汽车输油管的模具设计.docx

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汽车输油管的模具设计

毕业设计

设计题目：

汽车输油管的模具设计

系别：

机械工程系

专业：

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

完成时间：

前言

时光东逝如流水，我在XXX大学也即将期满毕业，虽不是学业有成，却有幸得到诸多师长的殷殷教诲和熏陶，这是我在大学四年里最大的收获。

尤其在毕业设计期间，在校内指导老师、班主任，校外指导老师:

等师长的悉心教导下我才能顺利地完成这次毕业设计的任务课题。

还有就是我各位同学的大力支持和帮助！

在此我一并由衷地向他们表示感谢！

尽管如此,由于本人的水平有限,设计中难免存在不当和错误,希望得到各位评委的批评和指正。

摘要

此毕业设计课题的制品的名称为“直弯管”，是汽车输油管，连接两个管道，是一个实际产品。

现在的汽车行业发展很快，而且家用型的汽车更是光彩夺目，每位汽车用户都想拥有自己的个性化的汽车，最好我有别人没有，所以汽车的品种也越来越多，花样也千奇百怪、百出不穷但每个汽车她都得有输入和输出机构。

为了能更方便的拥有自己个性，更方便的使用，汽油是汽车的动力之源，是必不可少的！

所以油道之间的连接也是很复杂的，形状也是多种多样的，本设计只是其中一个很普通的例子。

又因为需求量很大所以做模具是最好最快的加工方案！

制品材料为：

PP（聚丙烯共聚物），此材料有良好的耐化学腐蚀、表面硬度、加工性和染色性。

制品的壁后、熔料温度对收缩率影响极小。

此制品是大批量生产，所以我将设计一套塑料成型模具。

在设计模具时需要考虑制品的一些特点。

制品的主要特点是其结构形状比较复杂，且在两侧伸长的部位有一斜锲台，在这里利用模具成型时，可用小滑块进行侧向抽芯。

制品在外性尺寸和内部结构尺寸方面是按照标准系列来定的，在模具设计时需要注意！

一、塑件分析————————————————————————5

二、分型面的设计——————————————————————6

三、注射机的选择——————————————————————7

四、成型零件工作尺寸的计算—————————————————9

五、型腔壁厚计算——————————————————————18

六、浇注系统的计算—————————————————————19

七、推出机构的计算—————————————————————23

八、导向机构设计——————————————————————25

九、侧向分型与抽芯机构设计—————————————————26

一十、模具零件的材料及热处理处理———————————————29

一十一、温度调节系统—————————————————————30

一十二、模具的装配——————————————————————32

一十三、试模—————————————————————————33

一十四、修模—————————————————————————34

一十五、参考文献———————————————————————34

一塑件分析

1．塑件图

此制品是汽车是的一个通油管，现实生活中经常用到，是一个非常实际的产品。

且生产纲领为：

10万件，所以我们采用注射模具注射成型！

2．材料分析

1）产品的材料为：

PP即聚丙烯共聚物。

查资料，PP塑料物理力学主要性能参数：

相对密度：

0.9~0.91g/cm3

.导热系数：

13.8~31.2（10-2w/（m*k））

线胀系数：

5.8~8.6（10-5xl/k）

吸水系数：

0.01~0.02（24h）/%

成型收缩率：

1~2.5%

摩擦系数：

0.5

硬度（烙氏）：

108~115

泊桑比：

0.35~0.36

拉伸强度：

43.5~55.2mpa

断裂伸长率：

5~20%

冲击强度：

106.8~213.5

热变形温度：

85~106摄氏度

连续最高温度：

65摄氏度

2）由资料查得PP的成型特性为：

物料性能

密度小,强度刚度,硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响,但低温时变脆,不耐模易老化.

适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件

成型性能

1.结晶料,吸湿性小,易发生融体破裂,长期与热金属接触易分解.

2.流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔.凹痕,变形.

3.冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度.料温低方向方向性明显.低温高压时尤其明显,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,留痕,90度以上易发生翘曲变形

4.塑料壁厚须均匀,避免缺胶,尖角,以防应力集中.

