【文章內(nèi)容簡介】 計說明書 2 縮水、氣紋，氣孔，熔接痕、顏色異常等注塑缺陷。 從 20世紀 80年代以來，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，平均每年的增長速度均為 13% ，在 1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為 245億，到2021年我國模具總產(chǎn)值為 260～ 270億元，其中塑料模具占 30%左右。在未來的模具市場中，塑料模具在模具總量中的比例還將逐步提高。 我國塑料模具工業(yè)從起步發(fā)展到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，從 總體來說，各個方面都有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。根據(jù)各種顯示數(shù)據(jù)的表明，我國模具市場的總體趨勢是穩(wěn)定提升的，在未來的模具市場中，塑料模具的發(fā)展速度將繼續(xù)高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。 這次模具設計總主要運用到熱流道注射模具技術(shù) , 從 20 世紀 80 年代以來，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，平均每年的增長速度均為 13% ，在 1999 年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為 245億，到 2021 年我國模具總產(chǎn)值為 260～ 270 億元，其中塑料模具占 30%左右。在未來的模具市場中，塑料模具在模具總量中的比例還將逐步提高。 我國 塑料模具工業(yè)從起步發(fā)展到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，從總體來說，各個方面都有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。根據(jù)各種顯示數(shù)據(jù)的表明，我國模具市場的總體趨勢是穩(wěn)定提升的，在未來的模具市場中，塑料模具的發(fā)展速度將繼續(xù)高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。 在未來的發(fā)展中，精密、大型、復雜、長壽命塑料模具將成為主流，這類模具 的發(fā)展將高于總量發(fā)展的速度，其中國產(chǎn)化的占有率也會提高 ；在塑料模具設計制造中全面推廣應用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)，先進的 CAD/CAE/CAM 技術(shù)對提高模具生產(chǎn)效率和質(zhì)量起到了直接的作用； 推廣和應用熱流道技術(shù)、氣輔注塑成型技術(shù)和高壓注塑成型技術(shù)，隨著生產(chǎn)的快速自動化要求，這類先進的成型技術(shù)將得到越來越多的關注和應用；開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具，隨著塑料工業(yè)的發(fā)展和進步，要求模具的生產(chǎn)周期大大縮短和經(jīng)濟實用；提高塑料模具標準化水平和標準件的使用率，由于現(xiàn)代工業(yè)的分工越來越細，模具行業(yè)也要提高模具的標準化，方便模具各零件的生產(chǎn)加工和使用，縮中北大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 3 短模具的生產(chǎn)周期；應用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)；研究和應用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程等。 中北大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 4 2 塑件結(jié)構(gòu)與成型工藝分析 汽車保險杠模具的 設計 汽車保險杠的立體示意圖 圖 汽車保險杠 3D 圖 汽車保險杠的二維視圖 圖 汽車保險杠三視圖 汽車保險杠的結(jié)構(gòu)尺寸特征分析 該塑件是前汽車保險杠，其二維圖如圖 所示。塑件的壁厚為 ，材料為改中北大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 5 性 PPEPDMT10，成型工藝性好，可以注射成型。 塑件工藝性分析 本塑件是一個寬度 ，高 左右，厚度 ~4厘米之間的汽車后保險杠。塑件整體尺寸較大，無螺紋，所以不需要涉及螺紋設計。這次設計的模具的頂出方式采用簡單脫模機構(gòu)中的頂桿脫模機構(gòu)。頂桿脫模機構(gòu)是最典型的簡單脫模機構(gòu)，它結(jié)構(gòu)簡單，制造容易且維修方便。 