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1、 汽車腳踏板注塑模設計 【摘要】 通過對汽車腳踏板的研究，使我對注塑模有了更深一步的認識，塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。近年來，人們對各種設備和用品輕量化及美觀和手感的要求越來越高，這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。塑料制品要發(fā)展，必然要求塑料模具隨之發(fā)展。塑料模具的加工制造方法有其獨特的創(chuàng)造價值。塑料模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和開發(fā)能力。塑料模具的發(fā)展為節(jié)約能源，方便生產(chǎn)奠定了堅實的基礎，為此關注注塑模產(chǎn)品核心技術應用現(xiàn)狀、技術研發(fā)、工藝設備配套、高端技術應用等多方面的信息，對于企業(yè)了解各類

2、注塑模產(chǎn)品生產(chǎn)技術及其發(fā)展狀況十分有益。 【關鍵詞】：塑料模具、輕量化、低消耗 目 錄 引言 1 一、注塑模具的發(fā)展概況 2 二、塑件的分析 3 （一）塑件外形結構 3 （二）塑件材料分析 4 三、注塑機選擇 4 四、模具結構的分析 5 （一）分型面的設計 5 （二）公母模的設計 6 （三）澆注系統(tǒng)的設計 8 （四）導向機構和定位機構的設計 9 （五）脫模機構的設計 10 （六）冷卻系統(tǒng)的設計 11 總結 12 參考文獻 13 致謝 14 附錄：腳踏板零件注塑工序卡 15 15 引言 塑料加工又稱塑料成型加工。是將合成樹脂或

3、塑料轉(zhuǎn)化為塑料制品的各種工藝的總稱，是塑料工業(yè)中一個較大的生產(chǎn)部門。塑料加工一般包括塑料的配料,成型，機械加工，接合，修飾和裝配等。后四個工序是在塑料已成型為制品或半制品后進行的，又稱為塑料二次加工。塑料加工的關鍵環(huán)節(jié)。將各種形態(tài)的塑料(粉、粒料、溶液或分散體)制成所需形狀的制品或坯件。成型的方法多達三十幾種。它的選擇主要決定于塑料的類型(熱塑性還是熱固性)、起始形態(tài)以及制品的外形和尺寸。加工熱塑性塑料常用的方法有擠出、注射成型、壓延、吹塑和熱成型等，加工熱固性塑料一般采用模壓、傳遞模塑，也用注射成型。層壓、模壓和熱成型是使塑料在平面上成型。上述塑料加工的方法，均可用于橡膠加工。此外，還有以液

4、態(tài)單體或聚合物為原料的澆鑄等。在這些方法中，以擠出和注射成型用得最多，也是最基本的成型方法。 一、注塑模具的發(fā)展概況 注塑成型是現(xiàn)代塑料工業(yè)中一種重要的加工方法，塑料成型的關鍵在于注塑模具設計制造和注塑成型工藝的制定。在信息化帶動工業(yè)化發(fā)展的今天，我們既要看到成績，又要重視落后，要抓住機遇，采取措施，在經(jīng)濟全球化趨向日漸加速的情況下，盡快提高塑料模具的水平，融入到國際市場中去，以促進中國模具行業(yè)的快速發(fā)展，有兩方面應予以重視： 一是政府相關政策對促進模具工業(yè)的發(fā)展起著非常重要的作用。從國際上看，各國模具工業(yè)在發(fā)展初期都得到了政府的大力扶持。就中國實際情況看，應降低國內(nèi)不能生產(chǎn)的進口

5、精密模具生產(chǎn)設備的關稅、執(zhí)行好國家對部分專業(yè)模具廠的優(yōu)惠政策等，通過政策引導作用可加快行業(yè)的發(fā)展和進步。 二是隨著市場的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會不斷發(fā)展，因此對模具的要求也越來越高。為了滿足市場需要，未來的塑料模具無論是品種、結構、性能還是加工都必將有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時代步伐。展望未來，下列幾方面發(fā)展趨勢預計會在行業(yè)中得到較快應用和推廣。 （1）超大型、超精密、長壽命、高效模具將得到發(fā)展。 （2）多種材質(zhì)、多種顏色、多層多腔、多種成型方法一體化的模具將得到發(fā)展。 （3）為各種快速經(jīng)濟模具，特別是與快速成型技術相結合的RP/RT技術將得到快速發(fā)展。

