类、汽车行业、交通行业，航空航天工业、以及医疗器械各个领域，模具产业的进步可以使我国的国民经济得到不断地提高。现在，我国有模具的生产厂大约3 万多个，从事模具设计和制造的人员在不断地增加，模具的总产值也在飞快的增长。可是，我国的模具总

17、体水平不是很高，有一些的高档模具还需要依赖进口，在所有的模具中，比例最多的是塑料模具，大约占到百分之45 左右，当然，模具工业不会就此停步，他还会向前继续发展。在整个模具工业当中，注塑模具最为重要，它的发展也最为迅速。究其原因可能为容易加工，而且成本较低造成的。塑料模具也在不断发展，主要趋势有：1塑料模具的不断标准化。 2与电脑的结合，不断地智能化。3对模具所用材料的研究和新材料的不断地使用。 4理论研究的不断加强。工作内容及技术要求此次设计以肥皂盒为模型进行模具设计，主要内容包括根据塑件的结构特点分析其成型工艺，选择注射机型号，拟订模具总体结构方案，进行模具设计的相关计算。对凸模、凹模成形零

18、件进行三维结构设计，将三维模型导入CAM 软件中，设计铣削刀具路径进行型腔数控加工仿真，生成NC 程序。使用 UG 软件导出零件图和装配图。主要技术要求有(1) 精度要求高由于此肥皂盒底座的最大长度为150mm, 得出产品的尺寸不大， 精度等级不高。 对于与它的有关系的模具零件的尺寸加工能够得到保证。从制品的厚度方面来讲，平均的厚度在2mm 左右，属于相对均匀的塑件，这当然也有利于肥皂盒底座零件本身的成型。2外表质量要求作为肥皂盒的底座，本身制品的尺寸不是很大，再这样的情况下，要使得制品的质量有所提高，就必须保证它的的外表粗糙度不能太大，用UG软件对其进行熔接痕，气泡，气穴的分析，找出优化的方

19、案，最后到达制品所需的光亮的要求。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) 4 2 塑件工艺性分析该产品属于生活用品， 注塑条件为高温、 高压，所以该产品对模具有着较严格的要求，因为产品是用来盛装肥皂，所以产品要求具有一定的耐腐蚀性和耐磨性，可以选择材料ABS 。塑件结构图如图 2.1 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) 5 图 2-1 肥皂盒造型图2.2.1 技术性能ABS是

20、丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。ABS材料是目前产量最大，应用较广的聚合物，他将丁二烯、丙烯腈和苯乙烯各种性能有机统一起来。具有韧、硬、刚相均衡的优良力学性能。2.2.2 材料性能ABS材料微黄色、无毒、无味，属于无定型材料。材料粘度适中、机械强度高、尺寸稳定性好、成型加工性好、抗冲击能力强、抗蠕变性好、电性能、耐磨性、有一定的便面硬度，摩擦系数低。 ABS耐碱、盐、油、酸、水。具有较小的收缩率。2.2.3 ABS 的主要性能指标2.3 塑件的结构工艺性尺寸精度：塑件的尺寸精度一般是由塑料模具制造误差和收缩率的波动来决定的，肥皂盒的整体构造相对简单，尺寸精度要求不是很高，一般可采取MT6

21、。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) 6 脱模斜度：脱模斜度与塑件的形状， 壁厚，收缩率有关，一般为型腔 35-130；型芯 30-40壁厚：由于肥皂盒为小型塑件，它的壁厚一般为2mm 。外表粗糙度：2.4 ABS 塑料的注射成型工艺参数注射成型机类型：螺杆式预热温度： 8085预热时间： 2h3h 料筒温度 / ： 前段 180200 中段 165180 后段 150170 喷嘴温度： 170180模具温度： 5080注射压力： 60 Mpa100 Mpa 成型时间：注射时间 20

