【正文】 ........................................................................................ 35 （十）具成型零部件材料的選擇 .................................................................................. 36 （十一）裝配總圖 .......................................................................................................... 37 （十二）模具的裝配過程 .............................................................................................. 38 （十三）模具運動分析過程 .......................................................................................... 39 五、試模 .......................................................................................................................... 40 摩托車燈罩的注射模具設(shè)計 V （一）試模過程 .............................................................................................................. 40 （二）試模過程中可能產(chǎn)生的缺陷、原因以及調(diào)整方法 .......................................... 40 （三）試模過程記錄 ...................................................................................................... 42 六、模具型腔的參數(shù)化設(shè)計 .......................................................................................... 43 （一） Pro/E 模具設(shè)計流程 ............................................................................................ 43 七、總結(jié) .......................................................................................................................... 47 參 考 文 獻 .................................................................................................................... 48 致 謝 .......................................................................................................................... 49 摩托車燈罩的注射模具設(shè)計 –1– 一、前言 （一） 模具行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀 模具行業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。 目前，塑料模具在整個模具行業(yè)中約占 30%左右。 當(dāng)前，國內(nèi)塑料模具市場以注塑模具需求量最大，其中發(fā)展重點為工程塑料模具。這些都會導(dǎo)致對模具的需求量大幅度增長。深圳周邊及珠江三角洲地區(qū)是中國塑料模具工業(yè)最為發(fā)達、科技含量最高的區(qū)域，預(yù)計有可能在 10 年內(nèi)發(fā)展成為世界模具生產(chǎn)中心。 相當(dāng)多的發(fā)達國家塑料模具企業(yè)移 師中國，是國內(nèi)塑料模具工業(yè)迅速發(fā)展的重要原因之一。 （二） 我國模具發(fā)展的現(xiàn)狀 雖然近幾年來， 我國塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大發(fā)展 ，但總體上與工業(yè)發(fā)達的國家相比仍有較大的差距。 許多先進的技術(shù)如 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的普及率還不高， 我國塑料模具行業(yè)與其發(fā)展需要和國外先進水平相比，還存在很多方面的問題。如能廣泛應(yīng)用模具標(biāo)準(zhǔn)件，將會縮短模具設(shè)計制造周期 25％～ 40％，并可減少由于使用者自制摩托車燈罩的注射模具設(shè)計 –2– 模具件而造成的工時浪費。