毕业设计（伦文）-汽车门堵盖注塑模具设计及模流分析

页绪论现在的模具加工行业门类是非常多的，加工的方式可供选择的范围也是非常广泛的，而且从生产方面来看，采用这种加工方式的领域也是非常多的，这也导致了其自身的技术发展情况对于整个加工行业来讲有着非常大的实际意义的，原来的注射加工方式，灵感主要是从金属加工领域得来的，后来经过不断的研究，发现这种加工的方式是可以完成一些其他材质的加工过程的，意识到这一点之后，注射加工得到了大面积的使用，越来越多的塑料制品通过这种加工的方式被加工出来，而且整体加工的效率对比传统的加工方式来讲有了很大的改观，能够非常容易的实现高效，大批量加工的这种模式，同时从投入以及成本的方面来看也具备有无法比拟的优势，在通过这种方式来进行加工的时候，是需要通过外部的压力来讲所需要加工的材料压入、或者说是注入到实际的模具当中的，在这个过程中，现在采用最为广泛的就是通过注射机来完成，在这种设备的作用下，整个过程变得非常的简单，模具自身的结构决定了最终加工产品的结构，二者是有着明显的对应关系的，现在我们日常生活当中的塑料制品，可以说很大一部分都是通过这种加工的方式来完成的。在进行分类的时候，对于能够完成塑料成型过程的这些工具，都是可以将其认为是注塑模具的一种类型的，当然除了注塑模具之外，还有硅胶模具以及其他类型的模具等等。就这次设计的内容来说，实际的加工对象就是完成汽车堵盖自身的结构加工过程的模具设计的，在开始设计的时候，需要对整个汽车堵盖的结构有一个详细的分析，了解其所采用的材料，材料自身所具备有那些性能以及加工的结构自身工艺性等等，依据这些分析的内容，完成具体成型设备的选定过程，之后就是对具体设计的模具所需要确定的分型面以及型腔的数量还有实际的布置位置等等细节方面的确定了，这次的设计，重点的内容就是要完成实际浇注所采用的系统以及相应的零件，还有合模过程中所采用的具体的导向结构、脱模过程中所采用的结构以及模架等等的确定，所有结构方面的内容确定之后，还对整个加工的过程进行了详细的分析以及相应的校核计算，确保其能够很好的完成加工的过程，之后就是加工阐述以及一些后续安装或者是使用过程中常见问题的分析过程了。还有一种是气体辅助的方式来确保注射成型的技术这种技术的实际使用就是通过对整个模腔进行溶体的注入，然后在喷嘴的作用下将压缩气体也加入到模腔当中，这种方式可以很好的确保溶体的流动，当注入气体之后，气体会自动根据压力的大小来选择性的前进，这个前进的过程也是一个推动熔料达到指定位置的过程，当所有的选择都处于平衡状态的时候，此时的产品溶体就会根据之前设定的要求来达到模具的指定位置，当溶体温度降低之后，就可以进展开模取件的过程了，这种方式的应用难点就是在与如何能够很好的把握溶体以及气体的平衡，这种产品对于一些塑料比较软的产品能够有比较好的效果，后续加工的产品自身的硬度以及刚度等等这些都是有保障的，产品的质量得到了大大的提高，而且能很好的避免产品应力以及翘曲现象的缓解，当产品自身的壁厚比较大的时候，必然会有比较严重的变形情况存在，而这种加工的方式对于这种情况也是有很好的缓解作用的，现在的这种方式使用过程中存在有多个阶段，一个就是前期的填充阶段，还有一个就是切换过程的延迟时间，接下来是进行气体注射的阶段，还有就是压力保持的阶段，再下来是气体排出的阶段以及后续的推出过程。（3）最后还有一种是共注射方式的成形技术这种方式的使用就是通过多个注射机来进行加工的，将不同的种类以及颜色的塑料依据制定好的先后顺序来进行注入，现在我们在颜色的确定上常见的就是两种颜色的注入方式，采用这种方式来进行塑件加工的时候，最为关键的参数就是注射量还有相应的速度以及模具自身的温度等等，这方面控制好了，这种方式的加工效果就会比较好。（4）通过反应注射的方式来成形的相关技术这种方式在正常加工的时候，是通过将多种具备有比较好的化学活性的材质通过压力的调整来使其在混合器当中完成混合的过程，然后在通过将混合之后的材料注入到模具当中来完成加工过程的，而且这种材料可以很好的实现聚合反应，在这个反应下，能够有一个固化的状态存在，此时整个加工的过程就算是完成了，后续的产品具备有相应的形状以及尺寸，这种过程也被称为是RIM。本次设计使用的是注射模具成型技术是一种制造零件和产品的方法，它使用一种叫做注射的过程，将熔融的材料注入到一个特制的金属模具中，待材料冷却凝固后，就可从模具中取出所制作的零件或产品。注射模具成型技术是一种高效、高精度的生产方式，广泛应用于汽车、电子产品、医疗设备、航空航天等领域。其优点包括制造成本低、生产速度快、零件精度高、产品质量稳定等。现在的制造过程中，对于CAD/CAM/CAE技术的使用变得更加的熟练，而且这种软件的技术提升也是非常明显的，能够辅助设计完成很多的工作，后续的成型过程分析可以通过CAE技术来完成，我们国家现在的塑料模发展技术也是比较好的，而且在CAD方面也有着自主研发的软件系统存在。