焊接面罩注塑模具设计说明书

焊接面罩注塑模具设计及成型工艺模拟华北科技学院毕业设计（论文）第第页焊接面罩注塑模具设计及成形工艺模拟摘要：注射成型作为塑料加工中重要的成型方法之一，已发展和运用的相当成熟，且应用得非常普遍，但随着塑料制品应用的日益广泛，人们对塑料制品在精度、形状、功能和成本等方面提出了更高的要求。本次设计课题是焊接面罩注塑模具设计，主要是根据实物利用UG进行建模以及模具设计，确定制品的成型参数。利用Moldflow进行模流分析，对比分析结果，优化成型工艺参数、浇注系统、冷却系统等，对于制件可能出现的填充不足、翘曲变形、熔接痕等缺陷进行解决，以提高产品质量和成品率。实践证明，利用CAD/CAE/CAM软件进行注塑模具设计，可以帮助设计人员提早发现设计的不足，并作出改进，缩短模具制造周期和成本，提高生产效率，满足实际需求。关键词：注塑模具；模具设计；模流分析InjectionmolddesignandmoldingprocesssimulationofweldingmaskAbstract:Asoneoftheimportantmoldingmethodsinplasticprocessing,injectionmoldinghasbeendevelopedandappliedverywell,anditiswidelyused.However,withtheincreasingapplicationofplasticproducts,peoplehaveputforwardhigherrequirementsontheprecision,shape,functionandcostofplasticproducts.Thisdesigntopicisthedesignofweldingmaskinjectionmold,mainlybasedonthephysicalmodelingandmolddesignusingUGtodeterminethemoldingparametersoftheproduct.UsingMoldflowtoanalyzethemodelflowandcomparetheresults,optimizethemoldingprocessparameters,pouringsystem,coolingsystemandsoon,andsolvethedefectssuchasinsufficientfilling,warpageandweldmark,inordertoimprovetheproductqualityandyield.ThepracticehasprovedthatusingCAD/CAE/CAMsoftwaretodesigntheinjectionmoldcanhelpdesignersfindouttheshortageofthedesignearlyandmakeimprovements,shortenthemanufacturingcycleandcost,improvetheproductionefficiencyandmeettheactualneeds.Keywords:injectionmold;molddesign;moldflowanalysis目录第一章绪论 61.1注塑工艺的背景 61.1.1塑料及塑料成型工艺 61.1.2注塑模具的发展现状 61.2UG软件简介 61.3moldflow软件介绍 7第二章焊接面罩模具设计前准备 82.1设计前准备 82.1.1制件工艺性分析 82.1.2制件材料的选择 82.2初选注射机 92.2.1注射机 92.2.2初选注射机的规格和参数 92.3成型零件工作尺寸的计算 9第三章焊接面罩模具设计 113.1模具设计准备 113.1.1初始化项目 113.1.2定义模具坐标系 113.1.3定义工件 113.1.4型腔布局 123.2分型设计 133.2.1设计区域 133.2.2创建实体补片 143.2.3抽取区域和分型线 153.2.4创建曲面补片 163.2.5创建分型面 173.2.6创建型芯和型腔 183.3添加模架 183.4侧抽芯机构设计（创建滑块） 203.4.1打开文件 203.4.2创建滑块头 203.4.3分割滑块头 203.4.4定义滑块放置的坐标系 213.4.5定义滑块体的类型和参数 223.4.6翻转滑块体。 233.4.7链接滑块体和滑块头 233.4.8滑块的后处理 243.5添加标准件 243.5.1添加定位圈 243.5.2添加浇口套 253.5.3添加顶杆 263.5.4顶杆后处理 263.5.5添加链接螺栓 273.6浇注系统设计 293.6.1分流道设计 293.6.2浇口设计 293.7冷却系统设计 303.7.1创建型腔与动模板之间纵向的冷却水路。 303.7.2创建型腔与动模板之间横向的冷却水路。 313.7.3创建动模板内纵向的冷却水路。 323.7.4创建动模板内横向的冷却水路。 333.7.5创建密封圈 333.7.6创建水嘴 343.8开腔 353.9模具相关零件校核 353.9.1注射机校核 353.9.2安装部分尺寸校核 36第四章焊接面罩模具模拟环节（模流分析） 374.1分析前准备 374.2第一次模拟分析 414.2.1流动分析结果 424.2.2冷却分析结果 434.2.3翘曲分析结果 444.3第二次模流分析 464.3.1流动分析结果 464.3.2冷却分析结果 484.3.3翘曲分析结果 484.3.4结果总结 494.4两次分析结果比较 50第五章结论 52参考文献 53第一章绪论1.1注塑工艺的背景1.1.1塑料及塑料成型工艺塑料是上个世纪发展刚刚流行起来的的一种材料,由于使用范围很大,已替代部分金属、木料、毛皮等自然界中的材料,成为现在不能缺少的一种人工的化学合成材料,并与金属、木材和硅酸盐三种传统材料一起,成为现代工业里4类重要的原材料之一。