玩具汽车后视镜模具的设计论文32471.doc

1 毕 业 设 计 说 明 书 题 目 玩具汽车后视镜模具的设计 专 业 模具设计与制造 玩具汽车后视镜模具的设计 目录 摘要 4 前言 4 绪论 4 1. 塑件的工艺分析 4 1.1 塑件的成型工艺性分析 4 1.1.1 塑件材料 abs 的使用性能 5 1.1.2 塑件材料 abs 的加工特性 5 1.2 塑件的成型工艺参数确定 .6 2 2 模具的基本结构及模架选择 .6 2.1 型芯型腔尺寸的计算 13 2.1.1 型腔径向尺寸 .13 2.1.2 型腔深度尺寸 13 2.1.3 型芯径向尺寸 14 2.1.4 型芯高度尺寸 14 2.1.5 型腔结构 12 2.1.6 型芯结构 12 2.1.7 确定成型方法 6 2.1.8 型腔布置 .7 21.9 确定分型面 7 2.2 选择模架 .7 2.2.1 模架的结构 7 2.2.2 模架安装尺寸校核 7 2.3 模具的基本结构 6 2.3.1 浇注系统 .8 2.3.2 顶杆 .8 2.3.3 抽芯机构 .9 2.3.4 弹簧 2.3.5 模具加热 .15 2.3.6 模具冷却 .15 3 模具主要零件图及加工工艺规程 16 4.1 模具定模板零件图及加工工艺规程 .16 3 4.2 模具侧滑块零件图及加工工艺规程 .17 4.3 模具动模板（型芯固定板）零件图及加工工艺规程 .18 4 模具总装图及模具的装配、试模 19 5.1 模具的安装试模.19 5.2. 试模前的准备 19 5.3 模具的安装及调试 20 5.4 试模 .21 5.5 检验 21 5 排气系统的设计.22 6 参考文献 摘 要：模具，简而言之，是用来成型物品的工具。这种工具有各种零件构成，不同的模具由不 同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。本论文主要内容为玩具车 后视镜注塑模具设计。首先通过 ug 获得产品部件的外型实体模型，经过大量的计算完成塑件的工艺分析， 确定，分型线，分型面，应用 moldwizard 进行分模和模架的加载，通过查阅资料完成浇口、流道、顶针、 弹簧、滑块和侧抽心、侧抽心定位系统、水道的设计。还对模具的排气系统进行了设计。在总结模具主要 零件图及加工工艺规程，最后通过试模看是否有没考虑的地方，经过多次的试模修模试模修模最终得出最 好的设计方案。 4 关键词：ug； moldwizard；模具设计 前言： 随着社会的发展，人们对生活产品的要求也越来越广。其中包括种类丰富的 塑料产品，例如：一些电器材料、厨房用具、生活用品。不但种类多而且小形状多样。注塑 模具设计可以根据人们的具体要求进行产品的尺寸设计，最大程度的满足了用户的需求。因 此注塑模具设计成了当今社会发展必不可缺少的行业。目前世界上塑料的体积产量已经赶上 和超过了钢铁，成为当前人类使用的第一大类材料。我国的塑料工业正在飞速发展，塑料制 品的应用已经深入到国民经济的各个部门，塑料制品与模具设计是塑料工程中的重要组成部 分，是塑料工业中不可缺少的环节。塑料成型模具是成型塑料制品的工具。从 2011 年我国模 具进口的海关统计资料可知,塑料模具占据了模具进口总量的 57%,而注塑成型模具在整个塑 5 料模具中占有很大的比例.注塑成型模具设计的好坏,决定着注塑成型制件的质量优劣及成品 率高低,也就是说,是否能加工出优质价廉的塑料制件,在很大程度上要靠注塑成型模具设计的 合理性和先进性来保证. 现代塑料制件生产中,合理的注塑成型工艺,先进的注塑成型模具及高精度,高效率的注塑 设备是当代塑料成型加工中必不可少的三个重要因素,缺一将一事无成.本文以玩具车后视镜 盖为例，介绍了注塑模具设计流程，该流程包括工艺分析，选择注塑机，确定成型方案，最 后对该注塑机进行必要的工艺参数校核。下面就对该实例进行详细论述。 