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湖南工业大学本科毕业设计1第一章绪论1.1引言1.研究意义模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口），到2005年模具产值预计为600亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。2003年我国汽车产销量均突破400万辆，预计2004年产销量各突破500万辆，轿车产量将达到260万辆。另外，电子和通讯产品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多【1】。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。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%，其它各类模具约占11%。鉴于模具作为包括机床工具、汽车制造、食品包装等在内的机械行业中机械基础件产业，以及电工电器、电子及信息行业的支持产业，在发展先进生产力当中，处于非常关键并服务全行业的地位，其发展对产业配套能力的提升和促进产业聚集优势的形成将起到重要作用。改革开放以来，中国模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化。除了国有专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，都得到了快速发展，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。目前，国内已能生产精度达2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达160个，寿命1～2亿次。在大型塑料模具方面，现在已能生产48英寸电视的塑壳模具、6.5Kｇ大容量洗衣机的塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模湖南工业大学本科毕业设计2具。在精密塑料模具方面，国内已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。在汽车模具方面，现已能制造新轿车的部分覆盖件模具。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具【2】。2.国内外发展现状在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。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。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达30余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过50余家。其中，获得国家重点资助建设的有华中理工大学模具技术国家重点实验室，上海交通大学CAD国家工程研究中心、北京机电研究所精冲技术国家工程研究中心和郑州工业大学橡塑模具国家工程研究中心等。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献【3】。我国模具工业虽然有了长足的发展,取得了巨大进步,但是我们也要清醒地看到,我国模具工业总体水平比工业发达国家要落后15~20年,主要表现在模具精度、寿命、复杂程度、设计、加工、工艺装备等方面与发达国家有较大的差距，这与我国制造业发展的要求相比差距还很大。目前我国模具生产厂点多数是自产自用的工模具车间(分厂),商品化模具仅占1/3左右。从模具市场来看,国内模具生产仍供不应求,约20%左右靠进口,特别是精密、大型、复杂和长寿命的高档模具进口比例高达40%。模具工业在我国仍旧还是幼稚工业,模具进出口逆差每年超过10亿美元。随着我国加入WTO,模具出口前景越来越好,我国模具工业还需发展得更快些,才能适应形势的发展。3模具技术面临的问题虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CAD/CAE/CAM技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。特别在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口。湖南工业大学本科毕业设计3可见,我国模具行业中高端人才匮乏，模具制造技术相对落后，模具工业的发展任重而道远，模具行业大有可为【4】。4此课题设计任务及要求汽车灯具的塑件外形形状各异，生产用的注塑模具结构简单，有一模一件产品也有一模多件产品，比较适合于我们做毕业设计。我选择的产品为我公司的一种后尾灯灯体，将其模具设计作为我的毕业设计课题。该设计课题要用到非常多我们学过的注塑模具设计知识。我将严格按照设计步骤将此灯体的注塑模具设计出来，绘出装配图、零件图及所需要的图纸等并写出详尽的设计说明书。湖南工业大学本科毕业设计4第二章塑件结构及材料分析2.1设计任务塑件尺寸图如下：图2-1名称：汽车后尾灯灯体要求材料：ABS色调：黑未注公差：一位小数按±0.3mm,无小数按±0.5mm机床：自行选定湖南工业大学本科毕业设计5生产批量：中等产量根据零件二维图建模成的三维图如下：湖南工业大学本科毕业设计6图2-2塑件三维图2.2结构分析及材料工艺性分析2.2.1结构分析塑件为汽车后尾灯灯体，要求材料用ABS制造。