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汽车 注塑 模具设计

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汽车轮帽注塑模具设计,汽车,注塑,模具设计

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摘 要本设计论文系统阐述了汽车轮帽塑料注射模设计过程，根据汽车轮帽塑件的形状和生产要求，编制汽车轮帽塑件的设计过程，初步制定了总体模具的设计方案。本制品采用注射模成型设计,采用单型腔布局，使用液压侧向抽芯和斜导柱侧向抽芯机构，推杆顶出机构。本论文首先对汽车轮帽塑件进行了详细的工艺性分析，然后进行注射模结构设计，比如分型面的选择，抽芯机构的设计等，并进行模具设计的相关的计算,完成型腔和型芯工作尺寸的计算等，接着对整个模具的进行相关校核，最后完成整个汽车轮帽注射模设计，并绘制出模具的总装图和非标准件的零件图。本设计方案结构紧凑，满足制品大批量生产、高精度、外形复杂的要求，设计参考了以往注射模具的设计经验，并结合制件性能，简化设计机构，并且运用AutoCAD等软件进行绘图，缩短了生产周期，并且获得良好的经济性能。关键词：汽车轮帽；注射模设计；硬聚氯乙烯；侧向抽芯AbstractThe thesis systemic introduce the design process of the plastics injection mould of four-way pipe, base on the shape and the production requirement of four-way pipe, at the same time the article establish the design process of four-way pipe produce, and elementary set down the design scheme of the total injection mold. The four-way pipe produce adopt single cavity of injection mould design，use the mechanism of liquid pressure lateral loose core and incline leader lateral loose core,and the mechanism of handspike. First, the thesis analyse the craft of the four-way pipe produce particular, then finish the structure design of four-way pipe injection mold, such as the choice of the parting surface, the design of lateral loose core structure etc. Second, the paper finish the calculatione related with the injection mold design, for example the calculation for the work size of the cavity and core. Third, the article complete the parametric relate with the whole injection molding checking. Finally, the thesis complete the design of the whole four-way pipe injection mold, and draw the total assembly chart and the accessory chart of the non-standard of the mold.This design is compactness for fulfilling volume-produce, demand with complicated high accuracy and appearance, at the same time references anciently experience of injection mould and combines characteristic of produce to project organization simplify the project organization. In order to shorten production cycle and obtain favorable efficiency, the two-dimension and triaxiality drawings were finished by AutoCAD.Key words：four-way pipe; injection mould design; HPVC; lateral loose core 前 言光阴如梭，大学四年的学习一晃而过，为具体的检验这四年来的学习效果，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的专业课程、考试、实验测试、专业实习外，更重要的是理论联系实际，即此次设计的课题为汽车轮帽外壳模具设计。这副模具应用广泛，但成型难度大，模具结构较为复杂，对模具工作人员是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。