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CAD/CAE技术在大型注塑模具设计中的应用研究

作　者: 柳鹏
导　师: 尹清珍
学　校: 青岛科技大学
专　业: 机械制造及自动化
关键词: 大型注塑模具模具CAE优化 MoldFlow 汽车后保险杠模具CAD设计 Unigraphics
分类号: TQ320.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 423次
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内容摘要

模具工业在国民经济中占有非常重要地位。模具技术的进步,不仅关系到机械产品的开发和应用,还影响到汽车、家用电器、电子、化工等新产品、新技术的开发和应用。大型注塑模具的设计制造技术在这方面的影响更为突出。针对大型注塑模具设计制造中遇到的各种问题。例如传统大型模具设计在理论上缺乏依据,流道系统的平衡以及冷却质量无法保证,制件的翘曲变形、气穴以及成型周期无法预测等等。本文通过总结大型注塑模具的设计原理和设计方法,并通过CAD/CAE软件实现了大型模具的的三维设计以及模具结构和注塑工艺的一系列优化。本文通过利用Unigraphis(简称为UG)CAD设计软件的建模模块和Mold Wizard模块实现了产品和模具结构的三维设计。并通过专业的模具CAE分析软件MoldFlow对模具结构实现了设计—分析—优化—再设计修改的循环的设计过程。本文所做的主要工作如下:1.查阅了大量关于大型注塑模具设计以及CAD/CAE技术在大型注塑模具设计中应用的资料,分析了国内外CAD/CAE技术在模具设计中应用的现状及发展趋势。针对大型注塑模具的设计特点,提出了大型注塑模具具体的设计准则。并通过流变学以及传热学计算公式,对汽车后保险杠大型塑件的浇注系统和冷却传热系统的尺寸进行了初步确定。为后续CAE分析以及CAD设计做好了准备。2.对注塑模CAE技术的内容和功能做了详细的介绍,并应用注塑模具分析软件MoldFlow软件对注塑模具浇口位置以及数量进行优化分析,最终确定最佳的浇口位置和数量。3.针对通过经验公式初步设计出的冷却系统,运用MoldFlow/Cool分析模块进行了模拟优化,并针对分析结果对冷却系统进行了合理的优化,重新设计了模具冷却的结构,从而得到比较合理的冷却系统。4.通过MoldFlow/Warp分析模块,对后保险杠制件成型后的翘曲情况进行了模拟,找出造成制品翘曲过大的原因,提出了有针对性的解决措施,对注塑模具的成型工艺进行了优化,从而解决了制品成型后翘曲过大的问题。5.在对模具的成型工艺以及整体结构确定以后,通过UG的建模模块和Mold Wizard模块对模具进行三维设计,针对大型模具结构非常复杂的特点,通过以上两个模块的有机结合,并灵活运用其中的各项命令。最终实现了汽车后保险杠模具的整体三维设计。通过将CAD/CAE技术引入注塑模具设计尤其是大型注塑模具的设计中,能够在很大程度上提升产品的质量,提高生产效率。为生产出优质的模具打下了坚实的基础。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-13
第一章绪论  13-25
  1.1 本课题研究的目的和意义  13-14
    1.1.1 模具工业的概况  13-14
    1.1.2 模具工业对社会经济发展的重要作用  14
  1.2 模具技术国内外的发展以及研究现状  14-22
    1.2.1 国内外注塑模具技术的研究现状  14-16
    1.2.2 注塑模 CAD/CAE/CAM 系统国内外的研究现状、及发展趋势  16-22
      1.2.2.1 注塑模 CAD/CAE/CAM 系统概述以及国内外研究现状  16-18
      1.2.2.2 注塑模CAD/CAE 设计流程  18-20
      1.2.2.3 注塑模CAD/CAE 系统的优越性  20-22
  1.3 大型注塑模具设计  22-23
    1.3.1 大型注塑模具设计难度  22
    1.3.2 大型注塑模具设计  22-23
  1.4 课题研究的主要内容及创新  23-25
第二章模具结构以及组成  25-45
  2.1 注塑模设计中的主要问题  25-26
  2.2 注塑模的典型结构概述  26-27
  2.3 注塑机的确定以及相关工艺参数的校核  27-28
    2.3.1 注塑机规格以及模具型腔数的确定  27-28
  2.4 注塑模成型零部件的设计计算  28-37
    2.4.1 成型零部件设计  28-31
      2.4.1.1 型腔分型面的设计  29-30
      2.4.1.2 成型零件的结构设计  30-31
    2.4.2 型腔以及型芯尺寸计算  31-36
