汽车雾灯注塑模设计.docx

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汽车雾灯注塑模设计

摘要

本文主要介绍725/726汽车雾灯总成件注射成型工艺及模具设计。

塑件材料为ABS-180,模具采用一模两腔的结构形式，详细地叙述了模具成型零件包括型芯、型腔、推杆等的设计过程。

通过对塑件材料、质量、体积的分析与计算，合理选用注塑机，并对各个参数进行了校核，设计出一副合理，经济，适用的塑料注塑模具。

采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺，可以大大的提高生产效率，保证零件质量，节约材料，降低成本，从而取得很高的经济效益。

因此，模具成型方法在现代工业中得到了极其广泛的应用。

它已成为工业进行大批量生产的重要技术手段，对于保证制品质量，缩短试制周期，进而争先占领市场，以及产品的更新换代和新产品的开发都具有决定性的意义，明显地成为技术经济和国民经济发的关键。

关键词：

725/726雾灯；ABS；注射成型；模具设计

Abstract

Thispapermainlyintroducesthe725/726Automobilefoglampassemblyinjectionmoldingtechnologyanddesign.PlasticpartsisABS-180materials,themouldusedtwocavitystructureform,andthedesignprocessofmoldspartsincludingcores,cavity,pushrodshouldindetail.Throughtotheplasticpartsmaterial,quality,volumecalculation,analysistotheproperselectionoftheplasticinjectionmachine,andthevariousparameters,checkoutapairofreasonabledesign,theeconomy,andtheapplicableplasticinjectionmold.

Usingthetechnologyofthemoldsinsteadoftraditionalcuttingprocessingtechnology,cangreatlyimprovetheproductionefficiency,ensurethequalityofparts,savematerials,reducecost,thusleadingtohigheconomicperformance.Therefore,mouldprocessingmethodsinthemodernindustrygotextremelyextensiveapplication.Ithasbecometheimportantindustrymassproductionoftechnicalmeans,toguaranteetheproductsquality,shortenthetrialperiod,andthenleaptotheoccupationofthemarket,andtheupgradingofproductsandthedevelopmentofnewproductsaredecisivesignificance,becomecleartechnologyeconomyandnationaleconomichairofthekey.

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Keywords:

725/726Automobilefoglamp;ABS;Theinjectionmolding;design.

目录

第1章原始资料的分析4

1.1塑件的工艺性分析4

1.2计算塑件的体积和重量6

1.3注塑机的类型与结构6

1.4型腔数目的确定与注塑机型号的选用6

1.5塑件注塑工艺参数的确定7

第2章确定模具的结构方案8

2.1注塑模具的设计步骤8

2.2分型面选择9

2.3确定型腔的排列方式10

2.4浇注系统设计10

1.主流道的设计11

2.分流道的设计11

3.浇口的设计13

第3章成型零件结构设计15

3.1动模和定模的结构设计15

3.2型腔和型芯工作尺寸计算16

1.型腔的径向尺寸计算16

2.型芯径向尺寸的计算17

3.型腔深度尺寸的计算18

4.型芯高度尺寸的计算19

5.中心距尺寸的计算20

第4章型腔侧壁厚度和底板厚度计算21

4.1整体式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算22

4.2组合式圆形型腔计算和底板厚度的计算24

第5章模具加热和冷却系统的计算27

5.1冷却回路所需的总表面积27

5.2冷却回路的总长度28

5.3冷却水体积流量的计算28

第6章标准模架的选用29

6.1注射模的标准模架29

6.2支承零部件设计29

1.导向机构的作用29

2.导柱导向机构30

3.导套30

6.3锥面定位机构31

第7章注塑机参数校核34

7.1最大注塑量校核34

7.2锁模力校核34

7.3模具与注塑机安装部分相关尺寸校核35

7.4开模行程校核35

7.5注射压力的校核35

第8章模具装配与试模36

1.具体的工艺要求36

2.模具的装配方法36

3.塑料注射模结构与装配单元36

4.塑料注塑装配单元36

5.模具的安装36

6.试模37

第9章结论38

第10章毕业设计小结39

第11章参考文献40

绪论

塑料是20世纪发展起来的新兴材料，由于应用广泛，已替代部分金属、木材、皮革及硅酸盐等自然材料，成为现代工业和生活中不可缺少的一种人造化学合成材料，并与金属、木材和硅酸盐三种传统材料一起，成为现代工业生产中四种重要的原材料之一。

