汽车内衬件注塑模.doc

毕业设计（论文） 题题 目目 车门内衬注塑工艺及模具设计 学生姓名： 系 别： 材 料 工 程 系 专 业： 材料成型与控制工程 学 号： 班 级： 指导教师： 摘 要 本文主要是关于车门内衬注塑工艺的分析及模具三维设计。首先，对注塑 工件进行结构和工艺分析，方案可行性的分析并确定合理的工艺方案。在此基 础上进行工艺参数的计算，模具结构的设计，压力机的选择，模具材料的选择 以及标准件的选用。最后得到一套车门内衬的注塑模具。 关键词：注塑模 车门内衬 三维设计 ABSTRACT This paper was mainly about technics analysis of door lining and three- dimensional design of injection mold. First, the structure of product and the injection technique scheme were analyzed, and the reasonable technical project was gotten. And then, calculations of parameters, design of the structure of injection mould, choice of machine, the choices of materials and the standard components were carried through. Finally, a set of practical injection mold was gained. Keywords: injection mold, door lining of the car, three-dimensional design 目目 录录 第 1 章 概 论 .1 1.1 课题背景及意义.1 1.2 本课题及相关领域的国内外现状及发展.2 1.2.1 注塑技术及其发展 .2 1.2.2 汽车内衬塑料的应用现状及发展趋势 .3 1.2.3 塑料注射成型机的技术水平及塑料模具发展趋势 .5 第 2 章 MOLDFLOW 分析.7 2.1 最佳浇口分析 .7 2.2 充型时间分析 .8 2.3 液体前沿温度分析 .8 2.4 注塑口压力曲线 .9 2.5 气泡分析 .9 2.6 锁模力分析 .10 第 3 章 塑料模设计 .11 3.1 设计内容.11 3.2 工艺分析.11 3.2.1 塑件分析 .11 3.2.2 塑件材料分析 .13 3.2.3 分析塑件的结构工艺性 .14 3.2.4 尺寸精度分析 .14 3.3 模具结构的设计.14 3.3.1 注塑机的选择 .14 3.3.2 浇注系统的选择 .17 3.3.3 分型面的设计 .18 34 模架的选择 .19 第 4 章 模具零件的设计及计算 .20 4.1 成型零件的设计 .20 4.1.1 动定模结构设计 .20 4.1.2 成型零件工作尺寸的计算 .23 4.2 液压侧抽芯设计.23 4.2.1 液压侧抽芯结构设计 .23 4.2.2 液压缸的选择 .23 4.3 斜顶机构设计.24 4.4 型腔侧壁厚度与底板厚度的校核 .24 4.4.1 型腔侧壁厚度的校核 .24 4.4.2 底板厚度的校核： .25 4.5 合模导向机构的设计 .25 4.5.1 导柱 .25 4.5.2 导套 .25 4.6 推出机构的设计 .26 4.6.1 脱模力的计算 .26 4.6.2 推杆机构 .27 4.6.3 推杆的强度校核.27 4.7 冷却系统设计.28 4.8 模具结构图.30 致 谢 .31 参 考 文 献.32 第第 1 1 章章 概概 论论 1.11.1 课题背景及意义课题背景及意义 随着汽车工业的发展，塑料在汽车内饰材料中所占比例逐渐增加，已达 60以上。据预计，到 2000 年我国的轿车产量有望突破 110 万辆大关，并 且现在每辆轿车所消耗的塑料已达到 70kg 左右，即使按保守数字保计， 2000 年我国轿车内饰也将消耗塑料 10 万吨左右。目前，国内已形成很多生 产塑料制品的骨干企业，产品已达到国际80 年代水平。由于汽车车门内衬 是重要的汽车注塑产品，所以它的注塑工艺的研究和注塑模的制造有非常重 要的意义。 本次设计我将采用 UG 进行三维模具设计，完成车门内衬及注塑模的设 计。 通过这次毕业设计，可以学习，锻炼和提高自己查阅技术文献资料的能 力，对以前学过的基础课和专业课包括 模具制造工艺 塑料成型工艺 及模具设计模具 CAD/CAM会有更深刻的理解，可以培养自己研发能力 和学习态度，使自己得到很大的提高。