汽車后視鏡罩注塑模設計-塑料注射模具含7張CAD圖
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設計(論文)進度表
學院 (系) 專業(yè) 班
月
日
周次
任務階段名稱及詳細項目
檢查
日期
檢 查 結 果
3
15~25
8
查閱、檢索國內外與課題相關文獻資料15篇以上,如:中文期刊、外文期刊、學位論文等,撰寫3000~5000字的文獻綜述及填寫畢業(yè)設計開題報告。
20/3
25~30
9
查閱與本設計題目相關的外文資料,并書面翻譯2000~3000漢字(附外文原文及出處)的外文資料;準備并查閱與本設計所用的參考資料及工具書。
30/3
4
1~30
10~
12
根據(jù)零件的用途、產(chǎn)能等要求,初步確定零件用材及設計方案。包括型腔的布置、模具結構的確定、主要設計參數(shù)的選擇及計算、注塑機的選擇、設計參數(shù)的核算等。
15/4
5
1~20
13
根據(jù)參考模型,用Pro/E等軟件進行繪制
零件、分模、模具總裝配圖,用AUTOCAD
繪制模具總裝配圖、凸模、凹模等零件圖。
15/5
20~31
14
編寫設計(論文)說明書
25/5
6
1~5
15
修改與完善、打印、裝訂、裝袋
5/6
5~10
16
答辯前準備,答辯
9/6
指導教師(簽名) 學生(簽名)
年 月 18 日 年 月 日
譯文:
赫希約翰
傳統(tǒng)塑料的新用途
塑料工業(yè)轉載自IAPD雜志?8月/ 2001年9月
在歷史上制造商依賴于丙烯酸是標志,沖擊改性丙烯酸酯和聚碳酸酯形狀時,熱成型的面孔是設計標志的一部分。在過去的幾年中,幾個技術的融合,增強了國際上最通用的熱塑性塑料高的影響,一效益易于制造ABS裝置(丙烯腈丁二烯苯乙烯)。
這就是你說“等一等! ABS的耐候性非常差,并已被涂用于室外。”雖然主表面畫一直是最常見的方法來保護ABS防抱死剎車,更先進的共擠功能,新的樹脂發(fā)展的到來,并改善熱成型技術已導致在一個突破。
通過結合一頂面層包含更多Uvstable塑料ABS板材,往往是一丙烯酸或ASA(丙烯腈,苯乙烯,丙烯酸酯)共聚物,耐候性,才能實現(xiàn)。
獨特的平衡性能
當正確指定和建造,這些材料可以提供一個獨特的平衡性能的成形性,韌性和制作簡單的ABS以及固有的高光澤,易于著色和裝飾,和偉大的抗紫外線的丙烯酸樹脂。這是非常重要的,但是,討論您的工作表與所有供應商的最終使用參數(shù)。許多變數(shù),包括最后一部分的厚度(最薄的部分后形成),厚度和頂面層(透明壓克力不透明,而他們可以進行修改,以盡量減少紫外線穿透,將允許一些波長光線穿過的ABS的層,這可能導致褪色和脆化),易燃性,耐熱性和時效要求等,可以影響的標志或符號組成的最終表現(xiàn)。
根據(jù)工作表的建設,各種各樣的裝飾效果可以達到。最常見的方法是共擠,利用不同的材料不同的擠出機,并結合在表中的層死亡。當保護層頂丙烯酸,非常明亮,深顏色可以生產(chǎn),以及金屬,花崗巖和珠光亮相。
丙烯酸的相對較薄的薄膜,它可以在幾乎無休止的設計印刷,層壓也很普遍。請記住,雖然,這層不透明的頂部是一個重要因素影響的抗紫外線能力。沒有那么普遍,但在不斷增加,是一個較厚的壓克力貼合在ABS,提供大理石,花崗巖和金屬的影響。
應用
但是,一如既往,沒有完美的塑料。這些復合材料的性質要求他們在兩個完全不透明的頂層和底層,所以使用僅限于非背光需求。為單位和熱板的典型應用包括筋膜,為建筑標志,冠裝飾及配件,裝飾端蓋條帶化,熱成型不透明的信件,信外殼(建制為背渠道字母或小如菜單板的跡象。但是,如果內表面暴露在有害的光線,它的當務之急,這表面是紫外線保護),以及其他應用。 ABS的隨時借給自己相當復雜的真空成型形狀,所以組織結構的要求和你的想象力是限制的因素。
相對較新的戶外標識行業(yè),丙烯酸和ASA - ABS的上限已使用多年的其他行業(yè),特別是衛(wèi)生潔具(浴缸,水槽,墻壁和周圍),娛樂(池步驟,野營車的頂部和行李),以及運輸(多用途車零部件,房車零部件等)。我們都在尋找辦法來消除重涂漆的金屬零件,玻璃鋼,玻璃,木材和其他原料不夠靈活。板材擠出機提供幾個自定義的耐候ABS的變化為你考慮,雖然許多標志制造商不執(zhí)行室內熱成型,ABS是很熟悉的性能和零部件,可以很容易地轉包。
結論
令人興奮的設計,你的成功關鍵是將任何材料融入到你的設計,因為它總是應該是在最后的應用產(chǎn)品嚴格的測試。原料的選擇,最終使用要求的定義,并與您的板材供應商充分協(xié)商是必要的。一旦在執(zhí)行某些有沒有缺陷,這些新一代復合材料可以是非常靈活,
原文:
John Hirsch
New uses fortraditional plastics
PLASTICS IN THE SIGN INDUSTRY REPRINTED FROM THE IAPD MAGAZINE ? august/september 2001
Sign manufacturers have historically relied on acrylic, impact-modified acrylic and outdoor grade polycarbonate when thermoformed faces or shapes are part of sign design. Over the past few years, the convergence of several technologies has enhanced the effectiveness of one of the most versatile thermoplastics— high impact, easy-to-fabricate ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene).
This is where you say “Wait! ABS has very poor weatherability, and has to be painted to be used outdoors.” Although primary surface painting has long been the most common way to protect ABS, the advent of more sophisticated coextrusion capabilities, new resin developments, and improved thermoforming techniques has resulted in a breakthrough.
By combining ABS sheet with a top surface layer containing more Uvstable plastics, most often an acrylic or ASA (acrylonitrile-styrene-acrylate) terpolymer, weatherability can be achieved.
Unique balance of properties
When properly specified and constructed, these composites can offer a unique balance of properties — the formability, toughness and simplicity of fabrication of ABS — and the inherent high gloss, ease of pigmentation and decoration, and great UV resistance of acrylics. It is vitally important, however, to discuss all end use parameters with your sheet suppliers. Many variables, including final part thickness (the thinnest section after forming), thickness and opacity of the top surface layer (clear acrylics, while they can be modified to minimize UV light penetration, will allow some light wavelengths to pass through to the ABS layer, which could result in fading and embrittlement), flammability, heat resistance and aging requirements, etc., can affect the final performance of the sign or sign component.
Depending on the sheet construction, a wide variety of decorative effects can be achieved. The most common method is coextrusion, utilizing different extruders for the different materials, and combining the layers in the sheet die. When the protective top layer is acrylic, very bright, deep colors can be produced, as well as metallic, granite and pearlescent appearances.
The lamination of relatively thin acrylic films, which can be printed in almost endless designs, is also widespread. Remember, though, that opacity of the top layer is a major factor influencing UV resistance. Less prevalent, but growing, is the lamination of a thicker acrylic to ABS, offering marble, granite and metallic effects as well.
Applications
However, as always, there is no perfect plastic. The nature of these composites requires them to be completely opaque, on both the top and bottom layers, so use is limited to non-backlit requirements. Typical applications for both flat and thermoformed sheet include fascia, end caps for architectural signage, canopy decoration and components, decorative
striping, thermoformed opaque letters, letter housings (formed backs for
channel letters or small signs such as menu boards. But, if the inner surface is exposed to harmful light rays, it’s imperative that this surface be UV-protected also), and other nonlit applications. ABS readily lends itself to fairly complex vacuum-formed shapes, so structural requirements and your imagination are the limiting factors.
Relatively new to the outdoor sign industry, acrylic- and ASA-capped ABS have been used in other industries for years, specifically sanitary ware (bathtubs, sinks, and wall surrounds), recreational (pool steps, truck camper tops and luggage), and transportation (utility vehicle parts, RV components, etc.). We are all searching for ways to eliminate heavy painted metal parts, FRP, glass, wood and other less flexible raw materials. Several custom sheet extruders offer variations of weather-resistant ABS for your consideration, and though many sign manufacturers do not perform inhouse thermoforming, ABS is very familiar to custom thermoformers, and parts
can be easily sub-contracted.
Conclusion
The key to successfully incorporating any material into your sign design is, as it always should be, stringent testing of the product in the final application. Raw material selection, definition of end use requirements, and thorough consultation with your sheet supplier are imperative. Once it is certain there are no flaws in implementation, these new generation composites can be very flexible and
exciting in design.
