《模具设计训练》课程设计教学大纲.docx

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《模具设计训练》课程设计教学大纲

《模具设计训练》课程设计教学大纲

工程训练中心编

2011年11月24日

适用专业

层次

总学时

学分

课程性质

实验类型

材料成型及控制工程和相关专业

本科

120

6

实践教学课程

专业基础技能

先修课程

高等数学、材料科学基础、理论力学、材料力学、材料成型基础基础、金属工艺学、机械制图、高分子材料、材料成型技术基础、工程材料及热处理

一．实验名称：

冷冲模课程设计训练

学时分配：

60学时

（一）课程的地位和作用

1地位和作用

《冲压模具设计与制造》是模具设计与制造专业的一门主干专业技术课，也是制造类其它专业的一门重要选修课。

它是一门将冲压成形加工原理、冲压设备、冲压工艺、冲模设计与冲模制造有机融合，综合性和实践性较强的课程。

本课程的主要任务是分析各类冲压成形的变形规律，认识典型冲压成形工艺方法、模具结构和模具制造方法与手段，掌握冲压工艺与模具设计方法、冲压模具制造工艺编制方法。

2完成培养方案中哪项基本素质要求和业务培养要求

培养学生较好地掌握控制理论、自动控制系统、计算机控制技术方面的知识与技能，获得较好的控制系统分析、设计及系统开发方面的工程实践训练。

（二）课程的目的和任务

冷冲模具课程设计是在冷冲模具设计理论教学之后进行的实践性教学环节。

其目的是：

1、综合运用本专业所学课程的理论和实践知识，对学生进行一次冷冲压模具课程设计工作的实际训练，从而培养和提高独立工作的能力。

2、巩固和扩充冷冲压模具课程所学内容，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤。

3、掌握冷冲压模具设计的基本技能，如冲压工艺性分析，冲压工艺方案论证，冲压工艺计算，收集和查阅设计资料，绘图及编写设计技术文件等。

（三）教学内容与要求

鉴于目前学生的实际情况，课程设计将分组进行，4－8人为一组，设计时一组共用一个题目.

1.冷冲模装配图

冷冲模装配图用以表明冲模结构、工作原理、组成冲模的全部零件及其相互位置和装配的关系。

一般情况下，冷冲模装配图用主视图和俯视图表示，若还不能表达清楚时，再增加其他视图。

一般按1：

1的比例绘制。

冷冲模装配图上要标明必要的尺寸和技术要求。

2．冲模零件图

课程设计要求绘制工作零件（凹、凸模）图。

零件图的绘制和标注应符合制图标准。

要注明全部尺寸，公差配合，形位公差，表面粗糙度，材料，热处理要求及其他技术要求。

对凸、凹模配作加工时，凸、凹模零件图应按配作加工的标注方法绘制和标注。

3．课程设计说明书

设计者除用工艺文件和图样表达自己的设计结果外，还必须编写设计说明书，用以阐明自己的设计观点，方案的优劣，依据和过程。

其主要内容有：

设计任务书及制件产品图

序言

制件的工艺性分析

冲压工艺方案的确定

冲模类型及结构形式的确定

排样设计及材料利用率计算

冲压力及压力中心的计算

冲压设备类型及规格的选择

凸凹模外形尺寸的设计与计算

凸凹模刃口尺寸的计算

模具其他零件的选用或设计

其他要说明的问题

主要参考文献目录

以上内容需提供纸质、电子两份文档，纸质文档打印成册、装订后，装入文件袋。

（四）阶段划分及组织管理

一）、冷冲模设计步骤

1．明确设计任务，收集有关设计资料

2．冲压工艺性分析

3．拟定工艺方案。

4．确定模具的类型及结构形成

5．冲压工艺计算

（1）排样及材料利用率的计算

（2）冲压力及压力中心的计算

（3）冲压设备型号及规格的选择根据冲压力初选冲压设备型号和规格，待模具总装图设计好后校核压力机的装模尺寸（如闭合高度，工作台板尺寸，漏料孔尺寸等）是否符合要求，再确定冲压设备型号与规格。

（4）凸、凹模刃口尺寸的计算

6．冲模结构设计

（1）确定凹模外形尺寸根据凹模刃口形状和尺寸，并考虑凹模固定螺孔，销孔的布置。

计算凹模外形尺寸（凹模厚度*长度*宽度），并尽量按国家标准选取。

（2）选择模架并确定其他冲模零件

根据凹模周界尺寸大小，从〈〈冷从模国家标准〉〉GB/T2851.1,GB/T2851.3-GB/T2851.6中可确定模架规格及主要冲模零件的形状和尺寸。

（3）画冲模结构草图画冲模总装草图和主要零件草图，并标上外形尺寸。

（4）绘制冲模总装图将冲模草图经指导教师审阅后再按制图标准绘制冲模总装图。

（5）画冲模凸、凹模零件图。

7．编写课程设计说明书

二）、课程设计时间安排（按工作日计算）

熟悉设计课题，收集设计资料，作好准备工作1天

进行工艺分析，确定工艺方案3天

工艺设计和工艺计算3天

画装配图草图1天

画装配图4天

画零件图4天

编写设计说明书4天

公开答辩1天

电子档利用课余时间完成

三）、课程设计成绩评定

考核内容及评分：

课程设计的最终成绩评定将以模具全套图纸的质量考核为主.

