玩具车前盖注塑模设计

华东交通大学毕业设计1第一章绪论1.1模具和模具工业模具是工业产品生产中十分重要的工艺装备，在现代的工业生产中，半数以上的工业产品都要用到模具，许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具生产，尤其是轻工业，电子业，以及汽车跟航空方面。模具的生产过程集精密制造、计算机技术、智能控制和绿色制造与一体，既是高新技术载体，又是高新技术产品。使用模具来生产零部件，不仅效率高，质量有保证，使用模具批量生产后可以大大的降低生产的成本。模具的这些优点是的模具的使用范围越来越广泛。在制造业中，粗加工、精加工的过程中都涉及了模具。生活中，电子仪器、汽车、生活家电的生产也都涉及到了模具。虽然我国的模具工业有了很大的提升，但是质量却还停留在一定的水平，不能，满足高精密的零件要求，和工业发达的国家相比，模具的发展还有很大的提升范围。以下的几个方面可以参考发展模具工业：(1)注意在开发大型、精密、复杂的高技术模具方面。随着各种机器的集成化和零件的大型化，大型模具的开发有着很大的前景。(2)扩展模具标准件的应用范围。模具的设计已经有一定的工作量，如果模具的配件能够在大范围的运用，不仅可以减少工作量，还能大幅度提升生产效率。(3)推广CAD/CAM/CAE技术。模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术能够的到快速发展的重要部分。模具CAD/CAM/CAE技术将会是是模具设计制造行业未来的发展方向，该技术的推广可显著地提高模具设计制造水平，提高模具制作出来的产品的质量。(4)在快速成型方面提升技术。注塑成型中冷却时候占了大部分，不仅不能产生工业效益还浪费机器的使用寿命。在快速成型方面的研究就有个很大的隐藏效益。1.2模具的分类与应用特点模具的类型较多，按照需要制造的零件的材料不同可以划分为冲压模具、塑料模具、锻造模具、压铸模具、橡胶模具、粉末冶金模具、玻璃模具和陶瓷模具。据调查，在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。冲压模具、塑料模具和压铸模具是其中应用最为广泛的三类模具。冲压模具是实现冲压生产的重要部分。通过压力机的重大压力下，是板料件发生塑性变形，形状由冲压模具的型腔决定。冲压生产生产率很高，而且生产出的零件互换性好，冲压一体成型，操作简单。塑料注射模是融化塑料后用来生产塑料零件的模具。融化塑料，经过高压之后注入到模具的型腔中，冷却后在型腔中生产出要求形状尺寸的塑料零件。由于塑料制件的应用广泛，塑料注射模的应用也逐渐普遍起来。压铸模是实现压铸生产的基础工艺装备。压铸模的工作方式与注塑模相近。陈志强：玩具车前盖注塑模设计2压铸模是将融化的金属材料或者合金材料注入到模具型腔中，并在高压条件下冷却形成金属零件的铸造方法。采用这一工艺生产的效率较高。机械化和自动化的程度高，减少了人为的偶然误差。1.3塑料成型工艺原理塑料注射模是一种用来生产塑料零件的模具。设计好零件的型腔后，安装在注塑机上，由注塑机将融化的塑料液体注入模具的型腔中，冷却开模得到塑料制件。根据成型工艺性能不同，塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两类。下面简单介绍热塑性塑料的成型步骤：(1)注射阶段由做塑料注射机把颗粒装的塑料加热到融化状态，再经过高压通过喷嘴经流道注入到已经设计好的模具型腔中。(2)保压阶段塑料充满型腔之后还要保持一定的压力，融化的塑料冷却收缩，在这段时间内保持压力可以继续注入少量的融化塑料液体，让型腔自始至终都充满液体，让塑料制件密实，同时也让已经小注入的融化液体在型腔内冷却成型。(3)预塑阶段注射压力卸载之后，料斗中的塑料颗粒加热融化，已经成型的塑料制件退出模具外。1.4塑料注射模设计涉及的内容不论是在生活中还是欧诺个生产中，塑料都有着很大程度的应用，塑料的大面积运用推动者塑料注射模的发展。