畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-汽車保險(xiǎn)杠注塑模具設(shè)計(jì)

第1章緒論塑料簡(jiǎn)介塑料是一種生活中常見(jiàn)的材料，塑料是由樹(shù)脂聚酯纖維組成的聚合物材料，在一定溫度和壓力下具有流動(dòng)性，塑料在高溫熔化狀態(tài)下，經(jīng)過(guò)模具的冷卻塑化，可以變成任何形狀，塑料具備韌性好，可塑性強(qiáng)，強(qiáng)度高，防水、防潮、防輻射等特殊優(yōu)點(diǎn)，因此塑料制品被廣泛使用。注塑成型及注塑模生活中的塑料件基本都是通過(guò)注塑成型做出來(lái)的，通過(guò)注塑模具進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，這其中牽涉到很多的注塑成型的工藝，為了能更好的注塑成型，達(dá)到更經(jīng)濟(jì)更高效，我們?cè)谧⑺艹尚凸に嚿线€需要繼續(xù)努力，包括注塑模具的優(yōu)化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，注塑機(jī)的優(yōu)化，塑料本來(lái)的特性優(yōu)化等。塑件的工藝分析如圖2.1所示為本次設(shè)計(jì)的保險(xiǎn)桿外形結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)塑料零件圖可知，零件尺寸比價(jià)大，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。圖2.1塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)之前，首先要對(duì)塑料制品進(jìn)行工藝分析，分析其工藝性能和塑料部件的工藝性能要求。經(jīng)分析，此產(chǎn)品沒(méi)有側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)，頂桿直頂方式即可出模。第3章注射成型工藝方案分析3．1澆口種類的確定在位置設(shè)計(jì)的時(shí)候，要考慮塑料澆口的材料，因?yàn)樗芰暇哂幸欢ǖ纳炜s性，位置一般取在膠位薄弱的地方，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品，要先進(jìn)行模流分析，根據(jù)結(jié)果來(lái)確定，根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)，這個(gè)產(chǎn)品采用側(cè)進(jìn)膠。3．2型腔數(shù)目的確定根據(jù)腔體內(nèi)空腔的個(gè)數(shù)可以將模具分為單?？涨缓投嗄？涨弧８鶕?jù)模具的設(shè)計(jì)要求和精度要求，確定空腔是單?？涨贿€是多模空腔。本設(shè)計(jì)，由于產(chǎn)品尺寸很大，結(jié)合注塑機(jī)的最大注射量等因素考慮，多腔不適合，采用一模一腔設(shè)計(jì)。通過(guò)查閱參考文獻(xiàn)[1],按注射機(jī)最大注射量來(lái)確定型腔數(shù)量：式（3.1）式中Vj——澆注系統(tǒng)凝料量（cm3）；Vn——單個(gè)塑件的容積（cm3）；由表3-1所知Vg=200cm3，保險(xiǎn)桿設(shè)計(jì)Vj=1.35cm3；Vn=27.03cm3式（3.2）3．3注射機(jī)的選擇和校核根據(jù)塑料模具的形狀，初步選擇了注塑機(jī)的型號(hào)XS-ZY3000，列表如3.1所示。表3-1注射機(jī)有關(guān)參數(shù)公稱注射量3000cm3公稱注射質(zhì)量2730g最大開(kāi)模行程S1120mm噴嘴球頭半徑R18mm最大裝模高度Hmax960mm噴嘴孔直徑Φ3mm最小裝模高度Hmin400mm鎖模力6300KN頂出行程0~200mm3.3.1注射量的校核注塑模具腔體容積要在注射器限定容量的百分之八十以內(nèi)，校核公式為：式中--一模出的產(chǎn)品數(shù)量--一個(gè)產(chǎn)品的體積量（）--注塑系統(tǒng)里廢料的容量，即體積（）本設(shè)計(jì)中：n=11392=40M=1x1392+40=1432g（約等于）此注塑機(jī)的最大注射容量為2730g注射量符合要求3.3.2塑件在分型面上的投影面積與鎖模力的校核注射成型的時(shí)候，夾緊力會(huì)影響注塑效果，加緊力過(guò)大，會(huì)影響模具覆蓋膜厚度，影響注塑效果，因此要滿足下列關(guān)系式：式中n--型腔數(shù)目--每一個(gè)產(chǎn)品在模具分型面上的投影面積--澆筑系統(tǒng)投影在分型面上的面積n=1=154366=4296=1x154366+4296=158662注塑成型時(shí)為了行程穩(wěn)定的鎖模，應(yīng)滿足塑料腔體的成型壓力與鎖模力小于投影面，即：（）P<F式中：P—產(chǎn)品型腔的背部壓強(qiáng)力量（MPa）F—最大的鎖緊力度（N）其它意義同上理論上來(lái)講，型腔內(nèi)通常為19-42MPa，一般的產(chǎn)品為25-35MPa，精度很高，要求很要的精密的產(chǎn)品為40-45MP（）P=158662x1.1x0.01=1745KN<6300KN鎖模力符合要求3．