车窗卡扣注塑模具设计说明书

车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 1 页 共 38 页 摘 要 . 3 . 4 第一章 绪论 . 5 题的目的 . 5 题的主要任务 . 5 题的主要要求 . 5 题的进程和步骤 . 6 内外模具发展状况 . 6 第二章 车窗卡扣 设计要求及成型工艺分析 . 8 品基本要求 . 8 件结构和形状的设计 . 8 件材料的选择 . 8 型方法及其工艺的选择 . 8 型工艺分析 . 9 塑成型工艺过程及工艺参数 . 9 第三章 选择注塑机及相关参数的校核 . 11 述 . 11 腔数量及排列方式选择 . 12 塑机选型 . 13 塑量计算 . 13 注系统凝料体积的初步估算 . 13 择注塑机 . 13 塑机的相关参数的校核 . 14 第四章 模具设计 . 16 型面位置和形式的确定 . 16 注系统设计 . 17 流道的设计 . 17 流道的设计 . 19 口的设计 . 21 车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 2 页 共 38 页 具成型零、部件结构设计和计算 . 22 型零件钢材的选用 . 22 型零件的尺寸计算 . 22 型零件的创建 . 24 型零件的结构设计 . 25 架的确定和标准件的选用 . 25 型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 . 25 模板尺寸的确定 . 27 模导向机构的设计 . 28 模推出机构的设计 . 29 件的推出机构 . 29 模力的计算 . 30 气系统的设计 . 31 度调节系统的设计 . 31 热系统和加热介质 . 31 热系统的简略计算 . 32 塑机安装尺寸的校核 . 33 具工作过程 . 34 结 论 . 35 参考文献 . 36 致谢 . 37 附录 . 38 车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 3 页 共 38 页 摘 要 本毕业设计内容是 车窗卡扣 的模具设计，通过对塑件进行工艺性分析和比较，最终设计出一副注塑模。该毕业设计从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数校核，都有详细的设计，塑料注塑成型的最大特点是成形周期短，能一次成型复杂、尺寸精密等塑料工件，对各种塑料的适应性强，生产效率高，产品质量稳定，易于实现自动化生产。注塑成型的过程是把塑料原料放入料筒中经过加热熔融塑化成为黏流态的液体，在柱塞或螺杆的高压推动下，使熔体通过喷嘴以较 高压力注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，冷却定型后，然后开模分型的成形塑件，得到塑件制品。设计中主要进行的工作首先是对塑料进行工艺性能的分析并画出零件图，以及主、分流道的设计、模具型腔的分布并要画出它们的零件图，模架的选择和校核、注塑机的选取和校核等，最重要的一部分是对模具结构中型腔、型芯各径向和高度尺寸的计算过程，这些的设计过程要查阅大量的资料，并要对模具进行装配和试模，对其中出现的问题对模具进行改进，直到最后的零件符合设计要求。 关键词 ： 车窗卡扣 ; 注塑模具 车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 4 页 共 38 页 he of is of of an of of of of of of is by to a as of is to of of is to of in or is a is of in to so of to of as of is of of to of to in of to 窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 5 页 共 38 页 第一章 绪论 题 的目的 塑料 模毕业设计是在课程设计的基础上，通过了毕业实习，在毕业之前进行的 最后一个实践教学的训练环节，其主要目的 ： 1、 通过对该零件的注塑模具设计，能全面复习和巩固塑料模具的设计知识，了解各类塑料材料的性能，提高综合运用理论知识解决实际问题的能力。 2、 通过计算机辅助设计软件，使学生初步掌握采用二维和三维软件进行注塑模具设计的基本方法和技巧。 3、 通过英文翻译，提高学生运用英语的能力。 题的主要任务 1、完成课题的前期准备工作，撰写课题报告 1 份。 2、完成规定的英文文献【 1】翻译工作，译文质量达到要求。 3、用 (或 件完成模具结构设计。 4、总结课题成果，撰写设计论文。 5、将设计图存盘并打印主要图纸。 题的主要要求 1、 图纸工作量应不少于 3 张 面，均为 图。 2、说明书字数不少于 字，并有中英文摘要及关键词。 3、外文资料，要求是一篇完整的外文科研论文，或是外文著作中的一个完整章节，且不得少于 12000 个外文字符。 