購買設(shè)計請充值后下載，，資源目錄下的文件所見即所得，都可以點開預(yù)覽，，資料完整，充值下載就能得到。。?！咀ⅰ浚篸wg后綴為CAD圖，doc,docx為WORD文檔，【有不明白之處，可咨詢QQ:1304139763】
桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 編號 畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 學(xué) 院 國防生學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 譚鑫 學(xué) 號 1000110110 指導(dǎo)教師單位 機(jī)電工程學(xué)院 姓 名 郭中玲 職 稱 高級工程師 2014 年 3 月 9 日 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 目錄 快速成型與虛擬成型在產(chǎn)品設(shè)計和制造中的應(yīng)用 1 基于彎折的模具壽命預(yù)測 9 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 0 頁 共 22 頁 快速成型與虛擬成型在產(chǎn)品設(shè)計和制造中的應(yīng)用 C K Chua1 S H Tech1 and R K Gay1 School of Mechanical and Gintic Intitute of Manufacturing Techniology Nanyang Technological University Singapore 引言 快速成型是一種從不需任何加工或數(shù)控加工程序就得到實體形狀的加工過程 這 種技術(shù)歸諸與階段制造 材料儲存制造業(yè) 剩余材料制造 固體形式制造和立體印刷 在前十年中 一批 RP 技術(shù)得到了發(fā)展 在制造模型中這些技術(shù)應(yīng)用不同的方法和材料 給出不同的收縮量 表面精度和準(zhǔn)確度 VP 是一種已經(jīng)成熟的在計算機(jī)模式下執(zhí)行分析和模擬 近而像基于實體上一樣執(zhí) 行同樣的測試 有時 VP 也會涉及到 CAE 分析和工程模擬 本論文就著兩種技術(shù)的聯(lián)系描述了它們的對比研究 這次課題研究了兩種技術(shù)在 成型方面的適用性和效率 這只是總體設(shè)計和制造中的一個環(huán)節(jié) 關(guān)鍵詞 產(chǎn)品設(shè)計 快速成型 虛擬成型 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 1 頁 共 22 頁 1 前言 RP 做為一種關(guān)鍵的技術(shù)正在發(fā)展 它能迅速成型出復(fù)雜的零件 它還能使產(chǎn)品設(shè) 計人員縮短產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)周期 即將到來的這種技術(shù)的時代已在當(dāng)今的 CAD 系統(tǒng)中 的 STL 反映出來 STL 是一種德國標(biāo)準(zhǔn) 在 RP 系統(tǒng)中代表實體 3D 模型 當(dāng) RP 是一種較新的技術(shù)時 VP 已經(jīng)在 70 年代很多領(lǐng)域里得到了穩(wěn)定的發(fā)展 采 用虛擬成型意味著在計算機(jī)上分析 3D 模型 現(xiàn)在 VP 通常綜合了 CAD CAM 軟件 并且涉及到 CAE 文件包 RP 能在不首先 制造這個零件時用一種模擬的方式來測試零件的情況 2 RP 和 VP 的定義 快速成型在工程中應(yīng)用很廣 尤其在計算機(jī)軟件業(yè)上 它首先被用于軟件快速開 發(fā) 這個名詞也被制造業(yè)廣泛應(yīng)用來表現(xiàn)實體模型從液體固體對比傳統(tǒng)的制造方法在 很短的時間內(nèi)成型的過程 這種技術(shù)廣泛用于階段加工 材料剩余加工 材料的額外 加工及固體形式的加工 立體印刷 虛擬成型指一種用計算機(jī)制造的模式 通常指 CAD VAE CAM 虛擬計算機(jī)成型 通常被理解成用于實現(xiàn)繪圖模擬目的的產(chǎn)品構(gòu)筑模式 本論文中 VP 將涉及到模仿 虛擬現(xiàn)實和制造過程的設(shè)計領(lǐng)域 然而 在很多領(lǐng)域中 RP 和 VP 的區(qū)別是很模糊的 由于 RP 系統(tǒng)依賴 CAD 系統(tǒng) 產(chǎn)生的所需文件來制造原型 在制造和零件開發(fā)過程中 RP 看上去是從 VP 衍生出來 的餓 實際上 Pratt 對 VP 的定義揭示了 VP 是一種自由應(yīng)用于成型領(lǐng)域內(nèi)的術(shù)語 因此清楚地定義 RP 和 VP 是很恰當(dāng)?shù)?采取快速成型 意味著 從計算機(jī)模式產(chǎn)生實體模型而不用任何的夾具和數(shù)控加 工 這也包括其他相關(guān)過程和用 RP 制造物體的應(yīng)用如 快速使用工具 相似地 為了模擬和分析的目的 將 VP 定義為實體 CAD 模式的連續(xù)操作過程而 不包括 3D 的構(gòu)建 VP 有以下功能 1 有限元分析 2 制造形式 配合和交互檢查 3 機(jī)械模擬 4 虛擬視圖分析 5 裝飾模擬 6 裝配功能 RP 和 VP 之間的關(guān)系如圖 1 所示 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 2 頁 共 22 頁 圖 1 1 RP 和 VP 之間的關(guān)系 3 新加坡的成型 在新加坡選擇兩個從事產(chǎn)品開發(fā)活動的多國合作的公司 一個是美國 一個是德 國 它們顯示了對 RP 和 VP 的不同態(tài)度 兩個公司在成型過程中都用了 RP 第一個公司 B 更側(cè)重于虛擬成型 他們生產(chǎn)電話通信設(shè)備 如 手機(jī) 公司移動 了所有的成型應(yīng)用 正在從 RP 到 VP 轉(zhuǎn)移 目前 他們的 RP 模式僅應(yīng)用于概念的設(shè) 計和市場的目的 另外的成型由 VP 來執(zhí)行 第二個公司 C 制造消費電子產(chǎn)品如 電視機(jī) 音頻接收機(jī) 電話等 VP 僅作為 一種生產(chǎn) 3D 模型的工具 從實體 3D 模式生成所需的 STL 文件來制造 RP 模型 公司 C 用這個部件做硅橡膠的主要部件來生產(chǎn)一定數(shù)目的實體 ABS 模型 這種模型為各種 各樣的成型進(jìn)行測試和模擬 公司 B 更傾向于轉(zhuǎn)移更多的成型到 VP 而不用實體造型 虛擬成型在減少成本的 同時提高了質(zhì)量和可靠性 對比用實體造型虛擬成型的操作使設(shè)計的提高更加容易 公司 B 用 PRO E 草繪 CAD 模型 然后用 Patran 來提前加工模型 用 ABAQUS 來 執(zhí)行靜態(tài)的 FEA 而用 ABAQUS 模式來分析動態(tài)方案 當(dāng)執(zhí)行不同的概念和實際設(shè)計 時 ALILAS 用于裝飾模擬 B 公司常用 FEA 執(zhí)行大量的 VP 這使公司只用 4 6 周的時間設(shè)計一個尋呼機(jī) 在執(zhí)行 FEA 中大多數(shù)集中于靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析和動態(tài)測試分析 偶爾進(jìn)行震動測試 有些 正在進(jìn)行的裝飾模擬中 常常是為了當(dāng)前的目的 FEA 常用于研究以下問題 1 估測一個設(shè)計的變化和正確性 2 基于經(jīng)驗估計失敗的可能性 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 3 頁 共 22 頁 3 做一些同實體測試有關(guān)的有根據(jù)的測試 4 盡力闡明導(dǎo)致失敗的原因 根據(jù) B VP 的缺點是不能有效的模擬過程中的問題 因為材料內(nèi)部的矛盾 FEA 的準(zhǔn)確度是有限的 大量的計算也決定了 FEA 的準(zhǔn)確度 RP 在 B 公司的應(yīng)用也是有限的 室內(nèi)層壓實體制造 RP 系統(tǒng)常用于為概念設(shè)計的 制造的設(shè)計模型而不是幾何造型 公司 C 大量用 RP 而很少用 VP 從收音機(jī)到 29 寸電視的外殼等的零件都用 RP 典型 的說 公司用一年的時間來完成產(chǎn)品的概念設(shè)計到產(chǎn)品銷售 公司 C 的 目標(biāo)在通過 RP 成型所有的零件 CAD 模式用 I DEGS 制造出來 RP 格式是為 RP 零件開發(fā)的 RP 零件的主要目 的是檢驗設(shè)計 常用的快速成型零件有以下功能 1 裝配形式 2 工程檢查 3 概念設(shè)計 4 加工性能 5 動力學(xué)檢查 6 彈性檢查 由于 VP 不能模擬 所以 C 公司在 VP 的限制上做了很多研究 1 觸覺 對按鍵 不能測量 如果能測出壓力便可以用 VP 2 裝配性能 4 實例 1 成型手機(jī)外殼 這個例子研究了 RP 和 VP 模式下的設(shè)計依據(jù) 裝配 干涉檢查 ABS 產(chǎn)品 RP 和 VP 零件都要在各方面進(jìn)行估計 這里用的 QP 系統(tǒng)是 SLA ABS 和 RP 零件如圖 2 示 對 RP 零件的研究揭示了 1 表面精度比 ABS 零件還差 2 翹曲很明顯 4 1 設(shè)計依據(jù) 做為一個有實際尺寸的物理零件 RP 能給設(shè)計者一種能估計尺寸的感覺 這種對 RP 零件的判斷是錯誤的 因為零件通常自動適應(yīng)可視窗口 實體零件的另外一個優(yōu)點 是可以進(jìn)行人類工程學(xué)檢查 從通信設(shè)備的配合到危險角落和邊緣的深度檢查 它提 供了觸覺檢查 在產(chǎn)品上是很重要的 在人類工程學(xué)上也很重要 如觸摸鍵 VP 不能 提供這些 VP 模式下的圓邊在 RP 零件上證明是不安全的 VP 模式下可以進(jìn)行美學(xué)估價 CAD 模式允許在任何方向上觀察模型 至少有基 本的觀察能力 然后 能夠在預(yù)期的模擬燈光和成千上萬的陰影顏色的混合下觀察零 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 4 頁 共 22 頁 件 RP 零件不能上色 表面和描繪就需另外的工序 任何的一種表面差別都能立即檢 查出來而不用去檢查實體零件 這也允許設(shè)計者估計美學(xué)價值 做一些糾正 在大多 數(shù)合資公司中 設(shè)計和制造通常有一定的差距 CAD 文件能送出和接受電子信號 大 大幫助設(shè)計過程 而且是可重復(fù)和并發(fā)的 隨著 CAD 軟件的發(fā)展 成型過程將很迅捷 和簡單 任何一種虛擬成型設(shè)計的都能生產(chǎn)出來 幾乎連續(xù)用于設(shè)計過程中的零件 4 2 裝配 因為彎曲和收縮隨著時間的延長而提高 所以 RP 零件必須迅速執(zhí)行 彎曲是零件 幾何設(shè)計要考慮的問題 最好的設(shè)計零件也有不同程度的彎曲和收縮 一些 RP 零件像 SLA 收縮率固定 零件需要設(shè)計大一點 使它收縮到正確的尺寸 只有這樣安排設(shè)計 才有可能裝配好 但也有可能被彎曲和收縮損壞 一些零件僅僅在外力作用下才會裝 配好 RP 零件不僅允許用戶連續(xù)裝配 而且允許用戶以一定角度放置在不能線形放置 的裝配中 裝配用的 RP 零件的缺點是材料易碎 脆弱 不易用緊固件連接 CAD 軟件允許零件以 3D 形式或平面模式或局部裝配 在虛擬領(lǐng)域中 裝配很普 通的用于檢查我們即將談到的配合形式 CAD 軟件的裝配形式和局部裝配允許產(chǎn)品設(shè) 計者快速檢查自己是否正確設(shè)計了零件 凸緣是否足夠高并能容納一個插入的螺釘穿 過另一個零件 兩個槽是否水平形成一個大的槽 虛擬環(huán)境下裝配的優(yōu)點是沒有實體 零件需要制造 因而減少了成本 沒有實體零件 也就減少了加工時間 虛擬環(huán)境下 的裝配可在幾分鐘或幾天內(nèi)完成 比制造實體零件要快 然后進(jìn)行裝配 用戶也可以 建立和制造一個零件或修改零件的特征 當(dāng)所有的實例被改變時也可以用工程參數(shù)或 