高铁座椅扶手上盖件注塑模具cadcaecam的应用
高铁座椅扶手上盖件注塑模具CAD/CAE/CAM的应用
该课题上盖件注塑模具是在根据企业实际生产，参考并学习模具相关书籍后完成的。注塑模具使用直流道侧边进料方式完成注塑，推出机构为推杆推出机构，是一个简单的一模两腔式模具。
塑件是用在动车座椅架侧边的上盖板件，所以对塑件的表面质量和材料性能有一定的要求，在拿到产品图纸以后，首先建立塑料制品的三维模型,再根据制品的三维模型进行模具结构设计及优化设计;接下来用Moldflow模拟分析软件对该笔记本电池盖的注射模具进行温度、填充、冷却、压力、流动等分析,应用分析结果进而评估和分析模型,从而对模具模型进行优化;在经过CAE评估分析及优化后,用UG软件做辅助制造CAM,可生成加工刀具轨迹,并进行加工刀具轨迹的仿真,从而,生成NC数控加工代码,控制数控机床完成模具的加工。采用CAD/CAE/CAM—体化技术,使塑料制品的模型设计、模具结构的设计、模具结构分析及优化、成型工艺的设计和加工都以3D数据为基础,实现数据的全相关共享,不仅极大地提高了设计制造的效率,也保证了质量,降低了成本。
【关键词】：注塑模，模流分析，分型，加工
第一章 绪论 1
1.1 模具概述 1
1.1.1模具用途 1
1.1.2我国模具发展现状 1
1.2 注塑模具的概述 1
1.3 模具CAD/CAE/CAM技术简介 3
1.4 注塑模具CAD/CAE/CAM技术 4
1.5 本篇塑料模具设计流程 4
1.6 本篇论文研究的内容及意义 5
第二章 上盖件工艺分析 6
2.1塑件分析 6
2.2 材料分析与选择 7
2.3 表面质量分析 8
2.4 脱模斜度分析 8
2.5 收缩率分析 9
2.6 计算注塑件的质量与体积 9
第三章 基于MOLDFLOW的CAE分析 10
3.1 注塑模CAE技术 10
3.2 MOLDFLOW简介 10
3.3 MOLDFLOW分析流程 11
3.4 基于MOLDFLOW的上盖板注塑件的分析 12
3.4.1 新建工程 12
3.4.2 导入CAD模型 12
3.4.3 划分网格 12
3.4.4 检查修补网格 12
3.4.5选择成型材料 13
3.4.6 浇注系统初步设置 13
3.4.7 浇注系统合理性分析 15
3.4.8 气穴分析 16
3.4.9 熔接痕分析 16
第四章 上盖板的模具设计 17
4.1型腔数目的确定 17
4.2 分型面确定 17
4.3 模仁设计 18
4.3.1 成型零件分膜 18
4.3.2 一模两腔布局 19
4.3.3 虎口 20
4.3.4 模仁修整 20
4.4 基于UG的模架设计 21
4.5 冷却系统的设计 23
4.6 浇注系统设计 24
4.6.1 主流道设计 25
4.6.2 浇口设计 26
4.6.3 分流道设计 26
4.7 脱模机构设计 27
4.7.1 推出机构设计 27
4.7.2 拉料杆设计 29
4.8 模具总装图 29
第五章 成型零件的加工 31
5.1 模具加工技术及其发展 31
5.2 UG在模具加工中的应用 31
5.3典型零件的加工 32
5.3.1 模仁加工 32
5.3.2 拆电极 36
5.3.3 电极加工 37
第六章 总结与展望 41
6.1 总结 41
6.2 展望 41
参考文献 42
谢 辞 44
第一章 绪论
1.1 模具概述
在工业生产中，装在压力机上的专用工具，通过压力把金属或者非金属材料生产出所需形状的产品，称之为模具。模具是人类社会发展到一定阶段的产物，用模具成型制品具有高效、质量好、原材料利用率高、操作便利等优点。工业生产和日常生活所需的大部分物品都是通过模具生产出来的，当前无论金属或非金属制品，特别是塑料制品都广泛的采用模具来成型[1、2]。
1.1.1模具用途
模具被广泛的运用到各个领域，如汽车、摩托车、家用电器、仪器、仪表、电子表等，这些领域中的百分之七十零件都要靠模具制造来生产，高批量生产的塑料、螺钉、螺母、和垫圈等标准件也需要模具来生产，工程塑料、橡胶、合金压铸、玻璃成型等更需要用模具来成型[3]。
1.1.2我国模具发展现状
自20实际70年代末，在政府的大力扶持下，我国已建立较为完整的模具工业体系，包括国家、行业和企业建立的模具研发机构，模具材料生产和供应体系，在全国各个省、自治区和直辖市中，广东、浙江、江苏及上海等省市的模具生产能力占全国总量的80%以上。