可以说这次毕业设计是我作为本科学 生在校期间最后一次的专业技能学习，是我读研前最后一次的模拟训练，我 将珍惜这次机会，争取圆满的完成这次毕业设计的任务。 塑件图如下图所 示。 图 1.1 车门内衬注塑件 1.21.2 汽车内饰件注塑及相关领域的国内外现状及发展汽车内饰件注塑及相关领域的国内外现状及发展 1.2.11.2.1 注塑技术及其发展注塑技术及其发展 1.2.1.11.2.1.1 注塑技术的含义和分类注塑技术的含义和分类 注塑技术就是制造塑料制品的一种方法，将熔融的塑料利用压力注进塑料 制品模具中，冷却成型得到想要各种塑料件的一种技术。有专门用于进行注塑 的机械注塑机。目前最常使用的塑料是聚苯乙烯。所得的形状往往就是最后成 品，在安装或作为最终成品使用之前不再需要其他的加工。许多细部，诸如凸 起部、肋、螺纹，都可以在注射模塑一步操作中成型出来。 注塑技术的分类： 1）气辅注塑 气辅注塑又称之为气体辅助注塑，发明于八十年代初，推广与九十年代， 是在将熔融塑料粒子注入模具的同时注入一定量的惰性气体，并通过气路、 结构的设计和工艺控制使零件的特定区域形成中空结构的注塑工艺。中空结 构的形成增强了零件的机械性能的同时减小了零件壁厚改善零件外观，降低 了材料成本和成型周期。因此该工艺不仅在汽车制造业得以应用，在家电制 造业得到了长足的发展，主要应用于结构件，尤其是有外观要求的结构件。 近年用水代替惰性气体的研究与应用也取得了一定成果。 2）顺序阀注塑 在九十年代由附有热流道模具的注塑演化而来，是通过与设备连锁的阀 门，控制模具热流道的不同浇口的开闭，从而控制料流的注塑工艺。该工艺 适于薄壁长流程的产品，降低对设备锁模力的要求，优化表面质量，缩短成 型周期。 3）复合注塑（laminate Injection molding） 在注塑模的动模一侧放置与模具形状吻合或无形状的片材后注塑成型， 使产品具有两层的结构同时有模具赋予的形状。其优点是减少了加工工序， 产品表观质量好，零件间粘结力强。因其有形状片材在与模具配合时需精密 控制，而无形状的平面片材需到达零件拉伸要求。因此该工艺在仪表板制造 中应用范围很少，而在门内饰板和装饰板 /条有一定的应用。 4）嵌件注塑 在家电业普及较广，在仪表板生产中各电器开关的制造均采用该工艺。 它是将需嵌于注塑件的金属零件在注塑前置于模具内，注塑后熔融的塑料将 其部分包覆，成为一个零件。 5）双色注塑 在双色注塑机上，在同一生产周期内向专门的注塑模内同时 /先后注射 不同颜色/种类的原料，使产品具有不同的外观 /性能，以满足相应的要求。 但因双色注塑在设备和模具中的巨大投资而逐渐被二次注塑所取代。二次注 塑简单讲就是注塑零件为嵌件的嵌件注塑，主要应用于机械性能和外观要求 都较高的零件。 1.2.1.21.2.1.2 注塑技术的发展注塑技术的发展 近年来，国内部分塑料制品业者在严峻的经营环境下，纷纷朝向大型高 附加价值产品及特殊双色制品发展。而从近期中国展会来看，多色成型技术 经常是展会亮点，展出双色机厂商成倍数增加，也显示双色机在中国日渐蓬 勃发展。 双色注塑允许利用多种物料进行生产，以提高产品的功能性和美观度。 但是，目前双色注塑机在中国的销售情况并非很乐观。其主要的原因在于： 双色注塑机的成本比单色机昂贵，而且模具设计复杂、精密。近期国内塑料 加工企业在选择多色注塑设备方面有所变化：以往多半选择进口机种，现今 则开始采购国产机种。一方面由于进口机成本高昂，维修服务不便，且无法 配合有些特殊要求；另一方面则由于现今国产大型机种及双色机等特殊机种 发展已趋于成熟，技术水准及加工组装品质已达国际水准，且可配合客户特 殊需求进行设计。 1.2.21.2.2 汽车内饰塑料的应用现状及发展趋势汽车内饰塑料的应用现状及发展趋势 1.2.2.11.2.2.1 汽车内饰塑料的应用现状汽车内饰塑料的应用现状 国外汽车内饰塑料采用最多的是 PU、PVC、ABS 和 PP，日本这几种树脂 占汽车内饰件用树脂的 80；西欧汽车内饰件多采用 PU，约占内饰件的 80，近年来，由于 PP 的改性及生产工艺的进步，大有代替 ABS 和 PVC 的趋势。汽车内饰件制品主要有仪表板、车门内板、车门内板、转向盘、座 椅等零部件。 仪表板 硬质仪表板采用的塑料有 PP、PPO、增强 AS、超耐热 ABS 和 ABS/PC 等。 软仪表板多使用 ABS 和改性 PVC 片材，经真空吸塑成型后放入模具中，再注 射 PU 发泡而成。