學號:
設計說明書
汽車后視鏡罩注塑模設計
Auto rearview mirror covers injection mold design
學院 專業(yè) 班級
學生 指導教師(職稱)
完成時間 20xx 年 3 月 12 日至 20xx 年 6 月 15 日
文獻綜述
學院(系)
專 業(yè)
班 級
姓 名
學 號
第一章 文獻綜述
1.1 塑料?,F(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.1.1 我國塑料模的現(xiàn)狀
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè),受到政府和企業(yè)界的高度重視。發(fā)達國家有“模具工業(yè)是進入富裕社會的原動力”之說,可見其重視的程度,當今,“模具就是產(chǎn)品質量”,“模具就是經(jīng)濟效益”的觀念,已被越來越多的人接受。
我國塑料模的發(fā)展極其迅速,30年已走過國外90年的歷程,現(xiàn)已具相當規(guī)模。塑料模的設計技術、制造技術、CAD技術、CAPP(Computer Aided Programed Procedure/Process Planning)技術已有相應的涉獵和開發(fā)應用,我國在塑料模設計技術和塑料模制造技術上與發(fā)達國家的地區(qū)的差距參見表1-1和表1-2。專用模具鋼品種少、規(guī)格不全,質量不穩(wěn)定,且供應渠道不暢。塑料模以45鋼為主要材料的狀況,短時間內難以改變。國外塑料模行業(yè)特點參見表3。
表1-1 塑料模設計技術和制造技術(1995年)
技術名稱
發(fā)達國家
中國
美國
日本
德國
香港
臺灣
大陸
CAD應用
75%
75%
70%
50%
40%
5%~10%
CAE應用
50%
50%
50%
40%
30%
1%~5%
FLOW軟件
普及
普及
普及
70%
50%
開始起步
COOL軟件
普及
普及
普及
70%
50%
開始起步
RHD方法
已編入CAD/CAE分析軟件
已有或開始應用
LMD方法
已進入商品化
已有理論著作發(fā)表
SPD方法
已進入商品化
在電子和精密機械有應用
表1-2 塑料模加工技術(1995年)
加工技術
發(fā)達國家
中國大陸
CAD及NCP
加工周期縮短60%
已在部分工廠開始研究
4軸及5軸
模具成本降低30%
已列入“八五”技改項目
NCP軟件
生產(chǎn)效率提高60%
模具標準零件及標準模架
已普及并以實現(xiàn)了商品化
有國家標準,系列化,商品化不夠
熱流道及熱管技術
大量使用,已形成了系列和標準
70年代開始研究,迄今尚無標準
專用模具鋼材(H13/P20)
根據(jù)塑料模的不同類型,專用鋼已系列化
已列入“八五”國家研制計劃
1.1.2 塑料模的制造特點
(1) 型腔及型芯呈立體型面
塑料的外形和內部形狀直接由型腔和型芯直接成型。型腔、型芯的形狀是塑料件的復映。這些復雜的立體表面加工難度大,特別是型腔的盲孔型內成型表面加工,采用通用機床加工時,不僅要求工人技術等級高,輔助夾具、刀具多,而且加工周期長。
(2) 精度要求高
型腔、型芯尺寸精度一般為IT8~9,精密塑料模具的型芯型腔尺寸精度為IT6~7級,另外機構的尺寸也要求非常準確,以使運動可靠。所以要求模具制造,盡量采用高精度的制造手段和測量手段。
(3)表面質量要求高
型腔、型芯的表面粗糙度一般為Ra0.2~0.1,有鏡面要求的表面粗糙度為Ra0.05一下,為達到粗糙度要求,型腔、型芯表面經(jīng)精加工后必須經(jīng)過嚴格的研磨、拋光。目前多數(shù)采用手工研磨和拋光,其手工加工的比例約占整副模具加工量的40%左右,精密型模具,由于多為鑲拼式結構,手工加工量約占10%左右。
為了提高模具的使用壽命,成型零件還需進行淬火。因此成型研磨、電加工等精密加工占的比例比較大。
(4) 對刀具的性能要求越來越高
由于模具的性能材料不斷提高,模具加工刀具也相應提高,常用一些優(yōu)越性能的刀具材料和改進的刀具設計,另外為了提高加工效率,也對刀具進行重新改進,以適應模具加工快節(jié)奏的要求。
(5)工藝流程長、制造時間緊
注射模的成型部分是由定模、動模、滑塊等部件組成,而定模、動模又是若干零件的組合。為了保證相互間的形狀和位置精度,需要采取配制的方法進行加工。工種多、工序多、工藝流程長。
由于注射模關系到產(chǎn)品的更新?lián)Q代以及推向市場的速度,一般給予模具的制造時間比較短,所以,模具制造時間緊,所以,要求模具制造盡量減少手工操作,并采用自動化技術,發(fā)展快速制模技術。
(6) 模具制造一般屬于但減少批生產(chǎn)方式。
表1-3 塑料模行業(yè)特點(1995年)
發(fā)達國家及地區(qū)
中國大陸
1 向小而專的方向發(fā)展
(1) 日本11656家工廠(30人者占95.6%)
(2) 韓國1570家工廠(50人者占91%)
(3) 新加坡460家工廠(50人者占97%)
(4) 香港650家工廠(50人者占99.5%)
獨立的模具工廠難以生存
2 向技術密集方向發(fā)展
多屬于勞動密集型企業(yè)
3 高技術和高技藝相結合
有忽視高技藝傾向
4 生產(chǎn)規(guī)模以專、小見長
大而全居多
5 專業(yè)化與柔性化相結合
尚無此規(guī)劃
1.1.3 塑料模發(fā)展趨勢
1.注塑模CAD的實用化
隨著人類社會的進步和高技術不斷發(fā)展,世界各國對塑料模設計技術給予了高度重視和關注,不惜投入重金進行研究和開發(fā),塑料模Mold-Flow或C-Flow軟件和塑料模Mold-Cool或C-Cool軟件等已經(jīng)商品化,注射模CAD正向實用化階段邁進。
我國政府對注射模CAD實用化進程亦十分重視。“八五”期間投巨資進行研究和開發(fā),除建立“大型薄壁深腔注射模具制造技術”(廣州塑料模具廠)、“多型腔小模數(shù)齒輪精密模具制造技術”(青島北極星集團)和“實用CAD/CAM技術在精密注射模具中的應用”3項國家重點企業(yè)開發(fā)項目外,還專門組織了“八五”國家重點技術攻關項目“注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研究”,該項目含八個子課題①復雜曲面幾何造型圖像軟件研制;②多軸數(shù)控加工變成軟件研制;③注射用塑料性能數(shù)據(jù)庫研制;④流動仿真模擬分析軟件研制;⑤模溫分析模擬軟件研制;⑥模具應力應變計算分析軟件研制;⑦CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研制;⑧注射模具設計實用專家系統(tǒng)軟件研制。
目前,美國PSP公司的IMES專家系統(tǒng),能幫助模具設計人員用專家的知識解決注射模的質量問題。德國IKV研究所的CADMOULD系統(tǒng),可用于注射模的流動、冷卻分析、力學性能校核。澳大利亞MOLDFLOW公司的注射模CAE軟件MF,具有流動模擬、冷卻分析、翹曲變形和應力分析功能。
2.擠塑模CAD的開發(fā)
擠塑模設計與制造,發(fā)達國家已廣泛地應用了CAD/CAM技術,尤其是CAE的應用,極大地提高了擠塑模設計水平和可靠性。我國向此發(fā)展,勢在必行。根據(jù)國家“八五”重點科技攻關項目“注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)”開發(fā)中的成功經(jīng)驗及技術實力,國家“九五”重點科技攻關項目“擠塑模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)”課題,正在擬議與討論之中。預計該課題將面臨一下難題:
(1)擠塑模中倒流錐截面變化不規(guī)則問題。為此,必須強化CAD部分的三維曲面造型功能。
(2)CAE分析的結果顯示問題。要求它是一個實用、開放的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),但由于塑料熔體的彈性行為,迄今尚無行之有效的三維形變理論能予以準確描述。為此,該部分必然是大量的經(jīng)驗公式和數(shù)據(jù)的收集、歸納及整理工作,是一項艱巨、復雜、系統(tǒng)性很強的龐大工程。
(3)須建立3軸至5軸數(shù)控銑和2軸至4軸的線切割模塊,為此,在CAM部分需開發(fā)適用于擠塑模制造工藝規(guī)程的計算機輔助變成軟件。
(4)在統(tǒng)計分析的基礎上,確定注射模加工系統(tǒng)與擠塑模加工系統(tǒng)在CAD/CAM方面的共同點與不同點,從而確定應去除注射模加工系統(tǒng)中哪些功能,增加哪些適用于擠塑模加工的功能。
3.壓縮模CAD探索
壓縮模及傳遞模是歷史悠久、正在工業(yè)上發(fā)揮了重要作用的一類塑料模具,一些發(fā)達國家,如加拿大、美國等已在在這方面作了大量研究和探索工作,預計不久將會有壓縮模CAD實用軟件問世,我國已在這方面做研究和探索工作。
4.塑料模專用材料研究和開發(fā)
在“八五”期間,國家已經(jīng)組織了撫鋼、太鋼、齊鋼、舞陽、長城和本溪鋼鐵廠等單位,研究和開發(fā)塑料模專用系列鋼。無疑,這一開發(fā)與研究工作,必將繼續(xù)擴大和完善。大致可分為以下五類:
(1)基本型。如55鋼,使用硬度小于20HRC,切削加工性能好,但模具表面粗糙度差,使用壽命短,但已被預硬鋼所代替.
