汽车发动机悬置橡胶注射模具设计

重庆大学网络教育学院毕 业 设 计 （ 论 文 ）题目 汽车发动机悬置橡胶注射模具设计 学生所在校外学习中心 江苏无锡校外学习中心 批次 层次 专业 专科起点本科 机械制造 学 号 W12210934 学 生 时 景 峰 指 导 教 师 郁 子 安 起 止 日 期 2017-2-222017-3-20 2摘要：研究塑料双色模注射成型模具结构，以及双色产品注射的过程。通过查阅注双色注塑模具的相关文献，结合双色注塑的特点，提出最佳设计方案。包括塑料件的工艺分析，塑件的成型方案分析，双色注射模技术的介绍，注射模总体结构的设计，注射机的选择校核，模具零件的设计以及成型零件的制订等内容。塑件在第一次注射后开模，动模旋转 180 度后闭模，进行第二次注射，生产出一个塑件有两种颜色（或材质）的产品。节约成本、提高效率，设计出结构合理、成本低廉、便于操作和维护的模具。 关键词：注射模具，双色注射，模具结构The design of injection mold of double coloured plasticAbstract：This paper studies the injection mold structure of double coloured plastic and the process of double coloured plastic injection. On the basis of collections of numerous materials on double coloured plastic injection molds, combining characteristics of double coloured plastic injection, this paper raises an optimum design. Include analyse process and moulding project for plastic part, introduce double coloured injection mold technology,design the injection mold structure and choose and check injection mechine modle.Design the mold every part and make the molding part stander and so on. scheme: Open the mould after the first time injection, rotate the movable mould 180 degrees, close the mould; and then conduct the second injection to produce a double coloured plastic part. In this way, we can promote efficiency and cost savings, and produce reasonably structured, low-cost, easy-operating and maintainable moulds. Key words: injection mold，double colour injection，mold structure3目录第一章 前言 61.1 选题的目的及意义61.2 国内外研究现状及发展趋势61.3 双色塑料注射模技术的介绍7第二章 塑件基本信息82.1 塑件尺寸精度92.2 塑件表面要求和质量92.3 塑件结构92.4 材料选择102.4.1 ABS 材料的性能112.4.2 PMMA 材料性能13第三章 模具设计方案的确定15第四章 注塑机的选择154.1 注塑机的选择154.2 注塑机有关工艺参数的校核164.2.1 型腔数量的确定164.2.2 锁模力的校核174.2.3 开模行程和开出距离的校核174.2.4 模厚校核174.2.5 模板尺寸的校核 17第五章 注塑模具的设计195.1 浇注系统的设计195.1.1 主流道及射嘴设计195.1.2 浇口的设计205.1.3 分流道的设计215.2 注塑模具成型零部件设计215.2.1 分型面位置的确定225.2.2 成型零件结构设计235.2.3 型腔 型芯主要尺寸计算235.2.4 板（即动模支承板）的厚度计算 255.2.5 侧壁厚度和底板厚度计算255.2.6 排气方式和排气槽的设计255.3 合模导向和定位结构设计265.3.1 导柱的选择和设计2645.3.2 直导柱尺寸和结构的要求275.3.3 导套的设计275.4 脱模结构的设计285.4.1 脱模机构的要求285.4.2 制品推出的基本方式285.4.3 推杆推出机构的设计要点295.4.4 脱模力计算295.5 注塑模温度调节系统的设计305.5.1 模具温度调节系统设计的原则305.5.2 水路设计31第六章 总装图32结论：33参考文献345第 1 章 前言1.1 选题的目的及意义 随着塑料工业的不断发展，目前塑料制品行业有越来越多的制品加工要求采用多色/多料成型以提高或获得制品的外观要求、功能要求和性能要求，如从小的牙刷到大的汽车车灯。