汽车换档盖板注塑模设计毕业答辩稿

汽车换档盖板注塑模设计答辩人：宋世红指导老师：赵龙志专业班级：材料成型及控制工程2009-1班设计流程任务书（设计要求，制件）分析制件制件三维建模模流分析拟定模具结构分模和3D装配模具结构仿真模拟2D装配图绘制编写说明书有倒扣结构，需要斜导柱—侧滑块抽芯及斜顶结构制件分析换档盖板是汽车内饰产品中的一个零部件，多由曲面构成，侧边部分因安装要求设有六个倒扣结构。另外，零件上有圆角过度部分，提高了塑料制品的强度和刚度，增加了制品的机械强度，改善了成型时材料的流动性，也有利于制品的脱模，减少扭歪现象，而且圆角过度部分可以使塑料成型时容易充满型腔，减少了收缩不均。本次设计的制件为汽车换档盖板，材料选用ABS(丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物)斜顶机构，抽芯距较长通过拉伸、扫描、镜像、倒圆角等工具构建主体框架，通过拉伸、扫描、镜像、复制移动、倒圆角等工具构建出其余倒扣结构。零件在造型的时候，首先考虑实用性和可用性，在此基础上再考虑线条的流畅和美观，当然还有比较重要的一点，就是有利于模具的加工和有利于开模。三维建模模流分析—网格划分通过比较选择方案四作为后续分析方案。然后通过模型检查、修复与简化后网格统计显示达到设计要求。方案一全局网格边长为6.5mm，弦高0.1mm；方案二全局网格边长为6.0mm，弦高0.1mm；方案三全局网格边长为5.5mm，弦高0.1mm；方案四全局网格边长为6.0mm，局部网格边长5mm，弦高0.1mm。浇口位置分析方案一方案二方案三方案一：单浇口设计；方案二：双浇口设计；方案三：三浇口设计。设置分析序列为浇口位置，工艺设置采用默认，双击开始分析，分析完成后，查看分析结果，如下图所示，分析结果表示制件的蓝色区域为较佳浇口位置，尤以图中所确定浇口位置为最佳快速充填、成型窗口分析方案一熔接痕方案二熔接痕方案三熔接痕方案一成型质量方案二成型质量方案三成型质量由于通过快速充填分析无法得出优选方案，所以需进行成型窗口分析后再选择较优方案。从下图可看出方案二成型质量要比方案一好很多，而方案三成型质量和方案二相差不大。方案一注射时间方案二注射时间方案三注射时间方案一最大压力降方案二最大压力降方案三最大压力降方案一的首选区域范围要比方案二宽，但相差不大，而方案二的首选区域范围要比方案三宽许多。方案一最大压力降为32.5MPa，方案二最大压力降为17.5MPa，方案三最大压力降为15.5MPa，均较小且满足要求。快速充填、成型窗口分析方案一流动前沿温度方案二流动前沿温度方案三流动前沿温度方案一最大剪切速率方案二最大剪切速率方案三最大剪切速率方案一最低流动前沿温度为205℃，最大剪切速率为514.5/s，方案二最低流动前沿温度为207℃，最大剪切速率为467.4/s，方案三最低流动前沿温度为210℃，最大剪切速率为407.6/s，三个方案的流动前沿温度下降都不超过20℃，最大剪切速率小于材料许可最大剪切速率50000/s。满足要求。快速充填、成型窗口分析方案一最大剪切应力方案二最大剪切应力方案三最大剪切应力通过综合分析以上快速充填和成型窗口的分析结果，方案二各项指标都较良好，均满足要求，所以选择有少量熔接痕、具有较好成型质量、首选成型区域较宽的方案二作为后续分析的优选方案。取模具温度为75℃，熔体温度为218℃，注射时间取2.5s。方案一最大剪切应力为0.215MPa，方案二最大剪切应力为0.2MPa，方案三最大剪切应力为0.17MPa，均小于材料许可最大剪切应力0.3MPa。快速充填、成型窗口分析浇注系统及充填分析如果采用一模四腔的布局，生产效率较高，侧浇口去除方便，但也因采用一模四腔的布局，使得其内侧抽芯变得较为复杂。通过充填时间分布图，由图可知制件充填末端均在2.995s到3.1s间充填完成，流动基本均衡。由注射位置处注射压力XY图及锁模力XY图，分别可知：最大注射压力为74.91MPa，最大锁模力为257.1吨。