毕业设计（论文）-汽车空调拔叉注射模拟及其模具设计.doc

全套图纸加扣 3012250582 第 25 页1 绪论1.1课题的背景及目的模具是工业生产的基础工艺装备。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。现代工业的飞速发展为素有“工业之母”美誉的模具工业带来前所未有的发展机遇，而模具材料的应用在模具制造中起举足轻重的作用。塑料，作为重要的模具材料之一，随着家电、汽车、电子、电器、通讯产品的迅猛发展而得到更为广泛的应用。塑料模具，成为时下模具品种之“关键词”。近年来,我国塑料模具业发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占30%左右。当前，国内塑料模具市场以注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。我国国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，仅汽车行业将需要各种塑料制品36万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量己超过3000万台。家电行业近期家电业所需模具量年增长率为10%。一台电冰箱约需模具350副，价值约400万元；一台全自动洗衣机约需模具200副，价值3000万元；一台空调器仅塑料模具就有20副，价值150万元；单台彩电大约共需模具140副，价值约700万元。则仅彩电模具每年就有约28亿元的市场。随着家电市场竞争的白热化，外壳设计成为重要的一环，对家电外壳的色彩、手感、精度、壁厚等都提出新要求。业内人士普遍认为，大型、精密、设计合理（主要针对薄壁制品）的注塑模具将得到市场的欢迎。在未来的模具市场中，塑料模具在模具总量中的比例将逐步提高，且发展速度将高于其他模具。塑料具有可塑性强，密度小，比强度高，化学稳定性高，外观多样的特点，因而受到越来越多的厂家及人民的喜爱，塑料制品几乎已经进入一切工业部门及人民日常生活的各个领域。汽车空调机骨架是日常生活中十分常见和常用的制品，选择空调机骨架是因为它的结构包含了常见塑料模具的各个部分，能达到综合训练自己设计水平的目的，能充分做到理论结合现实生活的实际情况，我们能做到同时站在生产方和使用者的角度来考虑产品的设计，可以结合自己对产品使用性能的一些需求来改进产品的设计方案，使产品模具设计更具实际意义。1.2国内外发展状况随着汽车工业的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，汽车开始走进千家万户。人们在一贯追求汽车安全性、可靠性的同时，如今也更加注重对舒适性的要求。因而，空调系统作为现代轿车基本配备，也就成了必然。目前，汽车空调已经广泛应用在现代汽车上。它不仅可以改善驾驶员的工作条件，提高其工作效率和驾驶安全性，同时还可以提高汽车等级，改善汽车的乘坐舒适性。汽车空调不再是一种奢侈品，而是汽车现代化的重要标志之一。目前发达国家乘用车空调安装率已达90%以上，而且大多数采用自动控制。我国虽然起步较晚，但近年来发展也很快。近年来环保和能源问题成为世界关注的焦点，也成为影响汽车工业发展的关键因素。各种替代能源动力车的出现为汽车空调业提出了新的课题与挑战。随着我国国民经济水平的日益提高及汽车工业的飞速发展，汽车正逐步进入家庭，在近几年汽车保有量急剧增加的同时，人们对汽车舒适性的要求也越来越高了。汽车空调装置作为汽车舒适性的一个重要方面，在汽车上已经相当普及1。我国汽车空调的安装随着汽车工业的发展已达到100%的普及型，空调已成为现代汽车的一项基本配备，给汽车空调的使用与维修带来了新的挑战。论文最后以汽车空调的故障检修的方法，对汽车空调系统的在深入探究，已达到对汽车空调系统的了解，并运用在实际工作中。在此背景下，如何更深入地认识塑料模具的发展状况并把握其市场走向，成为重要课题。而站在塑料制件模具的设计生产去探求此课题的实质与内涵，成为最佳视角。2 塑件的结构工艺分析 汽车空调上的塑件种类很多。图 2.1 所示为汽车空调拔叉类塑件，该塑件是汽车空调内外循环系统中的一个重要零件，其结构较为复杂。设计要求大批量生产。图 2.1汽车空调拔叉塑件零件图2.1 塑件的材料选择及分析 塑件材料选用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS塑料），是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。