基于UG的汽車安全氣囊蓋注塑模具設(shè)計

摘要本次設(shè)計的課題是汽車安全氣囊蓋，是一個日常生活中比較常見的塑件，通過對塑件使用以及裝配的要求進(jìn)行分析得知使用生產(chǎn)批量比較大，需要確保模具的能高壽命有效快速地進(jìn)行批量生產(chǎn)，結(jié)合塑件的尺寸精度、形狀結(jié)構(gòu)、外觀要求、使用場景要求分析可以知道這是一個外觀型的塑件，在對模具進(jìn)行設(shè)計時需要對模具的工藝進(jìn)行分析保證在注射成型時能獲得較高質(zhì)量的塑料產(chǎn)品。本設(shè)計采用一模2腔的型腔排列形式，并對其成型零件的尺寸和確定進(jìn)行設(shè)計計算，澆注系統(tǒng)設(shè)計為潛伏式牛角澆口的澆注方式，澆注系統(tǒng)其中包括了主流道、分流道、澆口、冷料穴等機(jī)構(gòu)，塑件的推出方式為經(jīng)典常規(guī)的推桿5支直徑8mm圓推桿推出的脫模方式并對塑件的脫模機(jī)構(gòu)等進(jìn)行分析與設(shè)計，冷卻方面使用了廣泛應(yīng)用的環(huán)繞式冷卻管道直徑為8mm，模架選用新國標(biāo)GBT/12555-20006模架，模具生產(chǎn)商是龍記公司（LKM）所生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)模架CI3050-A60×B90×C90。關(guān)鍵詞：汽車安全氣囊蓋；成型工藝；脫模機(jī)構(gòu)；模具設(shè)計；AbstractThedesignofthesubjectiscarairbagcover,isacommonplasticindailylife,throughtheanalysisofplasticuseandassemblyrequirementsthatuseproductionbatchislarge,needtoensurethatthemoldcanhighlifeeffectivelyfastmassproduction,combinedwiththesizeprecision,shapestructure,appearancerequirements,theusescenariorequirementsanalysiscanknowthisisaappearanceofplasticparts,inthemolddesignofmoldprocessanalysistoensurethatwheninjectionmoldingcanobtainhighqualityofplasticproducts.Thisdesignadoptsthetypecavityarrangementofonemode2cavity,Anddesignandcalculatethesizeanddeterminationoftheformingparts,Thepouringsystemisdesignedasthepouringmodeofthelatenthornpouringgate,Thepouringsystemincludesthemainstreamroad,diversionchannel,pouringgate,coldmaterialholeandotherinstitutions,Theintroductionoftheplasticpartsfortheclassicconventionalpushrod5diameter8mmroundpushrodtoreleasethemoldingmodeandthemoldingmechanismoftheanalysisanddesign,Thewidelyusedsurroundcoolingpipediameterof8mmisusedforcooling,ThenewnationalstandardGBT/12555-20006formworkselection,ThemoldmanufactureristhestandardmoldframeCI3050-A60B90C90producedbyLongjiCompany(LKM).Keywords:automobileairbagcover;moldingprocess;moldreleasemechanism;molddesi1緒論本文研究背景及意義近年來汽車輕量化突飛猛進(jìn)，許多產(chǎn)業(yè)都進(jìn)入了以塑代鋼時代。在目前的化工體系中，塑料產(chǎn)業(yè)已成為我國輕工行業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，并以其廣闊的消費(fèi)市場及其應(yīng)用領(lǐng)域，在整個制造業(yè)中占有相當(dāng)重要的地位，迅速發(fā)展成為與鋼鐵、混凝土、木材等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)齊頭并進(jìn)、共同發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)。塑件產(chǎn)品應(yīng)用于日常生活的各個領(lǐng)域，同時其加工、制造、成型的方法也較多，主要的塑件產(chǎn)品成型制造方法有注塑成型、吹塑成型和吸塑成型、擠壓成型、壓延成型、流延成型、熱成型等，在塑件產(chǎn)品的成型過程中，塑件產(chǎn)品其中注塑成型的制造方法占有絕大比例。在國內(nèi)注塑制品市場上，塑料制品多采用注塑加工成型REF_Toc4811\r\h[1]。汽車的輕量化可以從優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計、輕質(zhì)的材料和先進(jìn)的制造工藝三個方面來進(jìn)行，在這些領(lǐng)域中，輕質(zhì)的材料可以直接地減輕車輛的重量，也可以通過優(yōu)化設(shè)計來實(shí)現(xiàn)二次減重。塑料具有重量輕、抗腐蝕能力強(qiáng)、易于加工等特點(diǎn)，在汽車用非金屬材料中的比重遠(yuǎn)低于鋼鐵、鋁材等金屬，是目前應(yīng)用最廣泛的輕質(zhì)非金屬材料?！八芰显谄囌麄滟|(zhì)量中的比例從1970年的6%增加到2010年的16%，到2020年達(dá)到18%。單車塑料用量已成為衡量汽車設(shè)計與制造水平高低的一個重要標(biāo)志，德國的單車平均塑料用量高達(dá)300kg，占汽車整備質(zhì)量的22.5%，而我國單車平均塑料用量僅占7%～10%，與發(fā)達(dá)國家相比尚有一定的差距”REF_Toc5268\r\h[2]。以塑料為核心的汽車輕量化，不僅可以有效地降低零部件的重量，還可以實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜零部件的注塑成型，從而提高生產(chǎn)效率。塑料被廣泛用于汽車的內(nèi)外裝飾件、結(jié)構(gòu)件、功能性部件等。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國外研究現(xiàn)狀日本、德國、瑞士等國家的注塑模具工業(yè)發(fā)展高于沖壓模具，注塑模具產(chǎn)值占1/2模具行業(yè)的整個經(jīng)濟(jì)大量的注塑模具生產(chǎn)國外主要采用一模多腔，多層膜和多腔，多站多型腔模具，多層膜已發(fā)展到64×64腔，以及多層成型機(jī)模具的發(fā)展，國外先進(jìn)模具企業(yè)將大部分中低端模具外包，重點(diǎn)發(fā)展高技術(shù)、高利潤的高端模具，在高端模具的生產(chǎn)過程中，大量采用數(shù)字化設(shè)計、過程模擬，采用精密機(jī)床智能控制的高速自動化加工，大量使用新材料，發(fā)展新的表面技術(shù)REF_Toc3333\r\h[3]。隨著技術(shù)的進(jìn)步，對模具的精度提出了更高的要求，傳統(tǒng)的塑料模具設(shè)計方法已經(jīng)無法滿足高質(zhì)量高精度的設(shè)計需求。