由于半硬质 PU 泡沫的开孔性，因此它具有良好的回弹性， 并能吸收 50-70的冲击能量，安全性高，耐寒耐热，坚固耐用。 欧洲汽车的仪表板以 ABS/PC 及增强聚丙烯为主；美国汽车多用苯乙烯 /顺丁烯二酸酐 SMA，这种材料价格价格低，耐热耐冲击，具有良好的综合性 能；日本汽车的仪表板曾采用过 ABS、增强聚丙烯材料，目前以玻璃纤维增 强的 SAN 为主，也有采用耐热性更好的改性 PPE。 随着电子技术的应用，将把高度的控制技术、 FF（发动机前置、前轮 驱动汽车操纵系统以及其它中央控制系统集中在仪表板周围。因此，可能由 纺织物取代目前的聚氨脂发泡体表面覆盖的聚氯乙烯表皮。 车门内板 车门内板及前内护板等多采用复合板材，经真空吸塑成型而成，该工艺 方法可制造出凸凹结构板材，以适应加驶室内各种形状的要求。在美国，门 内饰板用 APS 或 PP 注塑成形的居多数，部分汽车内饰板采用织物；欧洲汽 车一般采用增强聚丙烯板材放填充物，再包皮的结构，填充材大多数采用薄 的聚氨脂泡沫塑料片，表皮材料为 PVC，也有使用织物的趋向。 近年来车门内板为满足耐候性和柔软性，已开始使用热塑性弹性体与 PP 泡沫板相叠合的结构，日本 Chisso 公司开发了一种冲压成型、连续生产 全 PP 车门内装饰板的技术，门板包括 PP 内衬板、PP 泡沫衬垫层和 PP/EPDM 皮层结构。另外设计者为了有效提高车内可利用空间，采用车门内 板与车门扶手一体化造型，应用改性 PP 或 ABS 做骨架材料，再复合软饰材 料制成整体门内板。 座垫 目前，座垫及靠背基本上是由软质 PU 泡沫制成。座椅的表皮材料， 60 年代大多采用 PVC 人造革。70 年代开始使用织物包皮，织物材料主要是尼龙， 预计聚酯织物包皮会逐年增加。总之，汽车驾驶室座垫在不久的将来完全实 现塑料化。 转向盘 转向一般采用自结皮半硬质 PU 泡沫塑料制成，转向盘包覆物多用 PP、PU、PVC、 ABS 等树脂。从轻量化考虑，有用玻璃纤维增强PA 代替铁 芯的趋势。 车顶棚内衬层有成形型、吊装型和粘贴型三种，所用材料种类也很多。近年来，为 了减少装配工时，大都采用成形型顶棚内衬导结构一体成形。基材一般用浸树脂的再生棉 或玻璃纤维、聚苯乙烯泡沫材料板。填充材一般用聚氨脂或聚烯烃树脂发泡体。表皮材主 要是 PVC 片材，同时逐年增加织物。填充材和表皮材一起层压后贴在基本材上。吊装型衬 层是用铁丝网吊起来的一种结构，表皮材是 PVC 片材或 PVC 人造革、织物等。为了隔热 及隔音，把绝缘材料放到顶板和衬层之间。粘贴型是把填充材和表皮材层压成形之后，直 接贴到顶棚上，填充材主要是聚氨脂发泡体、PVC 发汇体，表皮材主要是 PVC 片、织物 等。 1.2.2.21.2.2.2 汽车用内饰塑料的发展趋势汽车用内饰塑料的发展趋势 随着汽车向小型化、轻量化方向的发展，塑料在汽车上的用量日益增加，特别汽车 内饰件对材料提出了更高的要求。从世界各国对汽车内饰材料的研究情况来看，主要下面 几个发展趋势： 开发复合型材料 汽车上使用复合材料的零件主要是仪表板、门护板、顶盖内护板、地毯、座椅及包裹 架护板，它们基本上是由表皮（塑料、织物、地毯），隔音减振部分（泡沫或纤维）和骨 架部分组成，这种形式的零件除满足一定的使用功能外，又使人感到舒适美观，而且由于 该种材料生产工艺简单，成本低廉、适用性强而发展得比较迅速，它将是今后汽车内饰材 料的主要发展方向。 以聚丙烯塑料为主 据英国应用信息（AMI）报告，到 2000 年为止，轿车零部件消耗的热塑性塑料仍然以 年均超过 6的速度递增，而由于 PP 价格低廉且性能优越，所以汽车内外饰件的发展将以 PP 为主，现在市场上使用的 PP 零件占市场份额的 42，且可望以每年 8的速度增长， 特别集中的汽车内饰方面。 向安全性方面发展 在现今交通事故不断、乘客安全受到威胁的情况下，部分内饰零件的安全性检验已纳 入议事日程。比如，仪表板上表面的头部冲击试验；其下边缘的膝盖撞击试验；座椅靠背 的身体冲击试验等，均要求被检验的内饰塑料不能碎裂，更不能碎片四溅或出现棱角伤人。 因此，汽车内饰零件不仅要求舒适美观，更要求能保护乘客安全。 材料通用性 为了有效合理利用能源及原材料、降低汽车成本，不同类型轿车内饰件使用的材料可 以归结到统一使用的几咱材料上，这样事必会扩大这几种原料的生产规模，无论是在材料 质量方面还是在成本方面都是最经济的。 废旧塑料的再生利用 随着人们环境保护意识的增强以及所面临的全球性能源和原材料危机，如何处理与利 用好这些废旧塑料将是摆在世人面前的一大难题。无论是从充分利用地球资源角度，还是 从环境保护的立场来看，都必须积极开展汽车废旧塑料的回收利用技术工作的研究。