6、 （4）模具設計、加工及各種管理將向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展CAD/CAE/CAM/CAPP及PDM/PLM/ERP等將向智慧化、集成化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展。 （5）更高速、更高精度、更加智慧化的各種模具加工設備將進一步得到發(fā)展和推廣應用。 （6）更高性能及滿足特殊用途的模具新材料將會不斷發(fā)展，隨之將產(chǎn)生一些特殊的和更為先進的加工方法。 （7）各種模具型腔表面處理技術，如涂覆、修補、研磨和拋光等新工藝也會不斷得到發(fā)展。 （8）逆向工程、并行工程、復合加工乃至虛擬技術將進一步得到發(fā)展。 （9）熱流道技術將會迅速發(fā)展，氣輔和其它注射成型工藝及模具也將會有所發(fā)展。 （10

7、）模具標準化程度將不斷提高。 （11）在可持續(xù)發(fā)展和綠色產(chǎn)品被日益重視的今天，“綠色模具”的概念已逐漸被提到議事日程上來。即，今后的模具，從結構設計、原材料選用、制造工藝及模具修復和報廢，以及模具的回收利用等方面，都將越來越考慮其節(jié)約資源、重復使用、利于環(huán)保，以及可持續(xù)發(fā)展這一趨向。 “十一五”期間，在科學發(fā)展觀指導下，國內(nèi)模具企業(yè)將進一步深化改革，下功夫搞好科技進步與創(chuàng)新，堅持走新型工業(yè)化道路，將速度效益型的增長模式逐步轉(zhuǎn)變到質(zhì)量和水平效益型的軌道上來，模具工業(yè)必將得到又好又快的發(fā)展。 二、塑件的分析 （一）塑件外形結構 如圖2-1，2-2，2-3，2-4所示為建模過程圖，

8、圖2-5所示為腳踏板外形圖，汽車腳踏板是一塊扁且薄的板類零件，長約245MM，寬約84MM，最薄處肉厚8.0MM，較厚處業(yè)不超過10MM，正面分布了8個圓孔和波形紋理。 圖2-1草圖 圖2-2拉伸 圖2-3 建面 圖2-4草圖 圖2-3建立草圖

9、平面 圖2-4草圖 圖2-5外表面 （二）塑件材料分析 生產(chǎn)汽車腳踏板所用的塑料材料為PP，全名聚丙烯，是一種熱塑性聚合物（塑性：一種材料加熱后可以熔化冷卻后有可以硬化，并可以反復進行;聚合物：天然或合成化合物，分子是由一系列簡單的單體小子重復連接起來的大分子），應用非常廣泛，甚至澳大利亞的鈔票都是用PP制的。PP有異乎尋常的抗化學溶劑，抗酸抗堿能力。其流動性較好，受溫度影響較大，熔體粘度中等，冷卻后還是一種高鋼性材料，價格便宜，應用廣泛，適合汽車腳踏板的大批量制作，如采用別的材料，如ABS，是由丙烯碃，丁二烯，苯乙烯共聚而成，雖然韌

10、性，硬度稍好，但其升溫時粘度較高，所以成型壓力較高，而且價格昂貴，采用的成本高，不宜采用。PVC耐溫性差，在注射加溫時如果分解成氯化氫，有毒就更不合適了。PE，不易押出，熱膨脹系數(shù)高，不易貼合，耐溫性差。也不合適，所以加以比較，還是PP最合適。 三、注塑機選擇 查《塑料模具設計手冊》P15，可知PA6的注射壓力為700～1200公斤/厘米，宜用螺桿式注射機，螺桿帶止回環(huán)，。初選XS-ZY-125型。其主要參數(shù)如表3-1所示。 表3-1 XS-ZY-125注塑機的主要參數(shù)如下 螺桿直徑 42 最大理論注射量 95g 注射壓力 150MPa 最大注射面積