如計算機(jī)輔助繪圖（CAD）、UGNX、計算機(jī)輔助工程（CAE）等軟件的不斷更新與升級，使得注塑模具的設(shè)計與開發(fā)有了更多的可能性，而這些技術(shù)也成為了提高塑料制品質(zhì)量與精度的最理想途徑。UGNX不僅便于操作，而且還能與CAD/CAE/CAM系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，便于對注塑零件進(jìn)行造型，并對注塑工藝進(jìn)行分析；UGNX可以實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜的塑件進(jìn)行建模和分析，從最初設(shè)計到最終成型都可以完成分析，分析出來的數(shù)據(jù)也更加精確。由于UGNX強(qiáng)大的設(shè)計功能，近幾年在模具行業(yè)的3D設(shè)計中，UGNX已經(jīng)成為一種主流應(yīng)用。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀在注塑模具的設(shè)計與制造工藝的發(fā)展中，越來越多的先進(jìn)技術(shù)與先進(jìn)的裝備被應(yīng)用到了設(shè)計與制造中，從而使得注塑模具的高精度加工與生產(chǎn)成為可能。按注塑模具的類型可分為疊層模具、倒裝模具、三板模具、普通模具等。模具型式的多樣化，使其在加工生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。國內(nèi)大部分企業(yè)無法達(dá)到精確化的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，多引進(jìn)國外的印模吸塑模具等進(jìn)行生產(chǎn)REF_Toc32375\r\h[4]。隨著CAD/CAM技術(shù)普及，CAE逐步發(fā)展，虛擬仿真設(shè)計、高速加工、快速成型、工業(yè)機(jī)器人、智能控制制造及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等在模具行業(yè)逐步推廣和發(fā)展，國內(nèi)模具企業(yè)逐步由以中低檔模具為主向高中低檔模具全面發(fā)展REF_Toc3333\r\h[5]。注塑模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，在我國起步比較晚，但是，發(fā)展非常迅速，特別是近幾年來，無論在質(zhì)量上有了很大的發(fā)展，技術(shù)和制造能力，取得了巨大的成就REF_Ref2490\r\h[7]。據(jù)了解，一款汽車光內(nèi)飾模具就需要200多件，并且汽車換型時每一型號的汽車有80%的模具需要換掉，這就高達(dá)4000多套模具，價格在3-5億元。特別是現(xiàn)在汽車制造對輕量化的要求，使得其應(yīng)用范圍越來越大REF_Ref2934\r\h[8]。注塑成型技術(shù)的優(yōu)勢反映在能夠一次性完成那些結(jié)構(gòu)比較發(fā)展、數(shù)量比較多且尺寸精密度較高的零部件的生產(chǎn)?，F(xiàn)在，中國的塑料工業(yè)已形成完整的具有相當(dāng)規(guī)模，設(shè)計系統(tǒng)，注塑模具的設(shè)計和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，模具工業(yè)以及科研等，都已發(fā)展都了一定規(guī)模。注塑模具的發(fā)展至關(guān)重要，對技術(shù)發(fā)展有著至關(guān)重要的影響。本文研究的主要內(nèi)容本設(shè)計的目的是研究汽車安全氣囊蓋注塑模具設(shè)計，通過UG軟件對設(shè)計的汽車安全氣囊蓋注塑模具進(jìn)行性能分析，并對汽車安全氣囊蓋成型工藝進(jìn)行研究。通過根據(jù)形狀、尺寸、精度及表面質(zhì)量要求的分析結(jié)果，確定所需的模塑成型方案，制品的分型面的選擇、型腔的數(shù)目和排列、成型零件的結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機(jī)構(gòu)等。具體研究內(nèi)容如下：對汽車安全氣囊蓋進(jìn)行工藝性分析：汽車安全氣囊蓋的結(jié)構(gòu)分析、材料的選擇及性能分析，再通過各參數(shù)選擇合適的注塑機(jī)。進(jìn)行注塑模具機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計：根據(jù)對汽車安全氣囊蓋的分析確定型腔數(shù)目與布置；根據(jù)設(shè)計準(zhǔn)則進(jìn)行分型面的確定；澆注系統(tǒng)：主流道、分流道、澆口、冷料穴及拉料桿；成型零件結(jié)構(gòu)：型腔（定模）、型芯（動模），成型工作尺寸、成型零件鋼材選擇；頂出系統(tǒng)：推桿直徑和強(qiáng)度、推桿的布置，斜銷抽芯；溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)：冷卻水路布局；模架型號的選擇、模架尺寸的確定成型注塑機(jī)的參數(shù)校核：填充注射量校核、注射壓力校核、鎖模力校核、開模行程校準(zhǔn)，模具成型機(jī)安裝寬度及總厚度的校核使用Moldflow進(jìn)行模流分析驗證。

2成型工藝分析2.1分析與材料選擇本設(shè)計的塑件是汽車安全氣囊蓋，所設(shè)計的模具需要符合模具制造的工藝同時也需要滿足塑件的要求，從UG軟件建模后的塑件圖查看結(jié)構(gòu)，通過分析汽車安全氣囊蓋需要有良好的硬度和強(qiáng)度要求，因為零件在使用的場景中需要有一定的耐腐蝕性及耐磨性，汽車安全氣囊蓋屬外觀類塑件需要有一定的光滑度并且不允許有劃痕、氣泡、縮水等影響外觀的不足缺陷。通過從汽車安全氣囊蓋的使用場景和綜合成本最終確定選用TPE（熱塑性彈性體）為零件的原材料，零件三維圖如下圖2.1所示。圖2-1汽車安全氣囊蓋三維圖2.2材料的工藝分析2.2.1技術(shù)要求在對汽車安全氣囊蓋進(jìn)行了成型工藝及結(jié)構(gòu)的分析后，選擇了TPE（熱塑性彈性體）作為汽車安全氣囊蓋的原材料，同時還需要注意汽車安全氣囊蓋的裝配尺寸一定要控制在合理的公差內(nèi)，在汽車安全氣囊蓋無裝配尺寸要求的區(qū)域按汽車安全氣囊蓋的制造公差等級執(zhí)行即可。從以上分析可以看出，塑料制品在外形上必須要達(dá)到?jīng)]有顯著缺陷的要求。在設(shè)計過程中，要充分考慮材料的技術(shù)特性，如下表2.1所示。表2.1汽車安全氣囊蓋技術(shù)要求名稱要求材質(zhì)：TPE收縮比：1.6%精度要求：重點(diǎn)尺寸依MT3執(zhí)行，其它按MT5執(zhí)行外觀要求：光滑明亮，不允許有明顯氣泡、刮痕等缺陷。2.2.2材料成型性能分析工程塑件通常的有較好的外觀性能與精度，TPE（熱塑性彈性體）主要的的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在無毒環(huán)保材料易得。有良好的外觀性能、成型質(zhì)量穩(wěn)定、良好的物理性能具有高強(qiáng)度、高韌性、高抗沖擊、高外觀等要求，TPE（熱塑性彈性體）并能與多種其它的工程材料混合使用以改善增強(qiáng)的作用。通過查閱整理TPE（熱塑性彈性體）材料的主要性能數(shù)據(jù)以下表2.2所示。表2.2TPE（熱塑性彈性體）材料性能物性名稱數(shù)值物性性能數(shù)值密度(g/cm3)1.02~1.15抗屈服強(qiáng)度/Mpa50擊穿韌度（無缺口）261拉彈性強(qiáng)度/Mpa1.8×103硬度（HB）9.7R121抗彎曲強(qiáng)度/Mpa80為了使成型好的零件質(zhì)量符合要求就需要對成型壓力精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，如果壓力過大容易致使模具因受力過大而漲開，如果壓力太小可能會因流速過低從而產(chǎn)生填充不足缺陷，TPE（熱塑性彈性體）材料所需要的成型壓力并不大多數(shù)注射成型機(jī)都能滿足壓力要，通過查閱相關(guān)資料獲得主要的TPE（熱塑性彈性體）材料物理性能數(shù)據(jù)，工藝參數(shù)以下表2.3所示。