汽车后视镜注塑模具设计研究docx
标题汽车后视镜注塑模具设计研究摘要本文旨在深入探讨汽车后视镜注塑模具设计的研究，重点强调了设计的重要性，并提出了相关的技术规范和实践指导通过对汽车后视镜注塑模具结构生产工艺产品质量等方面的研究，我们大家都希望能够提高模具的质量和效率，满足汽车行业的市场需求关键词汽车后视镜注塑模具模具设计注塑成型工艺注塑模具结构注塑模具设计注塑成型的过程一摘要本文探讨了汽车后视镜注塑模具设计的重要性，并分析了汽车行业中注塑模具设计的现状及发展的新趋势我们将运用先进的技术方法，分
模具是工业生产里的重要工艺装备，是国民经济各部门发展的重要基础之一。由于我国塑料工业的加快速度进行发展，特别是工程塑料的快速地发展。今后我国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度。随着CAD/CAE/CAM软件智能化的快速地发展，塑料制件及模具的3D设计与成型的过程中的CAE分析，将在我国塑料模具工业中发挥逐渐重要的作用。本次设计的课题是“汽车后视镜的注塑模具设计”。通过对其的工艺性分析，了解其生产技术方面的要求，结合生产的实际环境和制造工艺性等，对其进行了注塑模具设计。包括注塑成型工艺过程、分模面的设计、型腔设计、型芯设计、具体结构设计、零件工艺性分析、标准件的选用。详细的介绍了分型面、型腔布置、浇注系统、排气系统、加热、冷却系统、顶出机构、脱模机构以及主要零部件的设计过程。在设计中采用了新的设计思想和新的设计流程，即在整个设计周期内使用使用相同的三维实体模型，以及使用一个基于知识库的三维辅助设计系统，以此来降低了成本，缩短生产了周期，提高了生产效率。
通过本次毕业设计掌握塑料、塑料制品、塑料成型工艺和塑料成型模具的基础知识、基础理论和基本的设计方法；可使用CAD技术正确设计中等复杂程度的塑料模具；可使用CAE技术对塑料成型的过程中出现的常见缺陷进行正确的分析判断并能解决之，从而使最终的设计符合实际生产的有关技术要求。为将来的进一步发展和创业打下较为牢固的基础。
模具设计人员根据用户提供的资料(一般包括3种类型的资料。第一种是产品样件、第二种是图纸、第三种既有样品又有图纸，但需要修改样件模型),重新构筑新产品模型，设计详细的产品图纸，计算加工材料的收缩率，为模具设计做准备。
根据上面做好的产品设计准备来确定注塑机型号，型腔数量和型腔排列、分型面、抽芯机构等，同时需要设计浇注系统、冷却系统、顶出系统、排气系统等。最终还要确定模架等标准件，选用模具材料，绘制模具装配图和主要零部件图纸。
在模具装配图及零部件图纸设计完成之后，经过一系列加工、制造和装配过程，完成模具的制造。
在模具制造装配完成之后，就要在事先选定的注塑机上进行试模，如果试模顺利，就对产品尺寸形状进行效验，检查其与设计意图的匹配程度。如果在试模中发现，模具本身存在问题，那么模具就要送回模具车间进行修模处理，直到试模成功，打出合格的产品。因此，修模、试模是一个十分繁琐、复杂的过程。在许多情况下，
还要涉及到设计方案的修改，从而对模具进行较大程度的改变，造成反复的修模、试模。我们应该注意到，反复的修模、试模会造成模具内部品质的变化(如出现内应力)导致整副模具的性能降低，从而最终的注塑品质不能达标，这时就存在着模具全部报废的可能。
为了避免出现上述的弊端，在设计过程中采用了以下的设计流程，如图1-1所示。即在模具的整个设计制造生命周期内(包含了从产品设计到模具设计制造整个过程)使用统一的三维实体模型和知识数据库系统。可以用以下的的图表加以表达这一思想，如图1-2所示。
