液晶电视塑料支撑架注射成形工艺分析及模具设计开题报告
2020-02-20 10:31:15
1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1研究背景
支撑架是液晶电视的重要部件，其功能主要为支撑、固定液晶电视。
和其他传统手工加工方法相比,模具生产制成的产品具有很多优势,包括较高的生产率、较高的一致性、较高的精确度等。所以,在极大程度上,工业产品的经济效益、质量主要取决于模具。在当前社会新形势发展下,模具对工业新产品的开主要取决于模具。在当前社会新形势发展下,模具对工业新产品的开发能力起着较大的决定性作用,因此,模具被称为工业之母。
2. 研究的基本内容与方案
2.1基本内容及目标
1）支撑架实体建模。
2）支撑架3D数据的优化处理。
3）网格划分和处理。
4）Moldflow模流分析。
1材质及工艺参数设置；
2三套方案的最佳浇口位置设定；
3三套方案的浇注系统建立；
4填充时间的比较；
5V/P切换时压力、锁模力及注塑压力的比较；
6流动前沿温度比较；
7塑件顶出时的体积收缩率；
8熔接线位置的比较；
9气穴比较；
10支撑架各节点变形比较；
11确定最优浇注系统。
5）支撑架模具设计。
1确定型腔数目及配置；
2选择分型面；
3使用最优浇注系统；
4确定型腔、型芯的结构及固定方式；
5确定脱模推出机构的结构类型；
6确定导向机构的具体结构；
7确定排气机构；
8确定温度调节系统；
9绘制模具装配草图及部分结构零件图；
10制作3D动画演示。
6）模具试模及成型工艺优化。
1注塑机选择及参数设定；
2.2拟采用的技术方案及措施
1）产品工艺性能分析
①材料选择
PA66塑胶原料为半透明或不透明乳白色结晶形聚合物，具有可塑性。密度1．15g/cm3。熔点252℃。脆化温度-30℃。热分解温度大于350℃。 连续耐热80-120℃,平衡吸水率2．5%。能耐酸、碱、大多数无机盐水溶液、卤代烷、烃类、酯类、酮类等腐蚀，但易容于苯酚、甲酸等极性溶剂。具有优良的耐磨性、自润滑性，机械强度较高。但吸水性较大，因而尺寸稳定性较差。PA66是PA系列中机械强度最高、应用最广的品种,因其结晶度高,故其刚性、耐热性都较高。
本课题支撑架拟采用PA66材料。PA66-尼龙66的常见加工缺陷及解决办法如下表2.1：
| 缺陷 | 原因 | 解决方法 |
|
填充不足 |
·注射压力不足 ·注射速度慢 ·熔料温度低 ·排气不足 ·浇口过小 ·过胶圈磨损 | ·提高注射压力 ·提高注射速度 ·提高机筒温度 ·在未填满的部位加排气孔 ·扩大浇口尺寸或缩短浇口流道距离 ·检查过胶圈的磨损程度，及时更换 |
|
表面无光泽 |
·制品密度不足 ·填充速度慢 ·模具温度低 ·排气不良 | ·增加熔胶量，提高注射压力 ·提高机筒温度，提高注射速度 ·提高模具温度 ·充分排气 |
| 变色 | ·熔料温度过高 ·注射速度过快 | ·降低机筒温度、螺杆速度、背压 |
表2.1 PA66常见缺陷及解决方法
②支撑架模型建立
表2.2为保险杆尺寸参数表，图2.3为UG界面下的3D模型图。
表2.2 支撑架尺寸参数
| 外形尺寸 | 154.77mm×29.15mm×41.51mm | 投影 面积 | 5686.42mm2 | 体积大小 | 16665.7mm3 |
| 主体壁厚 | 2.0mm | 最大 壁厚: | 2.0mm | 最小壁厚 | 1.22mm |
图2.3 支撑架模型
③成型特性及条件
| PA66工艺参数 | ||||
| 注射机类型 | 螺杆式 | 模具温度/℃ | 60~120 | |
| 螺杆转速/(r·min-1) | 20~50 | 注射压力/MPa | 80~1300 | |
| 喷嘴 | 形式 | 自锁式 | 保压压力/MPa | 40~50 |
| 温度/℃ | 250~260 | 注射时间/s | 0~5 | |