(2)預硬化型。這類鋼是在中、低碳鋼中加入一些合金元素的低合金鋼,淬透性高,加工性能好,調質后的使用硬度為25~35HRC,屬最大的通用型塑料模具鋼,如美國的P20鋼.
(3)時效硬化型.這類鋼是在中、低碳鋼中加入Ni、Cr、Al、Cu、Ti等合金元素,耐磨性和腐蝕性優(yōu)于預硬鋼,經(jīng)過時效處理后,硬度可高達40~50HRC.這類鋼的典型牌號,如美國的P21、日本的NAK55等,多用于復雜、精密塑料模具,或大批量生產(chǎn)的長壽命模具。
(4)熱處理硬化型。這類塑料模具鋼如美國的D2、日本的PD613、PD555等,模具表面能達很高的鏡面,并可進行表面強化處理。這類鋼制造的模具,精加工后進行淬火、回火處理,使用硬度可達50~60HRC。
(5)馬氏體時效鋼和粉末冶金模具鋼。對于要求更高耐磨性、耐腐蝕性、高韌性、超鏡面的高級塑料模,可采用馬氏體時效鋼或粉末冶金模具鋼。這類鋼如美國的PS、日本的HAP和ASP鋼,均是采用粉末冶金法制造的模具鋼。
5.工程控化
機械技術與電子技術的密切結合,日益更多地采用了數(shù)控數(shù)顯、計算機程序控制的加工方法,實現(xiàn)高層次、多工位加工,使塑料模在質量上、效率上產(chǎn)生一個新的飛躍.激光成形技術在塑料模型腔加工中已獲得巨大的成功。汕頭大學模具中心的抄數(shù)系統(tǒng),屬當今國內最先進的塑料模具加工設備。
塑件功能設計
不同塑件其使用功能不同。塑件可單獨使用,也可與其它零件組合起來使用,不論是何種情況,塑件在形狀、尺寸、表面質量、物力機械性能等方面,均有一定的指標要求,因此,塑件設計者必須根據(jù)塑件的使用功能、使用環(huán)境、受力狀況、使用特點等,正確選擇塑料材料,設計其幾何結構,確定其幾何尺寸與精度及各種性能指標要求,力求設計出價廉物美、堅固耐用、令人喜愛的塑件來。
塑件的基本結構有工藝結構、功能結構及造型結構三部分組成。其中功能機構設計是核心,工藝結構和造型結構設計是在滿足功能結構設計基礎上進行的設計。在設計塑件時應當把這三種結構的設計有機地結合起來,已達到較好的設計效果。
1.2 塑件的結構設計
1.2.1 功能結構設計
塑件設計的核心問題,是要保證其使用功能要求。在充分分析塑件使用功能的基礎上確定塑件的整體結構、各組成部分幾何形狀、尺寸、材質和外觀要求及強度等。塑件的結構,應在滿足其功能要求的前提下,力求簡單、明快、可靠。因為簡單的塑件結構容易滿足其功能要求,達到經(jīng)濟、適用、安全的目的。
在設計塑件時,應當了解它是單獨使用,還是與其它零件組合起來使用,在使用過程中它的主要功能和輔助功能是什么。如果它是與其它零件組合起來使用,那么它的哪些部分、結構形狀、尺寸受其它零件制約、不可變動,哪些部分可通過直觀判斷、試驗后加以修正。
塑件各部分的強度可以通過選材、合理地分配材料、必要的強度和剛度計算、模擬或實用實驗等方法予以確認。根據(jù)使用要求不同,在設計某些塑件時還要計算容積、重量、伸長,決定某些幾何參數(shù),有的塑件要采用金屬嵌件,如齒輪、軸承一類塑件。
為了提高剛度,例如對于玻璃纖維增強的塑件,應盡量不設計成平面而設計成曲面,恰當?shù)乩媒睢櫿?、凸起部、夾層結構和有方向性的玻璃纖維基材。
為了保證更好地發(fā)揮塑件的功能作用,例如在設計儀表殼體、儀表板件等時,要考慮到在其上要安裝與運轉操作、 情報傳達、安全警報、娛樂快適應等有關的各種零件,因此在設計板面零件布局時要考慮操作者的視認性、操作性和安全性等。
1.2.2 工藝結構設計
再塑件功能結構設計的基礎上,為實現(xiàn)加工制造的可能性和簡捷性,必須進行工藝結構設計。因此,在設計塑件時,要選擇合適的材料,以保證在使用過程中的可靠性及加工過程中的可行性,用以確定成型方法及成型工藝對塑件提出的工藝結構要求。
塑件工藝結構設計的主要內容如下:塑件內外側壁應有恰當?shù)拿撃P倍?,內外表面結合處,即角隅處,加強筋端部和根部等以及所有能允許設計圓角的地方均應設計成圓角。塑件壁厚要均勻,加強筋、凸臺、支撐面、邊緣、底部形狀的設計要保證其強度,利于其成型和脫模。金屬嵌件要滿足塑件使用功能要求,與塑件連接牢固性要求,成型時便與在模具中裝固,成型后容易從模具中脫出。塑件表面的花紋、圖案、文字、符號等的設計要考慮成型與脫模、使用中的損傷、模具加工等問題。此外處于塑件外形輪廓最大部分得分型線痕跡,不影響其工作特性及表觀質量。
因此在塑件工藝結構設計時,要充分了解其在使用中的機能,又要熟悉材料的性能特點,成型工藝過程及特點。只有正確的工藝結構設計,才能保證塑件順利成型、脫模,確保塑件質量,避免塑件在成型中出現(xiàn)裂紋、凹陷、氣孔、銀紋、疏松、污斑等一系列成型缺陷,增強塑件的使用中的可靠性及持久性。
除以上所述外,還應對塑件的焊接、鉚接、電鍍、涂裝、印刷、壓花、機械加工等后續(xù)工序加以考慮,并在塑件結構設計上采取相應的措施,借以保證這些加工的順利進行,并確保加工質量。
1.2.3 造型結構設計
工業(yè)制品的結構設計,是一門技術與藝術相結合的多元交叉科學。
塑件制品種類繁多,有像光盤、磁帶、薄膜、人造革、電影膠片、編織帶、地毯、地板等一類平面狀制品;有像餐具、玩具、家用電器、儀表等立體狀制品,還有塑料花、仿大理石、仿玉石制品,仿生制品等藝術品。對于這些制品,都要通過外部造型設計加以裝飾美化。因為人們通常都是在滿足功能要求下,總是喜歡購置外形美觀的制品。
塑件造型設計系指按照美的法則,如對比與調合、概括與簡單、對稱與平衡,安定與輕巧、尺寸與比例、主從、比擬、聯(lián)想等對塑件外觀形狀、圖案、色彩及其相互的結合進行設計,通過視覺給人以美的感覺。
對于單獨使用的塑件或殼體制品,一定要認真的進行造型設計,以滿足其使用機能要求,是現(xiàn)代制品設計的根本目的,滿足人的心理需要是制品使用功能設計的根本依據(jù)?!皩嵱?、經(jīng)濟、美觀”是制品造型設計的基本原則。在造型設計中還要體現(xiàn)環(huán)境、時代的要求,正確地使用水平線、垂直線、弧線等所形成的幾何構型、比例尺度、起伏、棱角、機理、色彩等,使人們在使用塑件時有一種美的享受,同時又能保證使用者在使用它時感到方便、安全、可靠、舒適。
1.3 Pro/Engineer2001軟件概述
Pro/ENGINEER 是一套可以靈活配置的軟件包,可供從關鍵的超大型部件設計人員等"臨時"桌面用戶到制造工程師使用。這樣,用戶就可以輕松地把單一的生產(chǎn)效率解決方案升級為一套能夠滿足整個開發(fā)過程需求的集成系統(tǒng)--無論何時何地,只要用戶希望在生產(chǎn)效率上投資并希望加快公司的投資回報即可。
2001年3月6日,在美國NDES國家設計工程展覽以及法國MiCAD舉行的工程設計和制造工業(yè)的重要發(fā)布會上,PTC發(fā)布了Pro/ENGINEER 2001。 Pro/ENGINEER 2001為用戶帶來一種簡化的新體驗,其中包括直接建模技術、以及額外提供的一體化曲面造型功能、專門設計的新模塊和大量增強功能,使得產(chǎn)品開發(fā)過程更簡單、快捷。
Pro/ENGINEER 2001基于PTC Granite One,Granite One包括一系列新技術,這些技術用來建立和表示基于特征的模型,在不同CAD工具之間相關聯(lián)地轉換原始文件、提供方便的存取數(shù)據(jù)方式。Granite One 取代了第一代簡單的幾何核心組件,為互操作能力定義了一個新內核。
Pro/ENGINEER 2001具有突破性的創(chuàng)新技術,包括直接建模、處理幾何體、交互地在屏幕上直觀創(chuàng)建和修改特征。直接建模概念簡單易學,并且進一步加快了產(chǎn)品的開發(fā)過程。利用直接建模,Pro/ENGINEER用戶只需用點擊鼠標、在屏幕上拖拽產(chǎn)品特征、即刻改變或編輯模型,就可以建立特征。這一直觀的工作流,把鼠標移動和菜單導航一般操作減少了40%之多。
Pro/ENGINEER 2001另一個重要特色是交互式曲面設計。以Pro/ENGINEER著名的相關性為支撐的參數(shù)化實體建模與自由形式美學設計的這種無縫結合,為用戶提供了一個高性能設計環(huán)境,這是靠松散地集成各種應用程序所無法比擬的。
Pro/ENGINEER新的曲面造型能力,實現(xiàn)了工程和設計的最終集成。隨著產(chǎn)品設計中高度程式化的、有機模型變得日益重要,CAD系統(tǒng)必須將設計和工程結合,以便產(chǎn)品設計人員能夠在當今市場上進行有效地競爭。
Pro/ENGINEER 2001同時提供了重要的快速創(chuàng)新能力,諸如根據(jù)"表現(xiàn)" 用戶需求的特征,牢牢鎖定設計目標的能力。此外,在生產(chǎn)應用方面,這一版本也非常先進,包括對工具和模具加工的高速銑削支持,以及在特殊銑削過程中生產(chǎn)力的提高。
能給產(chǎn)品改進過程帶來好處的Pro/ENGINEER 2001的其它增強功能包括:繼承特征技術,使用戶能夠簡單快捷地創(chuàng)建并根據(jù)需要相關聯(lián)地更新其產(chǎn)品的過程和設計變型;零件比較技術,根據(jù)PTC獲得專利的形狀索引功能構建,對兩個相似零件之間的幾何差異,提供即時圖形反饋;草繪2D實體技術,能夠在圖形視圖中與模型的幾何體相關聯(lián);隨著設計圖中的修改而相應改變;把相關聯(lián)能力擴大到圖形的2D草圖繪制中;規(guī)格驅動式管道系統(tǒng)布置技術,在布線過程中,始終符合預先定義的標準,并且具有自動附件選擇和管線變化延伸的能力?! ?