表2.3TPE（熱塑性彈性體）成型參數(shù)TPE性能名稱參數(shù)值TPE質(zhì)量比重：0.95g/cm3TPE收縮比1.6%TPE熔點(diǎn)：130-160℃TPE吸水率(24h)0.2~0.4TPE注塑壓力：70~120MpaTPE模溫：50~85℃2.3注射成型機(jī)的選取在了解材料與塑件的性能和要求后進(jìn)行模具相關(guān)的設(shè)計，當(dāng)汽車安全氣囊蓋建模完成后需要對模型的信息進(jìn)行收集，通過測量汽車安全氣囊蓋的體積、質(zhì)量、投影面積等數(shù)據(jù)收集，然后經(jīng)過計算可以得出所需要的注射量和鎖模壓力等數(shù)據(jù)，并對應(yīng)選擇注射機(jī)的具體型號后從而展開模具的后繼各機(jī)構(gòu)的設(shè)計工作。在三維軟件UG量使用測量工具測量得汽車安全氣囊蓋的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以下表2.4所示。表2.4汽車安全氣囊蓋基礎(chǔ)參數(shù)測量名稱數(shù)據(jù)信息汽車安全氣囊蓋塑件體積60568.4mm3汽車安全氣囊蓋塑件總投影面積12332.2mm2使用上述測量的數(shù)據(jù)對汽車安全氣囊蓋的質(zhì)量過進(jìn)行換算整個模具的注射總量可按以下公式進(jìn)行計算。W=V1×P選定工具書中可得知TPE（熱塑性彈性體），它的比重為P=0.95g/cm3，轉(zhuǎn)化單位后60568.4進(jìn)行計算可以得出汽車安全氣囊蓋的質(zhì)量W：W=在對注射成型機(jī)選擇時需要按整模的質(zhì)量進(jìn)行核對，需要進(jìn)行澆注系統(tǒng)凝料體積的預(yù)算，通常采用塑件體積的0.2倍~1倍，因為此汽車安全氣囊蓋尺寸不大對應(yīng)的澆注系統(tǒng)也不會太長，暫定凝料為塑件的0.4倍進(jìn)行計算。模具的需要的總注射量可以按下面公式進(jìn)行計算：V=V1×n+V1——塑件的體積為V1=60.57cm3;V2——填充系統(tǒng)的估算體積為V2=0.4×V1cm3;n——模具的型腔數(shù)量設(shè)計為一模2腔的形式，即為n=2;通過數(shù)據(jù)可以按以下公式進(jìn)行計算V=在保證注塑成型機(jī)能能夠滿足和保證充足的注射量的情況下，一般情況下，將注塑機(jī)最大公稱注射量的80%作為安全系數(shù)，通過以上的計算，可以得到最大的注射量是145.37cm3。進(jìn)行計算得出：145.37由于某些小型塑料制品的投射區(qū)域比較大，所以在選擇注射機(jī)時，不能僅僅根據(jù)注射量來確定。還有一些塑料制品的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，使得模具的結(jié)構(gòu)也十分復(fù)雜，這就要求在設(shè)計和安裝各個機(jī)械裝置時有較大的空間。另外，還要考慮注塑壓力，模具鎖緊力，塑件尺寸等因素。本設(shè)計選擇為國產(chǎn)注射成型機(jī)，產(chǎn)品型號為XS-ZY-250/160，主要性能指標(biāo)如下表2.5所示。表2.5XS-ZY-250/160成型機(jī)技術(shù)參數(shù)參數(shù)名稱單位參數(shù)值XS-ZY-250/160螺桿外徑mm50XS-ZY-250/160注射容量cm3250XS-ZY-250/160注射重量g228XS-ZY-250/160注射壓力Mpa127XS-ZY-250/160鎖模力KN1600XS-ZY-250/160導(dǎo)柱內(nèi)側(cè)距離(W×H)mm370×370允許最大模具厚度mm400XS-ZY-250/160允許最小的厚度mm200XS-ZY-250/160移模打開行程mm350XS-ZY-250/160射嘴口部直徑mm3

3模具機(jī)構(gòu)的設(shè)計3.1型腔數(shù)量與布置3.1.1型腔數(shù)量的設(shè)計在對型腔數(shù)進(jìn)行設(shè)計時需要考慮模具的生產(chǎn)效率和精度要求，同時還需要對模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行考慮，模具的型腔太多對應(yīng)的模具就會異常的復(fù)雜，制造成本高模具容易損壞以及注射壓力不足，但如果型腔數(shù)量太少模具的生產(chǎn)效率就不能滿足塑件的批量要求而且效益欠佳，在對數(shù)量進(jìn)行設(shè)計時需要綜合考慮模具的結(jié)構(gòu)尺寸、制造便利性、塑件的批量要求以及質(zhì)量要求REF_Ref20374\r\h[6]。最終確定選擇一模2腔的布置，一模2腔的設(shè)計為簡約的排布方式，可以有效地簡化模具結(jié)構(gòu)，縮短模具生產(chǎn)周期，具有高穩(wěn)定性、高精度、維修養(yǎng)護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。3.1.2型腔的布置型腔的布置需要遵守緊湊簡約的原則，首先需要保證每個型腔之間需有一定的體積平均性，多數(shù)采用平移、旋轉(zhuǎn)的形式進(jìn)行布置設(shè)計，每個塑件之間的距離要適當(dāng)不能太遠(yuǎn)否則容易損失注射壓力及流道凝料太多造成浪費(fèi)影響效益，反之距離太近容易填充后應(yīng)力過大、壓力過大等情況造成影響成型質(zhì)量的各種情況，小型塑件型腔間距一般20~35mm，中型塑件25~60mm，大型塑件40~120mm,但這個數(shù)值不是絕對的，影響模具每一個機(jī)構(gòu)設(shè)計的因素非常多，需要對汽車安全氣囊蓋的形狀、模具分型面的設(shè)計和模具各機(jī)構(gòu)安裝空間等多方面進(jìn)行預(yù)估，如果單純按單方面因素進(jìn)行設(shè)計最終注定是個失敗的設(shè)計，需要根據(jù)汽車安全氣囊蓋的形狀以及模具的形狀結(jié)構(gòu)和要求具體進(jìn)行設(shè)計，當(dāng)然在其它因素許可的情況下應(yīng)當(dāng)遵守緊湊的設(shè)計原則REF_Ref20374\r\h[7]。本文為了保證填充時塑件壓力的平衡采用一模2腔，布置形式為旋轉(zhuǎn)分布的型腔。如下圖3.1汽車安全氣囊蓋塑件的型腔數(shù)量和布置所示。圖3-1一模2腔的型腔數(shù)量和布置3.1.3分型面的設(shè)計分型面以上是型腔部分（凹模）以下是型芯部分（凸模），分型面設(shè)計的好壞會影響模具結(jié)構(gòu)和塑件成型質(zhì)量，分型面設(shè)計是整個設(shè)計成功的關(guān)鍵工序，分型面應(yīng)盡可能地設(shè)計在塑件的最大邊緣處，但有些零件非規(guī)則形狀會設(shè)計在最大平面處，這樣的設(shè)計主要是為了簡化模具的結(jié)構(gòu)方便設(shè)計抽芯機(jī)構(gòu)，因為如果將分型面設(shè)計在最大平面處后模具將會產(chǎn)生很多無法垂直脫模的區(qū)域，致使需要使用到大量的抽芯機(jī)構(gòu)才能完整脫模從而增加了脫模的難度，分型面設(shè)計與優(yōu)化以模具的結(jié)構(gòu)和便于設(shè)計澆注系統(tǒng)為主，在設(shè)計時需要根據(jù)推出脫模等多個因素進(jìn)行調(diào)整，模具的分型面可以分為單分型面和多分型面這幾種，單分型面多數(shù)應(yīng)用在直接澆口、側(cè)澆口、潛伏式澆口等，多分型面的設(shè)計多數(shù)應(yīng)用在點(diǎn)澆口這一類稍復(fù)雜的結(jié)構(gòu)上，通過對汽車安全氣囊蓋的結(jié)構(gòu)和模具方案的分析最終選擇單分型面作為本次設(shè)計。通過對汽車安全氣囊蓋要求分析并組合模具結(jié)構(gòu)的考慮，同時遵從分型面的設(shè)計準(zhǔn)則對汽車安全氣囊蓋分型面進(jìn)行設(shè)計，最終決定汽車安全氣囊蓋的分型面設(shè)計在下底平面最大邊緣處，分型面位置設(shè)計圖以下圖3.2所示。

