汽車保險杠內(nèi)分型式注塑模具設計

汽車保險杠內(nèi)分型式注塑模具設計process.ThroughthemoldflowanThisthesisusestheUGsoftwaretoapartthe3Dpartingthemouldjointoftheinstrumentpanelplasticpartswithcomplexcurvedsurface.Theinjectionmachinecompletedthethree-dimensionalstructureofinjectionmolddesignfortheinstrumentpanel.TheplasticpartformingprocesssimulationandthediestructuredesignwhiKeywords:Automold;Instrumentpanel;Molddesign;Exteriorpart;CAE第1章緒論1.1.1汽車保險杠圖1-1汽車保險杠1.1.2汽車保險杠塑件(7)耐汽油、柴油和汗液的腐蝕。隨著各種高性能的新型改性塑料材料及可回收塑料的開發(fā)利用，塑料以其材料比重泛地應用在汽車外飾件特別是轎車外飾件上。塑料及其復合材料是最重要的汽車輕質(zhì)材對于汽車保險杠材料的研究，國外從60年代開始就已經(jīng)逐步形成了一個商業(yè)化的生1.1.3汽車保險杠的發(fā)展趨勢的發(fā)展機會.重20～40t。保險杠注射模具結構非常復雜：模具澆注系統(tǒng)為冷、熱流道1.2.2保險杠注塑模的CAD/CAE/CAM一體化開發(fā)統(tǒng)的輔助下，根據(jù)注塑產(chǎn)品的綜合特性(幾何特性和非幾何特性)進行模具設計和制造的實現(xiàn)快速和精確地制造7的圖形庫和數(shù)據(jù)庫等，同時要求實現(xiàn)模具的標準化和系列化。第2章保險杠成型工藝性分析2.1保險杠的材料及性能要求表2-1保險杠塑件對材料性質(zhì)的要求值密度滑石粉比例抗彎強度缺口沖擊強度沒有斷裂或者局部的斷裂因此初步考慮選取Z軸正方向為脫模方向(見圖2-5)。圖2-5保險杠數(shù)據(jù)圖示第3章保險杠成型CAE分析3.1保險杠模流分析有限元模型Moldflow材料庫中制造商為KINGFA,牌號為ABP-1010的材料，其流變曲線如圖3-1重中1人中重母重中1人中重母11g1g圖3-1流變曲線圖圖3-2PVT圖2)Moldflow推薦的成型工藝參數(shù)如表3-1所示。表3-1成型工藝參數(shù)參數(shù)值熔融密度(g/cm2)固體密度(g/cm2)頂出溫度(℃)模具最低溫度(℃)模具最高溫度(℃)推薦模具溫度(℃)熔體最低溫度(℃)熔體最高溫度(℃)推薦熔體溫度(℃)3.1.2網(wǎng)格模型本設計中的保險杠塑件平均壁厚約為3mm,壁厚整體較均勻，相對于其自身的尺寸 層面網(wǎng)格模型(如圖3-3所示)。圖3-3保險杠網(wǎng)格模型3.2.1澆注系統(tǒng)的建立近年來，注塑成型模具發(fā)展的熱點方向之一是熱流道技術。上世紀中期，這一技術由從歐美國家開發(fā)并推廣，而我國雖然近幾年逐漸關注度高，但總體推廣應用還是較晚16。熱流道模具的澆注系統(tǒng)的主流道和分流道部分都設有加熱器，因此可使流道中的塑料始終保持熔融狀態(tài)，且不受成型周期的影響。這樣，在每一次開模時不需要取出滯留在澆注系國D圖3-4熱流道澆注系統(tǒng)本設計澆注系統(tǒng)采用熱流道與冷流道結合的方式，澆口位置在產(chǎn)品非外觀面上，澆口形式分別為為10處側澆口，截面形狀為長方形，冷流道截面形狀為U形。這種組合形式不會對產(chǎn)品表面產(chǎn)生過大影響，且注射完成后澆口凝料容易去除。3.2.2熱流道順序閥澆口流動分析00閥式熱流道是一種國際上主要熱流道供應商均提供的熱流道系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是通過采用閥針在閥針控制裝置的作用下，在預定的時刻以機械運動的方式來打開或關閉澆口。