车锁轴套注塑模具设计.docx

1、车锁轴套注塑模具设计毕业设计说明书课程名称： 课题名称： 车锁轴套注塑模具设计 指导教师： 班 级： 姓 名： 学 号： 成绩评定： 指导教师签字： 年 月 日目 录目 录 II1 绪 论 42 塑件的工艺分析 52.1塑件的工艺性分析 62.1.1 塑件的原材料分析 62.1.2 PA66的注塑工艺参数 72.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 92.2.1 结构分析 92.2.2 尺寸精度分析 92.2.3表面质量分析 92.3计算塑件的体积和质量 93 注塑模设计 103.1 注射模具分型面的选择 103.1.1 分型面的基本形式 103.1.2 分型面选择的基本原则 103.1.3

2、分型面的选择 103.2 浇注系统的设计 103.2.1 浇注系统的组成 103.2.2 注射模具主流道的设计 114 成型零件和模体的设计 154.1 模具型腔的结构设计 154.2 型芯的结构设计 164.3 成型零件的尺寸确定 165 顶出机构的设计 186 注塑机有关参数的校核 237 排气系统 25参考文献 271 绪 论近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长

3、江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。 模具成型具有优质，高产，低消耗，低成本的特点。因而，在国民经济各个部门得到了极其广泛的应用。在模具成型中，塑料成型占很大的比重。由于塑料具有化学稳定性好，电绝缘性强，力学性能高，自润滑，耐磨及相对密度小等独特的优异性能，成为工业部分必不可少的新型材料。根据业内专家预测，今年中国塑料模具市场总体规模将增加13%左右，到2005年塑料模具产值将达到460亿元，模具及模具标准件出口将从现在的9000多万美元增长到2005年的2亿美元左右

4、，产值在增长，也就意味着市场在日渐扩大。 相当多的发达国家塑料模具企业移师中国，是国内塑料模具工业迅速发展的重要原因之一。中国技术人才水平的提高和平均劳动力成本低都是吸引外资的优势，所以中国塑模市场的前景一片辉煌，这是塑料模具市场迅速成长的重要因素所在。 按照我国国家标准，模具共分为10大类46个小类，塑料模具是10大类中的l个大类，共有7个小类：热塑性塑料注塑模、热固性塑料注塑模、热固性塑料压塑模、挤塑模、吹塑模、真空吸塑模和其他类塑料模。塑料模的发展是随着塑料工业的发展而发展的，在我国起步较晚，但发展却很快，特别是最近几年，无论在质量、技术和制造能力上，都有很大发展。但就总体来看，与国民经

5、济发展和世界先进水平相比，差距仍较大，一些大型、精密、复杂、高效、长寿命的塑料模具每年仍大量进口。 据悉目前全世界年产出模具约650亿美元，其中塑料模具约为260亿美元。我国1999年模具总产值245亿元其中塑料模具约为82亿元，2000年近100亿元。七类塑料模具中，注塑模具所占比例很大，约占全部塑料模具的80%左右。塑料模具的主要用户是家用电器行业、汽车、摩托车行业、电子音像设备行业、办公设备行业、建筑材料行业、信息产业及各种塑料制品行业等。目前国内年需塑料模具约130-140亿元，真中有30多亿元仍靠进口，进口量最多的塑料模具有汽车摩托车饰件模具、大屏幕彩电壳模具、冰箱洗衣机模具、通讯及

6、办公设备塑壳模具、塑料异型材模具等。大学三年的学习即将结束，毕业设计是其中最后一个实践环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大学三年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。经过在新飞电器有限公司、洛阳中国一拖的生产实习，我对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于

7、模具的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，将充分利用和查阅各种资料，并与同学进行充分讨论，尽最大努力搞好本次毕业设计。在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。2 塑件的工艺分析该塑件是车锁轴套产品，其零件图如图所示。本塑件的材料采用PA66，生产类型为大批量生产。图2 车锁轴套图2.1塑件

