毕业设计（论文）-汽车保险杠注塑模具设计

第1章绪论塑料简介塑料是一种生活中常见的材料，塑料是由树脂聚酯纤维组成的聚合物材料，在一定温度和压力下具有流动性，塑料在高温熔化状态下，经过模具的冷却塑化，可以变成任何形状，塑料具备韧性好，可塑性强，强度高，防水、防潮、防辐射等特殊优点，因此塑料制品被广泛使用。注塑成型及注塑模生活中的塑料件基本都是通过注塑成型做出来的，通过注塑模具进行大批量的生产，这其中牵涉到很多的注塑成型的工艺，为了能更好的注塑成型，达到更经济更高效，我们在注塑成型工艺上还需要继续努力，包括注塑模具的优化，结构设计的优化，注塑机的优化，塑料本来的特性优化等。塑件的工艺分析如图2.1所示为本次设计的保险杆外形结构图，根据塑料零件图可知，零件尺寸比价大，结构相对复杂。图2.1塑件的结构设计在设计之前，首先要对塑料制品进行工艺分析，分析其工艺性能和塑料部件的工艺性能要求。经分析，此产品没有侧向抽芯结构，顶杆直顶方式即可出模。第3章注射成型工艺方案分析3．1浇口种类的确定在位置设计的时候，要考虑塑料浇口的材料，因为塑料具有一定的伸缩性，位置一般取在胶位薄弱的地方，结构复杂的产品，要先进行模流分析，根据结果来确定，根据产品的特点，这个产品采用侧进胶。3．2型腔数目的确定根据腔体内空腔的个数可以将模具分为单模空腔和多模空腔。根据模具的设计要求和精度要求，确定空腔是单模空腔还是多模空腔。本设计，由于产品尺寸很大，结合注塑机的最大注射量等因素考虑，多腔不适合，采用一模一腔设计。通过查阅参考文献[1],按注射机最大注射量来确定型腔数量：式（3.1）式中Vj——浇注系统凝料量（cm3）；Vn——单个塑件的容积（cm3）；由表3-1所知Vg=200cm3，保险杆设计Vj=1.35cm3；Vn=27.03cm3式（3.2）3．3注射机的选择和校核根据塑料模具的形状，初步选择了注塑机的型号XS-ZY3000，列表如3.1所示。表3-1注射机有关参数公称注射量3000cm3公称注射质量2730g最大开模行程S1120mm喷嘴球头半径R18mm最大装模高度Hmax960mm喷嘴孔直径Φ3mm最小装模高度Hmin400mm锁模力6300KN顶出行程0~200mm3.3.1注射量的校核注塑模具腔体容积要在注射器限定容量的百分之八十以内，校核公式为：式中--一模出的产品数量--一个产品的体积量（）--注塑系统里废料的容量，即体积（）本设计中：n=11392=40M=1x1392+40=1432g（约等于）此注塑机的最大注射容量为2730g注射量符合要求3.3.2塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核注射成型的时候，夹紧力会影响注塑效果，加紧力过大，会影响模具覆盖膜厚度，影响注塑效果，因此要满足下列关系式：式中n--型腔数目--每一个产品在模具分型面上的投影面积--浇筑系统投影在分型面上的面积n=1=154366=4296=1x154366+4296=158662注塑成型时为了行程稳定的锁模，应满足塑料腔体的成型压力与锁模力小于投影面，即：（）P<F式中：P—产品型腔的背部压强力量（MPa）F—最大的锁紧力度（N）其它意义同上理论上来讲，型腔内通常为19-42MPa，一般的产品为25-35MPa，精度很高，要求很要的精密的产品为40-45MP（）P=158662x1.1x0.01=1745KN<6300KN锁模力符合要求3．3．3模具和注塑机安装模具部件相关尺寸检查（1）模具的总高度模具的打开和关闭的高度按照下列公式进行计算：式中--注射机上面允许安装的最小模具高度--注射机上面允许安装的最大模具高度本设计中模具厚度为836mm400<H<960，符合要求（2）开模行程（S）的校核为了便于打开模具，并移除工件，需要有足够的开始距离。