【正文】 已經(jīng)普遍推廣使用。 基于 并 行工程 汽車保險杠 熱 流道模具 設計 6 塑模技術 塑料及其應用 從制件的實物分析，并結合市場上普遍采用的材料分析，可以知道本次設計的塑膠支撐件所用材料是塑料 PP， 化學名稱 是聚丙烯， 英文名稱 是 Polypropylene。 PP 的綜合性能優(yōu)于 PE 料。這意味著用同樣重量的原料可以生產(chǎn)出數(shù)量更多同體積的產(chǎn)品。模溫宜控制在 3050℃范圍內(nèi)。 注塑成型工藝簡介 塑料在成型加工過程中表現(xiàn)出的一系列特性，也就是塑料的成型工藝特性，與塑料的品種、模具結構等密切相關，設計 者必須對塑料的成型工藝有充分的了解，這樣才有利于合理地選擇設計模具，達到控制產(chǎn)品質(zhì)量的目的。 注塑成型在塑料制件成型中占有很大比重，約占塑料制品總量的 20％ ～ 30％，世界上注塑模具產(chǎn)量約占塑料成型模具總產(chǎn)量的 50％。但到了 90 年代，美國生產(chǎn)的塑料注塑 模具中熱流道模具占 40%以上，在大型制品的注射模具中則占 90%以上 [5]。 盡管 在很多方面 ，熱流道模具與冷流道模具相比有顯著的優(yōu)點，但熱流道模具 也存在一些 缺點 與不足 。如果 制 件 為 小 批 量 生 產(chǎn)， 成本 價格貴是影響熱流道模具廣泛使用的主要問題之一。 ， 熱流道系統(tǒng) 最大的毛病就是 流 道的熱量損耗，是一個需要解決的重大課題。 雖然目前我國的熱流道模具技術有了很大的進步，但是在模具設計和模具加工工藝、制造精度、表面粗糙度、加工模具的復雜程度以及模具的制造周期和使用壽命方面等與國外相比差距十分明顯。在未來的模具市場中，塑料模 具 在模具總量中的比例還將逐步提高。 并行工程的產(chǎn)生及發(fā)展 并行工程產(chǎn)生的背景 并行工程是近年來新出現(xiàn)的一種產(chǎn)品開發(fā)模式，它受到了國內(nèi)外眾多研究單位與制造企業(yè)的重視。 并行工程關鍵技術概述 傳統(tǒng)的 CIMS中的基礎技術，如信息集成、 STEP、 CAD/CAPP/CAM、數(shù)據(jù)庫等，在并行工程中仍然扮演重要角色。并行工程協(xié)調(diào)管理應提供有效的沖突仲裁支基于 并 行工程 汽車保險杠 熱 流道模具 設計 9 持信息，妥善而全面地處理并行工程環(huán)境下出現(xiàn)的各種沖突，來解決新的開發(fā)模式 下出現(xiàn)的各種新的問題，使產(chǎn)品開發(fā)過程 順利進行，真正實現(xiàn)并行工程的效益。 完成以上內(nèi)容后 要求 打印模具 的 裝配圖紙和模具成型部分 的 零件圖紙，并 完成符合相關規(guī)定、規(guī)范的畢業(yè)論文 和 提供完整的模具設計電子圖檔。 如圖 1 制品的 參考 實物圖 圖 2 市場上的 部分 汽車保險杠 制品三維模型 基于 并 行工程 汽車保險杠 熱 流道模具 設計 10 根據(jù)制品的實物幾何特征和尺寸，利用 Pro/E軟件 三維模型中心 模塊進行 制件的 三維造型，得到的制品 3D 效果如圖 3所示，由于經(jīng)過自己的設計，所以用 Pro/E 構建出來的效果圖與制品的實物圖會存在差異 。基于 并 行工程 汽車保險杠 熱 流道模具 設計 11 產(chǎn)品開發(fā)過程重組是組織層次的周密的過程改革。 過程體系結構設計 過程的體系結構設計是指從不同角度對過程進行較高抽象層次的設計，包括產(chǎn)品開發(fā)過程分解方法、功能模型‘組織模型。 （ 1）加強團隊成員對過程的理解和團隊協(xié)作。通常用兩張來定義網(wǎng)絡圖。