车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 6 页 共 38 页 题的进程和步骤 表 1题的进程和步骤 设计准备 1、 明确设计任务，阅读塑料模具设 计相关资料。 2、 完成成型工艺分析（分析塑件在模具中的成型位置，分型面和型腔数量的确定）。 3、 初绘模具装配草图。 理论分析与计算 绘制成型零件工作图 1、 注塑机的选择和校核。 2、 模架的选择等。 3、 浇注系统形式和浇口的位置选择和设计。 4、 成型零件的设计。 5、 脱模推出机构的设计。 6、 合模导向机构的设计。 7、 排气系统和温度调节系统的设计。 编写设计说明书 整理和编写设计计算说明书。 绘制三维图形 完成整套注塑模具图形的二维和三维绘制。 设计总结及答辩 进行设计总结，完成答辩准备工作 。 内外模具发展状况 近年来，我国塑料 模具发展迅速。目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为 30%，在模具进出口中的比重高达 50 70%。随着中国机械、汽车、家电、 电子信息和建筑建材等国民经济支柱产业的快速发展，这一比例还将持续提高。据介绍，制造一款普通轿车约需 200 多件内饰件模具，而制造保险杠、仪表盘、油 箱、方向盘等所需的大中型塑料模具仅约 50%能够满足。而塑料建材大量替代传统材料也成为所趋，预计 2011 年全国塑料门窗和塑管普及率将达到 30%50%，塑料排水管市场占有率将超过 50%，这些都会大大增加对模具的需求。罗百辉表示，模具市场 的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中， 塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比将逐步提高。 “十一五 ”期间，我国模具经历了快速发展，尽管 2008 年下半年，我国模具国内外市场也受到国际金融危机的冲击。据国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责 人罗百辉介绍，冲击主要来自消费类和投资类产品市场的紧缩。特别是这些产品国外市场的紧缩，使产品出口受阻，因而一度使用于生产这些产品的模具订单大量减 少、取消或推迟，部分国家和地区还对我国出口产品实施反倾销限制，甚至有的企业因产品无出路而倒闭停业。这种情况只是 局部片面的，由于模具行车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 7 页 共 38 页 业受的影响相 对滞后，中国模具反而成了世界模具行业复苏的领头羊。 2010 年我国模具市场产需两旺，增长幅度又迈上了 2 位数，全国模具总销售达到 1120亿元左右，比 上年增长近 15%。其中模具出口的发展速度高于整个行业的总体发展速度，并首次实现外贸顺差 “十二五 ”规划最重要的是要把握好指导思想和明确总任务：坚持科学发展观，以结构调整为主线，以技术进步为依托， “好 ”字当头，创新驱动，搞好信息化与工 业化的融合，以提高行业整体实力和企业核心竞争力为主要目标，深化改革，开拓市场，苦练内功，着力转变 发展方式，提升软实力，更好地为提高装备制造业总体 水平，为中国实现低碳经济和国防现代化服务，为中国模具行业步入世界模具强国奠定坚实的基础。 目前，我国模具工业地域特点明显，主要表现为：东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，约 占全国模具产值的 2/3 以上。塑料模具与模具整个行业的地域分布相似，浙江、江苏、广东塑料模具位于全国前列，其产值在全国模具总产值中的比例达到 70%。可以看出， 2008 年前 5 个月，广东、江苏、元，占 整个行业产值的 具有很强的区域优势。 车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 8 页 共 38 页 第二章 车窗卡扣 设计要求及成型工艺分析 品基本要求 最大几何尺寸： 用环境：室内， 10 80 材料 性能： 机械性能好。 精度等级：一般 （ 4 级） 。 外观要求：外表 透明 光泽性好，无成型缺陷。 其他要求 ： 无色透明 ， 具有一定的机械强度 ， 优异的抗冲击性 ， 且还应具有较好的流动性，以满足成型要求。 件结构和形状的设计 根据塑件产品图纸，用 件进行 车窗卡扣 的三维建模。三维实体模型更加直 观的表现了产品的造型，可以从各个角度对模型进行观察，软件可以测量并根据三维模型数据使用 析模块 塑料顾问进行熔体的充模仿真，可以验证模具结构的正确性，还可以进行拔模检测。塑件如图 2示。 件材料的选择 此塑件 车窗卡扣 用作包装，故首先必须具光泽的外观，优异抗冲击性 。因此， 进行材料方面性能的比较，即通过力学性能、热性能、电气性能、成型性能、化学性能和经济性能等多方面比较，选出最适合成型此 车窗卡扣 的塑料。 材料最终选定为 具有优异的电绝缘性、延伸性、尺寸稳定性及耐化学腐蚀性，较高的强 度、耐热性和耐寒性；还具有自熄、阻燃、无毒、可着色等优点，大规模工业生产及容易加工 、 模塑周期短 的特性也使其价格极其低廉。 