收線盒蓋板的UG建模與分型設(shè)計論文

1、. . . . 河 北 工 業(yè) 大 學(xué)畢 業(yè) 論 文作 者：杜立勇 學(xué) 號： 111809 學(xué) 院： 材料科學(xué)與工程 系(專業(yè))：材料類題 目：收線盒蓋板的UG建模與分型設(shè)計指導(dǎo)者：文杰副教授評閱者： 2015年 6月 2日2 / 32畢業(yè)設(shè)計（論文）中文摘要收線盒蓋板的UG建模與分型設(shè)計摘要：在注塑模具設(shè)計過程中，分型面的確定是一個既關(guān)鍵又復(fù)雜的問題，特別是對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塑料制品。本文主要針對復(fù)雜件的注塑模設(shè)計提出了兩種方法，并作出比較。首先利用CAD軟件UG NX8.0的中的三維造型功能，通過測量實物產(chǎn)品尺寸，完成塑料制品的建模，然后基于Moldwizard模塊的注塑模設(shè)計向?qū)Чδ芡瓿勺詣?/p>

2、分型與在建模環(huán)境下的手動分型。根據(jù)產(chǎn)品材料PS的工藝特性，利用Moldflow模流分析軟件，簡要分析塑料制品最佳澆口位置與填充工藝，完成澆注系統(tǒng)的設(shè)計。最后，簡單設(shè)計模架、推出機構(gòu)和主要零部件并校核，用UG繪制出完整的注塑模具，完成收線盒蓋板注塑模的整體設(shè)計。關(guān)鍵詞： 建模 Moldwizard 分型 注塑模 Moldflow畢業(yè)設(shè)計（論文）外文摘要Title The design of modeling and parting for the cable boxs coverAbstractIn process of the injection mold designing,how to l

3、ocate the parting-surface is a both important andcomplex issue,especially for the products with complex structures.In this paper,there comes up with two methods for the injection mold design of complex products,and makes a contrast between them.Firstly,using the three-dimensional modeling CAD softwa

4、res functions of UG NX8.0,the modeling of the plastic product is completed after measuring the products size. The auto-partingbased the Moldwizard module and the manual-parting in modeling environment are completedseparately.According to the characteristics of the material PS,the next step is analyz

5、ing the best gate location and the filling process of plastic products briefly,with the help of the software Moldflow,and then completing the design of gating system.The final step is designing and checking the mold,ejector mechanism and the main components,before drawing the complete injection mold

6、 of the cable boxs cover.Keywords： modeling Moldwizard parting injection-mold Moldflow目 錄1 引言111 選題的目的與意義11. 2 相關(guān)文獻(xiàn)綜述12 收線盒蓋板建模與分型321 收線盒蓋板建模過程322 收線盒蓋板分型過程43 產(chǎn)品材料與注射工藝143. 1 聚苯乙烯（PS）簡介143. 2 聚苯乙烯（PS）注射工藝參數(shù)144 基于Moldflow的澆注系統(tǒng)分析154. 1 產(chǎn)品模型劃分網(wǎng)格154. 2 設(shè)計澆注系統(tǒng)與填充分析165 成型設(shè)備的選擇205. 1 根據(jù)注射量初選注射機205. 2 校核注射機

7、216 模具主要結(jié)構(gòu)的選擇和校核216. 1 模架的選擇與校核216. 2 澆口套與定位圈設(shè)計226. 3 推出機構(gòu)設(shè)計236. 4 收線蓋板注射模具三維圖24結(jié) 論25參 考 文 獻(xiàn)26致 271 引言塑料的出現(xiàn)帶來了生產(chǎn)資料領(lǐng)域的巨大變革，由于其具有易成型的特點，被廣泛地應(yīng)用于航空、醫(yī)療、汽車、管道、電子、輕工業(yè)領(lǐng)域等。由于塑料制件的品種和需求量的日益增加，因此對塑料模具的開發(fā)、設(shè)計、與制造水平提出了越來越高的要求。隨著CAD技術(shù)的日益成熟，一些軟件的出現(xiàn)大大縮短了塑料成型模具的制造周期。11 選題的目的與意義在當(dāng)今社會，塑料制品的應(yīng)用越來越廣泛。各種各樣的塑料如聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（

8、PVC）、聚碳酸酯（PC）、ABS等等被用來制成復(fù)雜多樣的零件或產(chǎn)品，制造塑料產(chǎn)品的重要工具就是塑料成型模具，塑料成型模具多為注塑模，還包括壓注模、壓縮模、擠壓模和氣動成型模等。1本課題為設(shè)計型課題，設(shè)計過程主要包括塑料產(chǎn)品三維造型與模具分型，目的在于綜合運用自己所學(xué)知識，熟練使用UG軟件中的Mold Wizard模塊，進(jìn)一步掌握CAD技術(shù)在產(chǎn)品3D造型、模具分型和注塑模設(shè)計中的應(yīng)用，了解注射模具的基本結(jié)構(gòu)與各結(jié)構(gòu)主要功能，做到學(xué)以致用，學(xué)有所用，并為日后的工作和學(xué)習(xí)建立牢固的基礎(chǔ)。1. 2 相關(guān)文獻(xiàn)綜述1.2.1 我國注塑模具發(fā)展現(xiàn)狀隨著CAD/CAE/CAM技術(shù)的日益成熟，我國的模具生產(chǎn)制

