曲型支架板进行注塑模具设计说明

. . 摘要对曲型支架板进行注塑模具设计,以取代传统的机械加工方法。ABS由于具有良好的物理、化学、机械性能,并且易于注塑成型,因此选用ABS作为注塑材料。将几何作图法和Pro/Engineer软件分析法相结合,运用Pro/Engineer软件建立塑件实体模型,计算出塑件体积、质量和在分型面的投影面积；利用几何作图法初步确定浇口数目及位置。根据塑件生产要求及结构工艺性分析,采用一模四腔布局,侧浇口浇注。塑件呈阶梯型,采用两板式注塑模,阶梯型分型面。针对塑件上的四个孔,采用推杆推出机构,将推杆与型芯设计成一体。对模具总体结构、浇注系统、推出机构、冷却系统进行了合理的设计,对注塑机进行了校核,形成了一套完整的模具设计方案。联系QQ：598120552有全套资料 含CAD图纸关键词：曲型支架板；注塑模具；Pro/EngineerAbstract The curved support board was injection molded to replace the mechanical processing method. ABS,which has excellent physical、chemical and mechanical properties and easy to be injection molded, was selected as molding material. The mold was designed by using geometry diagram and Pro/Engineer software analysis methods. A 3 dimensional model of the part was built with Pro/Engineer software to get the volume and weight of the plastic parts and the projection area on the parting surface. The Gate number and position was first determined applying with geometry methods. According to the production requirements and the structure of the product, a four cavity, side gating system was used. 2-plate mold was adopted. The ladder type parting surface was applied. Based on the four holes in the part, the push rod institutions was used, the push rod and cores was designed as one part. The overall structural system、gating system、push rod institutions and cooling system of the mold were all reasonable designed, The injection machine was also checked, formed a complete mold design.Key words:support board; injection mold ; Pro/Engineer联系QQ：598120552有全套资料 含CAD图纸目录绪论4第1章塑件以及成型工艺性分析61.1 明确塑件设计要求61.2 塑件材料分析71.3 塑件成型工艺性分析71.4 明确塑件生产批量71.5 计算塑件体积和质量7第2章模具设计有关计算82.1 型腔工作尺寸的计算82.1.1型腔径向尺寸的计算82.1.2型腔壁厚尺寸计算92.2 型芯工作尺寸的计算92.2.1型芯径向尺寸的计算92.2.2型芯高度尺寸的计算102.2.3型芯中心距尺寸计算10第3章模具结构设计133.1 塑件分型面的选择133.2 初选注塑机型号和规格143.3 确定型腔数目163.4 浇注系统设计163.4.1主流道设计183.4.2分流道设计193.4.3冷料穴和拉料杆设计203.4.4浇口设计203.4.5浇口位置选择213.5 选择模架213.6 模具成型工作零件的结构设计233.6.1凹模结构设计233.6.2凸模结构设计233.6.3小型芯的结构设计243.7 结构零部件设计243.7.1支承零部件设计243.7.2动定模座板253.8 合模导向机构253.9 推出机构的设计263.9.1 推出力的计算263.9.2 推出机构设计273.10 排溢系统的设计293.11 加热和冷却方式的设计293.11.1冷却回路的尺寸确定293.11.2冷却系统的结构31第4章注射机参数校核314.1 型腔数量的校核314.2 最大注射量校核324.3 锁模力校核324.4 注射压力的校核324.5 模具与注射机安装部分相关尺寸校核324.5.1模具闭合高度校核324.5.2模具外形尺寸校核334.5.3 开模行程校核33总结34参考文献35联系QQ：598120552有全套资料 含CAD图纸绪论曲型支架板是汽车上的零件,起支承作用。