零件的實際尺寸的形式寫下裝配關(guān)系 當(dāng)進(jìn)行裝配時 在允許柔韌性條件下 也可以 解決平衡問題 對設(shè)計的公差估計從最小成本進(jìn)行 也可以通過縮小公差制造公差 這些公差對總體尺寸變化很重要 對疏散公差有很少的作用 4 3 干涉檢查和配合形式 RP 零件的彎曲和收縮影響著干涉檢查和配合形式 因此干涉或配合取決于彎曲 收縮或設(shè)計錯誤中的一個或更多因素 即使 RP 零件配合好了 仍然不能保證尺寸的 正確性 兩個或更多零件在同一方向或不同方向收縮仍能產(chǎn)生一個好的配合 在這種 情況下 CAD 模式常用于確定干涉和配合是否取決于設(shè)計缺點 CAD 系統(tǒng)廣泛應(yīng)用干涉檢查和配合形式 它描繪了用戶的一種能力 就是進(jìn)行配 合零件和干涉檢查時 不必生產(chǎn)零件 尺寸不正確的零件 因此降低了成本 CAD 系統(tǒng)中的進(jìn)程的相互作用也使用戶和設(shè)計者從工程繪圖到檢測干涉的需要中 解脫出來 這個過程允許用戶建立制造過程中重要而穩(wěn)定的尺寸公差 當(dāng)配合小數(shù)目 零件時 CAD 系統(tǒng)的干涉檢查是不明顯的 對于復(fù)雜的大量零件的裝配 特殊零件有 很多特征 這些零件必須與另外零件裝配和對齊 CAD 系統(tǒng)不僅不允許任何的不對齊 和干涉的監(jiān)測 而且會立即糾正問題 當(dāng)用戶需要時 CAD 系統(tǒng)會在裝配上進(jìn)行干涉 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 5 頁 共 22 頁 檢查 它比其他方法更快 更準(zhǔn)確和精確 CAD 也會闡述列出特征 用戶也會看到 實體來糾正位置 5 實例 2 膝蓋修補(bǔ)的成型 5 1 背景 快速成型已在醫(yī)療事業(yè)中得到應(yīng)用 然而這種應(yīng)用中 STL 文件不會在 CAD 模 式中得到 通過醫(yī)療設(shè)備得到數(shù)據(jù) 進(jìn)而從數(shù)據(jù)中產(chǎn)生 STL 文件 Swaelens 和 Kluth 提出三種方法可以從 CT 掃描數(shù)據(jù)中成型 RP 零件 在大部分情況下 用 STL 分界 在 STL 交接 用一個 CT 掃描器繪制一個 3D 曲面的表面 這些文件轉(zhuǎn)化成三角文件形式 這些文件再轉(zhuǎn)化成 RP 機(jī)器需要的 STL 文件 從 CT 掃描到 RP 機(jī)械有一個直接的數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換 因此掃描平面通過 RP 機(jī)器再生出來 當(dāng)用這種形式時 VP 幾乎扮演了一個可忽略的角色 在 RP 輔助的醫(yī)療成型中 做為一個觀察者來改正表面輪廓 Jacob 在 5 中從 CT 掃描的數(shù)據(jù)中構(gòu)建了 3D 模式 他們認(rèn)為這種設(shè)備的優(yōu)點在于清晰 由于外科是一種精致的人工技術(shù) 我們能在任何 一種角度觀察模型 甚至可對起進(jìn)行操作 用這種方式 醫(yī)生能掌握了解問題 這個 研究表明了 VP 可做 3D 的觀察器 當(dāng)研究 3D 模式是否是實體模式時 它會打開集成 的 CAD 軟件進(jìn)入這個進(jìn)程 雖然數(shù)據(jù)交換有些問題 同 CAD 系統(tǒng)對照線路如下所示 LB 大學(xué)的研究人員從 CT 掃描數(shù)據(jù)闡明輪廓并 且把它們引進(jìn) CAD 來生成平面模型 經(jīng)過很多努力研制出臀部的實體模型 整個過程 用了幾周的時間 把 CT 掃描的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為 3D 的過程是復(fù)雜而且易產(chǎn)生錯誤 他們必須把得到的 CT 掃描的三點連接起來形成曲線 當(dāng)表面層疊時易發(fā)生混亂 當(dāng)一點在很近的點的下 方時 這一點可能不是對應(yīng)的連接點 這些曲線必須是獨立的并且有人工選擇來定義平面 必須細(xì)心以保證形成的平面 近似于原平面 形成原平面后 必須把他們連接起來形成網(wǎng)格 然后把這些平面混合 起來形成平面模型 如果模型完全被封鎖 CAD 系統(tǒng)就會把它轉(zhuǎn)化成 3D 模型 人類身體的復(fù)雜性和仿制也是當(dāng)前面臨的一個問題 抽出的大部分曲線用貝塞爾 曲線來代表 一種繪制算法有時不能從 3D 數(shù)據(jù)中綜合出貝塞爾曲線 因此這種過程必 須用人工支持 6 在軟件不能識別出特征時如 骨架連接處 就需要人的監(jiān)督 為了 估測一種特征 數(shù)據(jù)必須分成獨立的數(shù)據(jù) 直接的交接有兩個問題 從 CT 掃描的數(shù)據(jù)以圖片的形式自動分割 從圖形直接計 算也是可以的 它們不包括足夠的表面信息 因此對支持構(gòu)筑相應(yīng)的結(jié)構(gòu)的 RP 系統(tǒng) 這是很困難的 從各部分成功獲得的輪廓是不明顯的 CT 掃描器有一個入口過濾器在預(yù)期的密度區(qū)域來分離區(qū)域 當(dāng)該區(qū)通過入口裝置 時 在闡明組織時有一些問題 如 對于一些比一般尺寸大的皮下高密度組織 表面 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 6 頁 共 22 頁 更好定義 轉(zhuǎn)變也很容易 當(dāng)對低密度結(jié)構(gòu)掃描時 或結(jié)構(gòu)太小 僅僅部分可以充滿 表面密度的測量不會超越入口 因此 一個固定的入口過濾器將會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸收縮 因此大多樹調(diào)查聚集在 STL 交接處 虛擬成型在生物力學(xué)上有更多的應(yīng)用 CAD 常用于設(shè)計修復(fù)術(shù) 模擬參數(shù)和分析 參數(shù)常用于幫助精練零件的設(shè)計 在一些修復(fù)中 如膝蓋 有限元分析也是很重要的 工具 在通過修復(fù)的手足的運動范圍內(nèi) 會用到運動模擬和分析 當(dāng)環(huán)境僅 370C 時 通常不執(zhí)行核心模擬 為修復(fù)而制造的快速成型零件 用于概念設(shè)計和尺寸估測 在一些情況下能執(zhí)行 成型和裝配 但對另外的情況如 球形連接 卻是不可能的 對運動零件的修復(fù)必須 執(zhí)行嚴(yán)格的動力學(xué)檢查 5 2 有限元模擬分析 這個實例的研究了基礎(chǔ)的有限元模擬能力和相應(yīng)的 RP 模型 這次研究的基礎(chǔ)是 Chow 8 設(shè)計的膝蓋修復(fù) 這種修復(fù)是在機(jī)械設(shè)計的 文件輸出為 IGES 格式 當(dāng)用 PRO E 時表面形狀是不連續(xù)的并且有時是不完整的 見圖 7 8 分析軟件常用 ANSYS5 4 版本 零件用 PT 集團(tuán)開發(fā)的 PRO E 建成 PRO E 沒有一種有限元模擬模 式 用于這次研究的 RP 是在 SLA 系統(tǒng)建立的 然而 PRO E 有一個 FEM 編程器允許用戶 1 添加或修改有限元分析的任務(wù)和模型的基本環(huán)境 2 為所有的元素給出最大和最小尺寸 3 給出一條邊上混成的點 4 給出模型的材料的性質(zhì) PRO E 能通過創(chuàng)造網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來提前加工零件 在 PRO E 中建立零件然后以 IGES 標(biāo)準(zhǔn)輸出為 ANSYS 當(dāng)裝配對稱時 可以只建立一半 如圖 9 用有限元模擬組件的能力依賴于用戶的技能和知識 用戶必須對有限元模擬中的 概念和術(shù)語熟悉 并非所有的都有綜合的有限元解決方法 在一些情況下有限元文件可以或不可以 接收特殊的 CAD 文件格式 然后 像 IGES DXF VDA 文件格式也是需要的 數(shù)據(jù)交換不是轉(zhuǎn)化零件數(shù)據(jù)到有限元軟件僅有的障礙 每一個 CAD 軟件系統(tǒng)都有 不同的實體模型 在徑節(jié)制造中 兩個幾何零件用不同的特征造型技術(shù)制造的 一個 零件可由 PRO E 網(wǎng)壯形成 不能用 ANSYS 因此 用戶的意見是避免這樣的問題 在決定零件的哪種特征可以隱去到仔細(xì)分析時 使用者的意見也是很重要 同時 保持分析的完整 某種幾何形狀和特征尤其是幾個邊的交接處 會產(chǎn)生倒錯 因此 這些錯誤必須刪除 一些有限文件包允許編輯零件 但一些僅限制編輯 CAD 軟件中 必須能做這些轉(zhuǎn)變 然后再輸出到有限元軟件 因此必須要一個有經(jīng)驗的用戶提前注 意這些問題或正確表述這些問題 然后改正他們 RP 模式做為可視工具更加有用 一 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 7 頁 共 22 頁 個實際零件能給人更好的尺寸感知力比在顯示器上 在膝蓋修復(fù)中能做出一個堅固的 裝配來檢查腿骨和徑骨的裝配 實際上 RP 在裝配中幫助 VP 確定零件 也能進(jìn)行 一次完全的 動力學(xué)檢查暗暗暗暗啊 設(shè)計者能直觀的估測零件 當(dāng)模仿腿骨和徑骨 的裝配 設(shè)計者可得到對沿著軸向垂直方向運動到是否可以得到的一種直觀的感覺 然 而從虛擬成型中獲的時機(jī)時 它卻不能顯示可視的線索 如 這個設(shè)計是否笨拙或麻 煩 這只有物理成型才能正確展示 6 結(jié)論 快速成型在動力學(xué)模擬裝配和干涉檢查上優(yōu)于 VP 做為一個實體零件 RP 允許 用戶測定形狀尺寸 這也用于人類工程學(xué)和觸覺估計 大部分 RP 零件有機(jī)械性能的缺 點 SLA 部分是易碎和易彎曲的 在一些 RP 系統(tǒng)中建立支持的需要也是一個問題 除此之外 RP 系統(tǒng)不能做很小的零件 虛擬成型提供了一個快速的設(shè)計過程 從分析中產(chǎn)生的問題也會迅速解決 用 VP 來成型零件可以減少實體的造型成本和時間 虛擬成型在硬件和軟件方面要很高的開 發(fā)成本 這要求有技能和操作熟練的人員來進(jìn)行 為了完全收益 在 VP 系統(tǒng)中數(shù)據(jù)交 換是很少的 而且買主要求零件的完全設(shè)計 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 8 頁 共 22 頁 基于 deform 模具壽命的預(yù)測 摘要 本文詳細(xì)介紹了模具基于磨損和塑性變形在熱鍛過程中使用壽命的計算方法 熱 負(fù)荷和長期接觸死亡之間會熱軟化表面層 模具使用壽命大大縮短 此外 模具使用 壽命取決于磨損和塑性變形的模具可在很大程度上取決于有限元分析 磨損和熱軟化 試驗 這些都是一些主要限制因素影響模具的精度和模具使用壽命 并初步形成速度 和模具溫度的影響力大大磨損和塑性變形的熱鍛模 在這項研究中 提出了兩種方法 估算的使用壽命熱鍛模的塑性變形和磨損 而這些用于預(yù)測產(chǎn)品數(shù)量根據(jù)兩個主要過 程變量 初步形成速度和模具溫度為主軸的組成部分 通過應(yīng)用所建議的方法 熱軟 化的死亡 由于當(dāng)?shù)貧鉁厣仙龑?dǎo)致減少使用壽命的熱鍛模的塑性變形超過了磨料磨損 2004埃爾塞維爾灣五 保留所有權(quán)利 關(guān)鍵詞 熱鍛 模具使用壽命 磨損 塑性變形 熱軟化 回火參數(shù) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 9 頁 共 22 頁 1 前言 熱鍛是最傳統(tǒng)的金屬成形過程中所使用的關(guān)鍵部件生產(chǎn)中各行業(yè) 其實 它廣泛 用于制造汽車和工業(yè)機(jī)械部件 特別是 這一過程可以有效地利用 形成材料的高流 動應(yīng)力 模具使用壽命大大影響了生產(chǎn)成本 提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量 在熱鍛過程中 模具的使用壽命大大縮短了熱循環(huán) 過度金屬流動和減少模具硬度 如今 生產(chǎn)成本取決于模具的使用壽命可以延長產(chǎn)品的聲音沒有任何形式的內(nèi)部和 