材料 回收利用技术工作还应当配合环保法规的制定和废旧材料回收体系的建立，因此也是一项 系统工程。 1.2.31.2.3 塑料注射成型机的技术水平及塑料模具发展趋势塑料注射成型机的技术水平及塑料模具发展趋势 注塑成型机可区分为合模装置与注射装置。合模装置是开闭，模具以执行 脱模作业，而且也有如图所示的肘杆方式以及利用油压缸直接开闭模具的直压 方式。注射装置是将树脂以加热融化后在射入模具内。此时，要旋转螺杆，并 入图所示让投入到料斗的述职停留在螺杆前端（称之为计量），经过相当于所 需树脂量的行程储藏后再进行射出。当树脂在模具内流动时，则控制螺杆位置 或一定射出压力是，则从速度控制切换成压力控制。 图 1.2 注射机 从注射机问世起，锁模力在 10005000kN，注射量在 502000g 的中小型 注射机占绝大多数。到了 70 年代后期，由于工程塑料的发展，特别是在汽车、 船舶、宇航、机械以及大型家用电器方面的广泛应用，使大型注射机得到了迅 速发展。美国最为明显。在 1980 年全美国约有 140 台 10000kN 以上锁模力的大 型注塑机投入巾场，到 1985 年增至 500 多台。日本名机公司已经成功地制造了 当今世界最大的注塑机，其锁模力达到 120000kN，注射量达到 92000g。 80 年代以来，CAD/CAECAPPCAM 计算机应用技术在塑机制造业的广泛 采用，促进了我国注塑机研发和制造水平的高速发展。一批国家级高新技术企 业都相继引进美国 U.G.S 和 PTC 公司的计算机辅助设计和分析等软件，实现了 三维立体参数化建模，机构运动仿真，对主关原件分析，对高应力区的应力分 布、应力峰值、危险区域等进行准确的分析计算，帮助设计人员迅速地了解、 评估和修改设计方案，保证重要零件结构合理性的可靠性达到完美结合。 高效注塑机的开模与预塑一般都是同步完成。开模中同时完成抽芯和顶出。 日展会上最快注塑机，工作周期只有 1 秒钟。注塑机的控制技术历经了继电器、 接触器控制及可编程序控制器控制和专用计算机控制的发展过程。 我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向将包括： 1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。 2、在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。 3、推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。 4、开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方 式。 5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。 6、应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十 分必要。 7、研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。 第第 2 章章 Moldflow 分析分析 一些大型的注塑模具单凭经验是无法制造的或是废品率很高。所以最好是 先通过计算机辅助分析其可行性。先通过 Moldflow 模拟分析其注塑工艺，分析 其方案的可行性。把一些可能出现的缺陷通过计算机分析出来，然后改进其工 艺，使其降低废品率和生产周期6。 先用 UG 画出制件的三维图（如图 2.1） 。把它转为 STL 格式导入 Moldflow 后进行分析。 图 2.1 塑件 UG 图 2.1 最佳浇口分析 首先利用 Moldflow 分析最佳浇口位置如图 2.2。以此作为模具设计的参考。 图中间蓝色区域为分析出来的最佳浇口位置，结合模具具体结构可把浇口放置 两端面中心的内侧，基本可以满足条件。 图 2.2 最佳浇口位置 2.2 充型时间分析 接着建立浇注系统填充分析。填充时间的结果如图 2.3。塑件充满整个型腔所 用时间 1.65s. 图 2.3 充型时间 2.3 液体前沿温度分析 液体前沿温度分析如图 2.4。合理的温度分布应该是均匀的。这模型的 温差不是太大，可以接受。 图 2.4 液体前沿温度 2.4 注塑口压力曲线 注塑口压力曲线如图 2.5。注塑压力的大小是成型过程中的重要参数，直 接决定了该件成型用注塑机能够提供注塑压力值大小的下限。 图 2.5 注塑口压力 2.5 气泡分析 图 2.6 所示为气穴位置图示。