傳統(tǒng)的部門制在 組織結構變大時，生產(chǎn)效率降低，通信障礙增加，各部分的信息分享成為瓶頸，致使開發(fā)周期延長，產(chǎn)品質(zhì)量下降。 模 息的獲取與管理 并行工程產(chǎn)品開發(fā)過程的協(xié)調(diào)管理 并行工程產(chǎn)品開發(fā)過程的協(xié)調(diào) 為得出并行工程產(chǎn)品開發(fā)過程協(xié)調(diào)問題的相關結論，必須將協(xié)調(diào)對象具體化并行工程開發(fā)過程。 注塑模具分為動模和定模兩大部分，定模部分安裝在注塑機的固定座板上，動模部分安裝在注塑機的移動座板上。 在整個 畢業(yè) 設計過程中， 主要使用 Pro/E 產(chǎn)品的 3D造型 。 本次畢業(yè)設計，運用該軟件進行 塑膠制件、模具裝配及其 零件 工程 圖的繪制和修改工作。 此外， AutoCAD2021和燕繡 還提供了一個非常實用的 外掛 功能 。 然后對塑件進行成型工藝性的檢查，以確認塑件各個細節(jié)是否符合注塑成型的工藝條件 ，這可以利用一些塑料 CAE分析軟件輔助分析 。 隨著 CAD/CAM技術在模具領域的發(fā)展，傳統(tǒng)的模具設計正在發(fā)生著重大變化，每個公司也有自己實際的一套操作手冊。 圖 6 熱流道 模具設計流程圖 模具設計與參數(shù)計算 制件分析 制件工藝分析 制件是 汽車保險桿 ，在接到設計任務并開始設計之前，應對制件的實 物特征（幾何特征和尺寸特征等）和使用要求進行仔細地分析和研究，并結合注塑成型的工藝對成型的難易程基于 并 行工程 汽車保險杠 熱 流道模具 設計 15 度進行綜合考慮，以在保證制件的質(zhì)量和使用要求的前提下，盡量選用較 簡單的模具結構，減小模具制造難度和降低加工成本。 PP 有良好的耐應力開裂性，有很高的彎曲疲勞壽命，俗稱 “百折膠 ”。 PP 是所有合成樹脂中密度最小的，僅為 ~，是 PVC 密度的 60%左右。因 PP的粘度隨著剪切速度的提高有明顯的降低，所以提高注射壓力和注射速度會提高其流動性，改善收縮變形和凹陷。 PP 料加工時不需干燥， PP 的收縮率和結晶度比 PE 低。目前，隨著丙烯聚合技術的發(fā)展，共聚 PP 的產(chǎn)量不斷增加，以共聚 PP 作為基礎樹脂進行改性生產(chǎn)保險杠專用料已越來越普遍。要求模具分型面、配合面的精 度要高，以免溢料。因此， 高質(zhì)量的注塑產(chǎn)品，在設計產(chǎn)品時就應該充分考慮其結構的工藝性。制件的壁厚太大，則塑料在模腔中需要冷卻的時間較長，產(chǎn)品的生產(chǎn)周期也會隨著延長；制件的壁厚太薄，制件的剛性較差且不耐壓，在脫模過程中容易發(fā)生變形?？紤]到 PP塑料的收縮率為 ~％左右，以及在模具設計中，需要對制件進行拔模 斜度的設計，參考實體上 大 于平均壁厚的 由于其工作要求，所以按照 之前的幾何尺寸定義。 由于制件兩邊各有 兩 個小槽需要進行側抽芯， 這樣 的開模方向 可以大大減少 側 抽芯機構 的設計難度 。 ， 但是在實際制件的設計中發(fā)現(xiàn)，如果拔模角度太大，所設計的制件會出現(xiàn)局部壁厚過薄，影響制件的注塑生產(chǎn)質(zhì)量，所以必須降低拔模斜度 。加強筋的方向應與模具的開模方向一致，便于脫模。 同時， 加強筋 厚度約等于制件壁厚 ，有利于塑料的充模 。 （ 6） 圓角 塑料制件的內(nèi)外表面的交接處，一般都應設計成圓角，可以避免尖角引起的應力集中，改善制件的強度，也減少塑料流動的阻力。 計算制件的體積和質(zhì)量 根據(jù) 前面 所提的 制件材料 工藝 性能可知 PP的密度為 ～ g/cm3,PP收縮率為~％。 