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汽车里边车门模具的装配

来源:985论文网 添加时间:2020-05-15 11:54
内容摘要
随着我国塑料工业的迅速发展,塑料制品在汽车、家电、电子通讯、航天航空等产业中应用越来越广,对注塑模具的要求也越来越高,传统的模具设计方法已经无法满足高质量、高精度、长寿命的性能需求。通过研究内饰塑料门板的工艺条件,完成了集成式内饰塑料门板的几何结构形状设计,确定了以PP+EPDM+15%Talc作为加工内饰塑料门板的成型材料。本文介绍了车门内饰板注塑模具在装配过程中的技术要求和需要遵循的原则,和模具装配在实际操作中所应用的几种方法,应用此几种方法能够保证模具的装配精度、质量和使用性能。
关键词:模具装配技术  装配尺寸键  模具连接与固定 
 
引言
近几年,汽车尤其是乘用车在中国得到空前发展,但由此带来的能源短缺和环境污染也成为制约我国汽车行业可持续发展的突出问题,且日益严重,人们逐渐意识到节能环保的重要性与迫切性,这为汽车轻量化发展奠定了良好基础凹。据研究,车辆减重10%将使燃油经济性上升6%-8%,而汽车整车重量降低100kg则会减少约5gkm CO2排放,可见汽车轻量化能带来显著的节能环保效果。除降低质量外,模块化和集成化也越来越多的被应用到内饰各零部件和组件上,这样同时降低了车身重量。在内饰件节能和降低油耗方面发挥了很大作用。好的塑料制品离不开以下关键因素。
1)满足所有功能且结构合理的产品设计。
2)合适的塑胶材料。
3)稳定高效且可靠的注塑模具。
4)精密的注塑设备。
5)合理的注塑工艺。
内饰塑料门板是汽车内饰中较大部件,它最开始的作用仅用于简单的开合门需求,
一般仅需在钣金上加装把手。随内饰件技术发展,越来越多的零部件和功能被集成到
内饰塑料门板,这使原本就已很重的金属门板更重更复杂,于是就产生了固定在门板
钣金件内部的塑料本体。因内饰件功能不断强化,内饰塑料门板集成化和轻量化摆在了人们眼前。因此门护板模具的装配质量尤为重要门护板,模具的装配好坏直接是影响产品的质量。模具制造过程是指模具设计、模具零件加工、模具装配,三元合一的过程。
其中,由于模具标准化水平的提高, NC、CNC、精密机床的广泛应用,使模具零部件实现了数字化加工,模具通用件实现了专业化、批量生产。因此,模具设计与模具装配已成为现代模具制造过程中须相互紧密楔合的两个过程。即模具装配须完全满足模具设计的技术要求;模具设计又必须复合模具装配的工艺技术条件。
第一章  汽车内饰件的现状与发展
1.1   汽车内饰件简介
在汽车的设计过程中,汽车的内饰和外形设计有很大的不同,外形是供别人直观
观赏的,而内饰会直接影响驾驶员和乘客的感觉。好的外饰设计很会吸引观众的眼球,
但真正能打动买家的还是内部装饰,因为驾乘人员大部分时间是在车内的,汽车内部
很强调触觉、手感、舒适性和观赏性等引起人感官的物体。因此内饰的设计应体现以
人为本的原则。对于一个好的汽车外形设计,可以说“很漂亮”,而对于汽车内饰设计
来说,则应该评价为“很舒适”。所以在设计汽车内饰时,要以驾乘人员为本,提供一
个舒适、安全和便利的环境,并还有-定的观赏性"。根据car2100 的定义,汽车内饰(Automotive Interior)主要指汽车内部改装到的汽车产品,涉及到汽车内部多个方面内容。如本文的内置杯托、汽车空调出风口及总成、车门内板总成、仪表板总成等,这些都是汽车工业不可缺少的车内配套件”。国内所说的汽车内饰,就是在英文的Interiors System。这一部分汽车零 部件有一定的装饰性,业内通常的翻译叫做“汽车内饰”。但从英文“Interiors", 我们可以知道,这些零部件不仅仅只有装饰作用,他们还能涉及到功能、安全、以及加工属性。国内的整车厂基本上是把汽车内饰系统译成“汽车内装件系统”田。从汽车内饰件功能上要求,不仅要使驾乘人员减少路面的振动、降低车外的热量、减轻车外的噪音等,而且还要使驾乘人员感到乘坐舒适、触碰舒服和视觉上美观大方。内饰的设计要求能居住、操作方便、乘坐舒适、安全、有艺术性4。