這種類型的熱流道系統(tǒng)具有很多的熱尖式和澆套式流道系統(tǒng)無法具備的優(yōu)點，可人為控制澆口開關時間，從而實現(xiàn)料流的“動態(tài)”控制，使?jié)部诠饣秸梢院芎玫母纳飘a(chǎn)品的缺陷問題，可擴大熱流道技術應用技術領域18]10個閥澆口的位置及打開時間如圖3-5所示。澆口開閉由時間控制，順序打開。從每個澆口流出的熔料會融為一體，減少料流前鋒的相遇，從而減少熔接線的產(chǎn)生。澆注系統(tǒng)使用熱流道順序閥澆口進行流動分析時，充填時間為8.260s,在保險杠正常填充時間范圍內(nèi)，充填時間如圖3-6所示。國79圖3-7熔接線國Y圖3-8注射壓力0.3000.3002.3003.3004.3005.3006.圖3-9鎖模力圖3-10氣穴由圖3-8可知，所需最大注射壓力為58.5MPa,注塑機很容易滿足。由圖3-9可知，注射過程中所需的最大鎖模力為1750[t]。由圖3-10可知，主要外觀面上幾乎沒有氣穴的存在，只在邊界周圍上有一些小的氣本課題利用當下技術比較成熟的CAE分析軟件Moldflow對保險杠塑件的填充過程進結果顯示使用熱流道順序閥澆口可以很好控制熔接線的產(chǎn)生，有利于提高產(chǎn)品外觀質(zhì)量。表3-2最終填充工藝參數(shù)參數(shù)值模具溫度熔體溫度填充時間V/P切換點(%volume)最大注塑壓力最大鎖模力注塑投影面積最大料流前鋒溫度最小料流前鋒溫度第4章保險杠三維分型設計4.1.1保險杠分型面的特點根據(jù)實踐經(jīng)驗，保險杠模具的分型面要滿足下列要求(如圖4-1所示):4.1.2保險杠分型面設計過程本保險杠的收縮率為0.85%,在做分型面之前要先放好收縮，再依照收縮體進行相關由于保險杠邊界比較復雜，因此采用分區(qū)段進行分型面的設計(如圖4-2所示)。以b)修剪紫色面長度40-50mm,橋接曲線；最終得出如圖4-2的分型面；圖4-2保險大燈轉角處分型面設計面，如下圖4-3所示；圖4-3儀表帽檐位置分型面設計圖4-4格柵區(qū)域4.2保險杠三維分模過程2)設計避空面因為保險杠是一個大型塑件，分型面的面積較大，合模時，只需動定模在分型面處貼緊封膠盡可，因此在分型面外側設計避空面。避空面比分型面低2mm左右(如圖4-6所示),動、定模均要避空，合模時動定模避空面位置就會有4mm左右的間隙，從而有助于分型面充分貼合。圖4-6避空面細節(jié)先按顏色區(qū)分型腔面(如圖4-7所示),再提取型腔面。將型腔面與分型面和補的孔縫合，創(chuàng)建一個方塊，再用縫好的面將方塊分割開，即可得到定模(如圖4-8所示)。動模的分模方法與定模相同，此處不再說明。圖4-7型腔面圖4-8定模4.3本章小結第5章保險杠注射模結構設計5.1保險杠注射模成型設備選擇及校核注塑機的信息如表5-1所示。工作命王生產(chǎn)設盤畢碼填出時國熱流道指關信具現(xiàn)附即帶T接型號及接線況期見附圖T換頭型號及操線說期神壓莊操機叩囑球徑(5RXmm)熱道年熱爬城所敢莊操機叩囑球徑(5RXmm)熱道年熱爬城所敢序幽接頭型號熱流道熱電德型號型K物)1機序愧化許是大畫路數(shù)量具尺寸相關借想設備模柜R過(H*V)rrim*mm)0H)2,17Eao1Y)2,700m機模頂出行程(mm)檸在使酶immenm02,154nmxIY01,900r動展壓行程mmu最太模析開要mm)4360最大模厚(mm筑后支主距離(mro)最模厚omn設備學數(shù)量()寶侵例推芯許最大日路教量5infout動模例頂出九許最大畫路數(shù)量定位圍直徑mmi定白趣不應夾出上模板表面快通換偏定位銷半徑mmy操具上下底板厚度(mm)30土Q1鼻梅口相關值意定模例抽芯電氣報頭型號動模懈抽芯電氣接頭架母定模碼分卻小接斗定模例卻水允計量大回羥數(shù)量動模物汁卻冰接病型母動概冷卻木光注量大面路的量動牌頭允許最大四數(shù)量動牌頭允許最大四數(shù)量動接頭型號氣輔貸頭電生大四路數(shù)量氣鎮(zhèn)攝頭型號動模例頂出滾壓拂頭張母腦位升關型向E-30154(1pic)tarpull借加提地型拇近開關其姓與慣再槽來的機床平面團紙，廣楚料不全回資弱濟至生意熱流道進料口到快速換模板的下過稱。