气穴位置都在侧成型位置和分型面附近，可 以从滑块和动定模的空隙中排出。这样出现气泡、焦痕的可能性较小。 图 2.6 气泡 2.6 锁模力分析 由图 2.7 中知道最大锁模力出现在约 1.2S 的时候，为 80KN 图 2.7 锁模力 第第 3 3 章章 塑料模工艺设计塑料模工艺设计及相关参数计算及相关参数计算 3.13.1 设计内容设计内容 该设计主要内容包括以下几个方面： 分析塑件的结构，以及使用材料的种类及工艺特性； 注塑工艺方案的分析，选择最佳方案； 选择注射机并确定初始型腔数目以及排列； 分型面的确定、主要机构设计及工艺计算（浇注系统的设计、排气系统的设 计、冷却系统的设计、顶出系统的设计、导向装置的设计） ； 校核并确定注塑机型：据注塑及占用空间、操作是否方便、注射量、注射压 力、模具的锁模力、模具高度等要求，确定合适的注射机。 模架形式的选择：根据塑件形状及脱模抽芯方式选择。 评价模具结构方案：评价方案设计的合理性，并对再设计提出建议。 3.2 工艺分析工艺分析 3.2.1 塑件分析塑件分析 该塑件是一个封闭的不对称的薄板型工件，塑件尺寸较大，塑件工作表面要 求较高，在两侧都有侧成型的部分，其中一侧的抽芯距离比较大，这就增加了 模具设计的难度。有利的地方在于它的分型面比较清楚，比较好选择。 图 3.1 塑件 3.2.23.2.2 塑件材料分析塑件材料分析 丙稀晴丁二烯苯乙烯聚合物，简称 ABS。 3.2.2.13.2.2.1 ABSABS 基本特性基本特性 塑件的材料为 ABS，这是一种热塑性塑料，在升温时黏度增高，所以成型压力 较高，塑料的脱模斜度宜稍大；ABS 易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生 熔接痕，模具设计时应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下， 壁厚、熔料温度以及收缩率影响极小。根据上述零件特征和所用塑料的性能，在工 艺上宜采用低温高压注塑方法，以增加流动性，降低内应力。同时仪表板的尺寸精 度和表面要求较高，模具设计时应注意推出机构施力要均衡平稳，模具型腔表面粗 糙度要小，模具温度应该控制在 50-60。 3.2.2.23.2.2.2 ABSABS 主要用途主要用途 ABS 在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、 仪表壳、仪表盘、水箱外壳、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等。汽车工业上用 ABS 制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管、加热器等、还有用 ABS 夹层板 制小轿车车身。ABS 还用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、 玩具电子琴以及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。 3.2.2.33.2.2.3 ABSABS 的主要成型特点：的主要成型特点： 表 3.1 ABS 注射成型的主要工艺参数： 塑料名称 ABS 密度（g/ ） 3 1.05-1.08 收缩率 0.3-0.7 方法油、水、盐 温度（）90100 后处理 时间（h） 4 注射机类型螺杆式 螺杆转速，(r/min)3060 喷嘴形式直通式 喷嘴温度（）180190 前200210 中210230料筒温度（） 后180200 模具温度（）5070 注射压力（Mpa）7090 保压力（Mpa）5070 注射时间35 保压时间1530 冷却时间1530 成型时间（s） 成型周期4070 ABS 的主要成型特点： (1)可用注射、挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等成 型加工方法。 (2)收缩率小,可制得精密塑料。 (3)吸湿性较大,成型前应干燥处理。 (4)流动性中等,溢边值 0.04,溶体粘度强烈依赖于剪切速率,因此模具设 计大都采用点浇口形式。 (5)熔融温度较低,熔融温度范围固定,宜采用高料温、高模温和高注射压力, 有利于成型。 (6)浇注系统流动阻力小,注意浇口形式和位置应合理,防止产生熔接痕或减 小熔接痕数量。脱模斜度不宜过小。 (7)要求塑件精度高时，模具温度可控制在 5060，要求塑件光泽和耐热时，应控 制在 6080。 