塑料的兴起,必定推动注塑生产物件的广泛应用。塑料成型制品是以塑料为主要材料经成形加工获得的物件。塑料成形是将各种形态的原始材料熔化或加热达到要求的物理状态,在一定压力下经过要求形状模具或挤入到要求形状模具内,待温度降低形状固定后,获得要求形状、尺寸及性能塑料制件的工艺方法。此类模具是这类加工工艺中使用的设备。它是利用其特定形状去复制生产具有一定形状和尺寸制件的工具。此类模具适应数目需求较多的物件的生产,因此,是现代工业生产中重要的工艺装备。1.1.2注塑模具的发展现状虽然在这10几年中我国的这类行业取得了耀眼的发展，但许多方面与其他国家相比仍有较大的差距。高精度加工仪器在此类设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM技术的广泛使用率不高，许多先进的摸具技术方面的应用还不够广泛等。特别在大型、精密、复杂的技术上存在明显差距，这些类型模具的制作能力也不能满足自身需要，因而需要大量从国外购买。国外这类行业的最根本的特点是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。追求的目标是增加制品的质量及提升制造效率。外国的标准化的程度达到百分之七十到八十，可以实现部分信息的分享，大大减少时间，减少制作的成本，尽最大能力地提高模具制作行业的应对突发状况的反应能力，满足客户的要求。越来越多的公司采用依设计为主要方面、按工艺的顺序安排加工的专业化方式，降低了对模具工作者的技术的要求，强调专业化。1.2UG软件简介UG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。1.3moldflow软件介绍Mldflow公司为一家专业从事塑料计算机辅助工程分析（CAE）的跨国性软件和咨询公司。Moldflow拥有自己的材料测试检验工厂，为分析软件提供多达8000余种材料选择，极大提高分析准确度。从设计到加工Moldflow提供全套解决方案,Moldflow轻松拥有高品质产品，Moldflow的产品用于优化制件和模具设计的整个过程,提供了一个整体解决方案。Moldflow软硬件技术为制件设计、模具设计、注塑生产等整个过程提供了非常有价值的信息和建议。第二章焊接面罩模具设计前准备2.1设计前准备2.1.1制件工艺性分析焊接面罩模型图（1）制件尺寸：长、宽、高：590×300×133mm，厚度2mm，面板最大孔尺寸：直径30mm；单件体积：431857.9409mm³。（2）制件壁厚：热塑性塑料一般厚度为1-4mm,壁厚超出，易产生缺陷，很难冷却，壁厚过薄，则力学性能差易变形。面罩壁厚2mm，合适。（3）制件存在侧孔，在设计侧抽芯结构时应尽量使模具结构简单又能达到产品要求，避免给加工带来困难。2.1.2制件材料的选择(1)ABS的材料特性与应用范围丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），材料密度1.04-1.06g/cm³，材料的成型收缩率为百分之零点三到零点八。ABS很好成形、成形后大小十分固定、有很好的综合性能。且应用范围十分广泛。(2)ABS的注射成型条件ABS注射温度区间在一百六十至二百二十摄氏度之间。对于厚度小、小浇口物件，住射的压力能够到一百三至一百五兆帕，对于厚度大、大浇口制品只需要七十至一百兆帕即可。保压压力如果很高则会产生较大内部的应力，一般在六十到七十兆帕。注射的快慢以中、低为宜，模具的应保持六十摄氏度左右。(3)制件材料选取的原因根据上述热塑性塑料的成型特性、ABS的材料特性与应用范围及ABS的注射成型条件可知，ABS的成型收缩率较小，制品脱模后尺寸变化小，材料的流动性较好，比较易于成型，属于无定形聚合物，相比于结晶型塑料的成型条件好，制件不易变形，ABS应用范围广，适合于盖、罩、壳等零件的制作。这与本次设计的示波器面板注塑成型设计所需的成型条件更为符合。2.2初选注射机2.2.1注射机注射机是注射成型的主要设备，在注射成型时将模具装在注射机的动模板和定模板上，通过锁模装置锁紧，塑料塑化后由注射机注射到模具中，经冷却后，由锁模装置开模并推出制件，完成一次注射成型。注射机的选择对于模具设计有很大的影响，在模具设计工作开始前，初选注射机的规格和确定技术参数是十分必要的。2.2.2初选注射机的规格和参数表2初选注射机机型号SZ-500/200螺杆直径/mm螺杆转速/(r/min)理论注射容量/cm³注射压力/Mpa注射速率/（g/s）塑化能力/（kg/h）锁模力/kN550-180500150173110200拉杆间距（水平/mm×垂直/mm）模板行程/mm模具最小厚度/mm模具最大厚度/mm定位孔直径/mm定位孔深度/mm喷嘴伸出量/mm570×5705002805001602530喷嘴球半径/mm顶出行程/mm顶出力/mm2090532.3成型零件工作尺寸的计算（1）凹模和型芯的尺寸计算从上述表格中可查出ABS收缩率为百分之零点三至零点八，设ABS的平均收缩率为S，则S=（S1+S2）/2=0.55%。制件尺寸精度为IT5。