目前大多曲型支架板都采用金属切削加工,成本较大,零件质量大,加工时间长。如果零件用塑件替换,采用注塑成型,由于塑料成本低,质量轻,注塑成型时间较短,明显优于金属加工方法。并且,一些工程塑料具有良好的机械和化学性能,甚至可以代替金属材料。本次设计内容为曲型支架板注塑模具设计。目的是用注塑生产工艺取代金属加工,实现曲型支架板快速成型。将几何作图法和Pro/Engineer软件分析法相结合,运用Pro/Engineer软件建立了塑件实体模型,计算出塑件体积、质量和在分型面的投影面积；利用几何作图法初步确定浇口数目及位置。根据塑件生产要求及结构工艺性分析,采用一模四腔布局,侧浇口浇注。塑件呈阶梯型,采用两板式注塑模,阶梯型分型面。针对塑件上的四个孔,采用推杆推出机构,将推杆与型芯设计成一体。对模具总体结构、浇注系统、推出机构、冷却系统进行了合理的设计,并对注塑机进行校核,形成了一套完整的模具设计方案。以节能、低碳、绿色、环保为理念的汽车轻量化设计是未来汽车发展的必然趋势,而汽车轻量化主要是通过材料轻量化和结构设计优化来实现。车用塑料在汽车轻量化方面的应用前景被看好。目前,世界上不少轿车的塑料用料已超过120kg/辆个别车型,如德国奔驰高级轿车的塑料使用量已经达到150kg/辆,国内一些轿车的塑料用量也已经达到90kg/辆。运用零件也越来越广泛,如：前后保险杠、仪表板、塑料油箱、进气歧管、通风管道等。目前,发达国家已将汽车塑料用量作为衡量汽车设计和制造水平的一个重要标志1。随着模具工业的快速发展,人们越来越多的采用新技术进行模具设计,以缩短生产周期,提高效益。传统的注塑模具设计主要依靠设计人员的直觉和经验,模具设计加工完成后,往往需要反复地调试才能正式投入生产,这种方式严重制约了新产品的开发,随着计算机技术的发展,越来越多的国家采用CAD/CAE技术来设计制造模具,现已发展出了3DCAD/CAE系统的标准软件2。目前,CAD/CAE、EMX软件及Moldflow等其它软件在模具设计中的应用也越来越广泛2-16。1.国内注塑模具发展现状17.CAD/CAM/CAE技术的一体化模具的计算机辅助设计与制造已经在很大程度上在很多模具制造企业得到应用与普及。目前,国内众多模具企业中,CAD/CAM技术已经广泛使用,但CAD/CAM/CAE一体化技术的应用还需要大力促进和推广。联系QQ：598120552有全套资料 含CAD图纸.满足汽车模具结构的大型化和复杂化要求采用新技术汽车工业的发展,促进了新款式、新车型的更新速度加快, 带动和提升了大型、复杂结构模具的设计与制造技术水平。面临汽车模具的开发周期越来越短、技术含量和制造精度越来越高的挑战,汽车覆盖件模具设计制造中近年来采用了许多新的技术,在工艺设计中大量应用模拟仿真技术成为不可缺少的工具。三维模具设计在国外已经是十分普遍的技术, 特别是应用在汽车覆盖件等大型、复杂模具设计中。国内一些大型汽车模具企业已经或正在逐步实现三维模具设计,与国外的技术水平差距在缩小。 .高速铣削在模具加工中的应用高速铣削在模具加工中得到推广应用,国外已经出现主轴转速达100 000r/min的高速铣,国内也有主轴转速达到60 000r/min的高速铣。刀具快速进给的速度可以达到 3040 m/ min,加工零件的表面粗糙度值达到 Ra10 um,形状精度达10um以下,可以加工材料硬度 60HRC 以上。高速铣削已经成为模具不可或缺的加工工具。 .热流道技术、气辅成型技术、高压注射技术在注射模中的应用热流道技术已在国内注塑企业中得到广泛应用。气辅注射成型是一项新的工艺,已在汽车和家电模具中得到应用。高压注射技术是气体辅助注射成型中的一项新的技术。 .纳米模具技术为微细成型提供了技术支持该技术在国内已有应用.逆向工程技术高速、高精度检测仪器的应用和数据处理技术的发展, 使得逆向工程在新产品开发、模具设计与制造中得到充分的发挥。.模具热处理与表面强化技术模具热处理技术主要从渗入单一元素向多元共渗、复合渗方向发展；由一般扩散向 CVD、PVD 离子渗入、离子注射方向发展,热处理手段向真空热处理发展,采用的覆膜有TiC、TiN、TA1N、CrN、W2C等,其它新的表面强度化技术也得到重视和应用,如激光强化、辉光离子氮化技术等。