3）查资料：

pp的脱模斜度的推荐值及其他参数。

a.型腔脱模斜度：

45分~1度

型心脱模斜度：

30分~1度

b.选用模具制造精度等级为：

3、4、5

二分型面的设计

1.分形面的形式：

曲面分型；

2分型面的选择：

a）.分型面应设计在塑件外形最大轮廓处，

b）分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模；

c）应保证让塑件的精度要求；

d）应满足塑件外观质量要求；

e）便于模具的加工制造；

f）分型面的选择应有利于排气。

根据制品的实际情况，分型面选在制品外型轮廓最大处为模具的分型面。

3.为了便于顺利脱模，根据制品自身结构特点，将制品留在动模上；

4．由于塑料制品为PP，粘度中等，综合生产纲领，确定用40Cr材料为型心、型腔及其他成型零部件材料。

三注射机的选择

1．注射量的计算：

初选注射机

a．制品的体积的计算：

V=3.14×10.25×10.25×10×2+3.14×6.25×6.25×（22.8+14.25）

=7920.84mm3

b.所以制品的大体体积为V=7920.84mm3=7.9cm3

c.又因为采用一模四腔则：

V总=4×8=32cm3

初选注射机的型号为：

XS——ZY——60型号的螺杆式注射机！

2．注射机的有关工艺参数校核

a）.型腔数量的确定和校核

由于制品为小尺寸的塑件，为了不浪费材料为提高效率，选用一模二腔。

b）.最大注射量的校核

nm+m1<=kmp

n——型腔的数量为4；

m——单个塑件的质量或体积，g/cm3

m1——浇注系统所需塑件质量或体积g/cm3

k——注射机最大注射量的利用系数，一般为0.8；

mp——注射机允许的最大注射量g/cm3;

系统凝料设为4cm3，则m1=4

∴左边=4×8+4=36cm3

右边=0.8×60=48cm3

∴不等式成立！

∴注射量的标准符合要求！

c）.锁模力的校核

F锁≥pF

p——熔融塑料成型时的型腔压力，ABS塑料的型腔压力为30MPa；

F锁——注射机的额定锁模力；

F——浇注系统和塑件在模具分型面上的投影面积总和；

左边：

F锁=500KN

右边pF=30×1261.85≈40KN

∴不等式成立！

∴锁模力符合要求！

d）.注射压力校核

由于注射机的额定注射压力为120MPa，而成型时所需的注射压力为70-90MPa

∴注射压力符合要求！

e）.开模行程的校核

Hc——侧向抽芯所需的开模行程mm；

H1——推出距离mm;

H2——包括浇注系统在内的塑件高度mm；

S=160mm

经计算Hc=64mm

H1=10.5+2=12.5mm

H2=94mm

Hc

S≥H1+H2+（5~10）

∴开模行程符合要求！

f）模具与注射机的安装部分相关尺寸的校核

一般情况下设计模具时应对应校核的部分包括喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大和最小厚度及模板上安装螺孔尺寸等。

1喷嘴尺寸：

设计时，主流道始端球面必须比注射机喷嘴头部球面半径略大一些，主流道小端直径要比喷嘴直径略大，以防止主流道口部积存凝料而影响脱模。

具体的主流道与喷嘴尺寸如下图所示：

已知：

r=12mmd=4mm

又R=r+（1～2）mm

D=d+（0.5～1）mm

∴取R=13mmD=5mm

2定位圈尺寸：

为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线重合模具定模板的凸同的定位圈应与注射机固定模板上的定位孔呈较松动的间隙配合。

3最大、最小模厚：

在模具设计中，应使模具的总厚度位于注射机可安装模具的最大模具厚度与最小模具之间。

同时应校核模具的外形尺寸，使得模具能从注射机的拉杆之间装入。

所以模具的总厚度应200mm到300mm之间。

4安装螺纹尺寸：

注射模具的动模和定模固定板上的螺孔尺寸应分别与注射机动模板和定模板上的螺孔尺寸相适应。

模具在注射机的安装方法有两种：

一种是螺钉直接固定；另一种是用螺钉、压板固定。

当用螺钉直接固定时，模具固定板与注射机模板上的螺孔应完全吻合；而用压板固定时，只要在模具固定板需安放在压板的外侧附近有螺孔就能紧固，因此，压板固定具有较大的灵活性。