注塑机的两层是由距离约束的，设计之时必须考虑开模距离，对于卧式注塑机而言，模具的打开幅度范围与厚度有关：在模具打开之后，为了便于移除工件，需要具有足够的开口距离。式中--推出距离--塑件厚度（包括浇筑系统高度）=（水口料的长度+20~30）本设计中=200=100mm=5+8+25=38mm总的开模距离需要S=138mm以上经计算，符合要要求。第4章注射模具结构设计4.1分型面的设计分型面的选择需要根据塑件本身的结构来进行设计，分型面把型腔型芯分开为上下两部分，首先要考虑的是塑件能够顺利的开合模，顺利的顶出，分型面的位置一般考虑再最大外形处，平直位置，如图4.2所示。4.2分型面的选择4.2型腔的布局型腔分布是整个浇筑系统的重要内容，要保证每个型腔都有一定的压力，在从每个型腔获得压力，以保证每个型腔都有压力,此套模具设计为一模一腔。图4.3型腔布局方式4.3浇注系统的设计4.3.1浇注系统组成浇注系统的组成主要包括主浇道、分流道、浇口、型腔和冷料穴等。4.3.2主流道的设计浇道是从注射机通过模具上的唧嘴，唧嘴再通过模具上的分流系统注塑到型腔内部，把注塑机里面的塑料注射到模具里面，这个通过唧嘴的这么一个通道，我们叫做主流到。（1）主流道的尺寸设计中选用的注射机的型号是XS-ZY-3000，其基本尺寸是喷嘴直径d0=3mm，主流道直径(2)凹坑球面半径：SR 式中： 凹坑球面半径，mm。SR0——喷嘴口球面半径（注射机），=18mm；计算得出SR=20mm4.3.3分流道的设计分流道将从主流道过来的塑料分流，到达每个型腔里，要能保证每个型腔分流均匀，同时分流道为浇口提供位置支撑，此套模具采用的一模一腔，分流道的设计如图4.5。图4.5分流道的设计4.3.4浇口的设计通常是使用辐条门，环形门，爪门，点门等，这些都取决于它们的特性。并且浇口的横截面形状设计成长方形,梯形。4.4注射模成型零部件的设计注塑模具的核心部件是型芯与型腔，注塑机通过唧嘴把塑料最终注塑到型芯型腔内，经过冷却后顶出成型，所以在这个模具的设计中，型芯和型腔的设计时最重要的，精度要求也最高。作为模具的核心材料，模制部件的结构和布置是重要的。由于塑件尺寸很大，考虑到零件的加工和装配型芯，型腔设计为原生留方式，也就是整体式的。4.4.1成型零部件结构设计在做结构设计的时候应该要考虑到使用的成本低，即设计的结构应该是便于价格，便于组装的，同样也要便于后期使用过程中的保养与维护。，当然这一切都有一个前期，那就是要在确保塑料部件的质量要求的前提下。1）凹模的设计凹模也被称为型腔，是用来制作零件的模具，它的结构形状和尺寸直接影响零件成品的结构形状和尺寸，在设计的时候要考虑零件成品的生产批量和加工方法，常用的凹模结构是整体式和嵌入式两种，由于此塑件尺寸大，也就是说型腔尺寸大，考虑到加工和后期的装配以及维护，大模具一般都是采用整体式的设计。2）凸模的设计本设计中的凹模结构是整体式凹模结构，其特点是结构简单、牢固可靠且不容易变形，成型表面不易留下凹痕和凸点气孔等缺陷，相对于嵌入式凹模更胜一筹，由于此塑件尺寸大，也就是说型芯尺寸大，考虑到加工和后期的装配以及维护，大模具一般都是采用整体式的设计。