尾灯底座产品设计说明书.docx

CHP-54尾灯底座产品说明书
摘 要 塑料制品结构的工艺性能就是塑料制品结构在成型时的适应性能，即制品的成型、制品的质量、及其成型模具的结构、成型模具制造的好坏和制品最终总成本的高低。塑料制品结构工艺性能的好坏是塑料制品设计者的设计出来的，因此，设计者在设计制品时必须充分考虑并很好掌握各项制品成型的要素：塑料的成型特性、制品的成型方法和成型工艺的特点以及成型模具的结构和制造方法等。塑料制品结构的工艺性能包括：制品结构型形状、尺寸精度、表面质量以及螺纹、嵌件和塑料齿轮等等。制品的整体外形尺寸与塑料的流动性有关。在注射成型与传递成型中，当塑料流动性能差时以及制品壁厚较薄时，其整体外形尺寸不能设计过大。
关键词 塑料制品；工艺性能；制品的成型；设计

1.产品测绘与制造
1.1产品分析与测绘
利用游标卡尺、万能角度尺、以及Ｒ规等量具对产品进行外形尺寸的测量。分析零件的外形结构尺寸，应注意配合处的尺寸精度。
1.2产品造型与分析
根据制品的造型设计应遵循的原则，采用SoildWork软件对产品进行三维立体造型的处理。
通过对产品造型的分析确定造型方法及绘制过程如下：
①选择上视图为草绘基准面，在草图绘制工具栏中点取草图绘制图标或者由下拉菜单中点取【插入→草图绘制】，则该草图绘制平面被确认，系统将打开草图绘制工具栏。
②在绘图工具栏中，用鼠标点取椭圆图标，绘制椭圆并定义其大小。
③新建另一个草图与上视图成29º角，绘制椭圆并定义其大小。
④在下拉菜单中点取【插入→凸台/基体→放样】并对其参数进行定义。
⑤再利用曲面扫描、曲面延伸、曲面切除等指令绘制曲面图形。
⑥接着对其进行抽壳、拉伸切除等操作。
⑦对材料进行比例缩放。
利用SolidWork软件对其进行三维立体造型如图1-1所示
　　　　　　　　　　　　　　　图1-1
⑧根据三维立体造型图，生成三视图如图1-2所示；

图1-2
2. 塑料的简介
2.1塑料的组成与选用
根据客户要求与产品使用用途，应选用热塑性材料。原因：热塑性材料可以多次加热加压，反复成型，具有一定的可塑性的合成树脂和各种添加剂、着色剂制成的塑料。在反复加热加压的多次成型过程中，只有物理变化而无化学变化；其变化过程是可逆的；其分子结构是线形或支链型的二维结构聚合物。
根据塑料的用途选用的材料又可称为通用塑料，即普通的易于成型，产量大，用途广而又价廉类的塑料。
2.2塑料的性能
　根据塑料的使用性能不同与客户的需求不同选用产品材料为聚苯乙烯。
2.3聚苯乙烯的特点
聚苯乙烯（PS）：无色无味、透明无毒。密度为1.054g/cm²,具有优良的高频绝缘性。透光率仅次于有机玻璃。机械强度一般，但着色性、耐用性、化学稳定性良好。性碎易产生应力碎裂。适于作绝缘透明件，装饰件和光学仪等。
3.塑料注射成型机结构简介
热塑性塑料注射成型机的外形如图3-1所示
图3-1热塑性塑料注射成型机外形图
热塑性塑料注射成型机由机座、注射部分（包括螺杆、料筒、料斗、加热环和喷嘴）、合模部分（包括固定模板、移动模板、拉杆、连杆机构、合模液压缸、调整机构和推出机构）、液压传动部分、微机及电器控制系统共五大部分组成。
4.CHP―54尾灯底座设计方案的确定
4.1分型面与型腔结构的确定
4.1.1分型面确定要点
分型面对制品表面质量，尺寸精度和形位精度、脱模，型腔型芯结构和排气以及进料浇口和模具制造都有着直接影响。因此在选择和确定分型面时，应全面分析、比较和考虑，选定较为有利的方案。
分型面确定的要点：
①应选在制品的最大外形尺寸之处，否则，制品无法脱模。同时还选在能使制品留在动模之处，有利于脱模；
②不能影响制品外观—尤其是对表面质量有要求的制品；
③便于浇口进料，利于成型，易于排气；