型方法及其工艺的选择 根据塑件所选用的材料为 据塑件的外形特性和使用要求，选择最佳的成型方法就是 注塑 成型。 车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 9 页 共 38 页 2件尺寸图 型工艺分析 1、 外观要求 此塑件为中厚 壁壳体类塑件，外形为矩形，较规则。要求塑件表平整光滑，无翘曲、皱折、裂纹等缺陷，防止产生熔接痕。 2、 精度等级 此塑件对精度要求不高，采用一般精度 4 级。 3、 脱模斜度 该塑件平均壁 厚约为 1脱模斜度可知在 2030。 流动性差 ，为使 注塑 充型流畅，取其脱模斜度为 30。 塑 成型工艺过程及工艺参数 混料 干燥 螺杆塑化 充模 保压 冷却 脱模 塑件后处理 车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 10 页 共 38 页 1、 料的干燥。 判断水含量是否合格，看空注射的料条情况，物料通过塑化后的喷嘴流出来的料条应时均匀无色，无银丝和气泡的细条；否则是干燥不完全。 原材料要求严格保管，以防止受潮，在高温下聚碳酸酯对微量水份非常敏感，干燥温度一般为： 110 120间为宜。 2 至 4 小时干燥，要求含水量低于 2、注塑成型 时各段温度。 有明显的熔点，注射成型温度范围从 240 310均能注射成型，超过320则开始分解。加工时，调节温度比调节压力更为有效。一般为了让塑料渐渐的熔融，在料管后段和进料区设定较低的温度。而在料管前段设定较高的温度。但若螺杆设计不当，或者 L/D 值过小，逆向式的设计，高温就比较好。 度相关工艺参数表 2列 。 表 2艺参数表 工艺参数 通用型 筒后段温度 / 230250 料筒中段温度 / 240280 料筒钱段温度 / 250310 喷嘴温度 / 220240 模具温度 / 80120 3、注塑压力。 注射压力视制品的形状和尺寸而设定，注塞式注射机一般为 100160杆式注射机为 70140 融的黏度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯低，在注塑时要采用较高的注塑压力。但并非所有的 件都要施用高压，考虑到本塑件不大，结构不算非常复杂、厚度适中，可以用中等的注塑压力。注塑过程中，浇口封闭瞬间型腔内压力大小决定了塑件的表面质量及银丝状缺陷的程度。压力过小，塑件收缩率大，与型腔表面脱离接触的机会大，制件表面容易雾化。压力过大，塑料与型腔 表面摩擦作用强烈，容易造成粘模。 4、注塑速度 注射速度最好采取多级注射，采用：慢 中 慢的方法。 车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 11 页 共 38 页 料采用中等注塑速度效果较好。当注塑速度过快时，塑料易烧焦或分解析出气化物，从而在制件上出现熔接痕、光泽差及浇口附近塑料发红等缺陷。但矩形合为中厚制件，且浇口类型为点浇口，故又要保证有足够高的注塑速度，否则塑料熔体难以充满型腔。 5、模具温度 模温过低，制作容易产生应力集中，造成开裂，模具温度要求 70 110。高模温可提供较佳的表观，残留应力也较少，且对较薄或细长的成型品也较易填满，适当提高模具温度有 利于脱模，提高产品质量。但低模温则能缩短成型周期。 聚苯乙烯加工困难，宜取高料温、模温（对耐热、高抗冲击和中抗型树脂，料温更宜取高），料温对物性影响较大、料温过高易分解（分解温度为 320左右，与在料筒中停留时间长短有关，比聚苯乙烯难分解），对要求精度较高塑料件模温宜取 70 100，要求光泽及耐热型料宜取 100 120。 车窗卡扣 属中小型制件，形状比较规则，由于，模具温度要求高取 90 120，需对模具加热。 6、制品后期处理 制品置于烘干箱后开始保温 1020续开温至 120125时，保温3040后慢慢冷却至 60。 7、料量控制 注塑机注塑 料时，其每次注塑量仅达标准注塑量的 80%。为了提高塑件质量及尺寸稳定，表面光泽、色调的均匀，注塑量选为标准注塑量的 50 为宜。 通常要确保注塑机生产条件及参数有一个很宽的范围，使大多数的产品和生产能力要求包含这个范围内，并且在调整确定这个范围的过程时尽量按常规的工艺流程，这种生产条件范围愈大，生产过程愈稳定，使注塑产品愈不容易受到生产条件的改变而产生明显的质量降低。 第三章 选择注塑机及相关参数的校核 述 在对 车窗卡扣 进行材料选定、零件工艺性分析、成型工艺过程分析和工艺参数大致选定的基础上，根据塑件批量大小和精度要求就可确定型腔数量和排列方车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 12 页 共 38 页 式，根据模具所需注塑量就可以确定注塑机的型号及安装尺寸的确定。 腔数量及排列方式选择 此 车窗卡扣 属中小型塑件，形状比较规则，精度要求为一般，且为批量生产，考虑到经济效益和生产效益，并结合模具的结构，防止模具结构过于复杂，初步拟定采用一模十六腔，模仁尺寸定为 43 27 22，这样模仁强度足够，如图 3图 3件外形尺寸 车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 13 页 共 38 页 图 3件体积分析 塑机选型 塑 量计算 通过 模分析，如图 3示，塑件体积 v=塑件质量 密度为 流道凝料的质量 是个未知数，可按塑件质量的 来估算。