塑料注塑模设计的目的是做出自己想要的塑料制品，塑料注射模就是为了实现这个目的而设计出来的一个加工环节，所以不能单纯的为了做模具来设计模具，应从系统工程角度出发，把塑料注射模作为塑料注射成型加工系统中的一个环节，在设计注塑模具的同时考虑到其他因素的影响效果，从根本出发从目的产品出发来设计模具，不是为了满足模具的要求改变了原来产品的形状和要求的性能等基本要求。所以，塑料注射模设计所要求的内容有以下几点：(1)对需要批量生产的零件的分析；(2)塑料注射成型工艺及控制；(3)塑料注射模的设计及模具各个部件的设计。1.5塑料注射模设计流程塑料注射模在设计过程中经常有很多反复过程，从零件的基本形状尺寸出发设计出模具，设计模具的过程中不断优化零件的性能，前后不仅有因果关系，还有着反馈的作用。所以塑料注射模的设计上是一种动态的过程。塑件的使用是最终目标，要由塑件设计、塑料注射机、注射模、注射工艺等华东交通大学毕业设计3共同保证。塑件从设计到使用的过程，一环接着一环，过程中前部分结果影响这后面部分的精度和性能，后面的目标确定着前面过程所要达到的性能，相当于向前面部分提出要求。前后的配合也至关重要，前部分的设计要求需合理，不能让后部分无法继续加工，这就对前部分目标有个限度。陈志强：玩具车前盖注塑模设计4第二章三维造型2.1Pro/E系统的产生与特点美国参数技术公司即PTC（ParametricTechnologyCorporation）,1998年发布了三维产品开发软件——Pro/E。Pro/Engineer已成为是三维设计领域优秀的CAD/CAE/CAM软件之一。Pro/E是优秀的三维CAD/CAM/CAE集成软件，在我自己的是使用中觉得这个软件实用性特别好，操作性好，直观。Pro/E系统的建模的特点：(1)直接设计出实体模型，通过三维视图直观的观察零件的各个部位，相对于二维模型生动许多。(2)特征建模的基本思想：利用拉伸、旋转、扫描等基本创建出主要实体，然后在上面修改、添加其他部件的实体特征。(3)全相关的单一数据库：Pro/E系统建立在单一数据库基础之上。2.2实体三维造型由实物分析得出基本建模思路：扫描伸出项得到主体→拉伸其他特征（一半）→镜像得到另一半的特征实体测量实物总体尺寸特征和各个部分的形状尺寸。实物壁厚1mm。2.2.1打开新建实体窗口单击主菜单栏中的【文件】｜【新建】命令，系统将弹出“新建”对话框，在“类型”中选中【零件】，在“子类型”中选中【实体】，“名称”使用默认名称。除去“使用缺省模版”前面的“√”。单击对话框下部的按钮，弹出“新文件夹选项”对话框，选择“mmns_part_solid”，单击按钮进入三维实体建模环境。2.2.2实体建模部分1、选择top面作为草绘平面，默认参照平面草绘出玩具车前盖的主骨线，具体数据如下图2-1。华东交通大学毕业设计5图2-1、主骨线数据图2、在工具栏中选择插入→扫描→伸出项→选择上一步骤草绘的轨迹线，草绘出如下图2-2所示的截面，拉伸出即玩具车前盖的主体部分。效果图如下图2-3。图2-2、实体主体截面陈志强：玩具车前盖注塑模设计6图2-3、扫面伸出项结果图3、根据指导老师给的实体零件测绘出的数据拉伸切除中间部分，选用RIGHT面作为草绘平面，草绘出如下所示截面，见图2-4.图2-4、拉伸切除的截面选择切除材料的方式，拉动图上的白色小框，直至超过材料的曲面部分。确定拉伸切除材料，效果出如下图2-5.图2-5、拉伸切除后实体图4、使用基本拉伸实体特征的方法拉伸出玩具车前盖顶端部分的受力支撑部分和紧固玩具车身的倒扣等部分，其设计的尺寸全部按照指导老师给的零件1:1测量出来。简单的拉伸步骤不做具体说明。拉伸玩的效果图如图2-6、2-7。华东交通大学毕业设计7图2-6、拉伸受力支撑板等后线框图图2-7、拉伸受力支撑板等后实体图5、同样以拉伸实体的方式拉伸出侧面的挡板，换用侧面作为草绘平面，选用足够需要用到的草绘参照，草绘出拉伸的截面，拉伸厚度由实体测量可知为2mm，截面尺寸见下图2-8。绘制好截面后点击右下角的表示确认草绘平面，在上方输入所要拉伸的厚度2mm，选择往零件内侧方向拉伸，可以先预览一下效果图，再确定。