1）凹模径向尺寸计算Lm=[Ls+LsS-X△]+δz0Lm凹模的名义尺寸的最小尺寸；Ls制品的名义尺寸的最大尺寸；X=3/4；△为公差；δz=1/3△长度方向尺寸：Lm=590+590×0.0055-3/4×1.4=592.2+0.460mm宽度方向尺寸：Lm=300+300×0.0055-3/4×0.76=301.1+0.250mm2）型芯的径向尺寸计算Lm=[Ls+LsS+X△]-δz0长度方向尺寸：Lm=586+586×0.0055+3/4×1.4=590.2-0.46mm宽度方向尺寸：Lm=296+296×0.0055+3/4×0.76=298.2-0.25mm3）凹模深度尺寸计算Hm=[Hs+HsS-2/3△]+δz0Hm凹模深度名义尺寸的最小尺寸；Hs制品高度名义尺寸的最大尺寸；△为公差；δz=1/3△。Hm=133+133×0.0055-2/3×0.36=133.49+0.120mm4）型芯高度尺寸计算Hm=[Hs+HsS+2/3△]-δz0Hm型芯高度的名义尺寸的最大尺寸；Hs制品深度的名义尺寸的最小尺寸；△为公差；δz=1/3△。Hm=131+131×0.0055+2/3×0.36=131.96-0.12mm第三章焊接面罩模具设计3.1模具设计准备3.1.1初始化项目1）启动UGNX9.0，打开完成的焊接面罩的建模，依次在工具栏中选择“启动”→“所有应用模块”→“注塑模向导”，打开“注塑模向导”工具栏。2）单击“注塑模向导”工具栏中的“初始化项目”按钮，弹出如图所示的“初始化项目”对话框。确定对话框中的“项目单位”为“毫米”，选择“部件”材料如下，相应的材料“收缩率”为一点零零六，点击“确定”，完成产品模型的加载。如图3-1所示。图3-1初始化项目3.1.2定义模具坐标系单击“注塑模向导”工具栏中的“模具CSYS”按钮，弹出“模具CSYS”对话框，如下图所示。选择“选定面的中心”选项，点击工件底面，单击“确定”按钮，调整+ZC为工件推出的方向，完成这步操作。如图3-2及3-3。图3-2模具CSYS图3-3坐标系定义完成图3.1.3定义工件点选“注塑模向导”选项卡中的“工件”选项，弹出如图所示的对话框。选择工件方法为“用户定义的块”；其它设置如下图，生成工件如图3-4及图3-5所示。图3-4定义工件（a）图3-5定义工件（b）3.1.4型腔布局1）点击“注塑模向导”工具栏中的“型腔布局”按钮，弹出“型腔布局”对话框，选择“布局类型”为“矩形、线性”，指定X方向型腔数为1，Y方向型腔数也为1，单击开始布局按钮，生成型腔布局。单击“自动对准中心”按钮，使坐标系移动至整个分型面中心。如图3-6所示：图3-6型腔布局2）点击“编辑布局”列表区域中的“编辑插入腔”按钮，弹出“插入腔体”对话框，选择“type1”，“R10”，单击“确定”按钮，插入腔体。如图3-7所示：图3-7插入腔体3.2分型设计3.2.1设计区域(1)单击“注塑模向导”工具栏中的“模具分型”按钮，系统弹出“模具分型工具”工具条，如图3-8所示。在“模具分型工具”工具条中单击“检查区域”按钮，弹出检查区域对话框，同时模型被加亮，并显示开模方向。在“计算”选项卡中选择“保持现有的”选项，并点击“计算”按钮，系统开始对产品模型进行分析计算。图3-8模具分型工具工具条(2）设置区域颜色。在“检查区域”对话框中单击“区域”选项卡，在该对话框中将型腔区域设置为红色，型芯区域为蓝色。在设置选项中取消勾选“内环”“分型边”“不完整的环”三个选项，然后点击“设置区域颜色”按钮，红色代表型腔区域，蓝色代表型芯区域，绿色为未定义区域共8个。如图3-9所示。图3-9检查区域(3）定义型腔区域和型芯区域。在“指派到区域”列表区点击“选择区域面”按钮，依次将未定义的区域指派为型芯及型腔区域后，点击应用。此时显示型腔区域共7个，型芯区域14个，未定义区域0个。完成效果如图3-10所示。图3-10定义区域3.2.2创建实体补片在“注塑模向导”工具栏中单击“注塑模工具”按钮，弹出“注塑模工具”工具栏，如图3-11所示。图3-11注塑模工具工具栏点击“创建方块”按钮，弹出创建方块对话框，单击“类型”选项选择为“包容块”，选择需要创建的区域，生成方块，如图3-12所示。图3-12创建方块点击“注塑模工具”工具条中“修剪实体”按钮，依次选择体及修剪面，将块状修剪为圆柱，如图3-13所示。图3-13修剪实体然后点击“注塑模工具”工具条中“实体补片”按钮，打开实体补片选项卡，依次点击两个生成的圆柱块并将其作用在型腔区域，生成实体补片，如图3-14所示。图3-14生成实体补片3.2.3抽取区域和分型线在“模具分型工具”工具条中单击“定义区域”按钮，系统弹出如图3-15所示对话框，在“设置”列表中勾选“创建区域”“创建分型线”两个复选框，完成型芯区域、型腔区域以及分型线的创建。图3-15定义区域3.2.4创建曲面补片在“模具分型工具”对话框中单击“曲面补片”按钮，系统弹出“边修补”对话框，在“环选择”列表中“类型”选择为“体”，然后选择产品体，如图3-16所示，点击“应用”，零件上的1个孔自动修补完成。修补完成后的模型如图3-17所示：图3-16边修补图3-17曲面补片完成图3.2.5创建分型面(1）点击“摸具分形工具”选项卡中的“设计分形面”选项，系统弹出“设计分形面”选项，在该对话框的“编辑分型线”列表区域中单击“遍历分型线”右侧按钮，系统弹出“遍历分型线”对话框，如图3-18。单击接受，完成模型上最大轮廓线的遍历。图3-18遍历分型线对话框(2）在“分形导航器”中不勾选如图3-19中的三个选项，只显示摸型的分形线，如图3-19。图3-19分型导航器(3）在“设计分型面”对话框的“编辑分型段”列表区域中单击“编辑引导线”右侧的按钮，系统弹出“引导线”对话框，在该对话框的“引导线长度”文本框中输入120，然后按enter键确认。一次选取主分型线上的四条线段，生成四条引导线，如图3-20。单击应用，完成创建四条引导线。