汽車前照燈齒輪軸注塑工藝分析及模具設(shè)計改進

1、畢業(yè)設(shè)計題 目：汽車前照燈齒輪軸注塑工藝分析及模具設(shè)計改進副 標 題：I前 言前 言模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備之一，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟中重要的基礎(chǔ)工業(yè)。模具設(shè)計與制造水平的高低成為衡量一個國家綜合制造能力的重要標志。模具生產(chǎn)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。塑料注塑成型是生產(chǎn)塑料制品的主要手段，是塑料工業(yè)中極為重要的一種加工技術(shù)。它能成型形狀復雜、精度要求高的制品，具有生產(chǎn)效率高、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點。注塑成型工藝的日益發(fā)展，對注塑模具的設(shè)計和制造周期及其使用壽命和制作精度都有了更高的要求。傳統(tǒng)模具設(shè)計主要通過經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員依靠自身的直覺和經(jīng)驗進

2、行設(shè)計，并通過多次的修模進行修正，同時設(shè)計人員還要處理大量的與技術(shù)，經(jīng)濟有關(guān)的因素，僅憑經(jīng)驗難以全面考慮這些因素，為了解決上述難題，CAE越來越被人們所重視了。本文通過Mold flow 分析軟件對制件進行CAE分析，對實習工廠的一副注塑模具的結(jié)構(gòu)進行了重新設(shè)計，解決了產(chǎn)品翹曲、燒灼等一系列問題。II摘 要摘 要當今，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，塑料制品在許多工業(yè)部門的應用范圍越來越廣，這就使產(chǎn)品對注塑模具的要求越來越高，傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計方法已無法適應產(chǎn)品更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求、注塑模具CAE技術(shù)可在模具制造之前，在計算機上對模具設(shè)計方案進行分析和模擬來代替實際的試模，預測設(shè)計中潛在的缺陷，突

3、破了在傳統(tǒng)的注塑機上的反復試模、修模的束縛。同傳統(tǒng)的模具設(shè)計相比，CAE技術(shù)在提高生產(chǎn)率、保證模具設(shè)計和產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本、減輕勞動強度，起到了不可估量的作用。本論文主要針對汽車前照燈齒輪軸試模時的質(zhì)量問題，使用Mold Flow對產(chǎn)品模具的結(jié)構(gòu)進行了CAE分析，找出該模具在設(shè)計過程中存在的不足，優(yōu)化了設(shè)計參數(shù)，通過對澆口位置及流道的分析，優(yōu)化了澆口與流道位置，解決了模具在設(shè)計過程中存在的問題，使模具更加完善，產(chǎn)品的質(zhì)量和外觀都得到了保證。關(guān)鍵詞：CAE分析、Mold Flow、流道、模具設(shè)計目 錄目 錄前 言I摘 要II第一章 概述11.1 研究背景及意義11.2 注塑工藝的發(fā)展11.3 模

4、具概況及其發(fā)展11.4 國內(nèi)外簡況及發(fā)展趨勢11.5 研究內(nèi)容2第二章 注塑機和材料的選用32.1 注塑機的組成32.1.1 注射裝置32.1.2 鎖模裝置32.1.3 液壓傳動裝置32.1.4 控制系統(tǒng)42.2 注塑機的選用及基本參數(shù)42.2.1注塑機分類42.2.2 注塑機的基本參數(shù)42.2.3 本設(shè)計注塑機的選用4第三章 產(chǎn)品材料分析53.1 塑料的概述53.1.1 塑料的概念53.1.2 塑料的分類53.2 本設(shè)計的原料的選用及其性質(zhì)5第四章 應用Mold flow進行注塑過程分析74.1 Mold flow的簡介74.2注塑產(chǎn)品的CAE分析原理84.3 Mold flow的分析步驟8

5、4.3.1塑件幾何模型的建立84.3.2 有限元網(wǎng)格的劃分94.4 結(jié)果分析及后期處理104.4.1澆口位置分析104.4.2、填充時間分析114.4.3、熔接痕124.4.4、氣穴12第五章 模具結(jié)構(gòu)的改進135.1 產(chǎn)品不良的分析135.1.1產(chǎn)品彎曲分析135.1.2產(chǎn)品燒灼分析135.2 模具澆口位置的改進145.3 滑塊成型部分自身留的改進145.4模具滑塊的改進155.5最終模具三維結(jié)構(gòu)15第六章 結(jié)論與展望18致 謝19參考文獻20II汽車前照燈齒輪軸注塑工藝分析及模具設(shè)計改進第一章 概述1.1 研究背景及意義注射成型應用廣泛，是機械制造、汽車、摩托車、家用電器、電子通訊、建筑、