高能束激光相变硬化技术对汽车覆盖件模具特别有效,除提高模具型腔的表面硬度外,还能减小模具的变形, 因而提高产品质量。.模具制造业中的信息化与网络化技术华中科技大学的李德群、张宜生教授等在模具企业网络化模式方面作了相关的研究, 提出战略联盟、基于ASP模式的协同制造等。2.未来模具技术的发展重点我国模具技术的发展重点和行业今后需要提高的共性技术有：1提高模具设计的现代化、信息化、智能化和标准化水平,全面推广和应用三维设计、成形模拟和数字化制造技术、企业信息化管理技术。2建立在 CAM/ CAPP 基础上的先进模具加工技术和现代制造技术相结合,提高模具加工的自动化水平。3推广与普及信息化网络技术,集成PDM、ERP、MIS、系统与Internet平台,让模具公共信息服务平台真正发挥作用。4攻克超高速、超高精度模具的加工技术难关,模具精度达到0.001 mm,主轴转速超过100 000 r/min 的高速加工,完全实现镜面加工5重点发展大型、精密、复杂、组合、多功能复合模具和高速多工位级进模具。突破在航空航天、高速铁路、轨道交通、新能源等领域要求的高强、高速、高韧、耐高温、高耐磨性材料的成型工艺及模具制造上的技术难题。6积极参与模具行业国际化环境下的竞争,开发拥有自主知识产权、具有较高水平的模具设计、加工及管理软件,不断提高软件的智能化、集成化程度,并在各类模具企业中得到推广和应用。7符合发展低碳经济的节能、节材的模具制造技术、模具热处理、表面光整加工和表面处理新技术。8微纳米成型加工技术,考虑尺度效应、温度与环境效应的微成型模具的设计与加工技术。第1章 塑件以及成型工艺性分析1.1 明确塑件设计要求联系QQ：598120552有全套资料 含CAD图纸如图1.1所示为曲型支架板塑料件三维工程图。为阶梯形板件,零件上有四个通孔。该零件可用于汽车上支承件。表面要求一般。不允许有毛刺、飞边、凹陷、花纹、气泡等缺陷存在。 a b图1.1 塑件三维图各尺寸如图1.2所示。长度方向尺寸如孔3.025与孔3.6之间距离要求与其它零件配合紧密。尺寸3.6与尺寸3.025要求与其它零件装配后吻合。不允许出现凹凸不平的感觉。尺寸3.025要求严格。溢料、溢边在0.05mm以下,平面度为0.3mm,脱模斜度为1。直角公差为0.5。塑件壁厚均匀1.2mm。属薄壁塑件。ab图1.2 塑件二维图1.2 塑件材料分析塑件材料为ABS,成型收缩率为0.3%0.8%1。如成型条件适当,塑件尺寸可控制在一定公差范围内。ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物,因此ABS具有良好的综合力学性能。丙烯腈会使ABS有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度。丁二烯使ABS坚韧,苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS具有较高的抗冲击强度,且在低温下也不迅速下降；有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。ABS有一定的硬度和尺寸稳定性,易于成型加工,且易着色。ABS几乎不受酸、碱、盐及水和无机化合物的影响,溶于酮、醛、酯、氯代烃中,不溶于大部分醇类及烃类溶剂2。所以,塑料ABS满足塑件的成型技术要求。 1.3 塑件成型工艺性分析联系QQ：598120552有全套资料 含CAD图纸从给定的塑件产品图和技术要求可看出,塑件的形状为板型。有两级阶梯。壁厚1.2mm,脱模斜度为1。尺寸3.025要求较高,可通过提高模具制造精度和严格控制原材料和注射成型工艺参数来实现。其它尺寸精度为MT4级公差,符合成型工艺要求。塑件形状不规则,并且是阶梯形,增加模具设计和制造难度。对生产周期和塑件成型流动性有一定影响。塑件尺寸较小,不会出现充填不足。壁厚较薄,分布均匀,可以避免成型过程中产生气泡,缩孔,缩松等缺陷。1.4 明确塑件生产批量大批量生产。要求在三个月内完成50000件。1.5 计算塑件体积和质量该塑件材料为ABS,密度为1.081.2g/cm3 2,平均密度为1.14 g/cm3。用PRO/E画出三维实体,得到塑件体积0.5537 cm3。塑件的质量M塑=V塑=0.6312g。第2章 模具设计有关计算2.1 型腔工作尺寸的计算2.1.1型腔径向尺寸的计算v由公式,联系QQ：598120552有全套资料 含CAD图纸式中,Lm模具型腔径向基本尺寸； Ls塑件外表面的径向基本尺寸；塑料的平均收缩率；塑件外表面径向基本尺寸的公差；z模具制造公差。该塑件材料为ABS,收缩率为0.3%0.8%,其平均收缩率为0.55%。由于模具成型零件的制造精度直接影响塑件尺寸精度,一般成型零件工作尺寸的制造公差根据塑件公差而定。