在CAD\CAM\CAE技术的存在下，模具系统的优化变得更加的简单，而且整个过程的智能化程度非常公安，这种加工成型的最终结果以及模具自身的水平都是有一个比较高的技术存在的。就模具精度提升的好处方面来看，可以很好的提高产品本身的表面性能，而且后续的抛光处理过程也非常容易实现，现在的材料领域发展也非常的好，可以很好的进行切削，加工过程变得更加的简单，在模具行业的不断发展下，整个生产的环节变的更加的高效，产品的研发周期也得到了很明显的优化，这些优点在后续的发展过程中，也成为非常主流的发展方向，对其进行总结整理，详细如下：（1）模具设计当中用来进行大型、精密加工的模具占比将会日益增大，这是其模具技术发展的必然趋势，而且对于一些复杂产品还有精度要求比较高的产品，未来的模具也会有更好的适应性。加工的效率也会在型腔布置调整的前提下有很大的改观。（2）CAD\CAE\CAM技术在未来的发展过程中，水平也必然会得到很明显的提升，这些提升对于塑料产品的加工来讲也是有明显的好处的，模具的不断发展会不断的推动这塑料产品加工技术的提升。（3）未来的模具加工领域，热流道技术、气体注射以及高压注射成型技术必然会得到明显的应用，通过这种新型技术的使用，产品自身的加工质量以及加工效率会得到很明显的提升，而且对于材料的利用率也会大大的增强，现在的技术使用已经隐隐有不断扩大的趋势了，这些技术对于改变模具行业会有比较明显的作用，想要确保这项技术能够很好的不断推广，那么就需要指定有相关的标准。可以看到的是，通过气动或者是压力注射的方式来进行成型的技术自身的效率是比较好的，而且加工环节对于工件的质量控制效果也更好的，相应的这种模具自身的设计以及生产的水平目前还有一定的欠缺，这些都是在未来发展过程中所需要不断优化的，相对应软件的设计以及开发也成为了必然趋势，从精度的角度进行考虑，模具结构的设计以及零部件的加工技术都是非常关键的，所提到的这些都将在未来的技术提升当中作为一个分支而存在。（4）模具的设计也应该考虑到小批量以及多品种的这种加工生产模式，为此需要从成本以及工艺的角度再次深入研究。（5）不断推进塑料模行业的标准化进程，同时制定相应的标准件。标准化制度的建立对于整个塑料模的推广来讲是非常重要的，我们国家现在在这方面还存在有很大的不足，这些也是制约塑料模进一步发展的主要因素，这部分的工作需要通过国家在行业标准的制定以及规模化生产方面提供助力，只有这样，才能够确保塑料模标准化制度的建立，制度的建立对于塑料模的成本控制，质量控制等方面都有着明显的作用。表面部分的处理以及所选用材质质量的提升是对塑料模加工行业非常重要的两个因素，这能够极大限度的保障塑料模的使用寿命以及使用效果。我们国家的工业虽然现在看来还存在有一定的不足，但是国内的工业领域优势还是比较明显的，因为有着高度集中的工业化，在这种情况下，可以很好的实现模具设计加工生产的产业链，这种产业链能够很好的提高行业的发展潜力，而且优胜略汰的竞争模式也能够极大的推动行业技术的发展，对于就业的促进作用也更加的明显，规模化的存在，也会成为国家制定政策帮扶的一个优势，总体看来，未来一段时间当中，这种模具行业的飞速发展是可以预见的。1.2选题背景和意义本次加工的对象而言，汽车堵盖是生活中非常常见的一种物品，其的结构自身也并非是非常复杂的，在开始进行模具设计的时候，要对其的结构有一个比较详细的掌握，这个掌握过程的目的就是为了能够在后续的模具设计中有一个比较好的效果。回归到实际的设计过程中来看，在开始阶段，先要完成的就是模型的建立过程，这个过程的建立是通过UG、还有CAD等等软件来完成的，完成了这部分的建立之后，在此基础上完成模具模型的建立过程，同时，按照这次毕业设计的相关要求，还要出具相应的二维图纸，对于装配结构来说，需要完成装配图纸的绘制以及一些关键零件的绘制过程的，结构完成确定之后，还有一个比较重要的环节，就是对整个结构的合理性进行分析，分析其是否能够按照设计任务的要求比较好的完成加工对象的加工过程，对整个设计的环节进行梳理，主要的内容整理如下：1.分析的第一步，也是基础性的步骤，就是需要完成其采用材质的确定，这种材质本身的性能对于后续的设计来讲是非常重要的，是确定后续模具结构非常关键的一个步骤，然后所需要考虑的就是整个加工环节中的加工效率，依据要求的效率来完成型腔布置结构的确定过程。2.确定具体的注射机，需要注意的是，注射机本身是有一些比较关键的参数存在的，这些参数后续都要根据加工的相关要求来进行校核处理。3.考虑零件具体的结构还有实际的模具结构等等，综合分析之后，来完成分型面具体位置的确定，而且在进行浇注系统确定的时候，还要完成流道以及浇注口这些结构的设计过程。4.完成模具设计之后，还要考虑到一个问题，那就是脱模的过程，这部分的设计也是要通过专门的结构来实现的，这个也是设计的重点。5.在完成设计过程之后，接下来就是要完成图纸的绘制过程了，包括有主要零件的图纸以及整体装配效果的图纸，还要完成建模的过程。6.将所有的内容进行汇总以及整理，完成说明书的撰写过程。第一章塑料件的介绍及其工艺特点1.1塑件结构工艺分析这次所需要加工的产品就是汽车堵盖，在开始进行设计的时候，需要先完成产品自身的三维模型创建过程，详细见下述图纸中的内容，可以看到的是这种零件是比较常规的零件，通过注塑加工的方式能够很好的完成加工过程。零件自身的尺寸数值是30mm×图1-1汽车堵盖1.2塑件的材料分析1.2.1塑料材料的基本特性聚丙烯（PP）是一种热塑性聚合物，具有以下特性：1.耐腐蚀性：PP具有较高的化学耐腐蚀性，可以承受许多化学物质的侵蚀。2.轻质、高强度：相比于金属，PP的密度更低，但具有较高的强度和刚度，可以用于制造轻量化零件。3.耐高温性：PP可以在温度高达100°C的环境下使用，并且具有较好的抗热性能。4.节能、环保：PP的生产能耗低，回收利用率高，且不会对环境造成污染，符合可持续发展的要求。5.可加工性好：PP材料可以通过吹塑、挤出、注塑等多种加工方式加工成各种形状的制品。6.密封性好：PP具有较好的密封性能，因此广泛应用于食品、化妆品、医药等行业的包装材料。总之，PP作为一种常见的塑料材料，具有较好的性能和应用前景，被广泛应用于各种领域。1.2.3PP主要用途PP（聚丙烯）是一种广泛应用的塑料，主要用途如下：1.包装行业：PP具有良好的透明性、耐冲击性和耐温性，用于制作瓶盖、食品、饮料等包装材料。2.汽车零部件：PP的硬度、韧性等机械性能优异，使用寿命长，用于制造汽车内饰件、仪表板、保险杠、车门内衬等。3.家电行业：PP具有良好的绝缘性能和耐高温能力，适用于制作电器外壳、配件等。4.医疗器械：PP具有较好的耐腐蚀性和无毒性，适用于制造医用注射器、管道、输液瓶等。5.玩具行业：PP具有良好的韧性和耐磨性，用于制作室内和室外玩具。6.建筑业：PP可以制造防水卷材、排水板等建筑材料。总的来说，PP因其机械性能、化学稳定性、成型性及经济性等特点，在各个领域都有广泛应用。1.3塑件的结构和尺寸精度表面质量分析1.3.1塑件的结构设计（1）脱模斜度通过注塑加工之后，产品进行冷却的时候，收缩变形是必然存在的，这种现象的存在会导致其加工产品跟模具的型芯以及型腔之间接触的更加紧密，后续的脱模过程实现起来难度比较大，考虑到后续的脱模过程，那么必然是需要设置有脱模斜度的，这个斜度的选定是有一定的范围的，常规的范围是0.5～1.5，对于PP而言，选定的斜度区间是0.35～1，型芯部分的脱模斜度选定区间是0.5～1。（2）塑料产品壁厚在进行产品设计的时候，厚度对于后续的成型过程影响是非常明显的，如果产品自身的厚度比较大的话，那么成型效果是比较差的，但是考虑到产品对于使用功能方面的需求，厚度的确定需要综合考虑之后来选定，目前公知的一个原则就是在能够满足使用的前提下，壁厚参数越小，成本的投入越小，而且成型实现起来非常的方便，但是如果厚度比较小的话，又非常容易出现有缺胶或者是变形的情况，现在确定壁厚的选定区间包括有：塑件1~4mm，常用的是2~（3）确定塑件圆角圆角的存在能够很好的缓解应力集中的情况，现在的加工过程中，对于产品中国的直角存在都要进行圆角处理，这样能够很好的改变加工过程中的充模性能，塑件的力学性能也会在这个过程中得到很好的提升，当没有其他要求的时候，连接部分的圆角尺寸大概是处于0.5～1。而且外圆弧部分的半径要超过壁厚的一般，内圆角部分的半径尺寸应该是跟壁厚的一半一样。1.3.2塑件尺寸及精度所加工的塑料自身尺寸以及对应的精度是需要根据塑料的品种以及注塑机自身的稳定性来进行确定的，而且这部分还跟整个模具加工的精度之间有很紧密的联系，对于加工来讲，流动性好的时候，那么加工的精度也是比较好的，从成本的角度进行考虑的话，在能够满足使用要求的前提下，整个产品的精度不要求特别高。塑件自身的精度对于模具的设计还有模具自身的精度都有很明显的影响，考虑到模具的后续加工难度还有成本的问题，也是需要确保在能够满足工件使用要求的前提下，尺寸的精度要尽量的低一点，塑件跟金属之间的差异是比较大的，不能够依据金属的公差等级来确定塑件类型的公差等级，从这一点进行考虑，查阅相关资料之后，确定了此次加工中所采用的公差等级是MT4。1.3.3塑件表面粗糙度这次的产品对于表面光滑度的要求不是特别高，后续直接进行抛光处理或者是喷砂就能够很好的满足使用要求了，现在的塑件表面粗糙度区间是Ra0.02～1.25之间，模腔自身的表面部分应该是塑件的一半，也就是Ra0.01～0.63。使用的时候，内表面部分必然会有磨损的情况出现，这种情况下，应该要通过抛光的方式对其进行复原。1.4计算塑件的体积、质量质量以及体积的确定是通过3D测量得到的，具体体积是2.26cm3，密度是0.9g/质量：m=m--质量数据；-密度；v--体积；所以：2.03g第二章塑件成型方案分析2.1分型面选择确定分型面要依据如下原则来完成。（1）处于最大轮廓的位置上；（2）完成开模之后工件应该是跟动态模具处于一起。