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毕业论文(有附录)

起来洗澡_睡觉做春梦
2017-09-17 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《毕业论文(有附录)doc》,可适用于高等教育领域

毕业论文(有附录)山东科技大学学士学位论文摘要传统的模具设计与加工方法是以二维工程图为依据进行的对设计者以及工人的经验有较高的要求不仅周期长需要反复试模并且加工出来的模具成型质量较低。本论文所研究课题是借助于三维设计软件Proe对儿童早教机模具进行设计、建模以及装配在总体上实现了模具的结构合理性。然后通过对塑件的成型过程进行计算机有限元模拟分析有效地预测了实际生产中可能出现的问题确定了产品的最佳成型工艺参数。通过对相关工艺参数的调整改善了原有模具设计方案中的不足之处。利用CADCAE技术对儿童早教机模具进行设计与计算机模拟分析有效地缩短了产品的研发周期、模具设计周期和加工周期,提高了一次试模成功率。关键词:注塑模具成型模具设计有限元模拟分析I山东科技大学学士学位论文ABSTRACTThetraditionalmethodofmolddesignandmanufactureisbasedontwodimensionalengineeringdrawingsithashighdemandontheexperienceofdesignersandworkersNotonlyitscycleislong,requirestestingmoldsrepeatedly,andalsowithalowformingqualityThetopicresearchedinthispaperisbymeansofDdesignsoftwarecalledProe,whichcandesign,mouldandassembleforkidlearningmolditalsocanrealizetherationalityofmoldingstructureonthewholeThenthroughthecomputerizedfiniteelementsimulationanalysisfortheplasticpartsformingprocess,wecanpredictthepossibleproblemsofactualproductioneffectivelyandalsomakesureofthebestparametersofmoldingprocessThroughtheadjustmentofrelatedparameters,wecouldimprovethedef,coolingstage‖wherethemouldiscooleduntilthepartissufficientlyrigidtobeejectedThelaststepisthe,ejectionstage‖inwhichthemouldisopenedandthepartisejected,afterwhichthemouldisclosedagaintobeginthenextcycleThedesignandmanufactureofinjectionmoldedpolymericpartswithdesiredpropertiesisacostlyprocessdominatedbyempiricism,includingtherepeatedmodi,cationofactualtoolingAmongthetaskofmoulddesign,designingthemouldspeci,csupplementarygeometry,usuallyonthecoreside,isquitecomplicatedbytheinclusionofprojectionanddepressionInordertodesignamould,manyimportantdesigningfactorsmustbetakenintoconsiderationThesefactorsaremouldsize,numberofcavity,cavitylayouts,runnersystems,gatingsystems,shrinkageandejectionsystemInthermalanalysisofthemould,themainobjectiveistoanalyzetheeffectofthermalresidualstressormoldedinstressesonproductdimensionThermallyinducedstressesdevelopprincipallyduringthecoolingstageofaninjectionmoldedpart,mainlyasaconsequenceofitslowthermalconductivityandthedifferenceintemperaturebetweenthemoltenresinandthemouldAnuneventemperature,eldexistsaroundproductcavityduringcoolingDuringcooling,locationnearthecoolingchannelexperiencesmorecoolingthanlocationfarawayfromthecoolingchannelThisdifferenttemperaturecausesthematerialtoexperiencedifferentialshrinkagecausingthermalstressesSigni,cantthermalstresscancausewarpageproblemTherefore,itisimportanttosimulatethethermalresidualstress,eldoftheinjectionmoldedpartduringthecoolingstageByunderstandingthecharacteristicsofthermalstressdistribution,deformationcausedbythethermalresidualstresscanbepredictedInthispaperthedesignofaplasticinjectionmouldforproducingwarpagetestingspecimenandforperformingthermalanalysisforthemouldtoaccessontheeffectofthermalresidualstressinthemouldispresentedMethodologyDesignofwarpagetestingspecimenThissectionillustratesthedesignofthewarpagetestingspecimentobeusedinplasticinjectionmouldItisclearthatwarpageisthemainproblemthatexistsinproductwiththinshellfeatureTherefore,themainpurposeoftheproductdevelopmentistodesignaplastic山东科技大学学士学位论文partfordeterminingtheeffectivefactorsinthewarpageproblemofaninjectionmouldedpartwithathinshellThewarpagetestingspecimenisdevelopedfromthinshellplasticsTheoveralldimensionsofthespecimenweremminlength,mminwidthandmminthicknessThematerialusedforproducingthewarpagetestingspecimenwasacrylonitrilebutadienestylene(ABS)andtheinjectiontemperature,timeandpressurewereC,sandMPa,respectivelyFigshowsthewarpagetestingspecimenproducedDesignofplasticinjectionmouldforwarpagetestingspecimenThissectiondescribesthedesignaspectsandotherconsiderationsinvolvedindesigningthemouldtoproducewarpagetestingspecimenThematerialusedforproducingtheplasticinjectionmouldforwarpagetestingspecimenwasAISIcarbonsteelFourdesignconceptshadbeenconsideredindesigningofthemouldincluding:iThreeplatemould(Concept)havingtwopartinglinewithsinglecavityNotapplicableduetohighcostiiTwoplatemould(Concept)havingonepartinglinewithsinglecavitywithoutgatingsystemNotapplicableduetolowproductionquantityperinjectioniiiTwoplatemould(Concept)havingonepartinglinewithdoublecavitieswithgatingandejectionsystemNotapplicableasejectorpinsmightdamagetheproductastheproductistoothinivTwoplatemould(Concept)havingonepartinglinewithdoublecavitieswithgatingsystem,onlyusedspruepulleractasejectortoavoidproductdamageduringejectionIndesigningofthemouldforthewarpagetestingspecimen,thefourthdesignconcepthadbeenappliedVariousdesignconsiderationshadbeenappliedinthedesignFirstly,themouldwasdesignedbasedontheplatendimensionoftheplasticinjectionmachineused(BOYD)Thereisalimitationofthemachine,whichisthemaximumareaofmachineplatenisgivenbythedistancebetweentwotiebarsThedistancebetweentiebarsofthemachineismmTherefore,themaximumwidthofthemouldplateshouldnotexceedthisdistanceFurthermore,mmspacehadbeenreservedbetweenthetwotiebarsandthemouldformouldsettingupandhandlingpurposesThisgivesthe,nal山东科技大学学士学位论文maximumwidthofthemouldasmmThestandardmouldbasewithmm×mmisemployedThemouldbaseis,ttedtothemachineusingMatexclampattheupperrightandlowerleftcornerofthemouldbaseormouldplatenDimensionsofotherrelatedmouldplatesareshowninTableThemouldhadbeendesignedwithclampingpressurehavingclampingforcehigherthantheinternalcavityforce(reactionforce)toavoid,ashingfromhappeningBasedonthedimensionsprovidedbystandardmouldset,thewidthandtheheightofthecoreplateareandmm,respectivelyThesedimensionsenableddesignoftwocavitiesoncoreplatetobeplacedhorizontallyasthereisenoughspacewhilethecavityplateisleftemptyanditisonly,xedwithspruebushingforthepurposeoffeedingmoltenplasticsTherefore,itisonlyonestandardpartinglinewasdesignedatthesurfaceoftheproductTheproductandtherunnerwerereleasedinaplanethroughthepartinglineduringmouldopeningStandardorsidegatewasdesignedforthismouldThegateislocatedbetweentherunnerandtheproductThebottomlandofthegatewasdesignedtohaveslantingandhasonlymmthicknessforeasydegatingpurposeThegatewasalsodesignedtohavemmwidthandmmthicknessfortheentranceofmoltenplasticInthemoulddesign,theparaboliccrosssectiontypeofrunnerwasselectedasithastheadvantageofsimplermachininginonemouldhalfonly,whichisthecoreplateinthiscaseHowever,thistypeofrunnerhasdisadvantagessuchasmoreheatlossandscrapcomparedwithcircularcrosssectiontypeThismightcausethemoltenplastictosolidifyfasterThisproblemwasreducedbydesigninginsuchawaythattherunnerisshortandhaslargerdiameter,whichismmindiameterItisimportantthattherunnerdesigneddistributesmaterialormoltenplasticintocavitiesatthesametimeunderthesamepressureandwiththesametemperatureDuetothis,thecavitylayouthadbeendesignedinsymmetricalformAnotherdesignaspectthatistakenintoconsiderationwasairventdesignThematingsurfacebetweenthecoreplateandthecavityplatehasvery,ne,nishinginordertoprevent,ashingfromtakingplaceHowever,thiscancauseairtotrapinthecavitywhenthemouldisclosedandcauseshortshotorincompletepartSufficientairventwasdesignedtoensurethatairtrapcanbereleasedtoavoidincompletepartfromoccurring山东科技大学学士学位论文ThecoolingsystemwasdrilledalongthelengthofthecavitiesandwaslocatedhorizontallytothemouldtoallowevencoolingThesecoolingchannelsweredrilledonbothcavityandcoreplatesThecoolingchannelsprovidedsufficientcoolingofthemouldinthecaseofturbulent,owFigshowscavitylayoutwithairventsandcoolingchannelsoncoreplateInthismoulddesign,theejectionsystemonlyconsistsoftheejectorretainerplate,spruepullerandalsotheejectorplateThespruepullerlocatedatthecenterofcoreplatenotonlyfunctionsasthepullertoholdtheproductinpositionwhenthemouldisopenedbutitalsoactsasejectortopushtheproductoutofthemouldduringejectionstageNoadditionalejectorisusedorlocatedatproductcavitiesbecausetheproductproducedisverythin,iemmAdditionalejectorintheproductcavityareamightcreateholeanddamagetotheproductduringejectionFinally,enoughtoleranceofdimensionsisgivenconsiderationtocompensateforshrinkageofmaterialsFigshowsDsolidmodelingaswellasthewireframemodelingofthemoulddevelopedusingUnigraphics山东科技大学学士学位论文ResultsanddiscussionResultsofproductproductionandmodi,cationFromthemoulddesignedandfabricated,thewarpagetestingspecimensproducedhavesomedefectsduringtrialrunThedefectsareshortshot,,ashingandwarpageTheshortshotissubsequentlyeliminatedbymillingofadditionalairventsatcornersofthecavitiestoallowairtrappedtoescapeMeanwhile,,ashingwasreducedbyreducingthepackingpressureofthemachineWarpagecanbecontrolledbycontrollingvariousparameterssuchastheinjectiontime,injectiontemperatureandmeltingtemperatureAfterthesemodi,cations,themouldproducedhighqualitywarpagetestingspecimenwithlowcostandrequiredlittle,nishingbydegatingFigshowsmodi,cationsofthemould,whichismachiningofextraairventsthatcaneliminateshortshotDetailanalysisofmouldandproductAfterthemouldandproductsweredeveloped,theanalysisofmouldandtheproductwascarriedoutIntheplasticinjectionmouldingprocess,moltenABSatCisinjectedintothemouldthroughthespruebushingonthecavityplateanddirectedintotheproductcavityAftercoolingtakesplace,theproductisformedOnecycleoftheproducttakesaboutsincludingsofcoolingtimeThematerialusedforproducingwarpagetestingspecimenwasABSandtheinjectiontemperature,timeandpressurewereC,sandMParespectivelyThematerialselectedforthemouldwasAISIcarbonsteel山东科技大学学士学位论文Propertiesofthesematerialswereimportantindeterminingtemperaturedistributioninthemouldcarriedoutusing,niteelementanalysisTableshowsthepropertiesforABSandAISIcarbonsteelThecriticalpartofanalysisformouldisonthecavityandcoreplatebecausethesearetheplacewheretheproductisformedTherefore,thermalanalysistostudythetemperaturedistributionandtemperatureatthroughdifferenttimesareperformedusingcommercial,niteelementanalysissoftwarecalledLUSASAnalyst,VersionAtwodimensional(D)thermalanalysisiscarriedoutfortostudytheeffectofthermalresidualstressonthemouldatdifferentregionsDuetosymmetry,thethermalanalysiswasperformedbymodelingonlythetophalfoftheverticalcrosssectionorsideviewofboththecavityandcoreplatethatwereclampedtogetherduringinjectionFigshowsthemodelofthermalanalysisanalyzedwithirregularmeshingModelingforthemodelalsoinvolvesassigningpropertiesandprocessorcycletimetothemodelThisallowedthe,niteelementsolvertoanalyzethemouldmodeledandplottimeresponsegraphstoshowtemperaturevariationoveracertaindurationandatdifferentregionsFortheproductanalysis,atwodimensionaltensilestressanalysiswascarriedusingLUSASAnalyst,VersionBasicallytheproductwasloadedintensionononeendwhiletheotherendisclampedLoadincrementswereapplieduntilthemodelreachesplasticityFigshowsloadedmodeloftheanalysis山东科技大学学士学位论文ResultanddiscussionformouldandproductanalysisFormouldanalysis,thethermaldistributionatdifferenttimeintervalswasobservedFigshowstheDanalysiscontourplotsofthermalorheatdistributionatdifferenttimeintervalsinonecompletecycleofplasticinjectionmoldingFortheDanalysisofthemould,timeresponsegraphsareplottedtoanalyzetheeffectofthermalresidualstressontheproductsFigshowsnodesselectedforplottingtimeresponsegraphs山东科技大学学士学位论文Figs–showtemperaturedistributioncurvesfordifferentnodesasindicatedinFig山东科技大学学士学位论文FromthetemperaturedistributiongraphsplottedinFigs–,itisclearthateverynodeselectedforthegraphplottedexperiencingincreasedintemperature,iefromtheambienttemperaturetoacertaintemperaturehigherthantheambienttemperatureandthenremainedconstantatthistemperatureforacertainperiodoftimeThisincreaseintemperaturewascausedbytheinjectionofmoltenplasticintothecavityoftheproductAfteracertainperiodoftime,thetemperatureisthenfurtherincreasedtoachievethehighesttemperatureandremainedconstantatthattemperatureIncreaseintemperaturewasduetopackingstagesthatinvolvedhighpressure,whichcausedthetemperaturetoincreaseThistemperatureremainsconstantuntilthecoolingstagestarts,whichcausesreductioninmouldtemperaturetoalowervalueandremainsatthisvalueThegraphsplottedwerenotsmoothduetotheabsenceoffunctionofinputting,llingrateofthemoltenplasticaswellasthecoolingrateofthecoolantThegraphsplottedonlyshowmaximumvalueoftemperaturethatcanbeachievedinthecycleThemostcriticalstageinthethermalresidualstressanalysisisduringthecoolingstageThisisbecausethecoolingstagecausesthematerialtocoolfromabovetobelowtheglasstransitiontemperatureThematerialexperiencesdifferentialshrinkagethatcausesthermalstressthatmightresultinwarpageFromthetemperatureafterthecoolingstageasshowninFigs–,itisclearthatthearea(node)locatednearthecoolingchannelexperiencedmorecoolingeffectduetofurtherdecreasingintemperatureandtheregionawayfromthecoolingchannelexperiencedlesscoolingeffectMorecoolingeffectwithquitefastcoolingratemeansmoreshrinkageisoccurringattheregionHowever,thefarthestregion,NodeexperiencesmorecoolingalthoughfarawayfromcoolingchannelduetoheatlosstoenvironmentAsaresult,thecoolingchannellocatedatthecenteroftheproductcavitycausedthetemperaturedifferencearoundthemiddleoftheparthigherthanotherlocationsCompressivestresswasdevelopedatthemiddleareaofthepartduetomoreshrinkageandcausedwarpageduetounevenshrinkagethathappenedHowever,thetemperaturedifferencesaftercoolingfordifferentnodesaresmallandthewarpageeffectisnotverysigni,cantItisimportantforadesignertodesignamouldthathaslessthermalresidualstresseffectwithefficientcoolingsystemFortheproductanalysis,fromthestepsbeingcarriedouttoanalyzetheplasticinjectionproduct,thestressdistributiononproductatdifferentloadfactorisobservedinthetwodimensionalanalysisFigs–showthecontourplotsofequivalentstressatdifferentloadincrements山东科技大学学士学位论文山东科技大学学士学位论文Acriticalpoint,Node,wheretheproductexperiencesmaximumtensilestresswasselectedforanalysisThestressversusstraincurveandtheloadcaseversusstresscurvesatthispointwereplottedinFigsandFromtheloadcaseversusstresscurvesatthispointplottedinFig,itisclearthattheproductexperiencingincreasedintensileloaduntilitreachedtheloadfactorof,whichisNThismeansthattheproductcanwithstandtensileloaduntilNLoadhigherthanthisvaluecausesfailuretotheproductBasedonFig,thefailureislikelytooccurattheregionneartothe,xedendoftheproductwithmaximumstressof×PaTheproductstressanalysisrevealsverylimitedinformationsincetheproductproducedwasforwarpagetestingpurposesandhadnorelationwithtensileloadinganalysisInfuture,however,itissuggestedthattheproductserviceconditionshouldbedeterminedsothatfurtheranalysismaybecarriedoutforotherbehaviorsundervariousotherloadingConclusionsThemoulddesignedhasmadeitpossibletoproducehighqualitywarpagetestingspecimentodetermineparametersthataffectwarpageThetestingspecimenwasproducedatlowcostandinvolvesonlylittle,nishingthatisdegatingThethermalanalysisofplasticinjectionmouldhasprovidedanunderstandingoftheeffectofthermalresidualstressondeformedshapeofthespecimenandthetensilestressanalysisofproductmanagedtopredictthetensileloadthatthewarpagetestingspecimencanwithstandbeforeexperiencingfailureAcknowledgementTheauthorswishtothanktheFacultyofEngineering,UniversitiPutraMalaysiaforinitiatingthepublicationofthispaper山东科技大学学士学位论文ReferencesRJCrawford,RubberandPlasticEngineeringDesignandApplication,AppliedPublisherLtd,,pBHMin,Astudyonqualitymonitoringofinjectionmoldedparts,JMaterProcessTechnol()KFPun,IKHui,WGLewis,HCWLau,Amultiplecriteriaenvironmentalimpactassessmentfortheplasticinjectionmoldingprocess:amethodology,JCleanerProd()ATBozdana,OEyercoglu,DevelopmentofanExpertSystemfortheDeterminationofInjectionMouldingParametersofThermoplasticMaterials:EXPIMM,JMaterProcessTechnol()MRCutkosky,JMTenenbaum,CADCAMIntegrationThroughConcurrentProcessandProductDesign,LongmanEngLtd,,pGMenges,PMohren,HowtoMakeInjectionMolds,secondedHanserPublishers,NewYork,,pKHHuebner,EAThornton,TGByrom,TheFiniteElementMethodforEngineers,fourthed,Wisley,,pXChen,YCLam,DQLi,Analysisofthermalresidualstressinplasticinjectionmolding,JMaterProcessTechnol()山东科技大学学士学位论文附录二注塑模具的设计和热分析SHTang,YMKong,SMSapuan,RSamin,SSulaiman节选自《材料加工技术杂志》年第期页摘要概述塑料工业是世界上发展最快的行业之一已跻身进入为数不多的上亿美元的行业之中。几乎每一件用于日常生活的产品都涉及到塑料而且大多数这类产品都可以通过塑料注射成型的方法生产出来。塑料注射成型工艺的最大优点是可以在最低成本下生产各种复杂几何形状的产品。塑料注射成型工艺是一个循环过程。它主要包括四个阶段:注射、保压、冷却和顶出。塑料注射成型过程是从喂料开始的由注塑设备的料斗向加热系统输送树脂和适量的添加剂。接下来就是注射阶段成型温度下的高分子聚合物会迅速地充满模具型腔。型腔注满后就进入了保压阶段模腔外的熔融塑料会在很高的保压力下进行补缩。然后便是冷却阶段直到塑件具有足够的刚度可以被顶出。最后是顶出阶段:模具型腔打开,塑件被顶出模外。然后模具闭合开始进入下一成型周期。山东科技大学学士学位论文设计和制造具有预期性质塑件的注射模具是一个很昂贵的过程其中经验占主导地位还包括需要反复修改的实际加工程序等。在模具设计任务中设计模具的精确几何形状是相当复杂的它包括一些嵌件等。为了设计出合理的模具,必须充分考虑许多重要因素。包括模具尺寸大小、塑件的收缩、型腔数目、型腔的布局、浇注系统、脉冲选通系统和推出机构等。模具的热分析其主要目的是分析残余热应力和模内应力对产品尺寸的影响。热应力是在冷却阶段由于其较低的导热系数和塑料与模具之间的温度差异而形成的在冷却过程中型腔周围存在温度不均匀的情况。冷却过程中距离冷却水道近的位置比远离水道的位置冷却快。冷却速度的不同便导致了塑件收缩不一致从而在其内部产生了热应力。当塑件内的热应力达到一定程度时便致使其翘曲变形。因此塑件冷却阶段残余热应力的模拟分析是个很重要的问题。通过了解热应力的分布特征就可以对其产生的变形进行预测了。方法论翘曲变形测试样品的设计这一节将以实例展示翘曲变形测试样本的塑料注射模具的设计过程。很明显翘曲变形是存在于薄壁塑件的主要问题。因此产品开发的主要目的是为了解决薄壁注塑件的翘曲变形问题而进行的。翘曲变形测试样品是从薄壁塑件发展而来的。样品的总体尺寸为:长毫米宽毫米厚毫米。生产翘曲变形测试样品所用的原材料是丙烯腈苯乙烯丁二烯共聚物(ABS树脂)其注射温度、注射时间和注射压力分别为ºC、秒、MPa。图所展示的便是翘曲变形测试样品。翘曲变形测试样品注塑模具的设计这一节将介绍设计方面和其他一些涉及生产翘曲变形测试样品注塑模具的问题制造模具所用的材料是AISI碳钢。在设计模具的过程中应该考虑到以下四种方案包括:i一个型腔两个分型面的三板式注射模:因为其成本太高而不适合。ii一个型腔一个分型面并且没有脉冲选通系统的两板式注射模:由于其每次注射的生产率低故也不适用。山东科技大学学士学位论文iii一个分型面两个型腔并且具有脉冲选通系统和推出机构的两板式注射模:由于塑件壁厚太薄推杆可能顶坏塑件因而也不适用。iv一个分型面两个型腔具有脉冲选通系统的两板式注射模:用拉料杆代替推杆以免损坏塑件。在设计翘曲变形样品模具的过程中第四种方案最合适它考虑到了各种潜在的问题。首先模具是根据所选用的注塑机模板尺寸进行设计的。注塑机模板有一个最大安装尺寸的限制它是由设备上两根导柱间的距离决定的。所用注塑机上这个距离是毫米因此所设计模具模座的最大宽度不能超过这个距离。而且为了便于模具的安装与操作应该在导柱和模具模座之间留出毫米的预留量来。这就决定了模具模座最终的最大宽度是毫米因此标准模架的模座尺寸应为mmxmm。模座是用Matex夹具安装固定在注塑机模板上的其他模具相关尺寸都列在了表中。在设计模具的时候应该使模具的锁模力大于其内部的压力(涨模力)以免塑件出现飞边问题。根据标准模架给出的尺寸型芯板的宽度和高度分别应为mm和mm。这些尺寸使型芯板有足够空间能够容纳两个型腔的水平布置设计这样型腔板上可以只安装浇口套以使熔融塑料进入。因此在塑件上就只需确定一个标准分型面。产品和浇注系统凝料就可以在模具打开的时候从分型面上取出。这个模具可设计直浇口或侧浇口浇口位于浇道和塑件之间。浇口末端设计成º的倾角并且尺寸厚度只有mm以便去除浇口凝料。浇口也同样设计成mm宽mm厚以便使熔融塑料通过。设计模具时浇道横截面形状的选择应使其位于一侧模具中以便于加工本例中浇道就位于型芯板一侧。然而这种类型的浇道也有其不利的一面例如相比于圆形浇道它的热量损失较多会造成熔融塑料冷却过快。这些问题都可以通过缩短浇道长度和增到浇道直径的方法来解决在本例中浇道直径为mm。浇注系统的设计中有一点是很重要的就是在同样压力和温度下应能使料流同时到达各个型腔。正因如此型腔的布局应尽可能选择平衡布置方式。另一个值得考虑的问题是模具的排气设计。为防止塑件出现飞边动模和定模的交界面必须配合地很严密然而这样一来当模具合模的时候空气就不能有效排除而滞留在型腔内从而导致塑件的浇不足。足够的排气口设计能保证空气及时排出型腔山东科技大学学士学位论文以免出现充填不足或塑件的凹陷等现象。