车载蓝牙上盖注塑模具毕业设计的可行性报告

1、黑龙江科技大学本科毕业设计可行性论证报告设计题目： 车载蓝牙上盖注塑模具设计 院系名称： 机械工程学院 专 业 ： 机械设计制造及其自动化（模具方向） 班 级 ： 模具设计11-2 姓 名 ： 张 斌 学 号 ： 2011022840 指导教师 ： 张振金 1、设计课题要达到的设计目的1.1研究的题目、目的及意义本次毕业设计题目：车载蓝牙上盖的注塑模具设计及其装配仿真目的及意义：车载蓝牙上盖是汽车内饰常用的塑料制品，为大家所熟知，并且结构简单而又典型。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市场中塑料成形模具产量中约半数以上是注塑模具。通过车载蓝牙上盖的塑料模具设计，

2、我可以掌握基本的塑料模具设计的知识，了解塑料模具的完整设计过程，通过本次设计可以基本掌握注塑模具设计过程及其注意事项。在确定注塑机型号的基础上，进行了车载蓝牙上盖模具各部件的设计，并对主流道和分流道的尺寸、顶杆的强度进行了校核。1.2车载蓝牙上盖的结构形状 图1 零件结构简图2、结合报告获得的信息进行简要的论述我所设计的车载蓝牙上盖材料采用的是ABS材料，ABS树脂是一种共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，这三者的一般比例为20：30：50(熔点为175)。只要改变其三者的比例、聚合方法、颗粒的尺寸，便可以生产出一系列具有不同冲击强度、流动特性的品种，如增加丁二烯的组份，则其冲击强度会得到

3、提高，但是硬度和流动性就会降低，强度和耐热性亦变差。ABS是一种综合性能十分良好的树脂，无毒，微黄色，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%-0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%-0.4%，而且绝少出现塑化后收缩。ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。ABS还具有良好的配混性，可与多种树脂配混成合金(共混物)，如PC/ABS、 ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等，使之具有新的性能和新的应用领域，ABS若与PMMA掺混可制成透明ABS，透光率可

4、达80%。从调研报告中我们可以知道，我国模具行业的发展前景相当乐观，塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市场中塑料成形模具产量中约半数是注塑模具。所以注塑模具的重要性不言而喻。3、基本参数的确定及两个设计方案的拟定1.注塑模设计相关理论: （1）型腔数目和布局： 模具型腔数目的确定和诸多因素相关，如塑件结构特点、精度、批量大小、模具制造难度、浇注方式、浇注平衡考量、模板尺寸、顶出系统结构、冷却系统等 一般来讲设计人员会根据自己公司标准、经验以及客

5、户的要求等快速的确定型腔数目及排布， 如若采取直接浇口、环形浇口、轮辐式浇口等浇口类型时，只能采用一模一腔。另外对于大型薄壁或深型腔的产品也通常采用一模一腔结构。 以下是以计算法说明型腔数目的确定： 根据注塑机的合模力: 式中   F注塑机的额定合模力 /KN       N型腔数目         P塑料熔体对型腔的平均压力/ MPa    &#

6、160;    A1浇注系统在分型面上的投影面积/        A2单个产品在分型面上的投影面积/通常情况下，浇注系统在分型面上的投影面积可近似等于产品在分型面上投影面积的0.20.5倍，另外注射机的最大注射量利用系数为0.8。根据注塑机的最大注射量： 式中    V注塑机的最大注射量 V1浇注系统凝料量   V2单个产品的体积或质量 通常情况下，浇注系统凝料量为产品的0.6倍 。制件的体积V=4.3cm3，ABS塑料的密度为1.5g

7、/cm3，熔化温度：210280 模具温度：4050，注射压力：可大到1500bar 保压压力：可大到1000bar 注射速度：为避免材料降解，一般要用相当地的注射速度。（2）流道和浇口:所有常规的浇口都可以使用。如果加工较小的部件，最好使用针尖型浇口或潜入式浇口；对于较厚的部件，最好使用扇形浇口。针尖型浇口或潜入式浇口的最小直径应为1mm；扇形浇口的厚度不能小于1mm。 浇口塑料种类直接浇口侧浇口护耳式浇口薄片式浇口环形浇口圆盘浇口点浇口潜伏式浇口ABS*聚酰胺*聚苯乙烯*注：*为可选的形式表1 部分材料适用的浇口形式 根据设计的车载蓝牙上盖材料为ABS，表1的浇口形式皆可选择，我选择的为侧