11、320 最大模具厚度 300 最小模具厚度 200 和模力 900000N 模板大小 160x250 四、模具結構的分析 （一）分型面的設計 分形面應當是分型面，分開模具能取出塑件的面，稱作分型面，其它的面稱作分離面或稱分模面。 分型面的方向盡量采用與注塑機開模是垂直方向，形狀有平面，斜面，曲面。由于分型面受塑件在模具中成型位置，澆注系統(tǒng)設計，模具制造，推出方法等眾多因素的影響，因此分型面的選擇應遵循以下幾種原則：1.分型面應選擇在塑件外形最大輪廓處。2.確定有利的脫模方式，便于塑件順利脫模。3.保證塑件的精度要求。4.滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。5.便于模具加工制造。6.對

12、成型面積的影響。7.對排氣效果的影響。8.對側向抽芯的影響。 汽車腳踏板的分型面選在如圖4-1所示的周邊面上箭頭所指，此處為最大輪廓處，有利于脫模，不影響塑件的外觀質(zhì)量，精度有保證，公母模NC加工方便。在分型面上，NC加工時會在分型面凹模一側開設一條深 0.025 ~ 0.1mm 寬1.5~6 mm的排氣槽，以供排氣使用，由于槽的尺寸過小，所以在保證排氣的同時PP料是不會溢出的。NC加工小槽無需在加工圖中表示。 圖4-1分型面 （二）公母模的設計 母模用于成型塑件的的外表面，按其結構的不同可分為整體式，整體嵌入式，局部鑲嵌

13、式，大面積鑲嵌式和四壁鑲嵌式，總的來說整體式強度剛度好，但不適用于復雜的型腔，汽車腳踏板并不復雜，可用整體式，如下圖4-2和圖4-3所示為母模建造過程 圖4-2 草圖 圖4-3草圖 圖4-4母模 公模用于成型塑件的內(nèi)表面，公模按結構也分為整體式和組合式兩類，由于公模加工相對容易，所以大多數(shù)公模是整體式的，尤其是在小型模具中型芯模板常作為一體，同樣，汽車腳踏板采用整體式如圖,其具體大小同上確定,一

14、要經(jīng)濟。如下圖4-5，4-6，4-7，4-8所示為公模建造過程，圖4-9公模 圖4-5 草圖 圖4-6拉伸 圖4-7面 加面 圖4-8拉伸 圖4-9公模 （三）澆注系統(tǒng)的設計 設計原則：（1）型腔盡可能采用平

15、衡式布置，以便設置平衡式分流道，型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。（2）盡量短，減少熱量壓力的損失。（3）容積要小，減小塑料的耗量。（4）消除冷料，防止其進入型腔。（5）排氣良好。（6）盡可能使塑件少進行加工，提高生產(chǎn)效率。（7）流動距離比和流動面積比的校核，（查詢標準）避免填充不足 1.流道的設計： 此模具采用斜置的豎料管作為流道,是冷流道，角度為20度。豎料管內(nèi)孔為圓錐形,有利于快速進料,由于進料口必須設置在上底板的中央,與澆口連接就有一定的斜度,為了便于加工豎料管放置孔經(jīng)過多次試放,置為20度(規(guī)定的最大傾角)如圖4-10所示。豎料管如圖4-11所示長13

16、9MM，稍微伸長到產(chǎn)品面下面點，到了裝配時可以磨掉多余的部分。豎料管上的定位圈，定位環(huán)都是標準件，可直接獲得。 圖4-10豎料管 圖4-11豎料管 2.澆口的設計： 本模具采用扇形澆口，由于塑件本身扁，有一定的弧度，且長度較長，所以我將澆口延模具外輪廓線布置，澆口截面較長，有利于料快速流到，充滿整個型腔。減少了時間，保證了質(zhì)量 （四）導向機構和定位機構的設計 導向定位機構是保證塑料注射模具的動模與定模和模時正確定位和導向的重要零件，通常采用導柱導向，主要零件

