曲型支架板進行注塑模具設計

摘要對曲型支架板進行注塑模具設計,以取代傳統的機械加工方法。ABS由于具有良好的物理、化學、機械性能，并且易于注塑成型，因此選用ABS作為注塑材料。將幾何作圖法和Pro/Engineer軟件分析法相結合，運用Pro/Engineer軟件建立塑件實體模型，計算出塑件體積、質量和在分型面的投影面積；利用幾何作圖法初步確定澆口數目及位置。根據塑件生產要求及結構工藝性分析，采用一模四腔布局，側澆口澆注。塑件呈階梯型，采用兩板式注塑模，階梯型分型面。針對塑件上的四個孔，采用推桿推出機構，將推桿與型芯設計成一體。對模具總體結構、澆注系統、推出機構、冷卻系統進行了合理的設計，對注塑機進行了校核，形成了一套完整的模具設計方案。聯系QQ：598120552有全套資料含CAD圖紙關鍵詞：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聯系QQ：598120552有全套資料含CAD圖紙目錄應用與普及。目前，國內眾多模具企業(yè)中，CAD/CAM技術已經廣泛使用，但CAD/CAM/CAE一體化技術的應用還需要大力促進和推廣。聯系QQ：598120552有全套資料含CAD圖紙(2).滿足汽車模具結構的大型化和復雜化要求采用新技術汽車工業(yè)的發(fā)展，促進了新款式、新車型的更新速度加快,帶動和提升了大型、復雜結構模具的設計與制造技術水平。面臨汽車模具的開發(fā)周期越來越短、技術含量和制造精度越來越高的挑戰(zhàn)，汽車覆蓋件模具設計制造中近年來采用了許多新的技術，在工藝設計中大量應用模擬仿真技術成為不可缺少的工具。三維模具設計在國外已經是十分普遍的技術,特別是應用在汽車覆蓋件等大型、復雜模具設計中。國內一些大型汽車模具企業(yè)已經或正在逐步實現三維模具設計，與國外的技術水平差距在縮小。(3).高速銑削在模具加工中的應用高速銑削在模具加工中得到推廣應用，國外已經出現主軸轉速達100000r/min的高速銑，國內也有主軸轉速達到60000r/min的高速銑。刀具快速進給的速度可以達到30~40m/min，加工零件的表面粗糙度值達到Ra≤10um，形狀精度達10um以下，可以加工材料硬度60HRC以上。高速銑削已經成為模具不可或缺的加工工具。(4).熱流道技術、氣輔成型技術、高壓注射技術在注射模中的應用熱流道技術已在國內注塑企業(yè)中得到廣泛應用。氣輔注射成型是一項新的工藝，已在汽車和家電模具中得到應用。高壓注射技術是氣體輔助注射成型中的一項新的技術。(5).納米模具技術為微細成型提供了技術支持該技術在國內已有應用(6).逆向工程技術高速、高精度檢測儀器的應用和數據處理技術的發(fā)展,使得逆向工程在新產品開發(fā)、模具設計與制造中得到充分的發(fā)揮。(7).模具熱處理與表面強化技術模具熱處理技術主要從滲入單一元素向多元共滲、復合滲方向發(fā)展；由一般擴散向CVD、PVD離子滲入、離子注射方向發(fā)展，熱處理手段向真空熱處理發(fā)展，采用的覆膜有TiC、TiN、TA1N、CrN、W2C等，其它新的表面強度化技術也得到重視和應用，如激光強化、輝光離子氮化技術等。高能束激光相變硬化技術對汽車覆蓋件模具特別有效，除提高模具型腔的表面硬度外，還能減小模具的變形,因而提高產品質量。(8).模具制造業(yè)中的信息化與網絡化技術華中科技大學的李德群、張宜生教授等在模具企業(yè)網絡化模式方面作了相關的研究,提出戰(zhàn)略聯盟、基于ASP模式的協同制造等。2.未來模具技術的發(fā)展重點我國模具技術的發(fā)展重點和行業(yè)今后需要提高的共性技術有：（1）提高模具設計的現代化、信息化、智能化和標準化水平，全面推廣和應用三維設計、成形模擬和數字化制造技術、企業(yè)信息化管理技術。（2）建立在CAM/CAPP基礎上的先進模具加工技術和現代制造技術相結合，提高模具加工的自動化水平。（3）推廣與普及信息化網絡技術，集成PDM、ERP、MIS、系統與Internet平臺，讓模具公共信息服務平臺真正發(fā)揮作用。（4）攻克超高速、超高精度模具的加工技術難關，模具精度達到±0.001mm，主軸轉速超過100000r/min的高速加工，完全實現鏡面加工（5）重點發(fā)展大型、精密、復雜、組合、多功能復合模具和高速多工位級進模具。突破在航空航天、高速鐵路、軌道交通、新能源等領域要求的高強、高速、高韌、耐高溫、高耐磨性材料的成型工藝及模具制造上的技術難題。（6）積極參與模具行業(yè)國際化環(huán)境下的競爭，開發(fā)擁有自主知識產權、具有較高水平的模具設計、加工及管理軟件，不斷提高軟件的智能化、集成化程度，并在各類模具企業(yè)中得到推廣和應用。（7）符合發(fā)展低碳經濟的節(jié)能、節(jié)材的模具制造技術、模具熱處理、表面光整加工和表面處理新技術。（8）微納米成型加工技術，考慮尺度效應、溫度與環(huán)境效應的微成型模具的設計與加工技術。