汽车用保险板连接件注塑工艺分析与模具设计毕业论文.doc

毕业设计（论文）题 目：汽车用保险板连接件注塑工艺分析与模具设计II摘 要摘 要随着计算机硬件和软件的快速发展，CAD已经在许多应用领域越来越成熟。在机床制造工业中CAD的应用已相当普及，成为国内外机床制造工业开发新产品、组织规模生产、加强市场竞争的重要手段。特别是在缩短产品开发周期，提高产品性能、质量、可靠性和降低成本等方面，起着重要的作用。在快速的社会，汽车被广泛应用，但汽车事故发生比例越加上升，对于汽车本身保险需不断加强。由此，本次设计为汽车保险板连接件。Proe软件的功能非常丰富，包括三维设计建模、三维曲面建模、模型的空间转换，显示控制和观察，零件装配及干涉检验、平面出图、渲染处理、资料验证、数据交换、文件管理及数据库等功能。Proe采取参数化特征建模技术，具有特征建模、模块化、集成化程度高及兼容性好等特点。关键词：Proe;模具；保险板I目 录目 录摘 要I1、绪论11.1我国塑料模具工业的发展现状11.2 国际塑料模具工业的发展现状11.2.1网络的 CADCAECAM一体化系统结构初见端倪11.3设计的目的12、塑件成型工艺性分析22.1塑件22.1.1塑件的尺寸图22.1.2塑件表面质量分析22.2 ABS的注射成型过程及工艺参数32.2.1注射成型过程32.2.2 ABS的注射工艺参数32.2.3塑件的原材料32 .2.4 ABS塑料-性能33、模具结构分析与设计43.1 分型面的选择43.2 型腔数目的确定及型腔的排列43.3 浇注系统的设计43.3.1主流道53.3.2分流道53.3.3浇口53.3.4冷料穴73.3.5侧浇口73.3.6分流道的表面粗糙度73.4侧抽芯机构的设计73.4.1抽芯距与抽芯力的计算83.4.2 斜导柱截面尺寸的确定83.5 脱模机构的设计93.5.1注射模的脱模机构93.5.2脱模斜度93.6推出机构的设计原则93.7 标准模架的选择103.8 冷却系统的设计103.9 排气系统的设计103.10导向机构的设计114 、注射模设计的有关尺寸计算114.1 成型零件尺寸计算114.2主流道尺寸115、零件的三维设计125.1零件设计125.1.1锲紧块125.1.2镶件125.2组装图设计125.3爆炸图设计136、注射机有关参数的校核146.1 模具闭合高度的确定和校核146.2 模具安装部分的尺寸校核14致 谢15参考文献16结 论17II保险板连接件注塑模设计1、绪论1.1我国塑料模具工业的发展现状在引进的塑料模具中，以科技含量较高的模具居多，如高精度模具、大型模具。热流道模具、气辅及高压注射成型模具等。现代塑料制品对表面光洁度、成型时间都提高了更高的要求，因而也推动了塑料模具的发展。以电视机塑料外壳模具为例。其精度已由以前的0.050.1mm提高到0.0050.01mm,制造周期也由8个月缩短到了2个月,并且使用寿命也由过去可制10万20万件制品延长到了可60万件制品。从电视机外壳塑料模具的发展可以看到，高精密、长寿命、短周期、低成本是模具的发展方向。目前我国使用覆盖率和使用量最大的模具标准件为冷冲模架、注塑模架和推杆管这三类产品。以注塑模架为例，目前全国总产值有20多亿元，按照需求，国内约需注塑模架30多亿元，而实际上国内市场并未达到这个规模，其中主要一个原因就是模具厂家观念旧，注塑模架自产配比例较高，外购很少。这样做厂家不仅重复制造本应标准化的购件，延长了模具生产周期，又不利于维修。很多相关的模具标准件并没有相关的国家标准，因此制定模具构件的标准规范工作也是当务之急。1.2 国际塑料模具工业的发展现状美国1991年发表的“国家关键技术报告”认为:材料领域的进展几乎可以显著改进国民经济所有部门的产品性能,提高它们的竞争能力;因此把材料列为六大关键技术的首位。这是由于先进材料与制造技术是未来国民经济与国防力量发展的基础,是各种高、新技术成果转化为实用产品与商品的关键。