外罩零件注塑模具设计

1、外罩零件注塑模具设计绪论一.本课题与相关领域的国内现状改革开放以来，随着国民经济的高速开展，市场对模具的需求量不断增长。 近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速开展，模具工业企业的所有制 成分也发生了巨大的变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也 得到了快速的开展。某某某某和黄岩地区的模具之乡；某某一些大集团公司和迅 速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心； 中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业开展的重要动力。一些国内模具企业已普与了二维 CAD并陆续开始使用UG Pro/E

2、、 l-DEAS、Euclid-IS 等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORMDptris和MAGMASO等TCAE软件，并且成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已经取得很大进步，东 风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产局部轿车覆盖件模具。此 外，许多研究机构 和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在 模具CAD/CAE/CAMfe术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计周 期等方面作出了贡献。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的开展，但许多方面与工 业兴旺国家相比还有较大

3、的差距。例如，精细加工设备在模具加工设备中的比重 比拟低；CAD/CAE/CA技术的普与率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等， 致使相当一局部大型，精细、复杂和长寿命的模具依赖进口。模具行业在今后的开展中，首先要更加关注其产品结构的战略性调整，使结 构复杂、精细度高的高档模具得到更快的开展。我们的模具行业要紧紧的跟着市 场的需求开展。没有产品的需求、产品的更新换代，就没有模具行业的技术进步， 也就没有模具产品的上规模、上档次。如汽车生产中90%以上的零部件，都要依赖模具成型，在珠三角和长三角，为汽车行业配套的模具产值增长达40%左右 而模具技术水平的上下，在很大程度上决定着产品的质量、效

4、益和新产品的开发 能力。已成为衡量一个国家产品制造水平上下的重要标志。其次，要积极推进中西部地区模具产业的开展，努力缩小兴旺地区和不兴旺 地区的差距。中西部很多地区已经意识到模具产业的开展对制造业的重要作用。 如某某、某某、某某等模具生产有了很大的开展，某某兴林车身制造集团某某作 为某某泊头地区的骨干企业带动了一片模具企业的开拓；某某某某普什模具某某 凭借强有力的资金投入，将在未来写下新的篇章。塑料的用途已广为人知，塑料在工业中的应用已经非常广泛，其开展趋 势主要表现在以下几点：1、在塑料模具设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAIE术。CAD/CAMfe术已开展成为一项比拟成熟的共性技术

5、，近年来模具CAD/CAI技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以承受的程度， 为其进一步普与创造了良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CA一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型 CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求 的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件与模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作 用。2、推广应用热流道技术、气辅助注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省 塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。 制订热流道元器件的国家

6、标准，积极生产价廉高质量的元器件，是开展热流道模 具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低本钱。目 前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工 艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设 计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。 另一方面为了确保塑料件精度，继续研究开展高压注射成型工艺与模具以与注射 压缩成型工艺与模具也非常重要。3、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。4、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程 度仍较低，与

7、国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的开展，为提高 模具质量和降低模具制造本钱，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制 订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产、提高商品化 程度、提高标准件质量、降低本钱；再次是要进一步增加标准件规格品 种。5、应用优质模具材料和先进的外表处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。6、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程 是塑料模CAD/CAM勺关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。001第一章任务书来源与设计目的意义1.1设计任务设计题目：外罩

8、材料：尼龙1010生产批量：大批量生产技术要求：未注圆角 R1-R2尺寸公差按 GB/T14486-1993的6级精度002图1-1产品零件图1.2设计目的与意义本设计题目为普通零件外罩 注塑模具设计，该课题的主要设计意义在于掌握 注塑模设计的大体思路，懂得如何着手分析和考虑问题，能自己独立的设计出一 套完整的模具体，且能将它应用于实际生产。本设计对做毕业设计的毕业生有一定的设计意义，它概括了外罩塑料零件的 设计要求、内容与方向。通过对该零件模具的设计，进一步加强了设计者注塑模 设计的根底，为设计更复杂的注塑模具做好了铺垫和吸取了更深刻的经验。第二章零件的工艺性分析2.1塑料的材料分析材料是尼