3.2.33.2.3 分析塑件的结构工艺性分析塑件的结构工艺性 该塑件尺寸较大，结构较复杂，在动定模都有需要侧抽芯的地方，由于要保证工作表 面没有推出机构的痕迹，所以将工作表面成型部分放在定模。并且定模上的抽芯用液压缸 完成，动模部分的抽芯采用斜顶的方式。 根据上述零件特征和所使用的塑料性能,易采用高温高速充型。在模具设计 和制造方面 ,要尽可能减小浇注系统的流料阻力。推出结构施力要均衡平稳,模 具型腔表面粗糙度要小,注意排气。 3.2.43.2.4 尺寸精度分析尺寸精度分析 注塑件由于没有精度要求,因此取最低精度 5 级。由以上分析可见,该零件 的尺寸精度为低精度,对应的模具相关的零件加工可以保证。 3.3 模具结构的设计模具结构的设计 3.3.13.3.1 注塑机的选择注塑机的选择 3.3.1.13.3.1.1 塑件体积塑件体积 由于塑件形状不规则，故其体积产生如下： 由左知 V件=343.1cm3 知=1.051.08g/cm3 浇注系统的体积取塑件的 18%， 则：V浇注=343.118%=61.758cm3 V总=V件+ V浇注=404.858 cm3 m= V总=404.8581.08=437.247g 3.3.1.23.3.1.2 初选注射机初选注射机 由 V总80% V注 ; 既塑件总的注射量小于等于注塑机额定注射量的百分之八十；又有采用一模一 腔，故注塑量为 V总=404.858 cm3 利用 UG 绘图软件绘出塑件立体图 利用软件的测量功能测塑件体积 V件=343074.90873 所以 V注404.85880%=543.1 cm3 查手册初选注射机为 XS-ZY-1000，其参数如下表 2-2： 表 3.2 XS-ZY-1000 注射机参数 额定注塑量/ cm3 1000 螺杆直径/ 85 注射压力/Mpa 121 锁模力/KN 4500 拉杆空间 650550 注塑行程 260 最大 700 模具厚度 最小 300 喷嘴球半径 20 喷嘴口孔径 3.5 3.3.1.33.3.1.3 最大注射量的校核最大注射量的校核 模具型腔能否充满与注塑机允许的最大注塑量密切相关，设计模具时，应 保持注塑模内所需熔体总量在注塑机实际的最大注塑量的范围内。根据生产经 验，注塑机的最大注塑量是其允许最大注塑量（额定注塑量）的 80，由此有： 80m 21 mnm 式中： m注塑机允许的最大注塑量（g 或者） 。 2 cm 单个塑件的质量或者体积（g 或者） 。 1 m 2 cm 浇注系统所需塑料质量或者体积（g 或者） 。 2 m 2 cm n型腔数目。 即 1404.85861.758466.58801000800 符合要求。 3.3.1.43.3.1.4 锁模力的校核锁模力的校核 P腔AP锁 式中： 模具型腔的压力；=121MPa 腔 P 腔 P A 塑件与浇注系统在分型面上的投影面积；A=879 2 cm 注射机额定锁模力；=4500KN 锁 P 锁 P KNPKNAP45003345879121 锁腔 符合要求。 3.3.1.53.3.1.5 注射压力的校核注射压力的校核 塑件成型所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力，其关系式按下式 校核： 注成 PP 式中： 塑件成形所需的注射压力：60-70 MPa； 成 P 所选注射机的额定注射压力：121MPa； 注 P ,即符合条件。 注成 PP 3.3.1.63.3.1.6 模具厚度的校核模具厚度的校核 由于动定模的型腔较大，采用了整体结构设计，并采用标准模架，在设计时，其 模具的闭合高度为 389，模具闭合时的厚度应在注射机动定模板最大闭和高度和最 小闭和高度之间,其关系式按下式校核: 最大模最小 HHH 式中： 注射机所允许的最小模具厚度；300 最小 H 模具的闭和高度；389 模 H 注射机所允许的最大模具厚度；700 最大 H 因此 ,即符合条件。 最大模最小 HHH 3.3.1.73.3.1.7 开模行程的校核开模行程的校核 塑件所需要的开模距离应小于注射机的最大开模行程，其关系式按下式校核： SHH5 21 式中： 推出距离（脱模距离） ；=105 1 H 1 H 包括浇注系统凝料在内的塑件高度；=132 2 H 2 H S 注射机的模板行程；S=700 因此，即符合条件。7002425 21 SHH 3.3.23.3.2 浇注系统的选择浇注系统的选择 浇注系统有主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。在注塑过程中，由流道 和浇口构成的浇注系统引导塑料熔体从喷嘴进入型腔，它的设计合理与否对塑 件的质量和生产效益都有决定性影响。