压铸模具设计与制造单元621“装饰盖”压铸模具结构设计教案

压铸模具设计与制造单元621“装饰盖”压铸模具结构设计教案 压铸模具设计与制造学习情境6锌合金压铸模具设计与制造单元2-1“装饰盖”压铸模具结构设计单元授课教案学习情境66锌合金压铸模具设计与制造单元2-1“装饰盖”压铸模具结构设计教学目标（以能力描述的目标）通过本单元学习，掌握一模多腔压铸模具的结构设计。 重点与难点1一模多腔模具分型面设计；2一模多腔模具的结构设计；3浇排系统设计。 教学设计案例教学法、任务设计法等。 教学资源多媒体、课件、投影仪、黑板、动画、装饰盖压铸模具模型等。 学习任务与学习成果装饰盖压铸模具的结构设计，绘制压铸模具装配图及零件图。 课时分配课堂教学环节课堂组织课前复习讲解新课巩固新课布置作业时间分配（分）授课班次课程执行情况学习情境6锌合金压铸模具设计与制造学习单元（行动任务）2-1“装饰盖”压铸模具结构设计学生训练项目任务1.装饰盖压铸模具结构设计2.绘制模具总装图3.绘制模具零件图图1任务要求大批量生产，侧浇口，一模四腔，材料锌合金ZAMAX3学习成果模具总装图、零件图压铸模具设计一般流程产品建模（放收缩）2D排位（确定模芯尺寸、浇排系统设计、确定模框尺寸）浇排系统设计（内浇口设计、横浇道、直浇道、溢流槽设计、排气槽设计、分流锥）3D分模冷却系统设计推出机构设计（顶杆布置、推杆尺寸、推板设计）导向定位系统设计（导柱导套尺寸、推板导柱导套）其它结构设计（复位、定位、模脚）出图（尺寸标注）图纸审批教学过程项目学生工作内容教学组织资讯明确设计任务，分析设计要求，查询相关资料，准备相关设计手册及标准，学习相关知识。 1.讲授法，引导行动导向知识指导学生制订压铸模具设计流程，确定模具结构方案，并提出修改意见。 布置任务，提出设计要求，安排学生分组，分配任务，进行资料准备，为学生讲解相关知识，为学生提供咨询服务。 决策计划根据设计任务，确定压铸件的工艺，确定压铸件成型的模具结构方案，制定工作计划、各阶段检验手段及方法。 2.“学中做”指导性方法，教授解释行动导向的知识指导学生的工作过程，帮助学生分析压铸生产工艺及模具结构方案是否合理，确定正确的工艺流程及模具结构方案。 实施进行模具2D结构设计，模具总装图及模具零件图的绘制。 3.任务设计教学法，教师指导，学生自主，在“做中学”中反思行动知识。 0.3X45可见面对学生的设计过程进行指导，审查学生的模具总装图及零件图。 对容易出错的问题进行总结。 检查评价对完成的最终图纸进行小组评价和老师评价。 对学生的设计图纸进行评价，组织学生进行小组互相评价，形成评价意见及最终评价结果，并对整个设计过程进行总结。 教学资源知识点教育属性专业技术属性媒体属性名称格式名称格式名称格式教学文件教学设计doc教案doc教学课件ppt任务单、工作单doc习题及答案doc热室压铸模具工作原理装饰盖压铸模具动画swf热室压铸模具结构装饰盖压铸模具虚拟拆装系统装饰盖压铸模具结构成型零件结构图片jpg浇排系统结构图片jpg结构零件图片jpg推出机构图片jpg教学内容教学方法以案例为载体介绍锌合金压铸模具设计过程。 零件名称装饰盖设计要求生产批量大批量未注公差取MT3级精度单分型面、侧浇口、一模四腔、材料ZAMAX3图2任务案例教学法0.3X45可见面1.模具结构设计2.模具装配图及零件图绘制1.初步选定成型设备及模具型腔数?计算铸件的体积根据零件的三维模型，利用三维软件中的命令可直接查询铸件的体积为:V1=4.1mm3。 浇注系统的体积一般按铸件体积的20-50%来计算（特别小的零件除外）。 本案例属于一般性的压铸件，所以我们浇注系统按铸件的20%计算即可。 即V2=4.10.2=0.82mm3。 此产品年产量为100万件，属于大批量生产，客户要求采用一模四腔的模具结构。 因此，一次压铸所需的铸件总体积为:V=（V1+V2）4=19.68mm3。 ?计算铸件的质量查手册（常用锌合金牌号）可得密度=7.0g/mm3铸件的质量M1=V14=114.8g铸件与浇注系统的总质量M=V=137.8g?初选压铸机压铸机的选择通常不是根据设计要求来决定，而是由客户自身拥有的设备来选择本副模具所采用的压铸机，设计完毕之后再计算各项参数以校核压铸机是否符合设计要求。 客户现有两台设备，一台300KN,另一台500KN。 