毕业设计说明书.docx

毕业设计说明书.docx

《毕业设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计说明书.docx（81页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

毕业设计说明书

唐山学院

毕业设计

设计题目：

基于Pro/E的摩托车车架护罩注射模具设计

系别：

机电工程系

班级：

06机对本

姓　　名：

杨中兰

指导教师：

王建玲

2010年6月12日

基于Pro/E的摩托车车架护罩注射模具设计

摘要

本设计以摩托车车架护罩为研究对象，利用Pro/E软件对摩托车车架护罩注塑模具进行了分析设计，内容主要包括注塑件的三维造型，模具的三维造型，模具的二维装配图，护罩注塑模具型腔加工工艺等。

在模具结构设计中，主要涉及了分型面的确定、主流道、分流道的设计及浇口的的选择、温度调节系统、顶出系统的设计及斜向抽芯机构的设计等。

考虑到塑件本身的特点，本设计采用单分型面潜伏式浇口斜导柱侧向抽芯机构，使设计合理，可靠。

并详细介绍了模具的设计过程。

关键词：

摩托车车架护罩注塑模具Pro/E单分型面潜伏浇口

TheDesignofInjectionMoldforFrameProtectorofMotorcycleBasedonPro/E

Abstract

ThepaperisthedesignofinjectionmoldforframeprotectorofmotorcyclebasedonPro/E.Thecontentmainlyincludesthedesignofthree-dimensionalshapeofplasticspartsandmold,thedrawingoftwo-dimensionalmoldassemblyandthemakingofprocessforthecavity.Inthisdesign,thekeyisthedeterminationofmoldstructure,includingthechoiceofpartingsurface,thedesignofthemainstreamchannelandbranchrunnerandthechoiceofgate,thetemperaturecontrolsystem,pushingandsidecore-pullingmechanism.Latent-typegate,onepartingsurface,andslantedguidepillarcore_pullingstructureareadoptedtomakethedesignmorereasonableandreliableaccordingtothecharacteristicoftheplasticsparts.Andthereisadetailedintroductiontothedesignprocess.

Keywords:

frameprotectorofmotorcycle；injectionmold；Pro/E;onepartingsurface；Latent-typegate

1引言

1.1国内对模具的研究现状及发展前景

模具工业是高新技术产业的一个组成部分，也是高新技术产业化的重要领域。

模具被誉为“百业之首，工业之母”，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志[1]。

在二十世纪九十年代之前，我国模具发展情况并不理想。

自1997年以来，国家又相继把模具及加工技术和设备列入“国家重点”鼓励发展的产业，并进行大力扶持。

在我国加入WTO后，被欧美等发达国家誉为“磁力工业”的模具工业，有一些国家将制造业向我国转移，模具工业正面临空前的发展机遇。

一是汽车模具二是电子和通讯模具。

三是家电模具四是建材、医药、厨卫器械我国已成为模具生产和消费大国，世界模具生产中心也正在向我国转移。

但是，目前我国模具行业发展中仍存在很多不完善的地方，需要继续加以改进。

具体表现为：

技术含量低的模具已供过于求，而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应国民经济发展的需要，诸如精密、复杂的冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等高档模具仍有很大一部分依靠进口[2]。

我国模具行业迅速与国际接轨，模具技术水平发展很快，成为斐然，但面临的问题也是严峻的，尽管国内模具生产设备水平逐步与国内接近，然而我国模具水平与国内模具水平的差距依然不容小觑[3]。

近年来，中国模具工业以年均20％的速度持续快速增长。

截止2006年年底，中国模具销售额达720亿元，跃居世界第三。

随着塑料工业的不断发展，塑料模具占模具总量的比例逐渐提高。

同时塑料模具的发展潜力是不可低估的。

塑料模具将朝着大型化、高精密度、多功能复合型的技术方向发展。

据模具行业专家罗指出，模具行业发展最关键的是用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平。

目前，CAD／CAE／CAM技术、快速模型制造技术在模具工业中的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。