8、的工艺性分析2.1.1 塑件的原材料分析该材料为PA66 聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0. 90-0. 91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0. 01%，分子量约8万一15万。成型性好，但因收缩率大(为1%2.5%）.厚壁制品易凹陷，对一些尺寸精度较高零件，还难于达到要求，制品表面光泽好，易于着色。聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。聚丙烯力学性能的绝对值高于聚乙烯，但在塑料材料中仍属于偏 低的品种，其拉伸强度仅可达到30 MPa或稍高的水平。等规指数较大的聚丙烯具有较高的拉伸强度，但随等规指数的提高，材

9、料的冲击强度有所下降，但下降至某一数值后不再变化。温度和加载速率对聚丙烯的韧性影响很大。当温度高于玻璃化温度时，冲击破坏呈韧性断裂，低于玻璃化温度呈脆性断裂，且冲击强度值大幅度下降。提高加载速率，可使韧性断裂向脆性断裂转变的温度上升。聚丙烯具有优异的抗弯曲疲劳性，其制品在常温下可弯折106次而不损坏。但在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以抗冲击强度较差。聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性，俗称百折胶2.1.2 PA66的注塑工艺参数无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100左右使用。具有良好的电性能和高频绝缘性且不受湿度影响，但低温时变脆，不耐磨、易老化

10、。适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。聚丙烯具有许多优良特性：1、相对密度小，仅为0.89-0.91，是塑料中最轻的品种之一。2、良好的力学性能，除耐冲击性外，其他力学性能均比聚乙烯好，成型加工性能好。3、具有较高的耐热性，连续使用温度可达110-120。4、化学性能好，几乎不吸水，与绝大多数化学药品不反应。5、质地纯净，无毒性。6、电绝缘性好。7、聚丙烯制品的透明性比高密度聚乙烯制品的透明性好。它有很多优点但也有缺点：1、制品耐寒性差，低温冲击强度低。2、制品在使用中易受光、热和氧的作用而老化。3、着色性不好。4、易燃烧。5、韧性不

11、好，静电度高，染色性、印刷性和黏合性差PA66的注塑工艺参数料筒温度喂料区3050(50)区1160250(200)区2200300(220)区3220300(240)区4220300(240)区5220300(240)喷嘴220300(240)括号内的温度建议作为基本设定值，行程利用率为35%和65%，模件流长与壁厚之比为50：1到100：1熔料温度 220280料筒恒温 220模具温度 2070注射压力 具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力80140MPa(8001400bar)； 一些薄壁包装容器除外可达到180MPa (1800bar)保压压力 避免制品产生缩壁，需要很长时间对制

12、品进行保压(约为循环时间的30%)；约为注射压力的30%60%背压 520MPa(50200bar)注射速度 对薄壁包装容器需要高的注射速度(带蓄能器)；中等注射速度往往比较适用于其它类的塑料制品螺杆转速 高螺杆转速(线速度为1.3m/s)是允许的，只要满足冷却时间结束前完成塑化过程就可以计量行程 0.54D(最小值最大值)；4D的计量行程为熔料提供足够长的驻留时间是很重要的残料量 28mm，取决于计量行程和螺杆转速预烘干 不需要；如果贮藏条件不好，在80的温度下烘干1h就可以回收率 可达到100%回收收缩率 1.22.5%；收缩程度高；24h后不会再收缩(成型后收缩)浇口系统 点式浇口或多点

13、浇口；加热式热流道，保温式热流道，内浇套；浇口位置在制品最厚点，否则易发生大的缩水机器停工时段 无需用其它材料进行专门的清洗工作；PA66耐温升料筒设备 标准螺杆，标准使用的三段式螺杆；对包装容器类制品，混合段和切变段几何外形特殊(L：D25：1)，直通喷嘴，止逆阀塑件精度要求,塑件工作要求不高，故选普通精度：级2.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析2.2.1 结构分析从零件图上分析,因此,模具设计,该零件属于中等复杂程度.2.2.2 尺寸精度分析从塑件的壁厚上来看,壁厚最大处为4mm,壁厚均匀,，在制件的转角处设计圆角，防止在此处出现缺陷，由于制件的尺尺寸中等。2.2.3表面质量分析该零件