9、造業(yè)逐漸從個體手工作坊發(fā)展到當(dāng)今的現(xiàn)代化企業(yè)。特別是在注塑模具的設(shè)計和制造方面，取得了可喜的成就。目前，我國最大的注塑模具單次注射量已經(jīng)超過50噸，最小的注塑模具精度可以達(dá)到2m。2在我國，注塑模具制造技術(shù)日新月異，使得塑料加工生產(chǎn)規(guī)模越來越大，塑料制品企業(yè)也越來越多，塑料產(chǎn)品作為部分金屬材料、無機材料的替代品已深入生產(chǎn)和生活的方方面面，在為人們帶來便利的同時也促進(jìn)了國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。盡管我國注塑模具制造業(yè)已經(jīng)取得了巨大進(jìn)步，但模具制造行業(yè)仍面臨很多問題，比如：簡單塑料產(chǎn)品精度低、壽命短、發(fā)展不平衡，塑料原料質(zhì)量把控不嚴(yán)格，高端注塑模具數(shù)量少、研發(fā)能力弱、標(biāo)準(zhǔn)化程度和工藝裝配水平低、設(shè)計與制造的

10、周期長等問題。31.2.2 熱塑性塑料的注塑工藝參數(shù)熱塑性塑料注射成型的基本過程是:顆粒狀的塑料原材料在加熱和機械力的作用下達(dá)到軟化狀態(tài)并具有一定的流動能力，然后在較高注射壓力作用下，經(jīng)過料筒噴嘴、主流道、分流道和澆口進(jìn)入型腔，在一定壓力作用下冷卻定型，形成所需要的產(chǎn)品。溫度：注塑加工溫度的設(shè)定圍很大程度上決定于塑料原材料的種類。通常情況下，螺桿加料段靠近料斗的部分溫度設(shè)定較低，螺桿壓縮段溫度比加料段高2025，螺桿計量段溫度比壓縮段高2025。對于聚苯乙烯，模具溫度應(yīng)控制在50。4壓力：包括塑化壓力、注射壓力和保壓壓力，直接影響塑料的塑化和塑件的質(zhì)量。時間（成型周期）：包括合模時間、注射時間

11、、保壓時間、模冷卻時間和其他時間，直接影響生產(chǎn)率和注射機使用率。11.2.3 UG NX8.0 Mold Wizard注塑模塊Mold Wizard是UG軟件中設(shè)計注塑模具的專業(yè)模塊。Mold Wizard為設(shè)計模具的型芯、型腔、滑塊、推桿和嵌件提供了進(jìn)一步的建模工具，從而使模具設(shè)計變得更快捷、更容易，其最終結(jié)果是創(chuàng)建出與產(chǎn)品參數(shù)相關(guān)的三維模具，并能用于加工。5Mold Wizard的模架庫與其標(biāo)準(zhǔn)件庫包含有參數(shù)化的模架裝配結(jié)構(gòu)和模具標(biāo)準(zhǔn)件。UG模具設(shè)計的結(jié)果是一個裝配體，其中既有產(chǎn)品模型，又有參照模型、工件、型腔和型芯元件和模架所包括的零件6。模具標(biāo)準(zhǔn)件中還包括滑塊（Slides）、抽芯（L

12、ifters），并可通過Standard Parts功能用參數(shù)控制所選用的標(biāo)準(zhǔn)件在模具中的位置。1.2.4 基于Moldflow的有限元分析有限元法是求解數(shù)理方程的一種數(shù)值計算方法。有限元法把求解區(qū)域看作由許多小的在節(jié)點處互相連接的形狀和大小不同的子域所構(gòu)成，因而能很好地適應(yīng)復(fù)雜的幾何形狀、材料特性和邊界條件。由于有限元法有成熟的大型軟件支持，到目前為止，已被應(yīng)用于固體力學(xué)、流體力學(xué)、熱傳導(dǎo)、電磁學(xué)、聲學(xué)、生物力學(xué)等各個領(lǐng)域。7Moldflow 軟件在注塑模設(shè)計中的主要作用包括：優(yōu)化塑料制品的結(jié)構(gòu)；優(yōu)化注塑模具的結(jié)構(gòu)，包括最佳的澆口數(shù)量與位置等；優(yōu)化注塑工藝參數(shù)，確定最佳的注射壓力、保壓壓力、

13、鎖模力、模具溫度、熔體溫度、注射時間、保壓時間和冷卻時間，以注塑出最佳的塑料制品。82 收線盒蓋板建模與分型21 收線盒蓋板建模過程 首先測量收線盒蓋板的實際尺寸，其主體尺寸為：長170mm，寬68mm，高度28mm，板厚3mm，然后對其他細(xì)節(jié)尺寸做出測量并記錄。打開UG NX8.0，進(jìn)入建模環(huán)境。單擊插入|拉深命令，結(jié)合草圖命令，拉伸出收線盒蓋板底面主體。繼續(xù)單擊拉伸命令，完成工藝薄板和中間凸起的繪制，并與主體求和，如圖2.1所示。在進(jìn)行拉伸操作時，應(yīng)合理選擇草圖繪制平面，如對于上部參差不齊的薄壁，應(yīng)在X-Z或Y-Z平面繪制草圖，較為簡單。圖2.1主體建模過程單擊修剪體、邊倒圓與求差命令，完