外部缺陷在熱鍛過程 分包商和供應(yīng)商正在受到越來越多的壓力就減少成本和責(zé)任的 發(fā)展 新的組成部分 這些要求是更重要的汽車行業(yè) 因此 重要的是要提高技術(shù)技 能方面的材料科學(xué)和冶金以及在該地區(qū)的模具設(shè)計 知識的計算機(jī)輔助設(shè)計 CAD 和數(shù)值模擬也變得非常有幫助 在鍛造工業(yè) 加工費用可達(dá)約 50 的元件成本 因此 很顯然 減少元件成本需要有一個優(yōu)化的 工具 特別是改善性能和使用壽命 在熱鍛過程中 鍛造工具不僅受到機(jī)械應(yīng)力 而 且還熱機(jī)械應(yīng)力引起的熱循環(huán)和連續(xù)鍛造業(yè)務(wù) 正確選擇模具材料和模具制造技術(shù)決定 在很大程度上 使用壽命形成死亡 模 具可能要取代有許多原因 如變化方面 由于磨損或塑性變形 惡化的表面光潔度 細(xì)目潤滑 打擊或斷裂 許多研究人員進(jìn)行調(diào)查的影響 工藝條件對模具使用壽命在 金屬成形過程 表面硬度的死亡減少由于熱軟化熱鍛模 這熱軟化效應(yīng)加速工具失敗 的限制因素的模具使用壽命可同時或分別發(fā)生在熱鍛過程 由于不同的特點 工序或 產(chǎn)品 模具使用壽命可減少磨損或塑性變形 本研究開發(fā)的兩種方法來估計模具使用壽命在熱鍛過程 其中一個方法 可以預(yù) 測的塑性變形的模具和其他是計算的數(shù)額的模具磨損 這些方法已應(yīng)用于評價的使用 壽命完美收官模熱鍛過程中汽車的一部分 可能最大的生產(chǎn)量描述模具使用壽命將評 價根據(jù)變化的初步成形模具溫度和速度 2 的方法來估計模具使用壽命 本研究開發(fā)的兩種方法估算的使用壽命模具在熱鍛過程 其中一個方法 可以預(yù) 測的塑性變形的模具 另一種是計算磨具的磨損 2 1 模具使用壽命基于塑性變形 在熱鍛過程中 溫度的增加而死亡之間的接觸死亡和熱變形的材料 率的溫度上升可 以歸因于幾個因素 如初始溫度的模具和坯料 接觸時間和壓力 模具材料及表面處 理條件 熱軟化誘導(dǎo)這一溫度上升逐漸降低模具硬度 并最終導(dǎo)致的塑性變形的死亡 較長的接觸時間在高溫引起減少了表面硬度的死亡 為了考慮熱軟化效應(yīng)估計死亡使 用壽命對塑性變形 這是需要引進(jìn)回火參數(shù) 如圖 1 1 所顯示的均衡器 這是影響模 具硬度變化對溫度和時間接觸連續(xù)鍛造周期 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 10 頁 共 22 頁 式 1 310 log tCTM 其中 T 是回火溫度 K C 是材料常數(shù)其中大約有 20 對碳鋼 T 是鍛煉時 間 另外 從開始變形 直到彈出偽造的部分模具表面的溫度變化 1 鍛造周期 因此 采用等效溫度是必需的 相當(dāng)于溫度 可近似表示顯示均衡器 式 2 3 2minaxTTeq 在那里 并且是最高和最低氣溫在 1 鍛造周期分別 估計模具使用壽命的塑性變形的熱誘導(dǎo)死亡軟化 回火時間在均衡器改為硬度日 舉行的時間 在那里次的時間 考慮到初始模硬度逐漸降低 達(dá)到臨界硬度的熱軟化 所示均衡器 式 3 10exp CTMteqyildh 哪里是 M 值時 最初的模具硬度等于相應(yīng)的硬度屈服強(qiáng)度模具 當(dāng)材料是一個完美的塑料 硬度 硬度 的材料是 3 倍左右的屈服強(qiáng)度的材料 主要回火曲線這個熱作模具材料 實際工作完成淬火模具是在 1030 然后它的第一 個鍛煉的 3 小時在 550 和第二回火為 3 5 h 在 600 角模具表面被視為離子滲氮過 程的 14 h 在 520 角 圖1 1 主要回火曲線H13 因此 硬度保溫時間估計模具使用壽命認(rèn)為 第一次和第二次鍛煉的時間 可以得出 如下 3210 log ttCTMheqyild 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 11 頁 共 22 頁21 0exp tCTMteqyildh tt heq log 11 CtTt heq l xp021 那里的 T1 時刻是第一次和第二次回火溫度 T1 訊號 氚的硬度舉行次在第 一次和第二次 Myield 價值的毒性當(dāng)量分別 為了計算硬度持有時間 有效應(yīng)力和等效溫度可從剛塑性有限元分析 Myield 價值來確定的主要回火曲線 T1 和 T2 是代入方程 以獲取硬度保溫時間 最后 模具使用壽命整理模具除以硬度保溫時間由一個鍛造循環(huán)時間 及模具使用壽 命表示可能最高產(chǎn)量 大綱的估算方法模具使用壽命的影響塑性變形圖所示 圖1 2 流程圖塑性變形分析 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 12 頁 共 22 頁 圖1 3 流程圖磨損分析 2 2 模具使用壽命基于磨粒磨損 磨粒磨損是指故意去除材料表面 如在研磨和拋光的工程組成部分和有害物質(zhì)損 失時發(fā)生機(jī)械部件的相對運動 在熱成型 模具鋼應(yīng)具有較高的高溫硬度和應(yīng)保留這 項硬度長時間暴露于高溫下 影響因素磨損金屬的接觸過程中的溫度與表面粗糙度 硬度模具材料 正常的壓力 模具表面 滑動之間的距離接觸金屬 潤滑條件等磨損 模具尺寸精度的影響和表面光潔度的產(chǎn)品在熱鍛過程 圖2 1 形狀和尺寸的產(chǎn)品和整理死亡 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 13 頁 共 22 頁 圖2 2工藝設(shè)計主軸的產(chǎn)品 在這項研究中 為了預(yù)測磨損剖面的死在金屬成形過程 查德磨損模型應(yīng)用于所示 均衡器 式 5 h kPlV3 其中 V 是磨損深度 K 的磨損系數(shù) P 是正常的壓力 模具表面 L 是滑動距離和 H 是表面硬度模具 估計模具使用壽命基于磨粒磨損 這是需要考慮的硬度變化在高溫下的死和磨損 量增加了表層關(guān)于接觸時間和溫度 數(shù)值模型磨損所顯示的均衡器 如下公式 是發(fā) 達(dá)國家的考慮硬度變化裸片方向的磨損深度 式 6 NisntweardpthMhkW1 3 表 1 工藝條件的有限元分析 坯料 材料 AISI 1045 導(dǎo)熱系數(shù) N s C 74 93 發(fā)射率 0 3 熱容量 N mm C 3 602 鋼型 原料 H 13 導(dǎo)熱系數(shù) N s C 28 6 發(fā)射率 0 3 熱容量 N mm C 3 574 續(xù) 表 1 表面處理離子氮化鍛造條件 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 14 頁 共 22 頁 摩擦系數(shù) m 0 3 傳熱系數(shù) N smm C 11 3 對流系數(shù) N smm C 0 02 初始坯 模具溫度 C 1200 200 鍛造速度 mm s 250 表 2 條件的變化過程變量 過程變量 最初的模具溫度 C 200 300 400 鍛造速度 mm s 200 250 300 常壓 n 在滑動速度 比 溫度分布對模具表面的計算從剛塑性有限元 分析 并允許磨損量和臨界值的表面硬度得到了磨損試驗和熱軟化實驗 數(shù)額磨損各點的模具表面形成一個周期 通過計算磨損分析均衡器 然后與允許 值 此外 硬度在磨損表面造成這一數(shù)額的磨損比較的臨界值 如果磨損量小于允許 值 硬度在破舊模具表面仍然大于臨界值 然后磨粒磨損分析會重復(fù) 直至綜合磨損 量達(dá)到了允許值 最后 生產(chǎn)數(shù)量表達(dá)模具使用壽命決心從總?cè)藬?shù)的磨損分析 流程 圖的估算方法模具使用壽命基于磨粒磨損圖所示 3 分析及結(jié)果 如圖 3 1 顯示熱鍛產(chǎn)品的基礎(chǔ)上分析塑性變形和磨損 一個汽車零部件 主軸的 一部分 是生產(chǎn)的三個階段組成的破壞和兩個向前 向后熱鍛行動 圖 3 2 顯示了工 藝設(shè)計結(jié)果的熱成形主軸的一部分 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 15 頁 共 22 頁 圖 3 1 損傷因子的最終產(chǎn)品 圖 3 2 溫度分布的初始模具溫度 該產(chǎn)品具有高度為 320 毫米 最大直徑一三一毫米和長期擠壓一部分 這離散部 分最少需要加工和高尺寸精度 不幸的是 圖 3 1 所示磨損或塑性變形模具發(fā)生在加 緊角落顯示為第 1 2 點 模具的使用壽命取決于這一部分的變化 初步形成和加強(qiáng)這 些方面的角落在熱鍛 分析條件的形成和變化的過程變量估計模具使用壽命列于表 1 和表 2 分別 分布損壞價值最后階段獲得的有限元分析顯示圖 3 3 這些價值觀念出 現(xiàn)高度在兩個加強(qiáng)角落 損害因素可以用來預(yù)測骨折的形成行動 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 16 頁 共 22 頁 圖 3 3 交點力量和速度分布的初始模具溫度 因此 一定程度的損害這些彎道可能直接關(guān)系到模具的使用壽命 當(dāng)最初的模具 溫度很低 這可能會影響產(chǎn)品質(zhì)量 當(dāng)最初的模具溫度高 模具的硬度降低 當(dāng)形成 速度變得更快 接觸之間的時間熱變形材料和模具縮短和相當(dāng)于溫度低 最初的模具 溫度控制和選擇的變形速度是非常重要的模具壽命 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 17 頁 共 22 頁 圖 3 4 有效應(yīng)力及磨損深度初步模具溫度 3 1 影響的初步模具溫度 在金屬塑性成形過程中 塑性變形和摩擦有助于熱量的產(chǎn)生 溫度發(fā)達(dá)國家在這 一進(jìn)程中的影響力潤滑條件下 刀具壽命 性能的最終產(chǎn)品 以及為生產(chǎn) 最重要的 是 當(dāng)最初的模具溫度高 溫差內(nèi)外成為一個小方坯 這小溫差助攻金屬流動的聲音 另一方面 較高的表面溫度可降低模具的使用壽命 但如此低的溫度 模具表面可能 干擾金屬流動 造成表面缺陷 可以看出 在溫度對模具表面的兩個加強(qiáng)角落 點 1 2 增加不同 由于最 初的模具溫度的影響 對同一鍛造工藝 在初期的模具溫度 400 的第 1 點 模具的 溫度較高的初期 但最高溫度低于 200 或 300 要么 角另外 這些結(jié)果清楚地表明 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 18 頁 共 22 頁 溫度梯度的初始模具溫度 400 是非常大的第 2 點 節(jié)點的分布是力量和速度顯示圖 可以看出 節(jié)點力模具表面跌幅為初始模具溫度升高 而速度的工件在附近的模具 材 料界面增加 因為最初的模具溫度上升 這樣做的理由是 金屬流動增加隨著溫度的 升高 結(jié)果磨粒磨損和應(yīng)力分析整理死于中顯示圖 9 當(dāng)最初的模具溫度為 400 時 磨損深度 在第 2 點是近似一點八九八毫米 是大約 4 倍 在 200 角 這并不奇怪 因為相對速度和工件之間的模具第 2 點的初步模具溫度 400 是高于或 者 200 或 300 角此外 由于最初的模具溫度升高 硬度鋼表面附近的死亡減少 圖 3 5 溫度分布的形成速度 結(jié)果模具使用壽命據(jù)初步估計模具溫度 塑性變形和磨損總結(jié)表 3 和表 4 分別 作為 最初的模具溫度的增加 產(chǎn)量下降 可能最大的生產(chǎn)量受磨損高于的塑性變形的模具 一般來說 屈服強(qiáng)度鋼減少 隨著氣溫的升高 屈服強(qiáng)度還依賴于事先熱處理 在最 初的模具溫度高的原因 減少模具硬度的熱軟化 較高的初始硬度 產(chǎn)量較大的優(yōu)勢 在不同溫度下 從結(jié)果中 模具壽命產(chǎn)生塑性變形的死亡更重要的是從磨損方面初步 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 19 頁 共 22 頁 模具溫度 表格3 4 圖 3 6 交點力量和速度分布形成速度 3 2 影響成形速度 當(dāng)變形速度變得快 形成循環(huán)時間縮短 而變形力之間的模具和工件增加 可以看出 在圖 溫度對模具表面的兩個加強(qiáng)角落 點 1 2 增加不同 由于形成速度的影 響 對同一鍛造工藝 形成速度為 250 毫米 秒 模具的溫度逐漸增加 但最高溫度 高于 300 毫米 秒 此外 溫度梯度的形成速度為 300 毫米 秒的大第 2 點 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 20 頁 共 22 頁 圖 3 7 有效的壓力和磨損深度成形速度 表格 5 6 節(jié)點的分布是力量和速度顯示圖 11 可以看出 節(jié)點力下降的模具表面形成 的速度增加 而速度的工件在附近的模具 材料界面增加 因為最初的模具溫度上升 這樣做的理由是 金屬流動的增加而日益成形速度 結(jié)果磨粒磨損和應(yīng)力分析整理死 于中間 當(dāng)形成速度是 300 毫米 s 時 磨損深度 在第 2 點是 261 毫米 約 為 3 倍 在 200 毫米 秒 當(dāng)形成速度增加 模具使用壽命評價塑性變形變得更長 但它的生命磨損是相對 較短 估算結(jié)果模具使用壽命根據(jù)成型速度顯示表 5 和表 6 分別 當(dāng)形成速度是 200 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 外文翻譯 譯文 第 21 頁 共 22 頁 毫米 s 時 塑性變形的死亡發(fā)生在年初加緊角落 點 1 2 由于當(dāng)?shù)氐母邷厮?