汽车轮帽的注射模设计-轮罩-轮毂外罩

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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 光阴似梭，大学三年的学习一晃而过，为具体的检验这三年来的学习效果，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，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。在设计中除使用传统方法外，同时引用了CAD、ug等技术，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》和《模具制造工艺》等有关教材。引用了有关手册的公式及图表，并得到了老师同学的帮助。且水平有限，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 1、 塑件的工艺分析 2【塑件成型工艺分析】如图1.1所示： 正面所示 反面所示 1.1 材料的选择 本产品为汽车配件，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更适合些。PP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： PP 聚丙烯化学和物理特性 PP是一种半结晶性材料。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1~4%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。     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1~40。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1.8~2.5%。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：220~275C，注意不要超过275C。 模具温度：40~80C，建议使用50C。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4~7mm。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1~1.5mm，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 0.9~0.91 0.8~0.98 0.2%~0.4% 164~170 0.3%~0.8% 83~103 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 50MPa 1.8×107MPa 80Mpa 11KJ/m2 9.7HB 6.9×1016 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 200~230℃ 180~200℃ 160~180℃ 嘴温度 模具温度 注射压力 保压力 180~190℃ 20~70℃ 70~100MPa 30~60 MPa 注射保压 高压 冷却时间 成型周期 20~60s 0~3 s 20~90s 30~70s 1.2 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 2mm 1.3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 PP 3 4 5 作为电器盒配件，其精度不必太高，故选用一般精度IT5。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。模具的表面粗糙度要比塑件的要求低1~2级，塑件的表面粗糙度一般为Ra0.8~2之间,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 本产品的脱模斜度取推荐值，型腔：1030，，型芯：40，。 1.5 壁厚 从提供的产品来看壁厚均匀，其值为2mm。 圆角 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，一般圆角不小于0.5㎜。。 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,由文件[1]《塑料模具设计手册》表1—8查得pp的密谋为p=1.23—1.46g/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 文件,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/ cm3 100 螺杆（注塞）直径/mm 35 注射压力/Mpa 150 注射行程/mm 220 注射方式 注塞式 琐模力/KN 600 最大成型面积/ cm3 130 最大开合模行程/mm 180 模具最大厚度/mm 300 模具最小厚度/mm 170 喷嘴圆弧半径/mm 12 喷嘴孔直径/mm 4 顶出形式 斜顶推出 动定模固定板尺寸/mm 330X440 拉杆空间 190X300 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/KN 11 加热功率/KN 6 机器外形尺寸 3900X1300X1800 2.初校注射机 2．1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〈1〉公式4.5及参考文献〈2〉表2—1。 nm1+m2≦80%m 则 nv+m2≈1×3000+90=3090(g) 而 80%m=80%×4190=3350(g) 即 nm1+m2≦80%m 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） 2．2 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需大于成型制品所需的注塑压力。由于遥控器前盖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。 锁模力的校核由参考文献〈1〉公式4.6 （nA1+A2）P=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*350 1、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*400mm 2、注射机有关参数复校 本模具的外形尺寸为6400mm×5800mm×470mm的标准模架。XS-ZY-250型注射机的最大安装尺寸为1100mm×1100mm。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H﹤H﹤H的安装条件。 1000F2型注射机的最大开模行程S=1150mm满足要求 ` S≥H+ H+ H+ H+ H+ (5～10)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。如下图所示；世哲学 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；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 (1) 长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出8~12mm，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Y8、T10钢经淬火处理，硬度为HRC50~55。导柱固定部分表面粗糙度Ra为0.8μm,导向部分表面粗糙度Ra为0.8~0.4μm。 (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 (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，导柱孔最好作成通孔，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Ra0.8μm。 (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 第七章 推出机构的设计 7.1推出机构结构 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； 2. 保证塑件不因推出而变形损坏； 3. 机构简单动作可靠； 4. 保证良好的塑件外观； 5. 合模时的真确复位。 7．2复位杆的设计 为了使推出机构能够精确的复位，特设立四个复位杆。 7．3斜导柱导滑槽的设计如下 7．4 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。其受力图如下： 力的平衡原理，列出平衡方程式： Ft=AP(µcosα-sinα) 在式中µ——塑料对钢的摩擦系数，约为0.1~0.3； 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（0.8~1.2）×107；在此取中间值1.0×107。 Ft——脱模力； α——型芯的脱模斜度，在本模具中为40＇。 先计算A值：A=（350×300+400×265）×2=422000 Ft=Ap(µcosα-sinα) =422000×（0.2×cos40＇-sin40＇） =4.2×108KN。 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