（3）接口的存在不能够影响到塑件的外观；（4）合理的确定浇注系统以及浇注口的位置；（5）推杆不能够对塑件造成损坏；（6）后续的脱模过程应该简单一点。最终确定的情况见下述图纸中的内容。图2-1分型面的选择2.2型腔数的确定这次的加工塑件是对称的，从成本以及加工效果的角度考虑，确定的型腔布置也是对称的，生产过程中采用的是一模6腔的形式来完成的。2.3侧向分型与抽芯机构的分析考虑到侧面存在有孔或者是槽等类型结构的时候，为了确保脱模正常，那么还需要有侧面抽芯结构存在，现在的侧抽主要有如下类型:(1)使用斜导柱形式抽芯。注塑模具设计时，斜导柱抽芯通常是用于导向塑料材料的流向，从而实现注塑零件的形状和尺寸精度的要求。其具体原理如下：在注塑模具设计中，将需要实现斜导柱抽芯的部位设计成一个斜面，然后安装斜导柱，斜导柱一端连接推杆，另一端连接芯轴，使其可在一定方向上倾斜。在注塑过程中，通过模具开模后，模腔中塑料材料满足一定条件进入模腔内，流动到需要作斜导柱抽芯的位置。在注塑成型前，首先通过斜导柱将芯轴抬升到需要抽芯的位置，此时通过斜导柱发挥指导作用，使塑料在特定的方向上流动，然后将材料注入到模腔中。当塑料材料冷却后，注塑机将模具打开，然后通过推杆将芯轴及其上的产品从模具中拉出，完成一次注塑成型。(2)使用斜推杆形式抽芯，注塑模具设计中，斜推杆抽芯通常是用于实现注塑成型过程中零件内部的复杂成形，从而实现零件的形状和尺寸精度的要求。其具体原理如下：在注塑模具设计中，将需要实现斜推杆抽芯的部位设计成一个空心形状，然后安装斜推杆，斜推杆一端紧贴模腔，另一端连接推杆，使其可在一定方向上倾斜。在注塑过程中，通过模具开模后，模腔中塑料材料满足一定条件进入模腔内，流动到需要作斜推杆抽芯的位置。在注塑成型前，首先通过斜推杆将模腔内的空洞部分抵住模板，然后将材料注入到模腔中。当塑料材料冷却后，注塑机将模具打开，然后通过推杆将产品从模具中拉出，完成一次注塑成型。总之，斜推杆抽芯原理在注塑模具设计、注塑过程中具有重要作用，为注塑过程中实现优质注塑产品提供了有力保障。本次设计由于零件结构特殊和型腔布局设计，采用的是斜推杆侧向抽芯类型。2.4浇注系统的设计2.4.1主流道的设计流道的起始位置是从注射机自身的喷嘴位置，然后一直到分流道的位置。（1）、主流道尺寸依据注射机自身的喷嘴尺寸参数，完成了后续的各个部分尺寸确定过程。详细如下：图2-2浇注系统（2）、主流道衬套具体的形式类型见下述内容，很好的确保了衬套在溶体的推动下出现推出定模的情况，之后将定位部分跟衬套部分分开设计，配合固定，采用的配合公差是。（3）、定位环的固定定位环依据M6的螺丝来完成固定的过程。图2-3流道与布局2.4.2分主流道的设计主流道的末端位置到浇口部分就是分流道的位置，依据这个来完成压力的传递过程，同时要确保整个填充状态是好的，这次的布局采用的是侧门布置的方式，见相关图纸中的内容。2.4.3浇口的设计浇口的存在是用来完成型腔以及分流道了解过程的，这个是在进行浇注的时候，最后一个流通的位置，也是整个溶体跟型腔接触的最后一个环节，这部分的设计好坏对于产品的加工质量是有非常大的影响的。浇口的设计形式包括如下几种类型(1)直接浇口，这种类型的浇口其实就是说熔料是直接可以达到腔体的位置的，不需要通过分流道以及浇口结构来进行进一步的分流，这种方式的流道尺寸都是比较短的，而且排气的过程实现起来也非常的方便，但是浇口的截面尺寸比较大，后续的剔除过程比较麻烦，小型零件的加工不适合采用这种方式。(2)侧浇口其实就是说将其浇口的位置放置在分型面的位置上，此时的侧面部分大都是矩形，完成加工之后的剔除过程比较方便，后续的痕迹不太明显，但是仍然是存在的，排气的过程是比较麻烦的，对于压力来讲有很大的浪费存在，这种方式比较适合用来进行小型零件的加工过程。(3)环形浇口是能够通过四周来完成装填的过程，而且整个充填过程是非常均匀的，流动性比较突出，对于那些筒状零件有比较好的效果，后续的浇口去除过程难度比较大，加工完成之后的痕迹非常的明显。(4)轮辐式类似于侧浇形式结合上环形形式。(5)点浇口在双分型面形式的模具当中使用是非常广泛的，这种形式的浇口截面比较小，对于复杂零件的适应性比较差。(6)潜伏浇口是指其浇口的位置是处于塑件的内部的，在完成充填之后对于外观的影响基本上没有，但是这种方式对于韧性比较高的材料适应性比较差。本次设计因为塑件表面要求精度高和结构形式复杂，所以采用的是潜伏式浇口进胶的方式。2.4.4拉料杆的设计对于潜伏式浇口形式来说，在开模的过程中可以通过拉料杆来很好的完成浇口跟产品的分开过程，实际设计的时候直接根据情况选定合适的数值就可以了，在这次的设计中拉杆的尺寸是7mm。Z型拉料杆2.4.5冷料井的设计对于主流道来说，其末端的位置上存在有一个冷料孔结构，这个结构能够很好的将冷料进行收集，当第一次接触模具的时候，会因为模具自身的温度比较低导致熔料温度受到影响，如果不收集的话会对产品的质量造成影响，为了避免这个问题，所以要有一个专门用来收集冷料的装置，也就是冷料孔。