第1章塑件以及成型工藝性分析1.1明確塑件設計要求聯系QQ：598120552有全套資料含CAD圖紙如圖1.1所示為曲型支架板塑料件三維工程圖。為階梯形板件，零件上有四個通孔。該零件可用于汽車上支承件。表面要求一般。不允許有毛刺、飛邊、凹陷、花紋、氣泡等缺陷存在。（a）（b）圖1.1塑件三維圖各尺寸如圖1.2所示。長度方向尺寸（如孔φ3.025與孔φ3.6之間距離）要求與其它零件配合緊密。尺寸φ3.6與尺寸φ3.025要求與其它零件裝配后吻合。不允許出現凹凸不平的感覺。尺寸φ3.025要求嚴格。溢料、溢邊在0.05mm以下，平面度為0.3mm，脫模斜度為1°。直角公差為±0.5°。塑件壁厚均勻（1.2mm）。屬薄壁塑件。（a）（b）圖1.2塑件二維圖1.2塑件材料分析塑件材料為ABS，成型收縮率為0.3%~0.8%[1]。如成型條件適當，塑件尺寸可控制在一定公差范圍內。ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的聚合物，因此ABS具有良好的綜合力學性能。丙烯腈會使ABS有良好的耐化學腐蝕性及表面硬度。丁二烯使ABS堅韌，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。ABS具有較高的抗沖擊強度，且在低溫下也不迅速下降；有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電氣性能。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于成型加工，且易著色。ABS幾乎不受酸、堿、鹽及水和無機化合物的影響，溶于酮、醛、酯、氯代烴中，不溶于大部分醇類及烴類溶劑[2]。所以，塑料ABS滿足塑件的成型技術要求。1.3塑件成型工藝性分析聯系QQ：598120552有全套資料含CAD圖紙從給定的塑件產品圖和技術要求可看出，塑件的形狀為板型。有兩級階梯。壁厚1.2mm，脫模斜度為1°。尺寸φ3.025要求較高，可通過提高模具制造精度和嚴格控制原材料和注射成型工藝參數來實現。其它尺寸精度為MT4級公差，符合成型工藝要求。塑件形狀不規(guī)則，并且是階梯形，增加模具設計和制造難度。對生產周期和塑件成型流動性有一定影響。塑件尺寸較小，不會出現充填不足。壁厚較薄，分布均勻，可以避免成型過程中產生氣泡，縮孔，縮松等缺陷。1.4明確塑件生產批量大批量生產。要求在三個月內完成50000件。1.5計算塑件體積和質量該塑件材料為ABS，密度為1.08~1.2g/cm3[2]，平均密度為1.14g/cm3。用PRO/E畫出三維實體，得到塑件體積0.5537cm3。塑件的質量M塑=ρV塑=0.6312（g）。第2章模具設計有關計算2.1型腔工作尺寸的計算2.1.1型腔徑向尺寸的計算v由公式，聯系QQ：598120552有全套資料含CAD圖紙式中，Lm——模具型腔徑向基本尺寸；Ls——塑件外表面的徑向基本尺寸；——塑料的平均收縮率；△——塑件外表面徑向基本尺寸的公差；δz——模具制造公差。該塑件材料為ABS，收縮率為0.3%~0.8%，其平均收縮率為0.55%。由于模具成型零件的制造精度直接影響塑件尺寸精度，一般成型零件工作尺寸的制造公差根據塑件公差△而定。由表2.1，塑件基本尺寸范圍為0~60mm，模具制造公差δz為塑件公差△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與塑件尺寸公差△的比例關系[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].模具設計與制造（表9-2）田光輝，林紅旗主編，北京大學出版社，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，的型腔工作尺寸為。型腔徑向尺寸如表2.2表2.2型腔徑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型腔壁厚尺寸計算由公式，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；——塑料的平均收縮率；△——塑件外表面徑向基本尺寸的公差；δz——模具制造公差。聯系QQ：598120552有全套資料含CAD圖紙型腔壁厚尺寸如表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型芯工作尺寸的計算2.2.1型芯徑向尺寸的計算由公式，式中，lm——模具型芯徑向基本尺寸；ls——塑件內表面的徑向基本尺寸；——塑料的平均收縮率；△——塑件內表面徑向基本尺寸的公差；δz——模具制造公差。型芯徑向尺寸如表2.4。