【优秀设计】汽车雨刮器的模具设计.doc
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1、【优秀设计】汽车雨刮器的模具设计 编号无锡太湖学院 毕业设计(论文)题目: 汽车雨刮器的模具设计 信机 系 机械工程及自动化 专业 学 号: 学生姓名: 指导教师: ( 职称:教授 ) (职称: ) 72013年5月25日无锡太湖学院本科毕业设计(论文)诚 信 承 诺 书 本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文) 汽车雨刮器的模具设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果,其内容除了在毕业设计(论文)中特别加以标注引用,表示致谢的内容外,本毕业设计(论文)不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级: 学 号:作者姓名:2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院信 机 系 机
2、械工程及自动化 专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题:题目 汽车雨刮器的模具设计2、专题 二、课题来源及选题依据 目前,汽车工业有很大的发展,对于零部件的要求也越来越高,塑料的无骨雨刮器是一种新型雨刮器,更美观和实用。三、本设计(论文或其他)应达到的要求:1.汽车雨刮器的模具设计(1)一模十六腔(2)模具顶出产品是要能自动把产品和料头分开2. 设计工作量要求:至少完成A0图纸3张和一份30页以上的毕 业论文。3. 查阅相关外文资料并完成不少于8000字符的外文资料翻译。 4.完成一份毕业设计实习报告。四、接受任务学生: 机械92 班 姓名 五、开始及完成日期: 自2012年11月
3、12日 至2013年5月25日六、设计(论文)指导(或顾问):指导教师 签名 签名 签名 教研室主任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名2012年11月12日摘 要 雨刷是最早发明于1910年.从1900年就有正规生产汽车在道路上,这意味着汽车没有雨刷在道路上遭受各种天气行驶至少10年!雨刷的构想产生于美国特瑞科公司的董事长在下雨天驾车,由于天气模糊,无法看清道路,导致撞倒了一个骑自行车的男孩。虽然男孩没有受很大的伤,但是驾驶者被他的经历所震惊。为他所震惊的是驾驶的危险是在没有完全看清道路的情况下发生的,这引起了雨刷的产生。在我们熟悉的电动雨刷系统出现以前一系列不同的方法都尝试过。最早的
4、雨刷设计是一个塑料刀片在挡风玻璃上手动旋转。虽然这使挡风玻璃变干净,前方的视野变清晰,但操作者的手很快就累了,于是这种设计被放弃了。另一个的设计是由一个真空驱动泵所引发的。不幸的是这种设计被操作速度随车速改变的事实所困扰。这次失败最终导致连接一个电机到雨刮臂,这种本质一直沿用到今天,到如今的批量生产。 关键词:雨刷;发明;模具;批量AbstractThe windshield wiper was first invented in 1910. The first regular production automobiles had been on the roads since 1900, w
5、hich means that cars were driving on roads in all kinds of weather for at least ten years without windshield wipers!The idea for windshield wipers was born when the President of the Trico company in the United States was driving his car on a rainy day and, unable to see the road well because of the
6、weather, he hit a boy on a bicycle. Though the boy was not hurt badly, the driver was considerably shaken by the experience. It was his shock at the danger of driving without seeing the road properly that brought about the birth of windshield wipers.But a number of different methods were tried befor
7、e the motor-driven wiper systems we are familiar with today came about. The initial windshield wiper design was one in which a rubber blade on the windshield was rotated manually. While this allowed the windshield to be cleared and forward vision improved, the operator hand soon tired, and the desig
