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1、学士 学 位 论 文汽车保险杠注塑成型RESEARCH ON NUMERICAL SIMULATION指导教师 张洁 作者姓名 胥宝军 申请学位级别 学士 专业名称 机械制造及其自动化（模具） 论文提交日期 2014 年 6 月 论文答辩日期 2014 年 6 月 学位授予单位和日期 江苏大学 年 月 答辩委员会主席 _评阅人 _2014 年 6 月江苏大学京江学院毕业设计（论文）2学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编
2、入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等手段保存和汇编本学位论文。保 密 ，本学位论文属于 在 年解密后适用本授权书。不保密 。学位论文作者签名： 指导教师签名：2011 年 月 日 2011 年 月 日江苏大学京江学院毕业设计（论文）3独 创 性 声 明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名： 日期：2011 年 月 日江苏大学京江学
3、院毕业设计（论文）4摘要本毕业设计是一篇关于汽车塑料保险杠注射成型模具的结构设计，文中详细的介绍了模具设计过程及其相关计算，并对大型注塑模具成型零件的受力分析进行了初步探讨。该制品外表面为装饰面，采用热流道注射成型、定模顶出机构，浇口及推杆均设置在制品内表面。设计有注射机的选择、浇注系统、加热和冷却系统、开合模设计系统等组成。制品适用于昌河牌小轿车。关键词：保险杠 注塑模具 热流道 Abstract: This granduated paper presents a design of injection mould for auto safety guard used in motorcar
4、 which is made of plastics.The process of the design and the interrelated calculation are introduced in this paper.we also study the guarantee of the forced parts of this design.The surface of the product is decorateing plane.It is made by thermo-injection road,still mold pushing system and filling
5、gate,and the pushing staff is fixed inside surface of product. This design include choose of injecting machines; design of filling system; design of cooling and heating system;design in closure and separation of the mould and so on.The product can be used for changhe motocars safty guard.keywords: s
6、afety guard; injection mould; thermo-injection road江苏大学京江学院毕业设计（论文）5前 言毕业设计是每个毕业生所必经的一个学习阶段。它是在老师的指导下由学生独立解决工程实际问题的过程。其基本目的是培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识和基本技能，分析与解决工程实际问题的能力。这对于培养我们勇于实践、勇于探索和开拓创新的精神，提高我们分析、解决问题的能力，培养我们正确的设计思想和工程经济观点、理论联系实际的工作作风、严肃认真的科学态度都具有重要意义。随 着 社 会 的 发 展 ， 越 来 越 多 的 汽 车 进 入 到 我 们 千 家 万 户
7、 。保险杠系统是轿车车身的重要部件，20 世纪以前，轿车前后保险杠是以金属材料为主，用厚度为 3 毫米以上的钢板冲压成 U 形槽钢，表面处理镀铬，与车架纵梁铆接或焊接在一起，与车身有一段较大的间隙，这样的保险杠既不美观，而且成型困难，增加了车体重量且容易腐蚀破坏。塑料是 20 世纪才发展起来的新材料。目前，世界上塑料的体积产量已经赶上钢铁，成为当前人类使用的又一大类材料。我国的塑料工业正在飞速发展，塑料制品的应用已经深入到国民经济的各个部门。塑料工程通常是指塑料制造与改性，塑料成型及制品后加工。塑料制品与模具设计是塑料工程中的重要部分，是塑料工业中不可少的环节。江苏大学京江学院毕业设计（论文）
8、6塑料材料的密度低，比强度高，又具有耐腐蚀性和绝缘性。在较多的品种中，有的耐磨性能良好，有的防震、抗冲性能优异，有的耐疲劳性能突出。塑料保险杠加工成型方便，一旦开好一套模具即可不停的注塑，产量大，并且检测方便。因而各种塑料制品在国民日常生活中得到了广泛的应用，它的大量使用还由于它的可加工性可以用注塑、挤塑、热成型和压延等方法高效的生产各种制品；它又可经纤维增强或改性，一定程度的改善制品所需的某些性能；另外塑料制品着色容易，又可多样修饰，使它浓妆淡抹走进千家万户。塑料制品被大量使用是作结构件，如各种电子仪表家用电器和通讯设备等的机壳、机架和机座、建筑上的塑料管道板条和门窗。汽车上的前后保险杠、仪
