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机械制造技术基础课程设计报告书 机械设计制造及其自动化专业机械制造技术基础课程设计报告书 小组成员： 班 级： 指导教师： 作品名称： 小轿车壳体模具 2013年10月18日目 录1、模具总体方案设计 1 1.1注塑材料 1 1.2塑料制品设计 1 1.3注射机与模具 3 1.4注塑模成型零件设计 4 1.5 凹凸模的设计过程 62、 模具结构设计 12 2.1 模架的选用 12 2.2 浇注系统设计 13 2.3 脱模系统设计 143、 模拟分析 15 3.1 模拟分析过程 15 3.2 模拟分析结果 194、 模具非标零件的机械加工工艺路线制定 20 4.1 凸模加工工艺路线 20 4.2 凹模加工工艺路线 215、会议记录 236、任务分配 257、个人总结 25参考文献 2921、模具总体方案设计1.1注塑材料注塑件所用材料为abs工程塑料，abs是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的缩写。其中，a（丙烯腈）占20%30%，其作用是使塑料表面有较高的硬度，提高耐磨性，耐热性；b（丁二烯）占25%30%，其作用是加强柔顺性，保持材料弹性及耐冲击强度；s（苯乙烯）占40%50%，其作用是保持良好成型性（流动性，着色性）、高光洁度及保持材料刚性。abs的化学和物理性能有：1） abs的收缩率在0.4%0.7%之间。2） abs材料具有优越的综合性能：abs制品强度高、刚性好，硬度、耐冲击性、制品表面光泽性好，耐磨性好。3） abs耐热可达90，比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙都高。耐低温，可在40下使用，同时耐酸、碱、盐，耐油，耐水。具有一定的化学稳定性和良好的介电性能。4） abs有良好的成型加工性，尺寸稳定性好，着色性能、电镀性能都好。abs的注塑工艺条件：1） 干燥处理：abs材料具有吸湿性，要求在加工前进行干燥处理。2） 料筒温度：210280。3） 模具温度：4090（模具温度将影响塑件光洁度，温度低导致光洁度低）。4） 注射压力：50100mpa。 5） 注射速度：中高速度。1.2塑料制品设计基于塑料制品结构设计的一般原则：1） 力求使制品结构简单，易于成型。2） 壁厚均匀。3） 保证强度和刚度。4） 装配间隙合理。5） 其他原则。如：尽量将制品设计成回转体或对称形状；设计制品是考虑塑料的流动性，收缩性及其他特性等。本次所设计的塑料制品选择小轿车壳体，并用creo进行三维模型的绘制。其中三维模型的绘制过程如图1-1，成型的三维模型如图1-2所示。 （a） （b） 图1-1 三维造型过程模型树图1-2 注塑制品三维模型其中，制品的结构特性如下：脱模斜度：外侧， 内侧壁厚值：t=1.5mm圆角：外圆角r=1.5t，取2.5mm；内圆角r=0.5t，取1mm体积： 1.3注射机与模具注射机包括注射机构、锁模机构、液压机构和电气控制四大部分。注射机构由料斗、料筒、加热器、螺杆、喷嘴及注射缸等组成。其作用是使固态塑料均匀俗话成熔融状态，并以足够压力和速度将塑料熔体注入到闭合的型腔中去。锁模机构包括定模板、动模板、拉杆、油缸和推出装置等。其作用第一是锁紧模具，第二是实现模具的开闭动作，第三使开模时顶出模具制品。液压传动和电气控制系统是保证注射成型按照预定的工艺要求及动作程序准确地进行而设置的。液压传动系统是注射机的动力系统，而电气控制系统是控制各个动力液压缸完成开启、闭合、注射和推出等动作的系统。注塑机型号确定：（1）注射量的计算由制件体积可计算，制件质量：（2）浇注系统凝料的体积初步估算浇注系统的凝料在设计之前是不确定值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.21倍来估算。故：（3）选择注塑机根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积为，依公式可计算： 根据以上计算，初选公称注射量为，型号为xs-zy-30卧式注射机，其主要技术参数见下表1-1：理论注射容量/30移模行程/mm160螺杆柱塞直径/mm28最大模具厚度/mm180注射压力/mpa119最小模具厚度/mm60注射时间/s2喷嘴球半径/mm18锁模力/kn250喷嘴口孔径/mm5拉杆内间距/mm235锁模方式液压-机械式表1-1 注射机主要技术参数（4）注射机的相关参数的校核1 注射压力校核： 查资料可知abs所需注射压力为50100mpa，这里取mpa，该注射机的公称注射压力mpa，注射压力安全系数k=1.25，则：mpa，所以，注射压力合格。2 锁模力校核： 由pro/e分析可得，塑件和浇注系统在分型面上得投影面积=3305.03。型腔的平均压力值按注射压力的20%40%，大致为23.8mpa27.6mpa，此时取=35mpa。则：模具型腔内的胀型力。表1-1中有注射机的公称锁模力，锁模力安全系数为=1.2，则： 所以，注射机锁模力合格。1.4注塑模成型零件设计1.4.1 型腔数量的确定模具型腔的数量是根据产品的批量、塑料制品的精度、塑料制品的大小、塑料及其颜色来确定的，此外还应考虑塑料的成型工艺、成型设备及其模具的制作等其他因素。该产品的型腔数量根据以下几方面综合考虑：1） 该车壳产品的生产批量是单件小批量生产。