由于产品投影面积较大，所需要的锁模力相对要求较高，本着安全第一的原则，我们初步选用500KN的压铸机。 本产品年产量约在100万件，属于大批量生产，因此理论上模具型腔数越多，则生产效率越高；但型腔数越多，产品投影面积越大，所需要的锁模力越高，目前的500KN压铸机有可能不能满足要求。 经计算，我们采用一出四的模具结构，完全能满足压铸机的参数要求，如图3所示。 图 322、确定分型面?分型面的确定原则是选择在产品的最大截面处，并尽量取产品未端，利于排气，保证产品表面质量。 ?本产品是不需要进行后续加工，为便于分型，同时也考虑模具的加工工艺，以及产品成型之后浇口和溢流槽（也称渣包）材料的去除，图4所示的倒角修改为直角，在产品成型之后利用数控车加工此倒角。 图4?本产品的最大截面是其侧面，分型面位置有两个选择，如图4所示的1和2。 若选择第一种位置，则便于模具的加工，也有利于产品进料与排气；若选择第二种位置，理论上能实现分模，则将加大模具的制造难度，同时影响产品外观。 ?因为本产品是外观件，具有较高的表面质量，因此分型面只能选择在第一种位置。 图5?模具采用一模四腔，由于产品尺寸较小，为提高模具强度，采用整体式拼镶结构，产品之间保留2025mm封边距离即可保证型腔与型腔之间的强度及模具分型面的啮合。 ?此产品中的5.6的孔，由于直径较小，且长度较长，应当设计为销孔，又因为此孔是螺丝过孔，小端尺寸加工至5.6，单边拔模角为1度。 为了方便型芯制作，固定端尺寸加工至6.0，如图6所示。 图6小组讨论法分型面选择的原则讲解后，给学生压铸件实物，让学生分组讨论分型面设计，以更好掌握分型面知识。 33、浇注系统设计?内浇口设计内浇口设计有三个步骤 （1）计算内浇口截面积； （2）根据经验值选择内浇口厚度； （3）根据内浇口截面积与内浇口厚度，计算得出内浇口长度；下面详细介绍内浇口设计的流程 （1）计算内浇口截面积；内浇口截面积Ag=重量G重量系数k/（密度速度v时间t）其中k溢流槽重量系数，一般取1.11.5，成型困难的产品取大值，成型容易的产品取小值。 v充填速度，锌合金一般为3055m/s，壁厚厚的速度取小值，壁厚薄的速度取大值。 本产品壁厚为1.8MM,属于壁薄件，所以速度可选40m/s。 t充填时间，0.010.3s。 金属液流动路程长的取大值，路程短的取小值，根据此零件分析，可选0.02s。 Ag=1301.2/（6.4400.02）=30.5mm2 （2）选择内浇口厚度；通过经验公式我们计算已得出内浇口面积。 内浇口的厚度对金属液的充型影响较大，一般情况下，当铸件较薄并要求外观轮廓清晰时，内浇口厚度要求较薄，但内浇口过薄，金属液喷泉严重，甚至会堵塞排气通道，使铸件表面出现麻点和气泡。 当铸件内部组织要求致密时可采用较厚的浇口，这样有利于压力的传递，但内浇口太厚，充填速度过低可能会导致铸件轮廓不清，去除浇口比较困难。 内浇口厚度的经验数据见表1。 表1内浇口厚度的经验数据铸件壁厚0.61.51.53366合金种类复杂件简单件复杂件简单件复杂件简单件为铸件壁厚的%内浇口厚度锌合金0.40.80.41.00.61.20.81.51.02.01.52.02040铝合金0.61.00.61.20.81.51.01.81.52.51.834060镁合金0.61.00.61.20.81.51.01.81.52.51.834060铜合金0.81.21.01.81.02.01.832.04.04060本产品壁厚为1.8mm，属于简单类零件，并且产品表面需要电镀，对轮廓要求较高。 同时内部也不能有气孔，以免电镀加热时起泡，综合考虑，我们初步选定内浇口厚度为1.1mm。 （3）计算内浇口宽度；根据计算出来的内浇口面积30.5mm2，内浇口厚度选择为1.1mm，我们可以得出内浇口的宽度即为30.5/1.128mm。 内浇口如图7所示。 内浇口图7内浇口?横浇道设计横浇道设计的主要任务是确定横浇道的宽度与深度，其设计原则是横浇道截面积应大于内浇口截面积。 横浇道宽度不能太大，应远小于内浇口的宽度。 若宽度过大，则投影面积将增大；投影面积增大，则锁模力变大，锁模力过大，则需选择更大吨位的压铸机。 本副模具内浇口的截面积是30.5mm2，内浇口宽度为28mm，取横浇道宽度为7mm,，则深度为4.35mm，取整数5mm。 图8所示为横浇道。 横浇道图8横浇道?