1、 宜宾职业技术学院 毕业设计 题目： 蝶 形 笔筒 模流分析及优化 系 部 现代制造工程系 专 业 名 称 模具设计与制造 班 级 模具 11402 班 姓 名 黄 俊 平 指 导 教 师 刘 咸 超 2016 年 10 月 10 日 I 宜宾职业技术学院 毕业论文 (设计 )选题报告 姓名 黄俊平 性别 男 学号 201220007 系部 现代制造工程系 专业 模具设计与制造 毕业 设计 题目 蝶 形 笔筒 模流分析及优化 课题来源 社会实践 课题类别 设计开发 选做本课题的原因及条件分析： 原因：这个题目能够将所学的专业基础课：如机械制造基础、机械制图、机械设计基础，专业课如数控机床、数控
2、编程、 CAD/CAM、冲压模具等方面知识综合运用。 条件：学校图书馆、实验室等 ,进行模具的设计和 UG 造型等。 因此，我申请此课题，望指导老师及系领导批准。 内容和要求： 对“蝶”型笔筒进行加工工艺分析。通过查阅文献资料，分析确定工艺分析内容，并完成：对“蝶”型笔筒进行模流分析、设计优化方案、确定模具类型、撰写毕业设计说明书等。 1、 利用华塑 CAE 软件对模具进行模流分析 ； 2、根据模流分析设计出 2 至 3 套优化方案，选最优方案； 3、根据优化方案，修改零件的基本模型，以及确定基本的注塑模具结构； 4、独立撰写毕业设计说明书，要求思路清晰、论述充分、语句通顺、格式图表编排规范，
3、字数不少于 8000 字。 指导教师意见： 签名： 年 月 日 系部毕业论文（设计）领导小组意见： （签章） 年 月 日 II 蝶形 笔筒 模流分析及优化 摘 要 塑料模具在工业生产中应用广泛。不论是工业生产还是日常生活，塑料制品都得到了广泛的应用。而注射模具则是一种非常重要而高效的塑料生产工艺装备，在现代化生产的各个领域发挥着重要的作用。注射模具的设计充分利体现了时代性与进步性，且生产效率提高，经济效益显著 。围绕 笔筒 进行成型 CAE 分析 。 其主要内容包括：针对制品的结构特点，确定模具的型腔数目、分型面以及脱模机构。选择合理的浇注系统和冷却系统。分析并设计注塑工艺，制定合理的注塑工艺
4、流程，正确选用注塑设备。 关键词 : 笔筒 ；注塑模具； 模流分析 III 目 录 毕业论文 (设计 )选题报告 .I 1 绪论 . 1 1.1 模具在加工工业中的地位 . 1 1.2 模具的发展趋势 . 1 1.3 我国模具技术的现状及发展趋势 . 2 1.4 我国模具水平与先进水平比较主要的差距 . 3 2 塑件的分析 . 4 2.1 塑件图 . 4 2.2 塑件结构工艺分析 . 5 2.3 塑件的尺寸精度 . 5 2.3.1 尺寸精度的选择 . 5 2.3.2 尺寸精度的组成及影响因素 . 6 2.4 塑件的表面质量 . 6 2.5 壁厚分析 . 6 2.7 原材料的选择 . 7 2.6
5、 塑件的具体应用 .7 2.8 ABS 材料 . 8 2.8.1 ABS 塑料的现状和前景 . 8 2.8.2 ABS 塑料注塑工艺分析 . 8 2.9 成型方法 . 10 3 塑件的分析 . 12 3.1 塑件图 . 12 3.2 塑件的尺寸精度 . 12 3.2.1 尺寸精度的选择 . 12 3.2.2 尺寸精度的组成及影响因素 . 13 3.3 塑件的表面质量 . 13 3.4 壁厚分析 . 13 3.5 塑件结构工艺分析 . 14 3.6 注射工艺的选择 . 14 3.7 ABS 塑料 . 14 3.8 成型方法 . 15 4 成型设备的选用及模架的选择 . 17 4.1 计 算总 的
6、体积 . 17 4.2 计算总的质量 . 17 4.3 塑件注塑成型工艺参数 . 18 4.4 模架的选择 . 19 4.4.1 模架的概述 . 19 4.4.2 模架的分类 . 19 4.4.3 模架的确定 . 19 5 CAE 模流分析 . 21 5.1 建立网格 .stl 文件 . 21 IV 5.2 CAE 分析 . 23 5.2.1 添加分析方案 . 23 5.2.2 制品图形 . 24 5.2.3 充模设计 . 25 5.2.4 冷却设计 . 28 5.2.5 开始分析 . 32 5.2.6 分析结果 . 33 5.3 分析及优化 . 34 5.3.1 方案一 . 34 5.3.2
7、 方案二 . 38 5.3.3 应力翘曲优化方案 . 43 5.3.3.1 方案一 . 43 5.3.3.2 方案二 . 44 5.3.3.3 结论 . 46 总 结 . 47 致 谢 . 48 参考文献 . 49 1 1 绪论 1.1 模具在加工工业中的地位 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。 对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角
8、度，要 求结构合理、制造容易、成本低廉。 模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的 物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动 从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，
9、这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。 现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计 起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。 UG 网，首选 1.2 模具的发展趋势 近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可
10、分为以下几个方面： (1)加深理论研究 在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计2 已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。 (2)高效率、自动化 大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。 (3)大型、超小型及高精度 由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。 (4)革新模具制造工艺 在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工
11、的工 作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。 (5)标准化 开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。 1.3 我国模具技术的现状及发展趋势 20 世纪 80 年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于 技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和
12、大专院校也开展了模具技术的研究与开发。模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。 中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48“（约 122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具， 6.5KG 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，已能生产照相机塑料件 模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具
13、材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。 3 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水 平的距离。 (1)注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 (2)加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具
14、制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。 (3)推广 CAD/CAM/CAE 技术；模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。 (4)重视快速模 具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 1.4 我国模具水平与先进水平比较主要的差距 目前我国模具总量虽然已达到相当的规模可以说是一个模具制造大国，但
15、由于模具制造水平还与先进工业化国家存在较大的差距，所以说不是一个模具制造强国，我们的制造水平比美、日、法、意落后许多也要比加拿大、英国、西班牙、韩国、新加坡等国落后，主要表现在制作模具理念上落后、还有企业管理落后、机制落后、模具企业使用装备落后。模具企业使用的很多都是世界上较低档的台湾数控加工机床，设备都是 10-20 年前引进的，软件使用的型号也比较落后，生产的低档模具多，劳动生产率低。 4 2 塑件的分析 2.1 塑件图 图 2-1 塑件三视图 5 图 2-2 塑件三维图 2.2 塑件结构工艺分析 （ 1）从图纸上分析，该塑件的整体外形为椭圆形结构，壁厚均匀，且符合最小最后壁厚要求；无尖角，均采用圆角过渡，有利于提高塑件的强度和刚度。 （ 2）塑件的型腔较大。 （ 3）为了便于脱模，塑件的脱模斜度可取 3。 （ 4）塑件内没有金属嵌件、没有螺纹等，易于成型。 2.3 塑件的尺寸精度 2.3.1 尺寸精度的选择 塑件的尺寸精度是决定塑件制造质量的首要标准，然而，在满足塑件使用要求的前提下，设计时总是尽量将其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工难度