造成的長期的接觸時間 由于形成的速度增加 模具使用壽命塑性變形的基礎(chǔ)上進(jìn)行 了改進(jìn)的地方溫度低的短接觸時間在加強(qiáng)角落 當(dāng)形成速度增加 模具使用壽命的基 礎(chǔ)上減少磨損 從結(jié)果中 模具壽命磨損造成的死亡更重要的是從塑性變形方面形成 速度 4 結(jié)論 在這項研究中 兩種方法估算的使用壽命熱鍛模的塑性變形和磨損的建議 這些 適用于預(yù)測的產(chǎn)品質(zhì)量 根據(jù)兩個主要過程變量 初步形成速度和模具溫度 通過應(yīng) 用所建議的方法 得到了以下結(jié)論 1 熱軟化模具由于當(dāng)?shù)貧鉁厣仙龑?dǎo)致減少使用壽命的熱鍛模的塑性變形超過了磨 料磨損 當(dāng)形成速度增加 模具使用壽命造成的磨損減少 2 當(dāng)最初的模具溫度增加 模具使用壽命由塑性變形和磨損降低 特別是塑性變 形似乎是主要限制因素模具使用壽命 3 當(dāng)形成速度增加 模具使用壽命造成的塑性變形 改善由于接觸時間短的階梯 角落 另一方面 它的生命所造成的磨損是短 編號 畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 題 目 手機(jī)后蓋注塑模設(shè)計 院 系 國防生學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 譚鑫 學(xué) 號 1000110110 指導(dǎo)教師單位 機(jī)電工程學(xué)院 姓 名 郭中玲 職 稱 高級工程師 題目類型 理論研究 實驗研究 工程設(shè)計 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā) 2014 年 04 月 27 日 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 摘 要 我國塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在 經(jīng)歷了半個世紀(jì) 有了很大發(fā)展 模具 水平有了較大的提高 由于模具生產(chǎn)產(chǎn)品具有精度高 復(fù)雜性高 一致性好 生產(chǎn)效率高消耗低等優(yōu)點 所以現(xiàn)代工業(yè)中將會起到更大的作用 得到更多的 應(yīng)用 我的塑料發(fā)展至今 已能生產(chǎn)精度高達(dá) 2 微米的精密 多工位級進(jìn)模 工位數(shù)最多已達(dá) 160 個 壽命 1 2 億次 模具時現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ) 許多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都離不開模具行業(yè)的支持 用模具生產(chǎn)制造所表現(xiàn)出來的的高精度 高復(fù)雜程度 高一致性 高生產(chǎn)率和 低消耗 是其他加工制造方法所不能比擬的 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中塑料模具 約占 33 不同的塑料成型方法使得模具原理和結(jié)構(gòu)不通 按照成型方法的不 通 塑料模具分為 注塑模具 壓塑模具 吹塑模具等 注塑模具主要用于熱 塑性塑料制品的成型中占有很大比重 現(xiàn)代工業(yè)中 消費品外殼的色彩 手感 和精度 厚度等提出了新要求 塑料外殼設(shè)計成為重要的一環(huán) 設(shè)計合理的注 塑模具將得到越來越多的應(yīng)用 現(xiàn)代注塑模具的設(shè)計方法目前為了應(yīng)付當(dāng)前多樣化的要求 縮短產(chǎn)品只在 周期以缺德最佳的競爭優(yōu)勢 模具設(shè)計中都引用了 CAD CAE 計算機(jī)一體化制 造技術(shù) 以提高產(chǎn)品質(zhì)量 降低成本 增加競爭力 一般而言 一件完整理想 的工業(yè)產(chǎn)品 其制造流程為現(xiàn)有原創(chuàng)型的概念設(shè)計出原件 配合計算機(jī)輔助工 程分析技術(shù) 再依據(jù)分析結(jié)果修改測試 最后再依據(jù)設(shè)計圖經(jīng)由計算機(jī)輔助制 造 進(jìn)行產(chǎn)品自動化生產(chǎn)在模具設(shè)計生產(chǎn) 以上整個過程均在計算機(jī)上進(jìn)行 在模具設(shè)計生產(chǎn)過程中 應(yīng)用 Pro ENGINEER 軟件進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具 型腔 型芯二維設(shè)計 工藝準(zhǔn)備 模具型腔 型芯設(shè)計三維造型等 隨著計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)取得了突破性的成就 模具設(shè)計越來越多地使 用 CAD CAM 技術(shù) 在產(chǎn)品生產(chǎn)之前 使用這些新技術(shù)來進(jìn)行模具的設(shè)計和改 善 是現(xiàn)代設(shè)計必然趨勢在現(xiàn)實生活里 手機(jī)已經(jīng)成為人們的一個生活必須品 現(xiàn)代的手機(jī)已經(jīng)不再僅僅是一個工具同時一時裝飾品 所以做出的不管是手機(jī) 機(jī)身還是手機(jī)殼都需要美觀大方 因此加工工藝就顯得非常重要 所以在對手 機(jī)殼的模具設(shè)計時不僅要考慮成型 還需要考慮成型后的美觀 因此在模具的 設(shè)計過程中多方兼顧 關(guān)鍵字 手機(jī) 模具設(shè)計 注射模 斜導(dǎo)柱 側(cè)抽芯 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 Abstract Plastic mold industry in China from the beginning to now has experienced half a century has made great development mould level has greatly improved Because the mold production product has high accuracy high complexity good consistency and high efficiency low consumption etc So modern industry will play a greater role get more applications Precision plastic development up to now I have been able to produce as much as 2 micron precision multi station progressive die has reached the maximum number of stations in 160 life 1 200 million times Mould the basis for the development of modern industry many industry s development cannot leave the mould industry support With mold manufacturing of high precision high complexity high consistency high productivity and low consumption is can t be matched by other methods of processing and manufacturing In the mold industry plastic mould accounted for about 33 of the total output Different methods of plastic molding makes mold principle and structure According to the forming method of impassability plastic mold is divided into injection mold compression mold blow molding mould etc In the injection mold is mainly used for thermoplastic plastics molding occupies a large proportion In modern manufacturing consumer goods shell color feel and precision thickness etc Put forward new requirements Plastic shell design become important one annulus Reasonable design of injection mould will be applied more and more Modern design method of injection mould at present in order to cope with the current diversified requirements shorten the product by the wicked the best competitive advantage only in the cycle of mould design reference the CAD CAE technology of computer integrated manufacturing in order to improve the product quality reduce cost increase the competitiveness in general a complete ideal industrial products the concept of the manufacturing process for existing original type original design with computer aided engineering analysis techniques according to the results of analysis modifying test again and then on the basis of design through computer aided manufacturing automated production in the mold design production 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 