塑料盖零件的塑胶模具设计与制造毕业设计论文.docx

塑料盖零件的塑胶模具设计与制造

所属系部：
机电工程系
专业：
模具设计与制造
班级：

姓名：

学号：

指导老师：

提交时间：

目录
前言 3
一、设计任务 5
二、模具总装图及零件图 6
1、总装图 6
2、零件图 7
二、CAE分析 18
1、模型厚度分析 18
2、模型拔模检测 18
3、模流分析 18
三、机构运动仿真设计 23
1、动模侧装配 23
2、定模侧装配 28
3、定模侧机构设置 30
四、工艺编程 37
1、滑块加工工艺 37
2、定模板加工工艺 38
3、动模镶件加工工艺 39
4、定模镶件加工工艺 41
5、动模板加工工艺 42
设计总结 44
参考文献 44
致谢 44

前言
随着中国当前的经济形势的高速发展，中国的制造业也蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。
2009年我国已成为汽车生产和使用大国，产量和销售量均列世界首位，“十二五”期间我国将继续保持世界第一的地位，但汽车的质量水平与发达国家相比仍有较大差距。单以汽车的自重来说，轿车自重下降10%即可节约燃油6%～8%，降低排放4%，节能减排效果十分明显，因此汽车轻量化对低碳经济意义重大。“以塑代钢”理念已成汽车工业的主流，“以塑代钢”和“以铝镁代钢铁”是汽车轻量化的必然之路。塑料替代金属能为汽车减重的同时还可降低传动件之间的摩擦力，提高耐磨性，减少零件数量，降低加工能耗等。此外，汽车的安全性、舒适性、密封性及隔噪效果也会更好。在欧、美、日等工业发达国家，塑料和铝合金制品在整车重量中的比例已都各占到10%～15%，以轿车为例，他们每辆轿车平均使用塑料已超过150公斤（北美接近200公斤，德国达到300公斤），预计到2020年，发达国家制造的汽车平均塑料用量将达到500公斤/辆以上。而我国目前每辆轿车塑料使用量平均只有约100公斤，占汽车总重的8%左右；发达国家已有60多种镁合金零件用于汽车，我国目前只有20多种，差距非常大。纤维增强塑料、金属塑料、塑料镜片和塑料玻璃、各种复合材料以及铝合金、镁合金和新型填充材料等轻量材料不断涌现。而所有这些要成为汽车零部件的材料，都必须使用模具来成形，而模具必须满足各种相关材料和各种汽车零部件形状的各种要求，因此，汽车轻量化模具的开发与产业化十分关键，对发展低碳经济非常重要，其主要内容有：
1、汽车覆盖件轻量化模具项目：包括功能塑料成形模具，铝、镁合金板成形模具，高强度板、超高强度板和不等厚激光焊接板成形模具等。
2、汽车发动机轻量化模具项目：包括铝合金发动机缸体缸盖压铸模、发动机气管塑料模具及钛铝合金汽车气门伐压铸模和新能源汽车电池模具等。
3、汽车其他零部件轻量化模具项目：包括汽车油箱多层塑料吹塑成形模、行李箱板中空吹塑模、汽车方向盘和仪表盘等零件镁合金压铸模及发泡注塑模、汽车零部件特种塑料和复合材料成形模、汽车内饰件特殊工艺复合成形模、汽车精冲零件的连续复合精冲模及汽车中空件内高压成形模等。
以上数据近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或柱塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。
本次课程设计的主要任务是塑料零件注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产该塑件产品，以实现自动化提高产量。该课题从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、侧抽机构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核都有详细的设计，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是该塑件注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产塑件产品，以实现自动化提高产量本课题主要是针对该塑件的注塑模具设计。