ABS无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。从使用性能上看，该塑料具有极好的抗冲击强度，有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。从成型性能上看，该塑料在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。在要求塑件精度高时，模具温度可控制在50-60，而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60-80。2.2 估算塑件的体积和质量按照图2.2可对塑件按图示尺寸近似计算： V总=3.1419217=19270.18 mm3 V1 =3.149.526=1700.31 mm3 V2 =3.14(192-112)6=4521.6 mm3 V3 =3.14(192-9.5)28=6801.25 mm3 V4 =3.148211=2210.56 mm3所以塑件的体积为V=19270.18-1700.31-4521.6-6801.25-2210.56=4036.46mm3=4.04 cm3塑件质量为Gs =V=1.064.04=4.2824 g式中为塑料密度(ABS的密度=1.04-1.07g/cm3)图 2.2汽车空调拔叉塑件体积计算分割图2.3 分析塑件的成型工艺参数 干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为80-90C下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。 熔化温度：210-280C；建议温度：245C。 模具温度：25-70C。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。 注射压力：500-1000KN。 注射速度：中高速度。 3 确定模具结构方案3.1脱模原理该模具采用斜导柱抽心机构来实现垂直分型动作。锁紧锲与定模板做成整体，确保凹模滑块4的定位锁紧。定模板和滑块上都开设了冷却水道，模具冷却比较均匀，缩短了生产周期。 图3.1抽芯机构结构图 图3.2模具分型面模具分流道与侧浇口开设在垂直分型面IIII上，并由凸翼腔底进料。开模时，II分型面分型，斜导柱5带动凹模滑块4做IIII垂直分型面分型。最后，由推板10推出塑件制品。3.2 确定型腔数目及布局形式该塑件在注射时采用一模二件，即模具需要二个型腔。综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素拟采取图图3.3所示的型腔排列方式。3.3 选择分型面确定分型面位置如图3.3图3.3分型面位置3.4确定浇注系统与排气系统3.4.1 浇注系统形式采用普通浇注系统，由于二型腔模，必须设置分流道，用潜伏式浇口形式从零件内部进料，利用分型面间隙排气。3.4.2 主流道设计根据塑料模具设计手册初步得XSZ60型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端孔径：d0=4 mm；喷嘴前端球面半径：R0=12 mm；根据模具主流道与喷嘴的关系： R=R0+(1-2) mm； d= d0+(0.5-1) mm；取主流道球面半径：R=13 mm；取主流道的小端直径：d=5 mm。为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为2-6，取4，经换算得主流道大端直径为D=8 mm。3.4.3 分流道设计1、分流道的形状和尺寸分流道的形状和尺寸应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速度、分流道的长度等因数来确定。本塑件的形状不复杂，熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的形状长度较短，为了便于加工起见，选用截面形状为半圆形分流道，查表5-40(塑料模具设计手册)得R=2.5 mm2、分流道的表面粗糙度由于分流道与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度要求不太低，一般Ra取1.6m左右，这可增加对外层塑料熔体的阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。