摩托车尾灯罩注塑模具设计【UG模具三维】.zip

I尾灯罩注塑工艺分析及塑料模设计尾灯罩注塑工艺分析及塑料模设计摘摘 要要这篇文章是关于尾灯罩塑件的注射模具的设计，内容主要包括塑件的成型工艺分析，模具结构及分型面位置的确定，浇注系统的设计，模流分析，成型零件的设计，模板及标准件的选择，导向机构的设计，脱模机构的设计等。对分析材料的性能和塑料制品的工艺特点，包括模具结构，模具的强度及寿命计算和熔融塑料的流动预测复杂工程运行中存在的问题，可使用不同的软件，如 CAD，UG,MOLDFLOW 分别对模具的二维，三维和模流进行了分析。使用 CAD 软件，UG 软件，来设计零件结构，脱模机构和分析浇注系统等等。在计算机辅助设计基础上综合运用专业课知识，如机械设计，塑料模具成型与设计，公差测量，模具 CADCAMCAE 等。关键词关键词：注塑模具；工艺分析；模流分析；尾灯罩注塑模具；工艺分析；模流分析；尾灯罩IIIInjection Molding Process Analysis and Plastic Mould Design of Lighting Lamp ShellAbstractThis article is about the design of injection mould for the plastic parts of lighting lamp housing.It mainly includes the analysis of the forming process of the plastic parts,the determination of the structure of the mould and the position of the parting surface,the design of the gating system,the analysis of the flow of the mould,the design of the forming parts,the selection of the template and standard parts,the design of the guiding mechanism and the design of the demoulding mechanism.The properties of materials and the technological characteristics of plastic products,including die structure,calculation of die strength and life and prediction of melt plastic flow,are analyzed.Different software such as CAD,UG and MOLDFLOW can be used to analyze the design,manufacture and flow of the die.CAD software and UG software are used to design parts structure and analyze gating system,demoulding mechanism and so on.On the basis of computer aided design,professional knowledge design is comprehensively applied,such as mechanical design,plastic mould forming and design,tolerance measurement,die CAD/CAM/CAE,etc.Key Word毕业设计报告1目录目录第一章 注塑成型简介.1第二章 尾灯罩的工艺性分析.22.1 塑件的结构分析.22.2 塑件材料选择.22.3 成型方法及其工艺的选择.32.4 塑件的表面质量.3第三章 选取注射机.43.1 初选注射机.43.1.1 塑件体积和质量的计算.43.1.2 注射机选型.4第四章 模具的结构形式设计.54.1 分型面的确定.54.2 型腔数量及排列方式选择.5第五章 浇注系统的设计.65.1 主流道设计.65.2 分流道设计.65.3 冷料穴的设计.75.4 浇口的设计.7第六章 成型零件的设计.86.1 成型零件的结构设计.86.2 成型零件工作尺寸的计算.8s6.3 排气系统的设计.9第七章 脱模机构设计.107.1 推出机构设计原则.107.2 脱模力的计算.107.3 确定推杆的数量和尺寸.107.4 脱模机构的设计.11第八章 侧向抽芯机构的设计.128.1 侧向分型与抽芯机构类型的设计.128.2 斜导柱的设计.128.3 斜导柱直径的计算.138.4 斜滑块的设计.138.5 导滑槽的设计.148.6 尾灯罩注塑模具工作过程.15第九章 温度调节系统的设计.179.1 冷却系统的设计依据.179.2 冷却介质的选择.17第十章 合模导向机构的设计.1910.1 导柱导向机构的作用.1910.2 导柱导套的选择.1910.3 导柱导套的排布.19第十一章 注射机校核.2011.1 锁模力的校核.20毕业设计报告211.2 安装模具部分尺寸的校核.2011.3 开模行程校核与推出机构的校核.20第十二章 尾灯罩塑件模流分析.2112.1 分析前处理.2112.1.1 划分网格.2112.1.2 注射工艺参数.2112.2 浇口位置分析.2212.3 浇注系统设计.2312.3.1 型腔及流道系统设置.2312.3.2 冷却回路设置.23(1)产品上表面温度.24(2)回路冷却液温度.24(3)回路管壁温度.25(4)塑件平均温度分析.2512.4 模具流动分析.2612.4.1 充填时间分析.2612.4.2 注射位置处压力：XY 图.2612.4.3 锁模力分析.2612.4.5 熔接痕.2712.5 翘曲分析.2712.6 结论.29小 结.30致 谢.31参考文献.32毕业设计报告3第一章第一章 注塑成型简介注塑成型简介目前塑料制品在工业、农业、医学业，交通运输业以及生活中都被广泛运用，尤其在生活中，塑料制品无处不见。