2） 根据注射机的注射量为30，由计算知： （各腔塑料制品总量+浇注系统凝料） 3080%=243） 根据注射机的公称锁模力确定 即需满足：4） 塑料制品精度 每增加一个型腔，其成型制品的尺寸精度就下降5%。5） 成型工艺 型腔数目越多，分流道增长，当熔体到达行抢钱，注射压力及熔体的热量将会有较大的损失，将会产生注不满、熔接不良或内部组织疏松的可能性。6） 保养和维修型腔数量越多，故障发生率越高，而任一腔除了问题，都必须立即修理，否则将会破坏原有的压力平衡和温度平衡等诸多危害，势必影响生产率和成本。故，型腔数目设置为一腔。1.4.2 分型面位置确定选择模具分型面时，通常应考虑以下几项基本原则：1）模具分型面应选在塑件外形最大轮廓处2）模具分型面的选择应有利于塑件顺利脱模3）模具分型面的选择应保证塑件的精度要求和外观质量4）模具分型面的选择应有利于模具的加工5）模具分型面的选择应有利于排气6）模具分型面的选择应考虑模具的侧向抽芯此注塑制品结构简单，分型面选择在塑件外形最大轮廓处，即如图1-3所示：图1-3 分型面位置1.4.3 确定内模镶件外形尺寸由三维实体模型测出，型腔深度为19.5mm20mm，故由经验确定法可知：1） 型腔至内模镶件边之间的钢厚可取1525mm，此处取25mm。2） 凹模厚度a一般在型腔深度基础上加wa=1520mm，此处选择a=19.5+20.5=40mm。3） 凸模厚度b，在无型腔时取决于内模镶件的长宽。此塑料制件长宽为4694mm，凸模厚度b可取2025mm，此处选择20mm。1.4.4 内模镶件配合公差与型其腔表面粗糙度内模镶件与模板的配合为过渡配合，公差为h7/m6，内模镶件之间的配合公差为h7/h6。型腔的表面粗糙度取决于制品的表面粗糙度。模具型腔表面的加工方法很多，其中包括：镀铬，蚀纹，火花纹，喷砂，抛光等。眼光作业程序：车削加工、铣床加工砥石研磨（粗细#46#80#120#150#220#320#400）砂纸研磨（#220#280#32-#400#600#800#1000#1200#1500）钻石膏精加工（15-9-3-1）。1.4.5成型零件刚才的选用根据综合分析，该制件的成型零件要有足够的刚度、强度、耐磨性及良好的抗疲劳性能，同时考虑他的加工性能和抛光性能。一般要求为内模材料硬度要在hrc35以上，表面粗糙度在ra=0.4以下，故可选择高合金工具钢cr12mov。1.5 凹凸模的设计过程1、新建制造模具型腔（撤选缺省模板）2、确定选择mmns_mfg_mold3、确定4、在菜单管理器中点选模具模型装配参照模型5、选择模型6、打开7、以坐标系重合进行装配在弹出对话框中点击确定8、在菜单管理器中点选模具模型创建工件自动工件9、选择模具坐标系作为模具原点设置整体尺寸10、确定11、模具体积块编辑收集体积块12、在菜单管理器中点击完成曲面和边界完成隐藏工件后如图选取曲面和边界13、在菜单管理器中点选完成参考完成勾选顶平面和全部环将工件取消隐藏完成选择工件底面完成完成完成14、拉伸以right面作草绘平面绘制如图15、拉伸宽度与工件相齐16、确定确定（动模完成）17、体积块分割18、在菜单管理器中点击一个体积块所有工件完成选择动模体积块19、确定选择代表定模的岛220、完成选取确定确定（定模完成）21、在菜单管理器中点选模具元件抽取在弹出的对话框中选取全部体积块22、高级同样选取全部23、点击复制自按钮在proe安装目录下templates文件夹下选中mmns_part_solid.prt文件打开24、确定完成（动模板和定模板制作完成）25、 保存即可。2、模具结构设计2.1 模架的选用本设计选用标准模架sa型，wl=150mm150mm。其结构如图2-1所示。图2-1 sa型模架在具体确定模架之前，需计算各部件尺寸，由于动模板和定模板的厚度已由上述1.4.3确定，故现在还需计算出方铁的尺寸。方铁的高度，必须能顺利推出制品，并能是推杆固定板离动模板或托班间有10mm左右间隙，不可以当推杆固定板碰到动模板时，才能推出制品。方铁高度=推杆固定板厚度+推杆底板厚度+限位钉高度+顶出距离+1015mm。推杆固定板厚度+推杆底板厚度已由资料给出为28mm，限位钉高度通常为5mm，顶出距离应大雨制品需顶出高度+510mm，故可计算出 由上述数据，即可确定模架的规格为mdcsa1515402060。2.2 浇注系统设计2.2.1 流道设计由于本设计为单型腔制品，所用材料为abs塑料，并要求简单，故可选择直接浇口。直接浇口即直接由主流道进入模腔，它只有主流到而无分流道及浇口。主流道小端直径为：注射机喷嘴尺寸+（0.5-1）=5.5mm。主流道球面半径为：sr=喷嘴球面半径+（1-2）=19mm。球面配合高度：h=3mm-5mm，取h=3mm。主流道长度应尽量小于60，由标准模架结合该模具的结构，并由pro/e软件测得l=27.81mm。2.2.2 浇口套设计此处为二模板浇口套，且二模板浇口套为标准间，通常根据模具所成型制品所需塑料的重量多少、所需浇口套长度选用，其结构如图2-2所示。图2-2 二模板浇口套其中，流道斜度为1。2.2.3 定位圈设计定位圈又叫法兰，将模具安装在注射机上时，它起初定位作用，保证注射机料筒喷嘴与模具浇口套同轴，同时定位圈还有压住浇口套的作用。见图2-3。图2-3 定位圈其尺寸为，即规格为：。2.3 脱模系统设计脱模系统又叫推出系统，是实现塑胶制品安全无损坏脱模的机构，其常用的结构有推杆推出，推官推出，推板推出，气动推出，螺纹推出及复合推出的那等。