3.4.4 浇口的设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用潜伏式浇口较为理想。设计时在模具结构上采取瓣合式型腔，潜伏式浇口的锥角取1020。查塑料模具设计手册选尺寸为直径1 mm,试模时修正。3.4.5 排气系统的设计该模具为小型模具，可利用分型面间隙排气，该分型面位于熔体流动的末端。3.5 选择推出方式选择推出机构：该塑件为簿壁塑件，综合各个因素，选定为推板推出机构。为了防止推板刮伤凸模，推板内孔应比凸模成型部分大0.20 mm0.25 mm，外，将凸模和推板的配合做成锥面，以防止因推板偏心而出现飞边，其单边斜度10左右为易。3.6模具加热与冷却方式该模具采用电热丝加热，用水冷。4 模具设计的有关计算4.1型芯和型腔工作尺寸的计算查塑料模设计手册可得ABS塑料的收缩率：0.3%-0.8%；平均收缩率：S=（0.3%+0.8%）/2=0.55%。4.1.1 型腔径向尺寸的计算：38：（Lm）+0z=（1+0.0055）38-0.263/4+00.26/3=38.01+00.08722：（Lm）+0z=（1+0.0055）22-0.223/4+00.22/3=21.96+00.07319：（Lm）+0z=（1+0.0055）19-0.223/4+00.22/3=18.94 +00.0731.5:（Lm）+0z=（1+0.0055）1.5-0.123/4+00.12/3=1.42 +00.04型腔深度的计算：（Hm）+0z=（1+0.0055）8-0.162/3+00.16/3=7.94+00.053（Hm）+0z=（1+0.0055）6-0.142/3+00.14/3=5.94+00.047（Hm）+0z=（1+0.0055）1.5-0.122/3+00.12/3=1.43+00.044.1.2 型芯径向尺寸的计算：16：（Lm）-0z =（1+0.0055）16+0.203/4 -00.20/3=16.24-00.06719：（Lm）-0z =（1+0.0055）19+0.223/4 -00.22/3=19.27-00.0731.5：（Lm）-0z =（1+0.0055）1.5+0.123/4 -00.12/3=1.6-00.04 型芯高度的计算：（hm）+0z=（1+0.0055）6+0.142/3 -00.14/3=6.13-00.047（hm）-0z =（1+0.0055）11+0.182/3 -00.18/3=11.18-00.064.2 侧壁厚度与底板厚度的计算4.2.1 侧壁厚度：该型腔为整体式。因此，型腔的强度和刚度按整体式进行计算。由于型腔壁厚计算比较麻烦，也可以参考经验推荐数据。查塑料成型工艺与模具设计型腔侧壁厚取=20 mm。4.2.2 推板厚度H=0.74 pr4/E) 1/3 由E=2.1105MPa，可取制品轴向尺寸公差的1/10，取=0.03 mm，p取30Mpa。H=(0.74300.84 /2.11050.00003) 1/3 =1.13 cm 16mm。4.3 斜导柱等侧抽芯有关计算4.3.1 斜导柱的设计斜导柱的倾斜角取22.5；Ft=2rESLf/(1+m+k)(1+f)；Ft脱模力（推出力）（N）；E塑料弹性模量（N/cm2，ABS塑料为1.82.9105N/cm2之间，取2.0105 N/cm2）；S塑料的平均成型收缩率（mm/mm）；L包容凸模的长度（cm）；f塑料与刚的摩擦系数（ABS塑料取0.2）；m塑料的帕松比（取0.3）；k=2r2/(t2+2tr) （t为塑料平均壁厚）；t=塑料平均壁厚(cm)；r圆柱半径(cm)；2Ft=221.92000000.00551.70.3/（1+0.3+5.87）（1+0.2） =1393.97（N）。查塑料成型工艺与模具设计，取Fw=10KN得d=16mm4.3.2 斜导柱的计算在斜导柱的设计中斜导柱采用了理论上最佳的斜角：22.5，直径取16 mm。先计算抽心距：S抽=(R2-r2) 1/2+(2-3) mm其中：R塑件的大圆盘半径 r塑件的最小的腰部外圆半径S抽=(192-9.52) 1/2+(2-3) 16.45+(2-3) =19 mm然后在CAD里根据抽心距算出其长度，如图4.1所示图 4.1斜导柱其强度校核：F弯=F抽/cos其中：F弯斜导柱所受的弯曲力（N），F抽抽拔力（N）， 斜导柱的斜角F弯=F抽/cos=1393.97/cos22.5=1508.8N ， F弯Fw，所以斜导柱强度合格。