实践证明，采用模具CAD／CAE技术是缩短模具设计与制造周期、提高生产效率、提高产品质量、降低原材料损耗的的有效途径[4]。

据有关方面预测，模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高[5]。

1.2选课题的背景及意义

中国摩托车工业发展迅猛，摩托车开始成为生产经营的轻便装备和生活休闲的消费品。

摩托车的产销量以每年10%左右的速度稳步上升。

我国已成为世界上摩托车生产大国。

但是在其中也存在着很大的问题，技术的先进性，质量的可靠优质性，利润的最大性等。

面对这些问题，我们更需要注重自主产品的开发，加快促进产品和产业升级，转变发展模式，才能提高我国摩托车制造业的水平。

我国汽车、摩托车市场竞争逐渐白热化，十几年、几十年不变的型号车将被淘汰出局除追求其性能更为完善、配制更为优良外，对车辆外观也将有更高愿望。

汽车、摩托车只有不问断地推出新产品、新型号才能适应购买者胃口[6]。

在此基础上我们要跟上换代的步伐，选择本设计课题也在做些改进。

在模具设计中，采用Pro／E软件可以进行产品造型、模具设计、注射模拟到模具加工。

通过模拟仿真对模具型腔的设计进行检验，可将问题发现于正式生产前，大大缩短制模时间，提高模具加工精度[7]。

基于上述问题的研究，本文提出了在摩托车车架护罩模具设计中，我们要充分发挥Pro/E软件的强大功能，就可以为我们设计的各个环节节省大量的时间，同时使所设计模具结构更加合理。

因此我们要更好的利用此软件，深化设计过程，将我们的设计和模具做到最优化，为我们以后的工作打下一个良好的基础。

1.3注塑模具发展的影响因素

在我国大型多型腔精密注塑模虽已能生产，但总体技术水平不高，与国外先进国家相比，仍有很大差距，特别是模具寿命低的问题非常突出。

影响模具寿命的因素较多，但模具材料是重要因素，高寿命模具离不开优质模具材料。

我国模具虽然有很大的进步和市场，但也有不足的地方：

一是规模偏小，二是技术偏低，三是涉及领域狭窄，四是对相关行业影响带动能力不大。

国内模具企业传统的制造方法一般是大至型芯、型腔，小至一个螺钉独要自己设计生产，结果造成阵线过长，批量太少，既浪费了精力和资源，也无法保证在每一个环节都能拥有高级专业化水准。

现代模具技术的发展，在很大程度上依赖于模具标准化、优质模具材料的研究、先进的设计与制造技术、专用的机床设备，更重要的是生产技术的管理等。

1.4本设计的主要内容

基于以上分析本文提出了基于Pro/E的摩托车车架护罩注射模模具设计，主要设计内容如下：

（1）利用Pro/E软件对于摩托车车架护罩进行三维造型。

（2）进行注塑模具的设计以及模具的三维造型。

（3）生成二维模具装配图。

（4）制定摩托车车架护盖注塑模具凸凹模加工工艺。

2零件的三维造型

基于Pro/E软件设计塑料模具，可使模具的设计制造周期大大缩短，而且模具的设计与制造都是建立在一个系统的几何模型之上，保证了模具数据的统一性与正确性。

随着CAD/CAM技术的进一步推广应用及数控加工机床的普及，这种设计制造工艺路线一定会越来越显示其优越性，并背更广泛的应用于模具制造领域。

利用Pro/E软件还可以对已设计成的模具开模情况及是否干涉等情况进行分析研究，以便在模具投入制造之前就发现存在的设计问题，并有目的的进行改进设计，减少设计失误造成的不必要损失