图3-20创建引导线(4）单击“分型段”列表中的分段1，弹出“创建分型面”选项，单击“扫略”按钮，完成线段1区域的分型面创建，依次点击“分段2”“分段3”、“分段4”，并点击“扫略”按钮，如图3-21所示，单击应用，完成分型面的创建，完成效果如图3-22所示。图3-21设计分型面图3-22分型面3.2.6创建型芯和型腔在“摸具分形工具”选项卡中点选“定义型墙和型心”选项，系统弹出“定义型腔和型芯”选项卡，在“选择骗体”选项卡中，“区域名称”中选择“型腔区域”，点击应用，在弹出的“查看分形结过”对话框中单击“确定”按钮，接受墨认的方向，即可创建型墙灵件。同样操作可创建型芯，如图3-23所示。图3-23定义型芯型腔3.3添加模架(1）单击“注塑模向导”工具条中“模架库”选项，弹出“模架库”对话框。(2）定义模架类型和参数。选择“DEM”公司模架，类型为“2A”；根据如图3-24所示的对话框信息显示的布局大小，选择模架类型为“6080”，并且设置“AP_h”为190mm，“BP_h”为45mm；面罩的高度为133mm，即顶出距离需大于133mm。DME公司2A型模架的推板和顶杆固定板厚度分别为26mm和16mm。因此，垫块C厚度为26+16+133=175mm，故设置“CP_h”为180mm。其余参数如图3-26所示。图3-24布局大小(3）单击应用按钮加载模架。完成效果如图3-25以及图3-27所示。图3-25加载模架图3-26模架参数图3-27模架图3.4侧抽芯机构设计（创建滑块）3.4.1打开文件在“装配导航器”中选择“_model1_cav1ty_002”，邮件选取，在弹出的快捷菜单中选择“设为显示部件”选项，将模具型腔转换为显示部件。3.4.2创建滑块头（1）设置不同图层后，创建草图并在草图中绘制花块头界面轮廓。操作顺序如下图3-28，3-29，3-30所示。图3-28图层设置图3-29创建草图图3-30绘制滑块头（2）选择菜单栏中的“格式”→“图层设置”命令，在该对话框中“工作图层”文本框中输入10，按enter键确认，将当前工作图层设为10层。（3）创建拉伸体。设置拉伸“结束”距离值为30.观察拉伸方向，调整拉伸方向，如图3-31。点选“确定”选项完成拉伸体的创建，生成的拉伸体如图3-32所示。图3-31拉伸方向图3-32拉伸体3.4.3分割滑块头(1）由布尔求交得到滑块头。选择菜单栏中的“插入”→“组合”→“求交”命令，打开“求交”对话框。选择型腔体为目标体，选择创建的拉伸体为工具体，勾选“保存目标”复选框，如图3-33所示，单击“确定”按钮生成滑块头。图3-33求得滑块头(2）修剪型腔体。选择菜单栏中的“插入”→“组合”→“求差”命令，打开“求差”对话框。选择型腔体为目标体，选择创建的滑块头为工具体，勾选“保存工具”复选框，如图3-34，点选“确定”选项。图3-34修剪型腔体3.4.4定义滑块放置的坐标系(1）移动坐标系。单击“注塑模向导”工具栏中的“滑块和浮升销设计”按钮，弹出“滑块和浮升销设计”对话框。选择菜单栏中的“格式”→“WCS”→“原点”命令，用鼠标捕捉滑块头边线的中点作为坐标系的原点，完成坐标系的移动。(2）旋转坐标系。选择菜单栏中的“格式”→“WCS”→“旋转”命令，弹出“旋转WCS绕”对话框，旋转坐标系，使其最终位置如图3-35所示。图3-35定义滑块放置的坐标系3.4.5定义滑块体的类型和参数(1）侧抽芯力计算侧抽机构抽芯距离S=型孔深度+（2～3）mm，故取S=5。侧抽芯力由下面的式子计算：F=Ahq(μcosα-sinα)=3×3.14×0.26×100×（0.2cos1-sin1）=34.4（kgf）=344（N）式中F—侧抽芯力（kgf）成型部分断面周长（cm）h—成型深度（cm）q—单位面积的挤压力（kgf/cm²）μ—摩擦因数α—脱模斜度（°）斜导柱的直径由下式计算d=≈4.1mm式中d—斜导柱直径（mm）H—开模距离（mm），H=S/sinα=5/sin15=19F—侧抽芯力（N）δ—斜导柱材料的抗弯强度（MPa），材料为T8A，其为979MPa。由此可见，选择斜导柱时候，直径只要大于4.1mm即可满足强度要求。(2）定义滑块类别。选择“Sl1de”按钮，在“成员视图”列表区域中选择“Pu5h_Pu1lSlide”选项，并在“放置”列表区域的“引用集”下拉列表中选择“True”选项。(3）设置滑块参数。在对话框的“详细信息”列表区域中设置滑块的参数：angle_start为10，cam_back为35，“gib_long”为75，“slide_long”为45，“wide”为20，“gib_top”为20.其它参数采用墨人值，点选“确定”选项，完成滑快的栽入，如图3-36所示。图3-36滑块参数3.4.6翻转滑块体。选择滑块体，然后单击对话框的“翻转方向”按钮，翻转滑块的安装方向。并将其平移至所需位置，选择平移距离“ZC”为25。如图3-37所示。图3-37翻转滑块体3.4.7链接滑块体和滑块头(1）选择“标准”工具栏的“启动”→“装配”命令，进入装配环境。在“装配导航器”中选择滑块体，将其设为工作部件。(2）单击“装配”工具栏中的“WAVE几何链接器”按钮，弹出“WAVE几何链接器”对话框，设置“类型”为“体”，然后选择创建的滑块头，单击“确定”按钮，将滑块头链接到滑块体上，如图3-38所示。图3-38链接滑块体和滑块头3.4.8滑块的后处理完成滑块机构的添加后，需要在模板上完成建腔工作。(1)调出系统显示总装配模型。在“装配导航器”中鼠标右键单击top选项，在弹出的快捷菜单栏中选择“设为工作部件”命令。(2)创建定模板和动模板上滑块机构的避开槽。点选“腔体”选项，弹出“腔体”对话框。在动、定模板上完成滑块腔的创建，如图3-39所示。图3-39避开槽创建3.5添加标准件3.5.1添加定位圈(1）点选“注塑摸向导”选项卡中的“标准布见库”选项，弹出“标淮件管理”选项卡。