Word版可编辑-曲型支架板进行注塑模具设计精心整理.doc

摘要摘要 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 联系联系 QQQQ 598120552598120552 有全套资料有全套资料 含含 CADCAD 图纸图纸 关键词 曲型支架板 注塑模具 关键词 曲型支架板 注塑模具 Pro EngineerPro Engineer Abstract 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 联系联系 QQQQ 598120552598120552 有全套资料有全套资料 含含 CADCAD 图纸图纸 目录 绪论绪论4 4 第第 1 1 章章 塑件以及成型工艺性分析塑件以及成型工艺性分析6 6 1 1 明确塑件设计要求 6 1 2 塑件材料分析 7 1 3 塑件成型工艺性分析 7 1 4 明确塑件生产批量 7 1 5 计算塑件体积和质量 7 第第 2 2 章章 模具设计有关计算模具设计有关计算 8 8 2 1 型腔工作尺寸的计算 8 2 1 1 型腔径向尺寸的计算 8 2 1 2 型腔壁厚尺寸计算 9 2 2 型芯工作尺寸的计算 9 2 2 1 型芯径向尺寸的计算 9 2 2 2 型芯高度尺寸的计算 10 2 2 3 型芯中心距尺寸计算 10 第第 3 3 章章 模具结构设计模具结构设计1313 3 1 塑件分型面的选择 13 3 2 初选注塑机型号和规格 14 3 3 确定型腔数目 16 3 4 浇注系统设计 16 3 4 1 主流道设计 18 3 4 2 分流道设计 19 3 4 3 冷料穴和拉料杆设计 20 3 4 4 浇口设计 20 3 4 5 浇口位置选择 21 3 5 选择模架 21 3 6 模具成型工作零件的结构设计 23 3 6 1 凹模结构设计 23 3 6 2 凸模结构设计 23 3 6 3 小型芯的结构设计 24 3 7 结构零部件设计 24 3 7 1 支承零部件设计 24 3 7 2 动定模座板 25 3 8 合模导向机构 25 3 9 推出机构的设计 26 3 9 1 推出力的计算 26 3 9 2 推出机构设计 27 3 10 排溢系统的设计 29 3 11 加热和冷却方式的设计 29 3 11 1 冷却回路的尺寸确定 29 3 11 2 冷却系统的结构 31 第第 4 4 章章 注射机参数校核注射机参数校核3131 4 1 型腔数量的校核 31 4 2 最大注射量校核 32 4 3 锁模力校核 32 4 4 注射压力的校核 32 4 5 模具与注射机安装部分相关尺寸校核 32 4 5 1 模具闭合高度校核 32 4 5 2 模具外形尺寸校核 33 4 5 3 开模行程校核 33 总结总结3434 参考文献参考文献3535 联系联系 QQQQ 598120552598120552 有全套资料有全套资料 含含 CADCAD 图纸图纸 绪论绪论 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 1 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 联系联系 QQQQ 598120552598120552 有全套资料有全套资料 含含 CADCAD 图纸图纸 2 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 3 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 30 40 m min 加工零件的表面粗糙度值达到 Ra 10 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 4 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 5 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 6 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 7 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 8 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 第第 1 1 章章 塑件以及成型工艺性分析塑件以及成型工艺性分析 1 1 明确塑件设计要求联系联系 QQQQ 598120552598120552 有全套资料有全套资料 含含 CADCAD 图纸图纸 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 a b 图图 1 2 塑件二维图塑件二维图 1 21 2 塑件材料分析塑件材料分析 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联系 QQQQ 598120552598120552 有全套资料有全套资料 含含 CADCAD 图纸图纸 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 41 4 明确塑件生产批量明确塑件生产批量 大批量生产 要求在三个月内完成 50000 件 1 51 5 计算塑件体积和质量计算塑件体积和质量 该塑件材料为 ABS 密度为 1 08 1 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 6312 g 第第 2 2 章章 模具设计有关计算模具设计有关计算 2 12 1 型腔工作尺寸的计算型腔工作尺寸的计算 2 1 12 1 1 型腔径向尺寸的计算型腔径向尺寸的计算 v v 由公式 联系联系 QQQQ 598120552598120552 有全套资料有全套资料 含含 CADCAD 图纸图纸 z z sm LSL 0 0 4 3 1 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 S 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 0 60mm 模具制 造公差 z为塑件公差 的 1 3 1 4 取 1 3 模具成型零件的表面粗糙度取 Ra 0 8 0 2um 表表 2 1 模具制造公差模具制造公差 与塑件尺寸公差与塑件尺寸公差 的比例关系的比例关系 1 塑件基本尺寸 L mm 塑件基本尺寸 L mm 0 601 3 1 4250 3501 6 1 7 60 1501 4 1 5350 5001 7 1 8 150 2501 5 1 6500 以上1 9 1 10 1 模具设计与制造 表 9 2 田光辉 林红旗主编 北京大学出版社 2009 9 例如塑件尺寸 R4 型腔工作尺寸 4 1 0 55 3 4 0 18 3 887 mm 所以 的型腔工作尺寸为 0 18 0 4 R 0 06 0 887 3 型腔径向尺寸如表 2 2 表表 2 2 型腔径向尺寸型腔径向尺寸 塑件基本尺寸 L mm 塑件公差 mm 公式 型腔工作尺寸 mm 公差 z Lm mm 10 0 19 905 0 033 4 5 0 094 39 0 03 R4 0 0 18 3 887 0 0 06 6 5 0 16 386 0 033 4 0 093 887 0 03 9 5 0 19 402 0 033 0 5 0 080 383 0 027 5 0 094 893 0 03 7 0 16 889 0 033 8 0 1 z z sm