摘要 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè),受到政府和企業(yè)界的高度重視。發(fā)達國家有 “模具工業(yè)是進入富裕社會的原動力”之說,可見其重視的程度。當今, “模具就是產(chǎn) 品質量” , “模具就是經(jīng)濟效益”的觀念,已被越來越多的人接受。 正是基于對中國模具發(fā)展趨勢的認識和對中國模具業(yè)發(fā)展的信心,我選擇了學習 模具,選擇了汽車后視鏡罩注射模具設計做為我的畢業(yè)設計。 本設計首先根據(jù)給定的實物分析其結構合理性,然后進行測繪,完成實體圖和二 維圖。 其次,根據(jù)完成的實體圖進行模具設計,在進行模具設計時,根據(jù)塑件的形狀并結合手 冊循序漸進的進行模具設計。這次模具設計是對以前所學知識的一次實踐。由于我沒 有實踐經(jīng)驗所以很多東西都要依靠手冊。包括數(shù)據(jù)的選取和工藝性的確定。模具設計 包括澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及動、定個部分的結構的設計。在設計時要使用到 AUTOCAD2004 和 Pro/ENGINEER,這些計算機輔助設計軟件對于提高設計的速度和質量 很有幫助,這也是當今模具行業(yè)發(fā)展的選擇。 在近三個月的設計中,為了更好地完成任務,期間還到工廠進行了實習,參觀了 塑料模具的生產(chǎn)加工過程,這加強了我們的感性認識,更有利于我們完成模具設計。 關鍵詞:注塑模;模具設計;結構設計;Pro/E。 ABSTRACT The mold industry is the foundation industry of the national economy, receives highly takes from the government and the enterprise. The developed country has the saying that the mold industry is enters the affluent society the driving force, obviously it takes the degree. Now, the idea of the mold is the quality of product , the mold is the economic efficiency, has been accepted by more and more many people. Precisely based on the understanding of Chinese mold development tendency and the confidence of Chinese mold industry development confidence, I have chosen studying the mold design, and chose the mold design of shampoo spray nozzle to cast as my graduation project. First analyze its structure rationality acts according to the material object which assigns to in this design, then carries on the mapping, completes the entity chart and the two dimensional plot. Next, carries on the mold design, according to the entity chart which was completed. When carries on the mold designs, according to models the shape parallel connection to gather the handbook to proceed in an orderly way carries on the mold design. This mold design was a practice for the knowledge I mastered before. Very many things all must depend upon the handbook because I do not have the experience, including the data selection and technological determination. The mold design including pours the system, the cooling system and moves, decides a partial structure the design. Using PRO/ENGINEER2001 and AutoCAD2000 can improve the quantity and efficiency of mold design. This software also is the mold profession development choice now. In order to complete the task well, we have arrived the factory and carried on the practice during the three months design, visited the plastic mold production processing process. These strengthened our perceptual knowledge, were more advantageous to us to complete the mold design. KEYWORDS: mold design; injection mold; configuration design; Pro/E. 目 錄 第 1 章 緒論 .............................................................1 1.1 塑料?,F(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ..............................................1 1.1.1 我國塑料模的現(xiàn)狀 ...............................................1 1.1.2 塑料模的制造特點 ..............................................2 1.1.3 塑料模發(fā)展趨勢 .................................................2 第 2 章 汽車后視鏡罩的結構設計 ...........................................5 2.1 塑件分析 ..........................................................5 2.2 塑件材料的選擇 ....................................................5 2.2.1ABS 的性能和成型特點 ............................................5 2.3 塑料制件的結構工藝性 ..............................................7 2.3.1 脫模斜度 .......................................................7 2.3.2 尺寸公差和精度 .................................................7 2.3.3 表面粗糙度 .....................................................7 2.3.4 壁厚 ...........................................................7 2.3.5 圓角 ...........................................................7 2.4 結構設計方案 ......................................................8 第 3 章 汽車后視鏡罩模具設計 .............................................9 3.1 模具方案的論證和選擇 ..............................................9 3.2 注射機的選擇及型腔數(shù)目的確定 ......................................9 3.2.1 塑件的質量體積分析及 ABS 的注射工藝性 ...........................9 3.2.2 型腔數(shù)目的確定 ................................................10 3.2.3 注塑機的選擇 ..................................................10 3.3 分型面的選擇 .....................................................12 3.4 排氣系統(tǒng)的設計 ...................................................12 3.5 澆注系統(tǒng)設計 .....................................................12 3.5.1 