目前， PP汽車保險杠專用材料主要是以 PP為主材，加入一定比例的橡膠或彈性體材料、無機填料、色母粒、助劑等經(jīng)過混煉加工而成。 由于塑件較大，注塑過程選用熱流道澆注系統(tǒng)，以減少澆口數(shù)量以及冷凝料。從參考實體上可以看到，制件合理設置了加強筋。增加了制件剛性，減少變形。制件中 加強筋的設計同時能承受較大 的頂出力，有利于布置頂桿。 同時， 加強筋 厚度約等于制件壁厚，有利于塑料的充模。 塑料彎管原材料的選擇分析 塑料的原材料的選擇 實際生產(chǎn)采用的材質(zhì)為改型聚丙烯，超強沖擊強度 PP。這種材質(zhì)相近的專業(yè)保險杠 PP(聚丙烯 )材料， PP 為結(jié)晶型高聚物，常用塑料中 PP 最輕，密度僅為 3（比水?。Ｍㄓ盟芰现?， PP 的耐熱性最好，其熱變形溫度為 80100℃ ，能在沸水中煮。PP 有良好的耐應力開裂性，有很高的彎曲疲勞壽 命，俗稱 “百折膠 ”。 PP 的綜合性能優(yōu)于 PE 料。 PP 產(chǎn)品質(zhì)輕、韌性好、耐化學性好。 PP 的缺點：尺寸精度低、剛性不足、耐候性差、易產(chǎn)生 “銅害 ”，它具有后收縮現(xiàn)象，脫模后，易老化變形。 PP 在熔融溫度下有較好的流動性，成型性能好， PP 在加工上有兩個特點：其一：PP 熔體的粘度隨剪切速度的提高而有明顯的下降（受溫度影響較?。?；其二：分子取向程度高而呈現(xiàn)較大的收縮率。 超高沖擊強度 PP 性能指標 中北大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 6 表 PP材料的技術(shù)參數(shù) 性能參數(shù) 測試方法 PP 企業(yè)標準 密度（ g/CM3） GB/T1033 熔體流動速率 GB/T1033 37 (g/10min) 拉伸強度 (MPa) GB/T1040 伸長率（ %） GB/T1040 400 彎曲強度（ MPa） GB/T1042 彈性模量 (MPa) GB/T1042 588 缺口沖擊強度 (J/m) GB/T1843 500 中北大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 7 3 成型工藝方案的確定 尺寸精度分析 該塑件所有尺寸的精度為 IT4 級，對塑件的尺寸精度要求不高，對應的模具相關零件的尺寸加工可以保證。從塑件的壁厚上來看，該塑件的所有壁厚均勻，都為 。 塑件的體積和質(zhì)量 塑件的工作條件對精度要求較高，根據(jù) PP 的性能可選擇其塑件的公差 等級為 MT4 使用 Pro\E ，可以自動計算出制件的體積為體積4223966 3mm 。 根據(jù)測出的體積，以及制件所用塑料的密度，可以算出每個制件的質(zhì)量， 制M = ρ 制V == 式（ ） 選擇注射機 按塑化方式 (即塑化用的零部件及原理 )不同 ,注射機可分為柱塞式和螺桿式兩大類注射機。 螺桿式注射機。先是動模部分和定模部分合模，接著注射油缸活塞推動螺桿按要求的注射壓力和注射速度將已塑化好的塑料經(jīng)噴嘴及模具的澆注系統(tǒng)射入型腔，當塑科充滿型腔后，螺桿繼續(xù)對塑料保持一定的壓力，促使塑料補充 塑件冷卻收縮所需之料，同時阻止塑料倒流，經(jīng)一定時問的保壓后，注射油缸活塞壓力消失，螺桿開始轉(zhuǎn)動。這時，由料斗落入科簡的塑料在料簡中塑化。當模具型腔內(nèi)的塑件冷卻定型后，摸具打開，在模具推出機構(gòu)的作用下，塑件由模具型芯中脫出 . 柱塞式注射機。由注射機的合模機構(gòu)帶動模具的動模部分與定模部分合模，然后注射機的柱塞將塑料推進到加料筒中，使其熔融成粘流態(tài)。在高壓下，高速地通過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進入型腔。充滿型腔的熔體在型腔中保壓冷卻定型。然后，柱塞復位，中北大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 8 料斗中的塑料又落入料筒。合模機構(gòu)帶動動模部分把模具打開，由推件板 把塑件由型芯上推下】【 1。 模塑設備的選擇主要依據(jù)注射量，因此需計算塑件的質(zhì)量， 注塑模一次成型的塑料重量 (塑件與流道凝料之和 )應在注塑機理論注塑量的 10％ ~80％之間，這樣既能保證產(chǎn)品質(zhì)量，又可以充分發(fā)揮設備的能力，以選在 50％ ~80％之間為最好。因此，鑒于以上選取思想，本次設計中擬采用 HTF3600X1c 型注塑機，主要性能指標見表 所示： 表 注射機 HTF3600X1c 有 關技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù) HTF3600X1c 技術(shù)參數(shù) HTF3600X1c 最大鎖模力 36000KN 最大開合模行程 2250mm 模具最大厚度 2100mm 模具最小厚度 1100mm 噴嘴圓弧半徑 20mm 噴嘴孔直徑 10mm 注射重量 17557g 拉桿間距 2200 2021? mm 理論注射量 19293 3cm 注射壓力 161Mpa 定位孔徑直徑 315mm 最大注射速度 1779 Sg/ 型腔數(shù)量以及注射機有關工藝參數(shù)的校核 型腔數(shù)量 從注塑容積來看，此注塑機已屬于大型注塑機的級別， 通過對此注塑機最大注塑容積與制件的體積的比較，模具采用一模一腔的模具結(jié)構(gòu)。