畢業(yè)設(shè)計(jì)——汽車坐墊卡扣的注塑模設(shè)計(jì)

1、 汽車坐墊卡扣的注塑模設(shè)計(jì)汽車坐墊卡扣的注塑模設(shè)計(jì) 【摘要摘要】 近幾年，中國塑料行業(yè)飛速發(fā)展，塑料制品的數(shù)量與種類都越來越多，家庭生活中越來越多的人使用了塑料產(chǎn)品，這樣一個(gè)循環(huán)，使得塑料行業(yè)發(fā)展的越來越好。近幾年，汽車行業(yè)也是發(fā)展迅速，伴隨著中國很多城市的限牌政策，汽車的銷量更是倍增，汽車上面越來越多的配件也都是用塑料制成的了，因此本課題汽車坐墊套塑料卡扣也是其中之一。本課題是一個(gè)關(guān)于汽車配件產(chǎn)品的卡扣制件的模具設(shè)計(jì)。主要研究的是這個(gè)塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)，從實(shí)物產(chǎn)品的繪制，然后到模具的分型、型腔確定、模架等，這一系列的設(shè)計(jì)過程，都是需要借助很多的工具，例如：CAD、UG 等。本課題的復(fù)習(xí)了大學(xué)

2、學(xué)到的很多知識(shí)，例如：機(jī)械制圖、塑料模具設(shè)計(jì)與工藝等等。關(guān)鍵詞：汽車坐墊套卡扣、UG 注塑模設(shè)計(jì)、分型面、三維造型 目目 錄錄引言引言11一、一、汽車坐墊套卡扣零件的分析汽車坐墊套卡扣零件的分析22二、二、汽車坐墊套卡扣在模具的位置分析汽車坐墊套卡扣在模具的位置分析44（一）型腔數(shù)目及排列方式 44（二）分型面的設(shè)計(jì) 44三、三、汽車坐墊套卡扣的模具成型設(shè)計(jì)汽車坐墊套卡扣的模具成型設(shè)計(jì)55四、四、模架及注射機(jī)的選擇模架及注射機(jī)的選擇 99五、五、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1111六、六、 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1313七、七、 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則1515八、八

3、、 模具圖模具圖1515總結(jié)總結(jié)1717參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1818謝辭謝辭1919 1引言引言模具是在外力作用下使坯料成為有特定形狀和尺寸的制件的工具。近幾年，中國塑料行業(yè)飛速發(fā)展，塑料制品的數(shù)量與種類都越來越多，家庭生活中越來越多的人使用了塑料產(chǎn)品，這樣一個(gè)循環(huán)，使得塑料行業(yè)發(fā)展的越來越好。因?yàn)樗芰闲袠I(yè)的飛速發(fā)展，是的塑料模具使用率越來越多，塑料模具是制作塑料制品的主要工具，我國塑料模具也在改革開放后得到了飛速發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。近幾年，汽車行業(yè)也是發(fā)展迅速，伴隨著中國很多城市的限牌政策，汽車的銷量更是倍增，汽車上面越來越多的配件也都是用塑料制成的了，因此本課題汽車坐墊套塑料卡扣

4、也是其中之一。隨著汽車行業(yè)的迅速發(fā)展，各種汽車用品也陸續(xù)進(jìn)人們的生活中，當(dāng)然這其中包括汽車坐墊，汽車坐墊安裝在汽車座椅中會(huì)采用各種各樣的連接方式，現(xiàn)在很多汽車坐墊的后座上下墊采用卡扣進(jìn)行連接，本課題介紹的這種汽車坐墊卡扣在生活中并不是很常見，就順便給大家介紹介紹，當(dāng)然本次最重要的是說明汽車卡扣塑料件的注塑模具設(shè)計(jì)。 2一、汽車坐墊套卡扣零件的工藝分析一、汽車坐墊套卡扣零件的工藝分析1、汽車坐墊套卡扣的材料選擇塑料可分為塑料熱塑性塑料和熱固性塑料，考慮到塑料廢舊的汽車坐墊套卡扣應(yīng)該是可以回收利用的，所以選擇熱塑性塑料，聚丙烯塑料經(jīng)常被用作汽車零部件中，而且聚丙烯是一種無味、無色、無毒的塑料品種，