4.3.3 斜滑块的设计 斜滑块结构如图4.2所示。 图4.2斜滑块4.3.4 锲紧块的设计本模具采用锲紧块与定模板制成一体的整体式结构。如图4.3所示图4.3锲紧块4.3.5 导滑条的设计导滑条的设计如图4.4所示图4.4导滑条斜滑块的导滑长度不能太短，一般应保证滑块在完成抽拔动作后，留在导滑条中的长度不小于有效长度的2/3，经计算，该滑块在完成抽拔动作后留在导滑条中的长度为47.5mm，总的有效长度为65.5mm，所以导滑条的长度足够。4.4 冷却与加热系统该模具采用电热丝加热，冷却方式为风扇冷却。 5 注射机及模架的选择为了方便加工热处理，其模具型腔可分为两部分。如图5.1所示图5.1模具型腔结构5.1 初选注射机5.1.1 浇注系统设计单件塑件重量 Ms=4.2824 g注射机额定注射量Gb，每次注射量不超过最大注射量的80% 即 n=(0.8GbGj)/Gs 式中n型腔数 Gj浇注系统重量(g) Gs塑件重量(g) Gb注射机额定注射量(g)浇注系统估算结果：V1=1/3(42-1.52）40=575.7mm3 V2=4210=602.88 mm3 2V3=23215=847.8mm3 Vj=575.7+602.88+847.8=2026 mm3=2.026 cm3浇注系统重量Gj=2.0261.18=2.39 g设n=2 则得： Gb=（n Gs+ Gj）/0.8 =（24.2824+2.39）/0.8g=14 g总质量： M=14g满足注射量： V机 V塑件/0.80式中 V机额定注射(cm3)； V塑件-塑件与浇注系统凝料体积和（ cm3）； V机=V塑件/0.8=10.106/0.8 cm3=12.6325 cm3；或满足注射量 M机 M塑件/0.8 M机=M塑件/0.8=14/0.8=17.5g。5.1.2 注射压力：P注 P成型查塑料模具设计手则 ABS塑料成型时的注射压力 P 成型=106281Mpa。锁模力： P锁 pF式中，p塑料成型时型腔压力ABS塑料的型腔压力，取 p=30 Mpa；F 浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和分型腔及浇住引流及型腔在分型面上的投影 面积。F=(28502+2102+387.22)mm2=1874.36mm2pF=301874.36=56230.8N 56.23KN根据以上分析与计算,根据塑料注射机技术规格塑料成型工艺与模具设计选用XSZ60型注射机。注射机XSZ60有关技术参数如下:模板最大开合模行程 ： 180mm；模具最大厚度 ： 200mm；模具最小厚度 ： 70mm；喷嘴圆弧半径 ： 12mm；喷嘴孔直径 ： 4mm； 动、定模板尺寸 ： 330mm440mm； 拉杆空间 ： 300mm。5.2 选用标准模架根据以上分析计算型腔尺寸及位置尺寸可确定模架的结构形式和格。查塑料成型工艺与模具设计选用：A4型(GB/T12556-90)定模底板厚： 20 mm；定模板厚： A=32 mm；滑块厚度： 17 mm；推板厚度: 16 mm；动模板厚: B=25 mm；动模垫板厚： 32 mm；垫块厚度: C=50 mm；下模座厚： 20 mm；模具厚度：H模=A+B+C+20+16+32+20=195mm； 模具外形尺寸： 160200195mm。6 校核注射机6.1 注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核 由于在初选注射机和标准模架时是根据以上四个技术参数及计算壁厚等因素选用的，所以注射量、锁模力、注射压力、模具厚度不必进行校核，已符合所选注射机要求。6.2 开模行程的校核 注射机最大行程S2h件+h浇+(510) h件塑料制品高度(mm)； h浇浇注系统高度(mm)。 2h件+h浇+(510)=217+40+10=84 mm故满足要求。6.3 模具在注射机上的安装 从标准模架外形尺寸看小于注射机拉杆空间，并采用压板固定模具，所以选注射机规格满足要求。7 推出机构的设计7.1推件力的计算 Ft=2rESLf/(1+m+k)(1+f)Ft脱模力（推出力）（N）；E塑料弹性模量（N/cm2，ABS塑料为1.82.9105N/cm2之间，取2.0105 N/cm2）；S塑料的平均成型收缩率（mm/mm）；L包容凸模的长度（cm）；f塑料与刚的摩擦系数（ABS塑料取0.2）；m塑料的帕松比（取0.3）；k=2r2/(t2+2tr)； t=塑料平均壁厚(cm)；r圆柱半径(cm)；2Ft=221.92000000.00551.70.3/（1+0.3+5.87）（1+0.2） =1393.97（N）。