本實驗采取一模一腔設計。 最大注射量校核 注塑機的最大注塑量應大于制品的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好為注塑機的最大注塑量的 80％。所以，選用的注塑機最大注塑量應滿足： 澆塑件機 VVV ?? 式（ ） 中北大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 9 塑件體積為 4223966 3mm 澆鑄系統(tǒng)體積大約為 202100mm 3 最大注射容積為 11811㎝ 3 。 很明顯該注塑機的注塑量滿足要求。 鎖模力的校核 由于型腔平均壓力為 50Mpa。 A=245771mm3 PA=24577150= 明顯小于注射機合模力 36000KN， 鎖模力 合格。 注射壓力校核 制品注塑壓力為 70~100Mpa，同時較大注塑壓力的 5點進澆的最大注塑壓力約為50Mpa， 4點進澆最大注塑壓力約為 60Mpa， 小于 注射機：注射壓力 (MPa)： 137Mpa,所以符合要求。 開模行程校核 所選注塑機的模板行程為 2250mm。由于塑件高度只有 ，加上需要頂出的距離，以及 5～ 10mm 的額外行程，仍然小于注塑機的模板行程，故該注塑機的開模行程滿足要求。其允許最大模厚最小模厚分別為 和 ，初選模具模厚為 左右，滿足開模行程要求。 綜合以上的校核，所選的注塑機完全符合要求。 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件 的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較。 選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則： 中北大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 10 （ 1) 分型面應選在塑件外形最大輪廓處。 （ 2) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。 （ 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) 有利于防止溢料。 （ 7) 有利于排氣的效果】【 2。 該塑件分型面沒有懸 念，就選取在塑件投影面積最大處。 圖 分型面 中北大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 11 4 澆注系統(tǒng) 設計 澆注系統(tǒng)設計原則 塑料制件在注塑成型時，塑料在注射機噴嘴中熔融，經(jīng)過主流道、分流道，最后通過澆口進入模具的型腔中，經(jīng)過冷卻固化后可得到所需的制件。所以注塑模具的澆注系統(tǒng)是指從注射機噴嘴到型腔的塑料熔體的流動通道。 澆注系統(tǒng)的設計是注塑模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，占有非常重要的地位，它的設計合理與否對注塑的成型周期和制件質(zhì)量（幾何特征、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響。因此，澆注系統(tǒng)的作用是保證塑料熔體順利、平穩(wěn)地填充到型腔當中， 在這個過程中，把壓力充分地傳遞到各個部位，以便于獲得組織緊密、外形清晰的塑料制件。 由于澆注系統(tǒng)在模具設計中的重要地位，所以設計時應遵循如下原則： （ 1）型腔布置和澆口開設的部位應對稱，防止溢料現(xiàn)象的產(chǎn)生； （ 2）型腔和澆口的排列要合理，盡量地縮小模具的外形尺寸； （ 3）流程應盡可能短，斷面尺寸適當（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費大），且應盡量減小彎折，降低壓力損失，縮短填充時間； （ 4）對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落，即分流道盡可能采用平衡式布置； （ 5）在滿足充滿 型腔的前提下，澆注系統(tǒng)的容積應盡量小，以減少塑料的耗量； （ 6）澆口位置要適當，盡量避免沖擊嵌件和細小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不應影響塑件的外觀。 （ 7）澆注系統(tǒng)的排氣要良好，能夠順利地引導熔融塑料填充到型腔的各個深度，不產(chǎn)成渦流和紊流，并能使模腔內(nèi)的氣體順利排除】】【】【【 1043。 澆注系統(tǒng)的設計包含了主流道的設計、冷料井的設計、分流道的設計、澆口的設計等。其中澆口又稱進料口，是連接分流道末端與型腔入口之間