6、儀器儀表、醫(yī)藥器材和日常用品等行業(yè)的塑料制件的主要成型方法。塑料不僅具有熱塑性和再塑性特點，而且具有成型工藝簡單、制造精密和成本低廉的特點，尤其對結(jié)構(gòu)復雜及大批量的注塑件，注塑成型后無需過多的后加工工序就可直接投入到實際應用中。隨著注塑技術(shù)和設(shè)備的不斷發(fā)展，未來的塑膠制品應用會更加廣泛并占據(jù)更多的運用領(lǐng)域?？梢哉f，人類的文明生活離不開塑膠制品。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我對注射模的設(shè)計全過程有一個總體的認識，對Mold Flow軟件進行注塑過程的參數(shù)優(yōu)化，同時也是對已學內(nèi)容的一次總結(jié)。1.2 注塑工藝的發(fā)展隨著塑料工業(yè)的發(fā)展和進步，人們對注射制件的要求越來越高。如何縮短成型周期，降低生產(chǎn)成本，提高制件

7、精度和使用范圍，一直是塑料行業(yè)孜孜以求的目標。近二十年來注射成型工藝及模具新技術(shù)發(fā)展很快，新工藝和新結(jié)構(gòu)層出不窮。新工藝包括新的注射成型技術(shù)如氣體輔助注射成型技術(shù)（這種成型工藝是注射成型與中空成型的復合）等，與一些注塑成型工藝的分析與運用，注射成型工藝技術(shù)必須要充分運用溫度，時間，壓力，速度，位置切換這五種成型條件的內(nèi)在聯(lián)系和相互影響的作用，達到控制塑料原料在儲料時的塑化程度和粘度，控制充模熔料在模具型腔內(nèi)的流動速度，控制熔料在一定的壓力下經(jīng)過冷卻定型，最后取得質(zhì)量滿意的塑件。1.3 模具概況及其發(fā)展隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，注射模傳統(tǒng)的手工設(shè)計與制造已無法適應當前的形勢。近20年來的實踐表明，

8、縮短模具設(shè)計與制造時間、提高塑料制件精度與性能的正確途徑之一是采用計算機輔助設(shè)計（CAD）、輔助工程（CAE）和輔助制造（CAM）。現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，特別是塑料流變學、計算機技術(shù)、幾何造型和數(shù)控技術(shù)的突飛猛進為注射模設(shè)計與制造采用高技術(shù)創(chuàng)造了條件。20世紀80年代以來，注射模CAD/ CAE/ CAM技術(shù)已從實驗室研究階段進入了實用化階段，并在生產(chǎn)中取得了明顯的經(jīng)濟效益。注射模CAD/ CAE/ CAM技術(shù)的發(fā)展和推廣被公認為CAD技術(shù)在機械工業(yè)中應用的一個典范。注射模CAD/ CAM的重點在于塑料制品的造型、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、圖形繪制和數(shù)控加工數(shù)據(jù)的生成。而注射模CAE包含的工程功能更為廣泛。

9、CAE將模具設(shè)計、分析、和制造貫穿于注射制件研制過程的各個環(huán)節(jié)中，用以指導和預測模具在方案構(gòu)思、設(shè)計、和制造中的行為。注射模CAD/ CAE/ CAM技術(shù)作為一種劃時代的工具和手段，從根本上改變了傳統(tǒng)的模具設(shè)計與制造方法。1.4 國內(nèi)外簡況及發(fā)展趨勢自從20世紀70年代以來，注射模CAD/ CAE/ CAM技術(shù)已成為當今世界熱門的研究課題。其主要標志為分散、零星的研究迅速發(fā)展為集中、系統(tǒng)的研制和開發(fā)，一些研究成果很快地轉(zhuǎn)化為促進模具行業(yè)進步的生產(chǎn)力。國外的一些公司將注射模的CAE軟件與CAD/CAM系統(tǒng)結(jié)合起來，采用模具CAD/ CAE/ CAM集成化技術(shù)后，制件一般不需要在進行原型實驗，采用

10、幾何造型技術(shù)，制件的形狀能精確逼真的顯示在計算機屏幕上，有限元分析程序可以對其力學性能進行預測。借助計算機，自動繪圖代替人工繪圖，自動檢索代替手工查閱，快速分析代替手工計算，模具設(shè)計師能從繁瑣的繪圖和計算中解放出來，集中精力從事諸如方案構(gòu)思和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等創(chuàng)造性的工作，在模具投產(chǎn)之前，CAE軟件可以預測模具結(jié)構(gòu)有關(guān)參數(shù)的正確性。由此可見，模具CAD/ CAE/ CAM技術(shù)是以科學，合理的方法，能在模具制造之前借助于計算機對制件，模具結(jié)構(gòu)，加工，成本等進行反復修改和優(yōu)化，直至獲得最佳結(jié)果。CAD/ CAE/ CAM技術(shù)能顯著的縮短模具設(shè)計與制造時間，降低模具成本并提高制件的質(zhì)量。1.5 研究內(nèi)容本論