8、n was abandoned. The next design was powered by a vacuum driven pump. Unfortunately this design was plagued by the fact that its speed of operation changed with the speed of the vehicle. This failure finally led to the attachment of a motor to the wiper arm, which is essentially the one still in use
9、 today.Keywords:blade;invent;mould;batch目 录摘 要IIIAbstractIV目 录V1 绪论12 塑料制品分析22.1 明确制品设计要求22.2 明确制品批量22.3 材料选择及性能22.4 成型设备32.5 拔模斜度32.6 计算制品的体积和质量3 2.6.1表面质量的分析3 2.6.2塑件的体积重量33 注射机及成型方案的确定43.1 注射机的确定43.2 成型方案的确定4 3.2.1 成型设备的选择4 3.2.2 成型的特点4 3.2.3 成型的原理4 3.2.4 成型过程44 型腔数的确定及分型面的选择64.1 型腔数的确定64.2 分型面的选
10、择6 4.2.1 分型面的主要选择原则64.3 确定型腔的排列方式74.4 标准模架的选用75 成型零部件的设计与计算85.1 凸模设计85.2 凹模的设计85.3 成型零件工作尺寸的计算9 5.3.1 模腔工作尺寸的计算9 5.3.2 型芯工作尺寸的计算9 5.3.3 型腔侧壁厚度和型腔底壁厚度的计算96 浇注系统的设计106.1 主流道设计106.2 浇口的设计106.3 平衡进料116.4 冷料井设计116.5本模具浇注系统的选择127 排气与冷却系统的设计157.1 冷却系统设计的原则157.2 冷却水路的计算157.3 排气系统的设计178 顶出与抽芯机构的设计188.1 斜顶机构1
11、88.2 推杆复位装置188.3 抽芯机构的选择198.4 斜顶抽芯机构的设计198.5 延时顶出机构的设计229 导向机构的设计249.1 导向、定位机构的主要功能249.2导向机构的设计24 9.2.1 导柱的设计24 9.2.2 导套的设计2410 注射机与模具各参数的校核2510.1 工艺参数的校核2510.2 模具安装尺寸的校核25 10.2.1 喷嘴的校核25 10.2.2 定位圈尺寸的校核25 10.2.3 模具外形尺寸的校核25 10.2.4 模具厚度的校核26 10.2.5 安装参数的校核2610.3 开模行程的校核2611 结论与展望27致谢28参考文献291 绪论 塑料塑
12、件在人们的日常生活中及现代工业生产领域中占有很重要的地位。采用模具成型的工艺代替传统的切削加工工艺,可以提高生产效率,保证零件质量,节约材料,降低生产成本,从而取得很高的生产效率。因此,在机电、仪表、化工、汽车和航天航空等领域,塑料已成为金属的良好代用材料并得到了广泛的应用,出现了金属材料塑料化的趋势。 在工业发达国家,据最近数据统计,日本生产塑料模和生产冲压模的企业各占40%;韩国模具专业厂中,生产塑料模的43.9% ,生产冲压模的占44.8%;新加坡全国有460家模具企业,60%生产塑料模,35%生产冲模和夹具。作为最有效的塑料成型方法之一的注射成型技术具有可以一次成型各种结构复杂和尺寸精
13、密的塑件。成型周期短、生产率高、大批生产时成本低廉、易于实现自动化或自动化生产等优点,因此,世界塑料成型模具产量中约半数以上是注射模具。 目前,塑料塑件在国民经济和日常生活中的应用日趋广泛,发挥着举足轻重的作用,塑料塑件的加工基本上是通过模具一次成型的。在众多的成型方法中,注射成型占主导地位,塑料塑件的质量、生产的效率和成本和模具的结构、使用性能密切相关,因此,设计制造出结构合理,使用性能优良的注射成型模具已成为塑料生产厂家关注的焦点。 本次毕业设计题目是“汽车雨刮器零件的设计”,设计中重点注意一模多腔件的进料平衡。2 塑料制品分析2.1 明确制品设计要求 图2.1、为塑料制品的三维立体图。该
14、产品精度及表面粗糙度要求很高,在垂直于开模方向上哟两处突起,阻碍成型后塑料制品从模具中脱出,因此须设置斜顶结构。图2.1 塑料制品的三维立体图2.2 明确制品批量 该产品大批量生产,故设计的模具要求有较高的注塑效率,模具采用一模十六腔结构,浇口形式采用侧浇口。2.3 材料选择及性能2.3.1 材料选择 由于该塑料制品形状复杂,但需要有较好的力学性能故选用PA66材料。2.3.2 材料品种PA66在聚酰胺材料中有较高的熔点。它是一种半晶体-晶体材料。PA66在较高温度也能保持较强的强度和刚度。PA66在成型后仍然具有吸湿性,其程度主要取决于材料的组成、壁厚以及环境条件。在产品设计时,一定要考虑吸
15、湿性对几何稳定性的影响。 PA66的粘性较低,因此流动性很好(但不如PA6)。这个性质可以用来加工很薄的元件。 它的粘度对温度变化很敏感。PA66的收缩率在1%2%之间,加入玻璃纤维添加剂可以将收缩率降低到0.2%1% 收缩率在流程方向和与流程方向相垂直方向上的相异是较大的。 PA66对许多溶剂具有抗溶性,但对酸和其它一些氯化剂的抵抗力较弱。2.4 成型设备 经比较,成型设备采用卧式注射机较好,其优点是机体较低,容易操作和加料,塑件脱模后可以自动落下可实现自动化操作,注塑机的重心较低安装稳定,适合大中型注射机的设计制造。2.5 拔模斜度 由于材料是PA66,且制品较小 ,故拔模斜度取2。 计算