7.2 推杆的设计7.2.1 推杆的强度计算 查塑料模设计手册之二得d=（） d圆形推杆直径cm；推杆长度系数0.7；l推杆长度cm；n推杆数量； E推杆材料的弹性模量N/(钢的弹性模量E=2.1107N/)； Q总脱模力；d=（）= 0.193 cm=1.93mm ，取6mm。7.2.2 推杆压力校核查塑料模设计手册= 取320N/mm 推杆应力合格，硬度50-65HRC7.3 推板强度计算推板选用45钢，允许变形0.3mm。查塑料模设计手册得： H=0.54L() H推板厚度cm ； L推杆间距cm ； Q总脱模力 ； B推板宽度cm ； E钢材的弹性模量N/ (钢的弹性模量E=N/) ； y推板允许最大变形量cm ； H=0.546.4()=3.95 mm 16 mm ； 所以推板强度合格。 8 连接件的选用8.1 销钉的选用:由于连接的各种板料比较大所以销钉选用35号钢,热处理硬度28-38HRC销 GB/T 117 16 x 50 :参考圆柱销系列.8.2 螺钉的选择:1). 定模紧固螺铨的选用 定模底板的厚度和定模板的总长为60mm；所以选用的螺铨型号为: GB/T 5782 M20 X 40。2). 动模紧固螺铨的选用 动模底板,垫块,动模支撑板和动模板的总长度为185mm；所以选用螺铨的型号为:GB/T 5782 M X 140。3).连接滑块螺钉的选用根据所有连接的定位块和倒滑槽的长度这里选用 GB/T 5782 M12 X 60。9 模具的装配9.1 定模的装配将定模板平放在平台上，先将型腔放进去，再把四根斜倒柱，四个锲紧块和八个型腔拼块敲入指定的位置，把上模板放上去，对准好倒套孔和浇口套孔，把倒套和浇口套敲进去，订上销钉，最后将浇口套螺钉，定模螺钉旋上紧固，完成装配。9.2 动模的装配把动模板倒放在平台上，先将四个侧滑块放进倒滑槽，把定位块拧好，装上弹簧螺钉将滑块固定好，在型芯放进去，再放入型芯拼块和四个倒柱。放上动模板，对准好各种孔位后放上推杆定位板后把拉料杆，推件杆放到其位置，再将垫块对准各种孔位放上去，再将下模板放上把螺钉旋上即可，然后把动模翻过来，把定模倒套对准倒柱放进去。整套模具装配完成。最后检验，试模。9. 3 模具装配图绘制模具结构总装图主视图如图9.1所示 图9.1 模具总装图主视图模具结构总装图俯视图如图9.2所示1.定模顶板 2.定模板 3.斜导柱 4.推板 5.动模板 6.动模底板 7.推杆 8.垫块 9.内六角螺钉 10.支撑板 11.推杆支撑杆 12.推杆固定杆 13.型芯 14.斜滑块 15.内六角螺钉图9.2 模具总装图俯视图结 论 塑料工业是当今世界上最快的工业门类之一，对于我国而言，它在整个国民经济的各个部门中发挥了越来越大的作用。我们大学生对于塑料工业的认识还是很肤浅的，但是通过这次塑料模具毕业设计，让我们更多的了解有关塑料模具设计的基本知识，更进一步掌握了一些关于塑料模具设计的步骤和方法，对塑料模有了一个更高的认识。这对我们在今后的生产实践工作中无疑是个很好的帮助，也间接性地为今后的工作经验有了一定的积累。 塑料制品成型及模具的设计还是个专业性、实践性很强的技术，而它的主要内容都是在今后的生产实践中逐步积累和丰富起来的。因此，我们要学好这项技术光靠书本上的点点知识还是不够的，我们更多的还应该将理论与实际结合起来，这还需要我们到工厂里去实践。我相信在未来的我一定能走到最前头。 在此次设计中，主要用到所学的注射模设计，以及机械设计等方面的知识。着重说明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射机的选择及相关参数的校核、模具的结构设计、注射模具设计的有关计算、模具总体尺寸的确定与结构草图的绘制、模具结构总装图和零件工作图的绘制、全面审核投产制造等。其中模具结构的设计既是重点又是难点，主要包括成型位置的及分型面的选择，模具型腔数的确定及型腔的排列和流道布局和浇口位置的选择，模具工作零件的结构设计，侧面分型及抽芯机构的设计，推出机构的设计，拉料杆的形式选择，排气方式设计等。通过本次毕业设计，使我更加了解模具设计的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我们以后从事模具职业打下了良好的基础。致 谢在这几个月的毕业