对于重量较大的大型模具，采用螺钉直接固定则较为安全，而本设计中，由于制品较小，所设计出的模具重量也较小，所以只需用螺钉、压板固定即可。

由上述数据可见，选用注射机的型号为：

XS—Z—60。

额定注射量：

60cm3

注射压力：

122MPa

注射行程：

170mm

注射方式：

注塞式

锁模力：

500KN

最大成型面积：

130cm3

最大开模行程：

180mm

喷嘴圆弧半径：

12mm

喷嘴孔直径：

4mm

动，定模固定板尺寸；330×440mm

机器外型尺寸：

3140×850×1550mm

由此可见，选择XS——Z——60型号注射机符合要求。

四根据制品尺寸，设计成型零部件：

1.塑件材料ABS，其收缩率为0.4%~0.7%

（查书<<塑料成型工艺与模具设计>>第343页）

2采用平均收缩率：

S平=1.018%

模具成型零件工作尺寸计算公式一览表：

型腔类尺寸：

20.512.5104

317.832.87.25

型芯类尺寸：

168.6822.2530.85

本制品的零件图没有尺寸精度。

本着在保证使用要求的前提下尽可能选用底精度等级的原则。

采用SJ1372—78公差数值标准中的8级精度，对孔类尺寸取表中的数值冠以“+”号，对于轴类尺寸取表中数值冠以“—”号，对于两孔或中心距尺寸取表中数值之一半，再冠以“±”号。