设计工作的出勤率，学风及工作作风10分

设计内容的完备率15分

设计内容的正确性与创新性20分

图样及设计说明书的图文质量35分

答辩20分

（五）使用教材及主要参考书

教材：

《冷冲模设计》丁松聚,主编.机械工业出版社,2011.6

主要参考书：

[1]《冷冲模设计》（第2版）赵孟栋机械工业出版社2008.1.

[2]《冷冲模设计》陈智刚、魏春雷江西高校出版社2006.7

[3]《现代冷冲模设计基础实例》欧阳波仪化学工业出版社2006.6

二．实验课程名称：

塑料成型工艺与模具设计

实验名称：

塑料模课程设计训练

学时分配：

60学时

（一）课程的地位和作用

1地位和作用

《塑料模具设计与制造》课程设计是《塑料模具设计与制造》课程教学中最重要的实践教学环节。

旨在培养学生综合运用塑料模具设计与制造的专业知识，系统地进行塑料模具设计与制造，从塑件成型工艺编制、塑料模设计、非标准模具零件的加工工艺设计的全过程，为缩短上岗适应期奠定工程实践基础。

2完成培养方案中哪项基本素质要求和业务培养要求

培养学生较好地掌握基本塑料模具结构，如成型零部件、浇注系统、导向与脱模机构、冷却系统、排气系统、抽芯机构、模架的选择等的工程实践训练。

（二）课程的目的和任务

（1）塑料模设计与制造课程设计题目为中等复杂程度塑件；

（2）要求学生及时了解模具技术发展方向，查阅有关资料，做好设计准备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性；

（3）树立正确的设计思想，结合生产实际综合考虑经济性、实用性、可靠性、安全性及先进性等方面的要求，严肃认真的进行模具设计；

（4）要求编制的塑料成型工艺规程符合生产实际；

（5）要求模具结构合理，凡涉及国家标准之处均应采用国家标准，图面整洁，图样及标注符合国家标准；

（6）要求编制的模具零件的加工工艺规程符合生产实际，工艺性好；

（7）要求正确制订模具装配工艺。

（三）教学内容与要求

一）塑料模具设计与制造课程设计一般程序：

分析塑件用塑料的品种及其性能

分析塑件工艺性

确定成型设备的型号和规格

编制塑件的成型工艺规程

确定模具型腔数及排列方式

确定分型面的位置

选择浇注系统和排气系统

确定成型零件和主要结构形式

绘制模具装配图和零件图

温度调节系统的设计

成型零件的设计与标准件的选用

选择推出方式确定推出机构

分析加工难点，确定加工方法

分析模具零部件

编写设计计算说明书

（二）注射模塑工艺设计的基本内容：

1、了解塑件所用的塑料种类及其性能

通常用户已规定了塑料的品种，设计人员必须充分掌握材料的种类及其成型特性：

（1）所用材料是热塑性还是热固性以及其他的一些相关性质

（2）所用塑料的成型工艺性能。

（流动性、收缩率、吸湿性、比容、热敏性、腐蚀性等）

2、分析塑件的结构工艺性

用户提供塑件形状数据，有塑件图纸或塑件模型，根据这些数据应做以下分析：

（1）塑件的用途，使用和外观要求，各部位的尺寸和公差、精度和装配要求。

（2）根据塑件的几何形状（壁厚、孔、加强筋、嵌件、螺纹等）、尺寸精度、表面粗糙度，分析是否满足成型工艺的要求。

（3）如发现塑件某些部位结构工艺性差，可提出修改意见，在取得设计人员的同意后方可修改。

（4）初步考虑成型工艺方案，分型面、浇口形式及模具结构。

3、确定成型设备的规格和型号

（1）根据塑件所用塑料的类型和重量、塑件的生产批量、成型面积大小，粗选成型设备的型号和规格。

由于模具用户厂所拥有的注射机规格和性能不完全相同，所以必须掌握模具用户厂成型设备的以下内容：

①与模具安装有关的尺寸规格，其中有模具安装台的尺寸、安装螺孔的排布和规格、模具的最小闭合高度、开模距离、拉杆之间的距离、推出装置的形式、模具的装夹方法和喷嘴规格等。