本次设计以模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能达到很好的学习致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用，纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。在设计中除使用传统方法外，同时引用了CAD、UG等绘图软件工具，使用Office软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。 在此次设计中，主要用到所学的注射模设计，以及机械设计和以往课程设计等方面的知识。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，而主要环节集中在塑料模具的设计和成型工艺的制定这两个方面。通过本次毕业设计，使我加深了解模具设计的程序和过程，并懂得了如何查阅相关资料和怎样去解决在实际工作中遇到的实际问题。在编写毕业设计说明书过程中，我参考了塑料模成型工艺与模具设计、实用注塑模设计手册、模具制造工艺、塑料模具设计与机构设计和模具设计与制造（第2版）等有关教材。引用了有关手册的公式及图表，并得到了指导老师和同组同学的帮助。且设计水平有限，时间仓促。设计过程中难免有错误和欠妥之处，恳请各位老师和同学批评指正，以达到本次设计的目的！汽车轮帽外壳模具设计第一章 塑料的工艺性分析与设计一塑件的工艺分析 【塑件成型工艺结构分析】如图1.1所示： 1.1 材料的选择汽车轮帽外壳为汽车配件，首先从它的使用上分析必须具备有一定的综合机械性能包括良好的机械强度，和一定的耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和绝缘性。能满足以上性能的塑料材料有多种，但从材料的来源以及材料的成本考虑，pp塑料更适合些。pp塑料是目前世界上应用最广泛的材料，它的来源广，成本低，符合塑料成型的经济性。因此，在选用材料时，考虑采用pp塑料就能满足它的使用性能和成型特性。PP塑料特性、成型工艺、用途： 聚丙烯简称pp(poly propylene), 聚丙烯树脂是四大通用型热塑性树脂（聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP、聚苯乙烯PS）之一，是一种半结晶性材料。日常生活中最常见的塑料是聚乙烯PE；聚丙烯PP是目前第二大通用塑料。在聚乙烯和聚丙烯的性质比较中，PP树脂的加工性极好。在强度、耐冲击性、耐夹性、耐热性、硬度、透明性、外观、耐寒性、耐气体透过性、耐压裂性都优于聚乙烯。具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等。高强度韧性和高耐磨性能已经逐步取代金属的机械性能，用于制造各种机械设备和汽车制造零部件。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。 由于均聚物型的PP温度高于0C以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入14%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100C）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150C。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。 下表为聚丙烯与聚乙烯的性质比较;上表参考了塑料模具设计与机构设计PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在140。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。 由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。 均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。 注塑模工艺条件 ：干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。 熔化温度：220275，注意不要超过275。 模具温度：4080。故使用50。结晶程度主要由模具温度决定。注射压力：可大到1800bar。注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。流道和浇口:对于冷流道，典型的流道直径范围是47mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是11.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP塑料材料完全可以使用热流道系统。典型用途：汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫和电器盒等），日用消费品（草坪园艺设备如剪草机和喷水器等）。表一：PP的主要技术指标密度比溶吸水率熔点收缩率热变形温度0.90.910.80.980.2%0.4%1601700.3%0.8%83103抗拉强度拉伸弹性模量弯曲强度冲击强度硬度体积电阻率50MPa1.8107MPa80Mpa11KJ/m29.7HB6.91016表二：PP注射工艺参数注射机类型螺杆转数喷嘴形式料筒温度前中后螺杆式80直通式200230180200160180嘴温度模具温度注射压力保压力180190207070100MPa3060 MPa注射保压高压冷却时间成型周期2060s03 s2090s3070s1.2 产品工艺性与结构分析塑件的工艺性就是塑件对成型加工的适应性。