14、成塑件中部凸起的鏤空設(shè)計。此處應(yīng)注意，殼體進(jìn)行倒圓操作時，應(yīng)保證外倒圓的圓角半徑之差為殼體厚度，從而保證殼體厚度均勻性。繼續(xù)運用拉伸命令，在實體上拉伸出加強筋，并完善實體的局部細(xì)節(jié)，其過程如圖2.2所示。圖2.2殼體建模過程參考收線盒蓋板實體上注明材料成分與產(chǎn)品批次的英文文字，在建模環(huán)境下，單擊插入|曲線|文本命令，在收線盒蓋板底面上繪制出相應(yīng)文字，并調(diào)整文字的大小、字體、行距與位置。利用拉伸命令，選擇繪制的文本作為拉伸曲線，拉伸出文字實體，完成文字實體的創(chuàng)建，如圖2.3所示。圖2.3創(chuàng)建文字 最終收線盒蓋板的實體圖如圖2.4所示。由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中并無復(fù)雜的曲面，因而實體的創(chuàng)建過程較為簡單，主要

15、運用了拉伸、求和、求差命令，另外由于該實體為對稱結(jié)構(gòu)，在建模過程中靈活運用鏡像特征命令和草圖命令可縮短繪圖時間，使建模過程更為簡單。圖2.4收線盒蓋板正二側(cè)視圖22 收線盒蓋板分型過程 分析收線盒蓋板的三維模型，在此提出兩種分型方法：利用Mold Wizard（注塑模向?qū)В┻M(jìn)行自動分型方法和在建模環(huán)境下利用做塊求差命令的手動分型方法。2.2.1 基于Mold Wizard的自動分型方法 打開UG NX8.0，加載收線盒蓋板模型。單擊開始選項，選擇所有應(yīng)用模塊|注塑模向?qū)?，彈出注塑模向?qū)Чぞ邫?，單擊初始化項目選項，彈出如圖2.5所示對話框。由于產(chǎn)品主要成分為聚苯乙烯，故選擇材料為PS，材料收縮

16、率1.006。單擊確定，如圖2.6所示。圖2.5初始化項目 圖2.6初始化后的產(chǎn)品模型 設(shè)置模具坐標(biāo)系，由于Z軸正向指向開模方向，為便于設(shè)置型腔和型芯顏色，需旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，單擊格式|WCS|旋轉(zhuǎn) ，將Z軸旋轉(zhuǎn)180°，單擊確定。單擊模具CSYS選項，設(shè)置如圖2.7所示參數(shù)，指定圖2.8所示面中心為坐標(biāo)系原點，單擊確定，模具坐標(biāo)系如圖2.8所示。 圖2.7模具CSYS 圖2.8模具坐標(biāo)系 單擊工件選項，彈出工件對話框，設(shè)置動模鑲塊厚度為40mm，定模鑲塊厚度為20mm，其余參數(shù)選擇默認(rèn)設(shè)置，單擊確定，完成工件模型，如圖2.9所示。單擊型腔布局選項，采用一模兩腔矩形平衡式布局，單擊開始布局

17、并自動對準(zhǔn)中心，單擊關(guān)閉，完成型腔布局，如圖2.10所示。 圖2.9工件 圖2.10型腔布局 單擊模具分型工具選項，彈出模具分型工具工具條。分型面的選擇是本設(shè)計的難點之一，由于模型結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜（產(chǎn)品側(cè)面與底面為圓角連接），分型面的設(shè)置有三種可行方案，分別如圖2.11,圖2.12和圖2.13所示。圖2.11方案一 此方案符合分型面的選擇原則，但由于藍(lán)色圓圈的斜線為分型線的一部分，且斜線所在平面并不是與坐標(biāo)軸垂直的平面，故在繪制分型面時，此處分型面的形狀最為復(fù)雜，不利于型芯和型腔的加工。圖2.12方案二 此方案與方案一相比簡化了分型面的結(jié)構(gòu)，但由于兩端分型線不在同一平面上，故分型面為階梯型結(jié)構(gòu)。圖

18、2.13方案三 此方案與方案一和方案二相比，其分型線在同一平面上，大大簡化了分型面的結(jié)構(gòu)，但由于分型線并未設(shè)置在塑件外形最大輪廓處，因而，需要設(shè)置活動鑲塊，模具結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。 綜合比較以上三種方案，從簡化分型面加工和簡化模具結(jié)構(gòu)方面考慮，選擇方案二作為分型面選擇方案。因此，需將圖2.14所示面拆分。單擊插入|修剪|分割面選項，將此面拆分成如圖2.15所示。采用同樣的方式將對稱面拆分。 圖2.14要拆分的面1 圖2.15拆分后的面1 分析如圖2.16所示破孔，雖然此破孔為封閉型破孔，但其未在豎直平面上，即最上邊與最底邊在水平投影面上有一定的垂直距離，因此從簡化模具結(jié)構(gòu)角度考慮，此處選擇不設(shè)置側(cè)向