浇注系统及充填分析方案一4回路、IPC：30s、冷却液65℃方案二6回路、IPC：30s、冷却液65℃方案三5回路、IPC：自动、冷却液65℃方案四6回路、IPC：自动、冷却液70℃冷却系统分析及优化方案三方案四方案一方案二从分析日志结果来看，方案一冷却介质温升为2.3℃，方案二冷却介质温升为1.6℃，方案三冷却介质温升为1.2℃，方案四冷却介质温升为0.7℃，方案三、四均远低于2-3℃；方案一的型腔表面温度最大值91.0℃，平均值75.5℃，方案二型腔表面温度最大值89.9℃，平均值74.4℃，方案三的型腔表面温度最大值85.4℃，平均值71.8℃，方案四型腔表面温度最大值89.1℃，平均值74.9℃，均比方案一要低。从这几方面看方案三和方案四略优。冷却系统分析及优化方案三方案四经过分析比较选择方案三作为优选方案从回路管壁温度看：方案一最高为67.9℃，超出冷却液入口温度2.9℃；方案二最高为67.03℃，超出冷却液入口温度2.03℃；方案三最高为66.65℃，超出冷却液入口温度1.65℃；方案四最高为71.01℃，超出冷却液入口温度1.01℃，均远低于5℃。方案三、四略低与方案一、二。冷却系统分析及优化从达到顶出温度的时间来看：方案一最长为101.2s，方案二最长为86.59s，方案三最长为69.49s，方案四最长为73.09s，方案三达到顶出温度的时间远少于方案一、二、四。冷却系统分析及优化从达到顶出温度的时间来看：方案一最长为101.2s，方案二最长为86.59s，方案三最长为69.49s，方案四最长为73.09s，方案三达到顶出温度的时间远少于方案一、二、四。冷却系统分析及优化从制品最高温度来看：方案一制品最高温度为137.6℃，方案二制品最高温度为136.1℃，方案三制品最高温度为96.64℃，方案四制品最高温度为93.84℃，方案三、四远低于方案一、二，但方案三、四相差不大，且超过了顶出温度。冷却系统分析及优化查看制件厚度方向温度曲线，从选择的几个位置来看方案一、二内外温差均在10℃左右；方案三内外温差略低于方案四，且在4℃以内。冷却系统分析及优化模具表面温度如图所示，方案一、二模具表面温度不在目标模温上下10℃内，方案三、四模具表面温度在目标模温上下10℃内且相差不大，达到要求的效果。综合以上分析并结合模架结构可以得出，方案三即5回路、IPC：自动、冷却液65℃，从模具温度、温度曲线制品XY图、冷却液介质温度、管壁温度，制品最高温度等各项指标来看，均满足要求，制件冷却较均匀，可作为最终优选方案。冷却系统分析及优化保压分析及优化优化前体积收缩率3.189%优化后体积收缩率1.530%保压优化曲线由图可见经过优化后制件主体的体积收缩率从-0.57%到1.53%变化，绝大部分体积收缩率在0.6%到1.45%之间，在2%以内，基本达到保压要求。翘曲分析及优化优化优化前变形0.543%进行保压曲线的调整：先10s的80Mpa压力保压，而后经过9s逐步降至60Mpa保压，再经过10s逐步降至0，再次分析，其总变形量最大0.5349mm，主要发生在x方向（0.4698mm），相比原始方案有所下降。优化后变形0.53%调整后的保压曲线翘曲分析及优化优化塑件体积：V塑=67.9cm3，塑件质量：m塑=71.3g。由于本模具采用一模四腔的结构，取浇注系统的质量为塑件质量的80％，则：V总=488.86cm3，总质量m总=513.36g。模具设计时，塑件成型所需的塑料熔体的总容量或质量需在注射机额定注射80%内。由此可得注射机所需体积最小为：488.86/80%=611.1cm3，所需最小注塑量为：513.36/80%=642g。根据注射量查《塑料模具设计指导》初选用XS-ZY-1000注塑机，经过最大注射量、注射压力、锁模力、开模行程校核后符合本模具设计要求。