2.1关于Pro/E软件的简单介绍

Pro/ENGINEER（简称Pro/E）是美国参数技术公司（PTC）推出的新一代CAD/CAM/CAE软件设计系统，它具有强大的功能，成为了当今世界最为流行的CAD软件之一，它集零件设计、产品装配、模具开发、NC加工、钣金设计、铸造件设计、造型设计、反求工程、自动测量、机构设计、仿真、应力分析、产品数据库管理、协同设计开发等功能于一体。

Pro/E在企业制造三维设计中占有及其重要的地位，被广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子、电器及消费品行业。

◆典型的参数化设置理念

◆完全关联性

◆交互式的曲面设计

◆完美的图像渲染效果

◆改善了对CAD环境的管理

基础模块包括：

⏹草绘模块：

主要进行草图设计，平面轮廓、曲线、点及线架构建

⏹零件模块：

产品零部件实体设计创建

⏹绘图模块：

生成产品零件工程制图、产品装配图

⏹组合模块：

进行产品的装配、运动仿真及进行零部件间的干涉分析

2.2塑件的造型

本设计是基于Pro/E对摩托车车架护盖塑料模具进行设计，在开始设计前要对塑件进行调研和测量，通过调研和测量收集数据进行产品工艺性分析。

为后续造型做准备。

本塑件最基本的是由各个曲面所组成，每个曲面由无数个点连成线最后生成面，每个面之间又存在着紧密的连接，面与面之间圆滑过渡。

难点就存在这，造型时由于线与线之间不是圆滑过渡，在生成面就会产生尖点，在最后加厚时会出现很多问题。

因此在造型时要注意每一个细节，每个点。

由于塑件本身不是规则的面，几乎都是曲面，另外基准面很少，只能选一个比较平的底面作为基准面，以此作为基准，进行各个面的造型。

在造型过程中特别注意线与线之间的连接，如果两条线不连接在使用边界混合工具时，会出现菜单管理器，诊断失败。

出现错误，问题很多所以在画图中会慢慢找规律，找错误，找原因多看故障排除器。

因为塑件本身是一个整体，只有在造完各个曲面合并之后才可以加厚，如果单个平面一个一个的加厚，就会存在在各个面的交线出出现缺口。

所以只有当所有的面都造完之后才可以统一加厚。

在加厚中有点转折处或几条线的交点处也不能加厚。

因此在前面所说的要注意每一个点每一条线。

这样才可以把面造好、把型造好。

如下图2-1所示塑件的三维造型

图2-1摩托车车架护盖三维图

2.3分析塑件的设计模型

在PE中有个塑料顾问，用于塑料在型腔内注射成形分析，使设计人员能够了解塑料在型腔内的填充情况，为选择合适的浇口的位置提供依据。

用塑料顾问可以对塑件分析合适的成形条件、分析浇口位置、分析塑料流动、分析可能由于冷却时间不同而产生的翘曲变形及分析缩痕。

2.3.1浇口位置分析及塑料填充分析

PE中的塑料顾问可以对浇口位置进行分析，一般确认最合适的浇口位置。

分析结果如下图所示，红色区域是最不适合的位置，蓝色区域是最合适的位置，所以根据分析本设计选择了试图中箭头所指的位置。

也是在模具中潜伏式浇口所在的位置。

如图2-2所示

图2-2浇口位置分析

塑件填充分析结果如图2-3

其中需要说明的是：

系统将用红、黄、绿色在被分析模型的表面上分别表示质量最差、质量一般和质量最好的部分，可根据工作区右侧的颜色对照来判断。

本设计模型的表面全以绿色显示，表明没有塑料填充的缺陷。

图2-3塑料填充分析

2.3.2冷却质量分析及缩痕分析

塑料顾问会计算模型各个部分的完全冷却时间，预测由于冷却速度不同而产生缺陷的。

分析结果将在系统分析后，在工作区域显示分析结果，将用红、黄、绿色在该模型的表面分别表示质量最差（发生变形）、质量一般、质量最好的部分，冷却质量分析如图2-4所示。