圖3-2汽車安全氣囊蓋分型面位置3.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計3.2.1主流道的設(shè)計澆口套是系統(tǒng)系統(tǒng)中與注塑成型面直接接觸的區(qū)域，因為碰撞和接觸故需要使用如45#、P20、718H、T8A等優(yōu)質(zhì)模具鋼材，這類材料有耐腐蝕、耐沖擊等性能，同時也可以有較高的粗糙度能拋光至Ra0.8以上，為了能讓主流道中的凝料順利脫下需要設(shè)計1~6°的錐角，具體角度需要根據(jù)塑件與模具的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計，角度設(shè)計得小一些可以起到節(jié)省原料和加快冷卻速度，如果角度太小可能造成填充時產(chǎn)生大量的氣泡和注射壓力不足，如果角度太大就可能會浪費(fèi)材料冷卻速度慢影響效益，所以需要結(jié)合多方面因素進(jìn)行合理的設(shè)計。在設(shè)計中因為澆口套的球弧面與注射機(jī)的球弧面進(jìn)行接觸配合，故澆口套的球弧面SR值需要比注射機(jī)的噴嘴球弧面大0.5~2mm，此球弧面是設(shè)計在澆口套上面的。（1）澆口套圓球弧面SR的計算：SR=R1+（從前文注射成型機(jī)參數(shù)表中得知注射成型機(jī)的球頭R1=18mm，通過下面的計算可得：SR=通過計算得出SR可取19~20mm，通常取值越小配合就越緊密，本設(shè)計取SR=19mm。（2）澆口套料口小徑D計算：d=d1+(0.5從前文注射成型機(jī)參數(shù)表中得知注射成型機(jī)的出料口d1=3mm。通過下面的計算可得：d=通過計算得出數(shù)值在3.5~4mm范圍，在上述中解釋尺寸越大就越容易造成浪費(fèi)，從效益方面考慮應(yīng)當(dāng)取小取進(jìn)行設(shè)計澆口套的注料口小徑取d=3.5mm進(jìn)行設(shè)計。（3）澆口套的安裝方式：澆口套一般都是按照標(biāo)準(zhǔn)件來設(shè)計的，在安裝過程中，定位環(huán)將澆口套按在定模底座上，定位環(huán)是為了是壓緊系口套，讓整個澆注系統(tǒng)與成型機(jī)的噴嘴連接起來。澆口套中的流道就是主流道，盡量取短一些，但也不能太長，60mm左右為佳，當(dāng)然，這個數(shù)值不能固定，這個參考數(shù)值是模具行業(yè)發(fā)展初期適用于小型簡單的模具上面，如今的模具已經(jīng)越來越復(fù)雜了，所以要根據(jù)模具的外形尺寸，模板的厚度，塑件的形狀等因素來確定，不過在設(shè)計的過程中，還是要盡可能的縮短時間。最后的主流道和澆口套如圖3.3所示。

圖3-3澆口套和主流道口3.2.2分流道的設(shè)計分流道是熔融原料途經(jīng)主流道后進(jìn)入順序第二通道，分流道的截面形狀和直徑是分流道設(shè)計的關(guān)鍵，好的分流道設(shè)計能增強(qiáng)熔融原料在模具中流動的速度并提高塑件成型的質(zhì)量，通常來說分流道截面有梯形、U形、圓形、半圓形等方式，中小型普通模具直徑在2~10mm較為常用，如果直徑過小會壓力損失和加工不便、影響流動速度情況，如果過大就會浪費(fèi)原料并且冷卻時間加長造成效益不佳的問題出現(xiàn)，在滿足塑件的要求為前提盡量將分流道設(shè)計得小一點(diǎn)和短一點(diǎn)以提高效益為基本原則REF_Ref20374\r\h[8]。在本次設(shè)計中，所選擇的材料為流動性為中等級別的TPE（熱塑性彈性體）。通過對比流道所經(jīng)過的路徑是否有彎曲轉(zhuǎn)彎，下斜坡等，可以發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)對流動性的影響不大，可以通過經(jīng)驗公式進(jìn)行計算，然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。計算公式如下。D=0.2654×m×4L（式子中:D——分流道直徑；m——單個塑件重量，m=57.54g；L——分流道長度，L=23mm代入數(shù)據(jù)得：D=0.2654×從上計算許得出4.409mm為本設(shè)計的分流道最小數(shù)取值，在實(shí)際的設(shè)計中需要考慮加工便利性進(jìn)行選取最終分流道直徑取6mm，分流道截面形狀為常用且易于加工的圓形。如下圖3.4圖3-4分流道布置圖3.2.3澆口的設(shè)計在模具設(shè)計過程中，有很多種不同的進(jìn)膠方式，比較常見的有稍點(diǎn)澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、潛伏式澆口等。通過對塑料制品結(jié)構(gòu)工藝性能、尺寸尺寸和模具結(jié)構(gòu)的分析，確定了潛伏式牛角進(jìn)膠的澆口形式。澆口的計算公式：h=nt（3.B（3.5）式子中：h——澆口的厚度尺寸；B——澆口的寬度尺寸；n——計算系數(shù)，取n=0.6t——塑件壁厚取值3mmA——零件的表面積，測量得出A=39193.77mm2代入公式得：hB通過計算得出澆口截面積為了不讓澆口的痕跡影響塑件的外觀要求，通常在設(shè)計時先將澆口的厚度設(shè)計得薄一些，這樣便于澆口的摘除也能提高外觀質(zhì)量，考慮到零件的結(jié)構(gòu)和流動性能進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿娣e調(diào)整，本設(shè)計澆口為每個塑件一個邊緣側(cè)澆口取值為長度2.5mm，厚度2.5mm，如下圖3.5所示。圖3-5澆口設(shè)計圖3.2.4冷料穴及拉料桿的設(shè)計因為在填充時熔體會從注射機(jī)經(jīng)過澆注系統(tǒng)進(jìn)入到模具的型腔當(dāng)中，在填充過程前沿原料會與模具接觸從而損失溫度，這些最先填充的熔融材料損失溫度冷卻的材料稱為前峰進(jìn)入到型腔里面影響成型質(zhì)量，故需要設(shè)計一個區(qū)域?qū)Υ祟惒牧线M(jìn)行儲存便稱為冷料穴。為了方便冷料穴內(nèi)的凝料推出脫模，大部分都是在動模一側(cè)開啟的，在成型冷卻完畢之后，冷料穴底部的拉料桿會將凝料推出，拉料桿的原理是在注塑的過程中將凝料勾住，在開模之后，塑件推出的時候，它也會隨著塑件一起推出，其原理與推桿的結(jié)構(gòu)原理是一樣的REF_Ref20374\r\h[9]。在該設(shè)計中，拉料桿的形狀是Z形，如圖3.6所示。圖3-6冷料穴及拉料桿的設(shè)計3.3排氣系統(tǒng)的設(shè)計在填充的時候，熔體會從注入機(jī)通過澆注系統(tǒng)進(jìn)入到模具的型腔，在沒有填充的時候，它的內(nèi)部是空腔，有大量的氣體，塑件原材料在正常情況下也會混入這些氣體，如果這些氣體直接進(jìn)入到模具的型腔，就會導(dǎo)致塑件成型時出現(xiàn)氣泡、填充不充分等問題。本次設(shè)計的塑件沒有深腔和細(xì)小加強(qiáng)筋等結(jié)構(gòu)，所以不會出現(xiàn)大面積的困氣和不能排氣的現(xiàn)象，可以通過模具分型面、推桿間隙、抽芯機(jī)構(gòu)等零件的自然間隙來進(jìn)行自然排氣，以滿足需求REF_Ref21843\r\h[10]。3.4成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.4.1定模型腔的設(shè)計型腔區(qū)域大多數(shù)情況下對應(yīng)塑件的外觀區(qū)域需要有很高的光滑度要求，在整體鑲嵌型腔設(shè)計時可以提高模具成型零件的鋼材質(zhì)量，以達(dá)到提高光滑度、以及硬度和耐磨度，在整體鑲嵌型腔的設(shè)計時需要保留足夠側(cè)壁強(qiáng)度故需要定模板盡量設(shè)計得大一些，同時要保證有足夠的空間進(jìn)行冷卻管道布置，并且要預(yù)留螺釘、抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計位置REF_Ref20883\r\h[11]。