机械5

摘要 本设计系统阐述了汽车轮帽塑料注射模设计过程，根据汽车轮帽塑件的形状和生产要求，编制汽车轮帽塑件的设计过程，初步制定了总体模具的设计方案。首先对汽车轮帽塑件进行了详细的工艺性分析，然后进行注射模结构设计，比如分型面的选择，抽芯机构的设计等，并进行模具设计的相关的计算,完成型腔和型芯工作尺寸的计算等，接着对整个模具的进行相关校核，最后完成整个汽车轮帽注射模设计，并绘制出模具的总装图和非标准件的零件图。 本设计方案结构紧凑，满足制品大批量生产、高精度、外形复杂的要求，设计参考了以往注射模具的设计经验，并结合制件性能，简化设计机构，并且运用AutoCAD等软件进行绘图，缩短了生产周期，并且获得良好的经济性能。 1.1材料的选择 本产品为汽车配件，首先从它的使用上分析必须具备有一定的综合机械性能包括良好的机械强度，和一定的耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和绝缘性。能满足以上性能的塑料材料有多种，但从材料的来源以及材料的成本考虑，ＰＰ更适合些。PP是目前世界上应用最广泛的材料，它的来源广，成本低，符合塑料成型的经济性。因此，在选用材料时，考虑采用PP就能满足它的使用性能和成型特性。 PP塑料特性、成型工艺、用途： PP聚丙烯化学和物理特性PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0C以上时非常脆，因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度（100C）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。 PP的维卡软化温度为150C。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。 PP不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在1~40。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶，PP的收缩率相当高，一般为1.8~2.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。 注塑模工艺条件： 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。 熔化温度：220~275C，注意不要超过275C。模具温度：40~80C，建议使用50C。结晶程度主要由模具温度决定。注射压力：可大到1800bar。 注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最校如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。流道和浇口:对于冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。 模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件即成型零件设计，包括凹模、型芯、镶块、凸模和成型杆等。成型零件决定塑件的几何形状和尺寸。成型零件工作时，直接与塑料接触，承受塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑料间还发生摩擦。因此，成型零件要求有正确几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成型零件还要求结构合理，有较高强度、刚度及较好的耐磨性能。设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型腔的总体结构，选择分型面和浇口位置，确定脱模方式、排气部位等，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键零件进行强度和刚度校核。 成型工作零件的工作尺寸计算时应采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。 4.1模具材料的选择 选择模具材料的主要指标有： 1、模具材料的基本性能要考虑模具材料的耐磨性、韧性、硬度和红硬性（红硬性是指模具材料在一定温度下保持其硬度和组织稳定性抗软化的能力）。还要根据实际工作条件，分别考虑其实际要求的性能，如抗氧化能力、抗压强度、抗拉强度和抗弯强度、疲劳强度等。 模具材料的工艺性模具材料的工艺性，经常考虑一下几种：可加工性；淬火温度和淬火变形；淬透性和淬硬性；氧化脱碳敏感性等。 模具材料的冶金质量及其它考虑因素冶金质量也对模具材料的性能有很大的影响，只有优秀的冶金质量，才能充分发挥模具材料的各种性能。常考虑的冶金质量指标有：冶炼质量，锻造轧制工艺，热处理和精加工，导热性，精料和制品化等。其它还要考虑选用的模具材料的价格和通用性。 总之，选用高质量、高性能、高精度的模具材料的精料和制品，高效率、高速度低成本地生产高质量的模具，已经成为当前工业发达国家模具制造的主要发展趋势，我国也正在向这一方向发展。 以下成型零件材料就根据以上原则选择。 42Cr4Mo钢是机械制造工业中使用最广泛的钢种之一。调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧度和低的缺口敏感性。钢的淬透性良好，水淬时可淬透到φ28～φ60。油淬时可淬透到φ15～φ40。这种钢除调质处理外还适于渗氮和高频淬火处理。切削性能较好，但174～229HBS时，相对切削加工性为60％。该钢适用于制作制品批量生产的中型塑料模具。 主要性能参数如下：调质，淬火（或表面淬火），硬度≥55HRC；σs＝785N/2, σb＝980N/2。 型芯和镶件常以棒料供应，采用淬火变形孝淬透性好的高碳合金钢，经热处理后在磨床上直接研磨至镜面。选用9CrWM
n，该钢具有一定的淬透性和耐磨性，淬火变形较小，碳化物分布均匀且颗粒细校淬火、低温回火，硬度≥55HRC。 根据材料选择原则，综合塑料质量要求和模具结构等，本模具型腔和型芯就采用3Cr4Mo。 4.2成型零件的尺寸计算：