本制品为某品牌汽车上的后视镜，选用的塑料为ABS,整个制品的壁厚较厚，最厚处达到了6mm,图纸要求零件必须光滑、平整，不得有缩孔、酥松等缺陷，不得有翘曲及变形。
本次毕业设计中要理论联系实际。在学习好相关的基础理论知识和基本设计方法的同时，还必须具备实际动手的能力即上机操作，要求熟练使用CATIA和Moldflow等软件。
现代的注塑模设计制造主要依靠CAD/CAM系统，CAD/CAM系统已经成为了一个有机整体。整套系统与企业的人才、技术相结合，最终将决定企业的生产效率和产品的质量，其中的技术因素主要是企业在模具方面多年的积累的知识、经验和技巧，传统的的模具设计与制造大致分为以下几个步骤如图1-4所示：
为了达到上述的设计思想，就需要一种设计软件将产品用户、产品设计者、模具设计者、模具工程分析者、模架和标准件提供商等联系起来。大家在统一的软件平台上完成CAD/CAE/CAM。
在本次设计中采用了CATIA(法国Dassault宇航公司开发)。相比其他软件，具有以下优点[3]:强大的曲线、曲面功能，能够满足现在极为苛刻的产品曲面造型。
并行工程设计环境。CATIA提供了多模型连接的工作环境和混合建模方式，真正实现了并行工程设计。由于各模型之间的尺寸相互连接性，使得上游的设计结果可作为下游设计的参考，同时上游对设计的修改能直接对下游进行刷新，从而大大缩短了设计周期。
其数据格式已成为了机械设计领域的事实标准，被大多数的设计软件所承认兼容，从而避免了格式转换所带来的一系列问题。
1、型腔数目的确定：由于制品体积较大，壁厚较厚，所以使用一模一腔的结构。
2、分型面的设计：分型面：模具上用于取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面。一副模具可以有一个或一个以上的分型面，常见单分型面模具只有一个与开模运动方向垂直的分型面。由于本模具采用针点浇口，所以还需增设一个取出浇注系统凝料的辅助分型面。
分型面选择是否合理对于塑件质量，模具制造与使用性能均有很大影响，它决定了模具的结构形式，是模具设计工作中的重要环节。模具设计时应根据制品的结构形状，尺寸精度，浇注系统形式，推出形式，排气方式及制造工艺等各种因素，全面考虑，合理选择。一般应考虑以下几个原则：
1)分型面选择应便于塑件脱模和简化模具结构，尽可能使塑件开模时留在动模。
2)分型面尽可能选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除或修整。
参照以上原则，并考虑到分型面应安排在制品最大截面处，所以分型面的选择示意如图2-1所示：
注塑机的选用要根据制品的材料，制品和浇注系统的总质量以及模具大致结构来选择合适的注塑机。制品材料为ABS,宜用螺杆式注塑机。其主要结构如图2-2所示：
浇注系统是指注塑模具中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道，浇注系统的作用是将熔融状态的塑料填充到模具型腔内，并在填充及凝固过程中将注射压力传递到塑件各部位，而得到要求的塑件。浇注系统一般由浇口，浇道，进料口，冷料穴四部分组成。
1、塑料成型特性。设计浇注系统应适应所用塑料的成型特性的要求，以保证塑件质量。
2、塑件大小及形状。根据塑件大小，形状壁厚，技术方面的要求等因素。结合选择分型面同时考虑设置浇注系统的形式，进料口数量及位置，保证正常成型，还应注意防止流料直接冲出嵌件及细弱型心或型芯受力不匀以及应充分估计可能应产生的质量弊病和部位等问题，从而采取相应的措施或留有休整的余地。
