【文章內(nèi)容簡介】 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(shè)計(jì)總主要運(yùn)用到熱流道注射模具技術(shù) , 從 20 世紀(jì) 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(jì)，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(fù)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(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)，先進(jìn)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(yīng)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(jìn)的成型技術(shù)將得到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用；開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具，隨著塑料工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，要求模具的生產(chǎn)周期大大縮短和經(jīng)濟(jì)實(shí)用；提高塑料模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率，由于現(xiàn)代工業(yè)的分工越來越細(xì)，模具行業(yè)也要提高模具的標(biāo)準(zhǔn)化，方便模具各零件的生產(chǎn)加工和使用，縮短模具的生產(chǎn)周期；應(yīng)用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程等。 2 塑件結(jié)構(gòu)與成型工藝分析 汽車保險(xiǎn)杠模具的 設(shè)計(jì) 汽車保險(xiǎn)杠的立體示意圖 圖 汽車保險(xiǎn)杠 3D 圖 汽車保險(xiǎn)杠的二維視圖 圖 汽車保險(xiǎn)杠三視圖 汽車保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)尺寸特征分析 該塑件是前汽車保險(xiǎn)杠，其二維圖如圖 所示。塑件的壁厚為 ，材料為改性 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(xiǎn)杠。塑件整體尺寸較大，無螺紋，所以不需要涉及螺紋設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)的模具的頂出方式采用簡單脫模機(jī)構(gòu)中的頂桿脫模機(jī)構(gòu)。頂桿脫模機(jī)構(gòu)是最典型的簡單脫模機(jī)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(xiǎn)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(jī)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(shí)體上可以看到，制件合理設(shè)置了加強(qiáng)筋。增加了制件剛性，減少變形。制件中 加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)同時能承受較大 的頂出力，有利于布置頂桿。 同時， 加強(qiáng)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(shí)際生產(chǎn)采用的材質(zhì)為改型聚丙烯，超強(qiáng)沖擊強(qiáng)度 PP。這種材質(zhì)相近的專業(yè)保險(xiǎn)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?。?。通用塑料中， 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(yīng)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(xué)性好。 PP 的缺點(diǎn)：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(diǎn)：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(qiáng)度 PP 性能指標(biāo) 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(biāo)準(zhǔn) 密度（ g/CM3） GB/T1033 熔體流動速率 GB/T1033 37 (g/10min) 拉伸強(qiáng)度 (MPa) GB/T1040 伸長率（ %） GB/T1040 400 彎曲強(qiáng)度（ MPa） GB/T1042 彈性模量 (MPa) GB/T1042 588 缺口沖擊強(qiáng)度 (J/m) GB/T1843 500 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(yīng)的模具相關(guān)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(jì)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(jī) 按塑化方式 (即塑化用的零部件及原理 )不同 ,注射機(jī)可分為柱塞式和螺桿式兩大類注射機(jī)。 螺桿式注射機(jī)。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(dāng)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(bǔ)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(dāng)模具型腔內(nèi)的塑件冷卻定型后，摸具打開，在模具推出機(jī)構(gòu)的作用下，塑件由模具型芯中脫出 . 柱塞式注射機(jī)。由注射機(jī)的合模機(jī)構(gòu)帶動模具的動模部分與定模部分合模，然后注射機(jī)的柱塞將塑料推進(jìn)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(jìn)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(fù)位，料斗中的塑料又落入料筒。合模機(jī)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(shè)備的選擇主要依據(jù)注射量，因此需計(jì)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(yīng)在注塑機(jī)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(shè)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(shè)計(jì)中擬采用 HTF3600X1c 型注塑機(jī)，主要性能指標(biāo)見表 所示： 表 注射機(jī) HTF3600X1c 有 關(guān)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(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 型腔數(shù)量 從注塑容積來看，此注塑機(jī)已屬于大型注塑機(jī)的級別， 通過對此注塑機(jī)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(shí)驗(yàn)采取一模一腔設(shè)計(jì)。 最大注射量校核 注塑機(jī)的最大注塑量應(yīng)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(jī)的實(shí)際注塑量最好為注塑機(jī)的最大注塑量的 80％。所以，選用的注塑機(jī)最大注塑量應(yīng)滿足： 澆塑件機(jī) VVV ?? 式（ ） 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(jī)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(jī)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(diǎn)進(jìn)澆的最大注塑壓力約為50Mpa， 4點(diǎn)進(jìn)澆最大注塑壓力約為 60Mpa， 小于 注射機(jī)：注射壓力 (MPa)： 137Mpa,所以符合要求。 開模行程校核 所選注塑機(jī)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(jī)的模板行程，故該注塑機(jī)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(jī)完全符合要求。 如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)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(shè)計(jì)、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(yīng)綜合分析比較。 選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則： （ 1) 分型面應(yīng)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 4 澆注系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 塑料制件在注塑成型時，塑料在注射機(jī)噴嘴中熔融，經(jīng)過主流道、分流道，最后通過澆口進(jìn)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(jī)噴嘴到型腔的塑料熔體的流動通道。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個重要環(huán)節(jié)，占有非常重要的地位，它的設(shè)計(jì)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(dāng)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(shè)計(jì)中的重要地位，所以設(shè)計(jì)時應(yīng)遵循如下原則： （ 1）型腔布置和澆口開設(shè)的部位應(yīng)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(yīng)盡可能短，斷面尺寸適當(dāng)（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費(fèi)大），且應(yīng)盡量減小彎折，降低壓力損失，縮短填充時間； （ 4）對多型腔應(yīng)盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進(jìn)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(yīng)盡量小，以減少塑料的耗量； （ 6）澆口位置要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不應(yīng)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(dǎo)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(shè)計(jì)包含了主流道的設(shè)計(jì)、冷料井的設(shè)計(jì)、分流道的設(shè)計(jì)、澆口的設(shè)計(jì)等。其中澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道末端與型腔入口之間的一段細(xì)短的流道（直接澆口 除外），它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的位置對制件的質(zhì)量有直接的影響，位置選擇不當(dāng)會產(chǎn)生變形、熔接痕、凹陷等等。 所以在一般的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，澆口的設(shè)計(jì)要注意以下幾點(diǎn)： （ 1）澆口的位置應(yīng)使充模的流程最短； （ 2）澆口的位置應(yīng)有利于排氣； （ 3）澆口的位置的選擇應(yīng)該避免制件的變形； （ 4）澆口的位置避免選擇在細(xì)長薄壁上； （ 5）澆口的位置設(shè)計(jì)應(yīng)該避免產(chǎn)生熔接痕】【 5。 這是傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，對于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，采用的是熱流道 型注塑模具設(shè)計(jì)，所以澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與熱流道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)合在一起，流道和澆口的直徑大小，主流道與分流道的布置等內(nèi)容將在熱流道系統(tǒng)中提及，所以這部分將省略。 由于塑件尺寸很大，熔料流程很長，使得前鋒熔料到達(dá)型腔末端時溫度過低。容易產(chǎn)生熔接不牢和充填不足現(xiàn)象。通常注射工藝上會采取增大注射壓力的辦法來提高熔料的流動性。但是注射壓力增大，熔料易粘模，塑件脫模困難，而且在強(qiáng)大的注射壓力作用下模具可能會鎖不緊，易產(chǎn)生溢料飛邊。因此該模具考慮了采用熱流道澆注系統(tǒng)。節(jié)約原料、降低制品成本是熱流道模具最顯著的特點(diǎn)。普通 澆注系統(tǒng)中要產(chǎn)