5、它不吸水、光澤好、易著色，熔點(diǎn)為 164170 度，所以本次汽車坐墊套選擇聚丙烯作為材料。2、汽車坐墊套卡扣的結(jié)構(gòu)介紹本次設(shè)計(jì)的汽車坐墊套卡扣是圓形件，最外形直徑為 71mm，第二層直徑為 67mm,圓形腔的尺寸為 11mm，圓外壁的尺寸為 15.5mm,大橢圓外圈大徑為 31mm，小徑為 17mm, 大橢圓內(nèi)圈大徑為 20mm，小徑為 16mm, 小橢圓外圈大徑為 24mm，小徑為 20mm，小橢圓內(nèi)圈大徑為 20mm，小徑為 16mm 中間縫隙間距為 2mm，厚度為 3mm。汽車坐墊套卡扣的產(chǎn)品如圖 1-1 所示，零件圖如圖 1-2 所示。圖 1-1 汽車坐墊套卡扣的產(chǎn)品圖 3圖 1-2

6、汽車坐墊套卡扣零件圖3、模具加工精度分析根據(jù)本課題的實(shí)際情況，汽車坐墊套卡扣的材料為聚丙烯，且汽車坐墊套卡扣的精度要求不高，如表 1-1 所示選用塑料精度等級(jí)，因此取公差等級(jí)為 MT3 級(jí)精度。 表 1-1 塑料精度等級(jí)的選用公差等級(jí)標(biāo)注公差尺寸塑料品種高精度一般精度未標(biāo)注公差尺寸ABS聚丙烯（PP）環(huán)氧樹脂（EP）聚砜（PSU）MT2MT3MT5根據(jù)表 1-2，塑件的公差數(shù)值表確定汽車坐墊套卡扣的尺寸精度。厚度為 3 0 -0.12，最外層直徑為 710 -0.46 , 第二層直徑為 67+0.460 ，間隙尺寸為 2+ 0.,20 0，圓形腔的尺寸為 11mm，圓外壁的尺寸為 15.50

7、-0.20 mm,大橢圓外圈大徑為 350 -0.32，小徑為210 -0.28, 大橢圓內(nèi)圈大徑為 31+ 0.,32 0，小徑為 17+ 0.,20 0, 小橢圓外圈大徑為 240 -0.24，小徑為 200 -0.24，小橢圓內(nèi)圈大徑為 20+ 0.,24 0，小徑為 16+ 0.,18 0 ,中間縫隙間距為 20 -0.12 ,凸出部分高度為 0.50 -0.12 ，另外，汽車坐墊卡扣的技術(shù)要求為表面質(zhì)量要求為無凹痕、起泡、飛邊等缺陷。表 1-2 塑件公差數(shù)值表 4基本尺寸公差等級(jí)0-33-66-1010-1414-1818-2424-30MT10.070.080.090.100.11

8、0.120.14MT20.10.120.140160.180.200.22MT30.120.140.160.180.200.240.28公差等級(jí)30-4040-5050-6565-80MT10.160.180.200.23MT20.240.260.300.34MT30.320.360.400.46二、汽車坐墊套卡扣在模具中的位置分析二、汽車坐墊套卡扣在模具中的位置分析(一)、型腔數(shù)目及排列方式本次設(shè)計(jì)的汽車坐墊套卡扣是大批量生產(chǎn)的，因此我采用一模六腔的模具形式。如圖 2-1 所示圖 2-1 型腔排列方式（二）、分型面的設(shè)計(jì)根據(jù)分型面的選擇原則和塑件的成型要求來選擇分型面。該汽車坐墊套卡扣的截面

9、形狀比較簡單，因此選用如圖 2-2 所示的分型方式。 5圖 2-2 分型面三、汽車坐墊套卡扣的模具成型零件設(shè)計(jì)三、汽車坐墊套卡扣的模具成型零件設(shè)計(jì)成型零件工作尺寸是指直接用來構(gòu)成塑件型面的尺寸。在本設(shè)計(jì)中成型零件就是成型外面的型腔,成型內(nèi)表面的型芯。圓形型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算圓形型腔是指模具橫截面呈圓形的結(jié)構(gòu)，型腔結(jié)構(gòu)可分為組合式和整體式兩類本課題中選擇的是組合式圓形型腔（1）組合式型腔側(cè)壁和底板厚度的計(jì)算根據(jù)查書中表 6.9 矩形型腔壁厚尺寸的經(jīng)驗(yàn)值可知組合式型腔圓形型腔內(nèi)壁直徑 2r整體式型腔壁厚 s=R-r型腔壁厚 s1=R-r模套壁厚 S24020818405025922506030