近年来，我国自主开发的塑料模 cad/cam 系统有了很大发展，主要研究所开发的 ug 系统、华中理工大学开发的注塑模 hsc5.0 系统及 cae 软件等，这些软件具有适应国内模具 的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具 cad/cam 技术创造了良 好条件。普及和提高 cadcaecam 技术的应用，是模具设计制造走向现代化的必由之 路。这里我应用了 ug6.0 来完成了玩具车后视镜模具 cad 和模具 cae。 6 1 塑件的工艺分析 1.1 塑件的成型工艺性分析 塑件图 产品材料：abs 塑件尺寸：如图所示 塑件要求：1.件壁厚均匀，不允许有裂纹和变形缺陷。 2.脱模斜度 15 度 3.未注圆角 r2r5 1.1.1 塑件材料 abs 的使用性能 综合性能较好，冲击韧度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性、电气性能良好；易于 成形和机械加工，与有机玻璃的熔接性良好，可作双色成形塑件，且表面可镀铬。适于制作 一般机械零件、减摩耐磨零件、传动零件和电信结构零件。 1.1.2 塑件材料 abs 的加工特性 无定型塑料，其品种很多，各品种的机电性能及成形特性也各有差异，应按品种确定成形 方法及成形条件。 7 吸湿性强，含水量应小于0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干 燥。 流动性中等，溢边料0.04 mm左右（流动性比聚苯乙烯，as差，但比聚碳酸酯、聚氯乙烯 好）。 比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更 宜取高）。料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为250左右，比聚苯乙烯 易分解），对要求精度较高塑件，模温宜取5060，要求光泽及耐热型料宜取6080。 注射压力应比加工聚苯乙烯稍高，一般用柱塞式注塑机时料温为180230，注射压力为 100140 mpa，螺杆式注塑机则取160220，70 100 mpa 为宜。 模具设计时要注意浇注系统，选择好进料口位置、形式。推出力过大或机械加工时塑件表 面呈现“白色”痕迹（但在热水中加热可消失）。脱模斜度宜取2以上。 1.2 塑件的成型工艺参数确定 查手册得到 abs 塑料的成型工艺参数： 适用注射机类型 螺杆式 密度 1.02 1.16g/cm 3； 收缩率 0.3 0.8 % ； 预热温度 80c 85c，预热时间 2 3 h ； 料筒温度 后段 150c170c，中段 165c180c，前段 180c200c； 喷嘴温度 170c 180c； 模具温度 50c 80c； 注射压力 60 100 mpa ； 成型时间 注射时间 20 90s ，保压时间 0 5s ，冷却时间 20 120s 。 2 模具的基本结构及模架选择 2.1.型芯型腔尺寸的计算 取 abs 的平均成型收缩率为 0.6 %，塑件未注公差按照 sj1372 中 5 级精度公差值选取。 8 2.1.1 型腔径向尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的 1 / 6；模具的制造公差 z = /3；取 x=0.6。 1） 75. 6-0.52 1=0.52mm scp=（0.003+0.008 ）/2=0.0055 =（1+0.0055）75.60.60.52 +0.17mm =75.70+0.17mm 2） 25.94-0.46 =（1+0.0055）640.60.46 +0.15mm =64.08+0.15mm 2.1.2 型腔深度尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的 1 / 6；模具的制造公差 z = /3；取 x=0.63。 