随着时代的发展，生活水平的提高，注塑模具的设计已经成为一项不可缺少的技术。模具的类型很多，有冲压模，压缩模，注射模，挤出模等等，其中在塑件制品的成型中，注塑模的运用最为广泛，但是随着塑件的外形结构越来越复杂，工艺要求越来越高，用计算机辅助设计已是目前模具设计的主要方法。本注塑模具设计最大难点就是抽芯及脱模方式的选择，从产品的结构上分析，产品底部内侧倒扣，塑件无法直接顶出，需要内侧抽芯为其最大的难点。此时考虑用斜推杆，斜顶推杆共同作用，在产品推出的时候完成抽芯。这样制造成本低，模具装配方便，运动简单明了。塑料模具是使塑件成型的主要工艺装备，它可以使塑料获得一定的形状和所需要的性能。塑件中约有 90%是通过模具转化为产品的，塑料模具的重要性不言而喻。用模具生产的塑件具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗等特点。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具价值的几十倍、上百倍。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本则称“模具是促进社会繁荣富强的动力”。国民经济的五大支柱产业（机械、电子、汽车、石化和建筑）都要求模具工业的发展与之相适应，以满足五大支柱产业发展的需要。塑料模具工业从起步到现在，历经半个世纪，已经有了很大发展，模具水品有了较大提高。在成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。对塑料模具设计的基本要求是能生产出尺寸精度、外观、物理即力学性能等各方面均能满足使用要求的优质塑件。在模具使用时，力求生产效率高，自动化程度高，操作安全方便，模具使用寿命长；在模具制造方面，要求机构设计合理，制造容易，成本低廉1。毕业设计报告4第二章第二章 尾灯罩的工艺性分析尾灯罩的工艺性分析2.1 塑件的结构分析塑件的结构分析本次模具设计的产品是尾灯罩，从图中塑件看出，该制件外表面是圆弧面，复杂程度中等，该塑件为矩形壳类零件，后盖内部有一个侧孔，此处在之后的工作中涉及到抽芯机构，后文详细描述。塑件三维图如图 2.1，塑件零件图如图 2.2。图图 2.1 塑件图塑件图图图 2.2 零件图零件图2.2 塑件材料选择塑件材料选择此塑件作为尾灯罩来使用，必须有一定的机械强度，抗冲击性，耐磨损。材料 ABS 符合其性能，因为其力学性能优异，流动性好，易于成型，成型收缩率小，理论计算收缩率为 0.4-0.6%，溢料值为0.04mm 左右。毕业设计报告52.3 成型方法及其工艺的选择成型方法及其工艺的选择根据塑件所选用的材料为 ABS 和塑件的外形特征以及使用要求，选择最佳的成型方法就是注射成型。1）成型工艺分析（1）外观：表面平整光滑，无翘曲、皱折、裂纹等缺陷，防止产生熔接痕。（2）精度等级：此塑件对精度要求不高，采用一般精度 5 级。（3）脱模斜度：ABS 属于无定型塑料，成型收缩率较小，选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为 4。2）注射成型工艺过程及工艺参数混料干燥螺杆塑化充模保压冷却脱模塑件后处理（1）ABS 塑料的干燥性。ABS 塑料加工前应进行干燥预热，因其吸湿性较强。（2）注射成型时各段温度ABS 温度相关工艺参数如表 2-1 所示。表表 2.1 ABS 工艺参数表工艺参数表工艺参数通用型 ABS料筒后段温度/0C160-180料筒中段温度/0C180-200料筒前段温度/0C200-220喷嘴温度/0C170-180模具温度/0C50-80（3）注射压力由于塑件体积不是很大，结构也不是太复杂，可采用较低的注射压力。注射过程中，浇口封闭瞬间型腔内的压力大小决定了塑件的表面质量及银丝状缺陷的程度8。对于螺杆式注射机一般取70MPa-100MPa。2.4 塑件的表面质量塑件的表面质量 由于尾灯罩为外观件，塑件的外表面应防止产生冷疤、云纹等瑕疵，由于是外观件，对于外表面的质量和粗糙度要求较高，所以外表面的粗糙度为 Ra0.8m。塑件内表面粗糙度设为 Ra1.6m。毕业设计报告6第三章第三章 选取注射机选取注射机3.1 初选注射机初选注射机3.1.1 塑件体积和质量的计算塑件体积和质量的计算图图 3.1 塑件体积属性塑件体积属性如图 3.1 所示，通过对该塑件进行计算和分析后，得出：塑件的体积=43.6cm3。塑件的质量=45.78g。3.1.2 注射机选型注射机选型由于此模具结构型腔数目为一模 2 腔，而且塑件较小。根据以往设计模具的经验，我们可以取塑件质量的 0.3 倍，故需要的注射量为：V=V 塑2+0.32V 塑=113.36 cm3塑 件 制 品 总 量 不 得 超 过 注 塑 机 最 大 注 射 量 的 80%，所 以 注 射 机 的 额 定 注 射 量113.3680%=141.7cm3，根据以上计算结果，初步选定的注射机为 HTF200，其各项工艺参数如表 3.1：表表 3.1 注射机工艺参数表注射机工艺参数表型号 HTF200参 数 注射量（cm3）334注射压力（Mpa）231螺杆直径（mm）45注射行程（mm）80合模力（KN）2000最大成型面积（cm2）160模板尺寸（mm）791*791最大550定位直径（mm）40模具厚度（mm）最小200喷嘴球直径（mm）SR10喷嘴口直径（mm）3毕业设计报告7第四章第四章 模具的结构形式设计模具的结构形式设计4.1 分型面的确定分型面的确定分型面的设置应该在塑件断面轮廓最大的位置，以便顺利脱模。由于尾灯罩的形状类似圆柱，经过分析塑件结构特点，根据以上原则，将分型面选在如图 4.1 所示位置。图图 4.1 分型面示意图分型面示意图4.2 型腔数量及排列方式选择型腔数量及排列方式选择此尾灯罩塑件属中小型塑，形状比较规则，精度要求为一般，且为批量生产，一模出 2 件，此次设计采用 H 形排列，型腔的布置方式如图 4.2 所示。