材料成型及控制工程系模具cadcae综合设计报告

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1、材料成型及控制工程系 模具 CAD/CAE 综合设计报告姓名：班级：学号：指导教师：第 1 页一一零件零件 CADCAD 特征建模特征建模塑件形状简单，在建模过程中并没有遇到困难。利用 UG 的测量功能和拉伸及布尔求差便可建模，模型建好后如图 1 所示：图 1二二产品工艺性分析产品工艺性分析（1）原材料性能分析：原材料为 ABS（丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物） ，属于热塑性塑料，密度为 1.031.07g/3cm，塑料的加热温度对塑件的质量影响较大，温度过高易于分解（分解温度为 250） 。成型时宜采用较高的加热温度（模温 5080）和较高的注射压力。尺寸精度查阅塑料成型工艺与模具设计表

2、 3-14，对于 ABS 塑料，标注公差尺寸高精度取 MT2，一般精度取 MT3，未标注公差尺寸精度按 MT5 取。表面质量无特殊要求。（2）零件体积及质量估算：利用 UG NX 测量体功能计算单个塑体积体为：3310.50998.50408cmmmV,密度取1.05g/cm3,质量gM605.5210.5005. 1三三确定模具基本结构确定模具基本结构对工件进行分析：零件比较简单，无侧孔或侧向凹凸，所以无需抽芯机构；为方便零件脱模，分型面的选择如图 2 所示；利用 moldflow 分析塑件的最佳浇口位置，结果如图 3 所示， 由分析结果图可知， 最佳浇口位置主要分布在零件顶部以及零件的另外

3、两个矩形侧面中部，考虑到零件的分型面的位置和零件顶出时方便，浇口位置设置在零件顶部，选择点浇口方便零件的脱落且留下的痕迹小。模架选择三板模，大概结构如图 4 所示第 2 页图 2图 3图 4四四注射机的选择注射机的选择（1）确定型腔数目及配置：对零件进行分析及考虑到生产批量可知（大批量生产） ，塑件精度不是太高，在大批量生产情况下，应尽量采用一模多腔模具，最大注射量以及锁模力根据设计的模具结构来进行匹配。 型腔太多无法保证塑件精度， 因此应根据塑件精度来确定型腔数目，并综合考虑其他因素。根据生产经验，增加一个型腔，塑件精度降低 4%，型腔数目大于 4 时则生产不出高精度制品。 考虑到注塑机的最

4、大注射量以及锁模力， 初定型腔数目为 4，配置方式为对称配置。第 3 页（2）注射机的初步选择：系统冷凝料的质量按塑件的 60%来取。采用一模四件模具时，注塑机的实际注射容量=2单个塑件体积+冷凝料体积=450.1+60%50.1=2303cm实际注射量应在额定注射量的 20%到 80%之间。 初选额定注射量在 603cm以上的卧式注射成型机，型号为 SZ-300/160 具体参数如下表所示一次注射量/cm3300螺杆直径/mm45注射压力/MPa150喷嘴孔直径/mm3喷嘴球半径 R/mm20锁模力/KN1600拉杆内间距/mm450450喷嘴伸出量/mm20模板行程/mm380模具厚度/m

5、m250(最小）450（最大）定位孔深度/mm20顶出行程（中心顶出）/mm70顶出力/KN12定位孔直径/mm160螺杆转速/r/min0-180注射速率/g/s145塑化能力/kg/cm382五五零件注塑成形零件注塑成形 CAECAE 过程分析与模拟过程分析与模拟（1）计算零件的最小型腔壁厚：型腔形式为组合式长方形型腔，型腔最小壁厚为:mmEHpaLSC89. 85 .2505. 0101 . 232 515 .2535 323 54 34 1，为安全考虑cS取mm15P 为型腔熔体的压力，一般取 25-45MPa,1L为侧壁长边尺寸，H 为型腔高度，a 为受熔体压第 4 页力的部分，E

6、为弹性模量，为允许变形量，取 0.05 左右。型腔底板厚度mmEHpaLS216.1505. 051101 . 2325151355 323 54 34 1，取mmS16。（2）确定型腔尺寸后，通过 UG 将型腔布置好后如图 1 所示，并导出相应的 STL 文件，利用 Moldflow 划分网格后如图 2 所示，图 1图 2（3）在层管理器里建立浇注系统层并激活，建立浇注系统草图如图 3 所示，更改属性类型和属性过后，划分网格得到图 4 所示的浇注系统。图 3图 4（4）冷却系统的建立：在层管理器里建立冷却系统层并激活，建立冷却系统草图如图5 所示， 更改属性类型和属性过后， 划分网格得到图

7、6 所示的冷却系统， 并设置冷却液入口。第 5 页图 5图 6（5）将材料改为 ABS，分析系列选择成型窗口，分析结果如下一系列图所示，图 7由上图可知，当模具温度为 60C，熔体温度为 220C 时，注射时间在 3 到 5 秒之间成型质量最好。图 8由上图可知，模具温度对成型质量的影响并不大第 6 页图 9由上图可知，熔体温度为 220C 时成型质量最好。图 10（6）将分析系列改为“冷却-填充-保压-翘曲” ，熔体温度设为 220C，模具温度设为60C，填充时间设为 5 秒后开始分析，分析结果如下所示，如图所示的气穴主要分布在零件的表面，可在模具分型面上开设排气槽防止气穴的产生第 7 页当