3、模具成型塑件的型腔数。设置浇注系统还应考虑到模具是一模一腔或一模多腔，浇注系统需按型腔布局设计。
4、塑件外观。设置浇注系统时应考虑到去除休整进料口方便，同时不影响塑件的外表美观。
到注射机模板大小是否允许，并应防止模具偏单边开设进料口，造成注射时受力不匀。
6、成形效率。在大量生产时设置浇注系统还应考虑到在保证成形质量的前提下尽量缩短流程，减少断面积以缩短填充及冷却时间，缩短成形周期，同时减少浇注系统损耗的塑料。
7、冷料。在注射间隔时间内，喷嘴端部的冷料必须去除，防止注入型腔影响塑件质量，所以设计浇注系统时应考虑储存冷料的措施。
1、浇口位置的确定：考虑到脱模和制造的方便将浇口安排在制品的上表面。同时由模流分析数据，浇口最佳位置示意如图2-3中颜色最深的地方为浇口放置最为合理的域。
2、浇口形式和数量的确定：由于制品要求表面光滑，不得有明显缺陷、酥松。从减小内应力和翘曲变形的角度出发，应采用多个点浇口。但是采用多个点浇口后一方面出现熔接痕，影响制品表面质量；另一方面在出现熔接痕的地方制品的强度会降低，影响使用性能。综合考虑，使用单一点浇口。
3、浇口尺寸的确定：点浇口直径通常为0.5~1.8mm,浇口长度1通常为0.5~2.0mm,为了防止在切除浇口时损坏制品表面，通常采用如图所示的结构，其中R1是为了有利于熔体流动而设置的圆弧半径，R1约为1.5~3.0mm,H约为0.7~3.0mm。按经验，d选定为10mm,R1选定为2.0mm,H选定为1.5mm。如图2-4所示。
4、浇口零件：为了简化模具的制造，在本副模具中采用了浇口套与定位圈整体式的形式，采用了两个M8的螺钉与定模支撑板相连接。浇口套如图2-5所示：
成型零部件结构设计主要应在保证制品质量要求的前提下，从便于加工、装配、使用、维修等角度加以考虑。
整体式凹模由一整块金属加工而成。特点是结构简单、牢固、不易变形，制品无拼缝痕迹，适用于形状较简单的制品。
组合式当制品外形较复杂时，采用整体式凹模加工工艺差，若采用组合式凹模可改善加工工艺性，减少热处理变形，节省优质钢材。
考虑到制品表面较高的要求和刚性、强度的要求，这里凹模采用整体式。如图3-1所示：
1、凸模(型芯板):凸模与凹模一样也分为整体式和组合式。考虑到制造加工、维护的方便和节省优质钢材，凸模采用组合式。如图3-2所示：
2、成型零部件的工作尺寸计算：所谓成型零部件工作尺寸是指成型零部件上直接决定制品形状的有关尺寸，主要包括型腔和型芯的径向尺寸(含长，宽尺寸)与高度尺寸，以及中心具尺寸等。为了保证制品质量，模具设计时必须根据塑件的尺寸与精度等级确定相应的成型零部件工作尺寸与精度。
1、成型零部件的制造误差。成型零部件的制造误差包括成型零部件的加工误差和安装，配合误差两个方面，设计时一般应将成型零件的制造公差控制在塑件相应公差的1/3左右，通常取IT6~9级。
2、成型零部件的磨损。造成成型零部件磨损的主要原因是塑料熔体在型腔中的流动以及脱模时塑件与型腔的摩擦，而以后者造成的磨损为主。设计时应根据制品材料、成型零部件材料、热处理及型腔表面状态和模具要求的使用期限来确定最磨损量，对中、小型塑件来说，最大磨损量一般取1/6塑件公差，大型塑件则取小于1/6塑件公差。
3、塑料的成型收缩生产中由于设计时选取的计算收缩率与实际收缩率的差异。以及由于塑件成型时工艺条件的波动，材料批号的变化而造成的塑件收缩率的波动。
本制品的成型零部件的工作尺寸计算中，型腔和型芯部分的尺寸计算采用平均值法。对于其中各种孔的中心距尺寸，考虑到：制品为一般精度；为了计算简便，所以采用了查表法。具体的各个尺寸及偏差，请详见型腔和型芯的零件图。数据只是根据理论方法计算得出，由于本制品包含有较多的曲线和曲面，根据零件图纸上的尺寸和偏差制造出的型腔和型芯，并不能做为最终结果，必须根据试模的情况予以修正。
