車載藍(lán)牙上蓋注塑模具畢業(yè)設(shè)計(jì)的可行性報(bào)告

1、黑龍江科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)可行性論證報(bào)告設(shè)計(jì)題目： 車載藍(lán)牙上蓋注塑模具設(shè)計(jì) 院系名稱： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) ： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（模具方向） 班 級(jí) ： 模具設(shè)計(jì)11-2 姓 名 ： 張 斌 學(xué) 號(hào) ： 2011022840 指導(dǎo)教師 ： 張振金 1、設(shè)計(jì)課題要達(dá)到的設(shè)計(jì)目的1.1研究的題目、目的及意義本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：車載藍(lán)牙上蓋的注塑模具設(shè)計(jì)及其裝配仿真目的及意義：車載藍(lán)牙上蓋是汽車內(nèi)飾常用的塑料制品，為大家所熟知，并且結(jié)構(gòu)簡單而又典型。塑料制品成形的方法雖然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市場中塑料成形模具產(chǎn)量中約半數(shù)以上是注塑模具。通過車載藍(lán)牙上蓋的塑料模具設(shè)計(jì)，

2、我可以掌握基本的塑料模具設(shè)計(jì)的知識(shí)，了解塑料模具的完整設(shè)計(jì)過程，通過本次設(shè)計(jì)可以基本掌握注塑模具設(shè)計(jì)過程及其注意事項(xiàng)。在確定注塑機(jī)型號(hào)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了車載藍(lán)牙上蓋模具各部件的設(shè)計(jì)，并對主流道和分流道的尺寸、頂桿的強(qiáng)度進(jìn)行了校核。1.2車載藍(lán)牙上蓋的結(jié)構(gòu)形狀 圖1 零件結(jié)構(gòu)簡圖2、結(jié)合報(bào)告獲得的信息進(jìn)行簡要的論述我所設(shè)計(jì)的車載藍(lán)牙上蓋材料采用的是ABS材料，ABS樹脂是一種共混物，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，這三者的一般比例為20：30：50(熔點(diǎn)為175)。只要改變其三者的比例、聚合方法、顆粒的尺寸，便可以生產(chǎn)出一系列具有不同沖擊強(qiáng)度、流動(dòng)特性的品種，如增加丁二烯的組份，則其沖擊強(qiáng)度會(huì)得到

3、提高，但是硬度和流動(dòng)性就會(huì)降低，強(qiáng)度和耐熱性亦變差。ABS是一種綜合性能十分良好的樹脂，無毒，微黃色，在比較寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的沖擊強(qiáng)度，熱變形溫度比PA、PVC高，尺寸穩(wěn)定性好，收縮率在0.4%-0.8%范圍內(nèi)，若經(jīng)玻纖增強(qiáng)后可以減少到0.2%-0.4%，而且絕少出現(xiàn)塑化后收縮。ABS具有良好的成型加工性，制品表面光潔度高，且具有良好的涂裝性和染色性，可電鍍成多種色澤。ABS還具有良好的配混性，可與多種樹脂配混成合金(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應(yīng)用領(lǐng)域，ABS若與PMMA摻混可制成透明ABS，透光率可

4、達(dá)80%。從調(diào)研報(bào)告中我們可以知道，我國模具行業(yè)的發(fā)展前景相當(dāng)樂觀，塑料制品在汽車、機(jī)電、儀表、航天航空等國家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。塑料制品成形的方法雖然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市場中塑料成形模具產(chǎn)量中約半數(shù)是注塑模具。所以注塑模具的重要性不言而喻。3、基本參數(shù)的確定及兩個(gè)設(shè)計(jì)方案的擬定1.注塑模設(shè)計(jì)相關(guān)理論: （1）型腔數(shù)目和布局： 模具型腔數(shù)目的確定和諸多因素相關(guān)，如塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、精度、批量大小、模具制造難度、澆注方式、澆注平衡考量、模板尺寸、頂出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)等 一般來講設(shè)計(jì)人員會(huì)根據(jù)自己公司標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)驗(yàn)以及客