整體嵌式的型腔結(jié)構(gòu)圖以下3.7所示。圖3-7型腔結(jié)構(gòu)圖3.4.2動模型芯的設(shè)計整體鑲嵌型芯設(shè)計可以提高模具成型零件的鋼材質(zhì)量，以達(dá)到提高光滑度、以及硬度和耐磨度，在整體鑲嵌型芯的設(shè)計時需要保留足夠側(cè)壁強(qiáng)度故需要動模板盡量設(shè)計得大一些，同時要保證有足夠的空間進(jìn)行冷卻管道布置，并且要預(yù)留螺釘、抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計位置REF_Ref20883\r\h[12]。與型腔的設(shè)計同樣是整體嵌式的型芯結(jié)構(gòu)圖以下3.8所示。圖3-8型芯結(jié)構(gòu)圖3.5成型工作尺寸的計算要保證塑件可以在成型過程中符合尺寸精度，就必須要對模具的尺寸和精度進(jìn)行控制，材料的種類、塑件的形狀、模具的裝配以及模具的制造的誤差都會對塑件的尺寸產(chǎn)生影響。在進(jìn)行注塑尺寸的計算時，既要考慮注塑制品的基礎(chǔ)尺寸，又要考慮注塑制品的收縮率，同時還要考慮注塑制品的制造公差和注塑制品的公差REF_Ref20374\r\h[13]。3.5.1成型工作尺寸計算的公式（1）型腔徑向的尺寸計算公式:LM=(LS+LSSC-上式中：LM——腔體徑向的工作尺寸;LS——塑件的基本尺寸;SC——材料收縮率，取1.6%;?——材料塑形公差值；δz——模具制造公差，取塑形公差1/3；（2）型芯徑向尺寸計算公式:lM=(ls+ls上式中：lM——型芯徑向的工作尺寸;LS——塑件的基本尺寸;SC——材料收縮率，取1.6%;?——材料塑形公差值;δZ——模具制造公差，取塑形公差值1/3；型腔深度尺寸的計算:HM=(HS+上式中：HM——型腔深度的工作尺寸;HS——塑件的基本尺寸;SC——材料收縮率，取1.6%;?——材料塑形公差值;δz_——模具制造公差，取塑形公差值2/3（4）型芯高度尺寸的計算:hM=(hs+hs上式中：hM——型芯深度的工作尺寸;hS——塑件的基本尺寸;SC——材料收縮率，取1.6%;?——材料塑形公差值;δz——模具制造公差，取塑形公差值2/33.5.2成型工作尺寸計算的公式結(jié)果本次模具設(shè)計的塑膠原材料是TPE（熱塑性彈性體），它的收縮率SC為1.6%。此外，將上述公式代入到相應(yīng)的尺寸數(shù)據(jù)，并進(jìn)行計算，根據(jù)GB-14486-2008標(biāo)準(zhǔn)中的要求，可以得到相應(yīng)的成型公差，通過計算、整理，得到如下結(jié)果。表3.1型腔徑向工作的尺寸計算結(jié)果計算公式基本尺寸(LS)成型公差(?)計算結(jié)果(LM)L1120.58113.3571280.64129.568表3.2型腔深度工作的尺寸計算結(jié)果計算公式基本尺寸(HS)成型公差()計算結(jié)果(HM)H350.3235.347表3.3型芯徑向工作的尺寸計算結(jié)果計算公式基本尺寸(lS)成型公差()計算結(jié)果(lM)l1060.58108.13189.80.5291.627表3.4型芯高度的工作尺寸計算結(jié)果計算公式基本尺寸(hS)成型公差()計算結(jié)果(hM)h320.3232.7253.6成型零件鋼材的選擇汽車安全氣囊蓋材料為TPE（熱塑性彈性體）材質(zhì)，并且有一定的外觀要求需要使用到光滑度較高的鋼材，經(jīng)過綜合分析后選擇3Cr2Mo、718H作為本次所設(shè)計的主要成型零件鋼材材質(zhì)。3.7脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計注塑模具中常用的脫模機(jī)構(gòu)有以下幾種形式，分別是推桿機(jī)構(gòu)、推板機(jī)構(gòu)、自動旋轉(zhuǎn)脫模機(jī)構(gòu)及手工脫模機(jī)構(gòu)，經(jīng)過分析汽車安全氣囊蓋可以采用常規(guī)可靠的推桿進(jìn)行脫模設(shè)計，推桿有加工便利技術(shù)成熟和脫模動作可靠得眾多優(yōu)點(diǎn)，因為推桿是標(biāo)準(zhǔn)零件后期養(yǎng)護(hù)和更換非?？焖伲苡行Эs短模具制造周期和維修時效。根據(jù)塑件內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否有局部深腔和比較高的加強(qiáng)筋區(qū)域，需要合理布置推桿數(shù)量和位置以達(dá)到頂出力足夠和平均的推出力。3.7.1脫模力計算為了保證推出機(jī)構(gòu)的推出力大于塑件的脫模力需求，對脫模力進(jìn)行校核REF_Ref20883\r\h[14]。脫模力的計算公式以下：F=Ap(ucosα-sinα)F——塑件的脫模力;A——塑件內(nèi)表面積;p——塑件收縮抱緊力，取10Mpa進(jìn)行計算;u——塑件推出時摩擦系數(shù)，取0.15;α——塑件的脫模角度，本設(shè)計取1度進(jìn)行計算；以塑件的型區(qū)域表面積數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，面積A=12635mm2，代入計算，得出了如下結(jié)果：F=3.7.2推桿直徑和強(qiáng)度計算（1）計算推桿的直徑推桿直徑的簡化公式計算如下：d=K(3.11）式中：K——推桿材料強(qiáng)度系數(shù)，取1.5;E——推桿用鋼材彈性強(qiáng)度，2.1x105Mpa;F——塑件的脫模力;L——推桿的總長度,測量得168.5mm;n——推桿的總數(shù)量,取5根;d=（2）推桿強(qiáng)度的計算計算公式以下：σ（3.12）上式中[σy]為推桿材料的許用應(yīng)力，本設(shè)計取294Mpa，進(jìn)行計算，則以下公式：σ從結(jié)果可以看出，推桿的強(qiáng)度小于推桿材料的許用應(yīng)力，因此校核通過。3.7.3推桿的布置本文的脫模機(jī)構(gòu)為推桿，塑件各分布了5根直徑8mm圓推桿圓柱臺階式推桿，平均布置在塑件的內(nèi)底面區(qū)域，如圖3.9所示。圖3-9汽車安全氣囊蓋推桿分布圖3.8斜銷抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計在設(shè)計側(cè)向抽芯的抽芯機(jī)構(gòu)時，側(cè)向抽芯通常采用滑動的方式，在裝配、加工等方面都比較方便。與此相對，因定位受限，在內(nèi)側(cè)抽芯時，通常采用斜推式。斜推桿方式的優(yōu)點(diǎn)是安裝和更換都比較容易，而體型小巧，具有斜推運(yùn)動，可以推出塑件。雖然相對于滑塊方式，它的穩(wěn)定性較差，但仍然能夠起到推出塑件的作用REF_Ref21843\r\h[15]。3.8.1斜銷抽芯行程的計算設(shè)計側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)時，應(yīng)充分考慮其模具組裝方便、穩(wěn)定、可靠和加工簡單等優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)側(cè)斜銷抽芯設(shè)計時需要考慮斜度、行程和推起高度的三角關(guān)系。斜度過大反而不穩(wěn)定，余量比外側(cè)抽芯小?？墒褂霉接嬎阈蓖茥U滑動行程。用以下公式進(jìn)行計算：L（3.13）塑件實(shí)際的距離為S1=1.3mm，斜銷需要的行程距離計算如下：L通過設(shè)計的安全氣囊蓋的結(jié)構(gòu)可以看出，蓋子周圍的倒扣距離不是很大，因此斜銷抽芯行程選定為4mm就可以滿足要求。3.8.2斜銷抽芯抽芯力的計算內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)需要考慮內(nèi)側(cè)倒扣特征，避免黏膜力影響側(cè)抽芯穩(wěn)定性?？