直浇道设计一般热室压机的直浇1道均可采用标准件，无需另行制作。 类似300N和500N的压铸机所有和浇口套外径为 16、 20、24等等。 由于型腔数量多，一次性所浇铸的质量较大，所以我们选择24外径的直浇道。 直浇道如图9所示。 图9直浇道图10的直浇道中有两个关键尺寸直流道上端直径6和直流道内侧双边拔模斜度10。 直流道上端直径一般取48，直径太小不利于进料，产品不易填充，易形成冷隔、发斑等成型不良现象；直径过大，则开模时直流道端口的余料不易被拉断，影响分模。 直流道内侧单边拔模斜度一般取35，双边拔模斜度取610。 图10是分模之后产品与流道的三维图形。 图 104、排溢系统为了提高铸件的质量，在金属液充填型腔的过程中，应尽量排除型腔内的气体。 混有气体和被涂料残余物污染的金属液，设置溢流槽与排气槽是重要的措施之一。 ?溢流槽本副模具的溢流槽（也称渣包）的设置有2个方案，如图11（a）和（b）所示。 （a）（b）图11溢流槽方案（a）在每个产品远离浇口的位置上设置了一个溢流槽，方案（b）在每个产品3个位置设置了3个溢流槽。 理论上，这两种方案的设置都可行，且从试验的结果来看，这两个方案的溢流槽设置都不影响产品成型的质量。 但方案（b）增大了溢流槽的面积，投影面积将增大，锁模力也将变大，锁模力决定了压铸机的吨位，因此若选择方案（b），则可能存在产品合模时不能锁紧的状况。 为保证生产安全，选择方案（a）方式的溢流槽。 溢流槽的长度一般取255mm，宽度一般取1015mm，深度为横浇道深度的0.8倍。 溢流槽的形状尽量与产品外形保持一致。 ?排气槽排气槽与溢流槽相连接，一个溢流槽设置一个排气槽，因此本副模具的排气槽如图12所示。 排气槽溢流槽排气槽图12排气槽图13溢流槽与排气槽由图可知，排气槽从溢流槽引出直至模板边缘，排气槽的宽度一般为812mm，靠近溢流槽的深度取0.51mm，靠近模板边缘的深度取0.050.15mm，深度程阶梯形状。 此外，排气槽的设置要注意避开孔、冷却水道等其他结构。 ?动模型腔排气槽与溢流槽的三维结构如图13所示。 5、顶出系统?顶出系统的设置要满足产品能从模具顺利脱落。 ?锌合金一般采用中心浇口，这种结构的模具一般在产品、溢流槽、横浇道、直浇道都需设置顶针。 ?产品的顶针要考虑外观要求、平衡性等因素，本产品是圆形零件，设置3个对称顶针和1个中心顶针；溢流槽必须设置一个顶针，一般位置溢流槽中心；横流道也必须设置顶针，顶针数量由其形状决定。 ?本副模具的横流道设置了一个顶针；直流道底部要求设置两个对称的顶针。 若产品为侧浇口，则应在分流锥底部设置顶针。 ?本副模具顶针位置如图14所示。 顶针图14顶针位置布局 6、加热冷却系统?压铸模，尤其是锌合金压铸模在冷却系统设计中这一块要求是相当高的。 合理的冷却系统对提高模具寿命及产量有很大的关系。 ?本产品量特别大，年产100万件，因此模具合模开模时间有一定要求，不能过长。 因此若冷却系统设计合理，则能快速冷却产品，缩短开模合模时间。 （a）动模（b）定模图15加热冷却系统?由图15（a）可知，动模部分设置了2条水平直水道，直水道的位置原则上应布置在产品中心，但产品中心设置了顶针，则水道必须避开顶针的位置，因此水道布置在产品中心偏向溢流槽一侧，同时必须考虑避开各类螺钉孔；定模部分设置了2条垂直水道与1条水平水道，3条水道与堵头形成了一个循环系统，若在上部两个产品中心再添加1条水平水道，则水道将形成死循环，定模部分的水道分布也必须避开各类螺钉孔。 7、模架?模架型号确定的方法很多，下面介绍一种常用的确定模架型号的方法 1、动定模型腔宽度尺寸决定顶板宽度尺寸，要求两者尺寸基本接近； 2、由顶板尺寸选择标准模架； 3、若符合要求的标准模架型号有多种，则要考虑与压铸机的尺寸型号相匹配。 ?图17为根据上述结果设计的动模型腔的二维图，?动模型腔的尺寸为137147，宽为137，长为147，因此顶板的宽度尺寸取值为140；?顶板的长度尺寸除了考虑动模型腔的长度之外，还需考虑模框的尺寸，综合考虑取顶板长度为230。 案例教学法1.装饰盖压铸模具结构设计2.装饰盖压铸模具装配图及零件图绘制形成性内容检测专业能力看懂压铸模具结构图，掌握压铸模具的工作原理、模具零件的用途与适用范围自我能力能做出决策，选择适应本压铸件工艺条件的模具零部件社会能力:考虑模具零件的加工工艺性、材料成