LSL 0 0 4 3 1 7 894 0 033 塑件基本尺寸 Ls mm 塑件公差 mm 型腔工作尺寸 mm 公差 z Lm mm 3 0 082 9 0 027 10 5 0 12 z z sm LSL 0 0 4 3 1 10 378 0 04 14 5 0 1414 37 0 047 39 0 2138 9 0 07 1 0 080 856 0 027 R3 0 16 0 2 774 0 053 0 R3 0 0 16 2 774 0 0 053 2 1 22 1 2 型腔壁厚尺寸计算型腔壁厚尺寸计算 由公式 z z sm HSH 0 0 3 2 1 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 S 塑件外表面径向基本尺寸的公差 z 模具制造公差 联系联系 QQQQ 598120552598120552 有全套资料有全套资料 含含 CADCAD 图纸图纸 型腔壁厚尺寸如表 2 3 表表 2 3 型腔壁厚尺寸型腔壁厚尺寸 塑件基本尺寸 Hs mm 塑件公差 mm 公式 型腔壁厚尺寸 mm 公差 z Hm mm 1 3 0 08 1 2 0 027 0 8 0 08 0 698 0 027 1 2 0 08 1 1 0 027 2 5 0 08 2 407 0 027 2 0 08 z z sm HSH 0 0 3 2 1 1 904 0 027 2 22 2 型芯工作尺寸的计算型芯工作尺寸的计算 2 2 12 2 1 型芯径向尺寸的计算型芯径向尺寸的计算 由公式 0 0 4 3 1 Z z sm lSl 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 S 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 表表 2 4 型芯径向尺寸型芯径向尺寸 塑件基本尺寸 ls mm 塑件公差 mm 公式 型腔壁厚尺寸 mm 公差 z lm mm 025 3 0 0 18 3 177 0 0 06 6 3 0 0 18 0 0 4 3 1 Z z sm lSl 3 755 0 0 06 2 2 22 2 2 型芯高度尺寸的计算型芯高度尺寸的计算 由公式 0 3 2 1 0 z z sm hSh 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 S 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 表表 2 5 型芯高度尺寸型芯高度尺寸 塑件基本尺寸 hs mm 塑件公差 mm 公式 型腔壁厚尺寸 mm 公差 z hm mm 1 2 0 08 0 3 2 1 0 z z sm hSh 1 313 0 027 2 2 32 2 3 型芯中心距尺寸计算型芯中心距尺寸计算 由公式 2 1 2 z s z m CSC 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 S 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 表表 2 6 型芯中心距尺寸型芯中心距尺寸 塑件基本尺寸 Cs mm 塑件公差 mm 公式 型芯中心距尺 寸 mm 公差 z Cm mm 10 0 1 10 055 0 033 4 5 0 09 4 525 0 03 39 0 21 39 215 0 07 5 0 09 5 028 0 03 1 0 08 2 1 2 z s z m CSC 1 006 0 027 型腔与型芯工作尺寸如图 2 1 a 型腔与型芯高度方向工作尺寸型腔与型芯高度方向工作尺寸 b 型腔径向方向工作尺寸型腔径向方向工作尺寸 c 型芯径向方向工作尺寸型芯径向方向工作尺寸 图图 2 1 型腔与型芯工作尺寸型腔与型芯工作尺寸 第第 3 3 章章 模具结构设计模具结构设计 3 13 1 塑件分型面的选择塑件分型面的选择 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 a 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 1 a 联系联系 QQQQ 598120552598120552 有全套资料有全套资料 含含 CADCAD 图纸图纸 方案 2 b 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 1 b 方案 3 c 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 1 c a b c 图图 3 1 分型面选择分型面选择 3 23 2 初选注塑机型号和规格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 55 50000 1 3 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 2832500 2 1416250 s 1663200s 1416250s 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 联系联系 QQQQ 598120552598120552 有全套资料有全套资料 含含 CADCAD 图纸图纸 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 5537 4 8 17 cm3 计算一次注射所需总质量 M 4M塑 M浇 4 0 6312 6 785 9 3 g 4 初选注射机型号 由表 3 1 1 塑料 ABS 选用注射机类型为螺杆式 表 3 1 如下 表表 3 1 常用塑料的注射工艺参数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 r min 1 30 6030 6030 6020 6020 5030 60 形式直通式直通式直通式直通式直通式直通式 喷嘴 温度 180 190190 200190 200150 210180 190190 200 前段200 210200 210200 220210 230190 200200 220料筒温度 中段210 230210 230220 240230 250200 220220 240 塑料 项目 ABS 高抗冲 ABS 耐热 ABS 电镀级 ABS 阻燃 ABS 透明 ABS 后段180 200180 200190 200200 210170 190190 200 模具温度 50 7050 8060 8540 8050 7050 70 注射压力 MPa70 9070 12085 12070 12060 10070 100 保压压力 MPa50 7050 7050 8050 7030 6050 60 注射时间 s3 53 53 50 43 50 4 保压时间 s15 3015 3015 3020 5015 3015 40 冷却时间 s15 3015 3015 3015 3010 3010 30 成型周期 s40 7040 7040 7040 9030 7030 80 1 塑料成型工艺与模具设计 表 4 1 部分 曲华昌主编 高等教育出版社 2007 第 2 版 由表 3 2 2 选择注射机型号 表表 3 2 部分国产注射机规格和性能部分国产注射机规格和性能 2 型号 项目 XS ZS 22 XS ZS 30 XS ZS 60 XS ZS 125 G54 S200 400 SZY 300 额定注射量 cm330 20 3060125200 40