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桂林航天工業(yè)高等?？茖W(xué)校設(shè)計說明書專用紙 摘 要 本設(shè)計論文系統(tǒng)闡述了汽車輪帽塑料注射模設(shè)計過程，根據(jù)汽車輪帽塑件的形狀和生產(chǎn)要求，編制汽車輪帽塑件的設(shè)計過程，初步制定了總體模具的設(shè)計方案。本制品采用注射模成型設(shè)計,采用單型腔布局，使用液壓側(cè)向抽芯和斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機構(gòu)，推桿頂出機構(gòu)。本論文首先對汽車輪帽塑件進行了詳細的工藝性分析，然后進行注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計，比如分型面的選擇，抽芯機構(gòu)的設(shè)計等，并進行模具設(shè)計的相關(guān)的計算,完成型腔和型芯工作尺寸的計算等，接著對整個模具的進行相關(guān)校核，最后完成整個汽車輪帽注射模設(shè)計，并繪制出模具的總裝圖和非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖。 本設(shè)計方案結(jié)構(gòu)緊湊，滿足制品大批量生產(chǎn)、高精度、外形復(fù)雜的要求，設(shè)計參考了以往注射模具的設(shè)計經(jīng)驗，并結(jié)合制件性能，簡化設(shè)計機構(gòu)，并且運用AutoCAD等軟件進行繪圖，縮短了生產(chǎn)周期，并且獲得良好的經(jīng)濟性能。 關(guān)鍵詞：汽車輪帽；注射模設(shè)計；硬聚氯乙烯；側(cè)向抽芯 Abstract The thesis systemic introduce the design process of the plastics injection mould of four-way pipe, base on the shape and the production requirement of four-way pipe, at the same time the article establish the design process of four-way pipe produce, and elementary set down the design scheme of the total injection mold. 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 光陰似梭，大學(xué)三年的學(xué)習(xí)一晃而過，為具體的檢驗這三年來的學(xué)習(xí)效果，綜合檢測理論在實際應(yīng)用中的能力，除了平時的考試、實驗測試外，更重要的是理論聯(lián)系實際，即此次設(shè)計的課題為汽車輪帽外殼模具設(shè)計 這副模具應(yīng)用廣泛，但成型難度大，模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，對模具工作人員是一個很好的考驗。它能加強對塑料模具成型原理的理解，同時鍛煉對塑料成型模具的設(shè)計和制造能力。 本次設(shè)計以模具為主線，綜合了成型工藝分析，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，最后到模具零件的加工方法，模具總的裝配等一系列模具生產(chǎn)的所有過程。能很好的學(xué)習(xí)致用的效果。在設(shè)計該模具的同時總結(jié)了以往模具設(shè)計的一般方法、步驟，模具設(shè)計中常用的公式、數(shù)據(jù)、模具結(jié)構(gòu)及零部件。把以前學(xué)過的基礎(chǔ)課程融匯到綜合應(yīng)用本次設(shè)計當(dāng)中來，所謂學(xué)以致用。在設(shè)計中除使用傳統(tǒng)方法外，同時引用了CAD、ug等技術(shù)，使用Office軟件，力求達到減小勞動強度，提高工作效率的目的。 在此次設(shè)計中，主要用到所學(xué)的注射模設(shè)計，以及機械設(shè)計等方 面的知識。著重說明了一副注射模的一般流程，即注射成型的分析、注射機的選擇及相關(guān)參數(shù)校核、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計、注射模具設(shè)計的有關(guān)計算、模具總體尺寸的確定與結(jié)構(gòu)草圖的繪制、模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制、全面審核投產(chǎn)制造等，而主要環(huán)節(jié)集中在塑料模具的設(shè)計和成型工藝的制定這兩個方面。