一、设计任务
对模具进行CAE分析并对成型零件进行工艺编制。

图1.1

图1.2

二、模具总装图及零件图
1、总装图

图2.1
2、零件图

图2.2

图2.3

图2.4

图2.5

图2.6
图2.7

图2.8
.图2.9

图2.10
图2.11

图2.12
图2.13

图2.14

图2.15

图2.16

图2.17

图2.18

图2.19

图2.20

图2.21

图2.22

图2.23
二、CAE分析
新建mfg文件，调入模具参照模型，隐藏参照模型的基准层。
1、模型厚度分析
1）菜单栏分析/厚度检查—弹出“模型分析对话框”/分别选择参照模型零件"_rep.prt"和基准面/确定—确认
2）在“模型分析对话框”厚度选项中输入“最大”“最小”/计算/结果“是”，则说明不符合，超过了该值
3）单击“模型分析”对话框中的“层切面”/选择检查起点和检查终点，检查方向的参照平面/输入层切面偏距，最大和最小/显示切层，其中红色为过厚，蓝色为过薄。
2、模型拔模检测
1）分析/模具分析/类型列表中选择“拔模检测”/单击选取零件的箭头，选取参照模型为拔模检测零件/输入检测角度/计算（紫色达到要求拔模斜度，黄色则没有达到）/2）反向方向的检测
3）单击“显示”以设置“比例类型”“色彩数目”
3、模流分析
1）装配参照模型/模型树中右击_rep.prt打开，进入零件模块
2）应用程序/plasticadvisor/选取一个基准点为浇口，可以“取消”不选，让系统给出3）选择任务栏“***.ref”按钮，进入参照模型“****.ref”模流分析界面
4）选择点浇口/分析/弹出AnalysisWizard-AnalysisSelection对话框，选择浇口分析“Gatelocation”复选框
5）弹出材料选择“AnallysisWizard-SelectMaterial”对话框/选择指定材料/下一步
6）接受默认材料性能和注射压力参数/完成
结果：蓝色为最佳注射区域，红色为最差注射区域。
7）以上第3）步后，分析/选择塑料流动分析plasticFilling复选框/完成结果：绿色区域最佳；黄色区域欠佳；红色较差；灰色不能填充。
8）在模流分析软件结果类型列表中，选择填充时间分布“FillTime”选项，结果：红色区域填充时间最短，蓝色区域填充时间最长。
9）在模流分析软件结果类型列表中，选择压力分布“InjectionPressure”选项，显示出注射压力分布情况
结果：红色注射压力最大，蓝色最小。
10）在模流分析软件结果类型列表中，选择温度分布“FLOWForntTemp”选项结果：红色最高，蓝色最低。
11)单击模流分析软件顶部工具栏中的熔接痕“WeldLineLocation”按钮，若有熔接痕，系统将标出。
12）单击模流分析软件顶部工具栏中的气泡“AirTrapLocation”按钮，系统在参照模型上给出可能产生气泡的区域。
13）模流分析的结果输出，菜单栏“Resulate”/“GreatReport”/下一步/输入注解文本内容/下一步选择输出结果/下一步/Generate/输出路径/Slect/是保存文件