4.5主要零部件尺寸的设计4.5.1型腔径向尺寸的计算LＭ+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δzLＭ————凹模径向尺寸（mm）LS————塑件径向公称尺寸（mm）Scp————塑料的平均收缩率（％）Δ—————塑件公差值（mm）δz————凹模制造公差（mm）由：LS1为945mm取精度时Δ2为8.5mm依据国家工业科学规定和实践经验指出：成型工艺工作指标的工艺制造公差约取值占取塑件总公差的三分之一至四分之一，故在确定出成型零件工作尺寸公差值时可取塑件公差的三分之一至四分之一。同时为确切保证高精盾尺寸选取四分之一。由于：δz=1/4Δ得：δz2=2.12mm则：LＭ1+δz=[（1+Scp）LS-3/4Δ]+δz=[（1+0.6%）×945-3/4×8.5]+2.12.=946.4154.5.2型芯径向尺寸的计算运用平均收缩率法：LＭ–δz=[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δzLＭ————型芯径向尺寸（mm）δz————型芯径向制造公差（mm）其余符号同上由：LS2=935mm取精度时Δ2=8.3mm由δz=1/4Δ得：δz2=2.075mm则：LＭ1–δz=[（1+Scp）LS+3/4Δ]–δz=[（1+0.6%）×935+3/4×8.3]–2.075=932.31mm4.5.3型腔深度尺寸的计算凹模深度尺寸同样运用平均收缩率法：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）其余符号同上由：HS1=315.3mm取精度时Δ1=3.2mm由δz=1/4Δ得：δz1=0.8mm则：HＭ1+δz=[（1+Scp）LS-2/3Δ]+δz=[（1+0.6%）×315.3-2/3×3.2]+0.8=315.86mm4.5.4型芯高度尺寸的计算运用平均收缩率法：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）其余符号同上由：HＳ1=310.3mm取精度时Δ1=3.1mm由δz=1/4Δ得：δz1=0.78mm则：HＭ1–δz=[（1+Scp）LS+2/3Δ]–δz=[（1+0.6%）×310.3+2/3×3.1]–0.78=313.45mm4．6脱模机构的设计将塑料制成品从模具中取出来的过程被称为脱模，脱模机构包括零件、固定板、推板等内容，推板又包括固定板和复位部分，此套模具设计的是直接用推杆顶出的，推杆被固定在固定板上。4.6.1脱模机构的选择选择脱模机构要区分手动脱模和自动脱模，手动脱模比较常见，根据引入部件的类别，可分为推杆式、套筒类脱模机构等，根据引入动机种类套筒，可分部件的为推杆推构，推动机构，推块推动机构，使用成型部件的，以及多设计中部件本采用使推板推出机构顺利料制件脱模。4.6.2推板机构具体设计（1）推杆设计如图4.8是模架推杆机构，采用了推杆方式，这些推杆是放置在受力的地方，这样可以有效避免推出变形，顶白，顶烂等现象，具体放置位置如下图。图4.8推杆设计第5章注射模导向机构的设计5.1导向机构的总体设计1．一般情况，一套模具分布四根导柱，分别不住在四个角落，其中一根会偏移2MM左右，防呆作用。2．导柱一般固定在后模上，也有固定在前模上的，导套固定在前模，导柱要用到过盈配合，防止松动。3．在合模的过程中，应该让导柱先接触，让复位杆先与定模接触，让后模先回位，避免芯型芯型腔先接触受力，以免受伤4．在实际生活中的大多数情况下，动模的导柱与定模的导套都是配合加工的，可以达到相应的同轴度，达到需要加工的效果。5.2导柱设计导柱的方式，结构形式有很多，其中插入式的导柱用的最多，导柱上面会有很多的油槽，储存润滑油，在于导柱接触的时候，起到润滑的作用，避免长时间工作温度过高，烧坏5.3导套的设计导套的设计应该与定模板成一个过盈配合，同时导套的材质需要耐磨耐高温的材质，是一个精密的部件。