19、型芯，以避免側(cè)向抽芯機構(gòu)。因而需將圖2.16所示面拆分，從而將破孔側(cè)面分成屬于型腔和型芯的兩部分面。采用上述拆分面的方式將此面與對稱面拆分，拆分后的面如圖2.17所示。圖2.16要拆分的面2 圖2.17拆分后的面2 單擊區(qū)域分析選項，彈出檢查區(qū)域?qū)υ捒?，單擊計算按鈕，對模型進(jìn)行區(qū)域分析。分析完成后，單擊區(qū)域，取消勾選環(huán)、分型邊和不完整的環(huán)。單擊設(shè)置區(qū)域顏色按鈕，對模型進(jìn)行型腔和型芯的顏色設(shè)置，如圖2.18所示。圖2.18區(qū)域分析 將所有的交叉豎直面定義到型腔區(qū)域。檢查模型區(qū)域面顏色的設(shè)置，選出顏色設(shè)置錯誤的面，如圖2.19所示面顏色錯誤地設(shè)置為型腔區(qū)域，因此，需將這四個特殊面定義到型芯區(qū)域，選

20、中這四個面，單擊定義到型芯區(qū)域，單擊確定，完成區(qū)域面顏色的設(shè)置。圖2.19特殊面 修補破孔。單擊曲面補片選項，彈出邊緣修補對話框，在類型中選擇體，選取整個實體，單擊應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)未能修補所有環(huán)，如圖2.20所示，紅線所顯示的破孔由于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不能自動修復(fù)，需手動修復(fù)，單擊取消，完成一個破孔的修補。圖2.20修補破孔 現(xiàn)對凸起兩側(cè)槽型破孔進(jìn)行修補，槽型破孔的修補有兩種方式，第一種，即簡單地在Z軸方向上插入兩個方形板，實現(xiàn)破孔的修補，但此種方法在繪制曲面補片時較為繁瑣，且型腔鑲塊的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，板型結(jié)構(gòu)的強度需要校核，同時給型腔的加工造成麻煩。第二種方法是取消板型結(jié)構(gòu)，橫向封住破孔，這種方式補片設(shè)

21、置簡單，且型腔加工比第一種方式簡單，因此選擇第二種方式。 單擊拉伸命令，拉伸如圖2.21所示片體，單擊注塑模工具選項，彈出注塑模工具工具條，單擊修剪區(qū)域補片選項，將拉伸出的片體修剪成圖2.22所示。采用同樣的方法，將對稱的破孔修補好。 圖2.21拉伸片體 圖2.22修剪區(qū)域補片 同樣采用拉伸命令，修補方形破孔，前文已經(jīng)提出，此方孔處不設(shè)置側(cè)向抽芯機構(gòu)，僅是將破孔分割成型芯和型腔兩部分，因此按如圖2.23所示修補方孔，至此，所有破孔的修補完成。圖2.23破孔修補 單擊定義區(qū)域選項，彈出定義區(qū)域?qū)υ捒颍催x創(chuàng)建區(qū)域、創(chuàng)建分型線選項，分別選擇型腔和型芯區(qū)域，完成型腔和型芯區(qū)域的定義，以與分型線的創(chuàng)建

22、。創(chuàng)建好的分型線如圖2.24所示。圖2.24分型線 由于分形線輪廓復(fù)雜，對于每一段分型線應(yīng)盡量保證其所在處分型面的切線方向平行于X-Y面，從而使分型面的形狀簡單且便于加工。 單擊設(shè)計分型面選項，彈出設(shè)計分型面對話框，選擇創(chuàng)建分型面方法為拉伸，由于分型線有圓角過渡，為保證分型面的完整性，需設(shè)置過渡曲線，單擊選擇過渡曲線按鈕，選擇如圖2.25所示的過渡曲線，單擊應(yīng)用，完成過渡曲線選擇，設(shè)置各段分型線拉伸的方向與坐標(biāo)軸同向，分型面長度設(shè)置為140mm，單擊確定，完成分型面的創(chuàng)建，如圖2.26所示。9圖2.25過渡曲線 圖2.26分型面 單擊定義型腔和型芯選項，彈出定義型腔和型芯對話框，分別選擇型腔區(qū)

23、域和型芯區(qū)域，單擊應(yīng)用，完成型芯和型腔的創(chuàng)建，如圖2.27和圖2.28所示。圖2.27型腔 圖2.28型芯 采用Mold Wizard注塑模向?qū)瓿闪耸站€盒蓋板的分型，如圖2.29所示。分型過程的難點在于分型面的合理設(shè)置以與破孔的修補方式，需要設(shè)計人員對模型結(jié)構(gòu)反復(fù)研究分析，最終確定合理的分型方式。圖2.29模具整體鑲塊正二側(cè)視圖2.2.2 建模環(huán)境下的手動分型方法打開UG NX8.0，加載產(chǎn)品模型。首先應(yīng)設(shè)置產(chǎn)品的收縮率，由于不能應(yīng)用Moldwizard中設(shè)置材料的功能，因此需利用縮放體選項，完成產(chǎn)品材料的設(shè)置。單擊插入|偏置/縮放|縮放體選項，類型選擇均勻，選取整個模型，比例因子設(shè)置為1.