3．3模具和注塑機(jī)安裝模具部件相關(guān)尺寸檢查（1）模具的總高度模具的打開(kāi)和關(guān)閉的高度按照下列公式進(jìn)行計(jì)算：式中--注射機(jī)上面允許安裝的最小模具高度--注射機(jī)上面允許安裝的最大模具高度本設(shè)計(jì)中模具厚度為836mm400<H<960，符合要求（2）開(kāi)模行程（S）的校核為了便于打開(kāi)模具，并移除工件，需要有足夠的開(kāi)始距離。注塑機(jī)的兩層是由距離約束的，設(shè)計(jì)之時(shí)必須考慮開(kāi)模距離，對(duì)于臥式注塑機(jī)而言，模具的打開(kāi)幅度范圍與厚度有關(guān)：在模具打開(kāi)之后，為了便于移除工件，需要具有足夠的開(kāi)口距離。式中--推出距離--塑件厚度（包括澆筑系統(tǒng)高度）=（水口料的長(zhǎng)度+20~30）本設(shè)計(jì)中=200=100mm=5+8+25=38mm總的開(kāi)模距離需要S=138mm以上經(jīng)計(jì)算，符合要要求。第4章注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1分型面的設(shè)計(jì)分型面的選擇需要根據(jù)塑件本身的結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，分型面把型腔型芯分開(kāi)為上下兩部分，首先要考慮的是塑件能夠順利的開(kāi)合模，順利的頂出，分型面的位置一般考慮再最大外形處，平直位置，如圖4.2所示。4.2分型面的選擇4.2型腔的布局型腔分布是整個(gè)澆筑系統(tǒng)的重要內(nèi)容，要保證每個(gè)型腔都有一定的壓力，在從每個(gè)型腔獲得壓力，以保證每個(gè)型腔都有壓力,此套模具設(shè)計(jì)為一模一腔。圖4.3型腔布局方式4.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.3.1澆注系統(tǒng)組成澆注系統(tǒng)的組成主要包括主澆道、分流道、澆口、型腔和冷料穴等。4.3.2主流道的設(shè)計(jì)澆道是從注射機(jī)通過(guò)模具上的唧嘴，唧嘴再通過(guò)模具上的分流系統(tǒng)注塑到型腔內(nèi)部，把注塑機(jī)里面的塑料注射到模具里面，這個(gè)通過(guò)唧嘴的這么一個(gè)通道，我們叫做主流到。（1）主流道的尺寸設(shè)計(jì)中選用的注射機(jī)的型號(hào)是XS-ZY-3000，其基本尺寸是噴嘴直徑d0=3mm，主流道直徑(2)凹坑球面半徑：SR 式中： 凹坑球面半徑，mm。SR0——噴嘴口球面半徑（注射機(jī)），=18mm；計(jì)算得出SR=20mm4.3.3分流道的設(shè)計(jì)分流道將從主流道過(guò)來(lái)的塑料分流，到達(dá)每個(gè)型腔里，要能保證每個(gè)型腔分流均勻，同時(shí)分流道為澆口提供位置支撐，此套模具采用的一模一腔，分流道的設(shè)計(jì)如圖4.5。圖4.5分流道的設(shè)計(jì)4.3.4澆口的設(shè)計(jì)通常是使用輻條門，環(huán)形門，爪門，點(diǎn)門等，這些都取決于它們的特性。并且澆口的橫截面形狀設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方形,梯形。4.4注射模成型零部件的設(shè)計(jì)注塑模具的核心部件是型芯與型腔，注塑機(jī)通過(guò)唧嘴把塑料最終注塑到型芯型腔內(nèi)，經(jīng)過(guò)冷卻后頂出成型，所以在這個(gè)模具的設(shè)計(jì)中，型芯和型腔的設(shè)計(jì)時(shí)最重要的，精度要求也最高。作為模具的核心材料，模制部件的結(jié)構(gòu)和布置是重要的。由于塑件尺寸很大，考慮到零件的加工和裝配型芯，型腔設(shè)計(jì)為原生留方式，也就是整體式的。4.4.1成型零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該要考慮到使用的成本低，即設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是便于價(jià)格，便于組裝的，同樣也要便于后期使用過(guò)程中的保養(yǎng)與維護(hù)。