从上述分析中确定为一模 十 六腔，所以注塑量为： m=16 v=m/p= 浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确数值，但是可以根据经验按照塑件体积的 倍来估 算，由于本次采用一模六腔流道长并且稍微复杂，因此浇注系统的凝料按照塑件体积的 来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积（即浇注系统的凝料和一个塑件体积只和）为 v 总 = = 选择注塑机 根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总量 v 总 =结合车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 14 页 共 38 页 式（ 4有： v 总 /据以上的计算，初步选定公称注塑量为 30塑机型号为 式柱塞式注塑机，其主要技术参数参见 表 3 表 3塑机主要技术参数 注塑 压力 50塑 行程 60 螺杆转速 r/0140r/塑 时间 s 模力 N 9105 最大成型面积 360 模板最大行程 00 模板最大厚度 00 模板最小厚度 00 拉杆空间 60360 喷嘴球半径 2 喷嘴孔直径 定位圈尺寸 00 塑 机的相关参数的校核 1、注塑压力校核 由第二章 可知，使用螺杆式注塑机，所需注塑压力为 70140这里取00塑压力安全系数 里取 ： 100=130p 公 所以 ，注塑机注塑压力合格。 2、锁模力校核 塑件在分型面上的投影面积 A 塑 ， 则 A 塑 = =358 浇注系统在分型面上的投影面积 A 浇 ，即流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积 A 浇 数值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。 A 浇 是每个塑件在分型面上的投影面积 A 塑 的 。由于本设计流道设计稍微复杂，分流道相对较长， 因此流道凝料投影面积可以适当取大一些。这里取 A 浇 = 。 车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 15 页 共 38 页 塑件和浇注系统在分型面上的总的投影面积 A 总 ，则 A 总 =n（ A 塑 A 浇 ） =n（ A 塑 + ） =1 =16 358=8592 模具型腔内的胀型力 F 胀 ，则 F 胀 =A 总 p 模 =8592 35N=300720N=301中， p 模 是型腔的平均计算压力值。 p 模 是模具型腔内的压力，通常取注塑压力的 20 40，大致范围是 2540于粘度较大的精度较高的塑件制品应取较大值。 流动性差，中等粘度塑料及有精度要 求的塑件，故 p 模取 35 查表 3得该注塑机的公称锁模力 F 锁 =900模力安全系数为里取 胀 = =30161F 锁 所以，注塑机锁模力合格。 对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。 车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 16 页 共 38 页 第四章 模具设计 通过理论设计，计算机分模和浇口位置计算机模拟相结合的方法，最终确定成形零件工作尺寸和模具的结构形式。 型面位置和形式的确定 在塑件设计阶段， 就应考虑成型时分型面的形状和位置，否则无法用模具成型。在模具设计阶段，首先就要确定分型面的位置和浇口的形式，然后才能确定模具的结构。分型面设计是否合理，对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。因此，分型面的选择是注塑模设计中的一个关键因素。 分型面选择原则： 1、分型面位置应设在塑件脱模方向最大的投影边缘部位。 2、分型线不影响外观。 3、确保塑件留在动模一侧，有利于推出且推杆痕迹不显露于外观面。 4、确保塑件质量， 尽量避免形成侧孔和侧凹。 根据分型面的选择原则及该塑件的结构形式，该塑件的 水平主分型面可以如图 4示，分型面选择在产品的顶部，增加了塑件外观美，成型表面能镀洛车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 17 页 共 38 页 抛光处理，表面粗糙度 到 米。为了提高塑料制件的透明度，克服塑件表面产生气束、云雾、溶解痕等缺陷，应在流程末端开设排气槽，并在相邻两型腔之间设有储气室。 图 4型面的位置及形式 注系统设计 浇注系统是指注塑模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道，它的作用是将塑料熔体顺利的充满型腔的各个部位。具有传质、传压和传热的功能，正确设计浇注系统对获得优质的塑件极为重要。