8、零件有凸起或者较多的孔洞时， 需要在型腔中设置型芯，孔洞等， 当塑料熔体遇到型芯时， 塑料熔体在模具中发生两个方向的流动， 当两股熔体相遇时， 就会第 8 页六六模具结构模具结构 CADCAD 设计设计1.点击注塑模向导，并对零件进行初始化，材料指定为 ABS，将坐标系调到零件分型面的中心， Z 轴指向脱模方向并锁定 Z 轴方向。 如图 1 所示， 根据计算好的最小型腔壁厚 15mm、型腔底板厚度为 15mm 设置工件的长宽高；并进行型腔排布，结果如图 2 所示图 1图 22.计算各区域面，划分型腔与型芯区域，将零件留在动模上由顶出机构顶出。补面将通孔堵住，定义补片，建立分型线，创建分型面选择

9、过度曲线创建分型面，定义型芯和型腔区域，得到如图 3 所示的型腔，由于分型面为阶梯分型面，为保证零件的成型质量，将型腔修改为图 4 所示的规整型腔第 9 页图 3图 4同理，得到的型芯如图 5 所示，修改后如图 6 所示，零件上有两个通孔由型芯成型，由于孔较深，型芯较长，为防止型芯损坏后造成整个凸模报废，通孔改由单独的小型芯成型。图 5图 63.模架的选择：根据以上分析计算以及型腔尺寸及位置尺寸可确定模架形式和规格。选定模架为：FUTABA-FG,类型选择为 FA定模板厚度：A=60mm，卸料版 R=25mm,动模板厚度：B=40mm，动模座板厚度 U=40mm,垫块厚度：C=70mm,T 板

10、厚度为 35mm,L 板厚度为 30mm。模板宽 350mm长 350mm。4.浇注系统的设计：（1）主流道:主流道一般设计成圆锥形，其锥角一般为 2到 4，本列中选择 3。为保证主流道与注射机喷嘴紧密接触，防止漏料，一般主流道与喷嘴对接处做成球面凹坑，球面凹坑半径mmRR)21 (12=10+2=12mm(1R为注射机喷嘴半径）,其小端直径mmdd) 15 . 0(21=4+1=5mm（2d为注射机喷嘴口的直径）凹坑深度取mmh53。主流道长度控制在 60mm 以内，主流道出口端应有大圆角过度，其半径约为8/1d。（2）分流道是主流道与浇口之间的进料通道。在多型腔模中，一般均设置分流道。主第

11、 10 页要有主要考虑的是尽量减少熔体流动时的压力损失和温度降低，同时尽量减小分流道的容积。而且由于加工的方便，选用的是半圆形分流道，圆形截面分流道的直径，可根据塑料的流动性等因素确定，该塑料件采用 ABS，流动性为中等，所以选用圆形截面，根据经验分流道的直径，d 可取 5 6mm，分流道的长度取主流道大端直径的5 . 21倍.（3）浇口的设计：考虑到零件的形状以及分型面的位置，浇口的形式选择点浇口，其截面形状为圆形， 浇口的深度根据零件型腔壁厚和模板厚度决定， 浇口直径一般根据塑件的质量来决定，对于中小型塑件常取mmb55 . 1,长度mmL25 . 05.型腔、 型芯的结构设计： 为了便于

12、处理和节约优质模具钢， 型腔采用镶拼组合式结构。另外，为便于制造，型芯除整体采用镶块式外，局部还采用镶拼结构。6.基于 UG 注塑模向导的模具设计（1）模架添加后，根据第五步对浇注系统的设计，利用注塑模向导建立分流道，为防止流道损坏后造成整块模板报废， 流道需建立在单独的流道板上嵌套在定模板中， 如图 1 所示，添加浇口套、定位环、溢流槽和浇口后，浇注系统建立完成如图 2 所示图 1图 2（2） 拉料杆及固定拉料杆的紧固件的添加如图 3 所示， 为保证冷凝料的顺利脱落和冷凝料分型面的顺利打开，需添加卸料弹簧和控制开模距离的拉杆，如图 4 所示图 3图 4第 11 页（3）顶出装置的添加：由于零

13、件上有阶梯孔，会产生抱紧力使得脱模难度增加，为防止顶出时零件变形，阶梯孔处使用推管推出，小型芯放在推管里并固定在模架底板上，具体如图 5 所示，图 5（4）添加复位弹簧，为方便动定模的吊装，分别在动定模上添加吊环以及控制开模顺序和开模距离的拉板，如图 6 所示图 6（5）创建冷却系统：冷却水管利用向导式建立，添加水阀后如图 7 所示第 12 页图 7（6）求腔体后，得到最终结果如图 8 和图 9 所示图 8图 9第 13 页总结总结在此次模具设计中， 我学到了平时课堂上没学到的很多东西， 使我的专业知识更加系统化，完整化。在设计中锻炼了我综合考虑结构、工艺性、经济性以及标准化等的能力，巩固了过去所学的专业课程知识。 已撑握了注塑模具设计的基本流程， 也锻炼了我的动手能力和对于工程技术的严谨性，而且锻炼了使用 moldflow 软件和 UG NX 软件，和使用工具调用标准件，以及使用软件对塑件的体积质量进行分析，总之，通过此次模具设计使我的专业水平更上了一层楼。