②与成型能力有关的技术规格，其中有锁模力、注射压力、注射容量、塑化能力和注射率。

③附属装置，其中有取件装置、调温装置、液压或空气压力装置等。

（2）待模具结构的形式确定后，根据模具与设备的关系，进行必要的校核。

4、考虑生产能力和效率

通常用户对模具寿命提出要求，例如总的注射次数。

设计人员根据用户要求，可分别采用长寿命模具或适用于小批量生产的简易模具。

有的用户还对每一次注射成型循环的时间提出要求，这时设计人员必须对一次注射成型的循环过程进行的详细分析。

5、编制塑件的模塑成型工艺卡

模塑工艺卡应包括模塑成型工艺过程及适宜的工艺参数（温度、压力、时间），成型设备等。

塑料成型工艺卡

塑料成型工艺卡片

资料编号

车间

共页

第页

零件名称

材料牌号

设备型号

装配图号

材料定额

每模件数

零件图号

单件重量

工装号

零件草图

材料干燥

设备

温度/℃

时间/h

料筒温度（℃）

后段/℃

中段/℃

前段/℃

喷嘴/℃

模具温度/℃

时间

注射/s

保压/s

冷却/s

压力

注射压力/MPa

背压/MPa

后处理

温度

时间定额

辅助/min

时间

单件/min

检验

编制

校对

审核

组长

车间主任

检验组长

主管工程师

（三）塑料模具设计

1、塑料模具设计的基本内容

A.进行模具设计与制造的可行性分析

根据塑件技术要求和塑料模塑成型工艺文件技术参数，进行模具设计与制造可行性分析。

①保证达到塑件要求

为保证达到塑件形状、精度、表面质量等要求，对分型面的设置方法、拼缝的位置、侧抽芯的措施、脱模斜度的数值、熔接痕的位置、防止出现气孔和型芯偏斜的方法及型腔、型芯的加工方法等进行分析。