塑料的兴起，必定推动塑料成型制品的广泛应用，特别是在电子玩具、电子仪表、电器设备、通信工具、生活用品等方面获得大量应用。

随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高,塑料制品的应用范围也在不断扩大,塑料制品所占的比例正迅猛增加。

一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件，塑料产品的用量也正在上升。

如今，一种用于压塑、挤塑、注射、吹塑和低发泡成型的组合式塑料模具，它主要包括由凹模组合基板、凹模组件和凹模组合卡板组成的具有可变型腔的凹模，由凸模组合基板、凸模组件、凸模组合卡板、型腔截断组件和侧截组合板组成的具有可变型芯的凸模。

模具凸、凹模及辅助成型系统的协调变化。

可加工不同形状、不同尺寸的系列塑件。

塑料加工工业中和塑料成型机配套，赋予塑料制品以完整构型和精确尺寸的工具。

由于塑料品种和加工方法繁多，塑料成型机和塑料制品的结构又繁简不一，所以，塑料模具的种类和结构也是多种多样的。

塑料模具是一种生产塑料制品的工具。

它由几组零件部分构成,这个组合内有成型模腔。

注塑时,模具装夹在注塑机上，熔融塑料被注入成型模腔内，并在腔内冷却定型，然后上下模分开，经由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具，最后模具再闭合进行下一次注塑，整个注塑过程是循环进行的。

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它主要是热塑性塑料件产品生产中应用最为普遍的一种成型模具，塑料注射成型模具对应的加工设备是塑料注射模具对应的加工设备是塑料注射成型机，塑料首先在注射机底加热料筒内受热熔融，然后在注射机的螺杆或柱塞推动下，经注射机喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料冷却硬化成型，脱模得到制品。

其结构通常由成型部件、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统、排气系统、支撑部件等部分组成。

制造材料通常采用塑料模具钢模块，常用的材质主要为碳素结构钢、碳素工具钢、合金工具钢，高速钢等。

注射成型加工方式通常只适用于热塑料品的制品生产，用注射成型工艺生产的塑料制品十分广泛，从生活日用品到各类复杂的机械，电器、交通工具零件等都是用注射模具成型的，它是塑料制品生产中应用最广的一种加工方法。

本课题所研究的就是汽车725/726雾灯总成件的注塑模具。

通过查阅资料与再学习过程，自主设计出汽车雾灯的注塑模具。

本课题包括了平面CAD制图，与三维Pro/E制图，设计计算与撰写报告，答辩等项目组成，培养我们独立完成一个项目的能力，提高个人技能，以便将来能更好的在社会上闯下属于自己的天地。