主流道部分設計 ................................................12 3.5.2 冷料穴的設計 ..................................................13 3.5.3 分流道設計 ....................................................13 3.5.4 澆口設計 ......................................................14 3.5.5 定位圈和澆口套的選擇 ..........................................14 3.6 凹模型腔側壁厚度與底板厚度的計算 .................................15 3.6.1 凹模側壁厚度的計算 ............................................15 3.6.2 底板厚度的計算 ................................................16 3.7 模架的選取 .......................................................16 3.8 脫模機構的設計 ...................................................17 3.81 脫模方案的選擇 ...............................................17 3.8.2 脫模力的計算 ..................................................17 3.8.3 導柱的選擇 ....................................................18 3.9 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 ...............................................19 3.9.1 溫度調節(jié)系統(tǒng)分析 ..............................................19 3.9.2 熱平衡計算 ....................................................19 3.9.3 湍流計算與冷卻面積計算 ........................................20 總結.. .................................................................23 致 謝 .................................................................24 參考文獻 ...............................................................25 附件 1 外文翻譯 ........................................................26 1 第 1 章 緒論 1.1塑料?,F(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1.1.1我國塑料模的現(xiàn)狀 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè),受到政府和企業(yè)界的高度重視。發(fā)達國家有 “模具工業(yè)是進入富裕社會的原動力”之說,可見其重視的程度,當今, “模具就是產(chǎn) 品質量” , “模具就是經(jīng)濟效益”的觀念,已被越來越多的人接受。 我國塑料模的發(fā)展極其迅速,30 年已走過國外 90 年的歷程,現(xiàn)已具相當規(guī)模。塑 料模的設計技術、制造技術、CAD 技術、CAPP(Computer Aided Programed Procedure/Process Planning)技術已有相應的涉獵和開發(fā)應用,我國在塑料模設計技術 和塑料模制造技術上與發(fā)達國家的地區(qū)的差距參見表 1-1 和表 1-2。專用模具鋼品種少、 規(guī)格不全,質量不穩(wěn)定,且供應渠道不暢。塑料模以 45 鋼為主要材料的狀況,短時間 內難以改變。 表 1-1 塑料模設計技術和制造技術(1995 年) 發(fā)達國家 中國 技術名稱 美國 日本 德國 香港 臺灣 大陸 CAD 應用 75% 75% 70% 50% 40% 5%10% CAE 應用 50% 50% 50% 40% 30% 1%5% FLOW 軟件 普及 普及 普及 70% 50% 開始起步 COOL 軟件 普及 普及 普及 70% 50% 開始起步 RHD 方法 已編入 CAD/CAE 分析軟件 已有或開始應用 LMD 方法 已進入商品化 已有理論著作發(fā)表 SPD 方法 已進入商品化 在電子和精密機械有應用 表 1-2 塑料模加工技術(1995 年) 加工技術 發(fā)達國家 中國大陸 CAD 及 NCP 加工周期縮短 60% 已在部分工廠開始研究 4 軸及 5 軸 模具成本降低 30% 已列入“八五”技改項目 NCP 軟件 生產(chǎn)效率提高 60% 模具標準零件及標準模 架 已普及并以實現(xiàn)了商品化 有國家標準,系列化,商品化 不夠 熱流道及熱管技術 大量使用已形成了系列和標 準 70 年代開始研究迄今尚無標準 專用模具鋼材 根據(jù)塑料模的不同類型,專 已列入“八五”國家研制計劃 (H13/P20) 用鋼已系列化 1.1.2 塑料模的制造特點 (1) 型腔及型芯呈立體型面 塑料的外形和內部形狀直接由型腔和型芯直接成型。型腔、型芯的形狀是塑料件 的復映。這些復雜的立體表面加工難度大,特別是型腔的盲孔型內成型表面加工,采 用通用機床加工時,不僅要求工人技術等級高,輔助夾具、刀具多,而且加工周期長。 (2) 精度要求高 型腔、型芯尺寸精度一般為 IT89,精密塑料模具的型芯型腔尺寸精度為 IT67 級,另外機構的尺寸也要求非常準確,以使運動可靠。所以要求模具制造,盡量采用 高精度的制造手段和測量手段。 (3)表面質量要求高 型腔、型芯的表面粗糙度一般為 Ra0.20.1,有鏡面要求的表面粗糙度為 Ra0.05 一下,為達到粗糙度要求,型腔、型芯表面經(jīng)精加工后必須經(jīng)過嚴格的研磨、拋光。 目前多數(shù)采用手工研磨和拋光,其手工加工的比例約占整副模具加工量的 40%左右,精 密型模具,由于多為鑲拼式結構,手工加工量約占 10%左右。 為了提高模具的使用壽命,成型零件還需進行淬火。因此成型研磨、電加工等精 密加工占的比例比較大。 (4) 對刀具的性能要求越來越高 由于模具的性能材料不斷提高,模具加工刀具也相應提高,常用一些優(yōu)越性能的 刀具材料和改進的刀具設計,另外為了提高加工效率,也對刀具進行重新改進,以適 應模具加工快節(jié)奏的要求。 (5)工藝流程長、制造時間緊 注射模的成型部分是由定模、動模、滑塊等部件組成,而定模、動模又是若干零 件的組合。為了保證相互間的形狀和位置精度,需要采取配制的方法進行加工。工種 多、工序多、工藝流程長。 由于注射模關系到產(chǎn)品的更新?lián)Q代以及推向市場的速度,一般給予模具的制造時 間比較短,所以,模具制造時間緊,所以,要求模具制造盡量減少手工操作,并采用 自動化技術,發(fā)展快速制模技術。 (6) 模具制造一般屬于但減少批生產(chǎn)方式 1.1.3塑料模發(fā)展趨勢 1注塑模 CAD 的實用化 隨著人類社會的進步和高技術不斷發(fā)展,世界各國對塑料模設計技術給予了高度 重視和關注,不惜投入重金進行研究和開發(fā),塑料模 Mold-Flow 或 C-Flow 軟件和塑料 3 模 Mold-Cool 或 C-Cool 軟件等已經(jīng)商品化,注射模 CAD 正向實用化階段邁進。 目前,美國 PSP 公司的 IMES 專家系統(tǒng),能幫助模具設計人員用專家的知識解決 注射模的質量問題。德國 IKV 研究所的 CADMOULD 系統(tǒng),可用于注射模的流動、冷卻分 析、力學性能校核。澳大利亞 MOLDFLOW 公司的注射模 CAE 軟件 MF,具有流動模擬、冷 卻分析、翹曲變形和應力分析功能。 2擠塑模 CAD 的開發(fā) 擠塑模設計與制造,發(fā)達國家已廣泛地應用了 CAD/CAM 技術,尤其是 CAE 的應用, 極大地提高了擠塑模設計水平和可靠性。我國向此發(fā)展,勢在必行。根據(jù)國家“八五” 重點科技攻關項目“注射模 CAD/CAM/CAE 集成系統(tǒng)”開發(fā)中的成功經(jīng)驗及技術實力, 國家“九五”重點科技攻關項目“擠塑模 CAD/CAM/CAE 集成系統(tǒng)”課題,正在擬議與 討論之中。預計該課題將面臨一下難題: (1)擠塑模中倒流錐截面變化不規(guī)則問題。為此,必須強化 CAD 部分的三維曲面 造型功能。 (2)CAE 分析的結果顯示問題。要求它是一個實用、開放的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),但由于 塑料熔體的彈性行為,迄今尚無行之有效的三維形變理論能予以準確描述。為此,該 部分必然是大量的經(jīng)驗公式和數(shù)據(jù)的收集、歸納及整理工作,是一項艱巨、復雜、系 統(tǒng)性很強的龐大工程。 (3)須建立 3 軸至 5 軸數(shù)控銑和 2 軸至 4 軸的線切割模塊,為此,在 CAM 部分需 開發(fā)適用于擠塑模制造工藝規(guī)程的計算機輔助變成軟件。 (4)在統(tǒng)計分析的基礎上,確定注射模加工系統(tǒng)與擠塑模加工系統(tǒng)在 CAD/CAM 方 面的共同點與不同點,從而確定應去除注射模加工系統(tǒng)中哪些功能,增加哪些適用于 擠塑模加工的功能。 3. 