24、006，單擊應(yīng)用，完成材料收縮率的設(shè)置。 由于型腔區(qū)域的面較少，故選取所有型腔的面，并設(shè)置成藍(lán)色（這里為了便于手動分型，按自動分型方法中提到的方案三設(shè)置分型面，從而將分型面做成平面），如圖2.30所示。 這里介紹一種快速選中特定面的方法：單擊常規(guī)選擇過濾器|顏色過濾器選項，將藍(lán)色設(shè)置為過濾色。單擊插入|關(guān)聯(lián)復(fù)制|抽取體選項，彈出抽取體對話框，選擇所有藍(lán)色面為抽取平面，利用鼠標(biāo)框選整個模型，所有藍(lán)色面被選中，單擊確定，完成型腔面的抽取，右鍵隱藏抽取的面父項，如圖2.31所示。 圖2.30設(shè)置型腔面顏色 圖2.31抽取型腔面 采用自動分模修補破孔的方法，使用拉伸命令與修剪片體命令，將抽取的型腔面上

25、各破孔修補完整，如圖2.32所示。圖2.32修補型腔面破孔 繪制分型面，分型線在同一平面上，采用構(gòu)造有界平面的方法繪制分型面，進(jìn)入草圖環(huán)境，繪制如圖2.33所示方框，單擊插入|曲面|有界平面選項，選取草圖曲線與型腔面的最大輪廓，構(gòu)造分型面如圖2.34所示。 圖2.33繪制草圖 圖2.34分型面 采用縫合片體的方式，將各片體縫合成型腔實體。單擊拉伸命令，選取分型面四個邊作為拉伸對象，拉伸距離25mm，拉伸出如圖2.35所示片體。單擊插入|曲面|有界平面選項，選取拉伸的四個片體的邊作為對象，構(gòu)造有界平面，如圖2.36所示。 圖2.35拉伸片體 圖2.36構(gòu)造有界平面 單擊插入|組合|縫合選項，選取

26、底面片體作為目標(biāo)片體，其它所有片體作為工具片體，單擊確定，將所有片體縫合成實體，完成型腔實體的創(chuàng)建，如圖2.37所示。圖2.37型腔實體 這里采用求差方法得到型芯實體，將收線盒蓋板模型顯示，單擊拉伸命令，以分型面為拉伸對象，拉伸高度為50mm，單擊確定拉伸出型芯塊，單擊求差命令，以型芯塊作為工具體，分別以收線盒蓋板模型和型腔實體作為刀具體，作求差，從而得到型芯實體，如圖2.38所示，建模環(huán)境下的手動分型完成，如圖2.39所示。 圖2.38型芯實體 圖2.39手動分模鑲塊圖2.2.3 兩種分型方法的比較基于Mold Wizard的自動分型方法： 在注塑模向?qū)У膸椭拢鶕?jù)自動分模的操作流程，按照

27、順序操作，最終分出前后型腔和型芯，其創(chuàng)建的是裝配體，各組件之間相互獨立，不會誤操作刪除，創(chuàng)建分型面的速度較快，操作簡單，并且為設(shè)計人員提供了多種創(chuàng)建區(qū)域補片的方式，使設(shè)計過程較為簡單。但是此方法不夠靈活，且出錯時不易修改，適用于結(jié)構(gòu)簡單產(chǎn)品，如回轉(zhuǎn)體等。當(dāng)產(chǎn)品形狀較復(fù)雜時，用自動分模困難較大，特別是分型面的設(shè)置和破孔修補，而且，由于Mold Wizard創(chuàng)建的是裝配體，要產(chǎn)生大量文件，占用系統(tǒng)存資源。10建模環(huán)境下的手動分型方法： 相對于自動分型方法，手動分型的最大特點是設(shè)計過程大大簡化，特別是對于簡單形狀的產(chǎn)品，能夠較快的完成分型。其產(chǎn)生的文件較少，系統(tǒng)存資源占用少。其缺點在于多型腔的創(chuàng)建較

28、為繁瑣，復(fù)雜產(chǎn)品的分型面設(shè)置較為繁瑣。3 產(chǎn)品材料與注射工藝3. 1 聚苯乙烯（PS）簡介聚苯乙烯是一種無定型高聚物，無色、無味、透明，密度為1.05g/cm3，容易染色和加工，尺寸穩(wěn)定性好，電絕緣性和熱絕緣性好。聚苯乙烯的剛性很大，質(zhì)地硬而脆，落地時發(fā)出的聲音清脆，類似金屬聲。聚苯乙烯的流動性非常好，易成型且成品率高，澆注系統(tǒng)常用點澆口形式。由于其熱膨脹系數(shù)高，因而適用于壁厚均勻的塑件。由于聚苯乙烯的透明度好、剛性大、電性能優(yōu)良，而且易成型、成本低，其廣泛應(yīng)用于工業(yè)、電氣與日用品方面，如儀表外殼、接線盒、各種容器等。13. 2 聚苯乙烯（PS）注射工藝參數(shù)溫度：聚苯乙烯的注射溫度選擇圍較寬，