more than the whole process are conducted on the computer In the mold design and production process the application of Pro ENGINEER software to design the mould structure the mold core of two dimensional design process to prepare mold cavity core design three dimensional modeling etc Along with the computer technology and network technology has achieved breakthrough and mold design are increasingly using CAD CAM technology Before production the use of these new technologies for the design of the mould and improvement is an inevitable trend in the modern design in real life mobile phones have become a people living necessities modern mobile phone is no longer just a tool for decoration at the same time so the mobile body or following needs to be beautiful and easy so the processing technology is very important So when opponents casing mold design should not only consider the forming also need to consider after molding Therefore in the mold design process to two or morethings Key words Cell phones mold design injection mould inclined guide pillar side core pulling 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 目錄 引言 1 第一章 塑件分析 2 1 1 材料的分析 2 1 2 塑件相關(guān)參數(shù)的設(shè)計 2 1 2 1 注射溫度的影響 2 1 3 塑件原料的分析 3 1 3 1 PC 塑料的干燥 3 1 3 2 注射溫度 3 1 3 3 注射壓力 3 1 3 4 注射速度 3 1 3 5 模具溫度 4 1 4 體積及質(zhì)量計算 4 1 4 1 體積的計算 4 1 4 2 質(zhì)量及面積的計算 4 第二章 型腔數(shù)目的確定 6 第三章 成型零部件的設(shè)計 7 3 1 型腔尺寸的計算 7 3 2 型芯尺寸的計算 7 第四章 注射機(jī)的選擇 9 第五章 注射機(jī)的校核 10 5 1 注射機(jī)注射容量校核 10 5 2 注射機(jī)鎖模力校核 10 5 3 注射機(jī)注射壓力校核 10 5 4 注射機(jī)模具厚度校核 11 5 5 注射機(jī)最大開模行程校核 11 第六章 分型面的選擇 13 6 1 分形面的形式 13 6 2 分型面的選擇 13 第七章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 15 7 1 分流道的設(shè)計原則 15 7 2 分流道的設(shè)計 16 7 3 分流道的尺寸的設(shè)計 17 第八章 澆口的設(shè)計 18 8 1 澆口位置選擇的仿真 19 8 2 直接澆口的直徑設(shè)計 19 8 3 點澆口直徑設(shè)計 20 第九章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 21 9 1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則 21 9 2 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 21 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 9 3 冷卻系統(tǒng)的計算 21 9 4 冷卻時間計算 22 9 5 用水量 M 的計算 23 9 6 成型周期計算 23 第十章 模具材料選擇 25 第十一章 模具主要參數(shù)的計算 26 11 1 脫模力的計算 26 11 2 初始脫模力 26 11 3 推桿直徑計算 27 11 4 推桿的應(yīng)力校核 27 11 5 推板的厚度計算 28 第十二章 推出脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計 29 12 1 推出機(jī)構(gòu)的選用原則 29 12 2 推桿的形式 29 12 3 推桿材料 30 12 4 推桿的復(fù)位 30 12 5 推出力的計算 30 12 6 型腔壁厚和底板厚度計算 31 12 6 1 側(cè)壁厚度計算 32 12 6 2 矩形型腔底板厚度計算 32 第十三章 結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計 33 13 1 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 33 13 1 1 設(shè)計導(dǎo)柱需要注意的事項 33 13 2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 33 13 3 定位圈的設(shè)計 34 13 4 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計 34 13 5 斜導(dǎo)柱的設(shè)計 36 13 6 滑塊的設(shè)計 37 13 7 楔緊塊的設(shè)計 37 第十四章 模架的選擇 38 14 1 模架厚度 H 和注射機(jī)的閉合距離 L 38 14 2 所需行程之間的尺寸關(guān)系 38 第十五章 排氣系統(tǒng)的設(shè)計 40 第十六章 成型零件加工工藝規(guī)程 41 謝辭 42 參考文獻(xiàn) 43 附錄 44 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 0 頁 共 44 頁 引言 隨著我國制造業(yè)的迅速發(fā)展 一些新興產(chǎn)業(yè)業(yè)取得了長足的進(jìn)步 模具是 工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備 在機(jī)械 電子 汽車 航空以及通信等領(lǐng)域有著廣 泛的應(yīng)用 隨著人民生活水平的不斷提高 日常生活中使用的物品越來越多地 用到了模具 目前 模具生產(chǎn)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個國家制造水平高低 的重要標(biāo)志 當(dāng)前 計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)取得了突破性的成就 CAD CAM 技術(shù) 數(shù) 控加工技術(shù)以及快速成型技術(shù)為模具技術(shù)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持 同時 以高分子塑料為主的模具材料不斷被開放出來 這些材料種類繁多 性能優(yōu)良 價格低廉 這更為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力的幫助 本設(shè)計主要是為讓讀者們能夠清楚地了解到塑料注射模的設(shè)計過程 能夠 對模具設(shè)計過程中所使用的各種基本工具 例如 Pro ENGINEER Moldflow Plastics Insight 等等 具有一個基本的了解 從零件的尺寸確定 模具設(shè)計 模 架設(shè)計 到最后的注塑仿真 向讀者們展示手機(jī)塑料模具的整個設(shè)計過程 隨著 Pro ENGINEER 的不斷完善 借助于 Pro ENGINEER 設(shè)計軟件 我們 可以比較輕松地完成一些復(fù)雜的設(shè)計工作 同時也可以全面地提高設(shè)計效率和 設(shè)計質(zhì)量 使用 EMX 注塑模具設(shè)計專家系統(tǒng)可以輕松完成模具模架及配件的設(shè)計工 作 并能模擬開模過程 EMX 具有完整的滑塊結(jié)構(gòu)和完整的開模機(jī)構(gòu) 為設(shè)計 者帶來極大的方便 設(shè)計完成后可以直接輸出 3D 化模型 Moldflow Plastics Insight 是一款應(yīng)用廣泛的模擬仿真軟件 使用該軟件可以 全面模擬注塑成型過程 并以圖形的方式直觀地顯示分析結(jié)果 為設(shè)計參數(shù)的 確定和優(yōu)化提供理論依據(jù) 可以幫助設(shè)計者進(jìn)一步修改模具設(shè)計方案 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 1 頁 共 44 頁 第一章 塑件分析 1 1 材料的分析 通常 選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求 以 及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù) 對于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來說 要考 慮的主要是材料的力學(xué)性能 如屈服應(yīng)力 彈性模量 彎曲強(qiáng)度 表面硬度等 綜合各項因素最后選擇 PC 塑料作為本次設(shè)計所使用的材料最為適合 PC 塑料的工藝特點如下 1 屬無定型塑料 Tg 為 149 150 Tf 為 215 225 成型溫度為 250 310 相對平均分子質(zhì)量為 2 4 萬 2 熱穩(wěn)定性較好 并隨相對分子質(zhì)量的增大而提高 3 流變特性接近牛頓液體 表觀粘度受溫度的影響較大 受剪切速率的 影響較小 隨相對平均分子質(zhì)量的增大而增大 無明顯的熔點 熔體粘度較高 PC 分子鏈中有苯環(huán) 所以 分子鏈的剛性大 4 PC 的抗蠕變性好 尺寸穩(wěn)定性好 但內(nèi)應(yīng)力不易消除 5 PC 高溫下遇水易降解 成型時要求水分含量在 0 02 以下 6 制品易開裂 在成型前 PC 樹脂必須進(jìn)行充分干燥 干燥方法可采用 沸騰床干燥 溫度 120 130 時間 1 2h 真空干燥 溫度 110 真空度 96kPa 以上 時間 10 25h 熱風(fēng)循環(huán)干燥 溫度 120 130 時間 6h 以上 為防止干燥后的樹脂重新吸濕 應(yīng)將其置于 90 的保溫箱內(nèi) 隨用隨取 不宜 久存 成型時料斗必須是密閉的 料斗中應(yīng)設(shè)有加熱裝置 溫度不低于 100 對無保溫裝置的料斗 一次加料量最好少于半小時的用量 并要加蓋蓋嚴(yán) 1 2 塑件相關(guān)參數(shù)的設(shè)計 1 2 1 注射溫度的影響 PC 塑料的大分子多呈無定形狀態(tài) 大約 215 開始軟化 225 以上開始流 動 和其它熱塑性塑料相比 PC 塑料不僅熔融溫度高 而且熔融后的熔體粘度 也較高 熔體粘度對溫度的敏感性比剪切速率大 一般對于低于 260 的料溫 由于其熔體粘度過高 制品易出現(xiàn)不足 波紋等缺陷 故在成型中較少采用 而大都選用 270 320 之間 在此范圍內(nèi)的熔體粘度適中 適合于大部份制品 的成型 PC 塑料在正常加工溫度范圍內(nèi)有很好 的熱穩(wěn)定性 在 300 溫度下長時 間停留于料筒內(nèi)基本不分解 熔體粘度變化也很小 由于這一特性使其在成型 過程中可以多次反復(fù)使用 