④利于型腔加工，从而使制品的精度易于得到保证；
⑤有助于避免侧抽芯或便于侧抽芯；利于型腔或型芯结构的装卸和保证其强度；
⑥利于嵌的安全以及活动镶件和弹性活动螺纹型芯的安装；
4.1.2排气和溢流设计
模具合模后，在模内的所有空间如浇道内、型腔内以及各零件组合的空隙内都残存有空气。另外，塑料熔融体射入型腔后也会产生一些分解出来的气体。这些空气和气体如不能在塑料熔体进入浇注系统得同时顺利排出模外，将会产生许多危害。
大、中型模具的排气槽一般均设置在分型面靠型腔（凹模）一侧，因其排气量大。
排气槽的位置原则确定：①熔料流程最远端②熔料汇合处③型腔内空气易于储留之处④型腔中盲孔的底部
排气方法：①利用分型面排气；②利用设有排气间隙的排气杆排气；③利用型芯和型芯镶件的配合间隙排气
料流受型芯的阻挡，绕型芯前行至型芯前中心线处汇合，但已产生温度降低，因有溢流槽而流入冷料井中，便于后续料（无温度降低的热熔料）的良好融合而消除熔接痕。
综上所诉选择型芯与型芯镶件的配合间隙排气的方法
4.2成型件设计
4.2.1凹模的结构设计
凹模是成型制品外表面的成型零件，是制品外表面形状、结构的复制。
凹模按其结构的不同可分为：①整体结构凹模；②整体镶入结构的凹模；③局部镶拼结构的凹模；④四壁镶拼结构的凹模；⑤两瓣组合结构的凹模；⑥螺纹型环结构的凹模；
根据产品结构与几何形状选择采用整体结构的凹模。如图4-1所示
图4-1整体凹模
直接在模板上加工出制品外表面要求的形状、尺寸精度和质量的成型件。整体结构的凹模，结构简单易于制造，制品上无镶拼结构留下的拼接痕，制品质量较好；制造中省去了镶拼组合所需的工时和费用。相同的钢材截面尺寸，比强度高。整体结构的凹模适于形状比较简单，精度要求不高，适用寿命可成型几千至一万左右次的中、小型模具。
4.2.2凸模的结构设计
凸模即成型塑料制品内表面的大型芯，而成型制品上的孔是小型芯或称为成型杆。
凸模分为整体结构的凸模、整体镶入结构的凸模和镶拼组合结构的凸模三种。为了节约优质钢材，便于制造，考虑可靠性、牢固性、制造简便等条件选用整体镶入结构的凸模。
4.3成型件钢材选用
成型零件的钢材可根据制品材料和产量以及精度，技术要求，结构类型等因素综合分析、考虑选取。选用龙记/LKM细水口标准模架，型号：DAI 规格：2530A板（定模板）：60mm B板（动模板）：30mm，均采用45#钢。但定模镶件、动模镶件、动模镶块均采用NAK80钢。其目的模架部分只参与动作不参与成型，既可降低成本又易于加工。
4.4成型件配合尺寸的公差要求
成型零件的定模板与定模镶件、动模板与动模镶件、动模镶件与动模镶块、成型小型芯其固定部分案H7/m6或H7/K6加工；滑动部分如大型芯与推板的配合为H7/f7或H8/f7的滑动配合。但滑动配合的单面间隙，不能大于制品塑料的溢边值。
4.5型芯与型腔的定位与导向结构设计
常用的定位、导向结构是由导柱和导套按一定配合要求（固定部分H7/k6；导向定位部分H7/f7）相配组成的位置的准确，以保证制品尺寸精度和结构形状相互位置要求的重要结构件。其功能除定位和导向之外，还承载一定的侧向作用力。
4.6型腔数的确定
4.2.1型腔结构分析
①对于长期大批量生产适于采用多型腔结构。
②制品较小时，适于采用多型腔结构。
③制品批量小、不集中，宜用单腔结构。
④制品复杂或精度高，多腔一致性差，制造困难，故适宜单腔结构。
根据以上分析以及客户需要应采用多型腔结构。
4.2.2型腔数计算与排列形式
根据合同要求确定或根据用户所提供的年产量和生产计划确定型腔数。
合同要求年产量600000件，十个月完成，生产安排两班制，其废品率要求不得超过5~6‰。
可根据公式：N=W/10×24×16×0.6×60=4.3件/分钟