29、注射溫度過高造成產(chǎn)品的機械性能差，溫度過低影響透明度，溫度圍在180到250之間為宜。其模具溫度一般控制在60到80圍。注射壓力：對于形狀復(fù)雜、壁厚小、流程長的塑料制品，應(yīng)適當(dāng)提高注射壓力，以保證制品充型完整，防止出現(xiàn)短射現(xiàn)象。注射速度：注射速度過快會造成分子取向應(yīng)力增大，而溫度過低又容易形成熔接痕，易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，最好采用變速注射。查閱文獻(xiàn)，聚苯乙烯的注射工藝參數(shù)如表3.1所示。表3.1 PS的注射工藝參數(shù)PS預(yù)熱和干燥溫度t/ 90110成型時間注射時間03時間T/h 24保壓時間1540料筒溫度t/后段140160冷卻時間1560中段總周期4090前段170190螺桿轉(zhuǎn)速n/(r

30、3;min-1)噴嘴溫度t/160170后處理方法紅外燈烘箱模具溫度t/2060溫度t/70注射壓力p/MPa60100時間r/h244 基于Moldflow的澆注系統(tǒng)分析4. 1 產(chǎn)品模型劃分網(wǎng)格 用UG將收線蓋板模型導(dǎo)出.stl文件，打開Autodesk Moldflow Insight 2012，新建工程，并導(dǎo)入收線蓋板模型.stl文件，如圖4.1所示。圖4.1導(dǎo)入模型 單擊網(wǎng)格|生成網(wǎng)格選項，由于模型壁厚不均勻，因此需降低單元網(wǎng)格邊長，設(shè)置全局網(wǎng)格邊長為1mm，單擊立即劃分網(wǎng)格，生成網(wǎng)格模型，如圖4.2所示，單擊網(wǎng)格|網(wǎng)格統(tǒng)計選項，對劃分的網(wǎng)格進(jìn)行統(tǒng)計，如圖4.3所示，發(fā)現(xiàn)最大縱橫比為

31、20.3大于6，需要修改，否則影響分析結(jié)果的精確性，存在2個相交單元和2個重疊單元需要修改，匹配百分比為97.0%，大于85.0%，符合要求。11 圖4.2網(wǎng)格劃分 圖4.3網(wǎng)格統(tǒng)計1 單擊網(wǎng)格|網(wǎng)格診斷|縱橫比診斷選項，顯示模型的縱橫比，勾選將結(jié)果置于診斷層中，只顯示診斷層，如圖4.4，運用合并節(jié)點命令、插入節(jié)點命令、重新劃分網(wǎng)格命令將縱橫比大于6的單元消除。單擊網(wǎng)格|網(wǎng)格修復(fù)向?qū)нx項修改相交單元和重疊單元，單擊網(wǎng)格統(tǒng)計選項，顯示網(wǎng)格信息如圖4.5所示，網(wǎng)格單元基本符合要求，完成網(wǎng)格的劃分。 圖4.4縱橫比診斷 圖4.5網(wǎng)格統(tǒng)計24. 2 設(shè)計澆注系統(tǒng)與填充分析 進(jìn)行最佳澆口位置的分析和計算

32、。由于之前已經(jīng)分析了聚苯乙烯的注射工藝參數(shù)，這里直接單擊分析|選擇材料選項，設(shè)置收線蓋板材料為PS，選擇合適材料的制造商和牌號，設(shè)置PS材料的成型工藝參數(shù)如表4.1所示。表4.1聚苯乙烯成型工藝參數(shù)設(shè)置模具表面溫度熔體溫度頂出溫度5023080 單擊分析|設(shè)置分析序列|澆口位置選項，選擇分析類型為澆口位置，如圖4.6所示。單擊分析|工藝設(shè)置向?qū)нx項，采用默認(rèn)設(shè)置，單擊確定，完成工藝參數(shù)設(shè)置，單擊分析|開始分析選項，彈出選擇分析類型對話框，單擊確定，開始分析。分析結(jié)果如圖4.7所示。 圖4.6分析類型 圖4.7澆口匹配性 由圖4.7可以看出，藍(lán)色越深的區(qū)域澆口匹配性越好，故根據(jù)型腔布局以與流道設(shè)

33、計原則，最佳澆口位置設(shè)置在下方靠近凸起處，并采用雙澆口。對于中小型塑件，側(cè)澆口深度一般為塑件壁厚的1/32/3，寬度在1.55mm,長度0.82mm1,故設(shè)置澆口類型為矩形，長度2mm，深度2mm，寬度3mm；設(shè)置分流道為U型，寬度6mm,高度4mm,長度50mm；設(shè)置主流道長度60mm，錐度=4°，頂端直徑5.5mm。完成澆注系統(tǒng)的設(shè)計，如圖4.8所示。圖4.8澆注系統(tǒng) 單擊分析|設(shè)置分析序列選項，選擇填充+保壓序列，材料選擇保持不變，單擊工藝設(shè)置向?qū)нx項，彈出工藝向?qū)гO(shè)置對話框，按圖4.9所示，設(shè)置參數(shù)，單擊確定完成工藝參數(shù)的設(shè)置。單擊分析|設(shè)置澆口位置選項，在圖4.8所示主流道