从车内内饰件的发展过程来看,以后的内饰件在结构上力求简洁、大方:在技术 上更强调数字化和产品的高科技性:材料选择上注重不种材质的最佳搭配,如内 饰织物选择、皮革颜色的确定、材料的光泽度、材质的好坏,如果选择塑料件就得考虑表面光泽和表面花纹,如果材料表面在喷涂油漆,就得考虑所选油漆的光泽和颜色等。汽车使用者对内饰的要求直接影响了内饰件的开发流程,只有考虑的更全面才能更好满足使用者的要求。汽车的污染问题也日益明显,特别是车内环境的污染已经成为社会关注的问题。而车内污染主要来自汽车内饰件材料,很多专家经过研究提出了减轻车内污染的多种方法,如负离子、臭氧或光触媒消毒、活性炭吸附等,但这些方法只能是临时的补救措施,治标不治本,遏制不了污染的源头。我们把人机环境当作一个系统,再从整体角度出发,在汽车内饰件设计的阶段就合理的选择些无污染或少污染的材料,再采用好的制造工艺,就可以有效的遏制污染源头。在发达国家,模具工业被定位为优先发展工业。
1.1   汽车内饰发展
我国于1989年首次将模具工业摆在机械行业发展的重要位置,之后又陆续将模具及相关技术和设备列为重点发展和引进对象,至此国内模具产业迎来快速发展时期。通过模具生产塑制品是行业普遍应用的手段,它使塑件产品以高质高量高效地生产,为生产生活带来极大方便。注塑成型工艺具有成型简单、适用性广、质量可靠等优点,而注塑模具在全部塑料模具中占比超过50%, 注塑成型成为塑件生产中应用最为广泛的工艺。
早在1943年,葡萄牙大马里尼亚人提出注塑模具的构想,并在两年后成功研制出注塑模具用于塑件生产,这为葡萄牙模具行业腾飞奠定了基础。德国人Rohm和Ernst
Friederich发明了气辅助注塑成型工艺,解决了中空塑件成型难的问题。20世纪60年
代一些企业以美国人Alanson McD.Gray 发明的叠层式模具原型研制出了实用的塑料
模具,此后该模具的流道、进胶方式进一步完善,成型质量和效率大幅提高。
第二章  模具装配的技术要求与方法
2.1 技术要求
应用现代模具CAD技术,正确、合理地完成模具设计后,模具装配是模具制造的核心技术,具体有以下3点技术要求:
(1)根据模具结构特点和各装配单元间的尺寸关系所建立的装配尺寸链中的各组成环的基本尺寸与公差,必须满足封闭环的要求,以确保模具的使用性能。
(2)在装配过程中须确保各装配单元及其相邻构件之间的定位精度,并通过可靠、正确的连接与固定.来确保模具的装配精度和质量。模具结构中所设导向运动和具有分型、抽芯、脱模、送料等机构,装配完成后须保证定向、定距运动模精准、可靠。
2.2装配方法
为保证模具装配的前述3项技术要求,满足相应模具的技术条件标准。常用的模具装配方法有互换式、分组互换式、修配法及调整式4种方法。
(1) 互换式装配法。
指各装配单元无需挑选或改变其尺寸的大小、位置,装配后即能达到模具的装配精度与质量技术要求。此方法主要用于标准模架的装配,或标准化程度高、定型结构系列模具的装配,如电机定转子硅钢片用凹模为拼块式类型的冲模。
(2) 分组互换式装配法。
指各装配单元分成若干组,同组的装配单元具有互换性的装配方法。此方法主要用
于批量制造的导柱、导套等组建的装配。
(3) 修配法。
指用手工挫、研或磨削加工,更改装配尺寸链中补偿环的基本尺寸与公差,以保证封闭环的基本尺寸与公差,称修配法。
(4) 调整式。
若通过螺栓、斜面、垫片来调整装配尺寸链中调整环的尺寸、位置,以保证封闭环的基本尺寸与公差,称调整式。
第三章  工艺基准统一的原则
为提高模具的装配精度、质量和使用性能,全面提高模具制造与装配水平,降低、节约、合理配置资源,在明确上述模具装配的技术要求、掌握模具装配基本方法的基础上,研究、掌握模具装配的原则至关重要。模具零部件加工与组装的工艺基准必须与模具装配工艺基准相一致。以降低装配误差,提高装配精度。这是模具装配工艺过程中须严格遵守的第一原则。因此,在制定模具零件加工工艺时,须明确标识其与装配工艺基准相- -致的加工工艺基准。这一原则亦使用于标准模板、模架等标准件,也需要在其上标定与装配工艺基准相一致的加工工艺基准。如图1、图2所示,为不同锁模方式的两种塑料注射模的装配工艺基准与其装配单元加工工艺基准相一致。
图1注射模装配工艺基准
图2注射模装配工艺基准
 