10、102560703511287080401232因?yàn)楸舅芰峡鄣闹睆蕉紴?71mm，所以圓形型腔內(nèi)壁直徑 2r 為 71mm，因此凹模壁厚 S1 取 12mm，模套壁厚 S2 取 32mm，這樣凹模壁厚即為 95mm，加上凸臺(tái)長度，最后長度為 99mm，采用一模六腔，間隔 600 排布，最大長度為 345mm,所以模架可以采用 4040 型模架。（一） 、計(jì)算模具成型零件最基本的公式為： Lm=Ls(1+S)式中 Ls 塑件在常溫下的實(shí)際尺寸Lm 模具成型零件在常溫下的實(shí)際尺寸； S 塑料的計(jì)算收縮率 1、 型腔型腔徑向尺寸計(jì)算公式因?yàn)楸菊n題塑件尺寸較小，所以查書可知，當(dāng)塑件制作尺寸較小，精度

11、級(jí)別較高 6時(shí)，z=/3,此時(shí)，x=0.75。S=(Smax-Smin)/2X100% 式中：Smax塑料的最大收縮率Smin塑料的最小收縮率S塑料的平均收縮率（LM）+ z0=（1+S）LS (0.50.75)+ z0 型腔深度尺寸計(jì)算公式（HM）+ z0=（1+S）HS -(0.50.75)+ z0 公差z模具成型零件制造公差LS塑件的徑向基本尺寸HS塑件的深度基本尺寸查手冊(cè)常用塑料的收縮率可知，聚丙烯的收縮率為 1.0%2.5% 所以 S=0.75% 厚度為 3 0 -0.12，最外層直徑為 710 -0.46 , 第二層直徑為 67+0.460 ，間隙尺寸為2+ 0.,20 0，圓形腔

12、的尺寸為 11mm，圓外壁的尺寸為 15.50 -0.20 mm,大橢圓外圈大徑為350 -0.32，小徑為 210 -0.28, 大橢圓內(nèi)圈大徑為 31+ 0.,32 0，小徑為 17+ 0.,20 0, 小橢圓外圈大徑為 240 -0.24，小徑為 200 -0.24，小橢圓內(nèi)圈大徑為 20+ 0.,24 0，小徑為 16+ 0.,18 0 ,中間縫隙間距為 20 -0.12 ,凸出部分高度為 0.50 -0.12 ，（LM）1為最外圈直徑即 71+0.460 mm ，（LM）2為第二層直徑即 69+0.460 mm，（LM）3為圓外壁的尺寸即 15.50 -0.20 mm， （LM）4為

13、大橢圓外圈大徑即 350 -0.32 mm，（LM）5為大橢圓外圈小徑為 170 -0.24 mm （LM）6 為小橢圓外圈大徑為 240 -0.24 mm（LM）7為小橢圓外圈小徑為 160 -0.24 mm （LM）8 為中間縫隙間距即 20 -0.12 mm（HM）9為塑料件厚度即 3 0 -0.12 mm ，（HM）10為外表凸出深度即 0.50 0.12 mm （LM）1+ z0= (1+0.0075)X71- 0.75X0.46 + 0.150 71+ 0.030 mm （LM）2+ z0= (1+0.0075)X69- 0.75X0.46 + 0.150 69+ 0.330 mm

14、（LM）3+ z0= (1+0.0075)X15.5- 0.75X0.20 + 0.080 15.6+ 0.020 mm（LM）4+ z0= (1+0.0075)X35- 0.75X0.32 + 0.110 35+ 0.130 mm（LM）5+ z0= (1+0.0075)X17- 0.75X0.20 + 0.150 17 0.050 mm（LM）6+ z0= (1+0.0075)X24- 0.75X0.24 + 0.080 24+ 0.080 mm（LM）7+ z0= (1+0.0075)X16- 0.75X0.20 + 0.070 16+ 0.010 mm（LM）8+ z0= (1+0.0