图图 4.2 型腔排列方式型腔排列方式毕业设计报告8第五章第五章 浇注系统的设计浇注系统的设计5.1 主流道设计主流道设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道一般设计为圆锥形，其顶部设计成半球凹坑，以便与喷嘴衔接，为避免高温塑料熔体溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大 1mm-2mm。流道工作时，与注射机喷嘴接触，受到聚合物熔体的高温与高压的作用容易磨损，所以主流道一般单独设计成可拆卸更换的浇口套，即主流道衬套，材料选用 45 钢，并经局部热处理球面硬度 38HRC-45HRC，主流道衬套的进口直径略大于喷嘴直径 0.5mm-1mm 以避免溢料并且防止衔接不准而发生的堵截现象，其关系如图 5.1 所示。图图 5.1 喷口与浇口套尺寸关系喷口与浇口套尺寸关系主流道尺寸设计：（1）主流道小端直径 d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=3+（0.51）mm，d 取 4mm。（2）主流道球面半径 R=注射机喷嘴球头半径+(12)mm=11+(12)mm,R 取 13mm。（3）球面配合高度 h=3mm5mm,取 h=5mm。（4）主流道长度 L=58mm。（5）主流道大端直径 D=d+2Ltan4+258tan1mm=5.6mm。式中=12，取 1。5.2 分流道设计分流道设计分流道是主流道末端至浇口的整个通道，它通常在多型腔或者单型腔多浇口时设置。分流道的设计应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔，并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。分流道计算公式：Lm2654.0b4 （5-1）bh32 （5-2）式中：b 为梯形大底边宽度,mmm为塑件的质量,gL 为分流的长度,mmh 为梯形的高度,mm毕业设计报告9所以 mmb816178.452654.04mm5.5832h梯形分流的侧面斜角常取 5o10o，此取斜角为 10o，底部以圆角相连。综上可得，梯形分流道的截面尺寸及图形如图 5.2 所示：图图 5.2 分流道截面尺寸图分流道截面尺寸图5.3 冷料穴的设计冷料穴的设计 冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流前面的冷却凝料，以免这些冷料注入型腔。在主流道的对面设冷料井，对于卧式注塑机冷料穴设在与主流道末端相对的动模上。故主流道冷料穴设在动模板上，并设计了球型拉料杆，开模时能将主流道中的冷料拉出。5.4 浇口的设计浇口的设计浇口是浇注系统的关键部位。考虑到外壳使用要求及其外观的要求，浇口选为点浇口，浇口从顶部进料，沿斜向进入型腔。脱模过程中，利用推杆推出流道时制品与浇口处凝料自动切断，故退出时必须有较强的力量。点浇口直径一般取 0.51.8mm，取 d=1.5mm。进行拔模后示意图如图 5.3 所示。图图 5.3 拔模后示意图拔模后示意图毕业设计报告10第六章第六章 成型零件的设计成型零件的设计6.1 成型零件的结构设计成型零件的结构设计凹模用以生成塑件的外形轮廓，也称为型腔。凸模用以生成型塑件的内表面，也称为型芯。在此次设计中，考虑到塑件的精度，采用整体式凹凸模，刚度、强度有保证，如图 6.1 和 6.2 所示。图图 6.1 凹模凹模图图 6.2 凸模凸模6.2 成型零件工作尺寸的计算6.2 成型零件工作尺寸的计算此塑件尺寸精度要求不高，只需计算型腔、型芯的几个主要尺寸就可以了。塑件精度等级按GB/T144861993，ABS 一般精度取 MT5 级，计算中按相应公差来查取，采用平均值法来计算。6.2.1 型腔尺寸计算如下表型腔尺寸计算如下表 6.1 所示所示表表 6.1 型腔尺寸计算表型腔尺寸计算表类型塑件尺寸/mm公式型腔尺寸/mm9064.0045.907564.00654.75径向尺寸R37ZcpssMSLLL0)43%(64.0038.37R毕业设计报告11高度尺寸75ZcpssMSHHH0)32%(32.00818.756.2.2 型芯尺寸计算如下表型芯尺寸计算如下表 6.2 所示所示表表 6.2 型芯尺寸计算型芯尺寸计算类型塑件尺寸/mm公式型芯尺寸/mm86012.0445.86 60012.0325.60径向尺寸200)43%(zcpssMSlll012.0315.20高度尺寸730)32%(zcpssMShhh044.0256.736.3 排气系统的设计排气系统的设计由于本课题设计的是尾灯罩的模具，有一个分型面，而且选择的是 ABS 材料，该材料具有较好的流动性，因此，型腔内的气体完全可以由分型面和型芯与动模之间的轴向间隙进行排出。同时，该塑件的厚度也较小，所以该模具适合利益配合间隙直接进行排气，不需要开排气槽。毕业设计报告12第七章第七章 脱模机构设计脱模机构设计7.1 推出机构设计原则推出机构设计原则在设计脱模推出机构时应遵循下列原则：（1）一般在动模内设计脱出机构。（2）应作用于塑件刚度及强度最大的部位。（3）作用的面积尽可能大。（4）有合适的推出距离。（5）尽量选择在垂直壁厚的下方以获得较大的顶出力。结合以上原则，本模具设计的脱模结构采用推杆顶出。7.2 脱模力的计算脱模力的计算塑件为薄壁塑件，塑件的投影面形状为矩形，其脱模力的计算公为：（7.1）式中：F 为脱模力（N）；E 为塑料的弹性模量（MPa）；S 为塑料成型的平均收缩率（%）；t 为塑件的壁厚（mm）；L 为被包型芯的长度（mm）；为塑料的泊松比；为脱模斜度（）；f 为塑料与钢材之间的摩擦系数；A 为塑件在与开模方向垂直的平面上的投影面积（）；K2 为由 f 和决定的无因次数，K2=1+fsincos。N269810851.01)0.32-1()1tan-45.0(1cos171006.0180028F 7.3 确定推杆的数量和尺寸确定推杆的数量和尺寸在首先保证推出稳定、可靠的情况下，应该尽可能的减少推杆数目。