14、的表面除要求没有缺陷毛刺，内部不得有杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.2.3计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。计算塑件的体积：V=46.87cm计算塑件的质量：根据设计手册可查得POM的密度为=1.06kg/dm塑件质量：M=V50g(通过3D软件测量得到)采用一模4件的模具结构，考虑其外形尺寸，注塑时所需压力和工厂现有设备等情况，初步选用注塑机XSZY125型。3 注塑模设计3.1 注射模具分型面的选择3.1.1 分型面的基本形式分型面的形式由塑料的具体情况而定，

15、但大体上有平面式分型面、阶梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、综合式分型面。3.1.2 分型面选择的基本原则选择分型面的基本原则：（1）保持塑料外观整洁；（2）分型面应有利于排气；（3）应考虑开模是塑料留在动模一侧；（4）应容易保证塑件的精度要求；（5）分型面应力求简单适用并易于加工；（6）考虑侧向分型面与主分型面的协调；（7）分型面应与注射机的参数相适应；（8）考虑脱模斜度的影响11。3.1.3 分型面的选择根据对工件模型的观察和分型面选择的基本原则。现选择A-A为分型面。如图3.1。图3.1 分型面3.2 浇注系统的设计3.2.1 浇注系统的组成浇注系统是将熔融的塑料从注射机喷嘴进入模

16、具型腔所经的通道，它包括主流道、分流道、浇口及冷料。在设计注射模具的浇注系统应注意以下几项原则12。（1）根据所确定的塑件型腔数设计合理的浇注系统布局。（2）根据塑件的形状和大小以及壁厚等诸多因素，并结合选择分型面的形式选择浇注系统的形式及位置。（3）应尽量的缩短物料的流程和便于清除料把，以节省原料，提升注射效率。（4）应根据所选用塑件的成型性能，特别是它的流动性能，选择浇注系统的截面积和长度，并使其圆滑过渡以利于物流的流动。3.2.2 注射模具主流道的设计主流道是熔融塑料由注射机喷嘴先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线上。由于主流道与熔融注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般浇口不直接开设在定模

17、上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或迫合形式在定模板上13。（1）主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。主流道的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。（2）主流道尺寸在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面。为了让主流道凝料能从浇口套中顺利拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角 为26。小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5mm1 mm。由于小端的前面是球面，其深度为3mm5 mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1mm

18、2mm。流道的表面粗糙度值Ra为0.08 。（3）主流道浇口套主流道浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等材料制造，热处理淬火硬度53HRC57HRC。浇口套的材料应选用优质钢T8A，并应进行淬火处理，为了防止注射机喷嘴不被碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于注射机喷嘴的硬度。为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用为36左右的圆锥孔。浇口套于注射机的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于注射机喷嘴是球面，半径是固定的，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹。为

19、了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用为36度左右的圆锥孔，对流动性较差的塑料也可取得稍大一些，但过于大则容易引起注射速度缓慢，并容易形成涡流。浇口套与塑料注射区直接接触时，其出料端端面直径应尽量选得小些。浇口套于注射机的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于注射机喷嘴是球面，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模14。定位环是模体与注射机的定位装置，它保证浇口套与注射机的喷嘴对中定位，定位环的外径应与注射机的定位孔间隙配合。浇口套端面

20、应与定模相配合部分的平面高度一致。注射机XS-Z-30的喷嘴球半径为12 mm，喷嘴孔径为2 mm。所以要使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴的端凸球面接触良好，凹球面半径取13 mm，圆锥孔的小端直径则应大于喷嘴口内径，取3 mm，如图3.2。图3.2 浇口套2.3.1 主流道设计根据XS-ZY-125型注塑机喷嘴的有关尺寸 喷嘴前端孔径： d0=4mm 喷嘴前端球面半径： R0=12mm 根据模具主流道与喷嘴的关系： R=R0+（12）mm D=d0+(0.51)mm 取主流道的球面半径： R=13mm 取主流道的小端直径d=4.5mm 为了方便将凝料从主流道中拔出，将主流道设计为圆锥形式其斜