通過本次畢業(yè)設(shè)計，使我加深了解模具設(shè)計的過程，并懂得了如何查閱相關(guān)資料和怎樣去解決在實際工作中遇到的實際問題， 在編寫說明書過程中，我參考了《塑料模成型工藝與模具設(shè)計》、《實用注塑模設(shè)計手冊》和《模具制造工藝》等有關(guān)教材。引用了有關(guān)手冊的公式及圖表，并得到了老師同學(xué)的幫助。且水平有限，時間倉促。設(shè)計過程中難免有錯誤和欠妥之處，懇請各位老師和同學(xué)批評指正，以達到本次設(shè)計的目的！ 汽車輪帽外殼模具設(shè)計 第一章 塑料的工藝性分析與設(shè)計 1、 塑件的工藝分析 2【塑件成型工藝分析】如圖1.1所示： 正面所示 反面所示 1.1 材料的選擇 本產(chǎn)品為汽車配件，首先從它的使用上分析必須具備有一定的綜合機械性能包括良好的機械強度，和一定的耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和絕緣性。能滿足以上性能的塑料材料有多種，但從材料的來源以及材料的成本考慮，ＰＰ更適合些。PP是目前世界上應(yīng)用最廣泛的材料，它的來源廣，成本低，符合塑料成型的經(jīng)濟性。因此，在選用材料時，考慮采用PP就能滿足它的使用性能和成型特性。 PP塑料特性、成型工藝、用途： PP 聚丙烯化學(xué)和物理特性 PP是一種半結(jié)晶性材料。它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。 由于均聚物型的PP溫度高于0C以上時非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入1~4%乙烯的無規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100C）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強的抗沖擊強度。PP的強度隨著乙烯含量的增加而增大。 PP的維卡軟化溫度為150C。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。 ????PP不存在環(huán)境應(yīng)力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進行改性。PP的流動率MFR范圍在1~40。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的強度比均聚物型的要高。 由于結(jié)晶，PP的收縮率相當(dāng)高，一般為1.8~2.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。 均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。 ?注塑模工藝條件 ： ????干燥處理：如果儲存適當(dāng)則不需要干燥處理。 ????熔化溫度：220~275C，注意不要超過275C。 模具溫度：40~80C，建議使用50C。結(jié)晶程度主要由模具溫度決定。 注射壓力：可大到1800bar。 ????注射速度：通常，使用高速注塑可以使內(nèi)部壓力減小到最小。如果制品表面出現(xiàn)了缺陷，那么應(yīng)使用較高溫度下的低速注塑。流道和澆口:對于冷流道，典型的流道直徑范圍是4~7mm。建議使用通體為圓形的注入口和流道。所有類型的澆口都可以使用。典型的澆口直徑范圍是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的澆口。對于邊緣澆口，最小的澆口深度應(yīng)為壁厚的一半；最小的澆口寬度應(yīng)至少為壁厚的兩倍。PP材料完全可以使用熱流道系統(tǒng)。 ????典型用途： ????汽車工業(yè)（主要使用含金屬添加劑的PP：擋泥板、通風(fēng)管、風(fēng)扇等），器械（洗碗機門襯墊、干燥機通風(fēng)管、洗衣機框架及機蓋、冰箱門襯墊和電器盒等），日用消費品（草坪園藝設(shè)備如剪草機和噴水器等）。 ?