拉伸出侧面的挡板。图2-8,、拉伸侧面挡板的截面尺寸6、倒圆角，在内测倒扣部分倒圆角，圆角半径为R5。点击工具栏的倒圆角图标，选择要倒角的一条边，输入圆角半径R5。和上部分拉伸挡板后的实体示意图如下图2-9。陈志强：玩具车前盖注塑模设计8图2-9、拉伸基本特征完成图7、镜像。按住Ctrl键，依次选择以上基本拉伸特征，点击镜像图标，选择TOP面作为镜像对称面，镜像出另一半的特征。如下图2-10.至此实体建模过程全部完成。图2-10、零件完成图华东交通大学毕业设计9第三章塑件工艺分析零件所用的材料为ABS，取其密度为1.05g/mm³。3.1玩具车前盖实体图3-1、玩具车前盖实体3.2玩具车前盖材料的分析及简介此次设计中玩具车前盖材料采用的是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，又称ABS。ABS是一种合成树脂，这种该材料的综合性的性能良好，具有一定的强度、硬度和韧性。表面易于着色，还可以在其表面进行电镀、焊接等等二次加工。作用的范围包括机械、汽车行业、电子行业、仪器仪表和建筑等工业领域。ABS的价格便宜，原料易得，属于目前应用最为广泛的工程材料。3.3塑件形状及工艺分析(1)制品表面粗糙度为Ra1.6μm，凸模和凹模表面粗糙度应达到Ra0.8μm。(2)成型表面精度没有特别的要求，因此塑料制品精度选用IT7。3.3ABS塑料的基本性能陈志强：玩具车前盖注塑模设计10表3-1ABS的基本性能塑料性能ABS力学性能压缩强度/MPa53拉伸强度/MPa35～49断裂伸长率/%35弯曲强度/MPa80拉伸弹性模量/GPa1.8弯曲弹性模量/GPa1.4缺口冲击强度/（kj/）11～18布氏硬度(HBS)R62～86基本物理性能密度/（g/cm3）1.02～1.05吸水率（24h）/%0.2～0.4熔点（粘流温度）/℃130～160热变形温度（0.45MPa）/℃90～108收缩率/%0.4～0.7比热容/[J/（kg·K）]1470热导率/[W/（m·K）]0.263电气性能体积电阻率/（Ω·m）击穿电压/（kv/mm）15介电常数（Hz）[60Hz]3.7外观色泽白色或浅象牙色、不透明光化学稳定性能耐候性比PS好；耐酸、碱、无机盐及水溶性性能优良，但在冰醋酸中会引起应力开裂；在某些植物油中会引起应力开裂华东交通大学毕业设计11第四章注塑模具的结构和设计4.1注塑模具的基本结构注塑模具由动模和定模两部分组成，动模安装在注射成型机的移动模板上，定模安装在注射机的固定模板上。闭合时，动模和定模加上一些滑块组织跟斜顶或者侧抽之类的外加的实体之后，中间留有型腔，型腔即目的塑料制品和浇注系统的形状；当融化的塑料液体经过高压从浇注系统注入型腔，经过几分钟的冷却时间之后，动模由机器上的液压系统将其和动模分开，由于塑料的冷却收缩和拉料杆的限制，塑料制件会留在凸模上，所以一般是凸模作为动模。动模和定模分开之后，拉料杆松开，由顶杆将塑料制件从动模顶出，落入装制件的槽中。一般来说，一套完整的注塑注塑模具由成形零部件、浇注系统、脱模机构、分型抽芯机构、排气系统、标准模架等部分组成。下面一一简单介绍各个机构的作用。(1)成型零部件，其形状尺寸决定这型腔的相状尺寸，凸模的上表面和凹模的下表面合模之后便是型腔。(2)浇注系统，融化的塑料液体经过高压后注入型腔的通道，主流道设置在凹模上，浇注系统的布局需要合理，尽量让塑料液体小阻力的注入到型腔里，主流道与分流道成对称布置；同时在各个流道末端设置冷料井；主流道为了分模的时候不将长条形的塑料冷凝残留在模具中，都将主流道设置一定的锥度。(3)导向部件，为了确保每次分模与合模都能使得动模和定模准确无误的配合在一起，所起导向作用。一般由导套和导柱组成。(4)脱模机构，实现塑料制件脱模的装置。由于塑料的冷却收缩塑料制件与动模黏连在一起，只需要较小的力便能将其分开。常见的脱模机构由顶杆和推板组成。(5)分型抽芯机构，一般来说，目的塑料成品不可能只用上下分模便能分开，存在的侧向槽、倒