确定推杆数目为 2。有 2 处内侧抽芯结构，所以斜推杆数目为 2。圆形推杆的直径计算公式：（7.2）式中：d 为推杆直径（mm）；L 为推杆长度（mm）；F 为脱塑件的脱模力（N）；AKftESLF1.0)-1()tan-(cos82+=25.02)n(EFLkd脱毕业设计报告13E 为推杆材料的弹性模量（MPa）；n 为推杆数目；k 为安全系数，取 1.5。，取 d=10mm。7.4 脱模机构的设计脱模机构的设计 该塑件由推杆和斜推杆共同作用将塑件顶出，其分布情况如图 7.1 所示，推力的均匀分布使制品推出平衡，保证塑件顺利脱模。图图 7.1 顶出机构分布图顶出机构分布图7.9)101.222698122(5.125.052d14第八章第八章 侧向抽芯机构的设计侧向抽芯机构的设计8.1 侧向分型与抽芯机构类型的设计侧向分型与抽芯机构类型的设计侧向型芯或侧向成型模腔从成型位置到不妨碍塑件的脱落推出位置所移动的距离称为抽芯距，用s表示，为了安全起见，侧向抽芯距离通常比塑件上的侧孔、侧凹的深度或侧向凸台的高度大23，本设计中侧向抽芯的是侧壁上的一个侧孔，深度为4.5，所以可以取抽芯距s为7。由于抽芯的距离非常短，所以抽芯力不大，抽芯力的计算可以用如下公式：（10.1）式中 c-侧型芯成型部分的截面的平均周长（m），为28.6mm;h-侧型芯成型部分深度，为4.5；p-塑件对型芯的收缩应力，为1107Pa；u-塑料在热状态下对钢的摩擦系数，为0.18；a-侧型芯的脱模斜度，为0o。经计算Fc为208.9N。8.2 斜导柱的设计斜导柱的设计斜导柱材料取T8，热处理硬度为HRC45，表面粗糙度为0.8um，斜导柱与模板之间采用过渡配合H7/m6，与滑块上斜导柱孔采用间隙配合H7/n6。图 8.2 斜导柱的形状及尺寸)sincos(aauchpFc388.3 斜导柱直径的计算斜导柱直径的计算 （10.2）式中 Hw-侧型芯滑块受的脱模力作用线与斜导柱中心线的交点到斜导柱定板的距离，为18mm.Fc-抽芯力，为208.9N；w-斜导柱所用材料的许用弯曲应力，为140N/2所以：=（10*208.9*65）/（140*cos2201/3=14.5mm取d为14mm.8.4 斜滑块的设计斜滑块的设计滑块是斜导柱机构中的可动零件，滑块与侧型芯既可做成整体式的；也可做成组合式的，由于该塑件的侧凹穴小，故选择滑块与侧型芯做成整体式的。其结构如下图所示：32cos10aHFdwwc32cos10aHFdwwc毕业设计报告38图 8.4 斜滑块8.5 导滑槽的设计导滑槽的设计斜导柱驱动滑块是沿着导滑槽移动的，故对导滑槽提出如下要求：a.滑块在导滑槽内运动要平稳；b.为了不使滑块在运动中产生偏斜，其滑动部分要有足够的长度,一般为滑块宽度的一倍以上；c.滑块在完成抽拔动作后，仍留在导滑槽内，其留下部分的长度不应小于滑块长度的2/3，否则，滑块在开始复位时容易发生偏斜，甚至损坏模具；d.滑块与导滑槽间应上、下与左、右各有一对平面呈动配合，配合精度可选H7/g6或H7/h7，其余各面均应留有间隙；e.导滑槽应有足够的硬度（HRC5256）。基于以上要求，且该塑件不大所需开模行程也不大，故导滑槽采用整体式，形状采用T字形，其结构及与滑块的配合如下图所示：图8.5 导滑槽毕业设计报告388.6 尾灯罩注塑模具工作过程尾灯罩注塑模具工作过程图 8.6 是本尾灯罩模具的二维装配图，图 8.7 是三维图，其脱出和合模的工作过程如下所述：(1)脱模过程：当弹性橡胶 26 受力后，开始回弹，将中间板 9 和定模板 8 先分开，此时点浇口与塑件脱离，并由定距拉杆 29 来控制分型的距离；当定距拉杆卡在定模板的阶梯处时，此时由拉杆 24 的作用，带动固定在上模座上的球头拉料干将冷凝料拔出；此时由于开闭器 15 的作用，分型面被最后打开，此时塑件固定在型芯上，动模继续后移，塑件在推杆和斜顶的共同作用下被顶出。(2)合模过程：将型芯和型腔处理干净后，由于弹簧 28 被压缩后，带动复位杆 27，使动模前移，完成推出机构的复位。图图 8.3 二维总装图二维总装图毕业设计报告38图图 8.4 三维总装图三维总装图毕业设计报告38第九章第九章 温度调节系统的设计温度调节系统的设计9.1 冷却系统的设计依据冷却系统的设计依据1、由于塑料在成型后的温度极高，需要使其热量散发定型后，方可顺利脱模。2、需要对模具冷却系统进行计算。9.2 冷却介质的选择冷却介质的选择由于 ABS 的各项性能较稳定，对模具温度的要求不是很高，所以常采用水对模具冷却。（1）单位时间内注入模具中的塑料熔体的总质量 W（kg/h）。计算每次需要的注射量（kg）m=nm 件+m 浇=118.65g式中：n 为型腔数目；m 件为单个塑件质量（g）；m 浇为浇注系统质量（g）。确定生产周期（s）t=t 注+t 冷+t 脱=1.8+9.3+8=19.1s式中：t 为生产周期（s）t 注为注射时间（s）；t 冷为冷却时间（s）；t 脱为脱模时间（s）。求每小时可以注射的次数N=3600/t=188.5求每小时的注射量（kg/h）W=Nm=10kg/h（2）确定单位质量的塑件在固化时所释放的热量 Qs(kJ/kg)。ABS 塑料熔体的单位热流量为kgJ/10354。（3）求冷却水的体积流量vq。min/101.39min/)25-35(2.4106035010)-(6033-33211mmcWQsqv （9.1）式中：为冷却水的密度（kg/3m）；1c为冷却水的比热容（kJ/kg）；1为冷却水的出口温度（）；2为冷却水的入口温度（）。（4）确定冷却管道直径 d。根据冷却水处于湍流状态下的流速与通道直径的关系，取 d=6mm。（5）求管道孔壁与冷却介质间传热系数 k。32.08.032.08.0103.701.0)3.010(22.7187.4)(187.4=dvfk （9.2）式中：f与冷却介质温度相关的物理系数。毕业设计报告38（6）求冷却管道总传热面积 A（2m）。223032.030-45103.735010mmkWQsA=）（9.3）式中：模具温度与冷却水温度之间的平均温差（）。