表2.4型芯徑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型芯高度尺寸的計算由公式，式中，hm——模具型芯高度基本尺寸；hs——塑件孔或凹槽深度尺寸；——塑料的平均收縮率；△——塑件內表面徑向基本尺寸的公差；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型芯中心距尺寸計算由公式，式中，Cm——模具中心距基本尺寸；Cs——塑件中心距基本尺寸；——塑料的平均收縮率；△——塑件內表面徑向基本尺寸的公差；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型腔與型芯工作尺寸如圖2.1。(a)型腔與型芯高度方向工作尺寸(b)型腔徑向方向工作尺寸(c)型芯徑向方向工作尺寸圖2.1型腔與型芯工作尺寸第3章模具結構設計3.1塑件分型面的選擇分型面選擇原則：（1）分型面應選在塑件外形最大輪廓處。（2）分型面應使塑件留在動模部分。（3）分型面應有利于保證塑件外形質量和精度要求。（4）分型面應有利于保證塑件精度。（5）分型面應有利于型腔排氣。（6）分型面應有利于模具的制造。（7）分型面應有利于側向抽芯。方案1(a).分型面為平面，設在中間平面上。型腔位于動模板和定模板上，對塑件尺寸精度有影響。如圖3.1（a）。聯系QQ：598120552有全套資料含CAD圖紙方案2(b).根據塑件結構特點，分型面呈階梯狀，塑件位于定模一側。分型面對尺寸精度影響較小。但塑件位于定模一側，不易脫模。如圖3.1（b）。方案3(c).分型面呈階梯狀，塑件位于動模一側。分型面對尺寸精度影響較小，且塑件留在動模板上，易脫模。如圖3.1（c）。(a)(b)(c)圖3.1分型面選擇3.2初選注塑機型號和規(guī)格1．初步確定型腔數目塑件結構較簡單，要求三月生產5萬件，每月按22個工作日，每個工作日的有效工作時間按7小時計算，則3個月的總共工作時間為1663200s，ABS材料的成型周期按55s計算，加上3%的廢品率，則完成任務需要的時間t為55×50000×﹙1＋3%﹚＝2832500s給定時間少于2832500s，一模一腔不夠，如果一模兩腔，所需時間t為2832500÷2=1416250（s）1663200s≥1416250s，滿足生產要求。型腔數目大于等于兩腔，即可滿足生產需求。塑件結構較簡單，型腔數目初定為一模四腔。2．粗略計算澆注系統體積塑件采用側澆口澆注系統，模具采用兩板式結構，粗略計算澆注系統體積V澆=5.951cm3，質量M澆=6.785g。聯系QQ：598120552有全套資料含CAD圖紙3．粗略計算一次注射所需總體積和總質量計算一次注射所需總體積V=4V塑+V澆=5.951+0.5537×4=8.17（cm3）。計算一次注射所需總質量M=4M塑+M澆=4×0.6312+6.785=9.3（g）。4初選注射機型號。由表3.1[1]，塑料ABS選用注射機類型為螺桿式。表3.1如下：表3.1常用塑料的注射工藝參數[1]塑料項目ABS高抗沖ABS耐熱ABS電鍍級ABS阻燃ABS透明ABS注射機類型螺桿式螺桿式螺桿式螺桿式螺桿式螺桿式螺桿轉速/（r·min-1）30~6030~6030~6020~6020~5030~60噴嘴形式直通式直通式直通式直通式直通式直通式溫度/℃180~190190~200190~200150~210180~190190~200料筒溫度/℃前段200~210200~210200~220210~230190~200200~220中段210~230210~230220~240230~250200~220220~240塑料項目ABS高抗沖ABS耐熱ABS電鍍級ABS阻燃ABS透明ABS后段180~200180~200190~200200~210170~190190~200模具溫度/℃50~7050~8060~8540~8050~7050~70注射壓力/MPa70~9070~12085~12070~12060~10070~100保壓壓力/MPa50~7050~7050~8050~7030~6050~60注射時間/s3~53~53~50~43~50~4保壓時間/s15~3015~3015~3020~5015~3015~40冷卻時間/s15~3015~3015~3015~3010~3010~30成型周期/s40~7040~7040~7040~9030~7030~80[1].塑料成型工藝與模具設計（表4.1（部分））曲華昌主編，高等教育出版社2007.第2版由表3.2[2]，選擇注射機型號表3.2部分國產注射機規(guī)格和性能[2]型號項目XS-ZS-22XS-ZS-30XS-ZS-60XS-ZS-125G54-S200/400SZY-300額定注射量/cm330、203060125200~400320螺桿直徑/mm25、202838425560注射壓力/MPa75、11511912212010977.5注射行程/mm130130170115160150注射方式雙柱塞式（雙色）柱塞式柱塞式螺桿式螺桿式螺桿式鎖模力/kN25025050090025401500最大成型面積/cm39090130320645最大開合模行程160160180300260340模具最大厚度/mm180180200300406355模具最小厚度/mm