5.2+0.44 5.64-0.44mm =（1+0.0055）5.640.630.44 +0.14mm =5.95+0.14mm 2.1.3 型芯径向尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的 1 / 6；模具的制造公差 z = /3；取 x=0.7。 1） 52-0.46 51.54+0.46mm =（1+0.0055）51.540.70.46 -0.15mm =52.15-0.15mm 2） 6.5 +0.48 =（1+0.0055）6.50.70.48 -0.16mm =6.87-0.16mm 9 2.1.4 型芯高度尺寸 模具最大磨损量取塑件公差的 1 / 6；模具的制造公差 z = /3；取 x=0.5。 1）16.6 +0.58 =（1+0.0055）16.60.630.58 -0.19mm =17.06-0.19mm 2）26.36 +0.8 =（1+0.0055）26.360.630.80 -0.26mm =27.01-0.26mm 2.1.5 型腔结构 型腔由定模板、中间板、动模板和滑块共四部分组成。定模板、中间板和滑块构成塑件 的侧壁，点浇口开定模上，这样使加工方便，有利于型腔的抛光。定模板中心开有冷却水孔， 用来强制冷却工件和型芯。 2.1.6 型芯结构 型芯由动模板上的孔固定。型芯与动模板配合，增加模具寿命。另外，这种配合可以减 少动模板在运动时与型芯之间的磨损。 10 2.1.7 确定成型方法 塑件采用注射成型法生产。使用点浇口成型。 2.1.8 型腔布置 塑件形状较简单，重量较轻，生产批量较大。所以应使用多型腔注射模具。考虑到塑件 的侧面有 4 mm 的圆孔，需侧向抽芯，所以模具采用一模四腔、平衡布置。这样模具尺寸 较小，制造加工方便，生产效率高，塑件成本较低。其布置如图所示。 11 2.1.9 确定分型面 塑件分型面的选择应保证塑件的质量要求，因此分型面选择两个分型面，这样的选择使 塑件便于取出，塑件大部分外表面光滑，同时侧向抽芯容易，而且塑件脱模方便。因此塑件 选择如图所示。 分型面选择 2.2 选择模架 2.2.1 模架的结构 2.2.2 模架的结构 12 lkm-pp 细水口系统 模具外型尺寸为，长 600mm、宽 400mm、高 410mm，小于注射机拉杆间距和最大模 具厚度，可以方便地安装在注射机上。 2.3 模具的基本结构 13 2.3.1 浇注系统 塑件采用点浇口成型，其浇注系统如图所示。 点浇口直径为 3.6mm，侧浇口长度为 8mm，头部球 r1.52 mm。 分流道设计：采用半圆截面流道，其半径 r 为 3 3.5mm。长度为 20mm 主流道设计：为了使原料到达各产品的时间一致，主流道设计成两个 90 度的圆弧与之相 连，如图。 14 2.3.2 推出方式 选择推杆推出机构完成塑件的推出。如图：head-type 选择 5 号，便于模具顶针的准 确拆装. 15 2.3.3 抽芯机构 塑件的侧面有 4 mm 的圆孔，因此模具应有侧向抽芯机构，由于抽出距离较短，抽出力 较小，所以采用斜导柱、滑块抽芯机构。斜导柱装在定模板上，滑块装在动模板上。 滑块的定位机构：使再次合模斜导柱和导套准确的定位。 2.3.4 弹簧 16 为了使产品自动定出，设计了弹簧，参数如图。 17 2.3.5 模具加热 一般生产 abs 材料塑件的注射模具不需要外加热。 2.3.6 模具冷却 模具的冷却分为两部分，一部分是型腔的冷却，另一部分是型芯的冷却。 