從上世紀(jì) 60 年代基于線框模型的 CAD 系統(tǒng)開始 , 到 70 年代以曲面造型為核心的 CAD/CAM 系統(tǒng)， 80 年代實體造型技術(shù)的成功應(yīng)用， 90 年代基于特徵的參數(shù)化實體 /曲面造型技術(shù)的完善，為塑料注射模采用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)提供了可靠的保證。而且通過推廣使用模具標(biāo)準(zhǔn)件，實現(xiàn)了部分資源共享，這樣就大大減少模具設(shè)計的工作量和工作時間，對于發(fā)展 CAD／ CAM 技術(shù)、提高模具的精密度有重要意義?，F(xiàn)代模具是多學(xué)科知識集聚的高新技術(shù)產(chǎn) 業(yè)的一部分，是國民經(jīng)濟的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動相對密集。在設(shè)計過程中，系統(tǒng)自動地捕獲用戶的設(shè)計意圖，并把各個設(shè)計對象以及對象之間的關(guān)系記錄下來，當(dāng)用戶修改圖紙中的設(shè)計參數(shù)時，系統(tǒng)能夠自動地更新圖紙，使圖紙中反映用戶設(shè)計意圖的設(shè)計對象之間的關(guān)系依舊可以維持。 三維軟件 Pro/E（ Pro/NGINEER）的出現(xiàn)給眾多的模具設(shè)計人員提供了一個方便快捷的平臺。與普通的二 維設(shè)計軟件不同， Pro/E 可以直接繪制出實體模型，因此具有直觀性、快速性、仿真性等特點。設(shè)計者使用 Pro/E 的模具設(shè)計模塊能在最短的時間內(nèi)完成模具裝配、模型檢驗、分模面的建立和順利地拆裝模具等工作，是塑料模具實現(xiàn)參數(shù)化的一個必備的軟件。 EMX（ Expert Moldbase Extension） 專門用來建立各種標(biāo)準(zhǔn)模架及模具標(biāo)準(zhǔn)件和滑塊、斜銷等附件，能夠建立冷卻水管，能夠自動產(chǎn)生模具摩托車燈罩的注射模具設(shè)計 –3– 工程圖和明細表，還可以模擬模具開模過程進行動態(tài)仿真和干涉檢查，并可將仿真結(jié)果輸出成視頻文件，是個功能非常強大且使用非常方便的模具設(shè)計工具。 (2)． Pro/ENGINEER 可隨時由 3D 實體模型產(chǎn)生 2D工程圖，且可自動標(biāo)示工程圖尺寸。其相關(guān)的 2D圖形或 3D實體模型均自動修改，同時組合、制造等相關(guān)設(shè)計也會自動修改，如此可確保數(shù)據(jù)的正確性，并避免反復(fù)修正的耗時性?？呻S時對特征做合理、不違反幾何順序調(diào)整、插入、刪除、特征定義等修正動作。本課題要求跟據(jù)圖紙以及任務(wù)書設(shè)計出結(jié)構(gòu)優(yōu)化的模具。其結(jié)構(gòu)有點復(fù)雜，有 1個側(cè)抽芯，因而該塑件的模具有一個典型結(jié)構(gòu) —— 側(cè)抽芯滑塊機構(gòu)。 通過對摩托車尾燈罩的注射模具的設(shè)計，可以鞏固專業(yè)知識為以后從事本專業(yè)實際工作和研究工作奠定了重要的思想基礎(chǔ)，也同時具有一定的初步開發(fā)模具能力。提高了整體的設(shè)計能力。 2．成型工藝性分析 根據(jù)塑件的用途以及塑料的性質(zhì)分析其表面質(zhì)量，確定塑件的精度等級要求為：IT4；其中 塑件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標(biāo)，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。 為了便于塑件從模腔中脫出或從塑件中抽出型芯，塑件設(shè)計時須考慮其內(nèi)外壁面應(yīng)該有足夠的脫模斜度。該塑件壁厚約 為2mm，大開口處有 5186。的傾角，這樣足以使型芯很容易抽出。 3．塑件材料的基本性能 成型本零件使用 聚苯乙烯（ PS） ， 該材料為熱塑性塑料，聚苯乙烯無色，透明，有光澤，無毒無味，落地時有清脆的金屬聲比重小，具有高的強度、剛性、硬度，耐 腐蝕、性耐熱性、電絕緣性優(yōu)良，可以與熔融的石英相媲美 ，密度為 ，取 成型收縮率為 ％～ ％ ,可在 100℃左右使用。流動性好，它的流變特性是黏度對剪切速率的依賴性比溫度的依賴性大。 其 結(jié)晶能力較強，提高模具溫度將有助于制件結(jié)晶度的增加，甚至能提前脫模。 聚苯乙烯（ PS）在工業(yè)上主要 用做儀表外客，燈罩化學(xué)儀器零件，透明模型等；在電氣方面做良好的絕緣材料，接線盒等；在日用品方面用于包裝材料等，各種容器玩具等。查參考文獻[1]中的表 216 該塑料的 成型收縮率（ %）： ～ ； 由于收縮不僅與樹脂的熱脹冷縮有關(guān)，還和各成型因素有關(guān)，所以將成型后塑件的收縮稱成形收縮。 這里取計算成型收縮率為 %。這是模具設(shè)計時必須考慮的一個重要工藝參數(shù)。但流動性小則填充不足，不易成形，成形壓力大。聚 苯已 烯的流動特性屬非牛頓流體 。影響塑料流動性的因素一般有： (1)溫度； (2)壓力； (3)模具結(jié)構(gòu)。