22、 s 90 s 高压时间 0 s 5 s 冷却时间 20 s 120 s 总周期 50 s 220 s 螺杆转速： 30 r/min 后处理 ：使用红外线灯或烘箱，温度为70 ，时间 24 小时33。运用 UG软件绘制出肥皂盒塑件三维实体图，使用软件的分析工具可得出塑件体积。塑件体积为： V塑=37.07 cm3 塑件质量为： M塑由于塑件结构简单，精度要求不高，而该塑件的生产批量为大批量生产，为提高生产精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) 7 率，降低塑件成本，而且塑件中等大小，所以

23、模具采用一模二腔结构。参考相关书目可知浇注系统的凝料体积可按塑件体积的0.6 倍计算，并且此设计采用一模二腔。V浇=2V塑0.6=20.6=44.48 cm3； M浇=V浇V总=2V塑+V浇=237.07+44.48=118.62 cm3; M总=M塑+2M浇=46.7+2依照以上算得的结果，可以确定设备的型号和规格并校核型腔数。注射机的额定注射量为 V，每次实际注射量不会超过它理论注射量的80% 。则V=(nV塑+V浇)/0.8=148.28 cm3依照以上算得的结果可以初步选定注射机的型号为G54-S200/400 型卧式注射机，它的主要技术参数见表3.2 。表 2.2 G54-S200/

24、400型注射机主要技术参数顶出中心孔直径/ mm 喷嘴SR/ mm 1由注射机料筒塑化速率校核型腔数量，计算见式2.1 。1692.3870.46508.168. 012mmKMtn式2.1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) 8 大于选定的型腔数目，符合设计要求。式中， K注射机最大注射量的实际利用系数，一般取； M注射机的额定塑化速度，该注射机塑化速度为每秒； T预塑时间，因塑件比较尺寸中等，壁较薄，取50s； m1每个塑件的质量，经计算得38.92g ； m2浇注系统的总质量，

25、经计算得46.70g ；2由注射机额定锁模力校核型腔数量，计算见式2.2 。31316265948356-254000012PAPAFnp式2.2 符合要求。式中, A1每个塑件投影在分型面上的面积，经UG分析取得 13160mm2；A2 浇注系统投影在分型面上的面积，一般为单个塑件投影在分型面上的面积的0.2-0.5倍，这里经计算取3946mm2； P 熔体塑料对型腔的成型压力，大小一般是注塑机注射压力的80% ，经计算得56 MPa ； Fp6 N。所以能够满足 2 两个型腔数的设计要求。3 分型面确实定及优化在塑料模具注塑成型以后，要使用顶杆将塑件推出，而在这之前，需要选择一个面，作为顶

26、出机构的顶出面，而这个面就是所需要的分型面。根据此课题的设计要求，再用UG软件进行分型面的设计时，因为肥皂盒底座设计了多个长条形孔洞作为漏水孔，所以，在进行自动划分分型面时，并不是非常的理想，此时，可以编辑过度曲线，使用型腔分型工具的“边缘修补”命令进行曲线修补，自动修补环形孔，创建补片，然后再指定所需要的分型面。分型面的选择原则1确保塑料制品能够顺利的取出。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) 9 2确保型腔加工方便。3保证有较少的型芯和活块的数目。4有利于排气。5分型面选择时不要发

27、生溢料。6根据经验，在注塑时会有气泡，所以所选分型面要尽量有较少的气泡，及增加它的排气功能。综上所述， 应尽量在料流末端创建分型面，并设计在塑件的最大投影截面处，这样不仅使得排气方便，而且还可以使塑件的外表质量得到保障。使用UG软件的自动分模功能创建分型面，此次设计肥皂盒的分型面如图3.1 所示。该塑件采用一模二件成型， 型腔布置采用结构堆成排列， 这样有利于设计冷却系统和浇注系统，还能保证塑件能够顺利地注射成型。结论这次的设计涉及很多专业内容，整个过程从使用UG软件完成塑件的建模，在计算相关参数选择模架，设计模具，并使用UG/CAE 完成了对型腔模型的加工仿真，最后使用CAD软件完成了二维视