8、浇口。（3）初选注塑机：制件的体积V=4.3cm3(单件)，取注塑机的注塑量利用率为0.8，所以注塑机的注塑最小量为V=4.3/0.8=5.4cm3，可以选型号为SZ-Z60（塑料模具技术手册）。其基本参数如下：标称注射量为60cm3，螺杆直径38mm，注射压力为122MPa，注射行程为170mm,合模力500KN，最大成型面积130cm2,模具高度200mm,模板尺寸330×440mm。确定型腔数和分布：N（0.8VV1）/V2 =(0.8×600.6×4.3)/4.3=10.5,取N=4。为了模具加工制造的方便、保证冷却系统设计的简易和有效性、使制件

9、满足尺寸精度要求，所以型腔在成型零件中采用对称均匀分布形式。（4）成型零件结构形式:模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件称为成型零件，包括凹模、型芯、镶块、成型杆和型环等。成型零件在工作时，直接与塑料接触，承受塑料熔体的高压，料流的冲刷，脱模时与塑件之间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度值，此外，成型零件还要求结构设计合理，有较高的硬度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应该根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，同时兼顾成型零件的加工性和制造成本。下表2列举些常用的模具成型零件材料和用途：类别牌号中国美国日本瑞典德国用途塑料模

10、具钢501050S500-C50用于制造生产批量小，模具表面积不大，尺寸精度及表面粗糙度要求不高的塑料成形模具或模架451045S450-C4540CrG51400SCr440-高级镜面模具钢3-4Cr13420-S-1362083用于制造PVC等耐腐蚀性较强的塑料模具，透明塑胶及抛光性要求较高的塑料膜3Cr2MoP20-40CrMo74钢的纯度高，具有良好的切削加工性能，制成模具精度高，永不变形。较高的强韧行，适合做大型复杂模具P4410P20tNiPDS5S7182738表2 常用的模具成型零件材料和用途由于塑件材料为ABS，且塑件为车载蓝牙上盖，表面粗糙度要求较高，故成型零件选用P441

11、0钢材，该钢具有高淬透性, 以及良好的抛光性能、电火花加工性能和皮纹加工性能。已预硬不需要再淬硬, 适合于电蚀加工及镜面抛光处理, 综合力学性能好, 可再加硬至>40HRC。该钢也可采用渗氮、渗硼等化学热处理,处理后的表面硬度可由 370 420HV 提高到100HV显著提高模具的耐性和耐蚀性,也可对模具迸行表面镀铬。模具局部损坏后也可用补焊法修补,焊接质良好,可以进行加工。在预硬态使用,防止了热处理变形。（5）推顶机构：在注射成型的每一个循环中，都必须使塑件由模具型腔中脱出，模具中这种脱出塑件的机构称为推出机构。推出机构按驱动方式分为：手动推出机构、机动推出机构、液压推出机构、气动推出

12、机构。设计推出机构时，应遵循以下原则：1）结构可靠，运动灵活，有足够大强度和刚度；2）保证塑件不变形、不损坏；3）保证塑件外观良好；4）尽量使塑件留在动模一边。（6）排气系统：在注塑成型过程中，模具内除了型腔和浇注系统中原有的空气外，还有塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体，这些气体若不能被熔融塑料顺利地排出型腔，会是制件出现许多缺陷，使之达不到质量要求。为了是这些气体从型腔中及时排出，在设计模具时必须考虑排气的问题。排气的方式有开设排气槽排气和利用分型面或模具零件的配合间隙处自然排气等。利用分型面或模具零件的配合间隙处自然排气不需要开设专门的排气槽，设计和加工都比较方便，故大多数情况下都采用这

13、种排气方式。当塑件尺寸较大或成型时产生的气体较多或塑件上有局部薄壁时，应考虑开设排气槽。（7）分型面的选择：塑料模具在成型塑件是分成两个或几个可以分离的部分，这些可以分离部分的接触表面分开始能够取出塑件及浇注系统凝料，当成型时又必须接触封闭，这样的接触表面称为模具的分型面。选择分型面时，通常应考虑以下几项基本原则：1）分型面要取在塑件的最大截面处，便于塑件脱模，开模时塑件应尽可能留于动模内，利用设备的顶杆推动模具推出塑件；2）保证塑件质量，尽量选在不影响塑件外观的位置，有利于与排气，有利于防止溢料考虑飞边在塑件上的部位等；3)分型面的位置要有利于简化模具结构；4）尽量使成型面便于加工。4、两个