型腔的冷却是由在定模板上的 8mm 的冷却水道完成，如图 2.2.7 选择成型设备 注射机型号的确定： （1）注射量计算 =1.021.16g/cm3 v 塑=52442.29mm3=52.44cm3 m 塑=v 塑=52.44 1.02g=53.49g （2）系统凝料体积的初步估算 v 总=v 塑（1+0.2） 2=52.44 1.2 2cm3 =125.86cm3 （3）选择注塑机 由 v 总=125.9cm3 再由式 v 公=v 总/0.8 查询塑料成型工艺与模具设计初选公称注射量为 250cm3 注射机型号为 xs-zy-250 其有关参数为： 18 理论注射量 ：250 cm3 ； 注射压力 ： 130mpa ； 注射速率： 110/g.s-1 锁模形式 ：增压式 锁模力 ：1800kn ； 模具厚度： 200 350mm ； 最大开合模行程 ： 500mm ； 喷嘴圆弧半径 ：12 mm ； 喷嘴孔直径： 23mm ； 拉杆间距：448 370mm 。 （4）注塑机相关参数的校核 1.注射压力的校核 abs 的注射压力为 80110mpa 取 p=100mpa 该注射机的公称注射压力 p 公=130mpa，注射压力安全系 k=1.251.4 取 k=1.25 则 kp=1.25100=125130mpa=p 公 所以注射剂注射压力合格 2.锁模力校核 a .塑件在分型面上的投影面积 a 塑则 a 塑= r2 2=3.14（75.6/2）2=4487mm2 b.浇注系统在分型面上投影 a 浇 由 a 浇=0.20.5a 塑，取 a 浇=0.2 a 塑 c . a 总 =（a 浇+a 塑）n（腔数）=21.24487mm2=10768.8mm2 d.模具型腔内的胀形力 p 模=p 注射（ 0.20.4）=2652mpa ，取 40n f 胀=a 总 p 模=10768.8 40n=430.75kn 由于 f 锁=1800n，k=1.11.2，取 k=1.2 则 kf 胀=1.2430.75kn=516.9knfs 锁 所以注射剂锁模力合格 19 3. 模具主要零件图及加工工艺规程 3.1 模具定模板零件图及加工工艺规程 定模板的加工工艺： （1）以基准角定位，加工 75.6+0.17mm 的型腔孔，可以采用坐标镗床或加 工中心完成。 （2）以基准角定位，加工宽 32mm、长 40mm、深 25mm 及宽 10mm、深 20.66-0.23mm 的装配侧滑块孔，可以采用铣床或加工中心完成。 （3）以基准角定位，加工宽 32mm、长 20mm、深 40mm 的斜楔装配孔及 其上的 m10 螺钉沉孔，可以采用铣床和钻床完成。 （4）钳工研配侧滑块和斜楔。 （5）将侧滑块装入定模板侧滑块孔内锁紧固定，共同加工 15mm 的斜导 柱孔，可以采用铣床或钻床完成。 （6）以基准角定位，加工 4- 16mm 孔，可以采用钻床或铣床完成。 20 （7）加工 2- 10mm 冷却水孔，由钻床或深孔钻床完成。 3.2 模具动模板（型芯固定板）零件图及加工工艺规程 动模板（型芯固定板）零件图如图所示。 动模板（型芯固定板）零件图 动模板（型芯固定板）加工工艺如下： （1）以基准角定位，加工 52+0.02mm 的型芯固定孔，可以采用坐标镗床或加工中心 完成。 （2）以基准角定位，加工 4-16mm 孔，可采用镗床或钻床完成。 （3）钳工装配型芯。 4 模具总装图及模具的装配、试模 4.1 模具的安装试模 试模是模具制造中的一个重要环节，试模中的修改、补充和调整是对于模具设计的补充。 21 4.2 试模前的准备 试模前要对模具及试模用的设备进行检验。模具的闭合高度，安装与、于注射机的各个 配合尺寸、推出形式、开模距、模具工作要求等要符合所选设备的技术条件。检查模具各滑 动零件配合间隙适当，无卡住及紧涩现象。活动要灵活、可靠，起止位置的定位要正确。各 镶嵌件、紧固件要牢固，无松动现象。各种水管接头、阀门、附件、备件要齐全。对于试模 设备也要进行全面检查，即对设备的油路、水路、电路、机械运动部位、各操纵件和显示信 号要检查、调整，使之处于正常运转状态。 4.3 模具的安装及调试 模具的安装是指将模具从制造地点运至注射机所在地，并安装在指定注射机的全过程。 模具安装在注射机上要注意以下方面： 1）模具的安装方位要满足设计图样的要求。 2）模具中有侧向滑动结构时，尽量使其运动方向为水平方向。 3）当模具长度与宽度尺寸相差较大时，应尽可能使较长