澆口的形式為點點澆口。 按 分型面 的形狀來分， 有平面 分型面、曲面分型面和階梯型分型面。分型面 的形狀為 階梯型 分型面， 選擇在塑件底面 ， 如圖 16所示。 基于 并 行工程 汽車保險杠 熱 流道模具 設計 21 圖 18 制件的型芯型腔部分 . 型腔 排列 采用 多型腔的排列 。 另外，雖然該制件 的 幾何尺寸不大，但內(nèi)部的結構相對復雜， 在左右兩邊各有 三 個需要側抽芯的小槽，在全面考慮之后，選用直線型排列 的形式。 在 ，完成制件的分型面、切削分離和復制實體并做 子裝配組合 之后，可以將制件的型芯和型腔部分分離，分型后得到的型芯和型腔部分 如 圖 圖 21所示。現(xiàn)在， 一般的模具 廠家設計制造出一套中等復雜程度的注塑模具， 可以在 20天左右的時間里 完成。對于標準模架，按澆口 的形式 分，模架分為大水口模架和小水口模架兩大類（香港地區(qū)將澆口稱為水口）。具體選哪種模架形式主要根據(jù)個人的愛好及所具有的加工設備而定。因此選擇尺寸型號為 7501200的模架。 基于 并 行工程 汽車保險杠 熱 流道模具 設計 25 圖 22 模架 澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)設計原則 塑料制件在注塑成型時，塑料在注射機噴嘴中熔融，經(jīng)過主流道、分流道，最后通過澆口進入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻固化后可得到所需的制件。 由于澆注系統(tǒng)在模 具設計中的重要地位，所以 設計時應遵循如下原則： （ 1） 型腔布置和澆口開設 的部位應 對稱，防止溢料現(xiàn)象 的產(chǎn)生 ； （ 2） 型腔和澆口的排列要 合理，盡量 地 縮小 模具 的 外形尺寸； （ 3） 流程 應盡可能短，斷面尺寸適當（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費大），且應 盡量減小彎折， 降低 壓力損失 ，縮短填充時間 ； （ 4） 對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置； （ 5） 在 滿足 充滿 型腔的前提下，澆注系統(tǒng) 的 容積 應 盡量小，以減少塑料的耗量； （ 6） 澆口位置要適當，盡量避免沖擊嵌件和細小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不應影響塑件的外觀。 澆口的位置對制件的質(zhì)量 有直接的影響，位置選擇不當會產(chǎn)生變形、熔接痕、凹陷等等。由于快速自動化注塑成型工藝的發(fā)展，熱流道注塑模具正逐步推廣使用，且應用的廠家越來越廣泛，積累起來的技術成果也與日俱增。 熱流道系統(tǒng) 的塑料熔料輸送過程可描述為：注射機料筒射來的熔體經(jīng)過主流道分送到流道板中的分流道，最后經(jīng)過噴嘴將熔體射進模具的型腔內(nèi)，熔體進入型腔需經(jīng)澆口的調(diào)節(jié) [12]。 主流道噴嘴，也稱中央噴嘴，有關零件組成部件也被稱為主流道杯。 另外一種就是注射點的噴嘴，許多場合，這種購置的噴嘴沒有澆口套零件，由模具制造者將澆口制造在定模上。 從功能分類，分主流道噴嘴和注射點噴嘴。 頂針式噴嘴 也有不同的種類，大體 可分為三類：加熱魚雷頂針 、 魚雷頂針 、 管道頂針 [13]。流道板 常見有 管式和板式結構。 流道板是由電加熱器加熱的高溫器件，四周是 低溫模板。 流道板上的這兩種定位銷保證了流道板與其他部件的定位精度，保證了流道板與噴嘴的流道的對準 ，同時防止流道板產(chǎn)成過大的熱應力和熱變形。