9、龙1010，它是一种热塑性塑料，其主要特点是：有优异的机械性能， 特别是弹性模量高，回弹性很好，冲击强度十分突出。其耐磨性和自润滑性能优 异，PA1010收缩率为°.°10 °.°2°最大吸水率约1 2 ，它外表的硬度大，具有 高度的延展性冲击时不断裂而呈弯曲状PA1°1°拉伸强度5° 6°Mpa弯曲强度78 82Mpa制品在沸水蒸煮或在油中处理1 2h可提高尺寸稳定性。其屈服强度62MPa拉伸强度54MPa断裂伸长率168%4伸弹性模量1.8GPa,弯曲强度131.0 MPa弯曲弹性模量1.3 GPa，

10、简支梁冲击强度不断，布氏硬度 107HBS洛氏硬度 55.8Mpa,密度1.05g/cm3，熔点204度，线膨胀系数10，比热容1050J/KG K1导热率0.125W/MK,分解温度328。2.1.1 工艺参数尼龙1010的成型工艺参数可作如下选择:注塑温度：料桶温度:包括料桶温度和喷嘴温度260 280 度；喷嘴温度:选用200 210度；注塑压力：选用 40 110 MPa；注塑时间：30秒；保压时间：选用10秒;冷却时间：选用20秒。0032.2.1 结构分析从零件图上来看，该塑件底盘直径为 60mm底盘高度是2mm均布六个 的 小孔；总体高度为40mm侧孔高20mm宽10mm孔距为5

11、0mm直壁宽20mm距 中心18mm塑件壁厚为2mm因此，模具设计时必须有侧向分型抽心机构，该零 件属于中等复杂程度。尺寸精度分析尺寸精度分析。该零件重要尺寸 20± 0.76mm 10± 0.58mm 50± 0.1mm等的 尺寸精度为皿丁6级GB/T14486-1993。由以上分析可见，该零件的尺寸精度中等， 对应的模具相关尺寸加工可以保证。从塑件的壁厚上来看，壁厚最大处为2mm壁厚差很小，且为圆角过渡，有利于零件的成型。外表质量分析该零件除了外表要求没有缺陷、毛刺外，没有其他特别的外表质量要求，故 容易实现。综上分析可知，注塑时在工艺参数控制得较好的情况下，

12、零件的成型要求可 以得到保证。计算塑件的质量是为了选用注塑机与确定模具的型腔数。由于塑件形状比拟复杂，故粗略计算计算塑件的体积：V=26129mm3 cm3故塑件的质量为：w=v=26129XX2.4根据塑件质量和体积初选注塑机采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸，由制件质量和估算的浇注系 统的质量与注塑时所需压力，初步选用LY80-B立式注塑机金属与塑料成型机械 翟德梅主编 某某机电高等专科学校。其理论注塑量为150g,螺杆直径为40mm注射压力为176MPa锁模力800KN拉杆间距350mnX 350mm开模行程280mm最大 模具厚度350mm最小模具厚度167mm第三章工艺方案确实定

13、3.1 分型面的选择在设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构，应根据分型面原如 此和素件的成型要求来选择分型面。该制件为外罩，外表质量无特殊要求，此外，该制件高40mn选择零件底面作为分型面，模具的结构较为简单，可以减低模具的复杂程度，降低模具加工难度又便于成型后出件。侧孔采用侧抽芯机构。如下列图：图3-1 分型面3.2确定型腔的排列方式确定型腔的排列方式。本塑件采用一模两样，既模具需要两个型腔。综合考 虑浇注系统，下面的排列方式分流道较长，但塑料流经整个塑件型腔行程较短， 有利于塑件的成型模具结构的复杂程度等因素采取如如下图的型腔排列方式：图3-2型腔排列方式3.3模架的选取本模具的