5、戶的要求等快速的確定型腔數(shù)目及排布， 如若采取直接澆口、環(huán)形澆口、輪輻式澆口等澆口類型時(shí)，只能采用一模一腔。另外對于大型薄壁或深型腔的產(chǎn)品也通常采用一模一腔結(jié)構(gòu)。 以下是以計(jì)算法說明型腔數(shù)目的確定： 根據(jù)注塑機(jī)的合模力: 式中   F注塑機(jī)的額定合模力 /KN       N型腔數(shù)目         P塑料熔體對型腔的平均壓力/ MPa    &#

6、160;    A1澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積/        A2單個(gè)產(chǎn)品在分型面上的投影面積/通常情況下，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積可近似等于產(chǎn)品在分型面上投影面積的0.20.5倍，另外注射機(jī)的最大注射量利用系數(shù)為0.8。根據(jù)注塑機(jī)的最大注射量： 式中    V注塑機(jī)的最大注射量 V1澆注系統(tǒng)凝料量   V2單個(gè)產(chǎn)品的體積或質(zhì)量 通常情況下，澆注系統(tǒng)凝料量為產(chǎn)品的0.6倍 。制件的體積V=4.3cm3，ABS塑料的密度為1.5g

7、/cm3，熔化溫度：210280 模具溫度：4050，注射壓力：可大到1500bar 保壓壓力：可大到1000bar 注射速度：為避免材料降解，一般要用相當(dāng)?shù)氐淖⑸渌俣?。?）流道和澆口:所有常規(guī)的澆口都可以使用。如果加工較小的部件，最好使用針尖型澆口或潛入式澆口；對于較厚的部件，最好使用扇形澆口。針尖型澆口或潛入式澆口的最小直徑應(yīng)為1mm；扇形澆口的厚度不能小于1mm。 澆口塑料種類直接澆口側(cè)澆口護(hù)耳式澆口薄片式澆口環(huán)形澆口圓盤澆口點(diǎn)澆口潛伏式澆口ABS*聚酰胺*聚苯乙烯*注：*為可選的形式表1 部分材料適用的澆口形式 根據(jù)設(shè)計(jì)的車載藍(lán)牙上蓋材料為ABS，表1的澆口形式皆可選擇，我選擇的為側(cè)

8、澆口。（3）初選注塑機(jī)：制件的體積V=4.3cm3(單件)，取注塑機(jī)的注塑量利用率為0.8，所以注塑機(jī)的注塑最小量為V=4.3/0.8=5.4cm3，可以選型號(hào)為SZ-Z60（塑料模具技術(shù)手冊）。其基本參數(shù)如下：標(biāo)稱注射量為60cm3，螺桿直徑38mm，注射壓力為122MPa，注射行程為170mm,合模力500KN，最大成型面積130cm2,模具高度200mm,模板尺寸330×440mm。確定型腔數(shù)和分布：N（0.8VV1）/V2 =(0.8×600.6×4.3)/4.3=10.5,取N=4。為了模具加工制造的方便、保證冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的簡易和有效性、使制件

9、滿足尺寸精度要求，所以型腔在成型零件中采用對稱均勻分布形式。（4）成型零件結(jié)構(gòu)形式:模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和型環(huán)等。成型零件在工作時(shí)，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓，料流的沖刷，脫模時(shí)與塑件之間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀、較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度值，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，有較高的硬度、剛度及較好的耐磨性能。設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)該根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，同時(shí)兼顧成型零件的加工性和制造成本。下表2列舉些常用的模具成型零件材料和用途：類別牌號(hào)中國美國日本瑞典德國用途塑料模

10、具鋼501050S500-C50用于制造生產(chǎn)批量小，模具表面積不大，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-高級(jí)鏡面模具鋼3-4Cr13420-S-1362083用于制造PVC等耐腐蝕性較強(qiáng)的塑料模具，透明塑膠及拋光性要求較高的塑料膜3Cr2MoP20-40CrMo74鋼的純度高，具有良好的切削加工性能，制成模具精度高，永不變形。較高的強(qiáng)韌行，適合做大型復(fù)雜模具P4410P20tNiPDS5S7182738表2 常用的模具成型零件材料和用途由于塑件材料為ABS，且塑件為車載藍(lán)牙上蓋，表面粗糙度要求較高，故成型零件選用P441