②合理的确定型腔数

为提高塑件生产的经济效益，在注射机容量能满足要求的前提下，应计算出较合理的型腔数。

随型腔的数量增多，每一只塑件的模具费用有所降低。

型腔数的确定一般与塑件的产量、成型周期、塑件价格、塑件重量、成型设备、成型费用等因素有关。

③浇道和浇口设置

由于浇口对塑件的形式、尺寸精度、熔接痕位置、二次加工和商品价格等有很大影响，因而必须首先对浇道和浇口对具体塑件的成型关系进行分析。

以往是凭借设计人员的经验来确定浇道和浇口系统。

现在可以用注射模CAE的流动分析软件对浇道和浇口系统进行优化。

这对保证模具成功的进行设计有很大的作用。

④模具制造成本估算

在最合理型腔数的基础上，设计人员根据塑件的总生产量对模具成本作出估算，并从选用材料、加工难易程度等方面提出降低模具生产成本的措施。

同时，对所需的标准件及所需采用特制加工方法的种类进行选择。

B.确定模具类型

在对模具设计进行初步分析后，即可确定模具的结构。

通常模具结构按以下方法分类，可以进行综合分析选择合理的结构类型。

①按浇注系统的形式分类的模具类型：

两板式模具、三板式模具、多板式模具、特殊结构模具（叠层式模具）

②按型腔结构分类的模具类型：

直接加工型腔（又可细分为整体式结构、部分镶入结构和多腔结构），镶嵌型腔（又可细分为镶嵌单只型腔、镶嵌多只型腔）。

③按驱动侧芯方式分类的模具类型：

利用开模力驱动（可分为斜导柱抽芯、齿轮机构抽芯等），利用顶出液压缸抽芯，利用电机抽芯。

C.确定模具主要结构

①型腔布置

根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排布方式。

②确定分型面

分型面的位置要有利于模具加工、排气、脱模及成型操作，保证塑件表面质量等。

③确定浇注系统和排气系统

包括确定主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小以及排气方法、排气槽的位置、大小。

④选择推出方式，决定侧凹处理方法、抽芯方式。

⑤决定冷却、加热的方式及加热、冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安放位置。

⑥根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。

⑦确定主要成型零件、结构件的结构形式。

⑧计算成型零件工作尺寸。

在确定模具结构示意图时，应提出两种以上结构方案，进行分析比较，选择最佳方案。

D.模具材料及热处理的确定

①根据模具产品批量、复杂程度、精度要求、工作条件及制造方法，合理选用模具材料。

②根据模具零件的工作位置、受力情况决定零件的热处理要求。

③根据所有塑料的特性、填料类型，确定表面处理要求。

2、绘制模具装配图，非标准零件图

A．绘制模具装配图的要求

（1）布置图面及选定比例

①遵守国家标准的机械制图规定。

②可按照模具设计中习惯或特殊规定的绘制方法作图。

③手工绘图比例最好采用1：

1比例。

（2）模具设计绘图顺序

①主视图：

绘制总装图时先里后外，由上而下，即先绘制产品零件图、凸模、凹模…。

②俯视图：

将模具沿注射方向打开，绘制俯视图。

（3）模具装配图的布置

（4）模具装配图的绘图要求

①用主视图或俯视图表示模具结构。

主视图上尽可能将模具的所有零件画出，可采用全剖视或阶梯剖视。

②俯视图可只绘出动模，或动模定模各半的视图。

需要时再绘制一侧视图以及其他剖视图和部分视图。

（5）模具装配图上的塑件

①一般画在总图右上角，并注明材料名称，塑料牌号等。

②塑件图的比例一般与模具图上的一致，特殊情况可以缩小或放大。

塑件的方位应与模具图上的一样，若特殊情况下不一致，应用箭头指出模塑成型方向。

（6）模具装配图的技术条件

技术条件包括：

所选设备型号、模具闭合高度、防氧化处理、模具编号、刻字、标记、

油封、保管等要求，有关试模及检验方面的要求。

（7）模具装配图上应标注的尺寸

模具闭合尺寸、外形尺寸、特征尺寸（与成型设备配合的定位尺寸）、装配尺寸（安装在成型设备上螺栓孔的中心距）、极限尺寸（活动零件移动起止点）。

2、绘制模具零件图的要求

在生产中标准件不需绘制零件图，非标准零件需绘制零件图。

有些标准件需要补加工的地方太多（如动、定模板），也要求画出，并标注加工部位的公差。

非标准模具零件图应标注全部尺寸、公差、表面粗糙度、材料及热处理、技术要求等。

（1）正确充分的视图

（2）具备制造和检验零件的数据

零件图的尺寸是制造和检验零件的依据，故应慎重细致的标注。

尺寸既要完备又要不重复。

在标注尺寸前，应研究零件的加工和检验的工艺过程，正确选定尺寸的基准面，做到设计、加工、检验的基准统一，以利加工和检验。

零件图的方位应尽量按其在装配图中的方位画出，不要任意旋转颠倒，以防画错。

（3）标注加工尺寸公差及表面粗糙度

所有的配合尺寸及精度要求较高的尺寸都应标注公差（包括形位公差），未注尺寸公差按IT14制造。

模具的成型零部件（如凹模、凸模）的工作部分尺寸按计算结果标注。

模具零件在装配过程中的加工尺寸应标注在装配图上，如必须标注在零件图上时，则应标在有关尺寸近旁注明出“配做”、“装配后加工”等字样，或在技术要求中说明。

因装配需要留有一定的装配余量时，可在零件图上标注出装配链补偿量及装配后所需求的配合尺寸、公差和表面粗糙度等。

（4）技术要求

凡是图样或符号不便于表示，而在制造时又必须保证的条件和要求都应注明在技术条件中。

它的内容随不同的零件、不同的要求、不同的加工方法有所不同。

主要应注明：

①对材质的要求。

如热处理方法、热处理表面所应达到的硬度等。

②表面处理、表面涂层、表面修饰（如锐边倒钝、清砂）等要求。

③未注倒角半径说明，个别部位的修饰加工要求。

④其他特殊要求。

（四）编写设计计算说明书

主要内容包括零件成型过程设计的各项计算、选用依据和技术经济分析等。

说明书的内容及顺序建议为：

1、封面

2、设计任务书及产品图（见附件）

3、目录（标题及页次）

4、序言

5、塑件工艺性分析

6、塑件成型工艺方案的拟订

7、设计计算

8、机床的选择

9、模具类型及结构形式的比较选择

10、模具零件的选用、设计以及必要的计算

11、模具设计与制造在技术上和经济上的分析

12、模具零件制造工艺的编制

13、参考资料

（四）阶段划分及组织管理

一）课程设计时间安排（按工作日计算）

熟悉设计课题，收集设计资料，作好准备工作1天

进行塑件分析，确定注射机、模具方案、编工艺卡3天

模具设计和模具计算3天

画装配图草图1天

画装配图4天

画零件图4天

编写设计说明书4天

公开答辩1天

电子档利用课余时间完成

三）课程设计成绩评定

考核内容及评分：

课程设计的最终成绩评定将以模具全套图纸的质量考核为主.

设计工作的出勤率，学风及工作作风10分

设计内容的完备率15分

设计内容的正确性与创新性20分

图样及设计说明书的图文质量35分

答辩20分

（五）使用教材及主要参考书

教材：

黄虹编.塑料成型加工与模具（第二版）.北京：

化学工业出版社，2008.12

主要参考书：

1．骆志高陈嘉真主编．塑料成型加工工艺及模具设计．北京：

机械工业出版社，2009.08

2．王德俊主编.塑料成型工艺与模具设计.北京：

机械工业出版社，2009.08

3.张玉龙主编.塑料注射成型工艺及实例.北京：

化学工业出版社，2011.03