传统的模具设计主要靠经验,经过反复的试模→修模→试模的试错方式来进行新模的开发,效率很低。

即使有经验的工程师设计一副新模具也要花费数周甚至几个月的时间,并且精度难以保证。

而基于Pro/E的产品结构设计和模具设计,可以缩短研发周期,从而优化产品及模具结构,为产品的最终加工奠定了坚实的基础。

本文拟采用Pro/E软件对汽车雾灯进行工艺分析和模具设计。

第1章原始资料的分析

1.1塑件的工艺性分析

本人设计的塑件是725/726汽车雾灯总成件注塑模具。

利用Pro/E工具画出其三维立体效果图，这样，我们可以更加直接的观察塑件的形状，为以后的设计、计算带来方便。

如图1.1所示。

图1.1Pro/E生产的三维塑件

塑件的工艺性就是塑件对成型加工的适应性。

塑件工艺性的好坏不但关系到塑件能否顺利成型，也关系到塑件的质量以及塑料模具结构是否经济合理。

塑件工艺性的好坏主要取决于塑件设计，在设计塑件时不仅要满足使用要求，而且要符合成型工艺特点，并尽可能简化模具结构。

这样，不仅能保证成型工艺顺利实施，提高产品质量，又能提高生产率，降低成本。

在设计塑件时，必须考虑以下一些因素：

（1）成型方法不同的成型方法对其塑件的工艺性要求不同。

（2）塑料的成型工艺性能要考虑塑料的一些性能，如流动性，收缩率等。

（3）塑料的使用性能塑料的尺寸、公差、结构形状应与塑件的物理性能、力学性能等相适应。

在保证使用性能的前提下，力求结构简单、壁厚均匀、使用方便。

（4）模具结构及加工工艺性塑料的形状应有利于简化模具的结构，要考虑模具零件尤其是成型零件的加工工艺性。

塑料工艺性设计的主要内容包括：

尺寸、精度、表面质量、结构形状、螺纹、齿轮、嵌件等。

塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型。

由于侧抽芯或瓣合凹模或凸模不但使模具结构复杂，制造成本高，而且还会在分型面上留下飞边，增加塑件的修整量。

因此，塑件设计时应尽可能避免侧向凹凸，如果有侧向凹凸，模具设计时应在保证塑件使用要求的前提下，适当改变塑件的结构，以简化模具结构。

塑件内侧凹较浅并允许带有圆角时，则可以用整体凸模采取强制脱模的方法使塑件从凸模上脱下，但此时塑件在脱模温度下应具有足够的弹性，以使塑件在强制脱模时不会变形。

塑件外侧凹凸也可以强制脱模，但是多数情况下塑件的侧向凹凸不可能强制脱模，此时应采用侧向分型抽芯机构的模具。

塑件的壁厚对塑件质量有很大的影响，壁厚过小成型时流动阻力大，大型复杂塑件就难以充满型腔。

塑件壁厚的最小尺寸应满足以下方面要求：

具有足够的强度和刚度；脱模时能经受推出机构的推出力而不变形；能承受装配时的紧固力。

塑件最小壁厚值随塑料品种和塑件大小不同而异。

壁厚过大，不但造成原料的浪费，而且对热固性塑料成型来说增加了模压成型时间，并且造成固化不完全；对热塑性塑料则增加了冷却时间，降低了生产率。

另外也影响产品质量，如产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。

所以，塑件的壁厚有一个合理的范围。

该塑件是一个汽车雾灯，其零件图已用Pro/E和CAD做出，可参照文件袋里打印好的零件图。

本塑件的材料采用ABS-180，生产类型为3个月5万件的大批量生产。

1.塑件的原材料分析

ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯3种单体合成。

每种单体都具有不同的性能；丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性，苯乙烯具有易加工、高光洁度、高强度的特性。

从形态上看，ABS是非结晶型材料。

三种单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯—丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。

ABS的特性主要取决于三种单体的组成比率以及两相中的分子结构，这在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上具有不同品质ABS材料。

不同品质的材料提供了不同的特性，如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温热曲性能等。

ABS材料具有超强的易加工性、外观特性、低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的冲击强度。

干燥处理：

ABS材料具有吸湿性，在注塑成型之前要进行干燥。

建议干燥条件：

80～90℃下最少干燥2小时，且材料温度波动应保证小于0.1﹪。

熔化温度：

210～280℃；建议：

245℃

模具温度：

25～70℃

注射压力：

50～100MPa

注射速度：

中高速度

2.塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析

（1）结构分析

该零件的形状为一个类四边形曲面与半个球体的结合，再做些修剪，使其形状再次确定，然后整体脱模，背面有3个螺钉嵌件和其相应的固定圆柱，并且每个圆柱周围有4个对称的、厚度为2mm的加强筋，还有一个通电线的通孔，及固定雾灯的卡口。

因整体雾灯总成件的拉伸方向均一致，故不需要侧向分型。

（2）尺寸精度分析

该零件尺寸为未注公差，按MT3等级，公差种类为A来计算。

该零件尺寸公差均在零件图上有所标明，可以参照汽车雾灯总成件的零件图。

该零件尺寸精度稍高，对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。

从塑件的壁厚上来看，壁厚最大出为3㎜，最小处为1㎜的筋板，壁厚偏差为2㎜，由于塑件结构简单，相关零件尺寸可以保证，有利于成型。

（3）表面质量分析

该零件的表面除要求没有缺陷毛刺外，没有特别的表面质量要求，故比较容易实现。

综合以上分析可以看出，注射时在工艺参数控制得较好的情况下，零件的成型要求可以得到保证。

1.2计算塑件的体积和重量

计算塑件的体积：

通过Pro/E绘制出零件的立体效果，并利用这个软件求出其体积为:

V=1.2664×105mm3

计算塑件的重量：

查手册得ABS的密度为ρ=1.04㎏/dm

故塑件的重量为：

W＝Vρ

＝126640mm3×1.04㎏/dm

＝131.706g

1.3注塑机的类型与结构

注射机的种类和特点

注射机的类型和规格较多，分类的方法也不同，主要的分类方法如下：

（1）按外形可分为卧式、立式和角式。

（2）按传动方式可分为机械式、液压式、和机械液压联合作用式。

（3）按用途可分为通用注射机和专用注射机。

一台通用型注射机主要包括注射装置、合模装置、液压传动系统和电气控制系统。

1.注射装置

其主要作用是将塑料均匀地塑化，并以足够的压力和速度将一定量的熔料注射到模具的型腔中。

注射装置主要由塑化部件以及料斗、计量装置、传动装置、注射和移动液压缸等组成。

2.合模装置

其作用是实现模具的启闭，在注射时保证成型模具可靠地合紧，以及脱出制品。

合模装置主要由前后固定板、移动模板、连接前后固定模板用的拉杆、合模液压缸、移模油缸、连杆机构、调模装置以及塑件顶出装置等组成。

3.液压系统和电气控制系统

其作用是保证注射机按工艺过程预定的要求和动作顺序准确有效的工作。

注射机的液压系统主要由各种液压元件和回路及其他附属设备组成。

电气控制系统则主要由各种电器和仪表组成。

液压系统和电气控制系统有机地组织在一起，对注射机提供动力和实现控制。

1.4型腔数目的确定与注塑机型号的选用

本塑件采用一模两件的模具结构，考虑其外形尺寸、注射时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用型号为XS-ZY-1000的注塑机型，型腔数目的联系QQ：

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选择与注射机的选取原因

及计算过程如下所示。

模具设计时，设计者必须根据塑件的结构特点、塑件的技术要求确定模具结构。

模具的结构与注塑机之间有着必然的联系，模具定位圈尺寸、模板外围尺寸、注塑量的大小、推出机构的设置及锁模力的大小等必须参照注射机的类型及相关尺寸进行设计，否则，模具就无法与注塑机合理匹配，注塑过程也就无法进行。

型腔数量的确定是模具设计的第一步，型腔数量与注塑机的塑化速率、最大注射量及锁模力等参数有关，另外型腔数量还直接影响塑件的精度和生产的经济性。

下面根据注射机性能参数确定型腔数量。

按塑件的精度要求确定型腔的数目联系QQ：

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1.

实践证明，每增加一个型腔，塑件的尺寸精度约降低4%。

成型高精度塑件时，型腔不宜过多，通常不超过4腔，因为多型腔难以使型腔的成型条件一致。

2.利用产品的生产量确定型腔数量

本塑件是汽车雾灯，要求3个月生产5万件。

规定：

一个月工作日为22天（四个星期8天双休日），一天工作时间为7个小时（八小时工作时间除去午饭与休息时间），ABS材料的成型周期为40-70s,取60s。

废品率为3%，则：

总工作时间：

T=22×7×3×60×60=1663200s

需要时间为：

t=[50000/（1-3%）]×60=3092783s

总工作时间T＜需要时间t，故一模一腔无法完成生产任务。

采用一模两腔则刚好满足生产要求，且总工作时间2T＞需要时间t。

满足生产要求。

根据一模两腔的设计前提，注塑机一次注塑量为2v联系QQ：

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倍的塑件体积和浇口、浇道等总体积。

而塑件体积为V=1.2664×105mm3=126.64cm3,参考《塑件成型工艺与模具设计》书中P81页《表5.1部分国产注塑机的规格和性能》，注射机最大注射量利用系数取0.8，初步选取型号为XS-ZY-1000的注塑机，其额定注塑量为1000cm3；螺杆直径为85mm；注射压力为121MPa；注射行程为260mm；注射方式为螺杆式，锁模力为4500kN；最大成型面积为1800cm3；最大开合模行程为700mm；模具最大厚度为700mm；模具最小厚度为300mm；喷嘴圆弧半径为18mm；喷嘴孔直径为7.5mm；顶出形式为中心液压顶出、两侧顶杆机械顶出；动定模固定板尺寸为900×1000mm；拉杆空间为650×550mm；合模方式为两次动作液压式；液压泵流量为200，18,1.8L·min-1；液压泵压力为14MPa；电动机功率为40,5.5,5.5kW；螺杆驱动功率为13kW；加热功率为16.5kW；机器外形尺寸为7670×1740×2380mm。

1.5塑件注塑工艺参数的确定联系QQ：

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查找《塑料成型工艺与模具设计》一书的60页，《表4.1常用塑料的注射工艺参数》和参考工厂实际应用的情况，ABS塑料的成型工艺参数可作如下选择。