詳維F寸費見設紙(緝YPPOUB31501熱流通電器箱需的置在度模非磷作得(靠近定模上顧面),于兩集成括劫置在熱素遺電圖切的工那模具所需鎖模力為1750t,遠小于注塑機許用鎖模力3600t;模具外形尺寸為長2975x寬1845x厚1945(單位mm),設備模板尺寸為3175mm×2800mm,充許模厚為1000～2200mm,由模流分析可知，為了避免熱流道澆口直接注射在產(chǎn)品表面上對產(chǎn)品外觀產(chǎn)生影響，本設計采用熱流道+冷流道的澆注系統(tǒng)。熱流道的內(nèi)徑為8mm,冷流道截面形狀為U形，澆圓形和梯形形截面流道容易脫模，所以，U形截面分流道具有優(yōu)良的綜合性能。冷流道截面圓弧直徑為8mm,冷流道高度為8mm。澆口截面尺寸為1.5mm*10mm(如圖5-2所示)。本課題中所研究的保險杠為一款未上市新車型的保險杠本體，該保險杠本體是大眾在平均壁厚約為3mm。該保險杠與較多零部件進行裝配，A面又有很高的外觀要求，因此設計模具時不僅要考慮結構的復雜性和穩(wěn)定性，還要關注其尺寸精度和外觀性。如下圖4-9右大江區(qū)域右大江區(qū)域輝陽區(qū)城引輩蓋區(qū)城左前客燈區(qū)域拖車孔這域5.3.1保險杠內(nèi)藏式分型線脫模結構圖5-4分型線位置圖5-5內(nèi)藏式分型線脫模機構5.3.2保險杠翼子板區(qū)域二級斜頂脫模結構使用二級斜頂(斜頂內(nèi)套斜頂?shù)姆绞?結構出模，如圖5-6所示。圖5-6二級斜頂結構5.3.3結構運動干涉分析圖5-7運運干涉檢查5.4模具總裝配5.4.1冷卻系統(tǒng)模具中冷卻水路設計的基本原則：1)根據(jù)產(chǎn)品盡可能設置多路冷卻水路，冷卻水路的孔徑盡可能的大(保險杠模具直水路直徑通常設計o15),這樣模具的冷卻效果才好，型腔表面溫度較均勻，模溫也比較好控制，產(chǎn)品表面的質(zhì)量較高，而且產(chǎn)品的變形較小。3)降低冷卻水路進出水的溫差(通常控制在3°以內(nèi))。有利于型腔表面溫度的均勻分布，便于控制產(chǎn)品的收縮變形。4)直水優(yōu)于斜水，便于加工；5)線冷(直水路)優(yōu)于點冷(Baffle)(如圖5-8);6)盡可能避免出現(xiàn)雙角度水路，加工困難該模具動定模的水路走向如圖5-9,圖5-10所示：圖5-9動模水路走向圖5-10動模水路走向5.4.2頂出系統(tǒng)本設計頂出系統(tǒng)包括10個斜頂、12個直頂，如圖5-11所示。鑒于該保險杠的特殊結構，為了保證保險杠內(nèi)分型面出模，該頂出系統(tǒng)采用三級頂?shù)姆旨夗斝问絹硗瓿?如圖5-12所示)。一級頂先頂出45mm,將保險杠兩側內(nèi)拉變形，使內(nèi)藏式分型線的倒扣從前模脫出；二級頂繼續(xù)再頂出150mm,將翼子板內(nèi)側倒扣脫模；最后三級頂出50mm,將產(chǎn)品在大直頂上包住的霧燈區(qū)域產(chǎn)品頂出，使產(chǎn)品能夠實現(xiàn)機械手全自動取件。5.4.3模具總裝a)模具3D數(shù)據(jù)總裝圖，如圖5-13/圖5-14/圖5-15所示。圖5-13上?？傃b配圖5-14下模總裝配圖5-15模具總裝配.圖5-17模具總裝圖圖6-2動模板第6章成型零件制造工藝在第4章三維分型的基礎上對動定模進行細節(jié)設計。圖6-1為定模板，為深腔型件，工序加工內(nèi)容第一次開粗基準以X、Y分中，Z底面設為Z0第二次開粗基準以X、Y分中，Z底面設為Z0精加工先加工上平面，并加工出主基準球孔正面孔位的加工頂桿孔和冷卻水路孔等前后兩側面的加工導板槽和孔位的加工左右側面的加工側面區(qū)域的加工底面的加工去除底面余料(4)光上下平面；(5)裝上工藝腳和工藝條；(6)背面正向加工及轉角度加工；(7)翻身做正面型面和孔。第7章總結1.采用Moldflow軟件對10個澆口設置方案進行驗證分析，分析了大型保險杠塑件的填充過程，10個澆口的注射時間為8.26s,注射壓力為58.5MPa,鎖模力為1750ton,鎖[1]史密斯.現(xiàn)代汽車設計概論.化學工業(yè)出版社，2007(1)