表一：PP的主要技術(shù)指標(biāo) 密度 比溶 吸水率 熔點 收縮率 熱變形溫度 0.9~0.91 0.8~0.98 0.2%~0.4% 164~170 0.3%~0.8% 83~103 抗拉強度 拉伸彈性 模量 彎曲強度 沖擊強度 硬度 體積電阻率 50MPa 1.8×107MPa 80Mpa 11KJ/m2 9.7HB 6.9×1016 表二：PP注射工藝參數(shù) 注射機類型 螺桿轉(zhuǎn)數(shù) 噴嘴形式 料筒溫度 前 中 后 螺桿式 〈80 直通式 200~230℃ 180~200℃ 160~180℃ 嘴溫度 模具溫度 注射壓力 保壓力 180~190℃ 20~70℃ 70~100MPa 30~60 MPa 注射保壓 高壓 冷卻時間 成型周期 20~60s 0~3 s 20~90s 30~70s 1.2 產(chǎn)品工藝性與結(jié)構(gòu)分析 塑件的工藝性就是塑件對成型加工的適應(yīng)性。塑件工藝性的好壞不但關(guān)系到塑件能否順利成型，也關(guān)系到塑件的質(zhì)量以及塑料模具結(jié)構(gòu)是否經(jīng)濟合理。 表三：塑件工藝分析表 表面積 47087mm2 體積 44598 mm3 質(zhì)量 349g 厚度 2mm 1.3尺寸的精度 塑件的尺寸公差推薦值參考《模具設(shè)計與制造手冊》的2-17，塑件的精度等級參考表2-18。 表四：建議采用的精度 材 料 高精度 一般精度 低精度 PP 3 4 5 作為電器盒配件，其精度不必太高，故選用一般精度IT5。塑料制件公差參考教材《塑料成型工藝與模具設(shè)計》表3-8（SJ1372-78）。 表面粗糙度 外觀的好與差主要取決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級，塑件的表面粗糙度一般為Ra0.8~2之間,本產(chǎn)品取Ra0.8，則模具型腔的表面粗糙度Ra=0.8。 1.4脫模斜度 本塑件由于型腔深度較大，本塑件與另外部件配合使用，要有一定的彈性才能使塑件能放進指定的位置，塑件要有足夠的強度和剛度，才能經(jīng)受推件板的推力而不使塑件 本產(chǎn)品的脫模斜度取推薦值，型腔：1030，，型芯：40，。 1.5 壁厚 從提供的產(chǎn)品來看壁厚均勻，其值為2mm。 圓角 塑件除了有使用要求的部位要采用尖角外，其它轉(zhuǎn)角處都應(yīng)用圓角過渡，這樣才不會因在轉(zhuǎn)角處應(yīng)力集中，在受力或沖擊震動時發(fā)生破裂，甚至在脫模過程中由于成型內(nèi)應(yīng)力而開裂，特別是在塑件的內(nèi)角處。通常，內(nèi)壁圓角半徑應(yīng)是壁厚額一半，而外壁圓角半徑為壁厚的1.5倍，一般圓角不小于0.5㎜。。 塑件各個圓角半徑參見塑件零件圖 第二章 注射成型機的選擇 1、注射量的計算 通過ug計算估算分析，材料為pp塑料件質(zhì)量總共為為349g,由文件[1]《塑料模具設(shè)計手冊》表1—8查得pp的密謀為p=1.23—1.46g/cm3, 取P=1。4 g/cm3,塑件體積V=44598mm ,流道凝料的質(zhì)量可按塑料質(zhì)量的0。6倍來估算。又因為從上述分析中確定為要模二腔，所以注射量為m=1/0.6*349=558g 由UG建模侵分析可得面積大約為470.87cm2 取型腔壓力P型取50Mpa,(因是薄壁塑件，澆口又是潛伏式澆口，壓力損失大，取大一些) 鎖模力F=0.1*p*a 文件,塑料模具設(shè)計與制造 表2-1及13 A為制件加工澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 P為模具型腔及流道塑料熔體平均壓力 所以F=2350n 根據(jù)以上分析，選擇SZ-60/100 其技術(shù)參數(shù)如下： 額定注射量/ cm3 100 螺桿（注塞）直徑/mm 35 注射壓力/Mpa 150 注射行程/mm 220 注射方式 注塞式 瑣模力/KN 600 最大成型面積/ cm3 130 最大開合模行程/mm 180 模具最大厚度/mm 300 模具最小厚度/mm 170 噴嘴圓弧半徑/mm 12 噴嘴孔直徑/mm 4 頂出形式 斜頂推出 動定模固定板尺寸/mm 330X440 拉桿空間 190X300 鎖模方式 雙曲肘 液壓泵 流量/（L/min） 70、12 壓力/（Mpa） 6.5 電動機功/KN 11 加熱功率/KN 6 機器外形尺寸 3900X1300X1800 2.初校注射機 2．1注塑量校核 模具型腔能否充滿與注塑機允許的最大注塑量密切相關(guān)，設(shè)計模具時，應(yīng)保證注塑模具內(nèi)所需要熔體總量在注塑機實際的最大注塑量的范圍內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，注塑機的注塑量是所允許最大注塑量（額定注塑量）的80%。 