选用原则：对于模具型腔复杂、精度要求高和寿命要求长的塑料模具，为防止型腔切削加工成形后因淬火处理引起过大的型腔变形，保证模具的精度和使用性能，应该选用预硬型塑料模具钢。此种塑料模具钢在供应状态下已经完全预硬处理，或在切削加工之前进行预硬调质处理，切削加工成形后，不需要再进行旨在保证力学性能的最终热处理而直接使用，可以避免因热处理应力造成的模具变形和开裂，如40Cr、3Cr5MoSiV1、3Cr2Mo、5CrNiMnMoSCa、8Cr2MnWMoVS钢等。
由于本模具的型腔复杂，精度要求高，因此采用了3Cr2Mo钢，即平时所说的P20。P20钢适宜制造电视机或洗衣机面板等大型塑料模具，切削加工性好，表面粗糙度低，具有较高的使用寿命。典型的热处理主要包括渗碳、淬火及回火。
渗碳：P20钢具有良好的淬透性和一定的韧性，但硬度较低，通过渗碳并淬火，可以使其表面硬度达到65HRC,获得较高的热硬度和耐磨性。
淬火及回火：淬火加热温度为860-870℃,保温时间视具体情况而定，油冷淬火，回火加热温度为540-580℃,回火后硬度为30~35HRC。
注射模中凡与注射机开模方向一致的分型和抽芯都比较容易实现，因此模具结构也较简单。但是对于某些塑料制件，比如该汽车后视镜制品，由于使用上的要求，不可避免地存在着与开模方向不一致的分型。对于具有这种结构的制件除极少数部分可以进行强制脱模外，一般都需要进行侧向分型与抽芯，才能取出制件。能将活动型芯抽出和复位的机构称为抽芯机构，侧向分型和抽芯机构按动力源可分为手动、气动、液压和机动四类。
如图4-1所示，在本制品侧壁上有两个φ18mm的开孔，其分模方向与整个制品的分模方向不同，所以要安排抽芯机构。这里采用机动侧向分型与抽芯机构。它是利用注射机的开模力，通过传动机构改变方向，将侧向的活动型芯抽出。机动抽芯的结构比较复杂，但抽芯不需人工操作，抽拔力较大，具有灵活、方便、生产效率高、容易实现全自动操作、
这里采用了斜滑块分型与抽芯机构，当然也可以采用斜销侧向分型等抽芯机构。采用斜滑块分型与抽芯机构的原因主要有几点：
2、制品表面有较高的要求，必须光滑、平整，不得有缩孔、酥松等缺陷；不得有翘曲及变形。当采用斜销侧向分型抽芯机构时，显然要在制品外表面留下分模熔接痕，随着模具使用过程中的磨损，模具配合间隙增大，最终在熔接痕处产生溢料，严重影响制品外表面。而采用斜滑块分型抽芯机构则不会产生上述缺陷，即使发生溢料，也只发生在制品的内腔表面，不会影响制品的外表面质量。
1-制品；2-动模板；3-动模支撑板；4-斜滑杆；5-定位销；6-滑座；7-推板固定板；8-推板；9-动模固定板
如图4-2所示，在动模板2和动模支3撑板上开有斜孔。脱模时，斜滑杆4受滑座5、推板固定板7和推板8的共同作用，沿着斜孔向上运动，从而使制品一面抽芯，一面脱模。以下是整个抽芯机构的造型图图4-3:
抽芯距型芯从成型位置抽到不妨碍塑件脱模的位置所移动的距离叫抽芯距，用S表示。P198公式一般抽芯距等于侧孔或侧凹深度S0加上2～3mm的余量，即
斜滑杆的有效工作长度和开模行程H:根据文献[9]P198公式斜滑杆的工作长度L与倾角a的关系为
所以开模行程为H=Scota=6.2cot6:2=57.081,现在设计的实际开模行程有69mm,完全能够很好的满足抽芯的要求。
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