这部分的参数一般情况下稍微比主流道的直径参数大一点，在这次的设计中具体是7mm，同时形状设置为锥形的，能够很好的在推杆作用下实现冷料还有产品的推出过程。第三章注射机选择及模具结构设计3.1模架选用3.1.1确定模具的基本类型注射模具的类型比较多，包括有侧向分型抽芯形式的，还有定模结合推出结构的，还有热流道形式的等等。本次设计使用的是环绕式一模6腔的形式布局，零件底部有倒扣位置，因此本次设计倒扣位置使用的是斜推杆形式侧抽芯分型。3.1.2模架的选择结合这次的使用需求以及相关的公开资料，最终确定的模架类型是CI型，详细结构情况见下述内容：图3-1CI型模架图CI型模具的定模部分是通过两块模板来完成的，对于侧浇形式以及侧入形式的适应性比较好，而且抽芯过程是通过斜导柱来完成的。依据分型面来完成导柱导套安装方式的确定，分析之后采用的是正装形式，结合模架的情况来完成模板厚度以及尺寸的确定。依据一模6腔的环绕布置形式可以确定的是长230mm，宽210mm，考虑到干涉以及实际使用问题之后，最终确定的模架尺寸是WL=400x350。型号具体是CI-3535-A70-B90-C100。3.2成型零件结构设计当模具关闭之后，那么型腔就是指代用来进行填充熔料的空间，这个用来形成空间的零件也就是所谓的成型零件，对于注塑件来讲，正常生产的时候，必然需要承载比较高的压力以及温度的，那么就会导致其自身有磨损还有变形的情况出现，这些问题在进行尺寸确定的时候，都是需要考虑在内的，而且还要考虑到后续的装配以及维护等等方面的内容。3.2.1型腔设计型腔部分的选定，根据这次的设计需求，以及实际生产的需要，确定的类型是嵌入形式的，这种方式结构稳定性很好，基本上不会出现变形的情况，而且表面部分的溢料现象也比较小，但是模具的加工环节难度还是比较大的。图3-2型腔图3.2.2型芯设计考虑到这次的零件对于精度以及尺寸的要求，型芯跟动模板之间的配合公差确定采用的是。图3-3型芯3D图3.3斜推杆侧向抽芯机构设计计算我们都可以用一个成型的设计中的开模做用中，我们会使用斜销与滑块在产生一个相对设置的运动的方式，这样可以使得一个滑块的发水平方向，我们可以把两个运动方式都可以展示出来，抽芯的类型有手动抽芯、气动抽芯，还有一种是机动抽芯，下面对抽芯距和抽芯力进行计算。此公式中,S为在抽芯过程中抽芯机构所要走的距离，H为通过软件测量出来的理论距离，大小为4.98mm；为了保证抽芯，一般斜推杆形式的测抽芯安全要附加0.5~2mm的安全值，斜推杆形式则为0.5~2mm，代入进去计算得出抽芯距大小S=4.98+(0.5~2)=1.3~2.0mm。因为斜推杆的脱模行程越大，他的倾摆角度就越大，根据书中提到，斜推杆最大的角度应保证在15度以下，最佳角度为2~8度，本次行程在满足推出设计后，设置斜推杆角度度数为6度，推杆推出机构行走行程40mm时，通过计算和CAD的测量的多方确认下，斜推杆侧向行走行程为5.33mm。满足斜推杆机构的脱模抽芯距数值。斜推杆的安装与组合最终设计如图3-4所示图3-4抽芯机构3.4脱模机构的设计塑件从模具上取下以前还有一个从模具的成型零部件上脱出的过程，使塑件从成型零部件上脱出的机构称为脱模机构。主要由推出零件，推出零件固定板和推板，推出机构的导向和复位部件等组成。3.4.1脱模机构的选择脱模机构的设定原则：（1）整个脱模过程中不能够出现永久变形的情况；（2）依据阻力情况分布好推力；（3）受力不能够太大；（4）强度以及刚度要确保其不能出现弹性变形；（5）痕迹的位置不能够影响到产品的外观；此次设计中选定的是推杆推料机构。3.4.2推杆推出机构设计（1）、推杆布置在实现产品加工的时候，完成加工之后的取出过程也是非常关键的，这个取出的过程现在的常规技术手段既是通过一个东西来将其中的成品顶出来，这个顶出的过程是整个推出模具的设计关键内容，用来实现产品的顶出过程就是所谓的脱模过程，常规的脱模方式当中，推杆的使用频率以及使用的效果可以说是最好的，这种方式现在的使用范围也比较广泛，当然除了这种方式之外，还可以通过其他的方式来完成工件推出的过程，具体采用那种方式还需要根据实际的需求来选定。这次设计当中进行推杆布置的时候，是选定3mm的推杆来完成的，数量是3根，布置的时候是均布的方式，除此之外，然后结合模具实际的尺寸情况来确定具体的布置方式，详细分布情况如下。图3-5推杆布置（2）推杆截面是圆形的台肩形式推杆能够很好的满足这次设计的需求，推杆跟孔之间的配合尺寸，间隙不能够超过溢料间隙的数值，避免出现飞边的情况。3.5导向与定位机构设计（1）导向结构一个是要确保不能够出现变形的情况，还有一个就是模具对于导柱的需求区间是2-4，最好就是在满足使用要求的时候，进行错开布置。还需要确保导柱还有导套这二者在分型面的位置上存在有槽，用来承屑。所有的导柱跟导套之间应该是平行的空间关系。合模阶段应该先与导柱接触。（2）导柱设计长度超过阳模端面6mm导柱头是圆锥形或球形依靠铆接和螺钉完成固定进行热处理以此提高耐磨性。