选项区域中展开“FUABA_MM”节点，然后选择“LocatngR1ngInterchangeab1e”按钮；在列表区域中选择“LocatingRing”，此时会弹出“信息”界面出现其形状。在“放置”列表区域的“引用集”选项中选择“整个部件”按钮，在“详细信息”列表区域中的“TYP”下拉列表中选择“M_LeRB”选项，在“B0TT0M_C_B0RE_D1A”选项的内容中输入三十六，并按键确认，在“SHCS_1ENGTH”选项的文本框中输入十二，并按<enter>键确认。(2）加载定位圈。其它参数采用系统默认参数，点选“确定”选项，如图3-40。图3-40定位圈3.5.2添加浇口套（1）展开“FU1TABA_MM”节点，选择“SpueBush1ng”按钮；在“成员视图”列表区域中选择“SprueBushing”选项；此时系统会弹出“信息”界面显视交扣套的结构及大小数据。在“详细信息”下区域的“CATA10G”选项中选择“M-SB1”选项；在“HE1AD_HE1GHT”选项的内容中输入十五，并按<Enter>键确认，在“CATALOG_LENGTH”选项的文本框中输入67，并按<Ent1er>键确认，在“C_B0RE_D1A”按钮的内容中输入三十六，并按<Enter>键确认。（2）加载浇口套。其它参数采用系统数据，点选“确定”选项，自动添加浇口套，如图3-41所示。图3-41浇口套3.5.3添加顶杆（1）定义推杆类型和参数。展开“FUT1ABA_MM”节点，选择“E1jectorP1n”按钮；在“成员视图”列表区域中选择“EjectorPinStra1ght”选项。在“详细信息”区域中设置“CATA10G_D1A”为lO.O；设置“CATALOG_1ENGTH”为4OO，按Enter键确认。（2）载入推杆。其它参数如下图所示，点选“应用”选项，弹出“点”对话框，在“点”对话框的“类型”列表区域中选择点的“类型”为“光标位置”。将模具装配体的视图方向转为“仰视图”，用鼠标依次点击合适位置添加六根顶杆。最后点选“点”区域的“取消”选项，系统返回到“标淮见管理”对话框，单击该对话框的“应用”按钮，完成推杆的添加。如图3-42所示。图3-42顶杆3.5.4顶杆后处理在“顶杆后处理”选项卡中选择“修剪”按钮，在“道具”区域中选择“C0RE_TR1M_SH1EET”，即型心的分形面，6根顶杆被选择，单击“确定”按钮，系统自动将顶杆修剪到型芯片体，如图3-43所示。图3-43顶杆后处理3.5.5添加链接螺栓点选“注塑摸向导”选项卡中的“标淮见库”选项，弹出“标准件库”选项卡，在“标淮见管理”对话框的“文减价示图”选项区域中展开“S1crews”节点。(1)型腔连接螺拴添加选择如图3-44所示4个位置放置链接螺栓。在“详细信息”列表中设置“SIZE”为16，设置“LENGTH”为30。其余参数设置如图3-45所示。图3-44螺栓位置图3-45螺栓参数(2)添加型芯链接螺栓在与型腔链接螺栓对应的位置同样添加4个链接螺栓，在“详细信息”列表中设置“SIZE”为12，设置“LENGTH”为15。其余参数设置如下图所示。图3-46螺栓参数（2）(3)添加滑块链接螺栓在滑块底座添加2个链接螺栓，使其能完全固定在定模板上。在“详细信息”列表中设置“SIZE”为4，设置“LENGTH”为30。其位置及其它参数如图3-47所示。图3-47螺栓参数（3）在滑块顶部添加1个螺栓，使其能固定在动模板上。在“详细信息”列表中设置“SIZE”为4，设置“LENGTH”为30。其位置及其它参数如图3-48所示。图3-48螺栓参数（4）3.6浇注系统设计3.6.1分流道设计(1）隐藏零部件。在“装配导航器”上将模架、顶杆、定位圈、滑块等零部件隐藏，只显示型芯、型腔、制件、浇口套。(2）重新定为座标系。选择浇口套底部圆的中心作为新座标系的原点并旋转座标系。(3）只显示型芯。单击“注塑模具向导”中的“流道”，在“平面方法”中选择“创建平面”，单击“指定平面”“ZC”，点选“确定”。(4）定义截面类型和参数。单击“完成草图”，在“流道”对话框中的“截面类型”选择“Circular”，修改参数为“8”，其它参数默认，单击“确定”，完成分流道创建。3.6.2浇口设计(1）将型腔和制件体取消隐藏。(2）首先创建浇口点的位置，在“插入”中找到“基准/点”，选择“点”，设置类型为“点在面上”，选取“型腔内表面”为对象，选择合适位置，单击“确定”，完成浇口点的创建。(3）单击“注塑模具向导”中的“浇口设计”，按如图3-49所示参数设置浇口。(4）创建竖直分流道。完成效果如图3-50所示。图3-49浇口图3-50浇口完成图3.7冷却系统设计3.7.1创建型腔与动模板之间纵向的冷却水路。(1）设置冷却水路类型及参数。在“冷却组件设计”对话框的“文件夹视图”列表区域中选择“COOLiNG”选项，在“成员试图”列表区域中选择“COOLINGHOLE”选项，系统弹出“信息”窗口并显示参数。在“详细信息”列表区域中的“PIPETHREAD”下拉列表中选择“M14”；在“HOLE_1DEPTH”文本框中输入500，并按ENTER键确认；在“HOLE_2DEPTH”文本框中输入500，并按Enter键确认；其他参数接受系统默认，如图3-51所示。(2）定义水道放置面和坐标点。在“放置”列表区域中激活“选择面或平面”按钮，然后选择侧面，点选“应用”选项，系统显示冷却水道放置点的参考坐标系，坐标设置如图3-52所示。(3）重复上述步骤完成另外一条水路创建。图3-51水路参数图3-52水路位置3.7.2创建型腔与动模板之间横向的冷却水路。(1）设置冷却水路类型及参数。