由表2.1,塑件基本尺寸范围为060mm,模具制造公差z为塑件公差的1/31/4,取1/3。模具成型零件的表面粗糙度取Ra=0.80.2um。表2.1 模具制造公差与塑件尺寸公差的比例关系1塑件基本尺寸L/mm/塑件基本尺寸L/mm/0601/31/42503501/61/7601501/41/53505001/71/81502501/51/6500以上1/91/101.模具设计与制造表9-2田光辉,林红旗主编,大学,2009.9例如塑件尺寸R4：型腔工作尺寸=41+0.55%3/40.18=3.887。所以,的型腔工作尺寸为。型腔径向尺寸如表2.2表2.2 型腔径向尺寸塑件基本尺寸L塑件公差 公式型腔工作尺寸公差zLm 100.19.9050.0334.50.094.390.03R40- 0.183.8870- 0.066.50.16.3860.03340.093.8870.039.50.19.4020.0330.50.080.3830.02750.094.8930.0370.16.8890.03380.17.8940.033塑件基本尺寸Ls 塑件公差 型腔工作尺寸公差zLm 30.082.90.02710.50.1210.3780.0414.50.1414.370.047390.2138.90.0710.080.8560.027R3+0.1602.774+0.0530R30- 0.162.7740-0.0532.1.2型腔壁厚尺寸计算由公式,式中,Hm模具型腔深度基本尺寸； Hs塑件突起部分高度基本尺寸；塑料的平均收缩率；塑件外表面径向基本尺寸的公差；z模具制造公差。联系QQ：598120552有全套资料 含CAD图纸型腔壁厚尺寸如表2.3表2.3 型腔壁厚尺寸塑件基本尺寸Hs 塑件公差 公式型腔壁厚尺寸公差zHm 1.30.081.20.0270.80.080.6980.0271.20.081.10.0272.50.082.4070.02720.081.9040.0272.2 型芯工作尺寸的计算2.2.1型芯径向尺寸的计算由公式,式中,lm模具型芯径向基本尺寸； ls塑件内表面的径向基本尺寸；塑料的平均收缩率；塑件内表面径向基本尺寸的公差；z模具制造公差。型芯径向尺寸如表2.4。表2.4 型芯径向尺寸塑件基本尺寸ls 塑件公差 公式型腔壁厚尺寸公差zlm 0-0.183.1770-0.060-0.183.7550-0.062.2.2型芯高度尺寸的计算由公式,式中,hm模具型芯高度基本尺寸； hs塑件孔或凹槽深度尺寸；塑料的平均收缩率；塑件内表面径向基本尺寸的公差；z模具制造公差。型芯高度尺寸如表3.5表2.5 型芯高度尺寸塑件基本尺寸hs 塑件公差 公式型腔壁厚尺寸公差zhm 1.20.081.3130.0272.2.3型芯中心距尺寸计算由公式,式中,Cm模具中心距基本尺寸； Cs塑件中心距基本尺寸；塑料的平均收缩率；塑件内表面径向基本尺寸的公差；z模具制造公差。型芯中心距尺寸如表2.6表2.6 型芯中心距尺寸塑件基本尺寸Cs 塑件公差 公式型芯中心距尺寸公差zCm 100.110.0550.0334.50.094.5250.03390.2139.2150.0750.095.0280.0310.081.0060.027型腔与型芯工作尺寸如图2.1。 型腔与型芯高度方向工作尺寸 型腔径向方向工作尺寸 型芯径向方向工作尺寸图2.1 型腔与型芯工作尺寸第3章 模具结构设计3.1 塑件分型面的选择分型面选择原则：1分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2分型面应使塑件留在动模部分。3分型面应有利于保证塑件外形质量和精度要求。4分型面应有利于保证塑件精度。5分型面应有利于型腔排气。6分型面应有利于模具的制造。7分型面应有利于侧向抽芯。方案1.分型面为平面,设在中间平面上。型腔位于动模板和定模板上,对塑件尺寸精度有影响。如图3.1a。联系QQ：598120552有全套资料 含CAD图纸方案2.根据塑件结构特点,分型面呈阶梯状,塑件位于定模一侧。分型面对尺寸精度影响较小。但塑件位于定模一侧,不易脱模。如图3.1b。方案3.分型面呈阶梯状,塑件位于动模一侧。分型面对尺寸精度影响较小,且塑件留在动模板上,易脱模。如图3.1c。 图3.1 分型面选择3.2 初选注塑机型号和规格1初步确定型腔数目 塑件结构较简单,要求三月生产5万件,每月按22个工作日,每个工作日的有效工作时间按7小时计算,则3个月的总共工作时间为1663200s,ABS材料的成型周期按55s计算,加上3%的废品率,则完成任务需要的时间t为555000013%2832500s给定时间少于2832500s,一模一腔不够,如果一模两腔,所需时间t为28325002=1416250s1663200s1416250s,满足生产要求。