通过引进国际工业发达国家的设计、制造技术和自主创新，我国模具的技术水平有了明显的提高。随着CAD/CAE/CAM技术的普及，模具生产数字化技术已经进入部分企业，并获得了良好的效果。与发达国家相比，我国模具生产水平存在10-15年的差距。
国内制造业快速发展，受其影响，我国模具工业从改革开放的初期年产值20亿元人民币增加到如今的1550亿人民币。从1996年到2005年，连续十年增长率超过20%，考虑到有些模具没有进入贸易市场，我国模具的年产值应在1800亿人民币左右[4、5]。
1.2 注塑模具的概述
注塑模具也称注射模具，简称为注塑模，主要用于热塑性塑料制件的成型。由于注塑成型生产率高，容易实现自动化生产，所以注塑成型的应用最为广泛。近年来，随着注塑成型技术的发展，热固性塑料的注塑成型也得到了日益广泛的运用[6]。
注塑模可分为定模和动模两大部分，定模安装在注塑机的固定板上，动模安装在注塑机的移动版上，注射前，动模与定模闭合构成浇注系统和型腔，开模时，动模与定模分离，顶出制品。图1-1为简易注塑模具示意图。
（a）合模状态 （b）开模状态
根据塑件的形状，有些注塑模具还需设置滑块抽芯、斜顶和排气结构，根据模具各部分的作用，注塑模具可分为以下几部分[7]。
（1）成型零部件
动、定模部分有关组成型腔的零件。如成型塑件内表面的凸模和成型塑件外表面的凹模、模仁镶件、侧抽芯滑块头等。
（2）合模导向机构
合模导向机构是保证动模和定模在合模时准确对合，以保证塑件形状和尺寸的精度，并避免模具中其他零件发生碰撞和相互干涉。
（3）浇注系统
浇注系统是熔融塑料从注塑机喷嘴进入模具型腔所经过的流道，包括有主流道、分流道、浇口、及冷料穴。
（4）推出机构
将塑件从模具上脱离的装置，简称脱模机构。由推杆、推杆固定板、推板、拉料杆、复位杆组成。
（5）调温系统
为满足注塑成型对模具温度需求，分为加热和冷却系统，冷却系统一般在模具上开设水路，加热系统则是在模具内部或四周安装加热元件。
（6）排气系统
在注塑成型期间，防止因模具内部气体没有排除，而是塑件存在气泡缺陷，通常是与目的在分型面上有目的的设置几条排气槽。
该课题上盖件注塑模具是在根据企业实际生产，参考并学习模具相关书籍后完成的。注塑模具使用直流道侧边进料方式完成注塑，推出机构为推杆推出机构，是一个简单的一模两腔式模具。
塑件是用在动车座椅架侧边的上盖板件，所以对塑件的表面质量和材料性能有一定的要求，在拿到产品图纸以后，首先建立塑料制品的三维模型,再根据制品的三维模型进行模具结构设计及优化设计;接下来用Moldflow模拟分析软件对该笔记本电池盖的注射模具进行温度、填充、冷却、压力、流动等分析,应用分析结果进而评估和分析模型,从而对模具模型进行优化;在经过CAE评估分析及优化后,用UG软件做辅助制造CAM,可生成加工刀具轨迹,并进行加工刀具轨迹的仿真,从而,生成NC数控加工代码,控制数控机床完成模具的加工。采用CAD/CAE/CAM—体化技术,使塑料制品的模型设计、模具结构的设计、模具结构分析及优化、成型工艺的设计和加工都以3D数据为基础,实现数据的全相关共享,不仅极大地提高了设计制造的效率,也保证了质量,降低了成本。
【关键词】：注塑模，模流分析，分型，加工
第一章 绪论 1
1.1 模具概述 1
1.1.1模具用途 1
1.1.2我国模具发展现状 1
1.2 注塑模具的概述 1
1.3 模具CAD/CAE/CAM技术简介 3
1.4 注塑模具CAD/CAE/CAM技术 4
1.5 本篇塑料模具设计流程 4
1.6 本篇论文研究的内容及意义 5
第二章 上盖件工艺分析 6
2.1塑件分析 6
2.2 材料分析与选择 7
2.3 表面质量分析 8
2.4 脱模斜度分析 8
2.5 收缩率分析 9
2.6 计算注塑件的质量与体积 9
第三章 基于MOLDFLOW的CAE分析 10
3.1 注塑模CAE技术 10
3.2 MOLDFLOW简介 10
3.3 MOLDFLOW分析流程 11
3.4 基于MOLDFLOW的上盖板注塑件的分析 12
3.4.1 新建工程 12
3.4.2 导入CAD模型 12
3.4.3 划分网格 12
3.4.4 检查修补网格 12
3.4.5选择成型材料 13
3.4.6 浇注系统初步设置 13
3.4.7 浇注系统合理性分析 15