参照下图第6章排气系统的设计模具在成型过程中，为了避免跑料，型芯型腔设计的时候必须完全闭合，同时，如果密封性太好，同样也会导致内部气体如法排除，造成内部压力大，料流动差，最后导致成型不全，成型出来会有很多的缺陷，所以在蜂胶的位置又需要进行设计排气系统，便于把型腔内的气体排出，便于成型。（1）顶杆位置设计排气：由于顶杆与型腔之间是一个滑动的运动关系，所以顶杆处是一种很好的排气位置，为了便于排气，在排气困难的地方，也会下顶针，甚至做一个镶件，便于排气；（2）薄壁塑件：胶位越薄的地方越难成型，所以在这些位置就越需要设置气槽来顺利排气并且还需要塑料制品尽可能的离浇口的位置远一点；排气槽的深度不宜设计的太深，一般设计在0.02-0.05之间，太浅，排气效果不佳，太深，容易跑毛边。冷却系统的设计模具在设计的时候都会设计一个水路，水路主要起到两个大的方面的作用。模具升温，模具在装上注塑机之后，整个模具都是冷的，模具本身太冷会影响塑料的一个流动性，流动性不好，造成难成型，成型不全的缺陷，所以需要进行升温，升温后，内部流动性会更改，模温一般要达到60度左右，这个时候才开始进行注塑，这个升温的过程需要往水路注入热水，从而把温度带到模具上面，达到升温的效果。成型冷却，当注塑完成之后，由于液体塑料，温度很高，注入型腔之后，需要进行冷却，才能加快成型，所以需要进行降温，冷却。这个也是通过水路来完成。水路设计的原则是靠近产品边缘，均匀排布，一般来讲是越多越好，这套模具，水路设计如下图。第8章模具的装配、调试与维护8.1模具的装配8.2模具的调试模具设计好之后再进行加工，在设计与加工的时候都会保留一点余量，因为在初次设计加工后，经过试模，成型并不定就会很完美，这个时候我们需要通过对模具本身的尺寸进行调整，这里就要修模，再一个就是需要结合注塑机进行参数的调整，这一步叫做模具的调试。8.2.1试模模具加工好之后需要放在注塑机山，调整各种参数，进行试验，然后根据成型效果再修模具8.2.2调模：在调制完成后，对模具进行运行，来检测本模具的运行情况，观察是否能够顺畅的运行；（2）在模具的运行之前一定要先对模具本身进行预热，当然注射机的喷嘴也需要进行预热处理；（3）对塑料注射模具还有塑料注射机的参数进行不断的调试，一直到能够生产出符合使用要求的产品。8.2.3试模后的工作根据试模后的结果进行修模；对调机的各种参数进行调整；试模工作结束后对模具设计的缺陷进行改善，维修模具；检讨：8.3模具的维护对试模工作结束后留下来的问题进行修改。8.4模具的工作过程首先将模具的固定件和活动件放置在注塑机的相应位置，然后关闭模具。然后，熔体通过主通道和分流通道通过喷油嘴注入腔中，进行喷射和保压冷却。仔细检查热塑性ABS的颜色和粒径，然后适当干燥。塑料注射机通过液压使移动模具的一部分移动。当熔融物填充完成后，推动机构的推动器将塑料制品推出，然后继续关闭模具准备下一个填充塑料，从而反复打开和关闭模总结本文是用保险杆作为设计对象，设计保险杆注射模具，并对其外观和内部结构进行了一系列的造型工作，并结合注塑的形式对齐达成的注塑效果进行了一系列的设计计算，具体的结论如下：进行注塑模具设计，首先要对塑料本身的特性要了解，选择合适的位置进胶，做进胶口，然后结合模具设计本身，设计合理的型腔型芯，保证能够顺利的脱模，没有缺陷，对于塑件和模具结构设计水路，水路的设计尽量靠近塑件，同时水路的布局要均匀，以达到冷却均匀，塑件成型后不翘曲，然后还要对注塑机的各参数要做了解，结合注塑机的参数选择合理的注塑机进行注塑。本文完成了保险杆的注塑模具