缩痕主要是因为塑料材料在冷却过程中冷凝收缩而造成的。

在模型中会相应的显示出熔接痕和气泡。

熔接痕和气泡的多少、位置会直接影响产品的质量和外观。

缩痕分析如图2-5所示。

图2-4冷却质量分析

图2-5缩痕分析图

3模具设计

3.1塑件摩托车车架护罩分析及塑件选用材料的分析

3.1.1塑件摩托车车架护罩分析

图3-1摩托车车架护罩塑件图

塑件为摩托车车架护罩，如图3-1所示。

这种护罩在日常生活中广泛应用，如在电动车上也应用广泛，它的作用主要对摩托车车架起防护作用另外它的外形根据不同点需要做成不同大小，外观。

摩托车车架护罩要求平面光滑，表面不能出现滞留、翘曲等缺陷。

车架护罩的总体尺寸为长X宽X高为426mm×215mm×60mm，材料为ABS，厚度为2mm，摩托车车架护罩表面品质要求很高，总体上应保证以下要求：

熔体的流动平衡性；较高的表面品质；较好的产品强度。

塑件最大的一个特点就是该件由多个曲面组成，每个曲面之间是圆滑过渡连接。

由于是曲面，因此必定有曲线，这些曲面是由数个点组成，由点生产线，进而在生成面。

这就存在一个问题就每个点的数据不便于测量，就会造成取得这些点的数据有些困难，这里就需要用到三坐标测量机，但是有的地方还是不便测量，这就造成塑件实体跟用仪器或游标卡尺等测量器械所得到的尺寸存在误差。

另外这个塑件不规则，斜度很多，角度不好确定，因为是曲面，有些地方的曲率不好确定，所以在做设计造型时尽量使曲线圆滑，避免曲线连接有尖点出现，这样会造成在构建曲面时会不光滑、曲面僵硬，给人一种很不舒服的感觉，所以这个塑件最大特点就是要把塑件的曲面做的光滑，圆润，也为分模，做凸凹模带来方便，如果塑件造型不好会为后期工作造成很大的麻烦。

在塑件上采用一个突出的卡头，这个卡头的作用很大，在塑件制造好后，会利用这个卡头与摩托车车架上面的孔连接，直接卡到摩托车上面。

在这里卡头的作用很重要，所以必须有这个卡头，但有一点需要注意就是，这个卡头的成型需要有有个型芯对它进行成型，但不能直接分型，需要对这个卡头侧向抽芯，所以选斜导柱与斜滑块把它抽出，而后整个塑件才能分型。

塑件表面光滑，所选浇口就要注意，由于潜伏浇口不影响塑件外观，所以选潜伏式浇口。

3.1.2塑件选材分析

本设计塑件为摩托车车架护罩，选用材料为ABS。

因为ABS有以下性能：

（1）一般性能

ABS是一种综合性能十分良好的树脂，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.4%～0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%～0.4%，而且绝少出现塑后收缩。

（2）力学性能

ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用。

即使ABS制品被破坏，也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。

ABS的耐磨性能优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。

ABS的蠕变性比PSF及PC大，但比PA和POM小。

ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。

ABS的力学性能受温度的影响较大。

（3）热学性能

ABS属于无定形聚合物，无明显熔点；熔体粘度较高，流动性差；热稳定不太好，耐候性较差，紫外线可使变色；热变形温度为70—107℃，制品经退火处理后还可提高10℃左右。

对温度，剪切速率都比较敏感；ABS在-40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40℃到80℃的温度范围内长期使用。