坡前温度图

注塑压力图

压降图

质量图

充模时间图

模流方向图

熔接痕与气泡图
三、机构运动仿真设计
1、动模侧装配
1 在右工具箱上单击按钮.打开事先装配的动模座板和垫块垃圾钉（文件名为：ASM002）如图3.1所示

图3.1
2.画如图3.2中所指的轨迹线

图3.2

3.打开事先装配好的顶针机构如图所示

图3.3

4.首先设置【槽】在空白处右击—选中添加集设置【滑动杆】—空白处右击—选中添加集设置【平面】完成如下图的安装。

图3.4

图3.5
5在右工具箱上单击按钮.打开事先安装的支撑板和动模板等等（文件名为：DING）如图3.6所示

图3.6
6.通过匹配、对齐等约束达到完全约束状态如下图所示

图3.7
7. 画如图3.8中所指的轨迹线

图3.8
8. 在右工具箱上单击按钮.打开（文件名为：casing）如图3.9所示

图3.9
9.首先设置【槽】在空白处右击—选中添加集设置【平面】完成如下图的安装。

图3.10

图3.11
10. 画如图3.12中所指的轨迹线

图3.12
11. 在右工具箱上单击按钮.打开事先装配的滑块和侧抽芯等（文件名为HUAGOU1：）如下图

图3.13
12.首先设置【槽】在空白处右击—选中添加集设置【滑动杆】—空白处右击—选中添加集设置【平面】完成如下图的安装。

图3.14

图3.15
2、定模侧装配
1. 在右工具箱上单击按钮.打开事先安装的定模座板和浇口套等（文件名为：）如图3.16所示

图3.16
2. 画如图3.17中所指的轨迹线

图3.17
3.在右工具箱上单击按钮.打开事先安装的推料板和推料镶嵌件等（文件名为：ASM005）如图3.18所示

图3.18
4.首先设置【槽】在空白处右击—选中添加集设置【滑动杆】—空白处右击—选中添加集设置【平面】完成如下图的安装。

图3.19

图3.20
5.在右工具箱上单击按钮.打开事先安装的定模板和型腔嵌件等（文件名为：125）如图3.21所示

图3.21
6.首先设置【槽】在空白处右击—选中添加集设置【滑动杆】—空白处右击—选中添加集设置【平面】完成如下图的装配。

图3.22

图3.23
3、定模侧机构设置
1.伺服电动机定义
打开定模装配在上工具栏中点击应用程序—机构就进入机构设置界面点击如图的按钮设置伺服电动机
a.如图设置定模扳的伺服电动机选择线上的AP0点和曲线末端与曲线。

图3.24

图3.25
b.设置伺服电动机的运转方式如下图。

图3.26
2.同理设置推料板的伺服电动机的参数如下图

图3.27

图3.28

图3.29
3.同理设置推料板和定模板的向上运动的伺服电机不过选择的是滑杆移动的运动轴如图所示

图3.30

图3.31

图3.32

图3.33
4.运动分析定义
点击右工具栏如图图标进入分析定义

图3.34

图3.35
4.运动回放
点击右工具栏如图图标进入回放定义

图3.36

图3.37

图3.38

图3.39
同理设置动模侧的运动参数

四、工艺编程
1、滑块加工工艺

机械加工工艺卡片

零件号
32
零件名称
滑块
材料牌号
T10A

工序号
工序名称

工序内容
机床设备名称及编号
夹具名称及编号
切削工具名称及编号
量具名称及编号
1
备料
矩形板料: 88×54×20mm

2
铣削
铣六面至尺寸80.8×47.2×13.2mm 台阶部分41.5×5.2mm,并铣出20°斜面部分,留0.3mm加工余量
立式铣床
机用平口钳
立铣刀

3
磨
磨六面至尺寸80.2×46.2×12.2mm,台阶部分40.5×4.2mm
平面磨床
矩形电磁吸盘
平行砂轮
对角尺
4
钳工
以底面为基面,找正Ф9mm斜导柱孔、Ф8mm固定孔、Ф4.5mm固定孔

5
钻
钻Ф9mm斜导柱孔到尺寸Ф8.7mm、Ф8mm固定孔到尺寸Ф7.8mm、,Ф4.5mm型芯固定孔到尺寸Ф4.2mm
立式钻床
通用平口钳
直柄麻花钻

6
热处理
保证滑块对面导轨、15°斜面、Ф9mm斜孔淬硬至54-58HRC

7
磨
磨下平面、滑动导轨、两侧面、斜20°面及端面至要求
平面磨床
矩形电磁吸盘
平行砂轮

8
磨
磨Ф9mm斜导柱孔及Ф8mm固定孔、Ф4.5mm型芯固定孔至要求
内圆磨床
精密平口钳
圆柱磨头

9
检验

2、定模板加工工艺

机械加工工艺卡片

零件号
3
零件名称
定模板
材料牌号
45

工序号
工序名称

工序内容
机床设备名称及编号
夹具名称及编号
切削工具名称及编号
量具名称及编号
1
备料
矩形板料: 310×350×35mm

2
铣削
铣六面至尺寸305.5×295.5×30.5mm
立式铣床
机用平口钳
立铣刀

3
磨
磨六面至尺寸300×290×27.1mm
平面磨床
矩形电磁吸盘
平行砂轮
对角尺
4
钳工
以底面为基面,Ф9斜导柱孔、8-Ф35导套孔4-Ф8的孔、并标出中间圆形孔穿丝孔等孔心。以板侧面为基面2-Ф6水线孔、2-M13.16螺钉孔4-M5螺钉孔