（7）计算模具所需要的冷却水管的总长度 L（m）。mA02.10.014.1332.00dL=（9.4）根据以上计算，冷却水道布局如图 9.1 所示：图图 9.1 冷却水道图冷却水道图 毕业设计报告38第十章第十章 合模导向机构的设计合模导向机构的设计10.1 导柱导向机构的作用导柱导向机构的作用1、定位件用：保证定模和动模两部分能精确的配合和分开。2、导向作用：避免模内各零件碰到或者发生干涉。3、承受一定的侧向压力。10.2 导柱导套的选择导柱导套的选择图图 10.1 导柱导套结构形式图导柱导套结构形式图其材料均采用 T8A0 经渗碳淬火处理，硬度为 5055HRC。导柱、导套固定部分表面粗糙度 Ra 为0.8m，导向部分表面粗糙度 Ra 为 0.80.4m。具体结构如图 10.1 所示。导柱、导套用 H7/r6 配合镶入模板。10.3 导柱导套的排布导柱导套的排布为了保证动、定模合模时能正确定位，导柱布置如图 10.2 所示：图图 10.2 导柱布置图导柱布置图毕业设计报告38第十一章第十一章 注射机校核注射机校核11.1 锁模力的校核锁模力的校核锁模力校核公式为：FKPA式中：F 为注塑机额定锁模力=2000kNP 为溶体在型腔内的平均压力=35MPaA 为分型面上的投影面积之和=6750*2*1.3=17550 mmK 为锁模力安全系数取取 k=1.2综上得出锁FkN1.7371.2*35*17550=KAP,所以注射机锁模力合格11.2 安装模具部分尺寸的校核安装模具部分尺寸的校核螺钉式需模座上的孔和模板上的孔完全吻合，安装比较麻烦，但对于大型模具的安装，这种安装安全可靠，本塑件可以选择螺钉安装。该模具的外形尺寸为:350mm500mm，该注塑机的最大安装尺寸为 791mm791mm，注塑机拉杆内间距大于模具尺寸，所以能够满足模具安装要求。模具定位圈的直径为 10mm，与注塑机定位孔直径相同，符合安装要求。浇口套的球面半径为 SR=13mm，大于注塑机喷嘴的球头半径0SR=12mm11.3 开模行程校核与推出机构的校核开模行程校核与推出机构的校核对于单分型面注射模所需开模行程 H 为：H=H1+H2+(510)mmS 式中：H1 为脱模距离（mm）；H2 为包括浇注系统凝料在内的塑件高度(mm)。综上得出开模行程 H=80+115+10mm=205mmS=500mm。由以上对各参数的效核可知该注塑机 HTF200 符合要求。毕业设计报告38第十二章第十二章 尾灯罩塑件模流分析尾灯罩塑件模流分析12.1 分析前处理分析前处理12.1.1 划分网格划分网格通常情况下，网格的边长值为产品最小厚度的 1.5-2 倍。网格的长度越小，划分的就越细，得到的分析结果就更加接近模具型腔中的实际流动状态，分析出的细节信息也会更多，但是分析模型的修改程度和系统的计算量会提高很多，所以需要一个合理的网格边长。此尾灯罩最大厚度为 5mm，所以将曲面的全局边长改为 7.5mm。在导入新建模后，对模型进行网格划分,如图 12.1 所示。图图 12.1 尾灯罩网格划分图尾灯罩网格划分图再划分完网格之后，对网格的信息进行统计，结果如图 12.2 所示。划分后三角单元格数为 10842，已连接的节点数为 5423，平均纵横比为 2.14，匹配率达 92.4%。总体来说，网格划分质量合理。图图 12.2 塑料夹网格统计数据图塑料夹网格统计数据图12.1.2 注射工艺参数注射工艺参数(1)零件平均温度为 38；喷嘴温度为 220-240；(2)最大注射压力：110MPa；成型时间为 30s；(3)选择注射机，勾选“分离翘曲原因”；毕业设计报告38(4)冷却求解器参数里模具温度收敛公差缺省值为 0.1。12.2 浇口位置分析浇口位置分析根据塑件所选用的材料为 ABS 和塑件的外形特征以及使用要求，来确定浇口的最佳位置。分析之前，先设定模具的表面温度和溶体温度，如图 12.3 所示，模具表面温度为 60，熔体温度为 245。图图 12.3 浇口位置设置向导浇口位置设置向导根据设置的参数和塑件的几何特征，Moldflow 软件分析计算出该塑件各个部位的浇口匹配性，如图 12.4 所示，其中蓝色区域为浇口位置最佳处，位于塑件的顶端。红色区域为浇口匹配性最差的位置，位于塑件的底端周围。图图 12.4 浇口位置匹配性图浇口位置匹配性图由于塑件是外观件，表面粗糙度和外观质量等要求较高。并由浇口位置分析，蓝色区域为浇口位置最佳处，确定采用点浇口，两点进胶方式。毕业设计报告3812.3 浇注系统设计浇注系统设计12.3.1 型腔及流道系统设置型腔及流道系统设置由于此尾灯罩塑件属中小型塑，形状比较规则，精度要求为一般，且为批量生产，可以采用 H 形的一模两腔排列，如图 12.5 所示。图图 12.5 主、分流道及浇口示意图主、分流道及浇口示意图12.3.2 冷却回路设置冷却回路设置由于塑料在成型后的温度极高，需要使其热量散发定型后，方可顺利脱模。所以塑料模具中冷却水道的设置是十分重要的。如图 12.6 所示，设置管道数量为 4，管道中心间距和零件之外距离为 30mm。图图 12.6 冷却回路向导设置冷却回路向导设置根据模具设计的尺寸，来创建冷却回路，如图 12.7 所示。由于 ABS 的流动性为中等，且水的热容量大，成本低，传热系数大，故该套模具亦采用常温水进行冷却。毕业设计报告38图图 12.7 冷却回路图冷却回路图(1)产品上表面温度产品上表面温度 如图 12.8 所示，该图呈现了在成型周期中模具表面的平均温度。由图可知，该塑件的表面温度为69.43。图图 12.8 产品上表面温度产品上表面温度(2)回路冷却液温度回路冷却液温度分析结果如图 12.9 所示，回路冷却液最高温度为 26.1，最低为 25.00。冷却液出口的温度与进口的温度相差 1.1，符合要求。毕业设计报告38图图 12.9 回路冷却液温度回路冷却液温度(3)回路管壁温度回路管壁温度分析结果如图 12.10 所示，红色区域表示温度可能过高，需要加强冷却。水路管壁温度与冷却液入水温度相差接近 5，所以符合要求。