11、文主要對汽車前照燈齒輪軸制件進行CAE分析，對實習工廠的一副注塑模具的結(jié)構(gòu)重新進行了設(shè)計，解決了產(chǎn)品翹曲、燒灼等一系列問題。產(chǎn)品涉及到注塑模具與注塑工藝，因此我選擇邊實習邊作設(shè)計，總的安排是前一個月用來熟悉模具結(jié)構(gòu)包括所有的注塑與注膠模具，以及所有的兩板與三板模和全自動與半自動模具，第二個月則主要學習工藝方面的內(nèi)容，主要學習成型缺陷方面的內(nèi)容。例如，縮水，飛邊成品變形，氣泡缺料，成品表面光澤不良等方面的內(nèi)容。第二章 注塑機和材料的選用注塑成型機是使用微電腦進行運算和控制，與其他配置的電子元件組合而成一個完整的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)。通過操作人員的指令和設(shè)置條件控制終端執(zhí)行部件（液壓缸、液壓馬達）的動作

12、，推動機械裝置按預定的程序進行半自動或全自動循環(huán)生產(chǎn)，而且使每一個注塑周期及周期過程的每一個階段都在時間上精密地重復，從而保證成型制件的的質(zhì)量穩(wěn)定，達到規(guī)定的使用要求。因此，注塑機是以準確的機械重復和時間循環(huán)的形式進行大批量塑料件生產(chǎn)塑的工業(yè)設(shè)備。2.1 注塑機的組成注塑機的組成主要有：注射裝置、合模裝置、液壓傳動裝置和電腦控制系統(tǒng)。圖2.1 注塑機的組成2.1.1 注射裝置在注塑循環(huán)中，注射裝置能在規(guī)定的時間內(nèi)，將一定數(shù)量的塑料加熱塑化后，在預定的壓力和速度下，通過螺桿將熔融塑料注射到模具型腔中，注射結(jié)束后，對注射到模腔中的熔料保壓定型。注射裝置主要由螺桿、料筒、螺桿頭、噴嘴、計量裝置、加熱

13、裝置等組成。注射部分的工作過程：螺桿在傳動裝置的帶動下，塑料從料斗經(jīng)螺桿不斷地向前輸送，在加熱電熱圈及螺桿的剪切、混煉作用下，使塑料逐漸均勻地塑化熔融。同時，螺桿在螺桿頭部熔料壓力的作用下向后移動，退至額定的料量計量位置使螺桿停止轉(zhuǎn)動，為注射做好準備。注射時，螺桿端部的止逆環(huán)直接作用于熔料上。防止熔料的回流，并以設(shè)定的注射壓力和速度將熔料注入模腔。2.1.2 鎖模裝置鎖模系統(tǒng)用來開啟關(guān)閉模具，支撐與移動模具組件，產(chǎn)生足夠的力量以防止模具被射出壓力推開。鎖模機構(gòu)可以是肘節(jié)機構(gòu)鎖定、油壓機構(gòu)鎖定、或是上述的兩個基本型態(tài)的組合。2.1.3 液壓傳動裝置射出機的液壓系統(tǒng)提供開啟與關(guān)閉模具的動力，蓄積并

14、維持鎖模力噸數(shù)，旋轉(zhuǎn)與推進螺桿，致動頂出銷，以及移動公模側(cè)。液壓系統(tǒng)的組件包括液壓泵、閥、液壓馬達、液壓管件、液壓接頭及液壓槽等。2.1.4 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)提供成形機一致性的重復操作，并且監(jiān)控溫度、壓力、射出速度、螺桿速度與位置、及油壓位置等制程參數(shù)。制程控制直接影響到塑件品質(zhì)和制程的經(jīng)濟效益?？刂葡到y(tǒng)包括簡單的開關(guān)繼電器控制到復雜的微處理器閉回路控制器。2.2 注塑機的選用及基本參數(shù)2.2.1注塑機分類根據(jù)功能區(qū)分，射出成形機的大致上有三個種類：1)一般用途射出機，2)精密、緊配射出機，3)高速、薄肉厚射出機。射出成形機的主要輔助設(shè)備包括樹脂干燥機、材料處理及輸送設(shè)備、粉碎機、模溫控制機與