，當(dāng)然這一切都有一個(gè)前期，那就是要在確保塑料部件的質(zhì)量要求的前提下。1）凹模的設(shè)計(jì)凹模也被稱為型腔，是用來(lái)制作零件的模具，它的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸直接影響零件成品的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，在設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮零件成品的生產(chǎn)批量和加工方法，常用的凹模結(jié)構(gòu)是整體式和嵌入式兩種，由于此塑件尺寸大，也就是說(shuō)型腔尺寸大，考慮到加工和后期的裝配以及維護(hù)，大模具一般都是采用整體式的設(shè)計(jì)。2）凸模的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中的凹模結(jié)構(gòu)是整體式凹模結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固可靠且不容易變形，成型表面不易留下凹痕和凸點(diǎn)氣孔等缺陷，相對(duì)于嵌入式凹模更勝一籌，由于此塑件尺寸大，也就是說(shuō)型芯尺寸大，考慮到加工和后期的裝配以及維護(hù)，大模具一般都是采用整體式的設(shè)計(jì)。4.5主要零部件尺寸的設(shè)計(jì)4.5.1型腔徑向尺寸的計(jì)算LＭ+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δzLＭ————凹模徑向尺寸（mm）LS————塑件徑向公稱尺寸（mm）Scp————塑料的平均收縮率（％）Δ—————塑件公差值（mm）δz————凹模制造公差（mm）由：LS1為945mm取精度時(shí)Δ2為8.5mm依據(jù)國(guó)家工業(yè)科學(xué)規(guī)定和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)指出：成型工藝工作指標(biāo)的工藝制造公差約取值占取塑件總公差的三分之一至四分之一，故在確定出成型零件工作尺寸公差值時(shí)可取塑件公差的三分之一至四分之一。同時(shí)為確切保證高精盾尺寸選取四分之一。由于：δz=1/4Δ得：δz2=2.12mm則：LＭ1+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz=[（1+0.6%）×945-3/4×8.5]+2.12.=946.4154.5.2型芯徑向尺寸的計(jì)算運(yùn)用平均收縮率法：LＭ–δz=[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δzLＭ————型芯徑向尺寸（mm）δz————型芯徑向制造公差（mm）其余符號(hào)同上由：LS2=935mm取精度時(shí)Δ2=8.3mm由δz=1/4Δ得：δz2=2.075mm則：LＭ1–δz=[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz=[（1+0.6%）×935+3/4×8.3]–2.075=932.31mm4.5.3型腔深度尺寸的計(jì)算凹模深度尺寸同樣運(yùn)用平均收縮率法：HＭ+δz=[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δzHＭ————凹模深度尺寸（mm）δz————凹模深度制造公差（mm）其余符號(hào)同上由：HS1=315.3mm取精度時(shí)Δ1=3.2mm由δz=1/4Δ得：δz1=0.8mm則：HＭ1+δz=[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz=[（1+0.6%）×315.3-2/3×3.2]+0.8=315.86mm4.5.4型芯高度尺寸的計(jì)算運(yùn)用平均收縮率法：HＭ–δz=[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δzHＭ————型芯高度尺寸（mm）δz————型芯高度制造公差（mm）其余符號(hào)同上由：HＳ1=310.3mm取精度時(shí)Δ1=3.1mm由δz=1/4Δ得：δz1=0.78mm則：HＭ1–δz=[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz=[（1+0.6%）×310.3+2/3×3.1]–0.78=313.45mm4．6脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)將塑料制成品從模具中取出來(lái)的過(guò)程被稱為脫模，脫模機(jī)構(gòu)包括零件、固定板、推板等內(nèi)容，推板又包括固定板和復(fù)位部分，此套模具設(shè)計(jì)的是直接用推桿頂出的，推桿被固定在固定板上。4.6.1脫模機(jī)構(gòu)的選擇選擇脫模機(jī)構(gòu)要區(qū)分手動(dòng)脫模和自動(dòng)脫模，手動(dòng)脫模比較常見(jiàn)，根據(jù)引入部件的類別，可分為推桿式、套筒類脫模機(jī)構(gòu)等，根據(jù)引入動(dòng)機(jī)種類套筒，可分部件的為推桿推構(gòu)，推動(dòng)機(jī)構(gòu)，推塊推動(dòng)機(jī)構(gòu)，使用成型部件的，以及多設(shè)計(jì)中部件本采用使推板推出機(jī)構(gòu)順利料制件脫模。4.6.2推板機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì)（1）推桿設(shè)計(jì)如圖4.8是模架推桿機(jī)構(gòu)，采用了推桿方式，這些推桿是放置在受力的地方，這樣可以有效避免推出變形，頂白，頂爛等現(xiàn)象，具體放置位置如下圖。圖4.8推桿設(shè)計(jì)第5章注射模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)1．一般情況，一套模具分布四根導(dǎo)柱，分別不住在四個(gè)角落，其中一根會(huì)偏移2MM左右，防呆作用。2．導(dǎo)柱一般固定在后模上，也有固定在前模上的，導(dǎo)套固定在前模，導(dǎo)柱要用到過(guò)盈配合，防止松動(dòng)。3．在合模的過(guò)程中，應(yīng)該讓導(dǎo)柱先接觸，讓復(fù)位桿先與定模接觸，讓后模先回位，避免芯型芯型腔先接觸受力，以免受傷4．在實(shí)際生活中的大多數(shù)情況下，動(dòng)模的導(dǎo)柱與定模的導(dǎo)套都是配合加工的，可以達(dá)到相應(yīng)的同軸度，達(dá)到需要加工的效果。5.2導(dǎo)柱設(shè)計(jì)導(dǎo)柱的方式，結(jié)構(gòu)形式有很多，其中插入式的導(dǎo)柱用的最多，導(dǎo)柱上面會(huì)有很多的油槽，儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，在于導(dǎo)柱接觸的時(shí)候，起到潤(rùn)滑的作用，避免長(zhǎng)時(shí)間工作溫度過(guò)高，燒壞5.3導(dǎo)套的設(shè)計(jì)導(dǎo)套的設(shè)計(jì)應(yīng)該與定模板成一個(gè)過(guò)盈配合，同時(shí)導(dǎo)套的材質(zhì)需要耐磨耐高溫的材質(zhì)，是一個(gè)精密的部件。參照下圖第6章排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模具在成型過(guò)程中，為了避免跑料，型芯型腔設(shè)計(jì)的時(shí)候必須完全閉合，同時(shí)，如果密封性太好，同樣也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部氣體如法排除，造成內(nèi)部壓力大，料流動(dòng)差，最后導(dǎo)致成型不全，成型出來(lái)會(huì)有很多的缺陷，所以在蜂膠的位置又需要進(jìn)行設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)，便于把型腔內(nèi)的氣體排出，便于成型。（1）頂桿位置設(shè)計(jì)排氣：由于頂桿與型腔之間是一個(gè)滑動(dòng)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，所以頂桿處是一種很好的排氣位置，為了便于排氣，在排氣困難的地方，也會(huì)下頂針，甚至做一個(gè)鑲件，便于排氣；（2）薄壁塑件：膠位越薄的地方越難成型，所以在這些位置就越需要設(shè)置氣槽來(lái)順利排氣并且還需要塑料制品盡可能的離澆口的位置遠(yuǎn)一點(diǎn)；排氣槽的深度不宜設(shè)計(jì)的太深，一般設(shè)計(jì)在0.02-0.05之間，太淺，排氣效果不佳，太深，容易跑毛邊。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模具在設(shè)計(jì)的時(shí)候都會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)水路，水路主要起到兩個(gè)大的方面的作用。