21、度取13度经换算得主流道大端直径D=8.5mm，为了使料能顺利的进入分流道，可在主流道的出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。2.3.2分流道设计分流道的形式和尺寸应根据塑件的体积，壁厚和形状的复杂程度来确定分流道的长度的。由于塑件的形状比较简单，尼龙1010的流动性好，冲型能力比较好，因此可采取梯形分流道，便于加工。根据主流道大端直径D=8.5mm，则梯形可选用上底为b=5.5mm,高为h=8mm的截面。截面形状为U型，在流道设计中要减小压力损失，则希望流道的面积大。要减少传热损失，又希望流道的面积小。因此可用流道的面积与周长的比值来表示流道的效率。U型实质上是一种双梯形流道截面。 分流道表面

22、粗糙度：分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度常取1.252.5Rm，这可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。有利于保温。但表面不得凸凹不平，以免对分型不利。2.3.3浇口设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。设计时考虑选择从塑件的表面进料，而且在模具结构上采取镶拼型腔型心，有利于填充排气。故采用截面为矩形的侧浇口，查表初选尺寸为（blh）1mm0.8mm0.6mm,试模时修正.2.3.4排气结构的设计在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑

23、料烧焦，从而出现废品。排气方式有两种：开排气槽排气和利用合模间隙排气。由于车锁轴套注塑模是小型镶拼式模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。（尼龙1010塑料的最小不溢料间隙为0.03mm，间隙较小，再加上尼龙1010的流动性较好，也不宜开排气槽.2.3.5主流道衬套的选取为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，选取材料为T8A，热处理以后的硬度为5357HRC，主流道衬套和定模的配合形式为H7/m6的过渡配合。4 成型零件和模体的设计4.1 模具型腔的结构设计型腔大体有以下几种结构形式：整体式、整体组合式、局部组合式和完全组合式

24、。型腔由整块材料制成，用台肩或螺栓固定在模板上。它的主要优点是便于加工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后，在分别装入模板，这样容易保证各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件进行处理等。型腔由整块材料制成，但局部镶有成型嵌件的局部组合式型腔。局部组合式型腔多于型腔较深或形状较为复杂，整体加工比较困难或局部需要淬硬的模具。完全组合式是由多个螺栓拼块组合而成的型腔。它的特点是，便于机加工，便于抛光研磨和局部热处理。节约优质钢材。这种形式多用于不容易加工的型腔或成型大面积塑件的大型型腔上。这里选择整体式型腔。在塑料注射模具的注射过程中，型腔从合模到注射保证过程中受到高压的冲击力，因此模

25、具型腔应该有足够的硬度和刚度，总的来说，型腔所承受的力大体有合模时的压应力、注射过程中塑料流动的注射压力、浇口封闭前一瞬间的压力保证和开模时的压应力，但型腔所承受的力主要是注射压力和保证压力，并在注射过程中总是在变化。在这些压力作用下，当型腔的刚度不足时，往往会产生弹性变形，导致型腔向外膨胀，它将直接影响塑件的质量和尺寸精度。所以在模具设计时要首先考虑使型腔的壁厚和底板厚度都有足够的强度和刚度，以保证型腔在注射过程中产生超过规定限度的弹性变形。因此型腔壁厚和底板的计算和选择是十分重要的。（1）型腔侧壁厚度的计算按强度计算其壁厚S按下列公式计算 式中 型腔材料的许用应力，=156.8MPa p型

26、腔内单位平均压力，P=38.4MPar型腔内半径，r=10mm代入公式得：S=4mm（2）底板厚度的计算按强度计算其壁厚H按下面公式计算 式中 型腔材料的许用应力，=156.8MPa p型腔内单位平均压力，P=38.4MPar型腔内半径，r=10mm代入公式得：H=5.5mm4.2 型芯的结构设计型芯的结构形式大体有：整体式、整体复合式、局部组合式、完全组合式。4.3 成型零件的尺寸确定（1）型腔尺寸计算型腔的各部分尺寸一般都是趋于增大尺寸，因此应选择塑件公差的1/2，取负偏差，再加上-1/4的磨损量，而型芯深度则再加上-1/6的磨损量，这样的型芯的计算尺寸的表述如下。（a）型腔的径向尺寸的计