5
钻
钻-Ф8的孔,到尺寸；Ф9斜导柱孔;与件4动模板配作，留0.1mm的加工余量。8-Ф35导套孔至Ф34.5;4 –M5钻Ф4.1孔孔深13mm,并攻螺纹深度10mm;再分别钻出侧面2-Ф6水线孔,Ф3穿丝孔
立式钻床
通用平口钳
直柄麻花钻

6
镗
镗出Ф14的斜销阶梯与件4动模板配镗，8-Ф41导套孔,留0.1加工余量
坐标镗床

镗刀

7
线切割
割出160×115mm矩形槽,留0.2mm加工余量
线切割机
机架
钼丝

8
铣削
铣出Ф12×7mm的键槽固定槽深6.5mm及70×40×1mm的导滑槽,侧面留0.1加工余量
立式铣床
机用平口钳
立铣刀

9
热理处
淬火回火至54-58HRc

10
磨
磨上下面及固定槽至要求尺寸精
平面磨床
矩形电磁吸盘
平行砂轮

11
磨
各导柱、斜导柱、中间圆孔、及矩形槽至要求尺寸
内圆磨床
精密平口钳
圆柱磨头

12
检验

3、动模镶件加工工艺

机械加工工艺卡片

零件号
41
零件名称
动模镶件
材料牌号
5CrMnMo

工序号
工序名称

工序内容
机床设备
夹具名称
切削工具
量具名称
1
备料
矩形板料:170×125×55mm

2
铣削
铣六面至尺寸161.5×116.5×46.5mm
立式铣床
机用平口钳
立铣刀

3
磨削
磨六面至尺寸160.3×115.3×45.5mm
平面磨床
矩形电磁吸盘
平行砂轮
对角尺
4
钳工
以底面为基面画线找出推杆孔11-Ф3mm、4-M6的螺钉及5×6.03mm斜顶槽穿丝孔Ф3mm、侧面冷却水孔Ф6的中心

直尺
5
铣削
铣出型芯形状,留0.2mm的加工余量
数控式铣床
机用平口钳
立铣刀(圆弧段刃口)

6
线切割
切割5×6.03mm斜顶槽留0.1加工余量且保证6°尺寸

7
钻
①分别钻出11-Ф3mm到尺寸留出0.2mm的精加工余量，4-M6mm螺钉Ф4.9mm的孔并攻丝深度10mm
②用深孔钻钻Ф6mm的孔,冷却水孔到满足要求， 在用平口钻钻Ф12mm至4mm深度和8-M10钻Ф9mm的孔至深度9mm。

立式钻床
通用平口钳
直柄麻花钻（平口钻）

8
热处理
淬火 回火硬度到54-58HRC

9
磨
磨六面、及型芯到成型尺寸
平面磨床
矩形电磁吸盘
平行砂轮

10
磨
磨11-Ф3mm孔及5×6.03mm斜顶槽到满足要求
内圆磨床
精密平口钳
圆柱磨头

11

对型芯抛光处理

12
检验

4、定模镶件加工工艺

机械加工工艺卡片

零件号
29
零件名称
定模镶件
材料牌号
5CrMnMo

工序号
工序名称

工序内容
机床设备名称及编号
夹具名称及编号
切削工具名称
量具名称及编号
1
备料
矩形板料: 170×125×35mm

3
铣削
铣六面至尺寸：162.5×116.5×26.5mm
立式铣床
机用平口钳
立铣刀

4
磨
磨六面至尺寸160.3×115.3×25.5mm
平面磨床
矩形电磁吸盘
平行砂轮

5
钳工
画线找正浇口的孔心及水线孔Ф6的孔心

6
钻
打穿丝孔Ф0.5mm
立式钻床
通用平口钳
直柄麻花钻（平口钻）

7
铣削
铣出型腔及分流道,并留0.1mm的加工余量
数控式铣床
机用平口钳
(圆鼻刀)