16、塑件的重量是为了选用注射机及确定模具型腔数。 计算塑件的质量:公式为W=V 根据设计手册查得PA66的密度为1.12 g/cm3,故塑件的重量为: W=V3 注射机及成型方案的确定3.1 注射机的确定根据注射所需的压力和塑件的重量以及其它情况,可初步选用的注射机为:szy-300型注塑成型机,该注塑机的各参数如下表3-1所示:表3-1 szy-300型注塑成型机的各参数理论注射量/cm3500移模行程/mm340螺杆直径/mm60最大模具厚度/mm335注射压力/Mp125最小模具厚度/mm130锁模力/KN2000喷嘴球半径/mm18拉杆内间距/mm2421857喷嘴口孔径/mm53.2 成
17、型方案的确定3.2.1 成型设备的选择 塑料的种类较多,成型方法也多,有注射成型,压注成型,压缩成型,挤出成型,气动与液压成型,泡沫塑料的成型等。 该雨刮器选用螺杆式注塑机,型号为xs-zy500。3.2.2 成型的特点 注射成型又称注射模塑,成型周期短,能一次成型外形复杂,尺寸精密,带有嵌件的塑料制件。制品无需修整或仅需少量修正,可得到较窄的公差,废料损耗最小,且生产效率高,易于实现自动化生产,适于多件批量较大的塑件生产等优点。但是,产品质量有时难短期稳定,模具的结构有时不宜高效成型等缺点。3.2.3 成型的原理 在成型时,塑料要经过三个阶段的转换:一是塑料未进入料筒的颗粒状态;二是塑料在料
18、筒中的塑化流动而到熔融状态;三是塑料通过模具浇注系统的充模流动及冷却定型。其成型原理是将颗粒状态或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒中间,经过加热熔融塑化称粘流态熔体,在注塑机的螺杆的高压推动下,以很大的流速通过喷嘴注入模具型腔,经一定时间的保压冷却定型后可保持模具型腔所赋予的形状,然后开模分型获得成型塑件。这样完成一次注射工作循环。3.2.4 成型过程 其包括成型前的准备,注射成型过程及塑件后处理。1、成型前的准备A、原料外观的检测合工艺性能的测定包括对色泽、粒度、均匀、流动性、热稳定性及收缩率的检测。B、物料的预热和干燥防止塑料表面出现斑纹和气泡,甚至发生降解等。大批量生产宜采用沸腾干燥
19、或真空干燥。C、嵌件的预热 以减少物料和嵌件的温度差,降低嵌件周围塑料的收缩应力,保证塑件的质量。D、料筒的清洗当改变产品,更换原料及颜色时均需清洗料筒。螺杆式料筒可采用对空注射法清洗 。E、脱模剂的选用为顺利脱模,通常使用脱模剂。该成型模具可以采用硬脂酸锌。2、注射成型过程包括加料、加压、注射、保压、冷却、定型、脱模等工序。3、塑料的后处理A、退火 将塑件在定温的液体介质(如热水、若热的矿物油、甘油、乙二醇和液体石蜡等)或热空气循环烘箱中静置一段时间,然后慢慢冷却到室温。从而消除内应力,提高塑件的性能。退火温度应控制在塑件使用温度1020以上,或塑件的热变形温度以下1020。退火处理时间决定
20、与塑料的品种、加热介质的温度、塑料形状和成型条件,速度不能过快,以免产生新的应力。B、调湿处理 将脱模的塑件放入热水中,以隔绝空气,防止对塑件的氧化,加快吸湿平衡速度的一种后处理的方法。4 型腔数的确定及分型面的选择4.1 型腔数的确定 型腔数的确定有多种方法,本题采用注射机的注射量来确定它的数目。其公式如下: n2G-C/V 式中:G?注射机的公称注射量/cm3 V?单个制品的体积/cm3 C?浇道和浇口的总体积/cm3 生产中每次实际注射量应为公称注射量G的(0.75-0.45)倍,现取0.7G进行计算。每件制品所需浇注系统的体积为制品体积的(0.2-1)倍,现取C=0.3V进行计算。 由
21、以上的计算可知,可采用一模十六件的模具结构。图4.1 分型面选择实例图4.3 确定型腔的排列方式 本塑件在注射时采用一模十六件,即模具需要公母模仁各四块。综合考虑浇注系统,模具结构的复杂程度等因素采用如下图4.2的型腔排列方式。4.2 模具型腔排列方式4.4 标准模架的选用4.3 模架尺寸参照装配图5 成型零部件的设计与计算5.1 凸模设计 凹模的设计图5.2 工成母模仁5.3 成型零件工作尺寸的计算 本设计中零件工作尺寸的计算均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算,已给出这PA66的成型收缩率为0.005,模具的制造公差取z0.5%-0.015 253.95。0.5%
22、-0.50)24.335.3.3 型腔侧壁厚度和型腔底壁厚度的计算 2)型腔侧壁厚度Tc的经验计算公式为:Tc 0.20t+176 浇注系统的设计 浇注系统设计时,应注意与注射机的注射口相符合,主流道、浇口套、定位圈等的各项参数与注射机的规格密切相关,由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触,所以模具的主流道部分通常设计成可拆卸更换的主流道衬套,即浇口套。对浇注系统进行总体设计时,一般应遵循如下原则:A、了解塑料的成型性能B、尽量避免或减少产生熔接痕C、有利于型腔中气体的排出D、防止型心的变形和嵌件的位移E、尽量采用较短的流程充满型腔6.1 主流道设计 设计手根据册查得szy-300型注射机喷嘴有关尺
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