14、设计方案的拟定方案一：采用一模四腔布局，对ABS塑料进行注射加工。采用镶嵌式凹模和镶拼式凸模。成型时模具温度为4060，加热方式为电阻加热方式。冷却方式为采用圆形冷却水道进行水冷却。浇口形式为侧浇口，采用带钩头的拉料杆拉料。排气方式为利用分型面排气，推出机构为推杆推出机构。 图2 方案一结构简图方案二：采用一模四腔布局，对ABS塑料进行注射加工。采用整体式凹模和整体式凸模。成型时模具温度为4060，加热方式为电阻加热方式。冷却方式为采用圆形冷却水道进行水冷却。浇口形式为侧浇口，采用带钩头的拉料杆拉料。排气方式为利用分型面排气，推出机构为推杆推出机构。 图3 方案二结构简图5、设计方案论证 1.

15、技术方面 方案一： 技术方面：（1）.相对于整体式凸凹模，采用镶拼式凸凹模，所生产的制件的质量和精度将略有降低，但是可以满足制件的精度和要求。（2）.侧浇口截面形状简单，加工方便，能对浇口尺寸进行精细加工，表面粗糙度值小。侧浇口的应用十分广泛，特别适用于两板式多型腔模具，多用于中小型塑件的浇注成型。制造方面及制造能力：（1）.小型芯采用多型腔模具成型时，各单个凸凹模采用机械加工，冷挤压，电加工等方法制成。然后压入模中。（2）.这种结构加工效率高，拆装方便，便于更换。（3）.水冷，冷却速度快。方案二：技术方面：（1）.采用整体式凸凹模，强度好，使用过程中不易出现变形，不会在塑件上产生拼接痕迹，成

16、型的塑件表面质量较高。制造方面及制造方面及制造能力：（1）.机械加工困难，处理热变形不易控制，且消耗的模具钢多。制造方法;采用常见的车、铣、刨等机加工方式和电加工方式。（2）.拆装麻烦，不利于维修更换（3）.空冷，冷却速度慢。3.现有的知识储备方面随着塑料制件应用的日益广泛和大型塑件及复杂曲面塑件的不断开发，对塑件成型模具的设计和制造的要求也愈来愈高，传统的模具设计制造方法已经不能适应这样的要求。CAD/CAM/CAE技术给模具工业带来了巨大的变革，成为模具技术最重要的发展方向。利用塑料模流动分析CAE系统，可以输入相关参数，对熔体填充模具型腔进行流动状态分析、纤维取向分析、型腔内压力状态分析

17、和温度分布分析等。这种技术可以优化塑件设计和注塑工艺，评估浇注系统的合理性，防止塑件缺陷的产生，为塑件及注塑模具的正确设计提供依据。模具CAD/CAM系统是计算机辅助某一种类型的模具设计、计算、分析、绘图和数控加工自动编程等的有机集成。这种一体化技术是在模具CAD和模具CAM分别发展的基础上出现的，是计算机技术综合应用的一个新飞跃。这种一体化技术能够构建模具型芯和型腔的三维实体，并能够生成刀具轨迹和数控加工代码，进行计算机仿真等。注塑模设计步骤：第一步，进行塑件成型工艺分析；第二步，拟定模具结构形式和初选压力机；第三步，浇注系统的设计；第四步，成型零件的结构分析及计算；第五步，脱模推出机构的设

18、计；第六步，选定模架；第七步，排气系统的设计；第八步，冷却系统的设计；第九步，导向定位结构的设计。 4.经济性方面由于塑件为车载蓝牙上盖，属于装饰件，表面粗糙度要求较高，故成型零件选用P4410型钢材，通过市场调查，P4410型模具钢的市场价格是28元/千克，可以预知做一套完整的模具的成本较低，而且采用模具生产可以大大的缩短产品的生产周期，产能得到迅速的增长，比传统的制造方法更加节约原材料，产品质量更好，一些结构复杂的产品用传统的方法根本加工不了，而通过模具生产就可以达到要求，模具用于制造业的诸多优点推动着工业飞速发展，注塑生产达到“优质、高效、低耗”是每个企业追求的目标。我国的汽车市场消费潜力巨大，车载蓝牙上盖的需求量在不断的上升，塑