| 料筒温度/℃ | 前段 | 255~265 | 保压时间/s | 20~50 |
| 中段 | 260~280 | 冷却时间/s | 20~40 | |
| 后段 | 240~250 | 成型周期/s | 50~70 |
表2.4 支撑架成型工艺设置
2）浇注系统建立
①在UG中将建好的零件图格式转换成stl格式，再导入Moldflow中，调用Generate mesh（网格生成）命令对模型进行网格划分，设置边长为1.5mm，公差为0.01mm，如图2.5所示：
图 2.5 网格划分状态
3本课题拟建立三套热流道浇注系统针对填充时间、V/P切换时压力、锁模力、注塑压力、流动前沿温度、塑件顶出时的体积收缩率、熔接线位置、气穴、保险杆各节点变形等因素确定最优浇注系统。如图2.6所示为建立的第一套浇注系统，其余两套系统将在此基础上进行优化，最终得出最优浇注系统。
图2.6 浇注系统
3）模具设计
1型腔数目、型芯结构确定
本零件主要从经济性确定。试制或小批时，一区单型腔或少型腔，大批量时采用多型腔。而支撑架是中等产量，中小塑件，因此采用一模四腔，即一次注射成型四个塑件，同时拟采用侧抽芯方式。
2分型面位置确定
为了便于脱模，分型面的位置应设在塑件断面尺寸最大的地方，还要不影响制品的外观。根据该塑件的结构特征，选定分型面，其位置如图2.7所示。
图2.7 支撑架塑件分型面
3确定脱模推出机构的结构类型
每次注射模在注射机上合模注射结束后，都必须将模具打开，然后把成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中脱出，完成推出脱模的机构称为推出机构或脱模机构。推出机构一般由推出、复位、导向三大元件组成。按推出元件的类别分类，推出机构可分为推杆推出、推管推出、推件板推出等。本课题拟采用推杆推出。
4确定导向机构的具体结构
在模具进行装配或成型时，合模导向机构主要用来保证动模和定模两大部分或模内其他零件之间准确对合，以确保塑料制件的形状和尺寸精度，并避免模内各零部件发生碰撞和干涉。合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种形式。本课题为中小型模具设计，拟采用导柱、导套导向机构。
5确定排气机构
注射成型中，若模具排气不良，型腔内气体受压将产生很大的压力，阻止塑料熔体快速充模，同时气体压缩产生高温，可能使塑料烧焦。在充模速率大、温度高、物料黏度低、注射压力大和塑件壁厚的情况下，气体在一定的压缩程度下会渗入塑件内部，造成气孔、组织疏松等缺陷。
本课题将利用moldflow进行模流分析等到的气孔等缺陷，针对这些缺陷确定排气的位置。
6确定模具温度调节系统
注射模具的温度对塑料熔体的充模流动、生产效率、塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。注射模具中设置温度调节系统的目的，是通过控制模具温度，使注射成型有良好的产品质量和较高的生产力。模具温度（模温）是指模具型腔和型芯的表面温度。不论是热塑性塑料还是热固性塑料的模塑成型，模具温度对塑料制件的质量和生产率都有很大的影响。本课题采用冷却水道的冷却方式和电热棒加热的加热方式。
7绘制模具装配草图及部分结构零件图
手工维制模具装配图及重要零件结构图。
8制作3D动画演示
运用3ds MAX软件进行三维动画展示模具机械结构，并且演示合模、注射充模、保压、冷却、开模、制品取出整个注塑流程。
3. 研究计划与安排
3进度安排
第1-2周：调研，查资料，完成开题报告，研究方案的确定；
第3-4周：阅读15篇中外参考文献（其中外文文献不少于3篇），并对支撑架进行初步的分析，完成开题报告；
4. 参考文献（12篇以上）
4．阅读的参考文献不少于15篇（其中近五年外文文献不少于3篇）
[1]塑料模具设计与制造 李学锋 机械工业出版社 2010
[2]塑料成型cae-moldflow应用基础 吴梦陵，张珑 电子工业出版社 2010