注塑成型的基本要求是 在合适的温度和压力下使足量的塑料熔体尽快充满型腔，影响顺利充模的关键之一就是浇注系统的设计。 浇口形式的选择就决定了流道系统，而流道系统又决定了模具的结构形式。本设计采用本设计若采用侧浇浇口，就可以采用单分型面模来成型，模具结构比较简单。浇口开在塑件的侧面，对塑件外观有一定的影响，另外塑料熔体流程比较长，在浇口对面容易产生熔接痕，对塑件质量有一定的影响。若采用潜伏式浇口的全自动注塑模具结构，就可以实现全自动操作及自动切断浇口，同时也可以相对减少塑料熔体流程。因此本套模具采用一模十六腔、潜伏式浇口设计。主流道 、分流道、浇口的设计见下。 流道的设计 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注塑机喷嘴注塑出的熔体车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 18 页 共 38 页 导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。其顶部设计成半球形凹坑，以便与喷嘴衔接，为避免高温塑料熔体溢出，凹坑球半径比喷嘴球头半径大 1果凹坑半径小于喷嘴球头半径则主流道凝料无法一次脱出。避免溢料并且防止衔接不准而发生的堵截现象。由于主流道与注塑机的高温喷嘴反复接触和碰撞，所以设 计成可拆卸更换的浇口套。其关系如图4示。 图 4嘴与浇口套尺寸关系 1、 主流道尺寸 (1) 主流道小端直径： d=注塑机喷嘴直径 （ ） =4（ ），取d=52) 主流道球面半径： 塑机喷嘴球半径 12） =12+（ 12），取 33) 球面配合高度： h=35 h=44) 主流道长度： 尽量小于 60标准模架结合该模具的结构，取65) 主流道大端直径： D=d+2+2 40 锥角 为车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 19 页 共 38 页 12，这里取 1） (6) 浇口套总长： L=L0+h=46+4=50、 浇口套的形式及其固定 主流道村套为标准件可选购。主流道小端入口处与注塑机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求严格，因而在模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便于有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理，设计中常采用碳素工具钢（ ，热处理硬度为 5055套和定位圈设计成分体式结构。如图 4示。 图 4流道衬套的固定形式 1 2 3流道的设计 (1)分流道的布置形式 在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度降低，同时还要考虑减少分流道的容积和压力平衡，因此采用平衡式分流道。 (2)分流道的长度 由于流道设计复杂，根据十六个型腔的结构设计，分流道较长，故设计时应尽量取小一些。第一级单边分流道长度 1分L =43第二级单车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 20 页 共 38 页 边分流道长度 2分L =73 (3)分流道的当量直径 因为该塑件的质量 1塑m =8=200g，2塑m =4=200g 根据式 (4分流道的当量直径为： 1分D = 1 443 分D = 1 473 4)分流道的截面形状 常用的分流道截面形状有圆形、梯形、 U 形、六角形，为了便于加工和凝料的脱模，分流道大多设计在分型面上。本设计采用圆形，使热量损失较小。 (5)分流道截面尺寸 由于采用圆形截面，分流截面直径等于其当量直径。分别为： 1分D =3.4 2分D = (6)凝料体积 凝料体积 332222111 分分分分分3332222 分分分 (7)校核剪切速度 1、确定注塑时间：查表 4取， t= 2、计算分流道体积流量： 311 塑分分 322 塑分分 3、由式 4得剪切速率： 131333111 q 分分 车窗卡扣 塑模具设计 需要 图纸 77764463 第 21 页 共 38 页 131333222 q 分分 该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率 105 之间，所以两段分流道内熔体剪切速率都合格。 (8)分流道的表面粗糙度 分流道的表面粗糙度要求不是很低，一般取可，此处取 由于流道截面为圆形，没有脱模斜度。 口的设计 浇口 是连接流道与型腔之间的一段细通道。它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的影响很 大。该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求高，采用一模十六腔注射，为了便于调整冲模时的剪切速率、封闭时间和实现全自动操作及自动切断浇口，因此采用潜伏式浇口。开设在分型面的上方，从型腔的边缘进料，相对侧浇口减少了熔体的流程。 (1) 潜伏