（4）电学性能

ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。

（5）环境性能

ABS不受水、无机盐、碱醇类和烃类溶剂及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。

ABS的耐候性差，在紫外线的作用下易产生降解，置于户外半年后，冲击强度下降一半。

这种材料是一种常用的具有良好的综合力学性能的工程材料。

塑料为无定型料，一般不透明。

无毒、无味，成型塑件的表面有较好的光泽。

具有良好的机械强度，特别是抗冲击强度高。

还具有一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电性能。

采用ABS制作塑料外壳及经济且实惠。

3.2塑件的工艺性要求

3.2.1塑件壁厚

塑件的壁厚主要取决与塑件的使用条件，但壁厚的大小对塑料成型影响很大，壁厚过小则成型时流动阻力大，对大型复杂塑件就难以充满型腔，而且不能保证塑件的强度和刚度；壁厚过大则浪费原料，增加塑件的成本，而且会增加成型时间和冷却时间，降低生产率，还容易生产气泡、缩孔等缺陷，因此塑件壁厚必须合理选择。

壁厚大小主要与塑料品种、塑件大小以及成型工艺条件等因素有关。

此塑件材料为ABS属于热塑性塑料，壁厚一般不小于0.6-0.9mm，本设计选壁厚为2mm。

因为如果壁厚选择不合理，会造成塑件的一些缺陷。

3.2.2脱模斜度

由于塑件冷却后产生收缩，会紧紧地抱住模具型芯、型腔中凸出的部分，为了使塑件易于从模具内脱出，在设计时必须保证塑件的内外壁具有足够的脱模斜度。

脱模斜度与塑料的品种、塑件的形状及模具的结构等有关，ABS的脱模斜度为40´-1°30´。

若干塑件脱模斜度的参考如表3-1所示。

制件的材料

聚酰胺（增强）

聚酰胺（增强）

聚甲基丙烯酸甲酯

聚苯乙烯

凹模

20′～40′

20′～50′

35′～1°30′

35′～1°30′

凸模

25′～40′

20′～40′

30′～1°

30′～1°

制件的材料

聚苯乙烯

聚碳酸酯

聚乙烯

ABS塑料

凹模

35′～1°30′

35′～1°

20′～45′

40′～1°20′

凸模

30′～1°

30′～50′

25′～45′

35′～1°

表3-1塑件常用的脱模斜度

综合以上分析，结合本塑件自身特点，脱模斜度采用1°。

3.2.3塑件尺寸精度

影响塑件尺寸精度的因素很多如模具直接有关原因、塑料成型工艺、成型后时效有关原因。

目前，我国一些工厂的经验是，当塑件的基本尺寸小于80mm，或50-120mm之间，模具成型部件的尺寸公差的1/4-1/3，当塑件的基本尺寸在120-500mm时，模具成型部件的尺寸公差取塑件公差的1/9-1/8，该塑件基本尺寸达到426mm，则取1/8。