试模时，可根据实际情况作适当调整。

注射温度：

包括料筒温度和喷嘴温度。

料筒温度：

后段温度t1选用190℃；

中段温度t2选用220℃；

前段温度t3选用205℃；

喷嘴温度：

选用185℃；

注射压力：

选用80MPa；

注射时间：

选用5s；

保压：

选用60MPa；

保压时间：

选用25s；

冷却时间：

选用30s。

成型周期：

选用60s。

第2章确定模具的结构方案

2.1注塑模具的设计步骤

1. 塑件分析

（1） 明确塑件设计要求

仔细阅读塑件制品零件图，从制品的塑料品种，塑件形状，尺寸精度，表面粗糙度等各方面考虑注塑成型工艺的可行性和经济性，必要时，要与产品设计者探讨塑件的材料种类与结构修改的可能性。

（2） 明确塑件的生产批量

小批量生产时，为降低成本，模具尽可能简单；在大批量生产时，应保证塑件质量前提条件下，尽量采用一模多腔或高速自动化生产，以缩短生产周期，提高生产率，因此对模具的推出机构，塑件和流道凝料的自动脱模机构提出严格要求。

（3） 计算塑件的体积和质量

计算塑件的体积和质量是为了选用注塑机，提高设备利用率，确定模具型腔数。

2. 注塑机选用

根据塑件的体积或重量大致确定模具的结构，初步确定注塑机型号，了解所使用的注塑机与设计模具有关的技术参数，如：

注塑机定位圈的直径，喷嘴前端孔径及球面半径，注塑机最大注塑量，锁模力，注塑压力，固定模板和移动模板面积大小及安装螺孔位置，注塑机拉杆的间距，闭合厚度，开模行程，顶出行程等。

3. 模具设计的有关计算

（1） 凹，凸模零件工作尺寸的计算；

（2） 型腔壁厚，底板厚度的确定；

（3） 模具加热，冷却系统的确定。

4. 模具结构设计

（1） 塑件成型位置及分型面选择；

（2） 模具型腔数的确定，型腔的排列和流道布局以及浇口位置设置；

（3） 模具工作零件的结构设计；

（4） 侧分型与抽芯机构的设计；

（5） 顶出机构设计；

（6） 拉料杆的形式选择；

（7） 排气方式设计。

5. 模具总体尺寸的确定，选购模架

模架已逐渐标准化，根据生产厂家提供的模架图册，选定模架，在以上模具零部件设计基础上初步绘出模具的完整结构图。

6. 注塑机参数的校核

（1） 最大注塑量的校核；

（2） 注塑压力的校核；

（3） 锁模力的校核；

（4） 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核，包括联系QQ：

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闭合高度，开模行程，模座安装尺寸等几方面的相关尺寸校核。

7. 模具结构总装图和零件工作图的绘制

模具总图绘制必须符合机械制图国家标准，其画法与一般机械图画法原则上没有区别，只是为了更清楚地表达模具中成型制品的形状，浇口位置的设置，在模具总图的俯视图上，可将定模拿掉，而只画动模部分的俯视图。

模具总装图应该包括必要尺寸，如模具闭合尺寸，外形尺寸，特征尺寸（与注塑机配合的定位环尺寸），装配尺寸，极限尺寸（活动零件移动起止点）及技术条件，编写零件明细表等。

通常主要工作零件加工周期较长，加工精度较高，因此应首先认真绘制，而其余零部件应尽量采用标准件。

8. 全面审核投产制造

模具设计员一般应参与加工，组装，试模，投v联系QQ：

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产的全过程。

2.2分型面选择

模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。

应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。

分型面的选择受到塑件的形状、壁厚、尺寸精度、嵌件位置及其形状、塑件在模具内的成型位置、脱模方法、浇口的形式及位置、模具类型、模具排气、模具制造、及其成型设备结构因素的影响。

因此，在选择分型面时，应反复比较与分析，选取一个较为合理的方案。

需遵守以下原则：

1.便于塑件的脱模

（1）在开模时塑件应尽可能留于定模或动模内；

（2）应有利于侧面分型和抽芯；

（3）应合理安排塑件在型腔中的方位；

2.分型面应选在塑件外形最大轮廓处；

3.分型面的选择应保证塑件的尺寸精度和表面质量；

4.有利于防止溢料和考虑飞边在塑件上的部联系QQ：

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位。

5.有力于排气；

6.考虑脱模斜度对塑件尺寸的影响；

7.尽量使成型零件便于加工。

塑料的应用非常广泛，其制品多不胜数，条件互不相同，很难有一个固定的模式。

因此，模具分型面的选择既是非常重要，又是一个非常复杂的问题。

该塑件为汽车雾灯，因考虑到车灯内部表面粗糙度要求比较高，而后座表面要求相对较低，分型面尽量在塑件的最大轮廓处，再