34、頂端設(shè)置澆口位置。單擊分析|開始分析選項，開始進(jìn)行分析，由于模型結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，分析過程耗時較長。分析結(jié)束后，彈出分析完成對話框，單擊確定，完成分析。圖4.9工藝設(shè)置向?qū)旅鎸Σ糠址治鼋Y(jié)果進(jìn)行說明：充填時間：如圖4.10所示，右側(cè)顏色變化表明了充填過程，最先充填的部分為暗藍(lán)色，最后充填的部位為紅色，對比兩模型最后部位的顏色，可看出填充時間幾乎一致，填充用時0.5896s，為平衡流型，經(jīng)過觀察未發(fā)現(xiàn)短射現(xiàn)象，即制品填充良好，沒有未填充部分。12圖4.10充填時間壓力：分析結(jié)果如圖4.11所示。圖中顯示了最后時刻模具型腔的壓力分布，壓力是一個中間值，反映了充填過程中模型各部分壓力的變化。從圖中可看出

35、最大壓力為71.78MPa。 圖4.11壓力 圖4.12熔接線熔接線：分析結(jié)果如圖4.12所示，圖中顯示了尺寸較大的熔接線的分布，主要位于流動塑料熔體交匯處，熔接線影響制品表面質(zhì)量，應(yīng)避免或減少，可采取提高模具溫度，增加熔體溫度的方式減少熔接線的產(chǎn)生。體積收縮率：如圖4.13所示，制品表面顏色梯度越小，收縮越均勻，由圖4.13可以看出，最大收縮率在主流道末端，制品表面收縮率較為均勻。圖4.13體積收縮率綜上分析：在選擇默認(rèn)注射參數(shù)的情況下，上述澆注系統(tǒng)的設(shè)計保證了模型未出現(xiàn)短射現(xiàn)象，且兩側(cè)產(chǎn)品模型充型完成時間幾乎一致，且產(chǎn)品表面收縮均勻。但充型過程中依然存在缺陷：產(chǎn)品表面熔接線較多，這是由于雙

36、澆口和型芯凸起較多造成的，需提高模具溫度來改善；另外，在充填過程中，模型表面溫度分布差異較大，溫度梯度大?？偟目磥?，對于收線盒蓋板模型，注射工藝有待改進(jìn)，如通過更改澆口尺寸大小、充填壓力曲線、注射溫度等改進(jìn)成型工藝，從而獲得良好的制品。上述澆注系統(tǒng)的設(shè)計能夠滿足充型的完成，且得到完整的制品，認(rèn)為其基本合理。5 成型設(shè)備的選擇5. 1 根據(jù)注射量初選注射機塑件外形尺寸如圖5.1所示。圖5.1塑件外形尺寸經(jīng)測量，零件在分型面（X-Y面）的投影面積A=10613.1mm2 澆注系統(tǒng)在分型面（X-Y面）的投影面積AJ=1142.8mm2經(jīng)測量，塑件體積V=37cm3,澆注系統(tǒng)VJ=8cm3,已知聚苯乙

37、烯（PS）的密度為=1.05g/cm3,故 塑件質(zhì)量m=V*=35.2g初選注射機 為了保證注射質(zhì)量和充分發(fā)揮設(shè)備的能力,應(yīng)根據(jù)注射模一次成型的塑料體積和質(zhì)量來初步確定注射機的類型。1315計算注射量 根據(jù)塑件體積和澆注系統(tǒng)凝料的體積計算出完成一次注射所需的注射量 即V注=2*V+VJ=（2*37+8）cm3=82cm3應(yīng)滿足注射量V機V注/0.80 即V機102.5cm3故，選擇注射機為臥式注射機，型號XS-ZY-500，其參數(shù)如表5.1所示：表5.1 XS-ZY-500注射機參數(shù)標(biāo)稱注射量/cm3500最大成型面積/cm21000柱塞直徑/mm65最大開合模行程/mm500注射壓力/MPa

38、104最大模具厚度/mm450注射行程/mm200最小模具厚度/mm300注射方式螺桿式噴嘴球半徑/mm18合模力/KN3500噴嘴孔直徑/mm5拉桿空間/mm500×440模板尺寸/mm700×8505. 2 校核注射機注射機校核主要包括注射壓力和鎖模力兩方面的校核：注射壓力校核 P注=145MPa>P成型 =1520MPa 滿足要求。鎖模力校核 P鎖模力P*F=145MPa*80%*(2*10613.1mm2+1142.8mm2)=2595KN式中 p塑料成型時型腔壓力，一般為注射壓力的80%； F澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（mm2）16計算得 P鎖模力