模具升溫，模具在裝上注塑機(jī)之后，整個(gè)模具都是冷的，模具本身太冷會(huì)影響塑料的一個(gè)流動(dòng)性，流動(dòng)性不好，造成難成型，成型不全的缺陷，所以需要進(jìn)行升溫，升溫后，內(nèi)部流動(dòng)性會(huì)更改，模溫一般要達(dá)到60度左右，這個(gè)時(shí)候才開(kāi)始進(jìn)行注塑，這個(gè)升溫的過(guò)程需要往水路注入熱水，從而把溫度帶到模具上面，達(dá)到升溫的效果。成型冷卻，當(dāng)注塑完成之后，由于液體塑料，溫度很高，注入型腔之后，需要進(jìn)行冷卻，才能加快成型，所以需要進(jìn)行降溫，冷卻。這個(gè)也是通過(guò)水路來(lái)完成。水路設(shè)計(jì)的原則是靠近產(chǎn)品邊緣，均勻排布，一般來(lái)講是越多越好，這套模具，水路設(shè)計(jì)如下圖。第8章模具的裝配、調(diào)試與維護(hù)8.1模具的裝配8.2模具的調(diào)試模具設(shè)計(jì)好之后再進(jìn)行加工，在設(shè)計(jì)與加工的時(shí)候都會(huì)保留一點(diǎn)余量，因?yàn)樵诔醮卧O(shè)計(jì)加工后，經(jīng)過(guò)試模，成型并不定就會(huì)很完美，這個(gè)時(shí)候我們需要通過(guò)對(duì)模具本身的尺寸進(jìn)行調(diào)整，這里就要修模，再一個(gè)就是需要結(jié)合注塑機(jī)進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整，這一步叫做模具的調(diào)試。8.2.1試模模具加工好之后需要放在注塑機(jī)山，調(diào)整各種參數(shù)，進(jìn)行試驗(yàn)，然后根據(jù)成型效果再修模具8.2.2調(diào)模：在調(diào)制完成后，對(duì)模具進(jìn)行運(yùn)行，來(lái)檢測(cè)本模具的運(yùn)行情況，觀察是否能夠順暢的運(yùn)行；（2）在模具的運(yùn)行之前一定要先對(duì)模具本身進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)然注射機(jī)的噴嘴也需要進(jìn)行預(yù)熱處理；（3）對(duì)塑料注射模具還有塑料注射機(jī)的參數(shù)進(jìn)行不斷的調(diào)試，一直到能夠生產(chǎn)出符合使用要求的產(chǎn)品。8.2.3試模后的工作根據(jù)試模后的結(jié)果進(jìn)行修模；對(duì)調(diào)機(jī)的各種參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；試模工作結(jié)束后對(duì)模具設(shè)計(jì)的缺陷進(jìn)行改善，維修模具；檢討：8.3模具的維護(hù)對(duì)試模工作結(jié)束后留下來(lái)的問(wèn)題進(jìn)行修改。8.4模具的工作過(guò)程首先將模具的固定件和活動(dòng)件放置在注塑機(jī)的相應(yīng)位置，然后關(guān)閉模具。然后，熔體通過(guò)主通道和分流通道通過(guò)噴油嘴注入腔中，進(jìn)行噴射和保壓冷卻。仔細(xì)檢查熱塑性ABS的顏色和粒徑，然后適當(dāng)干燥。塑料注射機(jī)通過(guò)液壓使移動(dòng)模具的一部分移動(dòng)。當(dāng)熔融物填充完成后，推動(dòng)機(jī)構(gòu)的推動(dòng)器將塑料制品推出，然后繼續(xù)關(guān)閉模具準(zhǔn)備下一個(gè)填充塑料，從而反復(fù)打開(kāi)和關(guān)閉?？偨Y(jié)本文是用保險(xiǎn)桿作為設(shè)計(jì)對(duì)象，設(shè)計(jì)保險(xiǎn)桿注射模具，并對(duì)其外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一系列的造型工作，并結(jié)合注塑的形式對(duì)齊達(dá)成的注塑效果進(jìn)行了一系列的設(shè)計(jì)計(jì)算，具體的結(jié)論如下：進(jìn)行注塑模具設(shè)計(jì)，首先要對(duì)塑料本身的特性要了解，選擇合適的位置進(jìn)膠，做進(jìn)膠口，然后結(jié)合模具設(shè)計(jì)本身，設(shè)計(jì)合理的型腔型芯，保證能夠順利的脫模，沒(méi)有缺陷，對(duì)于塑件和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水路，水路的設(shè)計(jì)盡量靠近塑件，同時(shí)水路的布局要均勻，以達(dá)到冷卻均勻，塑件成型后不翹曲，然后還要對(duì)注塑機(jī)的各參數(shù)要做了解，結(jié)合注塑機(jī)的參數(shù)選擇合理的注塑機(jī)進(jìn)行注塑。本文完成了保險(xiǎn)桿的注塑模具