当前各种新材料市场规模超过1000亿美元,预计到2000年将达4000亿美元。由新材料带动而产生的新产品新技术则是一个更大的市场。以上参展项目基本上代表了当前国际和国内的先进水平和发展趋势，具体表现在如下个方面。1.2.1网络的 CADCAECAM一体化系统结构初见端倪随着计算机硬件与软件的进步以及工业部门的实际需求，国外许多著名计算机软件开发商已能按实际生产过程中的功能要求划分产品系列，在网络系统下实现了CADCAM的一体化。解决了传统混合型CADCAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题，以便更能符合实际应用的自然过程。例如英国达尔康公司在原有软件DUCT5的基础上，为适应最新软件发展及工业生产实际而在最近推出的CAD/CAM集成化系统Delcams Power Solution，该系统覆盖了几何建模、逆问工程、工业设计、工程制图、仿真分析、快速原型、数控编程、测量分析等领域。 1.3设计的目的此次毕业设计给了我亲自动手的机会，是大学三年学习的一个总结，中国的塑料模具制造工业的飞速发展是需要理论和实践相结合的，所以这次毕业设计的意义十分重大。目的是通过对该零件的注塑模工艺的设计，了解注塑模具的设计步骤，ABS等材料的各项性能指标，工艺方案的选择，和侧向抽芯技术的掌握。2、塑件成型工艺性分析2.1塑件（如图1）本塑件为汽车上的保险板的连接件结构简单，壁厚均匀，精度要求一般，精度为材料是ABS 成型性能一般，其他并无特殊要求。图1 保险板连接件2.1.1 塑件的尺寸图如下图2： 图2塑件尺寸图2.1.2塑件表面质量分析影响塑件精度的因素很多，塑料的收缩、注塑成型条件（时间、压力、温度）等，塑件形状、模具结构（浇口、分型面的选择），飞边、斜度、模具的磨损等都直接影响制品的精度。按SJ13721978标准，塑料件尺寸精度分为8级，本塑件所用材料为丙烯烃-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）,由此查塑料模具设计手册可知，本塑件宜选用一般精度5级。根据塑件要求，塑件没有较高的表面粗糙度要求，粗糙度可取0.4。由于此塑件是大批量生产,外形为不规则 ,选用型腔为二个，型腔设计多个使它的外形增大或结构复杂，成本高，根据本塑件的特征采用注射成型的生产效率高。2.2 ABS的注射成型过程及工艺参数2.2.1 注射成型过程1）成型前的准备 对ABS的色泽、细度和均匀度等进行检验。2）注射过程 塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程可以分为充模、压实、保压、倒流和冷却5个阶段。3）塑件的后处理 采用调湿处理，红外线灯烘箱，热处理温度70，处理时间2h。2.2.2 ABS的注射工艺参数1）注射机：螺杆式2）螺杆转速(r/min)：303）料筒温度() ：150170(后段) 160180(中段) 180190(前段)4）喷嘴温度()：161805）模具温度()：40606）注射压力(MPa)：1001307）成型时间(s)：注射时间05;保压时间:2050；冷却时间：2050；成型总周期 ：50100。2.2.3塑件的原材料1）ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。2）ABS塑料-概述ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。 2 .2.4 ABS塑料-性能1）一般性能ABS外观为不透明呈象牙色粒料，其制品可着成五颜六色，并具有高光泽度。ABS相对密度为1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为1820，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的臭味。 