注塑机型号SZ-1000/300螺杆直径（mm）85喷嘴前端孔径（mm）7.5最大理论注射量cm31000注射压力（Mpa）121注射时间（S）4模板行程（mm）700最大模厚（mm）700最小模厚（mm）300XS-ZY-1000注塑机技术参数注塑机选择分型面确定主分型面侧滑块分型面斜顶抽芯分型面分型效果注射模的浇注系统是塑料熔体从注射机的喷嘴进入模具开始到型腔为止所流经的通道。它直接关系到成型的难易和制品的质量。它的作用是将熔体平稳、有序地引入模具型腔，并在填充和固化定型过程中，将型腔内气体顺利排出，且将压力传递到型腔的各个部位，以获得组织致密，外形清晰，表面光洁和尺寸稳定的塑件。浇注系统是由主流道、分流道、浇口、冷料穴等组成。浇注系统—主流道设计直浇型主流道的基本结构和安装形式1-注塑机喷嘴2-定位圈3-浇口套4-定模座板分流道为主流道和浇口之间的流动通道。一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，以减少压力损失、热量损失和流道凝料。常用的分流道截面有圆形、梯形、U形和六角形等，不同截面形状的分流道的效率及性能如下图所示。本设计分流道截面设计成圆形截面，且热量损失与压力损失均不大，为常用形式。通过模流分析建议使用双浇口，并且可得到最佳浇口的位置范围，由于采用一模四腔，可采用侧浇口。浇注系统—分流道及浇口设计不同截面形状的分流道的效率及性能排气系统设计一般有以下几种排气方式：（1）排气槽排气；（2）分型面排气；（3）拼镶件缝隙排气；（4）顶针间隙排气；（5）粉末烧结合金块排气；（6）排气井排气；（7）强制性排气；（8）用透气钢排气。本塑件是小型塑件，结合塑件特点，采用分型面排气和顶针间隙排气方式足以排气，因而不采用其他排气方式。导向、定位机构设计导向机构部分分为动模与定模之间的导向和推出机构的导向两类。前者是保证动模和定模在合模时准确对合，以保证塑件形状和尺寸的精确度；后者是避免顶出过程中推出板歪斜而设置的。为了确保动、定模之间的正确导向与定位，需要在动、定模部分采用导柱、导套或在动、定模部分设置互相吻合的内外锥面导向。推出机构的导向通常由推板导柱和推板导套所组成。排气系统、导向、定位及推出机构设计推出机构设计推出机构是指模具分型后将塑件从模具中推出的装置。一般情况下，推出机构由推杆、复位杆、推杆固定板、推板、主流道拉料杆及推板导柱和推板导套等组成。塑件上的侧向如有凹凸形状及孔或凸台，就需要有侧向的凸模或成型块来成型。在塑件被推出之前，必须先抽出侧向凸模(侧向型芯)或侧向成型块，然后方能顺利脱模。带动侧向凸模或侧向成型块移动的机构称为侧向分型与抽芯机构。斜导柱侧向分型与抽芯机构设计一般零件侧抽芯的原理图斜顶机构设计斜顶机构是常见的侧向抽芯机构之一，常用于制品内侧面存在凹槽、凸起或侧孔的结构，强行推出会损坏制品的场合。从斜顶机构的定义来看，斜顶机构是一种抽芯机构，只是它的动作完成是由模具的推出系统来完成的。一般来说，在产品的内表面有倒扣结构，产品周围用于抽芯机构的空间比较小时可优先考虑采用斜顶机构。斜顶结构冷却系统设计模具冷却系统的设置对塑件的尺寸精度、形状精度、表面质量和力学性能有重要的影响，故合理的设置冷却系统有重要的意义。温度调节对塑件质量的影响：为了满足注塑工艺对模具的温度要求，必须对模具的温度进行控制，所以模具常常设有冷却或加热的温度调节系统。冷却系统一般在模具上开设冷却水道，加热系统则在模具内部或四周安装加热元件。设计初期为了解决由于模具排列紧密以及有导柱上下镶件产生的干涉问题，通过调整水路布置，最后定下水路的设计如下图所示。换档盖板注塑模开模状态（去除上模板）模架装配设计模具工作原理：开模时，注射机开合模系统带动动模部分后移，上模板与剥料板分离,使二级分流道从制品断开。然后动模继续运动，滑块在斜导柱的导向作用下作水平与垂直运动,等运动到限定距离即滑块和塑件完全脱开时，凸模固定板拉动限位杆，限位杆带动剥料板使流道的料脱出。然后凸模继续运动，使凸模与凹模分开。最后在注塑机的顶出作用下，推动推板，使推杆与斜顶一起向上运动,顶出制品，取出制件。在注塑机的带动下，复位杆使推杆与推杆