此零件两端为支撑座，是为了与汽车起连接和作用的，支架凹陷部分需要做成滑块。灯体两边各有一排小突台，是与灯镜相连接的，可以先尝试直接分模，如不行也需做成滑块结构。其余部分可以直接分模脱出，灯体底部有六个并排的螺栓连接杆，可以直接用顶针顶出。底部有5个小通孔是为了穿入电线连接电源用。因此塑件总体的精度要求不高，但连接配合件精度要求较高。塑件内表面做成光滑面，外表面做成电火花花纹。从塑料零件图上可看出，该塑件上下两端的支架需做成滑块抽芯，否则塑件挡住，塑件取不出来。垂直于脱模方向的尺寸较小，初步选用滑块侧抽芯。2.2.2工艺性分析湖南工业大学本科毕业设计7精度等级：采用7级低精度（根据手册P45表2-20推荐值选取）[5]。粗糙度：该塑件外表做电火花皮纹。脱模斜度：塑件拔模角度为1~3°（脱模斜度不包括在塑件的公差范围内，塑件外形以型腔大端为准，塑件内形以型芯小端为准。）（手册P28表2-1）。根据塑件尺寸及精度要求，查手册P44表2-19对塑件进行详细的精度标注，具体尺寸参见塑件零件图。2.2.2.1ABS性能分析[6]ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。（1）力学性能：ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。（2）热学性能：ABS的热变形温度为93~118℃，制品经退火处理后还可提高10℃左右。ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40~100℃的温度范围内使用。（3）电学性能：ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。（4）环境性能：ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。湖南工业大学本科毕业设计82、成型性能：ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。比热容较低，在模具中凝固较快，模塑周期短，制件尺寸稳定，表面光泽。ABS的热稳定性好，不易出现热降解现象。ABS的吸水性较高，吸水率:0.2%～0.7%,加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为80℃-85℃，2～4小时；对特殊要求的制品（如电镀），则需70℃-80℃，10-18小时(水分控制在0.2%以下)。ABS制品在加工中易产生内应力，如应力太大或制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体方法是制品置于70℃-80℃的热风循环干燥箱内2-4小时，再冷却到室温即可。ABS可用注塑、挤出、压延、吸塑及吹塑等方法成型，并以注塑法最广，挤出法次之。3、注塑模工艺条件:①干燥处理：温度70~85℃左右干燥2~4小时以上。②熔化温度：180~250℃，注意最好不要超过240℃。③模具温度：一般情况50~55℃，为了提高塑料件的表面质量，避免或减少熔接痕和缩痕，通常将模具温度提高到70~75℃，同时适当的增加保压时间。④注射压力：注射压力的选择跟诸多因素有关，其大小主要取决于宿建德形体结构及其壁厚。可在实际生产中自行调试直到达到要求，一般，提高注塑压力，可以增加塑件的表面光泽度⑤注射速度：采用中等注塑速度，往往能够获得较好的质量效果。速度太大时，物料易分解，同时产生熔接痕和不光泽的缺陷。塑件较薄的时候宜使用较高的注射速度。⑥塑料件的后处理；ABS塑件的成型收缩率较小。但是，易产生内应力。因此，应该对成型塑料件进行热处理。4、ABS主要技术指标：密度(Kg.dm-3)16.1~02.1比体积dm-3.kg-10.86~0.98湖南工业大学本科毕业设计9吸水性%4.0~2.0收缩率%7.0~4.0熔点℃160~130热变形温度℃0.46MPa108~900.1850MPa103~83抗拉屈强度MPa50拉伸弹性模量MPa3108.1抗弯强度MPa80冲击韧度Kg.dm-2无缺口261有缺口11布氏硬度9.7体积电阻系数Ωcm16109.62.2.2.2ABS的注射成型工艺参数【5】（1）注射机：螺杆式（2）螺杆转速（r/min）：30——60（（3）预热和干燥：温度（°C）70——85时间(h)2——4（4）密度（g/cm³）:1.02——1.16（5）材料收缩率（℅）：0.4——0.7（6）料筒温度（°C）：后段180——200中段190——210前段200——210（7）喷嘴温度（°C）：180——200（8）模具温度（°C）：40——80（9）注射压力（MPa）：70——100（10）成形时间（S）：注射时间3——5冷却时间12——75总周期15——80湖南工业大学本科毕业设计10（11）适应注射机类型：螺杆、柱塞均可2.2.2.3ABS塑件的常见主要及消除措施：主要缺陷：缺料、气孔、飞边、变色及银丝、出现熔接痕等。消除措施：加大主流道、分流道、浇口和注射时间、加大喷嘴、增大注射压力、提高模具预热温度等方法。（此处不做过多赘述）第三章模具基本形式确定和相关参数校核3.1模具结构形式的拟定3.1.1确定型腔数量及排列方式一般来说，精度要求高的小型塑件和中大型塑件优先采用一模一腔的结构；对于精度要求不高的小型塑件，形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件，使生产效率大为提高。型腔的数目可根据模型的大小情况而定[7]。该塑件除部分连接件精度略高，整体对精度要求不高，，再依据塑件的尺寸大小和形状结构，初步采用一模二腔的模具结构。3.1.2模具结构形式的确定方案一.多型