塑料弯管模具型芯服役分析及模具钢选材研究

发布时间：2020-06-17 22:26

【摘要】：塑料弯管是热水器的重要组成部件,用于上下水及过滤杂质,生产塑料弯管模具的型芯失效,导致企业生产成本增大。为提高模具寿命、保证塑料产品的成型质量,本文以塑料弯管模具为研究对象,进行塑料弯管模具型芯服役分析,并选用几种常用塑料模具钢进行使用性能的相关试验,开展塑料模具选材及塑料模具钢性能研究。本文的主要研究内容和结论如下:根据塑料弯管图纸其三维模型,在Moldflow软件中建立注塑成型仿真模型并进行模流分析,在分析结果中得到注塑成型过程中型芯表面的温度、压力变化曲线。结合注塑成型分析结果,利用ANSYS软件对模具进行有限元分析,得到型芯表面的温度场及变形结果,分析结果表明型芯在其服役条件下可能出现的变形会对塑件成型质量造成一定影响。通过调研弯管模具工作条件、生产信息等,进行型芯的失效分析,探讨其失效的原因并提出改进措施。失效分析结果表明:型芯失效的原因是型芯表面加工不良,加工刀痕处在注塑成型工作环境下受到机械应力、压力、摩擦、冷热循环等出现应力集中,型芯工作过程中存在润滑不良、塑料硬质颗粒刮擦及升温软化等的共同作用下,导致开裂、变形及表面磨损失效。选用塑料模具钢设计并进行试验,对塑料模具钢的抗变形能力、耐磨性及冷热疲劳性能进行分析,综合各方面因素进行塑料模具钢的选材及性能研究。可得到结论:对塑料模具钢使用性能影响较大的性能参数是弹性模量、屈服强度及硬度,即塑料模具选材时可选用具有较高的强度和刚度、较高的耐磨性的塑料模具钢,研究结果可对塑料模具钢选材提供依据。本文采用计算机仿真模拟与试验方法相结合的方式对塑料模具钢选材及性能进行研究,所取得的结果具有工程应用价值。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ320.52;TG142.45
【图文】：

示意图,弯管,用途,示意图

本论文的研宄对象为塑料弯管模具，它是生产热水器用塑料弯管的一模四腔逡逑半自动开合模模具。模具生产的塑料弯管一端与塑料滤网接合，两个塑件组合用逡逑于上、下水及过滤杂质，塑料弯管及其用途如图１－２所示：逡逑Ｂｉｂ１逡逑ａ）塑料弯管逦ｂ）弯管用途逡逑ａ）邋Ｐｌａｓｉｔｃ邋ｃｕｒｖｅｄ邋ｄｉｐ邋ｔｕｂｅ逦ｂ）邋Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｕｒｖｅｄ邋ｄｉｐ邋ｔｕｂｅ逡逑图１－２弯管及其用途示意图逡逑Ｆｉｇ．卜２邋Ｃｕｒｖｅｄ邋ｄｉｐ邋ｔｕｂｅ邋ａｎｄ邋ｉｔ’ｓ邋ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ逡逑注塑过程中，在充填阶段注塑机将高温熔体注入弯管模具闭合型腔，待熔体逡逑冷却塑件成型后，动模内部的抽芯机构将型芯抽出，然后顶针顶出塑件并由工人逡逑取出，如此循环往复，塑料弯管模具爆炸图及抽芯机构如图１－３所示。逡逑３：霞呡逡逑ａ）模具爆炸图逦ｂ）模具抽芯机构逡逑ａ）邋Ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｍｏｌｄ邋ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ逦ｂ）邋Ｃｏｒｅ－ｐｕｌｌｉｎｇ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ逡逑图１－３模具爆炸图及抽芯机构示意图逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｍｏｌｄ邋ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｃｏｒｅ－ｐｕｌｌｉｎｇ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ逡逑塑料弯管模具使用过程中，发现其中一腔生产出的弯管不合格，弯管与滤网逡逑接合一端存在壁厚偏差且弯管内壁有水波纹等成型缺陷，经观察及检测后发现模逡逑具一腔的型芯失效

网格模型,三维模型

２．１．１塑料弯管注塑仿真模型建立逡逑（１）弯管３Ｄ模型逡逑塑料弯管实物如图２－ｌａ）所示，对塑料弯管产品图纸进行二次设计，去除不逡逑影响分析的倒角、厂家ｌｏｇｏ等微小结构，之后利用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件建立其三维模逡逑型。塑料弯管产品采用ＰＰ邋（聚丙烯）材料，由于材料热胀冷缩，建立三维模型时逡逑需对其进行缩放，ＰＰ材料的缩水率为１．６％，将尺寸放大１．０１６倍后，建立塑料逡逑弯管三维模型如图ｂ）所示。逡逑ａ）塑料弯管逦ｂ）三维模型逡逑ａ）邋Ｐｌａｓｔｉｃ邋ｃｕｒｖｅｄ邋ｄｉｐ邋ｔｕｂｅ逦ｂ）邋３Ｄ邋ｍｏｄｅｌ逡逑图２－１塑料弯管实物及其三维模型逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｐｌａｓｔｉｃ邋ｃｕｒｖｅｄ邋ｄｉｐ邋ｔｕｂｅ邋ａｎｄ邋ｉｔ’ｓ邋３Ｄ邋ｍｏｄｅｌ逡逑１３逡逑

【参考文献】