型腔数目大于等于两腔,即可满足生产需求。塑件结构较简单,型腔数目初定为一模四腔。2粗略计算浇注系统体积塑件采用侧浇口浇注系统,模具采用两板式结构,粗略计算浇注系统体积V浇=5.951 cm3,质量M浇=6.785g。联系QQ：598120552有全套资料 含CAD图纸3粗略计算一次注射所需总体积和总质量 计算一次注射所需总体积V=4V塑+V浇=5.951+0.55374=8.17cm3。计算一次注射所需总质量M=4M塑+M浇=40.6312+6.785=9.3g。4 初选注射机型号。由表3.11,塑料ABS选用注射机类型为螺杆式。表3.1如下：表3.1 常用塑料的注射工艺参数1塑料项目ABS高抗冲ABS耐热ABS电镀级ABS阻燃ABS透明ABS注射机类型螺杆式螺杆式螺杆式螺杆式螺杆式螺杆式螺杆转速/rmin-1306030603060206020503060喷嘴形式直通式直通式直通式直通式直通式直通式温度/180190190200190200150210180190190200料筒温度/前段200210200210200220210230190200200220中段210230210230220240230250200220220240塑料项目ABS高抗冲ABS耐热ABS电镀级ABS阻燃ABS透明ABS后段180200180200190200200210170190190200模具温度/507050806085408050705070注射压力/MPa70907012085120701206010070100保压压力/MPa507050705080507030605060注射时间/s353535043504保压时间/s153015301530205015301540冷却时间/s153015301530153010301030成型周期/s4070407040704090307030801.塑料成型工艺与模具设计表4.1部分曲华昌主编,高等教育2007.第2版由表3.22,选择注射机型号表3.2 部分国产注射机规格和性能2 型号项目XS-ZS-22XS-ZS-30XS-ZS-60XS-ZS-125G54-S200/400SZY-300额定注射量/cm330、203060125200400320螺杆直径/mm25、202838425560注射压力/MPa75、11511912212010977.5注射行程/mm130130170115160150注射方式双柱塞式双色柱塞式柱塞式螺杆式螺杆式螺杆式锁模力/kN25025050090025401500最大成型面积/cm39090130320645最大开合模行程160160180300260340模具最大厚度/mm180180200300406355模具最小厚度/mm606070200165285喷嘴圆弧半径/mm121212121812喷嘴孔直径/mm22444顶出形式四侧设有顶出,机械顶出四侧设有顶出,机械顶出中心设有顶出,机械顶出两侧设有顶出,机械顶出中心及上下两侧设有顶出,机械顶出动定模固定板尺寸/mm250280250280330340428458532634650520拉杆空间/mm235235190300260290290368400300合模方式液压-机械液压-机械液压-机械液压-机械液压-机械液压-机械液压泵流量/505070,12100,1250103.9,121压力/MPa6.56.56.56.56.57.0电动机功率/kW5.55.5111118.517螺杆驱动功率/kW45.57.8加热功率/kW1.752.75106.5机器外形尺寸/mm23408001460234085014603160850155033407501550470014001800530094018152.塑料成型工艺与模具设计表5.1部分曲华昌主编,高等教育2007.第2版初选注射机型号为SZY-300。相关参数如下：注射机最大注射量：125cm 锁模力：900kN注射压力：120MPa 最小模具厚度：200mm最大模具厚度：300mm 模板行程：300mm注射机定位孔直径：100mm 注射机拉杆间距：260mm290mm喷嘴前端孔径：4mm 喷嘴球半径：SR12mm合模方式：液压-机械 推出形式：两侧推出；中心距：230mm3.3 确定型腔数目1.按注射机最大注射量确定型腔数目式中k注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8；mn注射机最大注射量,cm3或g； mj浇注系统凝料量,cm3或g；m单个塑件的体积或质量,cm3或g。即=169.8联系QQ：598120552有全套资料 含CAD图纸17 / 17