但许多制品的成型是在多台机器上用嵌件的方法多次成型的，存在诸多 不足和弊端，如注塑产品品质稳定性低，产品变形不易控制，成型周期长产量低。而采用双色注射成型机加工双色/双料制品，可以双色一次成型，减少多次组合加工所产生的品质异常。对于客户而言，这不但大幅降低生产成本同时也提高了产品品质。 双色注塑模具成型主要以双射成型机两只料管配合两套模具按先后次序经两次成型制成双色注塑模具产品。 比起传统射出成型，双料共射射出成型制程有如下的优点： （1）核心料可以使用低黏度的材料来降低射出压力。 （2）从环保的考虑，核心料可以使用回收的二次料。 （3）据不同的使用特性，如厚件成品皮层料使用软质料，核心料使用硬质料或者核心料可以使用发泡塑料来降低重量。 （4）利用较低质量的核心料以降低成本。 （5）皮层料或核心料可使用价格昂贵且具特殊表面性质，如防电磁波干高 电导性等材料以增加产品性能。 （6）皮层料和核心料配合可以减少成型品残余应力、增加机械强度或产品表面性质。双色射出成型、双料共射出成型的特性与应用可以看出未来有逐步取代传统射出成型制程的趋势。革新性射出成型技术不但提高了射出成型制程的精密度、提供高难度制程技术，而且开拓了射出成型制程领域的范围。创新的射出设备与制程，才足以应付愈来愈多样化、高质量、高附加价值的产品需求。1.2 国内外研究现状及发展趋势 近年来我国的模具技术有了很大的发展，在大型模具方面，已能生产大屏彩电注塑模具、大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。机密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。在成型工艺方面，多材质塑料成行模、高效多色注塑模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新业取得了较大进展。气体辅助注射成形技术的使用更趋成熟。热流道模具开始推广，有些单位还采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件的规格品种。再者应用优质材料和先6进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。当前国内外用于注塑模具方面的先进技术主要有以下几种： （1）热流道技术 它是通过加热的办法来保证流道和浇口的塑料保持熔融状态。由于在流道附近或中心设有加热棒和加热圈，从注塑机喷出口到浇口的整个流道都处于高温状态，使流道中的塑料保持熔融，停机后一般不需要打开流道取出凝料，再开机时只需加热流道到所需温度即可。这一技术在大批量生产塑件、原材料较贵和产品质量要求较高的情况下尤为适用。热流道注塑成型技术应用范围很广，基本上，适用于冷流道模具加工的塑料材料都可以使用热流道模具加工，许多产品如手机壳、按键、面板、尺寸要求精密的机芯部件等都是采用热流道技术成型。一个典型的热流道系统 一般由如下几大部分组成：热流道板（MANIFOLD） ；喷嘴（NOZZLE） ；温度控制器；辅助零件。 （2）气体辅助注射成形技术 它是向模腔中注入经准确计量的塑料熔体，在通过特殊的喷嘴向熔体中注入压缩气体，气体在熔体内沿阻力最小的方向前进，推动熔体充满型腔并对熔体进行保压，当气体的压力、注射时间合适的时候，则塑料会被压力气体压在型腔壁上，形成一个中空、完整的塑件，待塑料熔体冷却凝固后排去熔体内的气体，开模退出制品。气体辅助注射成形技术的关键就是怎么合理的把握注入熔融的塑料的时间与充人气体的时间的配合。气体辅助注射可以应用在除特别柔软的塑料以外的任何热塑性塑料和部分热固性塑料。应用气体辅助注塑成型技术，可以提高产品强度、刚度、精度，消除缩影，提高制品表面质量；降低注射成型压力以减小产品成型应力和翘曲，解决大尺寸和壁厚差别较大产品的变形问题；简化浇注系统和模具设计，减少模具的重量减少塑件产品的重量，减少成型时间以降低成本和提高成型效率等。气体辅助成形周期可分为如下六个阶段：塑料熔体填充阶段、切换延迟时间、气体注射阶段、保压阶段、气体释放阶段、推出阶段。 （3）共注射成形技术 它是使用两个或者两个以上注射系统的注塑机，将不同品种或者不同色泽的塑料同时或者先后注射进入同一模具内的成形方法。国内使用的多为双色注塑机。采用共注射成形方法生产塑料制品时，最重要的工艺参数是注射量、注射速度和模具温度。 （4）反应注射成形技术 它是将两种或者两种以上既有化学反应活性的液态塑料（单体）同时以一定压力输入到混合器内进行混合，在将均匀混合的液体迅速注入闭合的模具中，使其在型腔内发生聚合反应而固化，成为具有一定形状和尺寸的塑料制品通常这种成形过程称之为 RIM。