由參考文獻〈1〉公式4.5及參考文獻〈2〉表2—1。 nm1+m2≦80%m 則 nv+m2≈1×3000+90=3090(g) 而 80%m=80%×4190=3350(g) 即 nm1+m2≦80%m 所以合適 式中 n——型腔數(shù)量，取單型腔 m1——單個塑件的質(zhì)量和體積（g或cm3） m2——澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量和體積 （g或cm3） V——塑件的體積（cm3） m——注塑機允許的最大注塑量（g或cm3） 2．2 塑件在分型面上的投影面積與鎖模力校核 注塑加工時所需注塑壓力與塑料品種，塑件形狀和尺寸，注塑機類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。選擇的注塑機的注塑壓力必需大于成型制品所需的注塑壓力。由于遙控器前蓋的形狀和精度要求都一般，但壁薄，熔體流動性較好，所以1000F2注塑機中162Mpa的注塑壓力足夠。 鎖模力為注塑機鎖模裝置用于夾緊模具的力。 鎖模力的校核由參考文獻〈1〉公式4.6 （nA1+A2）P=50.導(dǎo)滑槽與滑塊部分采用H8/f8間隙配合。配合部分的表面要求比較高，表面粗糙度應(yīng)Ra<=0.8。 導(dǎo)滑槽與滑塊還要保持一定的配合長度，因為滑塊完成抽撥動作后，其滑動部分仍應(yīng)全部或有部分的長度留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，滑塊的滑動配合長度要大于滑塊寬度的1.5倍，而保留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的 長度不應(yīng)小于導(dǎo)滑配合長度的2/3。否則，滑塊開始復(fù)位時容易偏斜，甚至損壞模具。 第六章 結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計 6.1模架的選擇： 根據(jù)模具的尺寸和型腔數(shù)量等相關(guān)參數(shù)選擇：模板尺寸為420*400*350 1、模具閉合高度的確定： 根據(jù)所選擇模板的高度尺寸， H1=30㎜，H2=130㎜，H3=80㎜，H4=150㎜，H5=30㎜。 模具的閉合高度： H=30㎜+130㎜+80㎜+150㎜+30㎜+15=435㎜ 根據(jù)以上設(shè)計選用A2型標(biāo)準(zhǔn)模架.為420*350*400mm 2、注射機有關(guān)參數(shù)復(fù)校 本模具的外形尺寸為6400mm×5800mm×470mm的標(biāo)準(zhǔn)模架。XS-ZY-250型注射機的最大安裝尺寸為1100mm×1100mm。故能滿足模具的安裝要求。 模具的閉合高度H是803mm。1000F2型注射機允許模具的最小厚度是 H=450mm ,最大高度是H=1150 mm ，即模具滿足H﹤H﹤H的安裝條件。 1000F2型注射機的最大開模行程S=1150mm滿足要求 ` S≥H+ H+ H+ H+ H+ (5～10)mm 由經(jīng)驗證明：1000F2型注射機能滿足使用要求，故可采用。 6、2合模導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 導(dǎo)向機構(gòu)是保證動定?；蛏舷履：夏r，正確定位和導(dǎo)向的零件。如下圖所示；世哲學(xué) 一、導(dǎo)向機構(gòu)的作用分析 1、定位作用 模具閉合后，保證動定?；蛏舷履Ｎ恢谜_，保證型腔的形狀和尺寸精確；導(dǎo)向機構(gòu)在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。 2、導(dǎo)向作用 合模時，首先是導(dǎo)向零件接觸，引導(dǎo)動定?；蛏舷履?zhǔn)確閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。 3、承受一定的側(cè)壓力 塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設(shè)備精度低的影響，使導(dǎo)柱承受了一定的側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)壓力很大時，不能單靠導(dǎo)柱來承擔(dān)，需增設(shè)錐面定位機構(gòu)。 二、 導(dǎo)套和導(dǎo)柱的選擇 本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)導(dǎo)向。 （一）導(dǎo)柱 1、導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式 導(dǎo)柱采用[1]表2-111標(biāo)準(zhǔn)形式，這種形式結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，用于簡單模具。 2、導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 (1) 長度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)比凸模端面的高度高出8~12mm，以避免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進入型腔 (2) 形狀，導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺形或半球形，以使導(dǎo)柱順利進入導(dǎo)向孔。 (3) 材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面，堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用Y8、T10鋼經(jīng)淬火處理，硬度為HRC50~55。導(dǎo)柱固定部分表面粗糙度Ra為0.8μm,導(dǎo)向部分表面粗糙度Ra為0.8~0.4μm。 (4) 配合精度 導(dǎo)柱固定端與模板之間一般采用H7/m6或H7/k6的過渡配合；導(dǎo)柱的導(dǎo)向部分通常采用H7/F7或H8/f7的間隙配合。（二）導(dǎo)套 1、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式 本模具的結(jié)構(gòu)形式采用[1]表2-114形式，這種形式結(jié)構(gòu)較簡單，便于加工。 2、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求 (1) 形狀 為了使導(dǎo)柱順利地進入導(dǎo)套，在導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角，導(dǎo)柱孔最好作成通孔，以利于排出孔內(nèi)空氣及殘渣廢料。如模板較厚，導(dǎo)柱孔必須作成盲孔時，可在盲孔的側(cè)面打一小孔排氣。 (2) 材料 導(dǎo)套與導(dǎo)柱用相同的材料或同合金等耐磨材料制造，其硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，以減輕磨損，防止導(dǎo)柱或?qū)桌?。?dǎo)套固定部分和導(dǎo)滑部分的表面粗糙度一般為Ra0.8μm。 (3) 固定形式及配合精度 導(dǎo)套用環(huán)形槽代替缺口，固定在定模板上。用H7/f7或H7/k6配合鑲?cè)肽０濉? (4)推板導(dǎo)柱以及推板導(dǎo)套如下圖所示 第七章 推出機構(gòu)的設(shè)計 7.1推出機構(gòu)結(jié)構(gòu) 推出機構(gòu)的設(shè)計主要考慮以下幾項的原則： 1. 推出機構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)計在動模的一側(cè)； 2. 保證塑件不因推出而變形損壞； 3. 機構(gòu)簡單動作可靠； 4. 保證良好的塑件外觀； 5. 合模時的真確復(fù)位。 7．2復(fù)位桿的設(shè)計 為了使推出機構(gòu)能夠精確的復(fù)位，特設(shè)立四個復(fù)位桿。 7．3斜導(dǎo)柱導(dǎo)滑槽的設(shè)計如下 7．4 脫模力的計算 注射成型以后，塑件在模具中冷卻定型，由于體積收縮，對型腔產(chǎn)生包緊力，塑件必須克服磨擦阻力才能從模腔中脫出。其受力圖如下： 力的平衡原理，列出平衡方程式： Ft=AP(μcosα-sinα) 在式中μ——塑料對鋼的摩擦系數(shù)，約為0.1~0.3； A——塑件對型芯的包容面積； P——塑件對型芯的單位面積上的包緊力, 模內(nèi)冷卻一般?。?.8~1.2）×107；在此取中間值1.0×107。 Ft——脫模力； α——型芯的脫模斜度，在本模具中為40＇。 先計算A值：A=（350×300+400×265）×2=422000 Ft=Ap(μcosα-sinα) =422000×（0.2×cos40＇-sin40＇） =4.2×108KN。 第八章 確定冷卻系統(tǒng) 此模具的平均溫度為70℃，用常溫20℃的水作為模冷卻介質(zhì)，其出口溫