由于本设计设计制件简单且为单型腔，故可选择推杆推出结构。且选用推杆为圆推杆。圆推杆装配中，有以下要求：1 推杆上端面高出镶件表面0.030.05mm；2 为减少推杆与模具的接触面积，避免发生磨损烧死现象，推杆与型芯的有效配合长度应取推杆直径的三倍左右，且应大雨10mm，小雨20mm，非配合长度上单边间隙0.5mm；3 推杆与镶件的配合公差为h7/f7。推杆直径在此处取4mm，为无托推杆。推杆位置如图2-4所示。图2-4 推杆位置图3、模拟分析3.1 模拟分析过程1、将浇道与模型做成一体2、打开选中模型打开3、应用程序plastic advisor确定4、advisoranalysis wizard勾选gate location5、下一步选择材料6、下一步完成close7、advisorpick injection locations在预定浇注口放置浇注点8、advisoranalysis wizard勾选molding window下一步完成display molding window记下最佳参数9、cancelclose10、advisoranalysis wizard勾选plastic filling下一步选择材料下一步将参数修改为最佳参数完成close11、advisoranalysis wizard勾选cooling quality下一步选择材料下一步完成close12、advisoranalysis wizard勾选sink marks下一步选择材料下一步完成close13、resultsshowplastic flow14、重复上一步骤，分别显示fill time，confidence of fill，injection pressure，pressure drop，flow front temp.，quality prediction，cooling quality，surface temp. variance，freeze temp. variance，sink marks estimate，sink marks shaded，skin orientation，glass model，weld lines，air traps。15、resultsgenerate report在html style下拉菜单中选择web下一步填入信息下一步下一步generate选择保存位置select16、生成如下报告17、 保存即可。3.2 模拟分析结果模拟分析结果如表3-1至3-4所示。release level:7.0prt0001_adv part name:prt0001part revision:4material supplier:basfmaterial grade:terblend n ng-04max injection pressure:119.00 mpamold temperature:71.11 deg.cmelt temperature:261.05 deg.cmodel suitability:part model was highly suitable for analysis.表3-1 注射基本信息filling analysisprt0001_advmoldability:your part can be easily filled but part quality may be unacceptable.view the quality plot and use the dynamic adviser to get help on how to improve the quality of the part.confidence:mediuminjection time:0.53 secinjection pressure:28.22 mpaweld lines:yesair traps:yesshot volume :9.04 cu.cmfilling clamp force:4.61 tonnepacking clamp force estimate 20%:( 5.64 )mpa 1.90 tonnepacking clamp force estimate 80%:( 22.57 )mpa 7.61 tonnepacking clamp force estimate 120%:( 33.86 )mpa 11.41 tonneclamp force area:33.05 sq.cmcycle time:13.01 sec表3-2 充型能力分析cooling qualityprt0001_advcooling quality:your part will have problems cooling and may cause little problems with ejection.surface temperature variance range-5.42 deg.c to 7.77 deg.cfreeze time variance range-0.86 sec to 13.43 sec表3-3 冷却质量分析sink mark analysisprt0001_advsinkability:5 % of your model was found to be prone to sink marks.表3-4 缩痕分析经分析可知，注塑制件充型能力较高；冷却质量虽有些许问题，但仍可满足要求；缩痕分析结果表明，制件表面质量良好。其中，零件质量实体表达可见模