N—模具型腔数
W—年产量；
注：1.双休日，每月按平均30天，月工作日24天计算；
2.每班工作时间按8小时计算。
综上所诉确定模具型腔数为4腔。其排列形式如图3－1所示

　　　　　　　　　　　　　图3-1
4.7浇注系统设计
4.7.1浇注系统的设计要点
①浇注系统力求距型腔距离、一致，并首先进入制品的厚壁部位、不宜直冲型芯（尤其是细小型芯）镶嵌；应避免产生熔接痕，利于排气。
②其位置力求在分型面上，便于加工并易于快速、均匀、平稳地充满型腔；主流道入口应在模具中心位置；
③有利于制品的外观，并易于清除。
④对大型制品和功能性制品，力求用模拟软件分析充填过程，以保证制品的内在质量和尺寸精度的要求。
⑤大批量制品，浇注系统应自动脱落并自动与制品分离，以利实现自动化生产；
⑥还应考虑到制品的后续工序，利于后工序的加工、装配、工序间运送和管理，必要时设辅助流道，将制品联为一体。
4.7.2主流道设计
主流道是连接注射机喷嘴与分流道的塑料熔体通道。主流道小端直径=注射机喷嘴孔径+1mm；根据模具结构的确定选择最短主流道长度；主流道锥度一般为2º~4º；粘度大的可选3º~6º（但在选用标准浇口套时，主流道已一同选定）
4.7.3分流道设计要点
①经流分流道的熔体温度和压力的损失要少。为此，分流道一要短，二要使粗糙度降到最低，三是容积要小，四是少折弯。
②要使分流道的固化时间稍慢于制品的固化时间，以保证利于保压、补缩和压力传递。
③要使熔料能迅速而又均匀地进入各型腔，故在多型腔设计时，再保证模具结构强度前提下。力求采用平衡进料，而且力求紧凑、集中。
④要利于加工，便于使用标准刀具，免于制造专用刀具。
4.7.4浇口套设计
选定标准件浇口套，其浇口套常用钢材是T8A、T10A。
热处理要求：（50-55）HRC
经查表得到相应的标准件浇口套。
4.7.5浇口的设计
浇口确定要点：
① 浇口截面形状和尺寸的确定要根据制品的尺寸大小、壁的厚度（尺寸大的壁厚浇口尺寸要适当放大些，反之则应取小、壁厚尺寸）、塑料的品种（流动性好的，尺寸取值应偏小，反之应取大值尺寸）以及制品的结构和相应得浇口形式而定。
② 先取小值，试模后根据情况再修正。（小尺寸可以修大，太大了就无法修小了）。
③ 浇口应设计在制品壁厚之处，并力求浇口至型腔各部分距离尽可能接近并利于补缩。
④ 避免在浇口处产生喷射、在成型中产生蛇流。
⑤ 应设计在制品成型时的主要受力之处，因为此处是塑熔体流动方向上所承受的拉应力和压应力的最大之处，特别是带填料的增强塑料，更为显著。
⑥ 应考虑并顾及到制品的尺寸和精度要求：因为塑料流动方向和垂直于流动方向的收缩率不同。所以应考虑到收缩的方向性和可能引起的变形。基于以上几点要求考虑其浇口形式为针尖式浇口。其优点是利于脱模，对外观影响较小。
4.8制品脱模的结构设计
模具结构的设计原则应避免制品在脱模时变形甚至损坏。为此目的，必须：
①正确分析并计算制品包紧力的大小、部位和助力中心，以选择适宜的脱模结构，并使推出力的重心尽可能与脱模阻力中心重合。
②推出制品时的着力点应力求靠近型芯以减少力臂的长度。同时其着力点也应力求在制品钢度和强度的最大部位之处，着力面积亦应尽可能大些以减少应力集中。
③着力点应力求对称、均衡，以确保推出平衡。
④推出位置应力求设在制品内表面，并且不影响装配之处；或对外观质量影响不大的部位——尤其是选用推杆推出的结构时，应当注意。
⑤结构合理，脱模可靠，运动灵活，制造简便，装卸更换和维修方便。
⑥选材合理，热处理得当，经久耐用、好用。
采用推杆顶出制品，且推杆为标准件，国家已制定了国标，由专业生产厂制造供应。4.9复位结构设计
复位就是将推出制品使之脱模的零部件回复到和睦注射时的正确位置的全过程。因此复位结构采用弹簧复位。可反复利用保证制品的正常脱落。