9、表盘和内饰件。除此之外塑料件作为电绝缘零件，与金属导体、半导体器件相辅相成。近年来透明塑料制品，从镜片、光盘到照明灯具，又拓展了新的应用领域。虽然塑料保险杠的优点有这么多，汽车保险杠注塑的时候也会遇到短射、翘曲、气孔、熔接痕、颜色异常等注塑缺陷。从 20 世纪 80 年代以来，我国的模具工业发展迅速平均每年增长速度为13，到 2000 年模具总产值为 260-270 亿元，塑料模具占 30。未来塑料模具在模具总产值中的比例还会增加。对于一件塑料件只有通过正确的制品设计，才能步入国民经济以至尖端技术的各个领域。因而在塑料制件的生产中我们工程技术人员必须熟悉制品设计和有关理论、方法，结构和造型。江
10、苏大学京江学院毕业设计（论文）7塑料材料的粘弹性、强度和刚度，以及它的特殊的失效形式、使用寿命和可靠性设计是设计中的技术难点。另外塑料材料的机加工，模具的冷却系统、模具精度，以及塑料件精度的取决因素和塑料件加工时的熔体流动或软化变形的可行性也是如今塑料制品设计上的技术难点。如今塑料件成型模具的生产效率不断提高，注塑成型的热流道模具已普遍采用，各种自动脱模机构已相当成熟，模具的冷却系统的冷却效率得到充分的利用。再者，计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM ）的使用显著提高了塑料模具设计和制造的效率和质量，有效地缩短了模具设计制造周期。继 CAD 和 CAM 技术成功地在模具设计和制造中
11、应用后，此项技术向纵深方向发展。另外计算机辅助工程（CAE）也将成为塑料模具设计中一种重要的辅助软件。江苏大学京江学院毕业设计（论文）8第一章 塑料制品和方案论证第 1.1 节 制件介绍图 1.1 中所示为汽车保险杠简图图 1.11320+.5- 150R96+.32-该保险杠塑料制品用于昌河小型汽车，它安装汽车车尾部分。其外形尺寸 132015090，形状为无盖壳体，整个制品的平均厚度为 5。保险杠选用 PP 塑料成型，PP 塑料具有质轻、原料来源丰富、性能/价格比优越、易于成型、易于回收等特点，因而用途十分广泛。但是均聚 PP 抗冲击性能、低温韧性、耐老化和尺寸稳定比较较差，难以满足汽车制
12、件强度和冲击强度均衡的要求。因此在汽江苏大学京江学院毕业设计（论文）9车制件中普遍使用的是改性的 PP 料，其中 PP/EPDM ，共混改性料就是最常用的一种。本设计选择了 DSM 公司的 PP/EPDM，牌号为 IP2401/1，其主要加工性能如表 1 所示。表 1 PP/EPDM 的主要加工性能顶出温度/最低加工温度/最高加工温度/最低模温/最高模温/最大剪切速率/90 220 260 40 60 24000第 1.2 节 方案论证本设计采用热流道注射成型，不仅缩短了成型周期、提高了生产效率，同时也节省了原料，它是大型模具的发展方向。设计中还采用了推板推杆联合顶出可以解决大型注塑模具制品脱
13、出困难的问题。设计中合理利用顶柱，从而解决了大型注塑模具尺寸跨度大难以满足成型零件的刚度要求的矛盾。当开模至一定距离后，动模板开始带动拉板。继续开模动作则由拉板带动推板，并通过复位杆及推杆板带动推杆与推板同时推动制品脱离定模镶件。合模时，推杆由复位杆复位。1.模具主要参数确定：收缩率：本保险杠所选用的塑料原材料是化工研究院研制的 PP 改性材料，其收缩率为 1.2%，设计时各项收缩率定为：径向方向为江苏大学京江学院毕业设计（论文）101.18%，横向方向定为 1.28%，竖向方向定为 1.2%。2.模具材料的选用：型腔用 Cr12， ，该钢韧性差，可用于载荷大的大型模具，型芯采用 40Cr，顶
14、板、垫板选用 45#钢，导柱、导套选用 T8A、T 10A 淬火，顶杆用 T8A，模脚选用 A3，热流道主体选用 55#碳钢调质，喷嘴采用 60Si2Mn 高频淬火。第二章 有关注射机参数的校核第 1 节 最大注射量的校核大型塑料制品中所用注射成型机都是螺杆式，其最大注射能力通常以螺杆在料筒内的最大推进容积表示。成型所需要的注射总量应小于所选注射机最大注射量的 80%：即G180%m 总质量 （2-1）式中 G1注射机的最大注射量m 总质量 塑料件加浇注系统凝料的总质量经计算 m 总质量 大约为 2400cm3，所以可以选用公称注射容量为4000cm X SZY4000 型注射机。3PP 为非
15、极性的结晶性高聚物，吸水率低，约为0.03%0.04%，注射时一般不需干燥。PP 粘度适中，流动性好，设定料温在 220260之间，模温在 60左右，用于成型生产的江苏大学京江学院毕业设计（论文）11注射机主要技术参数如表 2 所示表 2 型号 XSZY4000公称注射容量cm 34000螺杆直径 130注射压力/MPa 106注射行程 370合模力MN 10.0S cmmax2 3800动模行程 L max 1100模厚 h /ax 1000拉杆开距 1050950模板开距 2100顶出形式 中心液压顶出，两侧顶杆顶出产地 上海第 2 节 注射压力的校核在选择注射机注射压力时应选择大于制品注射成型压力的注射压力。经过查阅文献本设计选择的 DSM 公司的 PP/EPDM 的注射成型压力约为 85MPa，虽然本设计的制品件为薄壁制件，但是具有106MPa 注射压力的 XSZY4000 型注射机是可以满足要求的。第 3 节 锁模力的校核塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以