塑料模專用材料研究和開發(fā) 在“八五”期間,國家已經(jīng)組織了撫鋼、太鋼、齊鋼、舞陽、長城和本溪鋼鐵廠 等單位,研究和開發(fā)塑料模專用系列鋼。無疑,這一開發(fā)與研究工作,必將繼續(xù)擴大 和完善。大致可分為以下五類: (1)基本型。如 55 鋼,使用硬度小于 20HRC,切削加工性能好,但模具表面粗糙 度差,使用壽命短,但已被預硬鋼所代替 (2)預硬化型。這類鋼是在中、低碳鋼中加入一些合金元素的低合金鋼,淬透性 高,加工性能好,調質后的使用硬度為 2535HRC,屬最大的通用型塑料模具鋼,如美 國的 P20 鋼 (3)時效硬化型這類鋼是在中、低碳鋼中加入 Ni、Cr、Al、Cu、Ti 等合金元 素,耐磨性和腐蝕性優(yōu)于預硬鋼,經(jīng)過時效處理后,硬度可高達 4050HRC這類鋼的 典型牌號,如美國的 P21、日本的 NAK55 等,多用于復雜、精密塑料模具,或大批量生 產(chǎn)的長壽命模具。 4 (4)熱處理硬化型。這類塑料模具鋼如美國的 D2、日本的 PD613、PD555 等,模 具表面能達很高的鏡面,并可進行表面強化處理。這類鋼制造的模具,精加工后進行 淬火、回火處理,使用硬度可達HRC。 (5)馬氏體時效鋼和粉末冶金模具鋼。對于要求更高耐磨性、耐腐蝕性、高韌性、 超鏡面的高級塑料模,可采用馬氏體時效鋼或粉末冶金模具鋼。這類鋼如美國的 PS、 日本的 HAP 和 ASP 鋼,均是采用粉末冶金法制造的模具鋼。 5 第 2 章 汽車后視鏡罩的結構設計 2.1塑件分析 香波噴嘴作為一種生活用品,廣泛的應用于各種沐浴露和洗發(fā)水,其通用性好, 使用方便。由于其使用的次數(shù)較多,要求其具有一定的強度和韌度。同時作為一種產(chǎn) 品,對美觀性一定的要求,其外部形狀要求美觀,線條流暢美觀,看起來比較舒適。 2.2塑件材料的選擇 塑料的選擇主要考慮材料成型后的強度以及注塑過程中塑料的流動性。ABS 在工 業(yè)上應用很廣泛,工業(yè)上很多塑料結構件都使用 ABS,如鼠標、顯示器、儀表盤等外 殼都使用 ABS,ABS 能滿足強度要求,并且注塑性能也相當好。所以該香波噴嘴可以 選用 ABS。 2.2.1ABS的性能和成型特點 ABS 是由丙烯晴、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。這三種組分的各自特征,使 ABS 具有良好的綜合力學性能。丙烯晴使 ABS 有良好的耐化學腐蝕性及表面硬度,丁二烯 使 ABS 堅韌。苯乙烯使它具有良好的加工性和染色性能。 ABS 無毒、無味,成微黃色,成型的塑料件有較好的光澤,密度為 1.021.05 g/cm3,熔融溫度為 217237,熱分解溫度為 250 以上,無毒、無味、不透明。 ABS 具有極好的抗沖擊強度,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)定性和電器性能。水、無機鹽、酸、堿類對 ABS 幾乎無影響,在酮、醛、脂、氯代烴中會溶解或形成乳濁液,不溶于大部分醇類及 烴類溶劑,但與烴長期接觸會軟化熔脹。ABS 塑料表面受冰醋酸、植物油等化學藥品的 侵蝕會引起應力開裂。ABS 有一定的尺寸穩(wěn)定性,易于成型加工。經(jīng)過調色可配成任何 顏色。其缺點是耐熱性不高,連續(xù)工作溫度為 70左右,熱變形溫度為 93 左右。 耐氣候性差,在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。 根據(jù) ABS 中三種組分之間的比例不同,其性能也略有差異,從而適應各種不同的 應用。根據(jù)應用不同可分為超高沖擊型、高沖擊型、中沖擊型、低沖擊型和耐熱型等。 主要用途:ABS 在機械工業(yè)上用來制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機外 殼、儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏柜和冰箱襯里等。汽車工業(yè)上用 ABS 制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調節(jié)導管、加熱器等,還有用 ABS 夾層板制小轎車車 身。ABS 還可以用來制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體育用品、玩具、電子琴 6 及收錄機殼體、食品包裝容器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。 表 2-1 ABS 質量指標參數(shù) 性能指標 超高沖擊型 高強度沖擊型 低沖擊型 耐熱型 密度(g/cm 3) 1.05 1.07 1.02 1.061.08 吸水率(%) 0.3 0.3 0.2 0.2 熱變形溫度(度) (0.46Mpa 壓力下) (1.86Mpa 壓力下) 96 87 98 89 98 7885 104116 96110 線膨脹(x10 -5/oC) 10.0 7.0 8.69.9 6.88.2 燃燒性(12.7, /s) - - 0.55 0.55 拉伸強度(MPa) 35 63 2128 5356 拉伸彈性模量(GPa) 1.8 2.9 0.71.8 2.5 彎曲強度(MPa) 62 97 2546 84 彎曲彈性模量(GPa) 1.8 3.0 1.22.0 2.52.6 壓縮強度(MPa) - - 1839 70 硬度(洛氏 R) 100 121 6286 108116 沖擊強度(KJ/m 2) (帶缺口,23 oC) (帶缺口,0 oC) (帶缺口,-40 oC) 53 - - 6.0 - - 2749 2132 8.118.9 1632 1113 1.65.4 介電強度(KV/) - - 15.115.7 14.215.7 體積電阻率(m) 1014 1014 1011 1011 介電常數(shù)(60Hz) 2.45.0 2.45.0 3.7 2.73.5 介電損耗角正切 (60Hz) 0.0030.008 0.0030.008 0.0110.073 0.034 性能指標 超高沖擊型 高強度沖擊型 低沖擊型 耐熱型 耐電弧性(S) 5085 5085 7080 7080 成型特點:ABS 在升溫時粘度增高,所以成型壓力較高,塑料上的脫模斜度宜稍大,應 取 2 oC 以上; ABS 宜吸水,含水量小于 0.3%,成型加工前應進行干燥處理,要求表面 光澤的塑料應要求長時間預熱干燥,需在 7080 oC 預熱 4 小時以上;流動性中等,溢 邊料 0.04左右,模具設計時要注意澆注系統(tǒng)對料流阻力小,澆口處外觀不良,已發(fā) 生熔接痕,應注意選擇澆口位置、形式,頂出力過大或機械加工時塑件表面呈現(xiàn)“白 色”痕跡(但在熱水中加熱可消失) ;在正常的成型條件下,壁厚、熔料溫度及收縮率 影響極小。宜取高料溫、模溫(對耐熱、高抗沖擊和中抗擊型樹脂,料溫更易取高) , 7 料溫對物性影響極大,料溫過高宜分解(分解溫度為 250 oC 左右)要求塑件精度高時, 模具溫度可控制在 5060 oC,要求塑件光澤和耐熱時應控制在 6080 oC。注射壓力 比聚苯乙烯高。一般用柱塞式注射機時料溫為 180230 oC 左右,注射壓力為 100140Mpa,螺式注射機則取 160220 oC,70100 MPa。 2.3塑料制件的結構工藝性 2.3.1脫模斜度 為了便于塑料件從模腔中脫出,防止在脫模過程中出現(xiàn)由于脫模阻力過大,塑件 被頂裂、變形和擦傷,塑件廢品率增加、質量下降的現(xiàn)象。在平行于脫模方向的塑件 表面上,必須設有一定的斜度,此斜度稱為脫模斜度。 斜度與塑料的種類和塑件的高度有關,并且為了使塑件留在凸模或凹模上,塑件 內表面和外表面的的斜度值也有差異,塑件高度不大時,通常小于 3可以不設脫模斜 度,對于高度小于 3的結構都不設脫模斜度。ABS 塑件內表面的脫模斜度一般為 401o 20,外表面為 351o。所以,取內外表面的脫模斜度為 1o。 2.3.2尺寸公差和精度 塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件與產(chǎn)品圖紙中尺寸的符合程度。即所獲得塑件 尺寸的準確度。影響塑件尺寸精度的因素很多,首先是模具的制造精度和模具的磨損 程度,其次是模具的收縮率的波動以及成型時工藝條件的變化、塑件成型后的時效變 化和模具結構形狀等。因此,塑件的尺寸精度往往不高,應在保證使用要求的前提下 盡可能選用低精度等級。 由塑料模設計手冊可查得,ABS 建議采用的精度為高精度 3 級,一般精度 4 級, 低精度 5 級。考慮到香波噴嘴的使用對精度的要求不太高,所以各個地方均選擇 5 級 精度。 2.3.3表面粗糙度 塑件間的表面粗糙度一般取 Ra0.80.2um 之間,在設計時應考慮到鏡罩的美觀性, 同時兼顧經(jīng)濟性要求。為滿足美觀性要求,塑件的外表面要求比較光滑,取 Ra0.4um; 為了降低成本,內表面可以取稍大的表面粗糙值,取 Ra0.6um。 2.3.4壁厚 塑件的壁厚是重要的結構要素,是設計時必須考慮的問題之一。 塑件壁太薄,剛度差,在脫模、使用、裝配中會發(fā)生變形,影響塑件的使用和裝 配的準確性,塑件壁太薄,還會造成模腔通道狹窄、流動阻力大。 2.3.5圓角 在塑件的角隅處,即內外表面的交接轉接處,加強筋的頂端及根部等處都應設計 成圓角。而且圓角的半徑不應小于 0.5。凡能設計成圓角的地方均設計成圓角。有一 8 系列好處,在塑件成型時溶料流動阻力小,有利于改善流動充模特性。其結果可以防 止因塑料收縮而導致的塑料變形,或者因鈍角而引起的應力集中,使塑件的強度增大。 模具使用壽命延長,塑件外形也因圓弧過渡而顯得更為美觀。同時,與塑料相對應的 模具成型零件在熱處理是不易裂口,強度大為增加。 所以,汽車后視鏡罩的頂面和內側面相交處取圓角半徑為 4mm,頂面與外側面相交 處的圓角半徑取 12。 。 2.4結構設計方案 圖 1 汽車后視鏡罩 3D 模型 9 第 3 章 汽車后視鏡罩模具設計 3.1模具方案的論證和選擇 模具方案的不同主要在選擇澆口方式的區(qū)分上。 