梢酝ㄟ^計算側(cè)抽芯對塑件的抽芯力來避免塑件變形。計算公式如下。F1=A1P（式中：F1——斜銷抽芯模抽芯力；A1——斜銷抽芯表面積，測得59.55mm2；P——塑件抱緊力，取10Mpa；u——鋼材摩擦系數(shù)，取0.15；α——區(qū)域的脫模斜度，取1o;F因斜銷抽芯的脫模表面積小，計算出來的抽芯力也不大，不會出現(xiàn)汽車安全氣囊蓋拉傷和變形情況。3.8.3斜銷抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計在設(shè)計側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)時，應(yīng)充分考慮其具有模具組裝方便、穩(wěn)定、可靠、加工簡單等優(yōu)點(diǎn)。斜推桿的角度、行程和推起高度之間形成三角關(guān)系REF_Ref20883\r\h[16]。由于內(nèi)側(cè)斜推桿的角度、行程和推出高度之間存在三角關(guān)系，斜角度過大會不穩(wěn)定，因此內(nèi)側(cè)斜推桿的余量較小。可按照斜推桿滑動行程代入公式計算。同時，考慮到內(nèi)側(cè)倒扣特征存在黏膜力避免側(cè)抽芯后塑件變形。為確保斜推桿的穩(wěn)定性，傾斜角度應(yīng)優(yōu)選取小角度，最合理的角度為3-6度行程大的也要小于13度以內(nèi)REF_Ref21843\r\h[17]。在斜推桿底部設(shè)立耐磨潤滑性的滑座，并將其與斜推桿的T槽進(jìn)行勾連組合，滑座承擔(dān)滑軌和推動斜推桿的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)更為穩(wěn)妥的運(yùn)動。最終根據(jù)塑件的推出行程與斜推桿行程的調(diào)節(jié)角度，選定合適的角度為4度。斜銷抽芯機(jī)構(gòu)示意圖如下圖3.10所示。 圖3-10斜銷抽芯機(jī)構(gòu)的示意圖3.9冷卻控溫系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)進(jìn)行塑件成型時，首先需要將熔融原料加熱并快速注入模具腔內(nèi)進(jìn)行加壓，使其充分成型。然后，熔融物在模具內(nèi)冷卻并凝固成固體。這個過程中，模具的溫度控制是至關(guān)重要的。從加熱熔融原料到塑件冷卻成型，模具的溫度需要仔細(xì)控制。只要冷卻效果變得足夠顯著，就可以提高填充時的流動性，從而迅速降低模具在凝固成型時的降溫能量，大大縮短成型周期時間，提高生產(chǎn)效率。因此，冷卻調(diào)溫系統(tǒng)是控制成型效率最關(guān)鍵的核心點(diǎn)。模具的冷卻溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要采用冷卻液和油溫的管道方式，因此設(shè)計合適的冷卻管道是調(diào)節(jié)冷卻溫度的關(guān)鍵REF_Ref20883\r\h[18]。3.9.1冷卻管道布局設(shè)計本文的汽車安全氣囊蓋的材料是TPE（熱塑性彈性體），在汽車安全氣囊蓋的成型過程中，將熔融原料加熱后快速注入到模具腔內(nèi)加壓擠飽滿成型，然后將腔內(nèi)的熔融料冷卻凝固成固體。因此，對于模具的冷卻控制是非常關(guān)鍵的，直接影響到成型效率和成品的質(zhì)量。冷卻調(diào)溫系統(tǒng)是控制成型效率最重要的核心點(diǎn)。不同于一些其他材質(zhì)，某些材質(zhì)在凝固成型時對溫度要求不大，但對于外觀塑件，溫度要求嚴(yán)格控制。在塑件周圍設(shè)計管道環(huán)繞控制，以確保管道均勻分布，并在冷卻時可同步控制模具溫度REF_Ref20883\r\h[19]。為了提高冷卻效果并確保塑件的成型質(zhì)量，最終決定采用包圍形式，為每個型腔型芯都設(shè)計一組管道，并根據(jù)模架模板尺寸、塑件壁厚和成型材料選擇了直徑為8mm的冷卻管道。這些管道將回型環(huán)繞在塑件外周，均勻地分布在塑件周圍。這樣的設(shè)計可以使冷卻液在塑件周圍均勻地流動，從而提高冷卻效率，同時也有助于減少成型周期的總時間。因此，在注塑模具的設(shè)計中，冷卻溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重點(diǎn)是冷卻管道的設(shè)計。采用合適的冷卻管道設(shè)計和布局，可以提高成型效率和成品質(zhì)量，同時也可以減少生產(chǎn)成本，從而實(shí)現(xiàn)更高效的生產(chǎn)過程REF_Ref20883\r\h[20]。最終型腔型芯管道環(huán)繞分布如圖3.11所示。圖3-11模具的冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分布圖3.10模架的選取3.10.1模架型號選擇注射模具設(shè)計是一個發(fā)展迅速的行業(yè)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，注射模具的標(biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)化已成為其發(fā)展的必然趨勢。在注射模設(shè)計中，選擇合適的模板是非常重要的一個步驟。為適應(yīng)各種要求，目前大部分注射模都是使用標(biāo)準(zhǔn)零件或模版來設(shè)計，這樣既能提高生產(chǎn)率，又能降低制造成本。而在選擇模架的時候，可以直接查找國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12555-2006的規(guī)范進(jìn)行選用，這樣可以確保模具的質(zhì)量和性能符合規(guī)范要求。根據(jù)注塑模具的不同需求和設(shè)計要求，需要選擇不同類型的模架。模架的類型取決于模具的工作方式，而工作方式又取決于澆注方式、脫模機(jī)構(gòu)等。比如，澆口形式可分為兩板式直澆注組合式和三板式點(diǎn)澆口，而脫模機(jī)構(gòu)可分為多打開分型和是否有推板功能等。通過對國家標(biāo)準(zhǔn)資料的型號和模具現(xiàn)有需求的分析，可以找到符合要求的模架類型和工作方式，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行模架組合的設(shè)計。從而保證了模具工作的穩(wěn)定與可靠，提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量REF_Ref20883\r\h[21]。本設(shè)計的模架型號為CI型。本設(shè)計的模具分型潛伏式牛角澆口的，是單分型面兩板模組成類型，推出方式為推桿頂出，對應(yīng)的模架結(jié)構(gòu)見圖3.12所示。圖3-12模架組合架構(gòu)主視圖3.10.2模板各尺寸確定模架是注射模具的重要部件，除模板外，它還包含引導(dǎo)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)柱導(dǎo)套配件、緊固鎖緊的螺絲和推出塑件機(jī)構(gòu)的復(fù)位桿。在選擇了模架類型之后，還要對模板的具體尺寸進(jìn)行選擇，以確保展開后的成型零件的最大輪廓尺寸與推桿板的尺寸相匹配，并在保證強(qiáng)度的前提下，按照以下公式初步計算出模板的尺寸REF_Ref20883\r\h[22]。模板寬度=塑件寬度+導(dǎo)向機(jī)構(gòu)+固定螺絲+側(cè)抽機(jī)構(gòu)等模板長度=塑件長度+導(dǎo)向機(jī)構(gòu)+復(fù)位桿+固定螺絲等支撐板厚度=脫模的行程+推桿板厚度+安全距離等根據(jù)上述計算結(jié)果，可對模板尺寸進(jìn)行合理的選擇，從而保證了模具的設(shè)計與制造能夠滿足工程要求。