第四章  遵循装配尺寸链装配的原则
根据模具设计要求与模具装配顺序,将装配单元中直接与封闭环,即直接与凸模(或型芯)、凹模间的配合尺寸精度相关的尺寸作为组成环,所构成的尺寸关系式,称之为装配尺寸链。装配尺寸链是在模具设计过程中所形成的装配单元之间封闭的尺寸关系式。可根据已知条件,计算、确定组成环或封闭环的基本尺寸和公差。依此进行模具装配,以保证模具的装配精度。这是模具装配工艺过程中的另一基本原则。
4.1模具装配尺寸链的建立
如图3所示为塑料注射模的斜楔锁紧机构的尺寸关系图。图4所示为斜楔锁紧机构的尺寸链。
 
图3注射模斜楔锁紧机构尺寸关系图
 
图4斜楔锁紧机构尺寸链
4.2装配尺寸链的构成
装配尺寸链由封闭环Lo,组成环由、L、Ls、L构成,如图5、图7所示,组成环又分为增环和减环。增环指与封闭环L同向变动的组成环,即,当L上升时,L也.上升;当L下降时,L也下降。故称L为增环。其中增环的传递系数ξ=+1。减环指与封闭环L异向变动的组成环。即,当Ln、Ls、L4.上升时,Lo下降;当L2、L3、L4下降时,Lo.上升,故称L2、Ls、L为减环。其中减环的传递系数ξ=-1
封闭环常指上、下模式或动、定模式之间的精准配合尺寸与公差。如:冲裁模常设凸、凹模的配合间隙8为封闭环,即δ=0.xt (料厚)。为保证塑料注射模的锁模力,常设斜楔锁紧机构的尺寸L为封闭环,其基本尺寸当为0,即:Lg=0tQ39mm。
第五章  模具装配中的定 位、连接与固定
实行模具装配单元加工工艺基准和装配工艺基准的统- - ,按照模具装配尺寸链的顺序、尺寸精度要求进行装配,则必使相邻零件或装配单元之间精准定位、正确、可靠地进行连接、固定,以确保模具装配精度、质量和使用性能。
5.1 定位及其技术要求
在模具装配过程中,须使装配单元进行精准定位。
(1)定位面应为精加工面。
(2)由于凸模(或型芯)、凹模(或型腔)将分别定位安装于上、下模或动、定模上,是上、下模或动、定模又分别组装成为相对独立的部件。因此,为保证凸模(或型芯)和凹模(或型腔)合模后,形成合理的间隙及其均匀性,特别须保证在高速开合、冲击、震动条件下的动态精度及可靠性,则必须在上、下模或定、动模之间,,进行精准、可靠地定位。
(3)定位件须具有足够的承载能力。大、中型模具在装配中采用圆柱销作为定位件时,此圆柱销必须具有足够的刚度和强度,以防止模具在搬动、运输、吊装过程中所产生的撞击力而引起定位件变形,如图5所示。为此,定位件常用材料为45钢、40Cr,热处理硬度为42~46HRC。装配时,定位件须进行清洗、涂油,采用铜锤轻打入孔。
图5定位销变形示意图
(4)大、中型精密模具的定位销孔须按装配尺寸链要求,采用精密坐标镗、坐标磨进行精加工,不允许进行配作。一般精度的模具,其装配单元在拼合、调整后,可采用配钻、配铰销钉孔,但必须保证装配要求,不允许定位销与定位孔之间存在间隙。
(5)正确应用定位方式,即根据模具结构形式、精度要求、相邻零、部件的结构特点,正确应用圆柱销、导柱、导套孔或挡销定位的方式,是确保模具装配精度的技术要领,也是提高模具装配工艺的技术的技术基础。
5.2连接与固定
模具零部件的精度必将影响到上、下模或定、动模的相邻构件之间的相对位置精度。若在装配过程中不能进行正确、可靠地连接与固定,当紧固时,因紧固轴向力过大、过小或着力点不当将引起零件位置变动或歪斜。这必将降低相邻构件之间定位的精准性,不能确保模具装配的质量和使用性能。因此,模具装配过程中常用连接与固定方式主要有螺纹副连接、过盈连接、粘结连接3种方式。
(1)螺纹副连接。
螺纹副连接是最常用的连接与固定方式,但此种方式在拧紧力过大时,常易拉长拉裂螺钉、螺栓,或因装配单元加工不精而引起定位失准、变形或歪斜。若拧紧力过小,将使零件在模具工作过程中松动。为此,有以下要求与说明。
a.在装配连接、固定过程中,须严格控制拧紧力矩
M,其计算公式为:
M=KDFx10-3
式中K一钢制螺钉、螺栓、螺母的阻力系数
K=0.1~0.3
D-螺纹的公称直径
F一预紧力,一般为螺钉、螺栓破坏载荷,为70%~80%。破坏载荷为其材料的屈服极限乘以螺栓、螺钉的有效面积控制拧紧力矩M的方法有控制转矩、转角和螺纹伸长法等,其目的为确保准确的预紧力,即确保拧紧力矩M的轴向力。通常采用手动测力扳手或电动力矩扳手,如图6所示。
 
a-弹簧测力扳手
1弹性心杆    2.指针    3.标尺
 
b一1,200N.m力矩电动扳手主机结构图
1. 套筒头 2.反力臂 3.输出轴 4.钢轮5.柔轮6.波发生器7.行星齿轮8.风扇 
9.电动10.按键 11.8 芯插座
图6测力扳手
 