塑件工艺性的好坏不但关系到塑件能否顺利成型，也关系到塑件的质量以及塑料模具结构是否经济合理。表三：塑件工艺分析表表面积47087mm2体积44598 mm3质量349g厚度2mm1.3尺寸的精度 塑件的尺寸公差推荐值参考模具设计与制造手册的2-17，塑件的精度等级参考表2-18。表四：建议采用的精度材 料高精度一般精度低精度PP345选用一般精度5。塑料制件公差参考教材塑料成型工艺与模具设计表3-8（SJ1372-78）。表面粗糙度：外观的好与差主要取决于模具型腔的表面粗糙程度。模具的表面粗糙度数值要比塑件的要求低12级，塑件的表面粗糙度一般为Ra0.80.2间,本产品取Ra0.8，则模具型腔的表面粗糙度Ra=0.8。1.4脱模斜度 本塑件由于型腔深度较大，本塑件与另外部件配合使用，要有一定的弹性才能使塑件能放进指定的位置，塑件要有足够的强度和刚度，才能经受推件板的推力而不使塑件变形。参考模具设计与制造（第2版）p211页表7-10一般塑件的脱模斜度。本产品的脱模斜度取推荐值，型腔：1030，型芯：40，。1.5 壁厚从塑件造型来看壁厚均匀，其值为2mm。塑件除了有使用要求的部位要采用尖角外，其它转角处都应用圆角过渡，这样才不会因在转角处应力集中，在受力或冲击震动时发生破裂，甚至在脱模过程中由于成型内应力而开裂，特别是在塑件的内角处。通常，内壁圆角半径应是壁厚额一半，而外壁圆角半径为壁厚的1.5倍，一般塑件各连接处的圆角半径不小于0.51。塑件各个圆角半径参见塑件零件图。第二章 注射成型机的选择1、注射量的计算通过UG计算估算分析，材料为pp塑料件质量总共为为349g,由塑料模具设计手册 表18查得pp的密度为p=1.231.46g/cm3, 取P=1.4 g/cm3, 塑件体积V=44598mm。流道凝料的质量可按塑料质量的0.6倍来估算。又因为从上述分析中确定为要模二腔，所以注射量为m=1/0.6*349=558g。由UG建模侵分析可得面积大约为470.87cm2 取型腔压力P型取50Mpa,(因是薄壁塑件，浇口又是潜伏式浇口，压力损失大，取大一些)。锁模力F=0.1*p*a 。塑料模具设计与制造 表2-1及13，A为制件加工浇注系统在分型面上的总投影面积，P为模具型腔及流道塑料熔体平均压力，所以F=2350N。根据以上分析，选择SZ-60/100 其技术参数如下： 额定注射量/ cm3100螺杆（注塞）直径/mm35注射压力/Mpa150注射行程/mm220注射方式注塞式琐模力/KN600最大成型面积/ cm3130最大开合模行程/mm180模具最大厚度/mm300模具最小厚度/mm170喷嘴圆弧半径/mm12喷嘴孔直径/mm4顶出形式斜顶推出动定模固定板尺寸/mm330440拉杆空间190300锁模方式双曲肘液压泵流量/（L/min）70、12压力/（Mpa）6.5电动机功/KN11加热功率/KN6机器外形尺寸3900130018002.初校注射机21注塑量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，应保证注塑模具内所需要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，注塑机的注塑量是所允许最大注塑量（额定注塑量）的80%。由参考文献塑料成型工艺与模具设计公式4.5及参考文献模具制造工艺学表21。公式：nm1+m2 0.8m则 nv+m2 13000+90=3090(g)而 0.8m=0.84190=3350(g)即 nm1+m20.8m 所以合适式中 n型腔数量，取单型腔m1单个塑件的质量和体积（g或cm3）m2浇注系统所需塑料质量和体积 （g或cm3） V塑件的体积（cm3）m注塑机允许的最大注塑量（g或cm3）22 塑件在分型面上的投影面积与锁模力校核注塑加工时所需注塑压力与塑料品种，塑件形状和尺寸，注塑机类型、喷嘴及模具流道的阻力等因素有关。选择的注塑机的注塑压力必须大于成型制品所需的注塑压力。由于汽车轮帽的形状和精度要求都一般，但壁薄，熔体流动性较好，所以1000F2注塑机中162Mpa的注塑压力足够。锁模力为注塑机锁模装置用于夹紧模具的力。应小于注射机的额定锁模力，才能保证在注射时不发生溢料现象。锁模力的校核由参考文献塑料成型工艺与模具设计公式4.6 （nA1+A2）PF则（nA1+A2）P（11200000+100）30=3600KN=50.导滑槽与滑块部分采用H8/f8间隙配合。配合部分的表面要求比较高，表面粗糙度应Ra=0.8。导滑槽与滑块还要保持一定的配合长度，因为滑块完成抽拨动作后，其滑动部分仍应全部或有部分的长度留在导滑槽内，滑块的滑动配合长度要大于滑块宽度的1.5倍，而保留在导滑槽内的 长度不应小于导滑配合长度的2/3。否则，滑块开始复位时容易偏斜，甚至损坏模具。第六章 结构零部件的设计6.1模架的选择：根据模具的尺寸和型腔数量等相关参数选择：模板尺寸为420*400*3501、模具闭合高度的确定：根据所选择模板的高度尺寸， H1=30，H2=130，H3=80，H4=150，H5=30。模具的闭合高度：H=30+130+80+150+30+15=435根据以上设计选用A2型标准模架.为420*350*400mm2、注射机有关参数复校本模具的外形尺寸为6400mm5800mm470mm的标准模架。XS-ZY-250型注射机的最大安装尺寸为1100mm1100mm。故能满足模具的安装要求。模具的闭合高度H是803mm。1000F2型注射机允许模具的最小厚度是H=450mm ,最大高度是H=1150 mm ，即模具满足HHH的安装条件。1000F2型注射机的最大开模行程S=1150mm满足要求 SH+ H+ H+ H+ H+ (510)mm由经验证明：1000F2型注射机能满足使用要求，故可采用。6.2合模导向机构的设计导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件，确保塑件形状和尺寸精度。如下图所示：一、导向机构的作用分析： （1）定位作用 模具闭合后，保证动定模或上下模位置正确，保证型腔的形状和尺寸精确，避免动、定模错位。导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。 （2）导向作用 合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。 （3） 承受一定的侧向压力 塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧压力，以保证模具的正常工作。若侧压力很大时，不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构。二、导套和导柱的选择本模具采用导柱导向机构导向。（一）导柱 1、导柱的结构形式 导柱采用1表2-111标准形式，这种形式结构简单，加工方便，用于简单模具。2、导柱结构和技术要求 （参考教材模具设计与制造（第2版）p263导柱的设计）(1) 长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出68mm，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。(2) 形状导柱前端应做成锥台形或半球形，以使导柱顺利进入导向孔。(3) 材料 导柱应具有硬而耐磨的表面，坚韧而不易折断的内芯，因此多采用T8、T10钢经淬火处理，硬度为HRC5055。导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8m，导向部分表面粗糙度Ra值一般为0.80.4m。(4) 配合精度 导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6或H7/k6的过渡配合；导柱的导向部分通常采用H7/F7或H8/f7的间隙配合。 （二）导套1、导套的结构形式 本模具的结构形式采用1表2-114形式，这种形式结构较简单，便于加工。2、导套的结构和技术要求 （参考教材模具设计与制造（第2版）p265导套的设计）(1) 形状 为了使导柱顺利地进入导套，在导套的前端应倒圆角，固定导套的导向孔最好作成通孔，以利于排出孔内空气及残渣废料。如模板较厚，导柱孔必须作成盲孔时，可在盲孔的侧面打一小孔排气。(2) 材料 导套与导柱用相同的材料或同合金等耐磨材料制造，其硬度应低于导柱硬度，以减轻磨损，防止导柱或导套拉毛。导套固定部分和导滑部分的表面粗糙度一般为Ra0.8m，导向部分表面粗糙度Ra值一般为0.80.4m。(3) 固定形式及配合精度 导套用环形槽代替缺口，固定在定模板上。用H7/f7或H7/k6配合镶入模板。(4) 推板导柱以及推板导套如下图所示：第7章 推出机构的设计7.1推出机构的结构推出机构的设计主要考虑以下几项的原则：（1）推出机构应尽量设计在动模的一侧，借助注射机顶出装置，方便将塑件推出模外。（2）保证塑件不因推出而变形损坏。（3）机构简单动作可靠灵活，结构应该尽量简单，容易制造。（4）保证良好的塑件外观。（5）合模时的正确复位，不与其他模具零件发生干涉。72复位杆的设计为了使推出机构能够精确的复位，所以设立四个复位杆。73斜导柱导滑槽的设计如下74 脱模力的计算注射成型以后，塑件在模具中冷却定型，由于体积收缩，对型腔产生包紧力，塑件必须克服磨擦阻力才能从模腔中脱出。列出平衡方程式： Ft=AP(cos-sin)在式中 塑料对钢的摩擦系数，约为0.10.3； A塑件对型芯的包容面积； P塑件对型芯的单位面积上的包紧力,模内冷却一般取（0.81.2）107；在此取中间值1.0107。 Ft脱模力； 型芯的脱模斜度，在本模具中为40o。先计算A值：A=（350300+400265）2=422000 Ft=AP(cos-sin)=422000（0.2cos40-sin40） =4.2108KN。 第八章 确定冷却系统此模具的平均温度为70，用常温20的水作为模冷却介质，其出口温度为30，产量为432。1.求塑件在硬化时每小时释放的能量查表可知ABS的单位热流量Q为35104Jkg-1.Q=WQ=0. 43235104Jkg-1= 15.12104 Jkg 2、求冷却水的体积流量V=0.0036 （m）由体积流量V查表可知所需的冷却水的直径非常小。由上述计算可知，因为模具每分钟所需的冷却水体积很小，故可不设冷却系统，依靠空冷的方式冷却模具即可。第九章 注射件成型缺陷分析模具设计制造完后，要进行试模。由于设计存在的缺陷，可能会出现这样那样的问题，因此要根据具体的情况及时解决，不要在正式生产中产生类似的问题和缺陷。以下表4注射模成型缺陷分析及解决方法。表4 注射塑件成型缺陷分析序号成型缺陷生产原因解决措施1制 制品形状欠缺1.料筒及喷嘴温度偏低2.模具温度太低3.加料量不足4.注射压力不足5.进料速度慢6.锁模力不够7.模腔无适当排气8.注射时间太短，柱塞或螺杆回退时间太早9.杂物堵塞10.浇口太小，太薄、太长提高料筒及喷嘴温度提高模具温度增加料量提高注射压力调节进料速度增加锁模力修改模具，增加排气孔增加注射时间清理喷嘴正确设计浇注系统2制品滋边1.注射压力太大2锁模力过小或单向受力.3.模具碰损或磨损4.模具间落入杂物5.料温太高6.模具变形或分型面不平降低注射压力调节锁模力修理模具擦净模具降低料温调整模具或磨平3熔合纹明显1. 料温过低2. 模温低3. 擦脱模剂过多4. 注射压力底5. 注射速度慢6. 加料不足7. 模具排气不良提高料温提高模温少擦脱模剂提高注射压力加快注射速度加足料通模具排气气孔4黑点及条纹1. 料温高,并分解2. 料筒