在“冷却组件设计”对话框的“文件夹视图”列表区域中选择“COOLiNG”选项，在“成员试图”列表区域中选择“COOLINGHOLE”选项，系统弹出“信息”窗口并显示参数。在“详细信息”列表区域中的“PIPETHREAD”下拉列表中选择“M14”；在“HOLE_1DEPTH”文本框中输入620，并按ENTER键确认；在“HOLE_2DEPTH”文本框中输入620，并按Enter键确认；其他参数接受系统默认。(2）定义水道放置面和坐标点。在“放置”列表区域中激活“选择面或平面”按钮，然后选择侧面，点选“应用”选项，系统显示冷却水道放置点的参考坐标系，坐标设置如图3-53所示。(3）重复上述步骤完成另外一条水路创建。图3-53水路位置（2）3.7.3创建动模板内纵向的冷却水路。(1）设置冷却水路类型及参数。在“冷却组件设计”对话框的“文件夹视图”列表区域中选择“COOLiNG”选项，在“成员试图”列表区域中选择“COOLINGHOLE”选项，系统弹出“信息”窗口并显示参数。在“详细信息”列表区域中的“PIPETHREAD”下拉列表中选择“M14”；在“HOLE_1DEPTH”文本框中输入80，并按ENTER键确认；在“HOLE_2DEPTH”文本框中输入80，并按Enter键确认；其他参数接受系统默认，如图3-54所示。(2）定义水道放置面和坐标点。在“放置”列表区域中激活“选择面或平面”按钮，然后选择侧面，单击“应用”选项，系统显示冷却水道放置点的参考坐标系，坐标设置如图3-53所示。(3）重复上述步骤完成另外一条水路创建。图3-54水路参数（2）3.7.4创建动模板内横向的冷却水路。(1）设置冷却水路类型及参数。在“冷却组件设计”对话框的“文件夹视图”列表区域中选择“COOLiNG”选项，在“成员试图”列表区域中选择“COOLINGHOLE”选项，系统弹出“信息”窗口并显示参数。在“详细信息”列表区域中的“PIPETHREAD”下拉列表中选择“M14”；在“HOLE_1DEPTH”文本框中输入125，并按ENTER键确认；在“HOLE_2DEPTH”文本框中输入125，并按Enter键确认；其他参数接受系统默认。(2）定义水道放置面和坐标点。在“放置”列表区域中激活“选择面或平面”按钮，然后选择侧面，点选“应用”选项，系统显示冷却水道放置点的参考坐标系，坐标设置如图3-53所示。(3）重复上述步骤完成另外一条水路创建。3.7.5创建密封圈(1）只显示冷却水路。(2）点选标准库选项，弹出选项卡。(3）定义位置。选择型腔与动模板之间的冷却水道。(4）定义密封圈及其参数。在“冷却组件设计”对话框的“成员试图”中选择“O-RING”，在“详细信息”区域定义参数：定义“SECTION_DIA”为2.0；“MATERIAL”选择“BUNE”；修改“GROOVE_ID”为14，并按Enter键确认，如图3-55所示。单击对话框的“确定”按钮，完成4个密封圈的创建。如图3-56所示图3-55密封圈参数图3-56密封圈3.7.6创建水嘴(1）打开“冷却组件设计”选项卡。(2）定义位置。选取动模板中的冷却水路。(3）定义水嘴及其参数。在“冷却组件设计”对话框的“成员视图”中选择“CONNECTORPLUG”选项，在“详细信息”区域定义参数：在“SUPPER”下拉列表中选择“HASCO”；在“PIPETHREAD”下拉列表中选择“M14”，如图3-57所示。单击对话框的“确定”按钮，创建三个水嘴，如图3-58所示。图3-57水嘴参数图3-58水嘴3.8开腔单击“注塑模具向导”中的“腔体”，选择“工具类型”为“组件”，选择型芯及型腔、定位圈、浇口套、顶杆、水道、滑块、链接螺栓等组件作为工具体，点选“察找相较”，系统自动搜寻与工具体相交的组件，单击确定建完成所有墙体的创建。整体完成装配图如图3-59及3-60所示。图3-59模具图图3-60模具图（2）3.9模具相关零件校核3.9.1注射机校核为保证正常注射成形，塑料类物件的重量不超过注射机额定柱社量的80%。目前我国以用一次能注出的公称体积（cm³）表示注射机的最大注射量。螺杆式注射机的最大注射量为其理论注射量的80%，柱塞式注射机为一次对空注出的最大注射量。（1）最大注射量校核注射机采用公称容量时，最大注射量Gmax=cρG1。G1为注射机的额定最大柱社量（cm³）；ρ为所用材料室温下的密度；c为料桶揾度下塑料体积的膨胀率的矫正系数。G1max=cρG1=0.93×1.06×500=492.9cm³面罩单个体积43lcm³，所选注射机满足要求。（2）注射压力校核柱射压力矫核是矫验住射机的最大注射压力能否满足物件成形需要，要求注射机的最大注射压力大于成型物品需要的住射压力。制品成型的注射压力一般很难确定，这与塑料种类、注射机类型、喷嘴形式、制品形状、浇注系统等都有关，可使用比较的方法或参考各种塑件的住射成形工艺信息进行估侧，一般物品成形的注射压力在七十至一百五十兆帕之间。ABS物品成形注射压力在七十至九十兆帕，所选机器的注射压力为一百五十兆帕，满足物件成形需要。（3）锁模力的校核型腔内塑料熔体的平均压力P=KP0P0为住射压力，即住射机料桶内住塞或裸杆添加在塑料溶体中的压力；K为消磨系数，随品种、注射机形式、喷口组力、流倒组力等一系列条件变化，一般在零点二至零点四范围内选取。锁模力F=154.9KN所选机器的锁模力为两百千牛，符合条件。3.9.2安装部分尺寸校核(1）喷嘴尺寸。住射机喷嘴前端的求面半径应与摸具主留到始端的球面半径一致，避免溶体从狭缝里流出，一般模具主流道始端的求面半径相对于注射机喷嘴头部球面半径大1-2mm。喷嘴尺寸与浇口套尺寸满足条件。(2）定位圈尺寸。为了使摸具主留到中心线和注射机喷口的中心相一致，摸具定模坂上的定位圈与注射机固定模坂上的丁薇孔呈较轻松的间隙陪和。