同時，選擇合適的模架和模板規(guī)格還能夠保證模具的使用壽命和穩(wěn)定性，減少維護(hù)成本和生產(chǎn)損失。在注塑模具的設(shè)計和制造過程中，模架和模板的選型和計算至關(guān)重要，需要設(shè)計人員仔細(xì)考慮，充分考慮各種因素，確保設(shè)計的可行性和可靠性。根據(jù)注塑模具設(shè)計要求，模架的強(qiáng)度和配合關(guān)系需要綜合考慮。通過實(shí)際計算，選擇了最接近國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格中的尺寸規(guī)格，確保型腔長度和寬度規(guī)格尺寸為300×500mm，以滿足模具的強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求。同時，動模固定板和定型固定板的厚度選擇考慮了投影面積和冷卻水道預(yù)留位置等因素，以保證模板的強(qiáng)度和配合的精度。動模固定板總厚度為90mm，定模固定板總厚度為60mm。為滿足塑件的推出需求，兩側(cè)支撐塊的厚度被確定為90mm，以保證模板的穩(wěn)定性和推出空間。最終根據(jù)中小型模架標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，確定了模架的標(biāo)準(zhǔn)型號為CI3050-A60×B90×C90，從而保證模架的強(qiáng)度和配合的準(zhǔn)確性。各模板尺寸規(guī)格見下表3.5。表3.5模架的各模板尺寸名稱數(shù)據(jù)尺寸模架的種類CI型模具的形式兩板模單分型面模板的長寬300×500定模板的高度（A）60mm動模板的高度(B)90mm支撐塊的高度(C)90mm閉合狀態(tài)的總高度（H）300mm模架最大的外形（L×W×H）350×500×300mm模架最大寬度350mm

4成型注射機(jī)的參數(shù)校核4.1填充注射量校核在注塑模具設(shè)計中，成型注射機(jī)的總注射量對于塑件質(zhì)量和生產(chǎn)效率至關(guān)重要。然而，實(shí)際最佳注射量僅有總注射量的80%可用，因為為了確保塑件品質(zhì)，必須有一定的填充壓力和溫度。因此，在校準(zhǔn)成型注射機(jī)時，需要保證80%的安全有效注射量能夠充分填充模具腔體即可REF_Ref21843\r\h[23]。通過這一公式關(guān)系來確認(rèn)校核。n(4.1)式中：n——塑件數(shù)量；V1——單塑件體積；VS——澆注凝料體積；80%VZ——注射機(jī)公稱注射量80%；型腔布局一模2腔，則n=2；塑件和澆注凝料測量得：V1=60.57cm3、VS=3.31cm3；成型填充總體積計算：n注射機(jī)公稱注射量80%為安全系數(shù)效注射量為：80%Vz124.45通過確認(rèn)公式關(guān)系的可行性，模具校準(zhǔn)過程中可以保證注塑機(jī)80%的有效注射量能夠填飽模具腔體，從而滿足成型注射機(jī)的最佳注射量需求，保障了塑件質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，可以判定該模具的校準(zhǔn)已經(jīng)通過，符合工藝生產(chǎn)要求。4.2注射壓力的校核注塑成型的壓力主要取決于原料的流動性和溫度調(diào)節(jié)因素，注射的目的是確保模具腔體內(nèi)充滿物料，因此需要重點(diǎn)檢查填充壓力。根據(jù)實(shí)驗數(shù)據(jù)TPE（熱塑性彈性體）的最大注射壓力通常在60~100Mpa之間。P>M(4根據(jù)塑件的壁厚均衡性以及非薄壁零件的特點(diǎn)，注射流動在模具腔體內(nèi)的壓力約為注射壓力的45%。在考慮最大注射壓力的范圍內(nèi)，模具腔體內(nèi)實(shí)際的填充壓力為M=45Mpa。而成型機(jī)在查找技術(shù)參數(shù)后得到的注射壓力為P=127Mpa。將這些參數(shù)代入公式中可以得出：P>M=公式的驗證表明，注塑機(jī)的注射壓力能夠滿足TPE（熱塑性彈性體）材料在模具成型生產(chǎn)中所需的填充壓力要求。4.3鎖模力校核在注射成型過程中，需要在短時間內(nèi)通過注塑機(jī)將熔融原料注入模具澆口，進(jìn)而進(jìn)入成型腔體內(nèi)。隨著壓力的增大，模具合模會膨脹，進(jìn)而出現(xiàn)漲開現(xiàn)象。為確保塑件成型質(zhì)量，必須檢查成型機(jī)的鎖模力是否能夠滿足模具的需要。故可用以下公式進(jìn)行計算。B=nB1+式子中：n——模具型腔數(shù)量；B——塑件和澆注系統(tǒng)總投影面積；B1——單個塑件的投影面積；B2——澆注系統(tǒng)投影面積;通過對三維模型的分析，可以得出澆注凝料和塑件在模具分型方向的投影面積數(shù)值，包括每個塑件的投影面積B1=12332.2mm2、整個澆注系統(tǒng)的投影面積B2=179mm2以及整個模具的總投影面積得出。B=通過計算填充成型總投影面積的結(jié)果，結(jié)合射出熔融材料后的腔內(nèi)出現(xiàn)的膨脹壓力，查找工具書中校驗關(guān)系的計算公式，對比不等式公式結(jié)果，可以確定注塑模具設(shè)計中所需的鎖模力和射出壓力，以保證模具在注塑成型過程中的穩(wěn)定性和可靠性，避免因為鎖模力不足或者射出壓力過大導(dǎo)致的模具變形、破裂等不良后果，從而確保生產(chǎn)效率和成品質(zhì)量。以確保鎖模力足夠。AnB1式子中：A——材料膨脹力；N——注塑機(jī)最大鎖模力，得1600KN;x——安全系數(shù)。KN單位，即x=1.1×0.001；通常情況下，模腔中的成形膨脹力是20-40Mpa，并且塑性較好時，模腔中的膨脹力較小。而TPE（熱塑性彈性體）的成型流動性能屬于中等偏緩慢級別?？紤]到汽車安全氣囊蓋的構(gòu)造和精度要求對流動的阻礙，我們在計算整個模具的鎖模力時，選擇將A取值為25Mpa。根據(jù)計算公式，整模的鎖模力可以通過膨脹壓力、塑件面積以及模具內(nèi)徑等參數(shù)計算得出。因此，為確保模具的可靠性和穩(wěn)定性，需要對模具內(nèi)部的流動狀態(tài)進(jìn)行合理的分析和優(yōu)化。同時，在加工模具的過程中，還需要注意選擇合適的加工工藝和材料，以確保模具的質(zhì)量和精度。鎖模力計算公式：A對比結(jié)果得：A4.4開模行程的校準(zhǔn)注塑模具成型后，在模具分型打開時，塑料件必須穩(wěn)定地從型芯區(qū)域中推出。為此，注塑機(jī)必須具有適當(dāng)?shù)哪＞叻中痛蜷_行程和推出塑料件的行程。為了確保滿足這些要求，可以使用工具書中的公式進(jìn)行校驗。S(4.5)公式中：S——注塑機(jī)可打開的最大行程距離，查表2.5技術(shù)參數(shù)得350mm；H1——塑件完全脫離型芯的行程距離，取42mm;H2——澆注凝料的總高度，95.5mm;H3——取出塑件的安全空間，一般5～10mm，取較為安全性的最大值10mm;最終，模具分型打開總距離至少為：H注塑機(jī)的打開最大距離與模具分型打開距離對比得：350mm>147.5mm校準(zhǔn)合格，確保了成型機(jī)滿足模具工作沖程的需要。4.5模具成型機(jī)的各項校核根據(jù)注塑模具設(shè)計的要求，模具必須正確地安裝在成型機(jī)的機(jī)臺上才能進(jìn)行生產(chǎn)制造。在選擇成型機(jī)時，機(jī)臺大小和參數(shù)差異非常大，因此必須避免過度盲目選擇大型機(jī)臺，以免增加成本和產(chǎn)生多余的產(chǎn)能過剩。當(dāng)確定成型參數(shù)符合要求后，注塑機(jī)的工作運(yùn)動距離也是至關(guān)重要的因素。只有在保證各項參數(shù)符合要求的前提下，盡可能選擇最接近參數(shù)要求的機(jī)臺，才能避免過度浪費(fèi)和提高生產(chǎn)效率REF_Ref21843\r\h[24]。4.5.1模具安裝寬度檢的校核按照有關(guān)注射模設(shè)計的要求，將注射模安裝到注射機(jī)上，必須按照一定的工藝程序進(jìn)行。具體地說，在安裝工序中，需將模具吊起后從成型裝置上裝進(jìn)機(jī)床內(nèi)部，并通過安裝機(jī)床臺面上的大導(dǎo)向桿。