噴嘴溫度通常略微低于料筒的最高溫度，以防止熔料在直通式噴嘴口發(fā)生 “ 流涎現(xiàn)象 ” ；模具溫度一般通過冷卻系統(tǒng)來控制；為了保證制件有較高的形狀和尺寸精度，應(yīng)避免制件脫模后發(fā)生較大的翹曲變形，模具溫度必須低于塑料的熱變形溫度。 表 溫度的經(jīng)驗數(shù)據(jù) 料筒溫度 /℃ 噴嘴溫度 /℃ 模具溫度 /℃ 后 段 中 段 前 段 70～ 100 130～ 170 200～ 220 180～ 245 20～ 70 注 1）資料來源：陳志剛主編．塑料模具設(shè)計．北京：機械工業(yè)出版社， 2020年 2月，第 36 頁 2． 壓力 注射成型過程中的壓力包括注射壓力，保壓力和背壓力。保壓力的大小取決于模具對熔體的靜水壓力，與制件的形狀，壁厚及材料有關(guān)。背壓力是指注塑機螺桿頂部的熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時所 受到的壓力，背壓力除了可驅(qū)除物料中的空氣，提高熔體密實程度之外，還可以使熔體內(nèi)壓力增大，螺桿后退速度減小，塑化時的剪切作用增強，摩擦熱量增大，塑化效果提高，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，背壓的使用范圍約為 ～。包括注射時間，保壓時間，冷卻時間，其他時間（開模，脫模，涂脫磨劑，安放嵌件和閉模等），在保證塑件質(zhì)量的前提下盡量減小成型周期的各段時間，以提高生產(chǎn)率，其中，最重要的是注射時間和冷卻時間，在實際生產(chǎn)中注射時間一般為 3～ 5 秒，保壓時間一般為 20～ 120 秒，冷卻時摩托車燈罩的注射模具設(shè)計 –8– 間一般為 30～ 120 秒（這三個時間都是根據(jù)塑件的質(zhì)量來決定的，質(zhì)量越大則相應(yīng)的時間越長）。 表 成型周期與壁厚關(guān)系 制件壁厚 /mm 成型周期 /s 制件壁厚 /mm 成型周期 /s 10 35 15 45 22 65 28 85 注 1）資料來源：黃虹主編．塑料成型加工與模具．北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020年 3月，第 87頁 經(jīng)過上面的經(jīng)驗數(shù)據(jù)和推薦值，可以初步確定成型工藝參數(shù)， 因為各個推薦值有差別，而且有的與實際注塑成型時的參數(shù)設(shè)置也不一致，結(jié)合兩者的合理因素，初定制品成型工藝參數(shù)如表 所示。在設(shè)計模具時，除了應(yīng)掌握注射成型工藝過程外，還應(yīng)對所選用的注射機有關(guān)技術(shù)參數(shù)有全面了解，才能生產(chǎn)出合格的塑料制件。注射成型時注射模具安裝在注射機的動模板和定模板上，由鎖模裝置和模并鎖緊，塑料在料筒內(nèi)加熱呈熔融狀態(tài)，由注射裝置將塑料熔體注入型腔內(nèi)，塑料制品固化冷卻后由鎖模裝置開模，并由推出裝置將制件推出。 模具設(shè)計時，塑件成型所需的塑料熔體的總?cè)萘炕蛸|(zhì)量需在注射機額定注射 80%內(nèi)。 2．由鎖模力選擇注射機 塑料制件在分型面上的投影面積為 21 ? 。 該注射機的主要技術(shù)參數(shù)如下所示： 摩托車燈罩的注射模具設(shè)計 –10– 表 注射機 XSZY250技術(shù)參數(shù)表 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 結(jié)構(gòu)類型 臥 式 拉桿內(nèi)間距 /mm 448 370 理論注射容積 / 3cm 250 模 板最大 行程 / mm 500 螺桿直徑 /mm ?50 最大模具厚度 / mm 350 注射壓 / MPa 130 最小模具厚度 / mm 200 注射速率 / g/s 200 鎖模形式 / mm 液壓 注射行程 /mm 160 模具定位孔直徑 / mm Φ 125+ 螺桿轉(zhuǎn)速 / r/min 25～ 89 噴嘴球半徑 / mm 18 塑化能力 / g/s 噴嘴 孔 直徑 / mm ?4 鎖模力 / kN 1800 模板尺寸（ mm ） 598 520 注 1）資料來源： 陳志剛主編．塑料模具設(shè)計．北京：機械工業(yè)出版社， 2020年 2月，第 98頁 （三）型腔數(shù)量以及注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核 1．型腔數(shù)量校核 為了使模具與注射機相匹配以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟性，并保證塑件精度，模具設(shè)計前應(yīng)合理的確定型腔數(shù)目。而凝料的容量后天最小注射量應(yīng)不小于注塑機額定最大注射量的 20%，故可得， ? ，所以型腔數(shù)目?。?1n? 2．最大注射量的校核 niV nV V?? 摩托車燈罩的注射模具設(shè)計 –11– j gnV V V?? 32 20 .85 20 .85 72 .98 c nV VV ? ? ? ?? ? ? 3250cmgV ? 故滿足使用要求。 4． 注射壓力校核 注射壓力的校核是檢驗注射機的最大注射壓能否滿足制品成型的需要。 P 為塑件成