這種平衡是基于對各注射點流徑的排布，對所有的型腔的流道、澆口的長度都是相等的。 用流變學平衡設計流道，其計算結果要在一定的工藝條件下得到 [14][15]。 為了充模的平衡性， 流道 的 直徑 根據(jù)自然平衡 的方法來計算。 基于 并 行工程 汽車保險杠 熱 流道模具 設計 30 圖 25 熱流道 安裝分解圖 在模具生產(chǎn)廠家，為了保證熱流道系統(tǒng)無塑料熔體的泄漏，各部件之間的裝配精度 和 安裝次序都要有很高的要求。 （ 2） 磨削支撐墊的高度，公差為177。 （ 4） 用螺栓將墊板固定在定模板上（或附加板上）。（如果不安裝密封圈，步驟 6就不執(zhí)行） （ 7） 固定定模座板 。 隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，注塑成型工藝和注塑機也不斷的改進。 （ 1） 按外形特征分類，分立式注塑機、臥式注塑機、直角式注塑機和多工位注塑機。 本文所選 注塑機的 依據(jù)是根據(jù)注塑機。 （ 3） 按合模裝置的特征分類，分液壓式 、液壓機械式和機械式。近年來，注塑機的發(fā)展很快，種類日益增多，分類方式也較多，至今還沒有一套完全統(tǒng)一的分類方法。 初選注塑機 任何注塑模具如果沒有注塑機就會失去應有的作用，所以注塑機和注塑模具在注塑成型中是一個不可分離的整體。 （ 6） 拆卸流道板，在噴嘴上放置金屬密封圈 ，該高度應該高于噴嘴平面約 。 （ 3） 在不安放金屬密封圈的情況下，試裝流道板，校核止轉銷是否有必需的間隙。 （ 1） 將注射點的噴嘴安裝在定模板中，校核所有噴嘴的裝配平面高度，公差為177。 由于設計的注射點噴嘴的流道直徑為 8mm,根據(jù)上式，算得上游流道的直徑為 10mm。 圖 24 （ a） 流道板上常見的流道直徑為φ 6－φ 10mm。 （ 2） 根據(jù)流徑長度的不同，以各注射點有相同壓力降為基礎，對流道截面積進行補償，也就是流變學平衡。 為了熔體能平衡地輸送到注射點的噴嘴上，流道板上的流道就應該有合理的幾何參數(shù)，流道的長 度和直徑首先在滿足注射點的數(shù)目和排布的情況下，輸送熔體的流動速率也要合理。 在模具中央軸線上，流道板與定模板（或 附加 板）之間配有中心定位銷 ，中心定位銷與流道板是緊密配合的。 所以常用的是板式結構，而且是外加熱的。 根據(jù)這三類頂針 各自 的性質(zhì)， 本次設計 選用 不 帶澆口的 加熱 魚雷頂針式噴嘴，型號為 KBS13，噴嘴的外直徑為φ 25mm,噴嘴 的 流道 直徑 D為φ 8mm，澆口直徑 d為φ 1mm，噴嘴長度 L＝ 104mm 圖 23 頂針式噴嘴 流道板 熱流道的流道板是整個熱流道系統(tǒng)的中心部件，它的作用是 將主流道噴嘴傳輸來的塑料熔體經(jīng)流道 平衡的輸送 到各 個 注射點的噴嘴 里面 。 從 注射點的數(shù)目 分類， 分單噴嘴和多點噴嘴。 噴嘴是熱流道系統(tǒng)中的復雜部件，其種類繁多。另外一類的主流道噴嘴下游有多個噴嘴注射型腔，這是多噴嘴的熱流道系統(tǒng)。它將熔體輸送到模具的型腔中。 如前所述， 熱流道模具可分為 單型腔熱流道模具、多型腔熱分流道模具 (外加熱 )、閥式澆口熱流道模、內(nèi)加熱的熱分流道模具 等四種 。 這是傳統(tǒng)模具設計的重要設計環(huán)節(jié)，對于本次 畢業(yè) 設計， 采用的是熱流道型注塑模具設計，所以澆注系統(tǒng)的設計與熱流道 系統(tǒng)的設計 結合在一起，流道和澆口的直徑大小，主流道與分流道的布置 等內(nèi)容將在熱流道系統(tǒng)中提及，所以這部分將 省略。 基于 并 行工程 汽車保險杠 熱 流道模具