39、=3500KN2595KN 滿足要求。綜上，所選型號XS-ZY-500注射機滿足要求。6 模具主要結(jié)構(gòu)的選擇和校核6. 1 模架的選擇與校核6.1.1 計算凸凹模固定板壁厚與高度尺寸 在UG NX8.0中測量得到模仁尺寸為： L=240mm W=220mm H=60mm，查閱相關(guān)資料，由經(jīng)驗公式可以確定：動模板外形尺寸400*400mm2 17定模座板厚度TCP_h=30mm 定模板厚度AP_h=50mm動模板厚度BP_h=60mm 支承板厚度U_h=50mm 墊塊厚度CP_h=120mm 動模座板厚度BCP_h=30mm6.1.2 選擇模架并校核創(chuàng)建模架： 根據(jù)動模板外形尺寸，在Moldwi

40、zard模塊中，選擇模架庫中的龍記標(biāo)準(zhǔn)模架，其型號為LKM_SG AI型大水口系統(tǒng)模架，設(shè)置各板厚度參數(shù)，完成模架的創(chuàng)建，如圖6.1所示。圖6.1模架校核模架：模具厚度H=(30+50+60+50+120+30)mm=340mm 300mm<340mm<450mm 開模行程校核 sH1+H2+(510)mm=30+28+(510)mm=(6368)mm<500mm滿足要求6. 2 澆口套與定位圈設(shè)計澆口套設(shè)計 為便于主流道凝料順利從澆口套中脫出18，設(shè)置錐度角=4°，根據(jù)手冊查得XS-ZY-500型注射機噴嘴的有關(guān)尺寸：噴嘴球面半徑：R0=18mm噴嘴孔直徑： d0

41、=5mm根據(jù)模具主流道與注射機噴嘴的關(guān)系：R=R0+(12)mm d=d0+0.5mm故取R=19mm d=5.5mm 底部倒角半徑r=1.5mm，澆口套19如圖6.2所示.圖6.2澆口套定位圈設(shè)計 模具定位圈外徑尺寸與注射機定位孔尺寸通常為間隙配合2022，XS-ZY-500型注射機的定位孔直徑為D0=180mm,故取定位圈外徑D=180mm，如圖6.3所示。圖6.3定位圈6. 3 推出機構(gòu)設(shè)計通過分析收線盒蓋板的結(jié)構(gòu)，該塑件適宜采用推桿推出機構(gòu)。（1）計算推出力 由于該塑件底部有孔，故只需計算摩擦力，不考慮大氣壓力的影響23，根據(jù)公式：Ft=A*p(*cos-sin)=(38462.16-

42、13971.14)*3*107(0.2*cos0°-sin0°)=146.95KN（2）根據(jù)塑件尺寸，采用直通式推桿，如圖6.4所示，推桿直徑D=6mm。圖6.4推桿6. 4 收線蓋板注射模具三維圖 最終，利用UG NX8.0軟件，在Moldwizard模塊下，按照上述計算得到的模架與標(biāo)準(zhǔn)件尺寸，通過插入模架與其它標(biāo)準(zhǔn)件如定位圈、澆口套、推桿和推板導(dǎo)柱等，繪制出完整的收線盒蓋板一模兩件注塑模具的三維模型，如圖6.5所示。圖6.5模具整體結(jié) 論本次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)是完成收線盒蓋板的3D建模與分型。在建模過程中，通過觀察收線盒蓋板實體并測量外形尺寸，利用UG NX8.0軟件順

43、利地完成了產(chǎn)品的建模；在分型過程中，針對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，提出了自動和手動分型兩種分型方法，在設(shè)計自動分型過程中，主要利用了Moldwizard模塊，設(shè)計難點在于分型面位置的設(shè)置和分型面設(shè)計，需要設(shè)計人員預(yù)先根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)選出合理的分型面位置，并合理設(shè)計分型形狀，其次，復(fù)雜破孔的修補也是分型過程中的難點，根據(jù)破孔的形狀應(yīng)靈活設(shè)計曲面補片。手動分型的設(shè)計理念與自動分型基本一致，但是簡化了模具結(jié)構(gòu)與設(shè)計過程，二者各有優(yōu)缺點，需根據(jù)實際情況相互結(jié)合使用。在收線盒蓋板建模與分型任務(wù)完成后，利用Moldflow模流分析軟件作為輔助，設(shè)計了模具的澆注系統(tǒng)，并簡要進(jìn)行了填充分析，澆注系統(tǒng)基本合理。通過查閱文獻(xiàn)，設(shè)計

44、了主要模具結(jié)構(gòu)，如模架、澆口套、推出機構(gòu)等。最終利用UG NX8.0繪制出完整的注射模具三維圖。參 考 文 獻(xiàn) 1 屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計M.：機械工業(yè)，1996. 2 桂芝，王麗.我國模具技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與其發(fā)展趨勢J.機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng) 新，008，4: 197198. 3 日美.我國注塑模具存在的問題與發(fā)展方向J.科技，2013 (22):62 84. 4 缽，利民. 熱塑性塑料注塑工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計J. 工程塑料應(yīng)用，2005，05：29-33. 5 玉珍，任立軍，新義等. 利用UG Mold Wizard模塊進(jìn)行注塑模具設(shè)計的研究J. 科技信息，2013，05:5. 6 吳維敏. UGNX Moldwizard在復(fù)雜分型面上的應(yīng)用J. 模具制造，2008，12:1. 7 景湧.有限元法M.：郵電大學(xué)，1999. 8 嚴(yán)志云，鵬程，丁玉梅等. Mol