方案一:采用直澆口式 直接澆口又稱中心澆口、主流道型澆口或非限制性澆口,塑料熔體直接由主流道 進入型腔,因而具有流動阻力小、流料速度快及補縮時間長的特點,但注射壓力直接 作用在塑件上容易在進料處產(chǎn)生較大的殘余應力而導致塑件翹曲變形,澆口痕跡和較 明顯,并且較難清除,這類澆口大多數(shù)用于注射成型大型厚壁長流程深型腔的塑件以 及一些高粘度塑料。而本設計采用 ABS 塑料,流動性較好,并且塑料型腔不深,壁厚 較薄,所以不宜采用直澆口。 方案二:采用側澆口式 側澆口又稱邊緣澆口。側澆口一般開設在分型面上,塑料熔體于型腔的側面充 模,其截面形狀多位矩形狹縫,調截面的厚度和寬度可以調節(jié)熔體充模時的剪切速率 及澆口封閉時間。這類澆口加工容易,休整方便,并且可以根據(jù)塑件的形狀特征靈活 的選擇進料位置。因此它是廣泛使用的一種形式。但有澆口痕跡存在,會形成熔接痕、 縮孔、氣孔等塑件缺陷,且注射壓力損失大。 方案三:點澆口 點澆口又稱針點式澆口、橄欖型澆口或菱形澆口,其尺寸很小。采用點澆口成型 塑件,去除澆口后殘留很極小。易取得澆注系統(tǒng)的平衡。也利于自動化操作。 方案四:潛伏澆口 潛伏澆口又稱隧道澆口,它是由點澆口演變而來,除具有點澆口的特點外,還有 如下獨道之處:澆口位置選在制品側面較隱蔽的地方,不影響其外形美觀;分流道設 置在分型面上,而澆口沿斜向潛伏在分型面下的模板中;開模后自動被切斷。 綜合考慮到塑件的形狀、外觀和結構上的要求,采用潛伏澆口比較合適,所以選 擇方案四。 3.2注射機的選擇及型腔數(shù)目的確定 3.2.1塑件的質量體積分析及 ABS的注射工藝性 塑件的體積大?。和ㄟ^ Pro/E 分析,可知體積約為 29.753,ABS 的密度為 1.05g/3,所以質量為 31.24g。 料桶溫度的正確選擇關系到塑料的塑化質量,其原則是能保證順利的注射成型而 10 又不引起塑料的局部降解。塑料的加工溫度有注射機料筒來控制的。料筒的末端最高 溫度應高于塑料的流動溫度(或熔融溫度) ,但低于塑料的分解溫度。 ABS 流動性好,易于成型。熔融溫度為 217237oC,熱分解溫度為 250oC 以上。 熔融溫度與分解溫度比較接近,選擇料筒溫度為 200230oC,為了防止流涎現(xiàn)象,噴 嘴溫度稍低于料筒溫度取 180190oC。 注射時,需在 7080oC 預干燥 4 小時以上,注射溫度為 170200 oC,注射成型 過程中,冷卻介質用水,模溫越低,冷卻速度太快,熔體溫度降低越迅速,造成熔體 粘度增大,注射壓力損失,引起充模不足,反之,則有利于提高制品表面質量,但制 品生產(chǎn)率大大降低,綜合以上兩點,取模具溫度為 6070oC。 表 3-1 ABS 注射工藝參數(shù) 注射機類型 螺桿式 模具溫度( oC) 6070 螺桿轉速(r/min) 3060 注射壓力(MPa) 7090 噴嘴形式 直通式 保壓力(MPa) 5070 噴嘴溫度( oC) 180190 注射時間(s) 35 料桶前段溫度 ( oC) 200210 保壓時間(s) 1530 料桶中段溫度 ( oC) 210230 冷卻時間(s) 1530 料桶后段溫度 ( oC) 180200 成型周期(s) 4070 3.2.2型腔數(shù)目的確定 在設計實踐中,有先確定注射機的型號,再根據(jù)所選用的注射機的技術規(guī)范及塑 件的技術經(jīng)濟要求,計算能夠選取的型腔數(shù)目,也有根據(jù)經(jīng)驗先確定型腔數(shù)目的,然 后根據(jù)生產(chǎn)條件,如注射機的有關技術規(guī)范等進行校核計算,看所選得型腔數(shù)目是否 滿足要求。 由于塑件尺寸不大,單個塑件體積為 29.75 ,市場需求量大,所以設計時,3cm 可以首先確定腔數(shù)為多型腔,在本設計中取一模二腔,提高生產(chǎn)效率。 3.2.3注塑機的選擇 根據(jù)塑件體積為 29.75 ,模具為一模二腔,根據(jù)所需要的注塑量,選擇注射機3cm 為 XS-ZY-125,為螺桿式。 表 3-2 XS-ZY-500的技術規(guī)范 額定注射量(cm 3) 125 最大成型面積(cm 2) 320 螺桿直徑() 42 最大開(合)模行程 () 300 11 注射壓力(MPa) 119 模具最大厚度() 300 注射行程() 300 模具最小厚度() 200 螺桿轉數(shù)(r/min) 20、25、32、38、42、50、63、8 0 動定模固定板尺寸() 420450 合模力(kN) 900 拉桿空間() 260290 (1)鎖模力的校核 鎖模力是指注射機合模機構在工作過程中對模具所能施加的最大夾緊力。在選用 注射機時,要對其合模機構進行校核。通常可用下列公式進行: (3-1)FpAn)(21 式中 P , 1 單個塑件在模具分型面上的投影面積; A 2 澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積; N 型腔數(shù)量; p 塑料熔體對型腔的成型壓力; F 鎖模力。 根據(jù)經(jīng)驗取模腔平均壓力為 P 為 40 Mpa,通過 Pro/E 分析,可知塑件在分型面上 的投影面積為 A=9634.5 5=9.63 。粗略計算鎖模力為3m3cKNAn 904.7106.9402)( 41 所以滿足鎖模力的要求。 (2)注射容量校核 模具型腔能否充滿與注射機允許的最大注射量密切相關,設計模具時,應保證注 射模內所需熔體總量在注射機實際的最大注射量的范圍內,根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗,注射機的 最大注射量是其允許最大注射量(額定注射量)的 80,由此有: (32)mv%8021 塑件的體積為 29.75cm3,澆注系統(tǒng)凝料的體積大約為塑件體積的 0.2 倍即 5.95 cm3,一模二腔,則 3321 125.89%0/)( cmvm 所以滿足注射容量需求。 (3) 最大注射壓力的校核 注射壓力是指在螺桿頭部產(chǎn)生的熔體壓強,注射壓力過低會導致型腔壓力不足, 熔體不能順利充滿型腔;反之,注射壓力過大,不僅會造成制品溢料,甚至系統(tǒng)過載。 螺式注射機 ABS 注射壓力一般是 70100MPa,取 80Mpa。注射機注射壓力為 145 MPa, 滿足要求。 (4) 模具厚度的校核 12 本注射機所允許的最小厚度和最大厚度分別為 200 和 300,所選模架的閉合高 度為 270,滿足要求。 (5) 開模行程校核 所選注射機的最大開模行程為 300,模具結構為斜直導柱雙單分型面注射模,其 開模距為: (33))10521max(aHs 式中 H 1 脫模距離() ,為 110; H 2 包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度() ,為 50; A 取出澆注系統(tǒng)凝料所必需的長度() ,為 80; 所以,開模行程大概為 240<300,滿足要求。 3.3分型面的選擇 將模具適當?shù)胤殖蓛蓚€或幾個可以分離的主要部分,這些可以分離部分的接觸表 面分開時能取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料,當成型時又必須接觸封閉,這樣的接觸表面成 為模具的分型面,本例為潛伏澆口,應該以下圖型所示的分型面。 圖 2 分型面的結構 3.4排氣系統(tǒng)的設計 本設計中塑件分型面與塑件結合的地方較多,因此,可以利用分型面的間隙配合 進行排氣,所以可以不必要單獨設計排氣槽。 3.5澆注系統(tǒng)設計 3.5.1主流道部分設計 主流道是澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具相接觸的部位開始,到分流道為止的塑 料熔體的流動通道。屬于從熱的塑料熔體到相對較冷的模具的一段過渡的流動長度, 13 因此它的形狀和尺寸最先影響著塑料熔體的流動速度及填充時間,必須使塑料熔體的 溫度降和壓力降最小,且不損害其把塑料熔體輸送到最“遠”位置的能力。主流道垂 直于分型面。 主流道長度一般按模板厚度確定,但為減小充模時的壓力降和減小物料損耗,以 短為好,中小模具控制在 50以內,在出現(xiàn)過長主流道時,可將主流道襯套挖出深凹 坑,讓噴嘴深入模具。本題取 L 為 50。 由于主流道要與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復接觸,所以在注射模中主流道部 分常設成可拆卸更換的主流道襯套。為了拆卸更換方便,模具的定位圈常與主流道襯 套分開設計,主流道襯套如圖 3-2 所示: 圖 3 主流道結構 各部分尺寸如下: XS-ZY-500 注射機噴嘴孔直徑為 7.5,噴嘴圓弧半徑為 18。 d 主流道小端直徑 d=7.5+1=8.5 R 主流道球面半徑S R =18+2=20 R a表面粗糙度 R a0.8um a 主流道錐角 a=4o L 主流道長度 L=36 r 主流道出口端圓角 mDx3.18 h 球面配合高度 h5 主流道大端直徑 D =d+2Ltg(a/2)=10.6 3.5.2冷料穴的設計 冷料穴是用一個井穴將主流道延長以接收冷料,防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和 型腔,把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。 14 冷料穴一般開設在主流到對面的動模板上(亦即塑料流動的轉向處) ,其標稱直徑 與主流道大端直徑相同或略大一些,深度約為直徑的 11.5 倍,最終要保證冷料的體 積小于冷料穴的體積。 本設計中,冷料穴和分流道均開設在中間板上,主流道的大端直徑 D 為 10.6, 所以冷料穴的直徑可以取 11,深度可以取 12。 3.5.3分流道設計 在多型腔或單型腔多澆口時應設置分流道。