28、图的处理和优化。整个设计过程包括以下内容：1. 了解国内外模具行业的发展状况以及模具发展趋势及发展前景。2. 肥皂盒壁厚为 2mm ，精度等级为 MT6 ，材料选择 ABS ，注塑成型周期50 s 220 s 3和质量 M=38.92g，估算注射量，从而选择G54-S200/400 型注射机，注射剂注射量为200cm3, 锁模力为 2540KN ，开模行程为 260mm ，经过校核符合设计要求。4. 使用 UG软件自动创建分型面，并自动生成型腔和型芯。再经过多次检验合理的选择模架型号，其中L=450mm ，W=400mm， AP_h=70mm,BP_h=50mm，CP_h=100mm。5. 为

29、使脱模稳定，防止塑件变形使用8 根直径为 d=8mm 的推杆精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) 10 6. 使用UG软件的注塑模具模块加载相关标准件，通过计算确定冷却管道的直径为D=10mm 并创建创建冷却系统。7. 利用 UG的加工模块，选择适当刀具、设置切削参数，对模具型腔进行加工仿真，由于塑件外表有曲面，且比较复杂，设计了6 道工序， 3 道粗加工型腔铣和3 道精加工固定轮廓铣。由于此次设计是第一次接触模具设计, 所以缺乏对模具的认识，所选塑件结构比较简单，分型面创建容易，对于

30、复杂结构的模具的分型面创建和多分型面设计接触较少，这些都需要在以后继续深化了解。以及在做完模具的整体设计后没有使用Moldflow软件对模具的设计合理性进行分析， 没有验证是否符合生产要求， 这也是需要在这之后进行学习。而且做型腔进行加工仿真，还需要进一步优化，应该考虑加工结果能否满足生产需求，加工工序也需要进行优化调整。致谢精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) 11 参考文献1 马松柏 .薄壁壳注塑模型腔CAD/CAM仿真加工与NC 程序检验方法研究J.制造业自动化,2014,36(

31、7):41-43. 2 李学忠 ,刘晓 .基于 Pro/E 和 MasterCAM 的饮料瓶模具设计与数控加工J.包装工程,2014,35(17):76-78. 3 叶久新 ,王群 .塑料成型工艺及模具设计M, 北京 :机械工业出版社,20084 伍先明 ,王群等 .塑料模具设计指导M, 北京 :国防工业出版社5 邹继强 .塑料模具设计参考资料汇编M, 北京 :清华大学出版社，20056 李德群等 .塑料注射成型工艺及模具设计第2 版 M, 北京 :机械工业出版社,20097 王刚 ,单岩 .Moldflow 模具分析应用实例M, 北京 :清华大学出版社,20058 陈剑鹤 . 塑料模具设计图

32、册M, 北京 :清华大学出版社,20089 许树勤，模具设计与制造M ，本经大学出版社，2005 10 田光芒 ,林红旗 .模具设计与制造M, 北京 :北京大学出版社,2009. 11 蔡云飞 .轻松掌握UG NX8 中文版模具设计M, 北京 :机械工业出版社,2012 12 云杰漫步CAX 设计教研室 .UG NX8 数控加工入门与实战M, 北京 .人民邮电出版社,2013 13 伍先明 ,王群等 .塑料模具设计指导M, 北京 :国防工业出版社14Wen-Chin Chen& Min-Wen Wang & Chen-Tai Chen &Gong-Loung Fu. “ An integrat

33、ed parameter optimization system for MISO plastic injection molding ” J J Adv Manuf Technol 2009 (44):501-511. 15Chung-Neng Huang,Chong- Ching Chang.“ Determination of Optimal Manufacturing Parameters for Injection Mold by Inverse Model Basing on MANFIS” J Journal of Intelligent Learning Systems and

34、 Applications, 2010, (2):28-35 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) 12 附录附录 1 N0020 G01 N0080 G00 N0100 G01 N0250 G00 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 18 页毕 业 设 计 ( 论 文 ) 13 N1490 G01 N1500 G00 N1510 M02 附录 2 N0020 G01 N0070 G00 N0090 G01 N5130 G00 N5140 M02 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 18 页