11、0鋼材，該鋼具有高淬透性, 以及良好的拋光性能、電火花加工性能和皮紋加工性能。已預(yù)硬不需要再淬硬, 適合于電蝕加工及鏡面拋光處理, 綜合力學(xué)性能好, 可再加硬至>40HRC。該鋼也可采用滲氮、滲硼等化學(xué)熱處理,處理后的表面硬度可由 370 420HV 提高到100HV顯著提高模具的耐性和耐蝕性,也可對模具迸行表面鍍鉻。模具局部損壞后也可用補(bǔ)焊法修補(bǔ),焊接質(zhì)良好,可以進(jìn)行加工。在預(yù)硬態(tài)使用,防止了熱處理變形。（5）推頂機(jī)構(gòu)：在注射成型的每一個(gè)循環(huán)中，都必須使塑件由模具型腔中脫出，模具中這種脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)按驅(qū)動(dòng)方式分為：手動(dòng)推出機(jī)構(gòu)、機(jī)動(dòng)推出機(jī)構(gòu)、液壓推出機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)推出

12、機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：1）結(jié)構(gòu)可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，有足夠大強(qiáng)度和剛度；2）保證塑件不變形、不損壞；3）保證塑件外觀良好；4）盡量使塑件留在動(dòng)模一邊。（6）排氣系統(tǒng)：在注塑成型過程中，模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，這些氣體若不能被熔融塑料順利地排出型腔，會(huì)是制件出現(xiàn)許多缺陷，使之達(dá)不到質(zhì)量要求。為了是這些氣體從型腔中及時(shí)排出，在設(shè)計(jì)模具時(shí)必須考慮排氣的問題。排氣的方式有開設(shè)排氣槽排氣和利用分型面或模具零件的配合間隙處自然排氣等。利用分型面或模具零件的配合間隙處自然排氣不需要開設(shè)專門的排氣槽，設(shè)計(jì)和加工都比較方便，故大多數(shù)情況下都采用這

13、種排氣方式。當(dāng)塑件尺寸較大或成型時(shí)產(chǎn)生的氣體較多或塑件上有局部薄壁時(shí)，應(yīng)考慮開設(shè)排氣槽。（7）分型面的選擇：塑料模具在成型塑件是分成兩個(gè)或幾個(gè)可以分離的部分，這些可以分離部分的接觸表面分開始能夠取出塑件及澆注系統(tǒng)凝料，當(dāng)成型時(shí)又必須接觸封閉，這樣的接觸表面稱為模具的分型面。選擇分型面時(shí)，通常應(yīng)考慮以下幾項(xiàng)基本原則：1）分型面要取在塑件的最大截面處，便于塑件脫模，開模時(shí)塑件應(yīng)盡可能留于動(dòng)模內(nèi)，利用設(shè)備的頂桿推動(dòng)模具推出塑件；2）保證塑件質(zhì)量，盡量選在不影響塑件外觀的位置，有利于與排氣，有利于防止溢料考慮飛邊在塑件上的部位等；3)分型面的位置要有利于簡化模具結(jié)構(gòu)；4）盡量使成型面便于加工。4、兩個(gè)

14、設(shè)計(jì)方案的擬定方案一：采用一模四腔布局，對ABS塑料進(jìn)行注射加工。采用鑲嵌式凹模和鑲拼式凸模。成型時(shí)模具溫度為4060，加熱方式為電阻加熱方式。冷卻方式為采用圓形冷卻水道進(jìn)行水冷卻。澆口形式為側(cè)澆口，采用帶鉤頭的拉料桿拉料。排氣方式為利用分型面排氣，推出機(jī)構(gòu)為推桿推出機(jī)構(gòu)。 圖2 方案一結(jié)構(gòu)簡圖方案二：采用一模四腔布局，對ABS塑料進(jìn)行注射加工。采用整體式凹模和整體式凸模。成型時(shí)模具溫度為4060，加熱方式為電阻加熱方式。冷卻方式為采用圓形冷卻水道進(jìn)行水冷卻。澆口形式為側(cè)澆口，采用帶鉤頭的拉料桿拉料。排氣方式為利用分型面排氣，推出機(jī)構(gòu)為推桿推出機(jī)構(gòu)。 圖3 方案二結(jié)構(gòu)簡圖5、設(shè)計(jì)方案論證 1.