一）型腔类尺寸计算

1）20.5→20.94-0.880

平均值法：

Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平

Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2

Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z

取△Z=△/3X=0.75

Ls=20.5+0.44=20.94

Lm0+△Z=[（1+1.8%）×20.94－0.75×0.88]0+0.29

=20.660+0.29

公差带法：

a.初算基本尺寸（最小值）：

Lm=（1+Smax）（Ls－△）

=（1+2.5%）（20.94－0.88）

=20.58

b.验算（最大值）：

（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls

取△Z=△/3，△m=△/6

左边=（20.58+1/2×0.88）－20.94×0.4%

=119.93≤19.62

∴不等式成立

∴Lm0+△Z=20.580+0.29

2）12.5→12.86-0.720

平均值法：

LS=12.5+0.36=12.860-0.72

Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平

Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2

Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z

取△Z=△/3X=0.75

Lm0+△Z=[（1+1.8%）×12.86－0.75×0.72]0+0.24

=12.550+0.24

公差带法：

a.初算基本尺寸（最小值）：

Lm=（1+Smax）（Ls－△）

=（1+2.5%）（12.86－0.72）

=12.46

b.验算（最大值）：

（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls

取△Z=△/3，△m=△/6

左边=（11.14+1/2×0.72）－11.78×0.4%

=12.69≤12.86

∴不等式成立

∴Lm0+△Z=12.460+0.24

3）10→10.280+0.72

平均值法：

LS=10.28-0.720

Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平

Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2

Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z

取△Z=△/3X=0.75

Lm0+△Z=[（1+1.8%）×10.28－0.75×0.72]0+0.24

=10.050+0.24

公差带法：

a.初算基本尺寸（最小值）：

Lm=（1+Smax）（Ls－△）

=（1+2.5%）（10.28－0.72）

=9.98

b.验算（最大值）：

（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls

取△Z=△/3，△m=△/6

左边=（9.98+1/2×0.72）－10.28×0.4%

=9.23≤10.28

∴不等式成立

∴Lm0+△Z=9.980+0.24

4）4→4.28-0.560

平均值法：

LS=4+0.28=4.280-0.56

Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平

Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2

Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z

取△Z=△/3X=0.75

Lm0+△Z=[（1+1.8%）×4.28－0.75×0.56]0+0.19

=3.890+0.19

公差带法：

a.初算基本尺寸（最小值）：

Lm=（1+Smax）（Ls－△）

=（1+2.5%）×（4.28－0.56）

=3.83

b.验算（最大值）：

（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls

取△Z=△/3，△m=△/6

左边=（3.83+1/2×0.56）－4.28×0.4%

=4.07≤4.28

∴不等式成立

∴Lm0+△Z=3.830+0.19

5）5→5.28-0.560

平均值法：

LS=5+0.28=5.28-0.560

Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平

Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2

Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z

取△Z=△/3X=0.75

Lm0+△Z=[（1+1.8%）×5.28－0.75×0.56]0+0.19

=4.960+0.19

公差带法：

a.初算基本尺寸（最小值）：

Lm=（1+Smax）（Ls－△）

=（1+2.5%）×（5.28－0.56）

=4.85

b.验算（最大值）：

（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls

取△Z=△/3，△m=△/6

左边=（4.85+1/2×0.56）－5.28×0.4%

=5.08≤5.28

∴不等式成立

∴Lm0+△Z=4.850+0.19

6）3→3.24-0.560

平均值法：

LS=3+0.28=3.28

Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平

Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2

Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z

取△Z=△/3X=0.75

Lm0+△Z=[（1+1.8%）×3.28－0.75×0.56]0+0.19

=2.940+0.19

公差带法：

a.初算基本尺寸（最小值）：

Lm=（1+Smax）（Ls－△）

=（1+2.5%）×（3.28－0.56）

=2.84

b.验算（最大值）：

（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls

取△Z=△/3，△m=△/3

左边=（2.84+1/2×0.56）－3.28×0.4%

=3.02≤3.28

∴不等式成立

∴Lm0+△Z=2.840+019

7）17.8→18.2-0.80

平均值法：

LS=17.8+0.4=18.2

Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平

Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2

Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z

取△Z=△/3X=0.75

Lm0+△Z=[（1+1.8%）×18.2－0.75×0.8]0+0.27

=17.930+0.27

公差带法：

a.初算基本尺寸（最小值）：

Lm=（1+Smax）（Ls－△）

=（1+2.5%）×（18.2－0.8）

=17.86

b.验算（最大值）：

（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls

取△Z=△/3，△m=△/6

左边=（17.86+1/2×0.8）－18.2×0.4%

=18.08≤18.2

∴不等式成立

∴Lm0+△Z=17.860+0.27

8）32.8→33.2-1.040

平均值法：

LS=32.8+0.52=33.2

Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平

Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2

Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z

取△Z=△/3X=0.75

Lm0+△Z=[（1+1.8%）×33.2－0.75×1.04]0+0.35

=33.030+0.35

公差带法：

a.初算基本尺寸（最小值）：

Lm=（1+Smax）（Ls－△）

=（1+2.5%）×（31.76－1.04）

=32.88

b.验算（最大值）：

（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls

取△Z=△/3，△m=△/6

左边=（32.88+1/2×1.04）－33.2×0.4%

=33.18≤33.2

∴不等式成立

∴Lm0+△Z=32.880+0.35

9）7.2→7.51-0.610

平均值法：

LS=7.2+0.31=7.51

Lm+（△Z／2）+（△C／2）=（Ls－△／2）+（Ls－△／2）S平

Lm=（1+S平）Ls－（△+△Z+△C）÷2

Lm0+△Z=[（1+S平）Ls－X△]0+△Z

取△Z=△/3X=0.75

Lm0+△Z=[（1+1.8%）×7.51－0.75×0.61]0+0.2

=6.900+0.2

公差带法：

a.初算基本尺寸（最小值）：

Lm=（1+Smax）（Ls－△）

=（1+2.5%）×（7.51－0.61）

=6.66

b.验算（最大值）：

（Lm+△Z+△m）－LsSmin≤Ls

取△Z=△/3，△m=△/6

左边=（6.66+1/2×0.61）－7.51×0.4%

=7.17≤7.51

∴不等式成立

∴Lm0+△Z=6.660+0.2

二）型芯类尺寸计算

1）16→15.60+0.8

平均值法：

ls=16－0.4=15.6

取△Z=△/3X=0.75

lm－△Z0=[（1+S平）ls+X△]－△Z0

=[（1+1.8%）×15.6+0.75×0.8]－0.270

=16.48－0.270

公差带法:

a.初算基本尺寸（最大值）

lm=（1+Smin）（ls+△）

=（1+1%）（15.6+0.8）

=16.55

b.验算（最小值）

取△Z=△/3△m=△/6

lm－△Z－△m－lsSmax≥ls

16.55－1/2×0.8－15.6×2.5%≥15.6

左边=15.76

右边=15.6

∴不等式成立

∴lm0－△Z=16.550－0.27

2）8.6→8.29+0.610

平均值法：

ls=8.6－0.31=8.29

取△Z=△/3X=0.75

lm－△Z0=[（1+S平）ls+X△]－△Z0

=[（1+1.8%）×9.21+0.75×0.61]－0.20

=8.88－0..20

公差带法:

a.初算基本尺寸（最大值）

lm=（1+Smin）（ls+△）

=（1+1%）（8.29+0.61）

=8.98

b.验算（最小值）

取△Z=△/3△m=△/6

lm－△Z－△m－lsSmax≥ls

8.98－1/2×0.61－9.21×0.7%≥8.29

左边=8.78

右边=8.29

∴不等式成立

∴lm0－△Z=8.880－0.2

3）8→7.69+0.610

平均值法：

ls=8－0.31=7.69

取△Z=△/3X=0.75

lm－△Z0=[（1+S平）ls+X△]－△Z0

=[（1+1.8%）×7.69+0.75×0.61]－0.20

=8.28－0.200

公差带法:

a.初算基本尺寸（最大值）

lm=（1+Smin）（ls+△）

=（1+1%）（7.69+0.61）

=8.38

b.验算（最小值）

取△Z=△/3△m=△/6

lm－△Z－△m－lsSmax≥ls

8.38－1/2×0.61－7.69×2.5%≥7.69

左边=8.48

右边=7.69

∴不等式成立

∴lm0－△Z=8.380－0.20

4）22.25→21.81+0.880

平均值法：

ls=22.25－0.44=21.81

取△Z=△/3X=0.75

lm－△Z0=[（1+S平）ls+X△]－△Z0

=[（1+1.8%）×21.81+0.75×0.88]－0.600

=22.860－0.29

公差带法:

a.初算基本尺寸（最大值）

lm=（1+Smin）（ls+△）

=（1+1%）（21.81+0.88）

=22.92

b.验算（最小值）

取△Z=△/3△m=△/6

lm－△Z－△m－lsSmax≥ls

22.92－1/2×0.88－21.81×2.5%≥21.81

左边=22.03

右边=21.81

∴不等式成立

∴lm0－△Z=22.920－0.29

5）30.85→30.33+1.040

平均值法：

ls=30.85－0.52=30.33

取△Z=△/3X=0.75

lm－△Z0=[（1+S平）ls+X△]－△Z0

=[（1+1.8%）×30.33+0.75×1.04]－0.350

=31.62－0.350

公差带法:

a.初算基本尺寸（最大值）

lm=（1+Smin）（ls+△）

=（1+1%）（30.33+1.04）

=31.67

b.验算（最小值）

取△Z=△/3△m=△/6

lm－△Z－△m－lsSmax≥ls

31.67－1/2×1.04－31.89×0.7%≥30.33

左边=31.43

右边=30.33

∴不等式成立

∴lm0－△Z=31.670－0.35

五型腔壁厚计算

在注射成型过程中，型腔承受塑料熔体的高压作用，因此模具型腔应该有足够的强度。

型腔强度不够将发生塑性变形，甚至破裂；刚度不够将产生过大弹性变形导致型腔向外膨胀，并产生益料间隙。

1型腔选用矩形整体式腔如下图：

查《模具设计与制造简明手册》第416页

侧壁厚：

（1）按刚度计算：

h1=[（cpa4）/（Eδ）]-1/3

（2）按强度计算：

h1=[（6M最大）/（Eδ）]-1/2

底板厚：

（1）按刚度计算

=[（c′pa4）/（Eδ）]-1/3

（2）按强度计算：

h2=[（6M最大）/（Eδ）]-1/2

h1、h2——凹模侧壁，底板厚度（厘米）

c、c′——常数，分别由l/a,l/b而定

a——凹模受力部分高度（厘