本塑件采用直接浇口，所以只有主流道 设计的过程 3.3.2.13.3.2.1 主流道主流道 主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注射机喷嘴及一定温度、压力 塑料熔体要冷热交替反复接触，属于易损件，对材料要求较高，所以模具的主 流道部分设成可拆卸更换的主流道衬套式，以便有效地选用优质钢材单独进行 加工和热处理。主流道衬套设置在模具的对称中心位置上。 图 3.2 主浇道 主浇道通常位于模具的中心，是塑料熔体的入口，其形状为圆锥形，其小 端直径应大于注塑机出口直径 0.51左右，其圆锥角一般为 3 度到 6 度。便 于熔融塑料的顺利进入，开模时又能使主浇道的凝料顺利拔出。而主流道和喷 嘴接触处的球要比注射机成型喷嘴球大，保证喷嘴和主流道紧密吻合。否 2 R 1 R 则，无法避免高压熔料从此接触缝隙处溢出，致使主流道凝料无法脱出。 主要参数如下： 主流道小端直径：D=喷嘴孔径 d1mm=3+1.5=4.5 mm 主流道球面半径：R2=喷嘴球面半径 R12 mm =11+2=13mm 球面高度：h = 3 mm 锥度：a = 3 长度：l=96 mm 3.3.33.3.3 分型面的设计分型面的设计 在注塑模中,用于取出塑件或浇注系统凝料的面,通称为分型面。制品成型 的分型面选择不仅影响制品的脱模及外观，还影响成型零件的加工工艺性。分 型面的选择一般遵循如下原则： （1） 应选择塑件外形最大轮廓处； （2） 确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模； （3） 保证塑件的精度要求； （4） 满足塑件的外观质量要求； （5） 便于模具加工制造； （6） 对成型面积的影响； （7） 注意排气效果； （8） 保证抽芯机构安置容易以及抽芯能够顺利完成。 该塑料件为一不对称的椭圆形，基于以上原则，分型面可选在塑件截面积 最大处，如图 2.4 所示。 图 3.3 3.43.4 模架的选择模架的选择 注塑模模架国家标准有两个，即 GB/T125561990塑料注射模中小 型模架及其技术条件和 GB/T125551990塑料注射模大型模架 。由于 塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准，该设计采 用龙记标准模架，型号为：CI-4545-A106-B126-C106。如图 3.5 图 3.4 模架 第第 4 4 章章 模具零件的设计及计算模具零件的设计及计算 4.14.1 成型零件的设计成型零件的设计 4.1.14.1.1 动定模结构设计动定模结构设计 由于采用一模一腔，且模具结构较大，可以采用整体结构形式，且能够加 工出来，动定模外形设计如图 4-1 和 4-2。 图 4.1 动模 图 4.2 定模 4.1.24.1.2 成型零件工作尺寸的计算成型零件工作尺寸的计算 塑件选 5 级精度，模具制造公差按 IT7 级精度选取，制造偏差取公差的 1/4。 注射塑料 ABS 的成型收缩率： Scp= 2 SS minmax 由表 2-1 知=0.7%，=0.3% max S min S Scp= =0.5% 2 0.3%0.7% （1）型腔的径向尺寸计算 型腔径向尺寸按下式计算： 0 )75 . 0 ()1( SM LsL 式中：定模尺寸；单位为 M L 平均收缩率； s 塑件的基本尺寸；单位为 ss Ll , 塑件的公差值； 模具成形零件的制造公差；取/4 将数据代入公式得： 即 7400-1.2： =(10.5%)228 0.751.2=740.24 1m L 046 . 0 0 046 . 0 0 3200-0.60： =（10.5%）810.750.600+0.035=320.850+0.035 4m L 810-0.60： =（10.5%）810.750.600+0.035=80.9550+0.035 4m L 2840-0.52： =（10.5%）730.750.520+0.03=284.9750+0.03 3m L （2）型芯的径向尺寸计算 型芯径向尺寸按下式计算： 0 )75 . 0 ()1( sm lsl 式中：动模尺寸；单位为 m l 平均收缩率； s 塑件的基本尺寸；单位为 ss Ll , 塑件的公差值； 模具成形零件的制造公差；取/4 将数据代入公式得： 7400.760： =(10.5%)137 0.750.76 =740.24 1m l 0 04. 0 0 04. 