15、075)X2- 0.75X0.12 + 0.0401.9+ 0.070 mm 7（HM）9+ z0=（1+0.0075）X3-0.75X0.12) + 0.040 2.9+ 0.080 mm（HM）10+ z0=（1+0.0075）X0.5-0.75X0.12) + 0.040 0.45+ 0.0380 mm型腔的尺寸及其三維設(shè)計(jì)圖如圖 3-1 所示，圖 3-1 型腔尺寸及其三維設(shè)計(jì)圖定模板型腔零件圖如圖 3-2 所示圖 3-2 定模板型腔零件圖 82、 型芯如圖 3-2 所示型芯徑向尺寸計(jì)算公式（lM）0 z= （1+Scp）lS +0.75) 0 z型芯深度尺寸計(jì)算公式（hM）+ z0=（

16、1+Scp）hS +0.75) 0 z （lM）1為第二層直徑即 69+0.460 mm，（lM）2為圓外壁的尺寸即 15.50 -0.20 mm， （lM）3為大橢圓內(nèi)圈大徑即 350 -0.32 mm，（lM）4為大橢圓內(nèi)圈小徑為 170 -0.20 mm （lM）5 為小橢圓內(nèi)圈大徑為 240 -0.24 mm（lM）6為小橢圓內(nèi)圈小徑為 160 -0.24 mm，（hM）1為外表凸出深度即 0.50 0.12 mm （lM1）0 z=（1+0.0075)X69+ 0.75X0.46 0 0.1769+ 0.690 mm （lM2）0 z = (1+0.0075)X15.5+ 0.75X

17、0.20 0 0.07 =15 +0.700 mm（lM3）0 z = (1+0.0075)X35+ 0.75X0.32 0 0.11 =35 +0.390 mm（lM4）0 z = (1+0.0075)X17+ 0.75X0.20 0 0.07 =17 +0.280 mm（lM5）0 z = (1+0.0075)X24+ 0.75X0.24 0 0.17 =24 +0.360 mm（lM6）0 z = (1+0.0075)X16+ 0.75X0.20 0 0.07 =16 +0.20 mm（hM1）+ z0=（1+0.0075)X3.5+ 0.75X0.01 0 0.04=3.5+0.030

18、 mm（hM2）+ z0=（1+0.0075）X1+0.75X0.01) 0 0.040.9+0.080 mm（hM3）+ z0=（1+0.0075）X1.5+0.75X0.01) 0 0.041.40.080 mm型芯的尺寸及其三維設(shè)計(jì)圖如圖 3-3 所示，型芯在動(dòng)模板上的位置如圖 3-4 所示 9圖 3-3 型芯尺寸及其三維設(shè)計(jì)圖圖 3-2 動(dòng)模板型芯零件圖四、模架及注射機(jī)的選擇四、模架及注射機(jī)的選擇按注射機(jī)的額定鎖模力進(jìn)行校核 10 P(nA+A1) FP式中： A1澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積，mm2 FP 注射機(jī)的額定鎖模力，NA 單個(gè)塑件在模具分型面上的投影面積，mm2 P 塑

19、料熔體在型腔的成型壓力，其大小一般是注射壓力的 80%,MPa。查手冊(cè)知聚丙烯的注射壓力為 70-100MPa,所以取 70MP，因?yàn)?P 一般為注射壓力的80%，所以 P 取 56M。根據(jù)多腔統(tǒng)計(jì)分析,A1是每個(gè)塑件在分型面上投影面積的 0.2-0.5倍,因此可用 0.3A 來進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)榇肆慵S圖為不規(guī)則圖形，所以用 UG 計(jì)算其面積約為 11659mm2因此算得計(jì)算： A=11659mm2 A1=11659*0.3=3497.7mm2 F=56*（6*11659+3497.7）=4113.3KN根據(jù)鎖模力的校核，選用的注射機(jī)為 XS-ZY-1000 型螺桿式注塑機(jī)（如圖 4-1 所示

20、）。注塑機(jī)參數(shù)：最大開合模行程是 700 mm，動(dòng)、定模板尺寸是 900X1000mm，拉桿空間是 650X550mm，模具最大厚度是 700mm，模具最小厚 300mm，噴嘴圓弧半徑是 18mm，噴嘴孔直徑是 7.5mm。圖 4-1 G54-S200/400 型螺桿式注塑機(jī)根據(jù)實(shí)際情況，本課題模架型號(hào)如下： AI 型 4545 ，模架外形尺寸 450450325mm定模板厚度是 40mm，支撐板厚度是 50mm，動(dòng)模板厚度是 40mm，墊塊厚度是 125mm。 11選用 4545 的模架型腔并沒有與模架發(fā)生干涉。圖 4-2 AI 型 4545 的模架五、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)五、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)澆注系