15、冷凝器、塑件退模之機械手臂、以及塑件處理設(shè)備。2.2.2 注塑機的基本參數(shù) 1.鎖模系統(tǒng)參數(shù)(1)鎖模力鎖模力是用來表示機器所能提供的最大鎖模能力，是表示注塑機規(guī)格大小的主要參數(shù)。(2)容模能力注塑機的拉桿內(nèi)距，容模厚度，開模行程的技術(shù)參數(shù)決定了機器的容模能力。(3)移模速度移模速度表示模板可移動的最快速度，在一定程度上可反映出注塑機最大的生產(chǎn)效率，移模速度越快，相對生產(chǎn)效率越高。2.注射系統(tǒng)參數(shù)(1)注射量注射量是指注塑機在最大儲料量時作一次最大的注射行程(2)塑化能力以及注射壓力 3.其他參數(shù)(1)總功率 注塑機的用電總功率常用千瓦表示，是表示發(fā)熱器功率，液壓泵電動機功率和控制系統(tǒng)功率三部

16、分的最大用功功率之和。(2)機器尺寸和機器重量2.2.3 本設(shè)計注塑機的選用注塑模具的注塑機選用HT90，其具體參數(shù)如下：螺桿直徑：40mm注射容量（理論）：320 cm3合模力：40t允許模具厚度（最?。?80mm開模行程：350mm頂出力量：3.3t頂出行程：140mm機器重量：2.2t機器外形尺寸：1.9*0.9*2.5m第三章 產(chǎn)品材料分析如圖5.4所示。 圖5.4 模具澆口改進圖理由與好處：1. 細長產(chǎn)品從頭部進膠不易變形2. 產(chǎn)品直接進膠，容易產(chǎn)生冷料，影響產(chǎn)品外觀，這樣就可以避免產(chǎn)品直接進膠，保證產(chǎn)品外觀光潔5.3 滑塊成型部分自身留的改進 針對產(chǎn)品尾部成型部分容易被燒灼的問題

17、，主要由于在滑塊尾部成型部分沒有設(shè)計一個排氣措施，我將尾部成型部分，改為加一根鑲針如圖5.5。圖5.5 滑塊結(jié)構(gòu)改進圖（一）理由與好處:1滑塊在加工放電時容易積碳，不易加工。2滑塊在注塑成型時不易排氣，產(chǎn)品易困氣，燒焦將滑塊中間的成型部分改為加一根鑲針，這樣就可以解決滑塊在加工時遇到積碳的困難，也解決了產(chǎn)品成型是不易排氣，使產(chǎn)品燒焦等一系列問題5.4模具滑塊的改進除了以上軟件分析出來的問題外，我還發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)的過程中，滑塊容易卡死，影響生產(chǎn)的效率。經(jīng)過分析，將滑塊進行了改進，如圖5.6所示。圖5.6 滑塊結(jié)構(gòu)改進圖（二）理由與好處：1.滑塊與公模之間配合處為直角，如配合間隙過小，會導致滑塊卡死，

18、配合間隙過大，導致產(chǎn)品誤差過大，使產(chǎn)品錯位，影響外觀；2.滑塊與公模之間配合處留一個角度，這樣可以避免滑塊卡死，產(chǎn)品誤差過大，使產(chǎn)品錯位，影響外觀等現(xiàn)象。5.5最終模具結(jié)構(gòu)本設(shè)計最終的模具裝配圖如圖5.7，三維視圖和爆炸視圖如圖5.8，型腔型芯結(jié)構(gòu)的爆炸圖如圖5.9，模具實物見圖5.10，最終產(chǎn)品（剛開模時）如圖5.11 。圖5.7模具裝配圖圖5.8 模具三維爆炸視圖圖5.9型腔型芯結(jié)構(gòu)的爆炸圖圖5.10模具實物圖5.11 最終產(chǎn)品（剛開模時）第六章 結(jié)論與展望通過這次近三個月的畢業(yè)設(shè)計我學到了很多知識，使我對注射模的設(shè)計全過程有一個總體的認識，同時也是對已學內(nèi)容的一次總結(jié)。并且在此次設(shè)計過程中去了工廠實習，在實習期間學會了如何去動手操作，動手操作了之后讓我對問題的有了更深的認識，我覺得這次實習不僅讓我把學到的理論知識運用到實際中，也使我對以后的工作有了大概的了解。這次設(shè)計中我對我自己設(shè)計的模具有了比較深入的了解，但是對其他類型的模具結(jié)構(gòu)還需要進一步的研究。在設(shè)計過程中涉及了注