冷却系统的水道是沿着型腔的长度方向钻孔的并且水平地布置在模具中以达到均匀冷却的目的。这些冷却水道同时布置在动模和定模两侧它能给模具提供充分的冷却。图就展示了排气口和冷却水道同时位于型芯模一侧的情况。在本例的模具设计中推出机构只包括推杆固定板、拉料杆以及推板。拉料杆在动模的中间位置它一方面在模具打开的时候起到固定夹持塑件的作用另一方面又在推出阶段起到推出塑件的作用。之所以没有另外在模具中设置推杆是因为塑件的壁厚很薄只有mm左右若采用推杆推出机构顶出可能在塑件上留下孔或者在推出的时候顶坏塑件。最后应给这些尺寸留出足够的公差以补偿材料在成型过程中的收缩。图是用UG软件绘制的模具的三维实体模型。结果与讨论产品生产情况及改善结果从模具的设计和制造上看这种翘曲变形测试样品的生产在实际的试模中存在许多不足之处具体一点就是产生了充填不足、飞边以及翘曲变形的缺陷。其中充填不足的缺陷可以通过在型腔上开设排气口以促使空气及时排出加以消除同时飞边现象可通过降低注塑机的保压力解决而翘曲则可通过控制诸如注射时间、注射温度、以及料筒温度等参数解决。通过这些改善措施模具就可以较低的成本生产较高质量的产品了而且去除浇口后的修整工作也大为减少。图即为修正后的模具方案图它增设了额外的排气口以有效防止塑件充填不足的现象。模具与产品的细节分析改善了模具和产品后接下来就是对其进行分析了。在塑料模具成型生产过程中ºC下的熔融ABS塑料被直接通过浇口套注入定模上的产品型腔内经冷却后产品便成型了。一个产品的成型周期大概需要秒而在其中冷却时间要占秒左右。生产翘曲变形测试样品所用的材料是ABS塑料其注射温度、注射时间以及注射压力分别为ºC,s、Mpa。模具所用材料为AISI碳钢。所用材料的特性很重要在有限元分析中它直接决定着模具内的温度分布情况。表分别列出了ABS塑料和AISI碳钢的特性。山东科技大学学士学位论文模具分析的重要环节在定模板和动模板上因为这是塑件成型的地方。因此对模具进行温度分布以及温度随时间变化等情况的模具热分析需借助于商业化有限元分析软件这个软件是LUSASAnalyst版本。为了分析残余热应力对模具不同位置的影响需要对其进行二维热分析。由于其对称性所以只对模型上半部分的垂直断面作热分析即可动模板和定模板在注射时是紧紧固定在一起的。图即为不规则网格划分下的塑件热分析模型。对模型进行建模同样会涉及到其成型过程和成型周期等特性它将允许有限元分析器对模具进行分析并以图形曲线的方式来表示温度在某一特定阶段和特定区域的变化情况。在对产品进行分析时要借助于LUSASAnalyst软件作一个二维的拉应力分析。塑件的加载情况为一端夹紧另一端施加拉力并且不断增加拉力值直到模型达到塑性变形为止。图表示的是加载模型的分析情况。模具与产品分析的结果及讨论对于模具分析应注意观察不同时刻的温度分布情况。图即为不同时刻注塑模具的热量分布情况它是在一个完整成型周期内以温度等高线轮廓图的形式表示的。在模具的二维分析中绘制出了时间响应曲线图以分析残余热应力对产品的影响。图表示的是为绘制该曲线图在模型上所选择的节点。图图则分别表示了图所示各个节点的温度分布曲线。从上述的几个节点温度分布曲线图可以明显地看出每个所选择的节点都经历了温度上升的变化过程这个变化是从周围环境温度上升到某个较高的特定温度然后在一段特定时间内便保持这个温度恒定不再变化了。温度的上升是熔融塑料注入模具型腔所引起的。过一段时间后温度继续上升直到达到温度最高点然后便保持恒定了。此时的温度上升是由保压阶段的较高压力导致的。这个最高温度一直保持到冷却阶段开始之后温度便开始下降到达一个较低温度后又继续保持恒定了。从图中可看出这些曲线并不平缓这是因为缺少熔融塑料的充填速率与冷却水的冷却速率之间的函数所致。这些曲线图仅仅给出了成型周期中所能得到的温度最大值。残余热应力分析的最重要环节在冷却阶段这是因为在冷却阶段材料经历了从高于玻璃化温度到低于玻璃化温度的玻璃化转变。正是因为材料不同位置的收缩情况不同才导致了塑件翘曲变形的发生。山东科技大学学士学位论文从图到所示的冷却之后的阶段还可以清楚地看出靠近冷却水道的节点比远离冷却水道的节点的冷却效果要好。冷却效果好就是冷却速率快这意味着该区域的收缩要大些。另外尽管节点距离冷却水道较远但其冷却效果也很好这是由于其热量都散失到了周围环境中。结果位于定模板中间的冷却水道导致了塑件的温度差异致使其周围温度高于其他位置。由于塑件中间位置冷却快收缩效应大于是在此位置便产生了压应力不同位置的收缩不同就使塑件发生了翘曲变形。然而冷却后各个节点之间的温度差异却变得很小了翘曲变形也不是很严重了。因此对于一个设计者来说如何设计一套具有有效冷却系统的模具以减少残余热应力的影响才是至关重要的。对于产品分析我们可以从注塑件在不同加载因子下的应力分布情况着手分析。图至图分别展示了不同加载速度下的等应力分布图。号节点是个很重要的节点因为它是产品分析中最大拉应力出现的节点。该点的应力应变曲线以及加载力与应力曲线分别见图和图。在图所示的加载力与应力曲线中可以看出塑件所受的拉力是上升的直到其达到值为N的加载因子。这说明塑件所能承受的最大载荷为N继续加载就会引起塑件失效破坏。从图上看失效破裂最可能出现在接近固定端的区域因为此处达到了最大应力值xPa。由于产品是以翘曲变形测试为目的故对其进行应力分析只能从中发现有限的信息并且与拉力分析没有关系。尽管如此笔者在此还是建议进行一些其他各种加载情况下类似分析。结论该模具设计使生产高质量的翘曲变形测试样品以确定影响翘曲变形的参数成为可能这种测试样品成本低并且后续修整量小。此次注塑模具的热分析使我们了解了残余热应力对样品成型形状的影响塑件的拉应力分析则为预测产品在破坏前所能承受的最大拉力载荷提供了可能。感谢词:笔者谨在此感谢马来西亚UniversitiPutra工程部全体职员对本次论文出版的支持
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