曲型支架板进行注塑模具设计

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/EngineerAbstractThecurvedsupportboardwasinjectionmoldedtoreplacethemechanicalprocessingmethod.ABS，whichhasexcellentphysical、chemicalandmechanicalpropertiesandeasytobeinjectionmolded,wasselectedasmoldingmaterial.ThemoldwasdesignedbyusinggeometrydiagramandPro/Engineersoftwareanalysismethods.A3dimensionalmodelofthepartwasbuiltwithPro/Engineersoftwaretogetthevolumeandweightoftheplasticpartsandtheprojectionareaonthepartingsurface.TheGatenumberandpositionwasfirstdeterminedapplyingwithgeometrymethods.Accordingtotheproductionrequirementsandthestructureoftheproduct,afourcavity,sidegatingsystemwasused.2-platemoldwasadopted.Theladdertypepartingsurfacewasapplied.Basedonthefourholesinthepart,thepushrodinstitutionswasused,thepushrodandcoreswasdesignedasonepart.Theoverallstructuralsystem、gatingsystem、pushrodinstitutionsandcoolingsystemofthemoldwereallreasonabledesigned,Theinjectionmachinewasalsochecked,formedacompletemolddesign.Keywords:supportboard;injectionmold;Pro/Engineer联系QQ：598120552有全套资料含CAD图纸目录应用与普及。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(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100000r/min的高速铣，国内也有主轴转速达到60000r/min的高速铣。刀具快速进给的速度可以达到30~40m/min，加工零件的表面粗糙度值达到Ra≤10um，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±0.001mm，主轴转速超过100000r/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φ3.025与孔φ3.6之间距离）要求与其它零件配合紧密。尺寸φ3.6与尺寸φ3.025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φ3.025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φ3.025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1.08~1.2g/cm3[2]，平均密度为1.14g/cm3。用PRO/E画出三维实体，得到塑件体积0.5537cm3。塑件的质量M塑=ρV塑=0.6312（g）。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；δz——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δz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2.1模具制造公差δ与塑件尺寸公差△的比例关系[1]塑件基本尺寸L/mmδ/△塑件基本尺寸L/mmδ/△0~601/3~1/4250~3501/6~1/760~1501/4~1/5350~5001/7~1/8150~2501/5~1/6500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。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(mm)塑件公差△(mm)公式型腔工作尺寸(mm)公差δzLm(mm)10±0.19.905±0.0334.5±0.094.39±0.03R40-0.183.8870-0.066.5±0.16.386±0.0334±0.093.887±0.039.5±0.19.402±0.0330.5±0.080.383±0.0275±0.094.893±0.037±0.16.889±0.0338±0.17.894±0.033塑件基本尺寸Ls(mm)塑件公差△(mm)型腔工作尺寸(mm)公差δzLm(mm)3±0.082.9±0.02710.5±0.1210.378±0.0414.5±0.1414.37±0.04739±0.2138.9±0.071±0.080.856±0.027R3+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；δz——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(mm)塑件公差△(mm)公式型腔壁厚尺寸(mm)公差δzHm(mm)1.3±0.081.2±0.0270.8±0.080.698±0.0271.2±0.081.1±0.0272.5±0.082.407±0.0272±0.081.904±0.0272.2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；δz——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(mm)塑件公差△(mm)公式型腔壁厚尺寸(mm)公差δzlm(mm)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；δz——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(mm)塑件公差△(mm)公式型腔壁厚尺寸(mm)公差δzhm(mm)1.2±0.081.313±0.0272.2.3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；δz——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(mm)塑件公差△(mm)公式型芯中心距尺寸(mm)公差δzCm(mm)10±0.110.055±0.0334.5±0.094.525±0.0339±0.2139.215±0.075±0.095.028±0.031±0.081.006±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(b)型腔径向方向工作尺寸(c)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(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QQ：598120552有全套资料含CAD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=5.951cm3，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+0.5537×4=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/（r·min-1）30~6030~6030~6020~6020~5030~60喷嘴形式直通式直通式直通式直通式直通式直通式温度/℃180~190190~200190~200150~210180~190190~200料筒温度/℃前段200~210200~210200~220210~230190~200200~220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、203060125200~400320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/mm