2）力学性能ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。 3）热学性能ABS的热变形温度为93118，制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。3、模具结构分析与设计3.1 分型面的选择塑件设计阶段，就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。在模具设计阶段，应首先确定分型面的位置，然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。选在塑件外形最大轮廓处 有利于脱模 有利于保证塑件尺寸精度和表面质量有利于模具成型零件的加工 有利于锁模有利于排气 由以上六点选择分型面为A面：如图3。图3 分型面3.2 型腔数目的确定及型腔的排列为了制模具与注塑机的生产能力相匹配，提高生产效率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。型腔数目的确定一般可以根据经济性、注射机的额定锁模力、注射机的最大注射量、制品的精度等。一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。该塑件精度要求不高，生产批量适中，选用型腔为二个，型腔布置：（如图4。） 图4 型腔排布图3.3 浇注系统的设计浇注系统的设计（ 如图5所示） 图5 浇注系统3.3.1主流道指从注射机喷嘴与模具的接触部位起到分流道为止的一段流道。主流道与注射剂喷嘴在一条线上，是熔融塑料进入摸具时最先经过的通道。为保证主流道与注射机喷嘴紧密接触，防止漏料，一般主流道与喷嘴对接处做成球面凹坑，其半径R2=R1(1-2)mm,其小端直径d1=d2+(0.5-1)mm。凹坑深度取h=(3-5)mm.如图6所示：图6主流道 图7 分流道断面3.3.2分流道指介于主流道和浇口之间的一段通道，它是熔融塑料由主流道流入型腔的过渡通道，能使塑料的流向得到平稳的转换。如图7所示：3.3.3浇口又称进料口，它是分流道与型腔之间的狭窄部分，也是浇注系统中最短小的部分。这一狭窄短小的浇口能使分流道输送来的熔融塑料生产加速，形成理想的流动状态而充满型腔，同时还起着封闭型腔防止塑料倒流的作用，并在成型后便于使浇注系统凝料与塑件分离。如表1所示：表1名称简图特点尺寸直浇口特点：由注入口直接进料应用范围：适合各种塑料成型，尤其加工热敏性及高粘度材料成型，高质量的大型或深腔壳、塑形塑件主流道锥角一般取2-4度潜伏浇口特点：从浇道处以圆锥形通道或直接以隧道式浇道进入型腔。应用范围：多型腔摸。塑件外观要求较高时采用。=45-60环形浇口特点：环形浇口是直接浇口的变异形式，熔料从中心以环形四周进料。应用范围：应用于芯型安装一侧的轴对称塑料。深t=0.25-1.6长度l=0.8-1.8轮辐式浇口应用范围：适用于管状塑料制品，且浇口容易去除和节省材料。特点：可能会产生熔接痕而且不可能制造出完善的真圆。 厚度是0.8至4.8mm宽度为1.6至6.4mm。爪形浇口爪形浇口可在型芯的头部开设流道，也可在主流道下端开设流道，但加工困难。爪形芯有自动定心的作用。侧浇口特点：侧浇口是从塑件侧边缘进料的一种浇口形式，能方便的调整浇口尺寸控制剪切速率和浇口封闭时间。应用范围：广泛应用于多型腔摸中，断面尺寸较小的塑件。A塑件外侧表面积扇形浇口特点：侧浇口变异形式之一，是一种逐渐展开的浇口。当使用侧浇口成型大型平板状塑件浇口宽度太小时，则可使用扇形浇口。应用范围：多型腔摸，进料边宽度较大的薄片状塑件。厚度0.25至1.6mm宽度6.4至25%的型腔侧壁的长度。 平缝浇口与环状浇口类似但用于平直边缘的塑件。薄膜浇口适用于既平坦及大面积、且翘曲要保持最小的设计。