三通管接头注塑成型CAE分析与模具CAD辅助设计 - 图文

北京理工大学珠海学院2014届本科生毕业设计 5．7 注射模温度调节系统 ............................................................................................... 22

5．7．1 温度调节对塑件质量的影响 ...................................................................... 23 5．9 模架及标准件的选用 ............................................................................................... 24

5．9．1 模架的选用 ................................................................................................. 24 5.10.侧向抽芯机构类型选择 ............................................................................................... 24 5.11 斜导柱侧向抽芯机构设计计算 ................................................................................. 25 5.12.斜导柱抽芯机构 ........................................................................................................... 26 5．12 斜滑块抽芯机构 ..................................................................................................... 27

第6章 模具材料的选用 ......................................................................................... 28

6．1 成型零件材料选用 ................................................................................................... 29

6．2 注射模用钢种 ........................................................................................................... 29

第七章 塑件的Moldflow分析 ........................................................................... 290

7.1 有限元法介绍 ................................................................................................................ 30

总结 ............................................................................................................................. 31 致谢 ............................................................................................................................. 31 参考文献 ..................................................................................................................... 32

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北京理工大学珠海学院2014届本科生毕业设计 第1章 引言

模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。 1.1 塑料简介

塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能。塑料以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。 1.2 注塑成型及注塑模

将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的30%左右。但注射成型的设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。

要了解注射成型和注射模，首先得了解注射机的一些基本知识，注射机是注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。 注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种，由注射装置、锁模装置、脱模装置，模板机架系统等组成。

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北京理工大学珠海学院2014届本科生毕业设计 注射成型是根据金属压铸成型原理发展而来的，其基本原理是利用塑料的可挤压性和可模塑性。首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过料筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。

注射成型生产中使用的模具叫注射模，它是实现注射成型生产的工艺装备。 注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成[2] 。

注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺联系在一起。注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。注射机和模具结构确定以后，注射成型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。

注射成型有三大工艺条件，即：温度、压力、时间。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要确立一组最佳的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素太多，有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。

塑料模具的设计不但要采用CAD技术，而且还要采用计算机辅助工程（CAE）技术。这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段，即开发/设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型）。

传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。

目前国际市场上主要流行的，运用范围最广的注射模流动模拟分析软件有澳大利亚的MOLDFLOW、美国的CFLOW、华中科技大学的H-FLOW等。其中MOLDFLOW软件包括三个部分：MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS （产品优化顾问，简称MPA），MOLDFLOW PLASTICS INSIGHT （注射成型模拟分析，简称MPI），MOLDFLOW PLASTICS XPERT （注射成型过程控制专家，简称MPX）。

采用CAE技术，可以完全代替试模，CAE技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义[3]。

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北京理工大学珠海学院2014届本科生毕业设计 第2章 塑料材料分析

2．1 塑料材料的基本特性

PVC，全名为Polyvinylchloride，主要成份为聚氯乙烯，另外加入其他成分来增强其耐热性，韧性，延展性等。这种表面膜的最上层是漆，中间的主要成分是聚氯乙烯，最下层是背涂粘合剂。它是当今世界上深受喜爱、颇为流行并且也被广泛应用的一种合成材料。它的全球使用量在各种合成材料中高居第二。据统计，仅仅1995年一年，PVC在欧洲的生产量就有五百万吨左右，而其消费量则为五百三十万吨。在德国，PVC的生产量和消费量平均为一百四十万吨。PVC正以4%的增长速度在全世界范围内得到生产和应用。近年来PVC 在东南亚的增长速度尤为显著，这要归功于东南亚各国都有进行基础设施建设的迫切需求。在可以生产三维表面膜的材料中，PVC是最适合的材料。

2.2. PVC的性能指标

PVC可分为软PVC和硬PVC。其中硬PVC大约占市场的2/3，软PVC占1/3。软PVC一般用于地板、天花板以及皮革的表层，但由于软PVC中含有柔软剂（这也是软PVC与硬PVC的区别），容易变脆，不易保存，所以其使用范围受到了局限。硬PVC不含柔软剂，因此柔韧性好，易成型，不易脆，无毒无污染，保存时间长，因此具有很大的开发应用价值。PVC的本质是一种真空吸塑膜，用于各类面板的表层包装，所以又被称为装饰膜、附胶膜，应用于建材、包装、医药等诸多行业。其中建材行业占的比重最大，为60%，其次是包装行业，还有其他若干小范围应用的行业。 2.3. 塑件材料成型性能

聚氯乙烯分子中含有氯原子。由于C—CL键的偶极影响，它是一种极性很强的材料。PVC具有很好的耐酸碱、耐磨、耐燃及绝缘性能，但对光、热稳定性差。商业上，制备PVC有四种方法：悬浮法、本体法、乳液法和溶液法。悬浮法最普遍，大多数应用的PVC树脂就是这类树脂。其产品根据含增塑剂量（一般是邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯）分为硬质、半硬质、软质三种材料。硬质PVC含增塑剂为10—25%、半硬质PVC为30～40%、软质PVC为40-70%。所有PVC产品必须含有一定量的稳定剂，以避免加工过程中发生降解。软PVC产品中的增塑剂在于使聚合物变软。增塑剂的选择或增塑剂的混用，最终要由成品所期望的性能来决定。大多数的增塑剂一定程度上也起着加工助剂的作用。增塑剂降低了树脂的熔融温度和粘度，从而可防止树脂粘到加工设备的金属部件上。

2.4. 塑件材料主要用途

聚氯乙烯是由乙炔气体和氯化氢合成氯乙烯， 再聚合而成。具有较高的机械强度和较好的耐蚀性。可用于制作化工、纺织等工业的废气排污排毒塔、气体液体输送管，还可代替其它耐蚀材料制造贮槽、离心泵、通风机和接头等。当

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