3.2.4塑件表面质量

塑件的表面质量包括表面粗糙度和表观质量。

塑件表面粗糙度的高低主要与模具型腔的表面粗糙度有关。

一般来说，模具表面粗糙度数值要比塑件低1～2级。

塑件的表面粗糙度Ra一般为0.02～1.25μm。

模具在使用过程中，由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大，所以应随时给予抛光复原。

透明塑件要求型腔和型芯的表面粗糙度相同，而不透明塑件则根据使用情况来决定它们的表面粗糙度。

本设计中，塑件表面粗糙度采用的是0.8的粗糙度。

塑件的表观质量指的是塑件成型后的表观缺陷状态，如常见的缺料、溢料、飞边、凹陷、气孔、熔接痕、银纹、斑纹、翘曲和收缩、尺寸得不稳定等。

它是由于塑件成型工艺条件、塑件成型原材料的选择、模具总体设计等多种因素造成的。

3.2.5塑件尺寸公差

塑件的尺寸精度一般是根据使用要求确定的，但还必须充分考虑塑料的性能及成型工艺的特点，该塑件ABS采用一般精度等级4级。

表3-2塑件精度等级的选用

类别

塑料名称

建议采用的精度等级

高精度

一般精度

低精度

1

聚苯乙烯

ABS

聚甲基丙烯酸甲酯

聚碳酸酯

聚砜

聚丙醚

酚醛塑料粉

氨基塑料

30%玻璃纤维增强塑料

3

4

5

6

4

5

6

7

5

6

7

8

2

聚酰胺6、66、610、9、1010

氯化聚醚

聚氯乙烯（硬）

3

聚甲醛

聚丙烯

聚乙烯（高密度）

4

聚氯乙烯（软）

聚乙烯（低密度）

3.3注射机的选择

注射模具是安装在注射机上使用的。

在设计模具时，除了考虑注射成型工艺过程外，还要考虑注射机的有关技术参数，才能生产出合格的塑料制件。

注塑机又叫注射成型机，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种。

注射机按塑料在料筒中的塑化方式分，又可以分为柱塞式注射机和螺杆式注射机。

是用于使热塑性塑料或热固性塑料经加热熔融，并施加一定压力，使高温熔体充入模具，经冷却和固化而制成的有一定几何形状和尺寸精度的塑料制品的重要成型设备。

3.3.1塑件的体积和质量

该塑件的材料取的是ABS。

查手册[12]和产品说明得知其密度为1.02～1.16g/cm3，收缩率为0.3%—0.8%。

取其密度为1.05g/cm3,平均收缩率为0.55%。

使用Pro/E软件画出塑件三维图如图3-2所示，则自动计算出塑件的体积，V1=169.41cm3，M1=177.88g。

图3-2塑件图

3.3.2注射机的选择

从模具设计角度考虑，需了解注射机技术规范的主要项目有：

最大注射量、最大注射压力、最大锁模力，模具安装尺寸及开模行程等。

型腔数目的确定：

为了使模具与注塑机相匹配以提高生产率和经济性，并保证塑件精度，模具设计时应合理确定型腔数目,型腔数目的确定通常有下面四种方法:

1.按注射机的最大注射量确定型腔数量n；2.按注射机的额定锁模力确定型腔数；3.按制品的精度要求确定型腔数；4.按经济性确定型腔数。

本设计的产品批量大要求100000件，本设计采用第四种方法来确定型腔数目。

确定型腔数目为一模两腔。

计算注射模一次成型的塑件体积和重量

V1=169.41

，M1=177.88g；V2=90.7（估算）

根据公式：

估算V=V1×2+V2=169.41×2+90.7=429.54cm3

MS=177.88×2+90.7×1.05=450.99g

式中V——一次浇注所需总的塑料体积；

V1——单个塑件地体积；

V2——浇注系统的体积；

MS——一次浇筑所需总的塑料质量；

M1——单个塑件的质量；

M2——浇注系统内的塑料质量。

根据估算的一次成型塑料重量和塑件外形尺寸在投影面积上的大小，选用注射机XS-ZY-4000（XS-ZY-4000表示注射机在无模具对空注射时的最大注射容量不低于4000cm3的螺杆式（Y）塑料（S）注射（Z）成型（X）机。

3.4确定分型面

模具上用于取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面通称为分型面。

分型面对塑件表面质量，尺寸精度和形状精度,脱模，型腔型芯结构和排气以及进料浇口和模具制造都有着直接影响。

因此在选择和确定分型面时，应全面分析、比较和考虑，选定较为有利的方案。

分型面确定的要点如下：

（1）应选在制品的最大外形尺寸之处，否则，制品无法脱模。

同时还应选在能使制品留在动模之处，有利于脱模。

（2）不能影响制品外观，尤其是对表面质量有要求的制品。

（3）便于浇口进料，利于成型，易于排气。

（4）利于型腔加工，从而使制品的精度易于得到保证。

（5）有助于避免侧抽芯或便于侧抽芯；利于型腔或型芯结构的装卸保证其强度。

本设计选塑件的分型面在塑件的四周边缘处，沿塑件边缘最大轮廓处。

分型面如下图3-3所示：

图3-3分型面示意图

3.5成型零部件工作尺寸计算

在注射成型的过程中，型腔承受塑料熔体的高压作用，因此模具型腔应该有足够的强度。