14、结构形式采用派生型的 P1型模架，派生型的模架去掉了定模板上 的固定螺钉，增加了一个分型面，用于点浇口场合。导套和导柱的安装形式采用 反装式。中小型模架系列依模板的宽和长BX L划分。本模架的尺寸组合为；宽B=100mm L=160mm导柱直径25mm垫块高度 C=40mmP1-100160-16-F1即为派生型P1型，模板BX L为100X 160,规格编号为16,即模板A为40mm 导柱为反装F1。1主流道设计。根据设计手册查得 LY80-B型注塑机喷嘴的有关尺寸:喷嘴前端孔径：d0=4mm喷嘴前端球面半径：R0=13mm ;根据模具主流道与喷嘴的关系：R= R0+ 1 2mm1mm取主流

15、道球面半径 R=14mm;取主流道的小端直径d=© 4.5mm为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为13度，经换算得主流道大端直径 D曲8.5mm为了使熔料顺利进入分流道，可在 主流道出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。2分流道设计，分流道的形状与尺寸，应根据塑件的体积，壁厚，形 状的复杂程度，注塑速率，分流道的长度等因素来确定。本塑件的形状不算太复 杂，熔料填充型腔比拟容易。根据型腔的排列方式可知分流道的长度较短，为了2便于加工起见，选用截面形状为矩形的分流道，查表62得分流道的断面尺寸为高5.5mm 宽为8mm3浇口设计。根据塑件的成型要求与型腔的排列方式，

16、选用侧浇口 较为理想。设计时考虑选择从底盘处进料，无损塑件的外观。选用截面为矩形的侧 浇口，查表4 33初步选定尺寸为(b x I x h)1mmKX 0.6mm,试模时修正。3.4抽芯机构的设计塑件的侧壁有一个垂直于脱模方向的长方形凹孔，阻碍成型后的塑件从模 具脱出。因此凹孔必须做成活动的型心，即需侧抽芯机构。本模具采用斜导柱抽 芯机构。确定抽芯距。抽芯距应大于凹模型腔的厚度：H=2mm另加35mm的抽芯安全系数，可取抽芯距：S 抽=6 mm确定斜导柱倾角。斜导柱的倾斜角a是斜抽心机构的主要技术数据之一，它 与抽拔距与抽芯距有直接关系。一般取a =15 25度，在这里取20度。确定斜导柱的尺

17、寸。斜导柱的直径取决于抽拔力与其倾斜角度，可按设计资2料的有关公式进展计算。本模具经验估值，取斜导柱的直径 d=© 15mm斜导柱的长度根据抽芯距，固定端模板的厚度，斜导柱直径与斜角大小确定，2其计算如下所示根据公式：L=L1+L2+L4+L5+ L3由于上模座和上凸模固定板尚不确定，故暂选择h=30mm如果设计中h有变化，如此就修正L的长度，取 D=20mm取L=169mm4滑快和导滑槽设计1滑块与侧型芯的连接方式设计。侧向抽芯主要是用于成型零件的侧向孔， 由于侧向孔的尺寸较小，考虑到型芯强度和装配问题，采用组合式结构。型芯和2 滑块采用镶嵌方式，其结构如装配图所示。2滑块的导滑方

18、式。为使模具结构紧凑，降低模具装配复杂程度，拟采2 用整体滑块和整体式导向槽的形式，其结构如图装配图所示。3滑块的导滑长度和定位装置的设计。由于侧抽芯距较短，故导滑长度 只要符合滑块在开模时的定位要求即可。滑块的定位装置采用弹簧与台阶的组合 形式，如下列图。3.51、凹模结构设计模具采用一模两腔的形式，型腔采用整体式，结构如零件图图所示3.52、凸模结构设计凸模主要是与凹模结合构成模具型腔，该模具采用组合式型芯，具体结 构见装备图和零件图。第四章工艺计算查表得PA1010的收缩率 S=1%r2% 所以平均收缩 Scp=(2+1)%/2=1.5%,取模具制造公差S Z=A /34.1型腔和型芯工