17、包括導柱和導套，其具體作用有：a，定位作用 b，導向作用 c，承載作用 d，保持運動平衡作用。 原則如下： （1）導柱（導套）應對稱分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應有足夠的距離，以保證模具強度和防止模板發(fā)生變形； （2）導柱（導套）的直徑應根據(jù)模具尺寸選定，并應保證有足夠的抗彎強度； 導柱固定端的直徑和導套的外徑應盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求； （3）導柱和導套應有足夠的耐磨性； （4）為了便于塑料制品脫模，導柱最好裝在定模板上，但有時也要裝在定模板上，這就要根據(jù)具體情況而定。 1.導柱： 導柱的結構形式有兩種：一種為單節(jié)式導柱，另一種為臺階式導柱。小

18、型模具采用單節(jié)式導柱，大型模具采用臺階式導柱。對于大型模具，若導柱承受模板的重量，導柱的直徑可用下式校驗： (6.2.1) 式中 W為一根導柱承受的模板重力（N）； L為模板中心距導柱根部距離（mm）； E為材料彈性模量。 在導柱的工作部分上開設油槽，可以改善導向條件，減少摩擦，但增加了成本，由于該模具要求不高，所以不再加油槽。故導柱采用不加油圖槽的階梯式導柱根據(jù)國家標準選用直徑為16mm長度為135mm的導柱。如圖4-12所示。 圖4-12導柱

19、2.導套： 由于導柱已選定，且該模具較小，其導柱、導套配合之間模具結構較復雜，所以采用兩個導套接連使用達到模具要求，由塑料模具設計與制造可查得與之相配的導套為 I型帶頭導套，其直徑為16mm，長度為30mm。其示意圖4-13所示 圖4-13導套 （五）脫模機構的設計 塑件成型的每個環(huán)節(jié)中，制件必須從模具型腔中脫出，完成取出制件的動作的機構為脫模機構，也叫頂出機構。注射模的脫模機構包括： 1.頂針，司筒，推板，推塊等推出零件； 2.復位桿，復位彈簧及頂針板先復位機構等推出零件的復位零件； 3.頂針固定板和頂針底板等推出

20、零件的固定零件； 4.高壓氣體頂出的氣閥等配件； 5.內(nèi)螺紋脫模機構中的齒輪，齒條，馬達，油缸等配件。 脫模機構的動作方向與模具的開模方向是一致的。此模具采用的是一次頂出脫模機構，設計的多根頂針頂出，由于這個板類零件較薄，所以要合理布置好頂針保證塑件的受力均勻。 如圖4-14所示綠色點為頂針頂頂出位置： 圖4-14頂針所處位置 （六）冷卻系統(tǒng)的設計 冷卻系統(tǒng)是直接影響注塑制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要因素。其中，如何確定和修改冷卻參數(shù)而使模溫在最短時間內(nèi)達到均勻狀態(tài)是注塑模溫度場CAE過程中所要解決

21、的關鍵問題。我這里設計的水路來冷卻，公司規(guī)定水路直徑為16MM,由于塑件整體比較平的,沒有什么特別注意的地方。 總結 通過這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法，使我們更好的理解了所學的知識，所以在這里非常感謝幫助過我的同學。同時我更要感謝我的指導老師季老師，是他的細心指導和關懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)設計。老師的嚴謹治學態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受啟迪。從尊敬的老師的身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學到了做人的道理，在此我要向我的指導師致以最衷心的感謝和深深的敬意！ 我從所查的資料中掌握了很