15、技術(shù)方面 方案一： 技術(shù)方面：（1）.相對于整體式凸凹模，采用鑲拼式凸凹模，所生產(chǎn)的制件的質(zhì)量和精度將略有降低，但是可以滿足制件的精度和要求。（2）.側(cè)澆口截面形狀簡單，加工方便，能對澆口尺寸進(jìn)行精細(xì)加工，表面粗糙度值小。側(cè)澆口的應(yīng)用十分廣泛，特別適用于兩板式多型腔模具，多用于中小型塑件的澆注成型。制造方面及制造能力：（1）.小型芯采用多型腔模具成型時(shí)，各單個(gè)凸凹模采用機(jī)械加工，冷擠壓，電加工等方法制成。然后壓入模中。（2）.這種結(jié)構(gòu)加工效率高，拆裝方便，便于更換。（3）.水冷，冷卻速度快。方案二：技術(shù)方面：（1）.采用整體式凸凹模，強(qiáng)度好，使用過程中不易出現(xiàn)變形，不會(huì)在塑件上產(chǎn)生拼接痕跡，成

16、型的塑件表面質(zhì)量較高。制造方面及制造方面及制造能力：（1）.機(jī)械加工困難，處理熱變形不易控制，且消耗的模具鋼多。制造方法;采用常見的車、銑、刨等機(jī)加工方式和電加工方式。（2）.拆裝麻煩，不利于維修更換（3）.空冷，冷卻速度慢。3.現(xiàn)有的知識(shí)儲(chǔ)備方面隨著塑料制件應(yīng)用的日益廣泛和大型塑件及復(fù)雜曲面塑件的不斷開發(fā)，對塑件成型模具的設(shè)計(jì)和制造的要求也愈來愈高，傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)制造方法已經(jīng)不能適應(yīng)這樣的要求。CAD/CAM/CAE技術(shù)給模具工業(yè)帶來了巨大的變革，成為模具技術(shù)最重要的發(fā)展方向。利用塑料模流動(dòng)分析CAE系統(tǒng)，可以輸入相關(guān)參數(shù)，對熔體填充模具型腔進(jìn)行流動(dòng)狀態(tài)分析、纖維取向分析、型腔內(nèi)壓力狀態(tài)分析

17、和溫度分布分析等。這種技術(shù)可以優(yōu)化塑件設(shè)計(jì)和注塑工藝，評估澆注系統(tǒng)的合理性，防止塑件缺陷的產(chǎn)生，為塑件及注塑模具的正確設(shè)計(jì)提供依據(jù)。模具CAD/CAM系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)輔助某一種類型的模具設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析、繪圖和數(shù)控加工自動(dòng)編程等的有機(jī)集成。這種一體化技術(shù)是在模具CAD和模具CAM分別發(fā)展的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的，是計(jì)算機(jī)技術(shù)綜合應(yīng)用的一個(gè)新飛躍。這種一體化技術(shù)能夠構(gòu)建模具型芯和型腔的三維實(shí)體，并能夠生成刀具軌跡和數(shù)控加工代碼，進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真等。注塑模設(shè)計(jì)步驟：第一步，進(jìn)行塑件成型工藝分析；第二步，擬定模具結(jié)構(gòu)形式和初選壓力機(jī)；第三步，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；第四步，成型零件的結(jié)構(gòu)分析及計(jì)算；第五步，脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)

18、計(jì)；第六步，選定模架；第七步，排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；第八步，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；第九步，導(dǎo)向定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 4.經(jīng)濟(jì)性方面由于塑件為車載藍(lán)牙上蓋，屬于裝飾件，表面粗糙度要求較高，故成型零件選用P4410型鋼材，通過市場調(diào)查，P4410型模具鋼的市場價(jià)格是28元/千克，可以預(yù)知做一套完整的模具的成本較低，而且采用模具生產(chǎn)可以大大的縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，產(chǎn)能得到迅速的增長，比傳統(tǒng)的制造方法更加節(jié)約原材料，產(chǎn)品質(zhì)量更好，一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品用傳統(tǒng)的方法根本加工不了，而通過模具生產(chǎn)就可以達(dá)到要求，模具用于制造業(yè)的諸多優(yōu)點(diǎn)推動(dòng)著工業(yè)飛速發(fā)展，注塑生產(chǎn)達(dá)到“優(yōu)質(zhì)、高效、低耗”是每個(gè)企業(yè)追求的目標(biāo)。我國的汽車市場消費(fèi)潛力巨大，車載藍(lán)牙上蓋的需求量在不斷的上升，塑