（3）导套和导孔需要设置有导孔，确保能够是限定为，导柱跟导套应该是配合的，二者之间不能够跟其他部分出现干涉的情况，依据这两部分来完成合模过程中的导向作用。3.6模具冷却系统的设计为了确保整个加工的环节是顺利开展的，那么在完成浇注之后，对于其冷却过程中的温度是有一个调整的过程的，这个调整过程的实现是通过冷却系统来完成的，现在用于冷却的介质最多的就是水冷的方式，在进行这方面设计的时候，常规的方式就是钻孔，然后将水道通入进去，这个水道不能够离成型部分的距离太远，但是也不能够太近，从整个加工冷却实现的整个过程来讲，布置管道的时候，最为合适的距离区间就是8到15mm的范围，在这个范围中，既能够确保有比较好的冷却效果，又能够确保加工产品的质量不收到影响，还有就是在布置的时候，如果整个管道的布置有多个零件处于附近，那么管道整体的密封也是需要重点考虑的，布置的方式现在采用比较多的就是环绕形式的，这种环绕形式的通道经过多次的验证之后发现效果比较好，直道虽然成本比较低，而且正常布置的时候也比较方便，但是因为布置均匀性比较差，所以使用的时候效果会大打折扣，环绕虽然成本还有复杂程度比较高，但是降温的效果是比较好的，综合分析之后，在这次的设计中，水道的布置方式选定的还是环绕形式的。本次使用冷水管道直径为8mm。图3-6模具冷却水路图\o"查看图片"第四章模具零件设计4.1模具成型零件尺寸计算一般所说的成型件自身的工作尺寸，其实指代的就是其零件自身的外观尺寸参数，这部分在计算的时候，主要包括有型芯结构以及型腔结构的径向尺寸，还有就是型腔的深度尺寸以及型芯自身的高度尺寸，还有就是型芯跟型芯之间的位置尺寸等等。进行模具设计的时候，要考虑到塑料件自身的尺寸以及对于精度方面的要求，以此来确定整个成型件的尺寸还有相对应的精度。这部分的精度影响因素是比较多的，包括有塑料自身的收缩率，还有就是成型加工过程中的存在的误差以及安装配合的时候存在的误差，在进行成型工作尺寸参数确定的时候，这些因素都是需要考虑在内的。4.1.1凹模宽度尺寸的计算将制造公差考虑在内，完成尺寸部分的转换过程，详细见下述内容。LM1=[(1хSCP)]+LS1+X1ХP1]00.22式中，塑件自身的收缩率参数，这次的加工材质是PP，其自身的收缩率参数是0.4%~6%,据此完成平均收缩率的参数确定，；、是系数，取值区间是0.5~0.8，此次设计中选定的是；分别指代的是尺寸公差；制造公差的参数，小型零件选定的参数是。4.1.2凹模长度尺寸的计算式中：S——；LM——x——，确定的是；Δ——δ——；D0——1.尺寸，查表参数是，存在有，代入确定的是：2.尺寸，查表参数是，存在有，代入确定的是：4.1.3凹模高度尺寸的计算式中：HM——Hs——x——Δ——δ——型腔部分的深度参数是：1.尺寸，，确定有，代入计算之后的是：4.1.4凸模宽度尺寸的计算式中：————x——Δ——δ——1.尺寸，公差等级确定的是MT4查阅资料确定的是，存在有，代入之后的情况如下：2.尺寸，公差等级确定的是MT4查阅资料确定的是，存在有，代入之后的情况如下：4.1.5凸模厚度的计算式中：————x——Δ————深度参数具体是：3.尺寸，公差等级确定的是MT4存在有因此，代入之后的参数是：4.2模具强度与刚度校核所谓的模具强度，其实指代的就是其自身的刚度以及强度的情况，这部分对于模具来说是必须的，是决定其能够正常工作的基础。模具自身的类型是比较多的，计算的过程也是非常多样化的，直接计算的话难度比较大，一般情况下从提高设计效率的角度进行考虑，都是依据经验来选定的，然后结合选定结果进行校核就可以了。强度的计算也非常的复杂，现在常规采用的方式就是简化计算的方式，将最为不利的应力结构情况考虑在内，通过极限的安全系数来优化其自身的结构，这也是最能够实现模具自身强度提升的方法，从正常使用的角度进行考虑，除了要对其强度进行检查之外，还要对其局部位置是否满足强度要求进行验证。一般情况下在进行整体强度确定的时候，要考虑到空腔侧壁部分的厚度，还有空腔底板部分的厚度以及其封闭面承载情况等等，计算的数值是要小于实际的大小的，之后进行四舍五入，验算过程需要通过强度以及弯曲度的计算进行大尺寸的选定过程。4.3脱模力的计算脱模力的参数范围：①（脱模）塑件完成冷却定型过程之后，本身存在有收缩的情况，这必然存在有包紧力。②如果壳体自身没有通孔结构的话，那么脱模力计算的时候还需要将大气压考虑在内。③正常使用的时候，机构自身相互运动之间也必然存在有摩擦力。④完成加工之后，塑件会跟模具间存在有粘附力。所谓的初始阶段的脱模力，其实就是在开始进行脱模过程的时候，所存在的阻力。相继脱模力的参数是要小于初始脱模力的参数的，这部分计算也比较困难，所以大都是完成初始脱模力的计算就可以了。影响条件：a．当塑件自身的壁厚以及型芯自身的长度等参数出现变化的时候，那么脱模力的参数必然会有一定的变化，这个力跟脱模方向的投影面参数有关系，当这个数值比较大的时候，那么脱模力的参数也是比较大的。