    2.4.3 成型零部件设计  36-37
  2.5 注塑模冷却系统设计计算  37-44
    2.5.1 冷却系统概述  37-38
    2.5.2 冷却系统设计原则  38-40
    2.5.3 注塑模冷却系统尺寸初步计算  40-44
  2.6 本章小结  44-45
第三章大型注塑模具的设计原理与应用  45-56
  3.1 大型注塑模具的定义  45
  3.2 大型注塑模具的设计特点  45-47
  3.3 大型注塑模具的流变学设计  47-52
    3.3.1 模具浇注系统设计  47
      3.3.1.1 热流道模具介绍  47
    3.3.2 热流道模具浇注系统尺寸的计算  47-52
      3.3.2.1 主流道截面尺寸  49
      3.3.2.2 分流道截面尺寸  49-50
      3.3.2.3 冷流道截面尺寸  50-51
      3.3.2.4 浇口截面尺寸  51-52
  3.4 模腔压力校核  52-54
  3.5 本章小结  54-56
第四章基于 Moldflow 的大型注塑模具 CAE 分析  56-88
  4.1 模具CAE 分析简介  56-59
    4.1.1 模具CAE 分析介绍  56-57
    4.1.2 Moldflow 软件概述  57
    4.1.3 Moldflow/MPI 软件功能模块  57-59
  4.2 汽车后保险杠制件注塑过程中出现的缺陷分析  59-60
  4.3 MoldflowCAE 分析前处理  60-67
    4.3.1 模型的转换和导入  61-62
    4.3.2 网格的划分和处理  62-67
      4.3.2.1 网格的划分  62-65
      4.3.2.2 网格的处理  65-67
  4.4 浇口最佳位置以及数量分析  67-76
    4.4.1 浇口最佳位置预分析  67-70
      4.4.1.1 制件材料以及成型工艺参数的选择  67-70
      4.4.1.2 保险杠预分析浇口最佳位置  70
    4.4.2 最佳浇口位置以及数量的确定  70-72
    4.4.3 填充模拟结果以及分析  72-76
  4.5 冷却系统模拟分析  76-81
    4.5.1 MPI／Cool 分析简介  76-77
    4.5.2 MPI/Cool 分析的作用  77-78
    4.5.3 MPI／Cool 冷却分析步骤以及结果分析  78-81
  4.6 制件翘曲模拟分析  81-87
    4.6.1 引起制件翘曲的原因分析  81-82
    4.6.2 MPI／Warp 翘曲分析次序  82
    4.6.3 MPI／Warp 翘曲分析  82-87
  4.7 本章小结  87-88
第五章基于 UG NX4.0 的注塑模具 CAD 设计  88-109
  5.1 注塑模具CAD 设计  88-93
    5.1.1 注塑模具 CAD 设计流程  88-89
    5.1.2 UG 在制品以及模具设计中 CAD 设计中的应用  89-91
      5.1.2.1 UG 概述  89
      5.1.2.2 UG 功能简介  89-90
      5.1.2.3 UG 软件应用特点  90-91
    5.1.3 UG/Mold Wizard 工具介绍及应用  91-93
      5.1.3.1 UG/Mold Wizard 简介  91-92
      5.1.3.2 UG/Mold Wizard 模块设计步骤  92-93
  5.2 汽车后保险杠注塑模具CAD 设计  93-108
    5.2.1 汽车后保险杠制件三维设计  93-94
    5.2.2 产品模型准备  94-97
    5.2.3 分型线以及分型面的设计  97-99
      5.2.3.1 分型线的设计  97-98
      5.2.3.2 分型面的设计  98-99
    5.2.4 模具型腔和型芯的生成  99-101
    5.2.5 侧向分型抽芯机构以及滑块的设计  101-107
    5.2.6 模具的整体结构以及动作原理  107-108
  5.3 本章小结  108-109
结论与展望  109-111
  结论  109-110
  展望  110-111
参考文献  111-115
致谢  115-116
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果  116-118

CAD/CAE技术在大型注塑模具设计中的应用研究

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