8
线切割
切割浇口并留0.01mm的加工余量
立式钻床
通用平口钳
直柄麻花钻

9
热处理
淬火 回火硬度到54-58HRC

10
磨
磨成型型腔端面及分流道到成型尺寸
平面磨床
矩形电磁吸盘
平行砂轮

11
研磨
浇口到满足要求

12
检验

5、动模板加工工艺

机械加工工艺卡片

零件号
4
零件名称
动模板
材料牌号
45

工序号
工序名称

工序内容
机床设备名称及编号
夹具名称及编号
切削工具名称及编号
量具名称及编号
1
备料
矩形板料: 310×300×70mm

2
铣削
铣六面至尺寸305.5×295.5×65.5mm
立式铣床
机用平口钳
立铣刀
对角尺
3
磨
磨六面至尺寸300×290×60.5mm
平面磨床
矩形电磁吸盘
平行砂轮
对角尺
4
钳工
以底面为基面,找正4-20复位杆孔、4-Ф32限位导柱孔、4-Ф5销孔、4-Ф25导柱孔、4-M14螺纹孔,4-Ф16销孔; 4-Ф8的孔、板侧面2-Ф6水线孔

5
钻
钻4-Ф20的复位杆及4-Ф5销孔,留0.5mm的加工余量;与件5支承板、件8面针板板配作，钻4-Ф32导柱孔至Ф25; 钻4-Ф8的孔至尺寸;4-M14至钻Ф13深15,并攻螺纹深16.3;与件6配作，2-Ф16销孔与件5配作,留0.5mm余量;再分别钻出侧面水道孔和Ф2穿丝孔
立式钻床
通用平口钳
直柄麻花钻

6
镗
与件5支承板、件2推料板配作镗出4-Ф32孔,并镗出阶梯孔Ф28深8
坐标镗床

镗刀

7
铣削
铣削矩形槽,侧面留0.1mm加工余量 底面到尺寸
线切割机
机架
钼丝

8
铣削
铣出导滑槽,及34×14×35mm的键槽留0.3加工余量
立式铣床
机用平口钳
立铣刀

9
线切割
切割5×6.03mm斜顶槽留0.1加工余量且保证6°尺寸

10
热处理
消除应力

11
钳工
找正导滑板8-M5螺钉孔孔心 及11-Ф3.01、并标出斜顶槽5×6.03mm中间孔穿丝孔孔心 孔径Ф2

12
钻
8-M5螺钉孔并攻丝及11-Ф3.01
立式钻床
通用平口钳
直柄麻花钻

13
磨
导滑槽底面,留0.1mm余量
平面磨床
矩形电磁吸盘
平行砂轮

14
磨
磨板的上下面至尺寸,导滑槽至要求尺寸精度
平面磨床
矩形电磁吸盘
平行砂轮

15
磨
各销孔、导柱孔、矩形槽及斜顶槽到尺寸精度
内圆磨床
精密平口钳
圆柱磨头

16
检验

设计总结
大学三年即将过去，学习生涯可能将告一段落.作为模具专业的学生，毕业设计是我们即将迈入社会的个人作业，也是对我们这三年以来学习的一次总结与检验.
经过两个多月的毕业设计忙碌之后，设计最终完成，心理有一种说不出的轻松，设计过程中遇到了许多的问题，在老师及朋友的帮助下予以解决。首先要感谢老师对我的指导和督促，给我指出了正确的设计方向，使我加深了对知识的理解，同时也避免了在设计过程中少走弯路.
通过本次毕业设计收益匪浅。首先，我对模具基本设计步骤以及相关参数的选用、计算及校核有了进一步的加深；其次，本次设计是对我们前面所学的知识的一次巩固与复习过程，使我们对以前所学知识有了更深一步的认识及运用；最后，本次课程设计为我们以后走上工作岗位后的设计工作打下了一定的基础。

参考文献
[1]主编：褚建忠吴治明闫瑞涛《塑料模设计基础及项目实践》
[2]主编：林章辉沈言锦《塑料模课程设计与毕业设计指导》
[3]主编：李燕邓曦明《制造工程工艺基础》
[4]主编：涂序斌《模具制造技术》
[5]主编：钱可强《模具制造技术》
[6]《模具工程》

致谢
在此要感谢老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获。

53