3.4.8 气穴分析 16
3.4.9 熔接痕分析 16
第四章 上盖板的模具设计 17
4.1型腔数目的确定 17
4.2 分型面确定 17
4.3 模仁设计 18
4.3.1 成型零件分膜 18
4.3.2 一模两腔布局 19
4.3.3 虎口 20
4.3.4 模仁修整 20
4.4 基于UG的模架设计 21
4.5 冷却系统的设计 23
4.6 浇注系统设计 24
4.6.1 主流道设计 25
4.6.2 浇口设计 26
4.6.3 分流道设计 26
4.7 脱模机构设计 27
4.7.1 推出机构设计 27
4.7.2 拉料杆设计 29
4.8 模具总装图 29
第五章 成型零件的加工 31
5.1 模具加工技术及其发展 31
5.2 UG在模具加工中的应用 31
5.3典型零件的加工 32
5.3.1 模仁加工 32
5.3.2 拆电极 36
5.3.3 电极加工 37
第六章 总结与展望 41
6.1 总结 41
6.2 展望 41
参考文献 42
谢 辞 44
第一章 绪论
1.1 模具概述
在工业生产中，装在压力机上的专用工具，通过压力把金属或者非金属材料生产出所需形状的产品，称之为模具。模具是人类社会发展到一定阶段的产物，用模具成型制品具有高效、质量好、原材料利用率高、操作便利等优点。工业生产和日常生活所需的大部分物品都是通过模具生产出来的，当前无论金属或非金属制品，特别是塑料制品都广泛的采用模具来成型[1、2]。
1.1.1模具用途
模具被广泛的运用到各个领域，如汽车、摩托车、家用电器、仪器、仪表、电子表等，这些领域中的百分之七十零件都要靠模具制造来生产，高批量生产的塑料、螺钉、螺母、和垫圈等标准件也需要模具来生产，工程塑料、橡胶、合金压铸、玻璃成型等更需要用模具来成型[3]。
1.1.2我国模具发展现状
自20实际70年代末，在政府的大力扶持下，我国已建立较为完整的模具工业体系，包括国家、行业和企业建立的模具研发机构，模具材料生产和供应体系，在全国各个省、自治区和直辖市中，广东、浙江、江苏及上海等省市的模具生产能力占全国总量的80%以上。
通过引进国际工业发达国家的设计、制造技术和自主创新，我国模具的技术水平有了明显的提高。随着CAD/CAE/CAM技术的普及，模具生产数字化技术已经进入部分企业，并获得了良好的效果。与发达国家相比，我国模具生产水平存在10-15年的差距。
国内制造业快速发展，受其影响，我国模具工业从改革开放的初期年产值20亿元人民币增加到如今的1550亿人民币。从1996年到2005年，连续十年增长率超过20%，考虑到有些模具没有进入贸易市场，我国模具的年产值应在1800亿人民币左右[4、5]。
1.2 注塑模具的概述
注塑模具也称注射模具，简称为注塑模，主要用于热塑性塑料制件的成型。由于注塑成型生产率高，容易实现自动化生产，所以注塑成型的应用最为广泛。近年来，随着注塑成型技术的发展，热固性塑料的注塑成型也得到了日益广泛的运用[6]。
注塑模可分为定模和动模两大部分，定模安装在注塑机的固定板上，动模安装在注塑机的移动版上，注射前，动模与定模闭合构成浇注系统和型腔，开模时，动模与定模分离，顶出制品。图1-1为简易注塑模具示意图。
（a）合模状态 （b）开模状态
根据塑件的形状，有些注塑模具还需设置滑块抽芯、斜顶和排气结构，根据模具各部分的作用，注塑模具可分为以下几部分[7]。
（1）成型零部件
动、定模部分有关组成型腔的零件。如成型塑件内表面的凸模和成型塑件外表面的凹模、模仁镶件、侧抽芯滑块头等。
（2）合模导向机构
合模导向机构是保证动模和定模在合模时准确对合，以保证塑件形状和尺寸的精度，并避免模具中其他零件发生碰撞和相互干涉。
（3）浇注系统
浇注系统是熔融塑料从注塑机喷嘴进入模具型腔所经过的流道，包括有主流道、分流道、浇口、及冷料穴。
（4）推出机构
将塑件从模具上脱离的装置，简称脱模机构。由推杆、推杆固定板、推板、拉料杆、复位杆组成。
（5）调温系统
为满足注塑成型对模具温度需求，分为加热和冷却系统，冷却系统一般在模具上开设水路，加热系统则是在模具内部或四周安装加热元件。
（6）排气系统
在注塑成型期间，防止因模具内部气体没有排除，而是塑件存在气泡缺陷，通常是与目的在分型面上有目的的设置几条排气槽。
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