为控制拧紧力矩M,还可根据螺栓的强度等级和公称直径由表1查得。
b.在装配连接、固定过程中,须严格控制螺纹之间的摩擦性能。螺栓的预紧力F不仅取决于拧紧力矩M,亦取决于螺纹副间的摩擦性能和螺栓的质量。因此模具装配所用螺钉、螺栓须要求材料为45钢、Cr12;热处理硬度为40~42HRC;表面粗糙度值为Ra0.2~0.4
μm,摩擦系数为0.2,且表面必须进行镀锌钝化处理。
c.装配连接固定前,所用螺钉、螺栓必须清洗油污,清除残存于其上的铁屑等杂物,打去螺纹上的毛刺。在紧固连接件时还须先拧紧靠近定位销的螺钉、螺栓。
 
表1一般螺栓的拧紧力矩
 
由于螺钉、螺栓广泛应用与模具装配之中,所以规范螺纹连接、固定工艺对保证模具装配精度与使用性能特别是定位精度要求颇高的模具,则具有非常重要的技术经济意义。为此,须将.上述要求详尽地制定在模具装配工艺过程之中,并严格遵守实行。
(2)过盈连接。
以规定的过盈量,通过轴向或径向压力,使包容件(孔)与被包容件(轴)达到紧固、可靠的连接,称过盈连接。过盈连接主要使用于冲模标准模架的导柱与导套分别压装于.上、下模座的孔内。其施压方式有两种:
a.采用压力机施加轴向力与轴端,以克服定位过盈量将轴压入模座的孔内,实现紧固的连接,如图7所示。
 
过盈连接的压装过程须平稳,不允许产生撞击,不允许损伤压装件(如导柱、导套),压装时,压装件须有导引端,要求其倒锥≤10°,在压装时须加润滑剂。
b.通过加热使孔径热胀到定值时将其套与轴上,或通过深冷使轴径冷缩到定值时,将其插入孔内。当达到常温时,则产生径向压力,使之紧固以实现可靠的连接与固定。其中:热装连接工艺常用于冷挤压凹模与其模套的紧固连接,以增强凹模承受挤压力的能力。热装连接时,必须确定最小的热装间隙值,见表3所示。
 
热装连接必须一.次到位,中间不允许停顿。而且,其最高加热温度,一般不允许超过加热见的回火温度。如碳钢的加热温度须≤400°C。加热温度的计算公式为:
 
热装件的加热方法有电阻、电辐射和电感应加热,也可以采用喷灯、氧乙炔或丙烷等火焰局部加热。对过盈量较小的热装件,则可采用在沸水、蒸汽或热油槽中加热。在油介质中加热的一段时间一 般为:热装件每10mm厚,需保温时间10min;每40mm厚需保温时间10min。热装时,须进行自然冷却到常温,不允许进行骤冷。冷装连接亦是模具装配中很有潜力的连接方式。特别是当包容件(如模座板)尺寸过大,加热困难.时可采用冷装连接。
第六章  结束语
现代模具设计过程和模具零件加工工艺过程,已实现数字化、智能化。其零部件已达到很高的标准化、互换性水平。所以,模具的制造精度、质量和使用性能将取决于模具装配工艺过程。
致 谢
 
经过几个月的努力,毕业论文的工作已接近尾声。从最开始的迷茫选题到此时的论文定稿,已过去了几个月的时间。在这几个月的写作过程中,无论是对自己、对生活还是对周围的人群,我都有了更为深刻的理解。首先我要感谢老师,在纠结选题、材料搜集、论文修改的整个过程中,老师一直对我进行悉心地引导,在她的不断耐心指导下,我才能完成这篇毕业论文。因此,我衷心地感谢老师在这次论文写作中给予我的巨大帮助。同时,还要感谢各门课程的各位老师。老师们丰富的学识和认真的教学态度使得我大学四年间收获满满。其次,我要感谢学校给我们提供的优质资源,丰富的文献让我查阅到了充足的文献资料,并获得许多关键信息。此外,我还要感谢参考文献的各位作者和译者。他们的理论成果给我的写作提供了思路与铺垫,是我进一步研究的基础。最后,我由衷的感谢在这大学四年中所结识的各位好友。
我衷心地祝愿学校老师和同学们都能有一个更好的未来!
 
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