19、作尺寸计算004型腔、型芯工作尺寸计算见表1-1表1-1型腔、型芯工作尺寸计算序号零件名称塑件尺寸计算公式型腔型心工作尺寸1侧型芯20 ±03Lm Ls LsScp % Z21.44 00.043210±1 1.0200.033型芯36 ±384 -0.05318±19.38 -0.04320 ±21.44 -0.04338 ±Hm (Hs HsScp% 1 )0Z 39.31 00.053R18°0.103L r Lrs L s Scp % 4R18.35 -0.033Z3小型芯4 ±0n/ 3Lm Ls LsS

20、cp % 4Z4.62 -0.0274型腔R4000.13Lr Lrs LrsScp % 4 0:R40.43 +0.0275型腔60 ±H M(H S HsScp%2)0z 58.78 +0.063R2O00.103Lr LRs Ls Scp % 40.030Z1凹模型腔侧壁厚度计算凹模为整体式圆形型腔，镶入模具凹模型腔板中的结构形式，根据整体圆形 凹模型腔侧壁厚计算公式h 3上32EA经计算得t为8.3mm,为方便设计，设计时取12mm.(2)底板厚度计算该模具的凹模板的底部局部为一整块模板，其强度足以承受注射时的压力。 但为了设计时整体结构的协调，取该块模板厚度为15mm4.2

21、模具加热与冷却系统的计算塑料注射模具冷却系统的设计，不仅影响成型塑件的质量，还影响生产效 率。设定模具的平均温度为 40度，用20度的常温水作为模具的冷却介质，其出 口温度为30度，产量为(每2分钟一套)求塑件在硬化时每小时释放的热量，尼龙1010的单位流量为600000J/KGx 600000=990000J/kg冷却水的体积流量VWQ1一 m3/minPcl(t1-t2)由体积流量查表可知所需的冷却水管直径非常小。由上述计算可知道，因为模具每分钟所需的冷却水体积流量很小，故可不 设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具就好。第五章相关模具参数5.1模具闭合高度确实定在支承和固定零件的设计中根据经

22、验确定： 定模座板Hr=25mm凹模型腔板 H2=20mm滑块H3=50mm型芯固定板H4=20mm,垫板H5=20mm支承块H6=50mm 动模座板H7=25mm因而模具的闭合高度为：H= H1 + H2 + H3 + H4+H5 + H6 + H7 =25+20+50+20+20+50+25=210mm模具的外形尺寸为250mrtK 315mM 210mm选用LY80-B立式注塑机的拉杆间 距350mm< 350mm最大模具厚度为350mm即该副模具满足安装条件。经查LY80-B 型注塑机的最大开模行程 S=280mm满足顶出塑件时的顶出要求 S> H1 + H2+ :5 10

23、mm=40+20+10=70n经验证。LY80-B型注塑机型注塑机能满足使用要求，故可 采用。005第六章编写主要工作零件加工工艺规程6.1型芯的加工工艺型芯的加工工艺过程见表6-1006设计总结产品名称外罩 塑料 模具零（部）件名称型心共（1 ）页第（1 ）页车间工序号工序名称材料牌号数控加工车间8车铳T10A毛坯种类毛坯外形尺寸每个毛坯可制件数每台件数锻造80 X 70X7011设备名称设备型号设备编号同时加工件数车铳加工中心51夫具编号夹具名称切削液6三抓卡盘机械油工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件7071h1h工步号工步内容工艺装备主轴转速r min 1切削速度m- min 1进给量mm- r 1切削深度mm进给次数工步工时机动辅助01铳端面车铳加工中心1000513310分2002铳外外表车铳加工中心100061765503钻孔车铳加工中心1000313031515设计（日期）审