图图 12.10 回路管壁温度回路管壁温度(4)塑件平均温度分析(4)塑件平均温度分析如图 12.11 所示，为塑件平均温度分析图。红色区域为最接近浇口的区域温度最高为 69.43，最低温度为 50.34，平均温度大约为 60。分析图中大部分为绿色和蓝色，分布较为均匀。图图 12.11 塑件平均温度分析图塑件平均温度分析图综上可以得出该冷却回路设置较为合理，可以接受。毕业设计报告3812.4 模具流动分析模具流动分析12.4.1 充填时间分析充填时间分析为了模拟塑料从注塑开始到模腔被填满的过程，需要进行充填分析。熔体一旦填满模腔，分析计算结果就结束了。充填时间过长或者过短都会对塑件产生质量及性能的影响。如图 12.12 所示，为充填时间分析结果。红色区域为充填时间最长的区域，该区域为尾灯罩塑件的底部，距离浇口位置最远，并由分析图可以看出充填时间为 2.052s。蓝色区域为塑件的顶端，接近浇口，充填时间最短大约为 0.17s。图图 12.12 填充时间结果分析图填充时间结果分析图由以上分析结果可知，本产品完成充填需要 2.052 秒，通过播放动画，经观察熔体流动情况，以及流动末端的时间差异证明满足流动平衡要求。12.4.2 注射位置处压力：注射位置处压力：XY 图图图 12.14 为注射位置处压力 XY 图，X,Y 轴分别为时间变化量和注射位置处的压力变化量。由分析可知，刚开始的 1s 左右，压力迅速增长至 15Mpa。注射位置处的压力最大是在速度/压力的转换时刻，为刚开始的 2s 左右，最大压力大约为 20Mpa。之后逐渐趋于稳定，压力稳在 16Mpa 左右。接进 12s 时，压力消失。从图表上看出，曲线比较平稳，说明在熔体流动时没有受阻。图图 12.14 注射处压力分析图注射处压力分析图12.4.3 锁模力分析锁模力分析图 12.15 显示了锁模力随时间变化的情况，锁模力可防止传递到模具内部的压力过大对模具造成损伤，最大锁模力应不超过设备额定的 80%。由分析图可知，充填时期的最大值为 6.2 吨，保压时期的最毕业设计报告38大值为 17.3 吨。3s 后，锁模力开始下降，到 11.5 后，锁模力逐渐消失，直到 14.5s 后，锁模力消失。图图 12.15 锁模力分析图锁模力分析图12.4.5 熔接痕熔接痕图 12.15 显示了熔接痕的位置，由图可知熔接痕大部分分布在塑件顶部外边缘处，会对此处的强度造成较大的影响。由于塑件形状的原因，即使改变浇口位置，也难以避免此处熔接痕的产生。图图 12.15 熔接痕分析图熔接痕分析图12.5 翘曲分析翘曲分析当冷却系统和流动系统合理后，即可开始翘曲分析，从而得出翘曲量是否在合理范围内。首先需要确定翘曲的类型、范围和原因。如果分析结果不在合理范围内，则需要参数的优化来改善翘曲。在方案任务窗口中的分析方案设置为“冷却+填充+保压+翘曲”。Moldflow 翘曲分析完成后，在方案任务中生成 4 个翘曲结果：总的翘曲变行，如图 12.16。X 方向的变形，如图 12.17。毕业设计报告38Y 方向的变形，如图 12.18。Z 方向的变形，如图 12.19。图图 12.16 总的翘曲变行总的翘曲变行图图 12.17 X 方向的变形方向的变形图图 12.18 Y 方向的变形方向的变形毕业设计报告38图图 12.19 Z 方向的变形方向的变形由分析图可知，总的变形量最大为 1.15mm，X 方向上的最大变形量为 0.74mm，Y 方向上的最大变形量为 0.91，Z 方向上的最大变形量为 0.73。综上来说，塑件的变形较小，而且塑件的精度要求不是太高，所以翘曲在合理范围内。12.6 结论结论由模流分析可以得出以下结论：塑料填充质量好，流动平衡；水路设计合理，冷却效果较好，但是由于收缩不均可能引起变形，而收缩不均主要由于保压不足造成的，因此需要优化保压曲线来改善这项缺陷；另外壁上剪切应力超过了材料推荐的最大值，为安全起见，可以适当修改浇口尺寸或者提高熔体温度来改善。毕业设计报告38小小 结结本次毕业设计的课题是尾灯罩注塑模具设计，设计主要内容包括：塑件的工艺性分析、模流分析、选择注射机、浇注系统的设计、冷却系统的设计等。通过此次设计，巩固了许多模具方面的知识，对设计也有了更进一步的熟识，收获颇丰。在模具设计的过程中也遇到了不少问题例如：对模具设计的知识了解的不够透彻，需要一边看书一边设计；moldflow 和 ug 软件的操作不够熟练；模具的一些重要环节分析不够清晰，如斜推杆的设计，还有型芯的设计。此次设计后，得出了一些解决问题较实际的经验方法，比如：在碰到与设计相关的难点时，积极的翻阅资料并结合自己的设计课题能有效的分析并解决问题；绘图软件的学习可通过网络的渠道掌握很多；指导老师的帮助和同学的协助解决了很多设计的错误和绘图格式的错误。毕业设计报告38致致 谢谢在本设计结束之际，首先特别感谢周振宝导师，在毕设期间，从设计选题，审核图纸等环节，自始至终都倾注了老师的心血，每次的二维图和文档，老师都能很认真很负责很细心的修改，老师渊博的学识、平易近人的作风、严谨求实的态度，在潜移默化中培养了我不断奋发向上的优良品质，使我受益匪浅。最后感谢陪伴我的组员、朋友们，在此次毕业设计中，有专业方面和软件操作方面不懂的地方，大家相互咨询帮助共同进步，使我有了更好的动力去完成这份毕设，谢谢他们。毕业设计报告34参考文献参考文献1 叶久新，王群.塑料成型工艺及模具设计M.北京：机械工业出版社，2011：25-240.2 大连理工大学工程图学教研室.机械制图M.北京：高等教育出版社，2007：4-14.3 邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程M.北京：机械工业出版社，2010：21-82.4 梁玲,赵春章.中文版UGNGINEER Wildfire 4.0 实用教程M.北京：清华大学出版社，2008.51-325.5 周凤云.工程材料及应用M.武汉：华中科技大学出版社，2002:101-140.6 覃鹏翱.图表详解模具设计技巧M.北京：电子工业出版社，2010:25-197.7 顾锋，左晓明.AutoCAD 2005中文版基础教程M.