21、統(tǒng)就是注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道。由于主流道小端的前面是球面，其深度為 35mm，注射機(jī)噴嘴的球面在該位置與模具接觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴的球面半徑大 1-2mm。其錐角為 122060 ，小端直徑 d 比注射機(jī)噴嘴直徑大 0.51mm。根據(jù)本課題的具體情況和注塑機(jī)的參數(shù)，選取的主流道參數(shù)值具體如下：小端直徑 d 為 8mm，小端深度為 4mm,主流道球面的半徑為 20mm，錐角為 30。根據(jù)以上條件查手冊(cè)選用澆口套CATALOG_LENGTH=67mm,HEAD HELGHT=20mm，CATALOG_DIA=16mm。然后查手冊(cè)選擇定位圈2、分流道的設(shè)計(jì)本課題的分流道采

22、用平衡式的布置形式，分流道截面形狀選擇半圓形。分流道的截面形狀及尺寸如表 51 所示。 13表 6-1 分流道截面形狀圖分流道截面尺寸視塑料品種、塑料尺寸以及流道的長度等因素來確定。通常圓形截面的分流道直接為 210mm。根據(jù)型腔的排列方式可知分流道的長短， （如圖 5-2 所示）為了便于加工，選用截面形狀為半圓形的分流道，取 R=3mm。圖 6-1 分流道3、澆口的設(shè)計(jì)澆口是連接分流道與型腔之間的一段通道。查書知：側(cè)向進(jìn)料的側(cè)澆口，對(duì)于中小型塑件，一般厚度 t=0.52.0mm，寬度b=1.55.0mm，澆口的長度 l=0.72.0mm,本課題中取 t=1.5mm,b=5mm,l=1.5mm

23、。4、拉料桿的設(shè)計(jì) 14拉料桿的作用是保證模具分型后，凝料系統(tǒng)處于動(dòng)模一側(cè)，在設(shè)計(jì)拉料桿時(shí)可以根據(jù)塑料模具手冊(cè)上面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我選擇的是 Z 型拉料桿，查手冊(cè)選擇公稱尺寸 d為 8.0,公差為 H7，S 為 15 的拉料桿。如圖所示：六、脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)六、脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)塑件在從模具的成型零件上推出，使塑件從成型零件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)。（1）推件力的計(jì)算 推件力 )sincos( ApFt式中 塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力，??；paP77102 . 1108 . 0 塑件對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，約為 0.10.3；脫模斜度；塑件包絡(luò)型芯的面積（） ；A2mm所以推桿必須得承受的推出力 Ft

24、=1.64X106N（2）確定推出方式及推桿位置 根據(jù)塑件形狀，選擇截面為圓形推桿, 查手冊(cè)選取推桿頭直徑為 5mm，長度為193mm。 按需要確定單個(gè)塑料卡扣的推桿為四根，推桿的位置安裝如圖 7-1 所示 圖 6-1 推桿的位置安裝圖七、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則七、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則冷卻系統(tǒng)是使塑料進(jìn)入模具中可以幫助其快速冷卻的裝置。本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品汽車坐墊套卡扣是屬于淺型腔扁平塑件，而且我采用的是側(cè)澆口， 15所以是采用在動(dòng)、定模兩側(cè)與型腔表面等距離鉆孔的形式。圖 7-1 冷卻水路圖八、模具圖八、模具圖模具的總裝圖及其三維圖如圖 9-1 所示1定模座板；2定模板；3動(dòng)模板；4支撐板；5墊塊；6螺釘；7定模座板；8推板；9推桿固定板；10推桿；11拉料桿；12型芯；13型腔；14冷卻水路；15澆口套；16定位圈。工作原理：工作原理： 在模具導(dǎo)柱導(dǎo)套的定位下，模具動(dòng)模、定模合模，型芯 12 和型腔 13 合攏。塑料 16粒子從注塑機(jī)噴嘴中通過澆口套 15 進(jìn)入到模具型腔里面，待保壓冷卻后，模具打開，動(dòng)模后退，塑料件包裹在型芯 12 上，拉料桿 11 拉住澆注系統(tǒng)凝料，注塑機(jī)頂桿推動(dòng)模具推板 8，推板推動(dòng)模具的推桿 10 將塑料件推出，然