(3）最大、最小摸厚。模具总厚度位于注射机可安装的最大与最小模具厚度之间，模具大小能使得模具从注射机拉杆之间卡入。添加摸架时已经对模架厚度进行计算，故其符合条件。第四章焊接面罩模具模拟环节（模流分析）模流分析一般过程主要有新建工程项目→导入模型→划分网格→检验与修改网格→选择分析类型→选择成型材料→设置工艺参数→选择浇口位置→创建浇注和冷却系统→分析→分析结果。4.1分析前准备（1）新建工程，设置工程名称与创建位置，单击“确定”完成工程创建。（2）导入模型。选择“导入”命令，弹出“文件”对话框，选择目标文件，网格类型设为“双层面”，单击“确定”完成文件导入。结果如图所示：图4-1选择网格类型（3）划分网格。1）选择“主页”中的“网格”命令点击“生成网格”，选择“重新划分产品网格”、“将网格置于激活层中”，其余保持默认，单击“应用”，等待计算机分析结束，完成网格划分操作。如图：图4-2网格设置2)网格诊断，主要是为了解决网格划分中存在的缺陷，网格诊断工具与网格划分工具结合在一起使用，能够很好的解决网格划分中的问题，使网格划分结果更为准确，更加符合要求，为接下来的分析做准备。3)网格统计，单击“网格统计”选项，系统弹出“网格统计”对话框，单击“显示”，对话框下方显示出网格信息，主要关注“网格纵横比”与“匹配百分比”，选择“网格统计”中的“纵横比”，单击显示，可以看出网格的纵横比情况。网格的质量统计报告中指出本次网格划分的“纵横比”最大值为8.52，“匹配百分比”为96.3%，“相互百分比”为94.4%。4)网格修复。网格诊断报告中显示的“纵横比”与“匹配百分率”是影响分析结果的重要指示参数。一般要求“纵横比”小于6，“匹配百分比”大于85%，上述报告中显示“纵横比”为8.52，“匹配百分比”为96.3%，可以看出“纵横比”数值超出要求，这可能对分析结果的准确性产生影响，需要对网格进行修复。利用“网格修复向导”，单击“前进”找到“纵横比”修复，设置“目标”数值为6，勾选“显示诊断结果”，单击“修复”,系统自动进行纵横比修复。结果如图所示：图4-3网格修复(4)最佳浇口位置分析1)选择分析类型。选择“主页”中的“分析序列”找到“浇口位置”，单击“确定”，完成分析类型设置。结果如图所示：图4-4分析类型设置2）选择成型材料。在“主页”中选择“材料选择”，系统玩出“材料选择”对话框，点击“制定材料清单”，选择系统中自己需要的材料进行加载。本次设计选择“制造商”为Kumhopetrochemical,“牌号”为ABS730。单击“细节”，显示材料详细的成型工艺参数。单击“确定”完成材料选择。结果如图所示：图4-5材料选择图4-6材料推荐工艺图4-7材料pvT属性3）设置工艺参数在“主页”中选择“工艺设置”，系统弹出“工艺设置”对话框，“注塑机类型”使用默认注射成型机，“模具表面温度”为50，“熔体温度”为230，其他参数保持默认，单击“确定”，系统开始对制件的最佳浇口位置进行分析，等待分析完成，系统自动复制“浇口位置”文件，单击新复制的文件，最佳浇口位置被标记在制件上。查看分析结果，勾选“流动阻力指示器”、“浇口匹配性”，可以看出具体的分析结果，其位置难以实现，因此采用ug中设计的浇口位置。分析结果如图所示：图4-8工艺参数图4-9浇口位置（5）创建浇注系统1)按照ug设计里的浇口位置创建浇注系统。2)连通性诊断。在“主页”中选择“网格”，在“网格诊断”中点击“连通性”，选择浇注点的第一个单元来检查网格的连通性。不勾选“忽略柱体单元”，在下拉列表中选择“显示”，单击“显示”，将显示网格连通性诊断信息。（6）创建冷却系统单击“主页”中“几何”，利用“冷却回路向导”来创建冷却水路。在“几何”中选择“冷却水路”，系统弹出“冷却回路向导”对话框，修改“水管与零件间距离”为15，其余参数保持系统默认，点击“下一步”，设置“管道数量”为10，“管道中心之间距”为28，“零件之外距离”为95，勾选“首先删除现有回路”和“使用软管连接管道”，单击“完成”。冷却水路创建结果如图所示：图4-10冷却水路4.2第一次模拟分析（1）在“主页”中点击“分析序列”，选择“冷却、充填、保压、翘曲”，单击“确定”。结果如图所示：图4-11分析序列(2)根据“成型窗口”分析的结果设置推荐成型参数。在“工艺设置向导”中设置“熔体温度”为260，“开模时间”为5，“注射+保压+冷却时间”为30，“冷却求解器参数”中勾选“自动计算冷却时间包含流道”，单击“确定”，在“充填控制”中设置“注射时间”为1.8，“速度/压力切换”中选择“由%充填体积”，“保压控制”中选择“%填充压力与时间”，点击“编辑曲线”，绘制保压曲线，其它保持默认单击“完成”，工艺设置完成。点击“分析”系统开始进行模流分析。4.2.1流动分析结果1）充填时间：充填时间分析结果如图4-12所示，把产品充满需要5.069s，没有出现短射、充填不足的现象。图4-12充填时间2）速度/压力切换时的压力：速度/压力的切换时刻发生在产品充满为99.05%时的体积，此时的注射压力为91.73MPa，注射压力比较合适。图4-13速度/压力切换时的压力3）注射位置处压力：注射位置处压力XY图中可以清楚看出注射压力的变化，最高注射压力为91.73MPa，低于保压压力。后续有一段水平直线，说明在执行保压曲线设置。图4-14注射位置处压力4）冻结层因子：冻结层因子的分析结果如图4-15所示，从分析结果看，冷却结束后，产品全部冻结。冻结层因子对于确定浇口冻结时间非常重要，可以用来作为保压时间设置的参考，通过动画显示，浇口处冻结的时间为14.23s，保证浇口处完全冻结，可以认为浇口处在15s时完全冻结，从而设置合适的保压时间。