厚度是0.25至0.63mm其长度必须短大约0.63mm。宽度约为模腔宽度的25%100% 3.3.4冷料穴 指直接对着主流道的孔或槽。其作用是储藏注射间隔期间产生的冷料头，以防止冷料进入型腔而影响塑件质量，或甚至堵塞浇口而影响注射成型。当分流道较长时，其末端也应开设冷料穴。但并不是所有浇注系统都具有上述各组成部分，在特殊情况下设分流道或冷料穴。3.3.5侧浇口一般开设在模具的分型面，从塑件的边缘进料，故称边缘浇口。其浇口截面形状一般为矩形，浇口的深度h决定着浇口的冷料时间，一般对中小型塑件h=0.5-2mm。浇口宽度b一般根据塑件的质量来确定，一般对中小型塑件常取b=1.5-5mm。浇口的长度l在结构强度允许的情况下取较短值为好，一般取l=0.5-2mm。由于侧浇口形状简单，加工方便，通过改变浇口尺寸能有效调整冲模时的剪切速率和浇口冷料时间，所以这种浇口的应用非常广泛，特别是一模多腔的浇注系统，使用这种浇口非常方便，在去除浇注系统中的冷料时也比较方便。其缺点是塑件的表面留有浇口痕迹。故选择侧浇口3.3.6分流道的表面粗糙度由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较理想，因此分流道的内表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.63m1.6m，这样的表面稍不光滑，有助于增大塑料熔体的外层流动阻力。避免熔流表面滑移，使中心层具有较高的剪切速率。此处Ra=1.6m。3.4侧抽芯机构的设计（如图8图9）图8侧抽芯装配图 图9 侧抽芯平面图3.4.1抽芯距与抽芯力的计算1）由塑件外形尺寸可以计算的抽芯距S=s+(23)=26+2=28mm完成抽拔芯距S，滑块在开模方向所需移动的距离，即完成抽拔所需的开模行程H=Sctg 2）由于塑件冷缩时，只有侧壁塑料包住型芯，也就是两个小孔的内壁与型芯接触，而两个小孔的内壁是“n”状的，没有脱模斜度。所以这块活动型芯的抽拔阻力，也就是塑件收缩产生对侧型芯的摩擦力， 即 = =0.2115835 = 3325.4N式中， 抽芯力（N） 因塑件收缩产生对侧型芯的正压力（N）塑件与型芯的摩擦系数（取0.21）塑件收缩对型芯单位面积的正压力，取=12MPaN3.4.2 斜导柱截面尺寸的确定本设计采用的是在中小型模具中常用的一种结构形式，其台肩部相平于模面，角度与抽拔角一致。材料多为T8、T10等碳素工具钢，也可用20钢作渗碳处理，由于斜导柱经常于滑块摩擦，热处理要求硬度HRC55,表面粗糙度Ra0.8。 斜导柱固定部分与模板的配合精度为H7/m6的过渡配合。1）圆柱形斜导柱直径的确定 圆柱形斜导柱直径取决于斜导柱所受的弯曲力，而弯曲力又取决于抽拔力，抽拔角以及受力点的位置。一般地，斜导柱和斜滑块的斜孔的配合都有一定的间隙（0.2-0.4），在开模瞬间定程距为M， 斜导柱直径，抽芯力，N受力点到固定板平面的距离, =21抽拔角斜导柱钢材的许用弯曲应力，。 碳素钢取=137.2，取24mm2) 斜导柱倾斜角的选择5、零件的三维设计5.1零件设计5.1.1锲紧块1）草图绘制，进入草图平面；2）设定绘图平面；3）绘制零件带孔面的巨型尺寸，且倒圆角，拉伸；4）旋转平面切除多余部分5）绘制孔点击空命令然后选择要绘制孔的平面，输入孔的尺寸，完成建模。如图11所示： 图11锲紧块5.1.2镶件1)草绘拉伸方法如上；2)利用曲面合并完成去除曲面，单击主菜单下插入扫描曲面草绘轨迹选择Front平面正向缺省进入草绘。3)选择合并工具，按要求保留曲面； 5.2组装图设计以下为使用图标（如图13） 图12镶件 图13 图标 1)自动约束是proe系统默认的约束条件，具有自动判断约束条件的功能，用户只要选择好装配的参照点、线、面，系统就会据选择的参考特征自动选择适合的约束条件。匹配约束将选定两个平面联合，限定零件的三个自由度，匹配的平面可以是零件实体的表面平面，也可以是零件的基准面。 