分流道是指主流道末端與澆口之間這 一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料有主流道流入型腔前,通 過截面積的變化及流向變換一伙的平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此要求所設計的分流道能滿 足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài),使塑料熔體盡快地流經(jīng)分流道充滿型腔, 并且流動過程中壓力損失和熱量損失盡可能小,能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。 因此采用平衡式分流道。根據(jù)兩個型腔的結構設計,分流道較短,故設計時可適當選 小一些。單邊分流道取 35mm。 因為塑件的質量為 31.24g,小于 200g,所以分流道的當量直徑為 (34)m5.42654.0L分塑分D 設梯形下底寬為 x,底面圓角半徑 R=1mm,梯形高度為 h=3.5mm,根據(jù)面積相等有 (35)4)8tan.3( 2分 所以 ,梯形上底約為 5mm。如圖 3-5mx4 圖 4 3.5.4澆口設計 澆口又稱進料口,是連接分流道與型腔的通道,除直接澆口外,它是澆注系統(tǒng)中 介面積最小的部分,但卻是澆注系統(tǒng)的關鍵部分,澆口的位置、形狀及尺寸對塑件的 性能和質量的影響很大。 通常澆口可分為大澆口和小澆口兩類,前者也稱非限制性澆口,系指直接澆口; 15 后者也稱限制性澆口和內澆,常用的有側澆口,點澆口等。 小澆口最適合于填充薄壁和壁厚均勻的型腔,它能有效的防止制品發(fā)生變形、翹 曲和裂紋等弊病,而大澆口對補縮有利,它能提高制品的尺寸精度,因此當制品的壁 厚不均勻時,應適當增大澆口的尺寸。 本設計澆口采取側澆口。 3.5.5定位圈和澆口套的選擇 澆口套與定位圈配合使用,其中澆口套是樹脂注入模具的入口,尺寸與注塑機的 尺寸有關。標準澆口套分為 A 型和 B 型,B 型是為了防止注射時在澆口后退而由定位圈 壓住的類型,本設計選用 B 型。其尺寸規(guī)格如圖示: 圖 5 澆口套結構 定位圈的作用是使注塑機的噴嘴與模具澆口的澆口套定位,定位圈分為標準型及 特殊型兩種,根據(jù)要求分別選用。根據(jù) JIS 標準中規(guī)定的特殊型定位圈。尺寸規(guī)格如 下: 16 圖 6 定位圈結構 3.6.成型零件的結構設計 3.6.1結構設計 (1)凹模的結構設計 凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模結構的不同可 將其分為整體式、整體嵌入式、組合式、鑲拼式四種。根據(jù)塑件和模具的結構分析, 并考慮加工工藝及經(jīng)濟效益等,本次設計采用整體式凹模。 (2)型芯的結構設計 凸模是成型塑件內表面的成型零件,通常可分為整體式和組 合式兩種類型。根據(jù)塑件和模具的結構分析,并考慮加工工藝及經(jīng)濟效益等,本次設 計采用整體式凸模。 3.6.2成型零件鋼材的選用 根據(jù)對成型塑件的綜合分析,該塑件的成型零件要由足夠的剛度、強度、耐磨性 及良好的抗疲勞性能,同時考慮它的機械加工性能和拋光性能。所以,型腔、型芯選 用高合金工具鋼 Cr MoV。12 3.6.3成型零件的工作尺寸 (1)凹模的徑向尺寸 塑件外部徑向尺寸的轉換: , ;mls06.1324mls06.2879 相應塑件制造公差: , ;.1.2 所以: 10.0111 675.092. zxlSLscpM ( 4-1)m0.39 07.0222 .41.zlscp 17 m047.92 式中, 是塑件的平均收縮率,根據(jù)表 1-1 可得 PP 的收縮率為 13 , 其平均收縮cpS % 率為 0.02; 、 是系數(shù), 一般在 0.50.8 之間,制造公差越大,取值越小,反1x2x 之越大。此處取 , ; 、 是相應的尺寸制造公差,對于中小型75.0.21z2z 塑件取 。6z (2)凹模的深度尺寸 塑件高度方向尺寸的轉換: ;mHs02.8 相應塑件制造公差: ;. 所以: 03.0 275.0682.11 zxSscpM ( 4-2)m03.62.8 式中, 是系數(shù), 一般在 0.50.7 之間,此處取 。x .x (3)型芯的徑向尺寸 塑件內部徑向尺寸的轉換: ;Ls60.28 相應塑件制造公差: ;m. 所以: 01.0 675.0280.11 zxLSlscpM ( 4-3)01.248 式中, 是系數(shù), 一般在 0.50.8 之間,此處取 。x .x (4)型芯的高度尺寸 塑件內腔高度尺寸的轉換: ;mhs20.85 相應塑件制造公差: ;. 所以: 03.0 26.8502.11 zxhShscpM ( 4-4)m03.6. 式中, 是系數(shù), 一般在 0.50.7 之間,此處取 。x .x 18 3.7凹模型腔側壁厚度與底板厚度的計算 3.7.1凹模側壁厚度的計算 本設計選用的為整體式矩形型腔,根據(jù)塑料模具設計師指南其側壁的厚度按剛度 條件為: (36)3131 4ECPhhs 式中 ,為 1.493, 1為 0.6;96)/(234hlc P 凹模型腔內塑料熔體的最大壓力(MPa) ,為 40 Mpa; L 矩形型腔的長邊長度() ,為 147; h 塑件的高度() ,為 50; 凹模的允許變形量() , 為 0.042; E 鋼的彈性模量,取 2.10105 N/mm2。 所以經(jīng)計算 s 為 48。 3.7.2底板厚度的計算 按剛度條件計算底板厚度為 (37) 3/14,EpbcT 式中 ,為 0.0248;1/324, blc b 為矩形型腔短邊長度。 經(jīng)計算 T 為 30。 由于我們采用的是鑲塊的形式,所以可以在滿足剛度和強度的條件下,根據(jù)設計 需要適當?shù)母淖冃吻坏膫缺诤穸群偷装搴穸取?3.8模架的選取 由于所設計的模具零件較多,分型面復雜,其中涉及到旋轉抽芯和側抽芯,需要 利用零部件的結構來決定模架的大小,最終根據(jù)模具要緊湊,輕巧的原則選用了以 下型號模架: 表 3-3 模架尺寸 定模板 動模板 支撐板 動模底板 導柱 復位桿 19 31540053 31540020 31540020 31540030 32;2403 95 20;1403 75 3.8脫模機構的設計 3.81 脫模方案的選擇 脫模機構一般設置在動模的一側,有的使用液壓推動,也有的用機械推動,總之, 在塑件成型后,動模后退到一定的距離,就開始由注射機的脫模機構推動推板和推桿 固定板,使塑件從動模上拔出。 一般情況下,推出塑件的動作在動模上完成,但在特殊情況下,也可以在定模上 設脫模機構,由于注射機的定模板一側沒有推出機構,在這種情況下必須采用特殊機 構。簡單脫模機構有推桿機構、推管機構和推件板脫模,本設計考慮到塑件分型面型 芯是由多塊型芯拼塊組成,利用其結構我們可以采用推件板脫模。 推板脫模機構具有以下特點:頂出力均勻平穩(wěn),且大;制品不易變形,表面不留 頂出痕跡;結構簡單,不要設置復位裝置,依靠合模時定模型面的推力實現(xiàn)復位。 為防止推板離開型芯后自動脫落,要用限位釘限制推板移動的距離。 3.8.2脫模力的計算 脫模阻力的計算: (38)bceQ 式中 Q c 克服塑件對型芯包緊的脫模阻力(N) ; Q b一端封閉殼體需克服的真空吸力(N) 。 (39)bbbAMPaar.10. 式中 A b 型芯橫階段面面積。 經(jīng)計算 Q b為 328N (310)uEshKQfc18 式中 h 型芯脫模方向高度() ; s 塑料的平均成型收縮率,為 0.55%; u 泊松比,為 0.32; f 塑件與鋼之間的摩擦系數(shù),為 0.4; 脫模斜度,為 1o; E 塑料材料的拉伸彈性模量,為 2.2103N/ 2。 ,為 0.383 cosin1fKf 20 (3-11) 經(jīng)計算 Q c=155N+155N+78N=388N 所以脫模力為=388+328N=716N 因為使用推板脫模,所以脫模力絕對能夠滿足條件。 3.8.3導柱的選擇 導向機構是保證動定?;蛏舷履:夏r,正確定位和導向的零件,合模導向機構 主要有導柱導向和錐面定位兩種形式,通常采用導柱導向定位,本設計采用導柱導向, 共需 4 根導柱。 中 心 孔 BG145-90.83.2其 余 圖 7 動模部分帶頭導柱的形狀及尺寸 動模部分導柱選用最常用的帶頭導柱,在標準 GB4169.4-84 中選取,其尺寸規(guī)格 如下: 表 3-4 動模部分帶頭導柱的尺寸規(guī)格 d d 1 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 D0- 0.2 S0-0.1 L0-1.5 L1-1.0-2.0 25 -0.020 -0.041 25 +0.015 +0.002 32 6 112 32 所以選用導柱為 2511232, GB4169.4-84 ,材料為 20 鋼(GB699-65) 。 定模部分也選用最常用的帶頭導柱,其尺寸規(guī)格如下: 表 3-5 定模部分導柱的尺寸規(guī)格 d d1 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 D0-0.2 S0-0.1 L0-1.5 L1-1.0- 2.0 20 -0.020 -0.041 20 +0.015 +0.002 25 6 140 32 技術條件為(1)熱處理 HRC5055,20 鋼滲碳 0.50.8 淬硬 HRC5660 (2)圖中標注的形位公差值按 GB1184-80,t 為 6 級 (3)d 的尺寸公差根據(jù)使用要求克在相同公差等級內變動 21 (4)其他按 GB4170-84 3.9溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 3.9.1溫度調節(jié)系統(tǒng)分析 模具溫度對塑料熔體的充模流動、固化定型、生產(chǎn)效率及塑件的形狀和尺寸精度 都有重要的影響。注射模中這支溫度調節(jié)系統(tǒng)的目的,就是要通過控制模具溫度,是 注射成型具有良好的產(chǎn)品質量和較高的生產(chǎn)效率。 無論何種塑料進行注射成型,均有一個比較適宜的模具溫度范圍,在此溫度范圍 內,塑
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