27、算式： 式中 D0型芯的最小基本尺寸； 塑件的最大基本尺寸；S塑件的平均收缩率，S=0.02；塑件的公差，取八级精度；模具制造公差，按1/4选取；根据公式计算得型腔的径向尺寸： （b）型腔的深度根据尺寸的计算公式 式中 型腔深度的最小尺寸； 塑件的最大基本小尺寸；S塑件的平均收缩率；塑件的公差，取八级精度；模具制造公差，按1/4选取；根据公式计算得型腔的深度尺寸： （2）型芯尺寸的计算型芯的各部尺寸除特殊情况外都是趋于缩小尺寸,因此应选择塑件公差的1/2,取正偏差,再加上+1/4的磨损量,而型芯高度则加上+1/6的磨损量.型芯的计算尺寸表达如下。（a）型芯的径向尺寸的计算式： 式中 型芯的最大

28、基本尺寸； 塑件的最小基本尺寸；S塑件的平均收缩率；塑件的公差，取八级精度；模具制造公差，按1/4选取；根据公式计算得型芯的径向尺寸： （b）型芯的高度尺寸的计算： 式中 型芯高度的最大尺寸； 塑件内形深度的最小尺寸；S塑件的平均收缩率；塑件的公差，取八级精度；模具制造公差，按1/4选取；根据公式计算得型芯的高度尺寸： 5 顶出机构的设计顶出机构的分类：按驱动方式分类可分为：手动顶出、机动顶出、启动顶出。按模具结构分类可分为：一次顶出、二次顶出、螺纹顶出、特殊顶出。（1）推出机构的结构组成 在注射成形的每个周期中，将塑料制品及浇注系统凝料从模具巾脱出的机构称为推出机构，也叫顶出机构或脱模机构。

29、推出机构的动作通常是由安装在注射机上的机械顶杆或液压缸的活塞杆来完成的。结构组成：由推出、复位和导向零件组成。（2）结构分类手动推出、机动推出、液压或气动推出。（3）结构设计要求塑件留在动模,塑件在推出过程中不变形、不损坏,不损坏塑件的外观质量,合模时应使推出机构正确复位,动作可靠。（4）结构设计（a）推杆推出机构推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式。由于设置推杆的自由度较大，而且推杆截面大部分为圆形，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，因此在生产中广泛应用。 但是因为推杆的推出面积一般比较小，易引起较大局部应力而顶穿塑件或使塑件变

30、形，所以很少用于脱模斜度小和脱模阻力大的管类或箱类塑件。（b）推管推出机构推管推出机构是用来推出圆筒形、环形塑件或带有孔的塑件的一种特殊结构形式，其脱模运动方式和推杆相同。由于推管是一种空心推杆，故整个周边接触塑件，推出塑件的力量均匀，塑件不易变形，也不会留下明显的推出痕迹。（c）推件板的推出机构凡是薄壁容器、壳形塑件以及表面不允许有推出痕迹的塑料制品，可采用推件板推出推件板推出机构义称顶板顶出机构，它由一块与型芯按一定配合精度相配合的模板和推杆组成。 特点：推件板推出的特点是顶出力均匀，运动平稳，且推出力大。但是对于截面为非圆形的塑件，其配合部分加工比较困难。 （d）活动嵌件及凹模推出机构有一些塑件由于结构形状和所用材料的关系，不能采用推杆、推管、推件板等简单推出机构脱模时，可用成形嵌件或型腔带出塑件。（5）顶出机构的设计原则： 塑件在成型顶出后，一般都留有顶出痕迹，但应尽量使顶出的残留痕迹不影响塑件的外观，这是在选择顶出形式和顶出位置时必须考虑到的问题。一般顶出机构应设在塑件的内表面以及不显眼的位置。注射设备的顶出装置都设计在动模一侧，因此，在一般情况下开模时，尽量设计使塑件留在动模一侧，以便于顶出塑件。这在分型面的选择时就应充分考虑。在实践中如果出现塑件并没有留在动模侧的情