5.3爆炸图设计 图14 组装图爆炸图就称分解图，是将匹配后的原件进行分解，主要用来查看组件中各个零件的位置状态，也可用于设计产品的结构说明书。创建分解图一般有两种方法，自动生成分解图和自定义分解图。定义平移方向后，拖动鼠标直接移动原件，复制所选原件的分解位置，把原件恢复到未分解前的位置上。（如图15、图16） 图15 爆炸图 图16 设计窗口6、注射机有关参数的校核6.1 模具闭合高度的确定和校核A模具闭合高度的确定和校核根据标准模架各模板尺寸急模具设计的其他零件尺寸可知：定模座板H定=20mm， 上模固定板H上=50mm， 下模固定板H下=60mm，模脚H模=60mm， 动模座板H动=20mm。模具闭合高度：H闭=H定+H上+H下+H模+H动=20mm+50mm+60mm+60mm+20mm=220mm6.2 模具安装部分的尺寸校核 HHH（510）mm式中 H注射机动模板的开模行程（mm），取300mm； H塑件推出行程（mm），取6mm（塑件壁高处的高度）； H包括流道凝料在内的塑件高度（mm），其值为H46（510）mm5156mm （46mm由装配图直接量取）所以，H300 mm50+80+10=140 mm12致 谢致 谢在此，要特别感谢各位老师，以其严谨、求实的治学态度、高度的责任心和敬业精神，给予我极大的帮助与鼓励；踏实认真、开拓创新的治学作风将使我终生受益。本论文从选题到完成无不浸透着导师的心血。在此期间，老师多次询问我的课题进度，提醒我该注意的问题，并在我课题遇到困难时，给予了我耐心的指导和帮助。借此论文的完成之际，谨向我的恩师表达我衷心的感谢和崇高的敬意！感谢导师不厌其烦的教诲和一丝不苟的严谨作风，在学习、生活和以后的工作中给我树立了为学为人的榜样，并希望在今后的学习和工作中继续得到导师的教导。感谢所有关心和帮助过我的老师、同学以及家人，在我学习期间，他们始终是我坚强的后盾和精神上的支柱。他们的支持使我深受感动和启发，在此谨表示最衷心的感谢！13参考文献参考文献1、 Pro-E 4.0模具设计实例详解M北京 清华大学出版社2、 AutoCAD 2007 中文版实用教程M北京 机械工业出版社3、 Pro-E 野火5.0 中文版模具设计高级应用M 北京电子工业出版社4、 Pro-E 3.0 中文版基础教程M北京 科学出版社5、 塑料成型工艺与模具设计M北京 清华大学出版社6、 Pro-E 3.0 高级设计M北京北京电子工业出版社7、 注射模设计与制作教程M清华大学出版社15结 论结 论通过本次毕业设计，对我在大学阶段所学习的模具设计方面的知识做了一个很好的总结和巩固，也对平时所学习的比较零散的知识做到了系统化的运用。也发现了自己在学科内的某些方面知识的欠缺，做到了很好的复习和理解，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。设计中用到了大量专业知识，例如机械设计、工程制图、聚合物材料、塑料成型机械、塑料成型模具、材料力学、公差与配合、数控技术等学科。通过在设计中查阅和复习其相关知识，对部分已生疏的学科又重新做了认识，且在以前学习的基础上更加深了理解，同时也把书本上学到的知识用到了实际设计中，将单一的学科和其他配套学科融合在一起，学会了综合考虑问题，并且进一步了解了塑料制品成型的工艺，对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的讲解下，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好了本次毕业设计。在设计中还用到了一些计算机辅助设计软件，更是受益匪浅，例如在设计中大量用到Auto CAD 来进行平面制图，使得在设计中对于零件的平面投影以及尺寸可以很至关且很精确的表达。在本次设计中,我认为最大的收获就是巩固专业知识的同时也接触了很多新东西。