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 2 頁 共 44 頁 注射溫度對 PC 塑料產(chǎn)品的性能有著重要的影響 在 280 300 之間 PC 塑料成型前后的分子量變化較小 實驗證明 除了伸長率有所下降外 沖擊 強(qiáng)度 拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度等項性能指標(biāo)均有較高的值 同時產(chǎn)品有良好的外 觀和光亮的表面 過高的料溫 如超過 340 時 PC 塑料將會出現(xiàn)分解 產(chǎn)品 顏色變深 表面出現(xiàn)銀絲 暗條 黑點 氣泡等缺陷 同時物理機(jī)械性能也顯 著下降 另外 含氮化合物的存在也會使分解加速 需予以注意 1 3 塑件原料的分析 1 3 1 PC 塑料的干燥 該種材質(zhì)對微量的水分極為敏感 極易吸咐水分 使成型塑件表面出現(xiàn)斑 痕 云紋等缺陷 為了使注塑制品達(dá)到最佳效果 減少降解的可能性 PC ABS 在成型加工前必須進(jìn)行干燥 使材料含水量降至0 04 以下 最好在0 02 以下 以提高加工穩(wěn)定性和機(jī)械性能 一般地用電熱鼓風(fēng)烘箱在90 110 預(yù)干燥4 6 小時 可以達(dá)到所需要的含水率 但最長累積干燥時間不能超過48小時 否則 材料有降解變色的可能 1 3 2 注射溫度 PC成型溫度低較 加工成型性好 熱變形溫度在115 左右 采用合適的加 工溫度 可以減少或消除表面凹痕 同時也可以減少縮孔 成型溫度設(shè)定以確保 阻燃PC 充分塑化為基準(zhǔn) 應(yīng)盡量使用低溫區(qū)域 以防止材料降解 成型溫度增 加會明顯地降低阻燃PC ABS的粘度 增加樹脂的流動性 因而 使流動距離變 長 原則上 當(dāng)使用建議的成型溫度上限時 應(yīng)使熔膠滯留時間盡可能短 避 免降解的產(chǎn)生 因此PC成型溫度一般為 230 270 1 3 3 注射壓力 PC 在注射時采用中等的注射壓力 一般為 80 150MPa 對小型 構(gòu)造簡 單 厚度大的制件可以用較低的注射壓力 PC 樹脂的表現(xiàn)黏度強(qiáng)烈地依賴于剪 切速率 因此模具設(shè)計中大都采用點澆口形式 1 3 4 注射速度 較快的注塑速度 一般會使流程加長 適合充填薄壁制品 并形成較好的 表面光潔度 但過快的注塑速度會產(chǎn)生強(qiáng)剪切導(dǎo)致材料降解 而慢速注塑速度 可以幫助避免澆口白暈 噴射痕和流痕等缺陷 此手機(jī)保護(hù)殼為薄壁制品 宜 采用中等注射速度 將摩擦熱降至最小 采用多級注射 以確保充填順暢和制 品外觀 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 3 頁 共 44 頁 1 3 5 模具溫度 模具溫度模具溫度控制對決定最終制件的充填程度 外觀 殘余應(yīng)力是非 常重要的 PC 的成型溫度相對較高 模具溫度也相對較高 一般調(diào)節(jié)模溫為模 具溫度 50 100 較高的模具溫度 往往會產(chǎn)生良好的流動 較高的熔接線 強(qiáng)度 較小的產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力 但成型周期會延長 若模具溫度比建議的低 就會 導(dǎo)致高內(nèi)應(yīng)力并損壞制件的最佳性能 就制件表面和循環(huán)周期而言 模具溫度 為建議溫度范圍的中間值時 可望得到較好的結(jié)果 1 4 體積及質(zhì)量計算 1 4 1 體積的計算 對筆套面積進(jìn)行計算 如圖 1 1 所示 圖 1 1 手機(jī)后蓋圖紙 已知 125 5mm 123 5mm 7mm 6mm 62 5mm 1L2L1H21D 60 5mm2D 8 5 2mm 4 2mm 3 75 2mm 0 71mm 5 32mm 1 42mm 1R23R43L4L 體積為 1 1 2 1 4432321211 RRDHLV 從而總體體積為 V 9344 07 m 查表 塑料模設(shè)計手冊之二 表 1 4 可知 abs 塑料的密度為 1 20g cm 1 4 2 質(zhì)量及面積的計算 1 單個塑件質(zhì)量 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 4 頁 共 44 頁 M V 1 20 9344 07 310g 11 213g 1 2 2 在分型面上面的投影面積為 S 投影 7881 1mm2 3 曲面的整體表面積 S 總 8986 324 2m 4 平均厚度為 1 3 1 0 3 8051e127 4 V SL 圖 1 2 手機(jī)后蓋三維圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 5 頁 共 44 頁 第二章 型腔數(shù)目的確定 一次注射只能生產(chǎn)一件塑件的模具稱為單型腔模具 一次注射能生產(chǎn)兩件 或兩件以上塑件的模具稱為多型腔模具 與多型腔模具相比較 單型腔模具具 有塑件的形狀和尺寸一致性好 成型的工藝條件容易控制 模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊 模具制造成本低 制造周期短等特點 但是 在大批量生產(chǎn)的情況下 多型腔 模具應(yīng)是更為合適的形式 它可以提高生產(chǎn)效率 降低塑件的整體成本 在多型腔模具的實際設(shè)計中 確定型腔數(shù)目的方法一般有兩種 一種方法 是首先確定注射機(jī)的型號 再根據(jù)注射機(jī)的技術(shù)參數(shù)和塑件的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求 計算出要求選取型腔的數(shù)目 另一種方法是先根據(jù)生產(chǎn)效率的要求和塑件的精 度要求確定型腔的數(shù)目 然后再選取擇注射機(jī)或?qū)ΜF(xiàn)有的注射機(jī)進(jìn)行校核 現(xiàn) 在 計算塑件的總體積和總質(zhì)量 塑件總體積 總V33186 4m 94 072 塑件總體質(zhì)量 2 g M總 圖 2 1 凹模型腔排布 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 6 頁 共 44 頁 第三章 成型零部件的設(shè)計 3 1 型腔尺寸的計算 表 3 1 公式表 型腔徑向尺寸 zzsmLSL 00 75 1 型芯徑向尺寸 0zzsll 型腔深度公式 zz xHSsm 001 型芯高度公式 zzhhs 其中 修正系數(shù) x 1 2 2 3 即當(dāng)塑件尺寸較大 精度要求低時取小值 反 之取大值 型腔的徑向工作尺寸mL 塑件的徑向圖樣尺寸s 收縮率的平均值 查表得 PC 成型收縮率 0 5 0 7 S 塑件尺寸公差 Z 型腔制造公差 當(dāng)制件尺寸為中小 級別精度要求較高時 可 取 3z 在這里公差等級選 MT3 級 修正系數(shù) x 取 0 75 1 型腔徑向尺寸計算 利用公式 3 1 zzsmLSL 00 75 1 170 36 0 17 7549 868 2 型腔深度計算 利用公式 3 2 zz xHSsm 001 130 3 0 3 75 67825mH 3 2 型芯尺寸的計算 塑件壁厚為 2mm 通過分析塑件可知 模具包含大型芯 2 個 圓柱形小型 芯 4 個 螺紋型芯 3 個 圓柱形凸臺小型芯 2 個 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 7 頁 共 44 頁 1 大型芯徑向尺寸計算 利用公式 3 3 0075 1zzsmlSl 0 0 13 13 0 13 7548 648 25ml 2 側(cè)抽小型芯徑向尺寸計算 0 03 5 5 0 5 03 7l 4 0 0 152103248m 05 5 5 1l 3 型芯高度的計算 利用公式 3 4 001zz xhShsm 0 01 13 3 0 13 754 849mh 0 0 66 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 8 頁 共 44 頁 第四章 注射機(jī)的選擇 注塑模的型腔數(shù)目 可以是一模一腔 也可以是一模多腔 在型腔數(shù)目的確定 時主要考以下幾個有關(guān)因素 1 塑件的尺寸精度 2 模具制造成本 3 注塑成型的生產(chǎn)效益 4 模具制造難度 由于手機(jī)保護(hù)殼要求的精度并不高 但有一定的配合要求 為了同時兼顧生產(chǎn) 效率和成本 根據(jù)塑件圖樣及產(chǎn)量等要求確定型腔數(shù)目為一模兩腔 查 模具設(shè)計與制造簡明手冊 可初選注射機(jī)型號為 SZ 68 40 其主要 的技術(shù)規(guī)格如下表 表 4 1 注射機(jī)主要技術(shù)規(guī)格 螺桿 柱塞 直徑 mm 26 模板行程 mm 40 注射容量 cm3 53 球半徑 mm 18 注射壓力 Mpa 160 噴 嘴 孔直徑 mm 4 鎖模力 KN 400 定位孔直徑 mm 0 25 最大注射面積 cm3 500 中心孔徑 mm 最大 240 孔徑 mm 40模具厚度 mm 最小 130 頂 出 兩 側(cè) 孔距 mm 280 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 9 頁 共 44 頁 第五章 注射機(jī)的校核 5 1 注射機(jī)注射容量校核 塑件成形所需的注射總量應(yīng)小于所選注射機(jī)的注射容量 注射容量以容積 cm 3 表示時 塑件體積 包括澆注系統(tǒng) 應(yīng)小于注射機(jī)的注射容量 其關(guān)系 按下式校核 V 件 0 8V 注 5 1 式中 V 件 塑件與澆注系統(tǒng)的體積 cm 3 V 注 注射機(jī)注射容量 cm 3 0 8 最大注射容量利用系數(shù) 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗 注塑機(jī)注塑PBT G30塑料時 其每次注射量僅達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射 量的75 為了提高制件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定 表面光澤 色調(diào)的均勻 選定注射 量為標(biāo)定注射量的60 此時流道凝料的體積未知 根據(jù)經(jīng)驗可按塑件質(zhì)量的0 6 倍進(jìn)行估算 則注射量為 35 816g2 4160 M 1 伴 V 注 58cm3 35 8816 0 8 58 46 4 所以注射機(jī)注射容量完全滿足要求 5 2 注射機(jī)鎖模力校核 模具所需的最大鎖模力應(yīng)小于或等于注射機(jī)的額定鎖模力 p 腔 F P 鎖 5 2 式中 p 腔 模具型腔壓力 一般取 40 50Mpa F 塑件與澆注系統(tǒng)分型面上的投影面積 mm 2 P 鎖 注射機(jī)額定鎖模力 N 在這個設(shè)計中 p 腔 40 Mpa F 7881 1mm2 一模二腔估算取最大值 P 鎖 400 kN p 腔 F 40 106 7881 1 10 6 315 244 kN 400 kN 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 10 頁 共 44 頁 所以注射機(jī)的鎖模力也滿足要求 5 3 注射機(jī)注射壓力校核 塑件所需的注射壓力應(yīng)小于或等于注射機(jī)的額定注射壓力 p 成 P 注 5 3 p 成 塑件成型所需的注射壓力 Mpa P 注 所選注射機(jī)的額定注射壓力 Mpa 在這個設(shè)計中 所需的注射壓力通常選用 80 100MPa 由于塑件精度為一般精 度 PC 的流動性比較好 故在設(shè)計中我們選用 p 成 90MPa p 成 90 MPa P 注 160MPa 顯然 80 130 因此注射壓力也滿要求 5 4 注射機(jī)模具厚度校核 模具閉合時的厚度應(yīng)在注射機(jī)動 定模板的最大閉合高度和最小閉合高度 之間 其關(guān)系按下式校核 H 最小 H 模 H 最大 5 4 式中 H 最小 注射機(jī)所允許的最小模具厚度 mm H 模 模具閉合厚度 mm H 最大 注射機(jī)所允許的最大模具厚度 mm 在這個設(shè)計中 H 最小 130mm H 模 232 mm H 最大 240 mm 顯然 130 232 240 所以注射機(jī)模具厚度也滿足要求 5 5 注射機(jī)最大開模行程校核 塑件所需的開模距應(yīng)小于注射機(jī)的最大開模行程 對在液壓機(jī)械聯(lián)合鎖模 的立式 臥式注射機(jī)上使用的一般澆口模具 注塑機(jī)的開模行程是有限制的 取出制件所需要的開模距離必須小于注塑機(jī)的最大開模距離 依據(jù)所設(shè)計的模 具是三板式雙分型面?zhèn)瘸樾咀⑺苣＞?