1.3 双色塑料注射模技术的介绍原理 ：共注射成型是指用两个或两个以上注射单元的注射成型机，将不同的品种或不同颜色的塑料，同时或先后注入模具内的成型方法。此法可生产多种色彩或多种塑料的复合制品。共注射成型的典型代表有：双色注射和双层注射，也可夹层泡沫塑料注射。在本次设计中应用的是双色注射成型双色注射成型这一成型方法有两个料筒和一个喷嘴所组成的注射机，通过液压系统7调整两个推料柱塞注射熔料进入模具的先后次序，来取得所要求的不同混色情况的双色塑料制品的。也有用两个注射装置、一个公用合模装置合两副模具制得明显分色的混合塑料制品的。双色产品能得到这么大的发展，有赖于双色注射成型机出现和成熟。在此，介绍下最新的双色注射成型机的性能。HTS360 双色注射成型机，是大型的双色注射成型机。整机为模块化设计，可进行多种拼接组合，扩大应用范围；两套互相独立、并行布置注射装置；合模部件采用内卷式斜排五铰链双曲肘合模结构，并运用三维建模、机构装配和有限元分析技术精心设计而成；两套独立的液压顶出系统，扩大机器的应用范围和灵活度；双工位双向 180 转动模板采用液压马达驱动，使用进口高性能、长寿命可轴向移动的滚针轴承，分段转模压力、流量控制，转动模板准确位置由液压定位销和固定定位销共同定位，确保转动模板定位精度，保护模具安全；转动模板模具冷却水连接装置，模具所需冷却水可方便地从转动模板连接，从而避免冷却水管缠绕、干涉；两套独立的比例压力流量控制油路，用来控制驱动两套注射装置和两套液压顶出系统；射出两组、顶出两组及开关模均采用电子尺控制行程。双色产品的性能有赖于双色注射成型机的性能与模具设计的合理性。常用的双色注射模具可分为四种，型芯旋转式、既件板旋转式、型芯(型腔)后退式，型芯滑动式。成型双色塑件有两种方法。一是用两副模具在两台普通注射机上分别注射成型。第一次注射成型嵌件(如电话机按键字码)，再注射另一种颜色的塑料将嵌件进行包封，完成双色注射。这种方法劳动强度大，生产效率低。目前我国工业生产的很多双色塑料制品都是依靠这种成型方式。由于双色注射机的产生，这种成型方式必然被逐步淘汰。第二种成型双色制品的方法是用一付模具，在专用双色注射机上一次注射成型。由于双色注射机有两个相互垂直或平行的独立注射装置。因而生产效率高，劳动强度低。在进行双色料射成形时，通常是不同颜色的同一种塑料。这种嵌件和包封塑料的结台强度好，若使用不同品种的塑料则应在嵌件上增设凹槽以增加结合强度。另外，当两种塑料要求的模具温度不同时，应使一次型芯(嵌件)和二次型芯(包封)控制在不同的模具温度下。双色产品是由两种不同色的塑料原料通过分别注射成型而形成单一的注射产品。对模具的实际要求就是两个相同的凸模要对应两个不同的凹模型腔，其中第二色型腔体积往往大于第一色型腔体积，在第一次注射后，先开模然后动模利用注射机可旋转机构旋8转 180 度,再合模并采用与第一次注射不同色的原料进行第二次注射。第二次开模后，已完成两次注射的凸模进行脱模动作。要求注射机上有两个注射喷嘴，分别注射不同颜色的原料，同时其动模固定板附带有可旋转 180 度的回转装置。第 2 章 塑件基本信息 2.1 塑件尺寸精度 塑料制品的尺寸精度与塑料制品用途有关，根据各种塑料收缩率不同，可将各种塑料的公差等级分为高精度、一般精度和低精度。由于仪器后盖是内外两层塑件，需要精度较高，所以一般精度 MT4，未注公差尺寸为 MT5。 2.2 塑件表面质量 塑件表面质量包括表面粗糙度、表面光泽性、色彩均匀性、云纹、冷疤、表面缺陷程度、熔结痕、毛刺、拼接缝以及推杆痕迹等等。如果冷疤、表面缺陷程度、熔结痕、毛刺、拼接缝以及推杆痕迹等不影响塑件使用和美观，则制品的表面质量主要取决于表面粗糙度。一般情况下，原材料的质量、工人操作水平及模具型腔的表面粗糙度等因素均对制品的表面粗糙度有影响，其中模腔的表面粗糙度影响最大。制品要求的表面粗糙度数值越小，模腔表面越光滑，加工模具时的研磨抛光要求也就越高，模具制造的难度也就越大。因此，制品表面的粗糙度应视情况而定，除了考虑使用要求外，还须考虑美观。最后选择制品外表面 Ra=0.8，内表面 Ra=1.6。2.3 塑件结构 塑件结构图如图 2.1，图 2.2 图 2.3图 2.1 主视图 9图 2.2 俯视图图 2.3 3D 图2.4 材料选择本产品为双色仪器后盖制品材料所选用的塑料材料第一种为 ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物第二种为苯乙烯改性 PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯） 。102.4.1 ABS 材料的性能ABS 是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene)三种化学单体合成。其中 A