0 3200.600： =(10.5%)80 0.750.60 =320.85 2m l 0 035 . 0 0 035 . 0 800.600： =(10.5%)80 0.750.60 =80.85 2m l 0 035 . 0 0 035 . 0 2821.100： =(10.5%)224 0.751.10=282.945 4m l 0 046 . 0 0 046 . 0 （3）型腔深度尺寸计算 =（1+Scp%） m H s H 3 2 0 式中：-型腔深度尺寸；单位为 mm m H -塑件的基本尺寸；单位为 mm s H 将数据代入公式得： 2120-0.52： =（1+0.5%）730.520+0.03=212.018 0+0.03 mm 1m H 3 2 2000-0.32： =（1+0.5%）240.320+0.021=200.2120+0.021 mm 3m H 3 2 1420-0.52： =（1+0.5%）730.520+0.03=142.128 0+0.03 mm 1m H 3 2 （4）型芯高度尺寸计算: =（1+Scp%）+ m h s H 3 2 0 1500.520： =（1+0.5%）71+0.52 -0.030 =150.70-0.030 mm 1m h 3 2 1580.460： =（1+0.5%）65+0.46 -0.030 =158.63-0.030 mm 2m h 3 2 1600.360：=（1+0.5%）33.5+0.36 -0.0250 =160.91-0.0250 3m h 3 2 mm 2160.460： =（1+0.5%）65+0.46 -0.030 =216.68-0.030 mm 2m h 3 2 4.24.2 液压侧抽芯设计液压侧抽芯设计 4.2.14.2.1 液压侧抽芯结构设计液压侧抽芯结构设计 在定模一侧的侧抽芯采取液压侧抽芯机构抽出，由于有三处位置要进行侧抽芯，所以先 做一个大的侧滑块，然后再在这个大的侧滑块上作出三处侧抽芯的成型部分，使得三处侧 抽芯由一个侧滑块完成抽芯。又由于要让直流道通过滑块所以要将在滑块上做一个空通道， 最后再在滑块末端连上活塞杆。抽芯结构如图 4.3 所示 图 4.3 液压侧抽芯 4.2.24.2.2 液压缸选择液压缸选择 初选液压缸内径 D=20mm 滑块与定模的摩擦系数 =0.20.35, 取为 0.35 抽芯力 F=G=0.35(100+10803)=1169N 取 F=1200N 已知 F=1200N S=25mm V=10mm/s 工作压力 P=106=3.82Mpa 2 4 D F 流量 Qv=3141.59mm3/s=0.1885L/min 4 2 DV 选型为 YGX2025-FA-Y 其参数为 D=20 mm d=10mm 公称压力 P=6.3 Mpa 4.34.3 斜顶机构的设计斜顶机构的设计 在动模部分的侧抽芯将采取斜顶的方式，本设计采取的是顶针式斜梢。斜销设计参数选 择：1 斜梢行程=倒勾距离+缩水量+安全值=26 2 斜梢角度（3-22）=斜梢行程/顶出行程=20 3 检查斜梢座宽是否满足斜梢行程，顶针水平运动距离=26mm 21.52, 所以满足要求。 4.4.24.4.2 底板厚度的校核：底板厚度的校核： 2 pba h 式中 由垫块之间距离和型腔短边长度 L/b 所决定的系数，L=292,b=47,查课本 a P160 表 5-16。 24.93 160 47905 . 0 2 h 而实际设计的底板厚度为 2724.93，所以满足要求 4.54.5 合模导向机构的设计合模导向机构的设计 导向机构是保证定模和动模合模时，正确定位和 导向的零件。导向机构主要有定位、导向和承受一定侧 压力三个作用。而导柱导向机构的主要零件是导柱和导 套。 4.5.14.5.1 导柱导柱 对导柱结构有五点要求： 1、长度 导柱的长度必须比凸模端面高 6-8 毫米，以免导柱未导正方向而凸模 先进入型腔与其相碰而损坏 2、形状 导柱的端部做成锥形或半球形的先导部分，使导柱顺利地进入导向孔。 3、材料 导柱应具有硬而耐磨的表面，多用低碳钢（20 号）渗碳淬火处理，或者 T8 、T10 淬火处理。 4、配合精度 导柱装入模板多用二级精度第二种过渡 配合。 5、配合 导柱固定端与模板之间采用 H7/k6 过渡配合 ；导柱导向部分采用 H7/f7 的间隙配合。 本设计导柱采用标准件（GB4169.4-84） 4.5.24.5.2 导套导套 选用标准导套（GB4169.4-84）材料 T10A，处理 HRC 50-55，采用 H7/ k6 配合镶入模板。 4.64.6 推出机构的设计推