北京：机械工业出版社，2008:69-135.8 任晓虹.数控编程技术及应用M.北京：国防工业出版社，2010:133-143.9 徐学林.互换性与测量技术基础M.长沙：湖南大学出版社，2009:29-82.10 李志刚.中国模具工程大典第3卷M.北京：电子工业出版社，2007:257-400.11 齐卫东.注塑模具图集M.北京：北京理工大学出版社，2007:1-240.12 现代模具技术编委会，注塑成型原理与注塑模设计，国防工业出版社，1996.13 邓明.现代模具制造技术M.化学工业出版社，2005.14 李学峰.型腔模设计M.西北工业大学出版社.15 丁闻.实用塑料成型模具设计手册M.西安交通大学出版社.16 Stic Composite Prototypes:A Materials Alternative for Recycling Plastic and Glass Waste.Volume 5,Number 3,159-169.17 M.Heckele,W.BACHER,K.D.Mller,Springer Berlin/Heidelberg.Hot embossing-Thee molding technique for plastic microstructures.Volume 4,Number 3,122-124.18 Knowledge Engineering and Capitalization for Injection Mold Design.Suthep Butdee,ICIFE 201111 塑件成型工艺性分析1 塑件成型工艺性分析1.1 塑件分析塑件分析本次模具设计的产品是尾灯罩，从图中塑件看出，该制件外表面是圆弧面，复杂程度中等，该塑件为矩形壳类零件，后盖内部有一个侧孔，此处在之后的工作中涉及到抽芯机构，后文详细描述。此次设计的尾灯罩塑件对外形尺寸的精度要求相对不高，为一般精度等级（MT5），所以此次注塑成型模具的相关零件的尺寸加工精度可以保证。塑件三维图如图 2.1，塑件零件图如图 2.2。图图 2.1 塑件图塑件图图图 2.2 零件图零件图21.2 ABS 性能分析性能分析根据任务书中的要求材质决定采用 ABS.ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性，使 ABS 具有良好的综合力学性能。丙烯腈使 ABS 有良好的耐腐蚀性及表面硬度，丁二烯使 ABS 坚韧，苯乙烯使它有良好的加工性和染色性能。a.材料名称：材料名称：塑件的材料为 ABS，化学名称：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料，英文名称：Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic。b.ABS 使用性能：使用性能：综合性能好，冲击强度和力学性能强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性良好，易于成型和机械加工，其表面可镀铬，是合适制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构件。c.成型性能成型性能：(1)无定型塑料，其品种较多，各品种的机电性能及成型特性各有差异，应该品种来确定成型方法和成型条件。(2)吸湿性强，含水量应小于 0.3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑应长时间干燥。(3)流动性中等，溢边值为 0.03%左右。(4)模具设计要注意浇注系统，选择好进料口的位置和形式。d.主要用途：主要用途：ABS 树脂的最大应用领域是汽车、电子电器和建材。汽车领域的使用包括汽车仪表板、车身外板、内装饰板、方向盘、隔音板、门锁、保险杠、通风管等很多部件。在电器方面则广泛应用于电冰箱、电视机、洗衣机、空调器、计算机、复印机等电子电器中。建材方面，ABS 管材、ABS 卫生洁具、ABS 装饰板广泛应用于建材工业。此外 ABS 还广泛的应用于包装、家具、体育和娱乐用品、机械和仪表工业中。e.材料收缩率：材料收缩率：ABS 成型收缩率为 0.3%0.8%，在设计过程中取 0.5%。1.3 ABS 的成型过程注射工艺参数的成型过程注射工艺参数表 2.3 ABS 材料注塑成型工艺参数3项目单位参数干燥温度干燥时间h708012前部料筒温度140160后部料筒温度1701903喷嘴直通式喷嘴温度160170模具温度4070注射压力MPa90注射时间s3保压时间s30冷却时间s30成型周期s704 2 拟定模具结构形式拟定模具结构形式2.1 分型面的选择分型面的选择 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件结构工艺性及尺寸精度，嵌件位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型面的时应综合考虑分析比较以选出较为合理的方案。分型面的选择不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且涉及模具结构与制造成本。在选择分型面时，要注意几个规则：应选择在塑件的最大截面处，否则无法脱模和加工型芯。尽可能地将塑件留在动模一侧。有利于保证塑件的尺寸精度,有利于保证塑件的外观质量。有利于排气。有利于简化模具结构。此次设计的尾灯罩塑件为结构简单的薄壁壳小型塑件，并且因为此尾灯罩塑件冷却时会包覆在型芯上由于热胀冷缩的物理作用，使此尾灯罩塑件脱模难以顺利的完成，因此为了不影响此尾灯罩塑件的质量和外观形状、脱模完成后塑件须滞留在动模上。故结合以上因素，分型面应选在尾灯罩的下部分型面较为合理，分型面如图 3.1 所示:图 3.1 分型面位置52.2 型腔数目确定及排布型腔数目确定及排布再考虑型腔数目的时候，通常要综合以下因素：(1)产品尺寸精度；(2)模具制造成本；(3)注塑成形的生产效益；(4)制造难度。