b．如果存在有比较大的弹性模量的话，那么脱模所需要的力就比较大。c．当塑件跟型芯之间的摩擦力比较大的话，那么整个脱模所需力的参数就比较大。d．不考虑大气压以及粘附这些问题的话，那么斜角达到一定程度的话，塑件就可以自动脱落。第五章注射机的选用及相关参数的校核结合上述图纸中的内容来看，整个树脂进入到筒体的过程是通过挤压的方式来完成的，而在螺杆的转动过程中，将其中的树脂输送到筒体的前端位置，这个过程中的树脂材质会在加热器的存在下实现加热的过程，此时的剪切力结合上温度可以很好的完成树脂的融化过程，这个过程与成型产品的过程以及主流道的过程是非常类似的，分流道部分的熔融材质会处于筒体的前端位置上，在螺杆的连续运动过程中，会不断的将材料推入到模腔的位置，当熔融状态的树脂流动的时候，此时的螺杆速度变化必然会影响到整个射入的过程，而这个速度的控制其实就是完成了注射速度的控制，在压力处于一定数值的时候，此时的速度就可以通过对压力的调整来完成控制了。依据这次的加工零件情况，以及所采用的材质还有质量，最终完成了整个成型工艺的确定，详细如下：第一步是将整个注射过程以及产品的质量需求等内容考虑在内，做好前期的准备工作，详细是：（1）对原材料进行预处理依据这次的成型情况，结合其对于材质的相关需求，包括有含水量参数，颜色以及颗粒等等方面的内容，对其稳定性以及流动性等等方面进行测试，确保能够达到加工所需的程度，而且材质还需要进行起初的干燥处理，PP本身吸湿性能是比较好的，如果储存方面不出现问题的话，干燥的环节是可以省略的。（2）对筒体部分进行清洗在第一次采用塑料或者是注塑机的时候，或者说是需要对产品以及颜色等等进行更换的时候，就需要先对其筒体部分进行一次清洗甚至更换操作。采用柱塞形式的注射机，清洗的时候是要比螺杆形式的注射机难一点的，这主要是因为枪管部分的储量是比较大的，转动起来不太方便，后续的清洗过程还需要拆卸之后才可以，而对于螺杆形式的结构来说，直接通过加油以及空气喷射的方式就可以完成清洗过程了。（3）确定具体的脱模剂脱模剂的主要作用就是为了能够更好的实现塑件的脱模过程，正常使用的时候是将其用在模具的表面上的，现在的脱模过程主要是根据工艺的情况以及模具的设计情况来进行确定的，考虑到正常脱模过程的顺利实现，现在用的比较多的脱模剂类型包括有石蜡，还有硅油等等，这次的加工材质是PP，所以采用硬脂酸锌是最好的。第二步：注塑工艺对整个注射表面部分进行详细的分析，可以看到这部分存在有两个过程，分别是塑化以及冷却。步骤3：零件后处理在完成脱模或者是加工过程之后，还需要对其进行一定的处理，确保其内应力能够被消除，应力消除的最终目的是为了能够很好的提高零件自身的稳定性，现在的常规后处理工序包括有退火以及湿度控制，考虑到材质选定的是PP，退火过程需要持续3个小时左右，而在进行模具设计的时候，还要确保模具自身的尺寸是跟机床之间有一个比较高的匹配度的，并且要确保注射量是能够满足零件正常加工的需求的，夹紧力的确定也应该是合适的，不能够过小或者是过大。5.1相关参数考虑到模具的类型是一模两腔，注射量的参数是2.03X6=12.18g，流道水部分的废料质量是8.42g，总注塑量的参数是20.6g，综合分析之后选定的注射机的型号是xs-zy350/250。通过螺杆式来完成注射过程，详细参数罗列整理如下：表<1>xs-zy125/90注塑机参数(部分)项目xs-zy350/250注塑机螺杆直径/mm55注射容量/cm3350注塑机注射重量/g320注塑机注射压力/mpa107注塑机注射速率/(g.s-1)145注塑机塑化能力/(kg.h-1)70注塑机注射方式螺杆式注塑机锁模力/kn2500注塑机移模行程／mm260注塑机拉杆间距／mm290×368注塑机最大模厚／mm400注塑机最小模厚/mm170注塑机合模方式肘杆注塑机顶出行程/mm240注塑机顶出力/kn35注塑机定位孔径/mm125注塑机喷嘴移出量/mm20注塑机喷嘴球半径/mm185.2锁模力校核对于注射成型过程来讲，模具在整个分型面上的投影是跟锁模力之间有非常直接的关系的，这个数值如果超标的话，那么会存在有溢料的现象，具体的关系式如下。式中n--型腔数目--投影面积（塑件）--投影面积（浇注系统）n=2=898.21=12023.24=6x898.21+1820.59=7209.82考虑到实际的锁模需求，存在有如下关系式：（）P<F式中：P—成型压力（溶体与型腔）F—额定锁模力（注射机自身）型腔区间是20-40MPa，一般制品区间是24-34MPa，精密制品区间是39-44MP（）P=7209.85x30x1.1x0.001=237.92KN<2500KN可以正常使用（1）、模具长宽机台拉杆间距参数是290x368,模具长宽参数是400x350，比对之后判断符合要求。（2）、模具厚度（闭合高度）关系式如下式中--最大模厚--最小模厚模具厚度为331mm，170<H<400，可以正常使用。