帶點澆口的注塑模具 開模距離必須滿 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 11 頁 共 44 頁 足 H1 H2 a 5 10mm s 5 5 式中 H1 脫模距離 mm H2 塑件高度 包括澆注系統(tǒng) mm a 定模板與中間板之間的分開距離 mm S 注射機(jī)最大開模行程 mm 在這個設(shè)計中 H1 50mm H2 25mm a 120mm S 460mm H1 H2 a 10 58 60 120 10 248mm 顯然 248 460 因此 注射機(jī)模板行程也滿足要求 至此注射機(jī)型號確定 選擇 SZ 68 40 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 12 頁 共 44 頁 第六章 分型面的選擇 6 1 分形面的形式 分型面的形式與塑件幾何形狀 脫模方法 模具類型及排氣條件 澆口形 式等有關(guān) 我們常見的形式有如下五種 水平分型面 垂直分型面 斜分型面 階梯分型面 曲線分型面 6 2 分型面的選擇 分型面的設(shè)計在注射模的設(shè)計中占有相當(dāng)重要的位置 分型面的設(shè)計可以 對塑件的質(zhì)量 模具的整體結(jié)構(gòu) 工藝操作的難易程度及模具的制造等都有很 大的影響 如何確定分型面 需要考慮的因素比較復(fù)雜 由于分型面受到塑件在模具 中的成型位置 澆注系統(tǒng)設(shè)計 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度 嵌件位置 形狀以 及推出方法 模具的制造 排氣 操作工藝等多種要素的影響 因此選擇分型 面時應(yīng)綜合分析比較 所以要根據(jù)以下幾條原則選擇分型面 1 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處 當(dāng)已經(jīng)初步確定塑件的分型方 向后分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處 即通過該方向上塑件的截面積最大 否則塑件無法從型腔中脫出 2 確定有利的留模方式 便于塑件順利脫模 通常分型面的選擇應(yīng)盡 可能使塑件在開模后留在動模一側(cè) 這樣有助于動模內(nèi)設(shè)置的推出機(jī)構(gòu)動作 否則在定模內(nèi)設(shè)置推出機(jī)構(gòu)往往會增加模具整體的復(fù)雜性 3 保證塑件的精度要求 與分型面垂直方向的高度尺寸 若精度要求 較高 或同軸度要求較高的外形或內(nèi)孔 為保證其精度 應(yīng)盡可能設(shè)置在同一 半模具型腔內(nèi) 如果塑件上精度要求較高的成型表而被分型面分割 就有可能 由于合模精度的影響引起形狀和尺寸上不允許的偏差 塑件因達(dá)不到所需的精 度要求而造成廢品 4 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求 選擇分型面時應(yīng)避免對塑件的外觀質(zhì)量 產(chǎn)生不利的影響 同時需考慮分型面處所產(chǎn)生的飛邊是否容易修整清除 當(dāng)然 在可能的情況下 應(yīng)避免分型面處產(chǎn)生飛邊 5 便于模具加工制造 為了便于模具加工制造 應(yīng)盡量選擇平直分型面 或易于加工的分型面 6 對成型面積的影響 注射機(jī)一般都規(guī)定其相應(yīng)模具所允許使用的最大 成型面積及額定鎖模力 注射成型過程中 當(dāng)塑件 包括澆注系統(tǒng) 在合模分型 面上的投影面積超過允許的最大成型面積時 將會出現(xiàn)漲模溢料現(xiàn)象 這時注 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 13 頁 共 44 頁 射成型所需的合模力也會超過額定鎖模力 因此為了可靠地鎖模以避免漲模溢 料現(xiàn)象的發(fā)生 選擇分型面時應(yīng)盡量減少塑件 型腔 在合模分型面上的投影面 積 7 對排氣效果 分型面應(yīng)盡量與型腔充填時塑料熔體的料流末端所在的 型腔內(nèi)壁表面重合 8 對側(cè)向抽芯的影響 當(dāng)塑件需側(cè)向抽芯時 為保證側(cè)向型芯的放置容 易及抽芯機(jī)構(gòu)的動作順利 選定分型面時 應(yīng)以淺的側(cè)向凹孔或短的側(cè)向凸臺 作為抽芯方向 將較深的凹孔或較高的凸臺放置在開合模方向 并盡量把側(cè)向 拍芯機(jī)構(gòu)設(shè)置在動模一側(cè) 根據(jù)該塑料制品的形狀特點及以上原則 采用二次分型 雙分型面 該塑 件總高為 7mm 主分型面為保護(hù)罩底部輪廓處 選用的是平直分型面 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 14 頁 共 44 頁 第七章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 7 1 分流道的設(shè)計原則 澆注系統(tǒng)通常由主流道 分流道 澆口 冷料穴四個部分組成 其作用是 使使熔體均勻充滿型腔 并使注射壓力有效地傳送到型腔的各個部位 以獲得 形狀完整 質(zhì)量優(yōu)良的塑件 澆注系統(tǒng)的設(shè)計是否適當(dāng) 直接影響成形品的外 觀 物性 尺寸精度和成形周期 澆注系統(tǒng)的設(shè)計基本原則 1 分析塑料的成型性能 分析澆注系統(tǒng)對塑料熔體流動的影響以及在充模 保壓補(bǔ)縮和倒流的各階段中 型腔內(nèi)塑料的溫度 壓力的變化情況 使設(shè)計出 的澆注系統(tǒng)適應(yīng)所用塑料的成型性能 保證塑件制品的質(zhì)量 2 有利于型腔中氣體的排出 3 避免塑料熔體直接沖擊型芯或嵌件 以防其變形或移位 4 盡量縮短流程和減少拐彎 減少熔體壓力和熱量的損失 保證充填壓力 和速度 減少塑料用量 提高熔接強(qiáng)度 5 防止塑料制品的變形 設(shè)計時應(yīng)注意由于冷卻收縮的不均勻或多澆口進(jìn) 料 澆口收縮等原因引起制品的變形 6 澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量小 7 澆注系統(tǒng)的位置應(yīng)盡量與模具的中心線對稱 8 澆口的去除 休整應(yīng)方便 保證制品外觀質(zhì)量 注射模的澆注系統(tǒng)是指塑料溶體從注射機(jī)噴嘴進(jìn)入模具開始到型腔為止 所流經(jīng)的通道 它的作用是將溶體平穩(wěn)地引入模具型腔 并在填充和固化定型 過程中 將型腔內(nèi)氣體順利排出 且將壓力傳遞到型腔的各個部位 以獲得組 織致密 外形清晰 表面光潔和尺寸穩(wěn)定的塑件 主流道是塑料熔融體進(jìn)入模具型腔時最先經(jīng)過的部位 是指從注射機(jī)噴嘴 與模具接觸處開始 到有分流道支線為止的一段料流通道 它將注塑機(jī)噴嘴注 出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔 其形狀為圓錐形 便于熔體順利地向前流動 開模時主流道凝料又能順利地拉出來 錐角通常取 2 4 在此取 3 由于主 流道要與高溫塑料和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞 通常不直接開在定模板上 而是將它單獨設(shè)計成主流道襯套 即是澆口套 鑲?cè)攵０鍍?nèi) 澆口套的計算 進(jìn)料口直徑 D d 0 5 1 mm 4 0 5 4 5mm 6 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 15 頁 共 44 頁 1 式中 d 注塑機(jī)噴嘴口直徑 球面凹坑半徑 R r 1 2 mm 16 2 18mm 6 2 式中 r 注塑機(jī)噴嘴球頭半徑 主流道長度 L 根據(jù)定模座板厚度確定 在能夠?qū)崿F(xiàn)成型的條件下盡量短 以減少壓力損失和塑料耗量 通常 L 不能超過 60mm 本設(shè)計取 L 49mm 主流道大端與分流道相接處又過度圓角 以減小料流轉(zhuǎn)向時的阻力 其圓 角半徑取 r 3mm 所選澆口套的立體圖如圖 7 1 所示 圖 7 1 澆口套 7 2 分流道的設(shè)計 分流道是使?jié)沧⑾到y(tǒng)的截面變化和熔體流動轉(zhuǎn)向的過渡通道 其作用是是熔 體改變流向 以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個型腔 設(shè)計時應(yīng)盡量減少熔體的熱 量損失與壓力損失 小型塑料制品的單腔模具一般不設(shè)置分流道 只有需要多澆口進(jìn)料的大型 制品或者多型腔模具才需要設(shè)置分流道 該塑件雖然是單腔模具成型 但是主 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 16 頁 共 44 頁 流道設(shè)置在塑件頂部中間位置 而塑件形狀尺寸較大 為了使塑料能同時均勻 地充填到型腔的各個部位而利于塑件成型 采用采用 非 字狀布置 分流道是主流道的連接部分 介于主流道和澆口之間 起分流和轉(zhuǎn)向作用 分流道必須在壓力損失最小的情況下 將熔融塑膠以較快速度送到澆口處充模 因在截面積相等的條件下 正方形之周長最長 圓形最短 面積如太小 會降 低塑料流速 延長充模時間 易造成產(chǎn)品缺料 燒焦 銀線 縮水 如太大易 積存過多氣體 增加冷料 延長生產(chǎn)周期 降低生產(chǎn)效率 在多型腔的模具中 分流道必不可少 而在單型腔的模具中 有時則可省去分流道 在分流道的設(shè) 計時應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失和盡可能避免體溫度的降低 同時還 要考慮減小流道的容積 常用的流道截面形狀有圓形 梯形 U 形和六角形等 在流道設(shè)計中要減 少在流道內(nèi)壓力損失 則希望流道的截面積大 要減少傳熱損失 又希望流道 的表面積小 因此可用流截面積與周長的比值來表示流道的效率 表7 1 澆道截面的比較 截面形狀 熱量損失 加工性能 流動阻力 最終效果 矩形 大 易 大 差 圓形 小 較難 小 好 梯形 較小 易 較小 一般 U形 較小 易 小 比較好 通過上表可知 圓形截面的效果最好 且熱量損失小 考慮到對塑件要求較高 所以采用圓形的截面 7 3 分流道的尺寸的設(shè)計 分流道的直徑計算經(jīng)驗公式如下 4 3 7DWL 7 1 式中 D 各級分流道的直徑 mm W 流經(jīng)該分流道的熔體重量 g L 流過熔體的分流道長度 mm W 22 426 L 120mm 推出D 4 24mm 考慮到分澆道的最小直徑 所以取D 4 8mm 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 17 頁 共 44 頁 第八章 澆口的設(shè)計 澆口的基本作用是加速從分流道來的熔體 以便快速充滿型腔 當(dāng)熔體通 過狹小的澆口時 剪切速率增高 摩擦生熱使熔體的溫度升高 結(jié)果是熔體的 黏度降低 流動性變好 有利于填充型腔 獲得外形清晰的制品 由于澆口小 所以總是首先凝固 能防止熔料倒流 便于流道凝料與制件分離 一般情況下 澆口采用長度很短而截面很窄的小澆口 當(dāng)熔融塑料通過狹 小的澆口時 流速增高 并因摩擦使料溫也增高 有利于填充型腔 同時 狹 小的澆口適當(dāng)保壓補(bǔ)縮后首先凝固封閉型腔 使型腔內(nèi)的熔料即可在無壓力狀 態(tài)下自由收縮凝固成型 