图4-15冻结层因子5）熔接痕：如图4-16所示产品的熔接痕位置，主要存在于面罩目镜框位置及两侧圆孔处。制品上因尽量减少或避免有熔接痕，可适当增加模具温度、提高熔体温度或者更改浇口位置，使熔接痕情况得到缓解。图4-16熔接痕6）体积收缩率：体积收缩率为13.21%图4-17体积收缩率4.2.2冷却分析结果1）回路冷却介质温度：如图4-18所示，可以看出出入水口温差达到了5℃以上，最佳出入水口温差尽量在2-3℃之内，可以改变冷却回路结构或者更换比热容大的冷却介质将情况加以改善。图4-18回路冷却液温度2）回路管壁温度：如图4-19所示，回路管壁温度与设定冷却液温度相差接近了10℃，温差较大，应该加以改善。图4-19回路管壁温度4.2.3翘曲分析结果综合因素引起的翘曲变形：产品总变形量为3.201，X方向变形为2.379，Y方向变形为1.988，Z方向变形为0.6832.图4-20综合因素引起的翘曲变形表4-1第一次成型参数分析序列冷却设置充填、保压设置翘曲熔体温度/℃开模时间/s注射保压冷却时间/s注射时间/s由%充填体积%充填压力与时间影响因素矩阵求解器冷却+充填+保压+翘曲2605301.899%保压曲线模具热膨胀分离翘曲原因角效应直接求解器表4-2第一次分析结果流动分析充填时间5.069s速度/压力切换时压力91.73MPa注射位置处压力最高压力91.73MPa冻结层因子浇口位置冻结时间14.23s熔接痕面罩目镜框位置及两侧圆孔处体积收缩率最大收缩率13.21%冷却分析回路冷却介质温度最低温度24.95℃，最高温度30.82℃，温差5.87℃回路管壁温度最低温度25.57℃，最高温度34.83℃，温差9.26℃翘曲分析总变形量3.201mm（3）通过初步分析制品成型工艺参数比较合理，主要问题在于制件表面熔接痕较多，应该采取相应方法减少熔接痕数量；其次冷却系统出入水口温差较大，因该采取措施加以改善；最后制件翘曲原因在于收缩不均和角效应的影响，应该采取相应的措施尽量减小翘曲变形。4.3第二次模流分析调整工艺参数。针对第一次分析出现的问题，产品表面熔接痕、冷却系统的冷却效率、出入水口温差、制件翘曲等问题，通过调整优化工艺参数设置，将上诉问题进行解决。对于上述问题，可以通过修改保压曲线设定、调整冷却水流动速度等方法将问题进行解决。选择“主页”中“工艺设置”，在“冷却设置”中指定“溶体温度”为230℃，“注射+保压+冷却时间”为38s，点击“下一步”，“编辑保压曲线”，其它保持与第一次分析设置一致。4.3.1流动分析结果1）充填时间：充填时间分析结果如图4-21所示，把产品充满需要5.081s，没有出现短射、充填不足的现象，与第一次分析结果相比时间略微延长。图4-21充填时间2）速度/压力切换时的压力：速度/压力的切换时刻发生在产品充满为99.05%时的体积，此时的注射压力为101.73MPa，与第一次方案相比压力变大。图4-22速度/压力切换时的压力3）注射位置处压力：注射位置处压力如图所示，将原始注射位置压力图放大后，最大注射压力为101.73MPa.图4-23注射位置处压力4）冻结层因子：冻结层因子的分析结果如图4-24所示，从分析结果看，冷却结束后，产品全部冻结。冻结层因子对于确定浇口冻结时间非常重要，可以用来作为保压时间设置的参考，通过动画显示，浇口处冻结的时间为13.73，保证浇口处完全冻结，可以认为浇口处在15s时完全冻结，从而设置合适的保压时间。图4-24冻结层因子5）熔接痕：如图4-25所示，方案改进后熔接痕相比于第一次分析有所改善。图4-25熔接痕6）体积收缩率：体积收缩率为12.31%，相比于第一次分析结果体积收缩率减小。图4-26体积收缩率4.3.2冷却分析结果1）回路冷却介质温度：回路冷却液温度相比于第一次分析有较大变化，出入水口温差间于2-3℃之间，符合冷却要求。图4-27回路冷却液温度2）回路管壁温度：回路管壁温度与设定冷却液温度不超过5℃，在可接受范围内，相比于第一次分析，此次结果符合要求。图4-28回路管壁温度4.3.3翘曲分析结果综合因素引起的翘曲变形：产品总变形量为2.951，X方向变形为1.289，Y方向变形为1.007，Z方向变形为0.5677.总翘曲变形量相比于原方案有所降低。图4-29综合因素引起的翘曲变形4.3.4结果总结（1）第二次成型参数如表4-3所示：表4-3第二次成型参数分析序列冷却设置充填、保压设置翘曲熔体温度/℃开模时间/s注射保压冷却时间/s注射时间/s由%充填体积%充填压力与时间影响因素矩阵求解器冷却+充填+保压+翘曲2305381.899%保压曲线模具热膨胀分离翘曲原因角效应直接求解器冷却水流速15lit/min（2）第二次分析结果如表4-4所示：表4-4第二次分析结果流动分析充填时间5.081s速度/压力切换时压力101.73MPa注射位置处压力最高压力101.73MPa冻结层因子浇口位置冻结时间13.73s熔接痕面罩目镜框位置及两侧圆孔处体积收缩率最大收缩率12.31%冷却分析回路冷却介质温度最低温度25.02℃，最高温度26.82℃，温差1.8℃回路管壁温度最低温度25.46℃，最高温度29.03℃，温差3.57℃翘曲分析总变形量2.951mm（3）针对第一次分析出现的问题，修改保压曲线和冷却液流动速度，对于冷却液出入水口温差较大的问题得到了解决，由于制件尺寸较大，对于熔接痕和翘曲变形问题相比于第一次分析有所改善，但效果不是特别明显。通过优化工艺可以一定程度上解决成型问题，但注意成型工艺参数范围应当取较宽，有利于提高成品率。4.4两次分析结果比较充填时间：第一次充填时间5.069s，第二次充填时间5.081s。第二次充填时间延长0.012s。(1)速度/压力切换时的压力：第一次速度/压力切换发生在产品充满99.05%体积时，最大注射压力为91