第六章CAE流动模拟仿真分析6.1塑胶产品的分析此次分析的产品是汽车门槛堵盖，材质为PP。先在造型软体中分析产品胶位分布是否均匀，胶位是否过薄或过厚。如有的话需要做胶位调整，不然会导致产品短射或收缩严重等质量问题。6.2前期准备及网格划分在造型软件中调整好三维模型后，导出STP或IGS格式文件，再将导出的文件导入到MoldFlow中进行网格划分。一般为了分析结果的准确性及兼顾分析效率，将边长设置为产品壁厚的1~2倍，能在保证足够的网格匹配率时网格数量不会过多(网格数过多，分析时间会边长)。要保证正常的分析，网格匹配率数值最低要达到85%，最好达到90%或者90%以上，小型塑件纵横比修复至8以下，中、大型塑件修复至20以下。在设置好边长划分完网格后可以用网格修复工具修复网格的纵横比及其他网格问题直至网格质量达到要求。图6-1网格对话框8.2.1浇口位置分析网格修复完成后，设置好产品材质，切换序列到最佳浇位置的分析项目，然后开始运行分析。分析结果如下图所示。图6-2浇口匹配性从图中可见深蓝色区域为首选的最佳位置，绿色区域次之，红色区域慎重选择。浇口位置的决定还需要考虑模具结构、产品外观要求及模具的成本及稳定性等因素。通常浇口要避开产品的外观面和结构装配位置。经过综合考虑，本次分析选择为蓝色区域作为浇口放置位置。6.2.2创建浇注系统与冷却系统本次所设计的模具布局为一模六腔，在软件中使用复制旋转命令创建好布局后，继续创建浇注系统及冷却系统，本次设计采用了矩形环绕式的冷却管道。具体如下图所示：图6-3浇注及冷却系统的创建6.3模拟仿真结果分析6.3.1注射时间图6-4注射时间对于小型塑件，一般塑胶需要0.5~2S左右能完全充满型腔，从上图可知产品成型填充注射时间为1.911S。注射时速度不能过快或过慢。速度太快，相对应注射时间短，可能会出现喷射或注射压力过大导致产品出现披风等问题；速度太慢，对应注射时间长，可能会出现射不饱、缺料等问题。从本次模拟结果来看，注射时间在合理范围内。6.3.2速度压力切换的压力图6-5速度/压力切换时的压力模腔内最大的压力峰值会在速度/压力切换时出现，它的最高压力值不能超过注塑机提供的额定压力的80%，从结果可以看出最大的压力出现在浇口附近，压力值为29.87Mpa，在合理范围内。6.3.3熔接线分析图6-6熔接线熔体在流动过程中，途径阻碍物，多股分流汇聚时产生熔接线或融合线。产品关键装配位置处的熔接线可能会影响到产品强度，当然熔接线处的温度压力会影响熔接线强度，如果熔接线处的温度高，产品结合的好，则强度影响不大。一般来说熔接线需要避开产品外观区域及重要装配区域，可以调整进胶点位置来改善。本次所设计的模具熔接线主要分布在不重要区域，结果可接受。6.3.4气穴的分析图6-7气穴图示从上图中的气穴分布图中可以看出气泡多数是集中在填充末端和塑件的外侧，这些区域多数分布在对应的模具型芯和分型面处，可利用模具自有得装配间隙以及排气系统将气体排出模具外。6.3.5管道入水口与出水口的冷却液温度图6-8冷却水温度从上图冷却水温度分析图中可以看出，一般精度的模具冷却液温差不超过8℃，高精度的模具温差不超过5℃，否则会因为模具内冷不均匀，产品产生内应力导致产品变形的问题，从上图温度分析图中可以看出，冷却水的入水口温度是25℃，循环出来的冷却水温度为25.66℃，出入水温度差为0.66℃，符合设计要求。6.3.6零件变形分析图8-9变形分析从图中结果可以看出，本次分析变形最大的区域在产品外周，最大变形量为0.2788mm，产品的其他区域变形量大约为0.04-0.20mm之间。通过了解到产品材料的成型收缩率为1.8%，产品重要装配位置实际变形量不大，能满足产品的装配要求。如果出现较大的变形可以通过产品方面(产品结构)、模具方面(进胶点位置及数量、冷却系统)、成型参数方面(保压曲线)等来调整改善.第七章模具结构总图结论本篇汽车门堵盖注塑模具设计毕业论文通过对注塑成形工艺和模具设计理论的研究，结合汽车门堵盖的特点和制造工艺，详细阐述了汽车门堵盖注塑模具的设计过程和关键技术。首先，论文对汽车门堵盖的结构和成形工艺进行了分析，并提出了注塑成形工艺的优缺点，为后续的模具设计提供了依据。之后，通过对模具设计理论和实用技巧的探讨，论文详细介绍了模具设计过程中的注塑参数计算、模具结构设计和模具材料选择等关键技术。其中，借助CAD和CAE软件，对模具结构进行了精确建模和模拟分析，并通过试模实验验证了模具的性能和稳定性。本论文的研究成果对模具制造和汽车生产具有重要意义，不仅为汽车门堵盖的注塑成形提供了技术支撑，还为其他注塑模具的设计和制造提供了借鉴和参考。同时，在研究过程中也发现了一些问题，如材料选择和成本控制等，需要进一步研究和解决。总之，本篇论文通过对汽车门堵盖注塑模具设计的研究，深入分析了注塑成形工艺和模具设计的关键技术，为模具制造和汽车生产提供了有益的参考和指导。参考文献[1]丁同梅,周正武.基于