由于此次尾灯罩注塑模具设计采用平衡式的布排方式，此类注塑模具一般为多型腔模具，且此尾灯罩注塑模具型腔的排列方式集中，并且在相互对称部位还有开设的浇口。所选型腔数量是一模 2 腔，则型腔排列方式如图 3.2 所示。图 3.2 型腔的排列方式2.3 注塑机的型号确定注塑机的型号确定由塑件三维图的尺寸数据，通过计算可得塑件的体积约为：如图所示，通过对该塑件进行计算和分析后，得出：6塑件的体积=43.6cm3。塑件的质量=45.78g。由于此模具结构型腔数目为一模 2 腔，而且塑件较小。根据以往设计模具的经验，我们可以取塑件质量的 0.3 倍，故需要的注射量为：V=V 塑2+0.32V 塑=113.36 cm3，塑件制品总量不得超过注塑机最大注射量的 80%，所以注射机的额定注射量113.3680%=141.7cm3，根据以上计算结果，初步选定的注射机为 HTF200，其各项工艺参数如表 3.1：表表 3.1 注射机工艺参数表注射机工艺参数表型号 HTF200参 数 注射量（cm3）334注射压力（Mpa）231螺杆直径（mm）45注射行程（mm）80合模力（KN）2000最大成型面积（cm2）160模板尺寸（mm）791*791最大550定位直径（mm）40模具厚度（mm）最小200喷嘴球直径（mm）SR10喷嘴口直径（mm）373 浇注系统的设计浇注系统的设计在尾灯罩塑件注塑过程中，尾灯罩塑件注塑主流道的作用是把所选尾灯罩注射机喷嘴与分流道连接为一体，注塑主流道截面形状通常情况下以圆形居多，并且会带有一定的锥度，浇注主流道主要设计要点为主流道尺寸与浇口套的外观结构。3.1 主流道的设计3.1 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道一般设计为圆锥形，其顶部设计成半球凹坑，以便与喷嘴衔接，为避免高温塑料熔体溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大1mm-2mm。流道工作时，与注射机喷嘴接触，受到聚合物熔体的高温与高压的作用容易磨损，所以主流道一般单独设计成可拆卸更换的浇口套，即主流道衬套，材料选用 45 钢，并经局部热处理球面硬度 38HRC-45HRC，主流道衬套的进口直径略大于喷嘴直径 0.5mm-1mm 以避免溢料并且防止衔接不准而发生的堵截现象，其关系如图 5.1 所示。图图 5.1 喷口与浇口套尺寸关系喷口与浇口套尺寸关系主流道尺寸设计：（1）主流道小端直径 d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=3+（0.51）mm，d 取 4mm。（2）主流道球面半径 R=注射机喷嘴球头半径+(12)mm=11+(12)mm,R取 13mm。（3）球面配合高度 h=3mm5mm,取 h=5mm。（4）主流道长度 L=58mm。（5）主流道大端直径 D=d+2Ltan4+258tan1mm=5.6mm。式中=12，取 1。83.2 分流道的设计分流道的设计尾灯罩注塑模具注塑主流道的末端与尾灯罩塑件浇筑系统的浇口之间一段流过熔体材料的通道为分流道。它主要是改变尾灯罩塑件熔体的流动走向，使熔体在均匀的分配到各个型腔过程之中是平稳的状态，以减少尾灯罩塑件熔体流动中的内部热量损失。分流道是主流道末端至浇口的整个通道，它通常在多型腔或者单型腔多浇口时设置。分流道的设计应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地流经分流道充满型腔，并且流动过程中压力损失及热量损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。分流道计算公式：Lm2654.0b4 bh32 式中：b 为梯形大底边宽度,mmm为塑件的质量,gL 为分流的长度,mmh 为梯形的高度,mm所以 mmb816178.452654.04mm5.5832h梯形分流的侧面斜角常取 5o10o，此取斜角为 10o，底部以圆角相连。综上可得，梯形分流道的截面尺寸及图形如图 5.2 所示：图图 5.2 分流道截面尺寸图分流道截面尺寸图93.3 浇口的设计浇口的设计浇口是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇注系统的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。浇口是注塑模浇注系统的最后部分，定要认真考虑浇口位置的选择,通常要考虑以下几项原则:(1)浇口应开设在塑件壁厚最大处；(2)必须尽量减少熔接痕；(3)应有利于型腔中气体排出；(4)考虑分子定向影响；(5)避免产生喷射和蠕动；(6)浇口处避免弯曲和受冲击载荷；(7)尽量缩短流动距离。10本次设计的模具为三板式模具，采用点浇口，为了达到良好的充模效果，本次设计的浇口口位置选在盒盖顶部位置处，这样方便向四周进胶。浇口位置如图所示。点浇口位置3.4 主流道剪切速率校核主流道剪切速率校核上面分别求出了塑件的体积，主流道的体积，分流道耳朵体积（浇口的体积大小可以忽略不计）以及主流道的当量半径，这样就可以校核主流道熔体的剪切速率。3.4.1 计算主流道的体积容量计算主流道的体积容量139.406.13180023043.1573scmtnVVVqsfzz113.4.2 计算主流道的剪切速率计算主流道的剪切速率1333140910125.314.39.403.33.3sRqzz主流道的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率132s105105之间，所以，主流道的剪切速率合格。3.5 冷料穴的设计3.5 冷料穴的设计 三板点浇口模具的冷料穴不同于两板模模具，冷料穴通常设置于分流道的微端，用于存储生产中出现固化的冷料。三板模模具拉料杆不同于两板模模具Z 形拉料杆，三板模模具采用的拉料杆是球形拉料杆，球形拉料杆安装在定模板、定模座板和脱料板之间。124 成型零件的设计及尺寸计算成型零件的设计及尺寸计算 浇注尾灯罩塑件时，尾灯罩注塑模具的型腔通常用来填充尾灯罩塑件熔体已成