4.10模具冷却系统的设计
熔融塑料由注射机喷嘴射出，进入模具型腔。聚苯乙烯（PS）度成型温度为（200~250）℃，模具温度为（40~60）℃。熔料一旦进入并充满型腔后，则要求尽可能迅速地冷却固化，以便保证定型后出模。要使模具保持塑料冷却固化所需的最佳温度，必须对高温塑料带入模具的温度进行有效的调节和控制，常用且又简便的方法就是利用冷却介质水对模具进行循环冷却，将模具中多余的热量带出模外，以保持制品冷却所需的最佳温度。
为了便于加工和考虑水道位置对模具的影响因素等问题，将水道分别设置在模具零件的表面和模具零件的内部。模具零件表面可加工成半圆形。模具零件的内部则加工成圆孔最为简单方便。两水孔间的间距最小不应小于1.7d（水孔直径），最大为3d。孔的大小视其成型制品的大小，即视其模具型腔大、小而定。因此选定孔径大小定模板、动模板分别为Ф8、Ф6。
4.11模具与注射机的配合要求
模具投影的最大长度l应小于注射机模板长度L；模具的最大宽度b应小于模板拉杆外圆之间的间距B1。模具的合模高度H应大于注射机两模板间的最小间距（Hmin）。而模具开模推出制品取件时的最大开模距应小于注射机两模板间的最大开距（Hmax）。
4.11.1模具开模行程的要求
模具采用双分型面，对于双分型面模具开模行程的要求其公式为：
Smax≥H1 +H2+（5~10）+a
Smax——开模最大行程
H1——推出制品的距离+（3~5）mm
H2——制品件的长度
a——取出教导浇道凝料所需距离
4.11.2注射机最大注射量的确定
选择与模具和制品相适应得注射量能满足成型要求的注射机。
直接按注射机的最大注射质（重）量（g）计算即：
KM机max≥Ms•n+m1
M机max——注射机最大注射量（g）；
K——利用系数（0.8）；
Ms——每件塑料制品的质量（g）；
n——每模型腔数；
m1——浇口凝料的总质量（g）；
4.12塑料注射成型原理与成型过程
料斗中的塑料落入已被加热器加热的料筒和螺杆之间后，被旋转的螺杆推送至喷嘴一端，在液压缸活塞的推动下，通过螺杆将推送过程中已被加热并在摩擦、剪切作用下预塑为熔融状态、具有良好可塑性和流动性的塑料粘流体，射入正对喷嘴且已完全密合的成型模具之中，经由模具的浇注系统流入并充满型腔，再经保压冷却，固化定型后开模，取出制品，完成注射成型工艺的一次循环。
4.13模塑成型温度的调节与控制
由于模塑成型制品材料的不同，对模具成型时的模温要求也各不相同。大多数常用热塑性塑料注射成型时，均要求模具温度在40℃~60℃之间，而少数热塑性塑料成型时，则要求模温为110℃~150℃，个别塑料要求达到230℃~260℃的高温。
5.模具结构总装配图和零件工作图的绘制
模具装配总图的绘制均符合机械图国家标准，模具总图包括一些必要的尺寸，及技术要求和编写明细表。
模具零件的工作绘制也应符合国标。

参考文献
 [1] 范玉青、冯秀娟、周建华 CAD软件设计 北京航空航天大学出版社 1996.9
 [2] 评测专家组 三维CAD/CAM软件评测总结 计算机辅助设计与制造 1999(5)
 [3] 袁波、周昀、胡事民、孙家广 基于三维模型的二三维一体化设计 计算机辅助设计与制造 1998(6)
 [4] 邵东 迎接MDA规模应用的时代 SDRC中国通讯

致谢
我感谢学院给我的培养，让我学会了如何运用知识来武装自己，也让我学会了做人的真谛，使我拥有了我现在的工作。同样我也感谢轻模公司给我学习的机会，感谢韩国泰韩老师、韩瑞云韩老师等车间的各位老师给予我的各方面的培养。给我在今后的学习道路上开启了指示灯。我也感谢高宏宇老师为我修改论文，也感谢各位老师能在百忙中抽出时间参与我答辩。