因而塑件內(nèi)殘余應(yīng)力小 可減小塑件的變形和破裂 狹小的澆口便于澆道凝料與塑件的分離 便于修整塑件 成型周期較短 但是 澆口截面尺寸不能過小 過小的澆口 壓力損失大 冷凝快 補(bǔ)給困難 會造 成塑件缺料 縮孔等缺陷 甚至還會產(chǎn)生熔體破裂形成噴射現(xiàn)象 使塑件表面 出現(xiàn)凹凸不平 澆口的類型 直接澆口 中心澆口 側(cè)澆口 環(huán)形澆口 輪輻式澆口 爪 形澆口 點澆口 潛伏式澆口 澆口設(shè)計應(yīng)遵循以下原則 1 盡量縮短熔體流動路程 2 澆口位置應(yīng)能減少熔接痕并提高熔接強(qiáng)度 3 澆口位置應(yīng)能避免熔體噴射和熔體破裂現(xiàn)象而引起的制品缺陷 4 澆口位置應(yīng)考慮高分子取向?qū)χ破返挠绊?5 澆口位置應(yīng)有利于排氣 6 澆口開設(shè)在制件壁厚處有利于熔體流動和補(bǔ)縮 7 防止料流將型芯或嵌件被擠壓變形 因為該模具為三板模 一模二腔 澆口采用點澆口的形式 這種澆口由于 前后兩端存在較大的壓力差 可較大程度地增加塑料熔體的剪切速率并產(chǎn)生較 大的剪切熱 從而導(dǎo)致熔體的表現(xiàn)粘度下降 流動性增加 有利于型腔的填充 該類澆口的優(yōu)點是適應(yīng)各種類型的零件 澆口的位置選擇比較自由 且澆口痕 跡不顯著 這符合保護(hù)罩表面質(zhì)量要求比較高的情況 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 18 頁 共 44 頁 8 1 澆口位置選擇的仿真 圖8 1 澆口位置仿真 圖8 2 澆注分子流向仿真 8 2 直接澆口的直徑設(shè)計 30 59GGDQ 8 1 V 8 2 式中 QG 澆口流率 3cm s DG 直接澆口直徑 mm V 注射機(jī)的注射速率 g s ABS塑料的密度 g 3c 由于我們所選注塑機(jī)為SZ 68 40 其注塑的速率V 61 g s PC塑料的密 度為 1 20g cm 可以算出 QG 50 8 3cm s DG 2 2mm 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 19 頁 共 44 頁 8 3 點澆口直徑設(shè)計 30 467PGGDQ 8 3 式中 DpG 點澆口直徑 mm QG 50 8 3cm s 可以算出 DpG 1 73mm 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 20 頁 共 44 頁 第九章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 9 1 冷卻系統(tǒng)設(shè)計原則 1 盡量保證塑件收縮均勻 維持模具的熱平衡 2 冷卻水孔的數(shù)量越多 孔徑越大 則對塑件的冷卻效果越均勻 3 盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等 4 澆口處加強(qiáng)冷卻 5 應(yīng)降低進(jìn)水與出水的溫差 6 合理選擇冷卻水道的形式 7 合理確定冷卻水管接頭位置 8 冷卻系統(tǒng)的水道盡量避免與模具上其他機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉現(xiàn)象 9 冷卻水管進(jìn)出接頭應(yīng)埋入模板內(nèi) 以免模具在搬運過程中造成損壞 9 2 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)塑料制品形狀及其所需的冷卻效果 冷卻回路可分為直通式 圓周式 多級式 螺旋線式 噴射式 隔板式等 同時還可以互相配合 構(gòu)成各種冷卻 回路 其基本形式有六種 我們這里選用的是簡單流道式 簡單流道式即通過在模具上直接打孔 并通過以冷卻水而進(jìn)行冷卻 是生 產(chǎn)中最常用的一種形式 其結(jié)構(gòu)如圖 9 1 所示 圖接下頁 圖 9 1 冷卻系統(tǒng)布置 9 3 冷卻系統(tǒng)的計算 由塑料成型工藝及模具設(shè)計查閱可得 PC 的單位質(zhì)量成型時放出的熱量為 300KJ 400KJ Kg 放出熱量為 58 1 20 1000 350KJ 24 36KJ 單位時間散發(fā)的 熱量為 24 36KJ 3 8s 6 41W 其中 1 3 的熱量被凹模帶走 2 3 由型芯帶去 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 21 頁 共 44 頁 9 4 冷卻時間計算 為 使 模 具 表 面 溫 度 均 勻 型 腔 與 冷 卻 回 路 的 分 布 狀 態(tài) 也 就 是 距 離 和 間 隔 問 題 值 得 重 視 冷 卻 回 路 通 常 按 制 件 形 狀 及 所 需 溫 度 分 為 直 通 式 圓 周 式 多 級 式 螺 旋 線 式 渦 旋 式 平 面 U 形 彎 曲 式 垂 直 U 形 彎 曲 式 噴 射 式 擴(kuò) 散 管 式 隔 離 板 式 擋 板 式 又 可 按 流 量 和 回 路 數(shù) 目 分 為 直 列 冷 卻 和 并 列 冷 卻 按 模 具 內(nèi) 是 由 塑 料 模 設(shè) 計 手 冊 冷 卻 時 間 依 塑 件 種 類 塑 件 壁 厚 而 異 一 般 用 下 式 計 算 9 1 228ln MWcefEstTs 式 中 最 低 冷 卻 時 間 s cT 塑 件 平 均 壁 厚 mm s 塑 件 平 均 熱 擴(kuò) 撒 率 mm2 s ef 模 具 平 均 溫 度 Wt 熔 體 平 均 溫 度 M 塑 件 脫 模 時 平 均 溫 度 Et 式 中 s 1 00mm 查 模 具 手 冊 表 得 50 240 35 0 105WtMtEtef 熱 擴(kuò) 散 率 的 計 算 公 式 a pc 9 2 式中 a 熱擴(kuò)散率 mm2 s 塑料熱導(dǎo)率 W m K pc 塑料比熱容 J g K 塑料密度 kg 3 其中 1 93 410W mm k pc 1 716KJ Kg K 1 2kg cm 3 代 入 數(shù) 據(jù) 計 算 得 a 0 094 2m s 3 8scT 由 塑 料 模 設(shè) 計 手 冊 表 1 4 取 20s 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 22 頁 共 44 頁 計 算 用 水 量 的 多 少 來 確 定 孔 徑 是 否 合 適 9 5 用水量 M 的計算 計算公式為 10i t PMQC 9 3 式中 Q1 每次注射由冷卻系統(tǒng)傳去的熱流量 W M 每一次注射所需的單位時間用水量 kg s PC 水的必定壓熱容 J kg K it 水的入口溫度 0 水的出口溫度 P 4179 0t i 10 Q1 24 36W M 0 058kg s 我們水道選擇為直徑 8mm 的 水流量為 M 0 08kg s 大于 0 058kg s 表 9 1 PDC主要取值 溫度 0 20 40 60 80 Cp 值 4221 4183 4179 4191 4199 表 9 2 冷卻水道在穩(wěn)定紊流下的流速與流量 水管直徑 mm 最低流速 m s 流量 3m min 8 1 66 0 005 10 1 32 0 0062 12 1 10 0 0074 15 0 87 0 0092 9 6 成型周期計算 注 塑 成 型 周 期 涉 及 不 止 流 道 大 小 和 直 徑 還 有 澆 口 的 大 小 運 水 注 塑 機(jī) 和 注 塑 工 藝 等 都 有 一 定 的 關(guān) 系 目 前 來 說 把 因 素 考 慮 全 的 話 還 沒 有 比 較 科 學(xué) 的 計 算 方 法 注 射 成 型 周 期 一 般 用 下 式 計 算 9 4 incrTTs 式 中 Ti 沖 模 時 間 由 PROE 計 算 總 注 塑 質(zhì) 量 包 括 澆 注 系 統(tǒng) 為 33 639g 查 塑 料 模 設(shè) 計 手 冊 取 Ti 0 5s Tn 保 壓 時 間 取 24s Tc 冷 卻 時 間 Tc 22s 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 23 頁 共 44 頁 Tr 其 余 時 間 包 括 脫 模 區(qū) 間 及 開 閉 模 時 間 取 Tr 50s 代 入 數(shù) 據(jù) 計 算 得 T 96 5s 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 24 頁 共 44 頁 第十章 模具材料選擇 10 1 模具滿足工作條件要求 1 耐磨性 坯料在模具型腔中塑性變性時 沿型腔表面既流動又滑動 使型腔表面與 坯料間產(chǎn)生劇烈的摩擦 從而導(dǎo)致模具因磨損而失效 所以材料的耐磨性是模 具最基本 最重要的性能之一 硬度是影響耐磨性的主要因素 一般情況下 模具零件的硬度越高 磨損 量越小 耐磨性也越好 另外 耐磨性還與材料中碳化物的種類 數(shù)量 形態(tài) 大小及分布有關(guān) 2 強(qiáng)韌性 模具的工作條件大多十分惡劣 有些常承受較大的沖擊負(fù)荷 從而導(dǎo)致脆 性斷裂 為防止模具零件在工作時突然脆斷 模具要具有較高的強(qiáng)度和韌性 模具的韌性主要取決于材料的含碳量 晶粒度及組織狀態(tài) 3 疲勞斷裂性能 模具工作過程中 在循環(huán)應(yīng)力的長期作用下 往往導(dǎo)致疲勞斷裂 其形式 有小能量多次沖擊疲勞斷裂 拉伸疲勞斷裂接觸疲勞斷裂及彎曲疲勞斷裂 模 具的疲勞斷裂性能主要取決于其強(qiáng)度 韌性 硬度 以及材料中夾雜物的含量 4 高溫性能 當(dāng)模具的工作溫度較高進(jìn) 會使硬度和強(qiáng)度下降 導(dǎo)致模具早期磨損或產(chǎn) 生塑性變形而失效 因此 模具材料應(yīng)具有較高的抗回火穩(wěn)定性 以保證模具 在工作溫度下 具有較高的硬度和強(qiáng)度 5 耐冷熱疲勞性能 有些模具在工作過程中處于反復(fù)加熱和冷卻的狀態(tài) 使型腔表面受拉 壓 力變應(yīng)力的作用 引起表面龜裂和剝落 增大摩擦力 阻礙塑性變形 降低了 尺寸精度 從而導(dǎo)致模具失效 冷熱疲勞是熱作模具失效的主要形式之一 幫 這類模具應(yīng)具有較高的耐冷熱疲勞性能 6 耐蝕性 有些模具如塑料模在工作時 由于塑料中存在氯 氟等元素 受熱后分解 析出 HCI HF 等強(qiáng)侵蝕性氣體 侵蝕模具型腔表面 加大其表面粗糙度 加劇 磨損失效 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 25 頁 共 44 頁 第十一章 模具主要參數(shù)的計算 11 1 脫模力的計算 tcos 1 PESRm 11 1 式中 p 正壓力 MPa E 塑料的彈性模量 N cm 2 S 成形收縮率 mm mm t 塑件平均壁厚 cm 脫模斜度 R 凸模半徑 指圓形截面 矩形截面時可求其相等遠(yuǎn) 即以其 周長除以 cm m 塑料的帕松比 約為0 38 0 39 已知 E 154000 N cm 2 S 0 006 mm mm t 0 10cm 2 5 R 48 78mm 從而得到正壓力P 30 573 MPa 11 2 初始脫模力 2 1 QtESLfmf 11 2 式中 Q 脫模力 N E 塑料彈性模量 N cm 2 S 塑料平均成形收縮率 mm mm t 塑件壁厚 cm L 包容凸模的長度 cm f 塑料與鋼的摩擦系數(shù) m 塑料的柏松比 E 154000 N 2c S 0 006mm mm t 0 1cm L 6mm m 0 38 查表可得 f 0 35 從而得到 Q 785 4624 N 表10 1 各材料的動摩擦系數(shù) 塑料種類 動摩擦系數(shù) 尼龍 0 2 0 35 聚乙烯 0 2 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 論文 說明書 第 26 頁 共 44 頁 續(xù) 表10 1 各材料的動摩擦系數(shù) ABS 0 21 0 35 改性聚苯乙烯 0 4 0 5 共聚甲醛 0 1 0 2 11 3 推桿直徑計算 231 4d 64t n QE 11 3 式中 d 圓形推桿直徑 cm 推桿長度系數(shù) 0 7 l 推桿長度 cm Q 總脫模力 N n 推桿數(shù)量