22、多知識，讓我對所學過的知識有所鞏固和提高，通過本次畢業(yè)設計的學習，我學會了將所學理論知識和實踐知識結合起來，如何應用于解決實際問題，從而鍛煉自己分析問題和解決問題的能力，為我以后的學習和工作打下了一個堅實的基礎。同時使自己對設計工作有了親身的體驗，學會了查圖表，參考文獻，資料，手冊等工具書,更加熟練的運UG繪圖軟件和Word2007文字處理軟件。這次畢業(yè)設計的制作過程是我的一次再學習，再提高的過程。在論文中我充分地運用了大學期間所學到的知識，并且感到自己所學的知識是多么不扎實，存在著很多問題，所以在以后的日子里，我仍然要不斷地充實自己，爭取在所學領域有所作為。 參考文獻 [1] 羽

23、田武榮.熱塑性塑料及其注塑[M]. 化學工業(yè)出版社.1999.1. [2] 王文俊.實用注塑成型工藝[M] . 國防工業(yè)出版社.1999. [3] 屈華文.塑料成型工藝與模具設計[M]. 機械工業(yè)出版社.2007.8. [4] 馬德柱.高聚物的結構與性能. [M]. 科學出版社.2003. [5] 陳劍鶴.模具設計基礎. [M]. 機械工業(yè)出版社.2003. 致謝 在做畢業(yè)論文的這段時間里，指導老師許老師給了我很多的幫助，她讓我懂得自己去找資料，自己去摸索、領悟，自己解決問題的重要性。讓我更加明白了：努力就有美好時光。 歷經(jīng)了一個月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實的畢業(yè)設

24、計終于落下了帷幕，回想這段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千。在這次畢業(yè)設計的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。當時面對浩瀚的書海真是有些茫然無措，但是在指導老師許老師的指導下，我對畢業(yè)設計有了明確的工作方向。首先開始搜集相關課題的資料，我在學校圖書館搜集資料，還在網(wǎng)上查找各類相關資料，然后我將收集到的資料仔細整理分類，盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多。一開始總是被一些問題阻止前進的道路，但是在老師和同學的幫助下，困難一個一個解決掉。就這樣我的電子稿慢慢成形。當完成了所有打字、繪圖、排版、校對的任務后，我感覺終于把胸口一塊大石給清除了。看著自己的勞動成果，心里感到高興，我覺得付出的這一切都是值了

25、的。 在此，感謝學院對我們的培養(yǎng)，感謝各位老師的指導和幫助，同時也感謝我的公司和同事們，他們紛紛給我提供資料，讓我更加有信心對自己的肯定,讓我更加有信心面對自己遇到的困難，尤其是面對走上工作崗位的所遇到的。 最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱，評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。 附錄： 腳踏板零件注塑工序卡 蘇州綠品科技有限公司注塑工藝卡 產(chǎn)品名稱 汽車腳踏板 材料牌號 HD3.28 模具名稱 A-30 客戶 先通有限公司 材料顏色 灰色 部品編碼 100902031 作業(yè)名

26、稱 注塑塑造 產(chǎn)品質(zhì)量 優(yōu) 版本修狀態(tài) 設備編號 XS-YZ-125 夾具編號 XS-CB 實施日期 2009.10.1 編制 陳剛 審核 李利強 批準 劉軍 工藝參數(shù) 干燥溫度 100 干燥時間 15Hrs 料溫設定 ℃（5℃） 加熱一區(qū) 加熱二區(qū) 加熱三區(qū) 加熱四區(qū) 加熱五區(qū) 加熱六區(qū) 加熱七區(qū) 200 200 200 200 200 注射成型 一次注射 二次注射 三次注射 四次注射 五次注射 一次保壓 二次保壓 壓力（MPa） 130 130 130 130 130 40 12 速度 200 200 200 200 200 22 22 位置 噴嘴 模具 時間 2.0 1．0 脫模方式 定次/停留 頂針 壓力 速度 高壓鎖模 壓力 500Bar 速度 1 冷卻時間 100 產(chǎn)品成型周期 動模溫度℃（5℃） 500 定模溫度℃（5℃） 500 產(chǎn)品示意圖 模具水路示意圖