此時，模具寬度需要與大導(dǎo)桿內(nèi)側(cè)距離配合合適，以確保模具能夠安全、平穩(wěn)地通過大導(dǎo)桿并正常固定在機(jī)臺模板上REF_Ref20883\r\h[25]。為了檢驗寬度和距離的配合是否符合規(guī)范，確保尺寸配合的準(zhǔn)確性可以采用不等式公式進(jìn)行計算。G>W(4.式中：W——寬度最大徑向尺寸；G——注塑機(jī)導(dǎo)向柱距離；在注射模的設(shè)計過程中，必須保證注射機(jī)架上的大導(dǎo)向桿能夠順利的通過。注塑機(jī)大導(dǎo)桿內(nèi)側(cè)徑向尺寸通常為W=370mm，而模具的最大寬度主要由模架座板決定，通常不超過G=350mm。為了確保模具尺寸小于注塑機(jī)大導(dǎo)桿徑向尺寸，我們可以采用以下校驗公式得：370mm>350mm經(jīng)過校核計算，注塑機(jī)的安裝尺寸符合模具寬度安裝要求。4.5.2模具總厚度的校核由于注塑機(jī)的工作空間是有限的，為了將模具總厚度控制在指定的范圍內(nèi)，必須對模具的設(shè)計進(jìn)行合理的規(guī)劃和控制。為了保證成型效果，模具必須滿足一系列嚴(yán)格的要求，其中包括對模具的整體厚度和各部分的厚度比例等方面的控制，需滿足以下計算:Hmin<M<Hmax式子中：Hmin——成型機(jī)允許最小厚度；M——模具的總體厚度；Hmax——成型機(jī)允許最大厚度;通過表2.5查閱注塑機(jī)和參數(shù)，了解到對應(yīng)的注射成型機(jī)可容納模具總厚度200mm~400mm之間。通過計算得出：H所以模具的安裝厚度校核通過。

5模流分析5.1模型導(dǎo)入與網(wǎng)格劃分5.1.1項目創(chuàng)建與模型導(dǎo)入繪圖軟件和流動仿真軟件識別的文件格式不同。因此，需要從繪圖軟件中導(dǎo)出流動仿真軟件識別的格式，如STP、IGS、STL等。在此情況下選擇STP，因為它可以精確地恢復(fù)產(chǎn)品特征，避免特征損失導(dǎo)致的不準(zhǔn)確的產(chǎn)品分析。對于塑料零件，需要使用網(wǎng)格修復(fù)工具將其修復(fù)為至少85%的匹配率，最好是90%或更高。理論上，縱橫比越低，分析結(jié)果越準(zhǔn)確。但是，相應(yīng)的分析時間會更長。為了平衡精度和效率，小型塑料零件的縱橫比修復(fù)為8以下，中等大小的零件為15以下，大型零件為20以下。圖5-1優(yōu)化后的網(wǎng)格統(tǒng)計數(shù)據(jù)最大和平均縱橫比的值相對較小，表明產(chǎn)品網(wǎng)格質(zhì)量良好，可以滿足分析要求。應(yīng)注意，在進(jìn)行分析之前，網(wǎng)格統(tǒng)計中的自由邊緣、多重邊緣、交叉元素、完全重疊元素和方向不正確的元素這五項必須全部為零，并且可以使用網(wǎng)格修復(fù)工具逐個修復(fù)它們。修復(fù)完成后，可以進(jìn)行下一次分析。5.2分析模型5.2.1澆口位置分析圖5-2澆口匹配度分布圖藍(lán)色區(qū)域是最佳注射區(qū)域，紅色區(qū)域是最不推薦的區(qū)域。當(dāng)然，此分析結(jié)果僅作為選擇注射位置的參考。需要綜合考慮汽車安全氣囊蓋的結(jié)構(gòu)、外觀要求和模具結(jié)構(gòu)，確定最終注射位置，應(yīng)優(yōu)先考慮深藍(lán)色和淺藍(lán)色區(qū)域。當(dāng)該區(qū)域與模具結(jié)構(gòu)發(fā)生沖突，無法用作注射點(diǎn)時，也可以考慮綠色和黃色區(qū)域。但是，通常不建議使用紅色區(qū)域，如果必須使用紅色區(qū)域，可以通過相應(yīng)的成型參數(shù)和模具結(jié)構(gòu)避免成型缺陷，確保產(chǎn)品質(zhì)量良好。5.2.2注射系統(tǒng)設(shè)計確定注射位置后便可以開始設(shè)計注射系統(tǒng)，通過在軟件中旋轉(zhuǎn)和復(fù)制塑料件的布局，以建立一模2腔的型腔布置。之后，使用網(wǎng)格工具來建立澆注系統(tǒng)的網(wǎng)格模型。在完成澆注系統(tǒng)設(shè)計后，開始設(shè)計冷卻系統(tǒng)。具體如下圖5.3所示。圖5-3注射系統(tǒng)網(wǎng)格模型5.4模流分析結(jié)果5.4.1填充時間分析圖5-4填充時間分析在本次的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中，采用了Moldflow軟件進(jìn)行了充填分析，得到了最佳的充填時間和充填速度分布。根據(jù)分析結(jié)果，制品在1.857秒充填完成，整個充填過程無明顯滯留和短射，充填速度分布均勻。這表明所設(shè)計的模具充填系統(tǒng)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是符合要求的。若充填分析結(jié)果出現(xiàn)滯留或短射，則需要考慮調(diào)整進(jìn)膠點(diǎn)位置及大小，或優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（例如增加加強(qiáng)筋等結(jié)構(gòu)）以達(dá)到更優(yōu)的充填效果。通過合理的充填設(shè)計和優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，可以有效提高注塑成型的品質(zhì)和效率。5.4.2切換壓力分析圖5-5切換壓力分析在注塑成型過程中，最大壓力值通常出現(xiàn)在充填與保壓的切換點(diǎn)，而該壓力值不應(yīng)超過注塑機(jī)的最大壓力值的80%。根據(jù)分析結(jié)果，本次注塑成型過程中最大壓力值符合要求，為32.68MPa。5.4.3流動熔接線分析圖5-6熔接線分析在注塑模具設(shè)計中，熔接線的出現(xiàn)是由于熔體在流動過程中不同方向的料流前端交匯而產(chǎn)生的。在分析圖中，我們可以看到熔接線分布在塑件的充填末端，主要呈現(xiàn)灰色和藍(lán)色，只有極少數(shù)夾雜的紅色線可能導(dǎo)致產(chǎn)品表面出現(xiàn)不良，嚴(yán)重時甚至?xí)绊懙剿芗膹?qiáng)度。為有效改善這個問題，在模具面上設(shè)計排氣槽是一種常見的方法。而針對本次設(shè)計的模具，熔接線主要分布在分型面區(qū)域，通過合理設(shè)計分型面裝配間隙可以自然排氣，從而有效解決這個問題。5.4.4氣穴分析圖5-7氣穴分析觀察氣穴分布圖可發(fā)現(xiàn)，塑件邊緣自處有少量氣泡，集中在未填充區(qū)域和肋位。這些區(qū)域通常位于模具型芯鑲件和分型面處。在熔融膠料向前推進(jìn)時，氣體被擠壓并從模具間隙排出。通過模具面設(shè)計排氣槽可以進(jìn)一步改善問題。因為氣泡對于產(chǎn)品質(zhì)量有較大影響，因此需要在設(shè)計過程中特別關(guān)注這一點(diǎn)，并采取必要的措施來減少氣泡的產(chǎn)生。本設(shè)計可僅通過模具的自然間隙和推桿機(jī)構(gòu)就可以有效地排出氣體，因此不需要設(shè)計排氣槽。5.4.5翹曲變形分析圖5-8翹曲變形的分析分析結(jié)果顯示了X、Y、Z三個方向的變形情況以及總體變形情況。結(jié)果表明，本次分析的整體最大變形量為1.721mm，產(chǎn)品主體的變形量在0.4498-0.8735mm之間分布。這種變形主要是由于產(chǎn)品收縮不均引起的。通過使用性能分析本設(shè)計為軟質(zhì)TPE，工件原理是通過變形來對氣囊進(jìn)行包裹，所以允許存在彈性變形,塑件的最大變形位置對產(chǎn)品的裝配性和使用性沒有影響。綜上所述，此次模具設(shè)計的模擬分析結(jié)果符合設(shè)計要求。

6總結(jié)與展望6.1總結(jié)在設(shè)計完成過程中，通過UG軟件繪制汽車安全氣囊蓋模型，結(jié)合前期對塑件分析的技術(shù)要求，使用三維軟件進(jìn)行成型技術(shù)方案選擇和模具建模，用一模2腔的型腔排列形式并不斷優(yōu)化模具的不足之