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课程设计说明书

景德镇陶瓷学院

《模具CAD/CAM》

课程名称模具设计___

院系：

机械电子工程学院___

专业：

材料成型及控制工程__

姓名：

陈俊明_______

学号：

200910340222____

指导教师：

刘文广_________

完成时间2012年12月12日

目录

1．原始数据及资料……………………………………………………………………2

1.1课程设计目的…………………………………………………………………3

1.2课程设计任务…………………………………………………………………3

1.3完成的工作量…………………………………………………………………3

2．对设计课题的分析…………………………………………………………………4

2.1分析原材料的工艺特性和成型性能…………………………………………4

2.2分型面位置的确定确定型腔数量和排列方式………………………………5

3．设计计算……………………………………………………………………………6

3.1浇注系统的设计与计算………………………………………………………6

3.2成型零件的设计与计算………………………………………………………9

4．模具结构设计……………………………………………………………………11

4.1准备工作……………………………………………………………………12

4.2项目初始化……………………………………………………………………14

4.3加载零件………………………………………………………………………14

4.4定义模具坐标系………………………………………………………………16

4.5定义零件收缩率………………………………………………………………17

4.6设计模坯………………………………………………………………………18

4.7模具的分模……………………………………………………………………19

4.8生成爆炸图……………………………………………………………………25

4.9保存所有是文件……………………………………………………………25

5．设计小结…………………………………………………………………………25

6．参考文献…………………………………………………………………………26

一：

原始数据及资料

材料：

PP年产量：

10万件

1.课程设计目的

（1）要求学生能根据零件图，来进行模具的计算、设计等，完成模具成形部分的设计，从而熟悉和掌握一般模具设计的基本方法和步骤。

（2）通过具体的软件（UG），来熟悉和掌握计算机辅助设计的基本方法和设计步骤，为今后的毕业设计、今后从事模具CAD/CAM工作进行一次综合训练。

⒉课程设计任务

根据指导书提供的零件图及相关参数，用UG来进行其注塑模具成形部分的设计（型腔、型芯等）。

3.完成的工作量

（1）、设计说明书一份，包括课程设计目的，本人的设计任务，设计步骤，结论，心得体会和建议；

（2）、上交完成的零件模型和模具相关ug文件（电子文档）。

二：

对设计课题的分析

Ⅰ、选择并分析原材料的工艺特性和成型性能；

①塑件的使用要求

塑料制件主要是根据使用要求进行设计，由于塑件有特殊的机械性能，因此设计塑件时必须充分发挥其性能上的优点，补偿其缺点，在满足使用要求的前提下，塑件的形状尽可能地做到简化模具结构，符合成型工艺特点，在设计时必须考虑：

（1）塑件的物理机械性能，如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性等；

（2）塑料的成型工艺性，如流动性；

（3）塑料形状应有利于充模流动、排气、补缩，同时能适应高效冷却硬化（热塑性塑料）或快速受热固化（热固性塑料）；

（4）塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差异；

（5）模具总体结构，特别是抽芯与脱出塑件的复杂程度；

（6）模具零件的形状及制造工艺。

除此之外，还应考虑塑件设计原则：

（7）在满足性能和使用条件下，尽可能使结构简单、壁厚均匀、连接可靠、安装使用方便。

（8）结构合理，用简单的加工方法就能完成模具的制作。

（9）减小成型加工后的辅助加工。

②塑件材料的成型特性

根据题目的要求，我们可以知道其给出的材料为聚丙烯（PP）。

③材料性能：

聚丙烯无味，无色，无毒，透明性好，密度仅为0.90-0.91g/cm3，抗拉弯强度高，聚丙烯的高频绝缘性能叫好，定向拉伸后的聚丙烯具有特别搞的抗弯曲疲劳强度，耐热性好，尺寸稳定，加工性能优良，但是在氧，热，光的作用下极易解聚，老化，它具有三种单体所赋予的优点价格便宜，原料来源广泛。

PS的成型特性：

a）PP塑料表面易吸湿，使成型塑件表面出现斑痕，云纹等缺陷，因此成型之前必须干燥。

在80～90℃下干燥2～3h，可以满足各种成型要求。

b）PP的比热容低，在注塑机中能很快加热，因而塑化效率比高，在模具中固化比较快，因此模塑周期短。

c）PP树脂为非结晶高聚物，所以成型收缩率小。

收缩率变化范围约为0.6%～0.8%,在多数情况下,其变化小于该范

d）PP是无定形聚合物，无明显熔点，熔融流动温度不太高体，在160～1180℃范围即具有充分的流动性，且热稳定性较好，在约高于285℃时才出现分解现象，因此加工温度范围较宽。

流动性好，有利于成型。

2.1.2成型条件

Ⅱ、分型面位置的确定

根据塑料结构形式，分型面选在如下图所示：

Ⅲ、确定型腔数量和排列方式

1）型腔数量的确定

该塑料精度要求不同,又是大批量生产,可以采用一模多腔的形式,考虑到注塑机的具体情况和考虑到模具制造费用,设备运转费用低一些初定一模八腔的模具形式.

2）模具结构形式的确定

分析可知,本模具采用一模八腔,双列直排,推件杆推出,流道采用平衡式,浇口采用潜伏式浇口,采用双分型面,结构形式采用派生模.

三．设计计算

Ⅰ.浇注系统的设计

1.主流道设计

1）.主流道尺寸

根据所选注射机,则主流道小端尺寸为

d=注射机喷嘴尺寸+（0.5—01）=2+1=3mm

主流道球面半径为

SR=喷嘴球面半径+（1—2）=12+2=14mm

2）.主流道衬套形式

本设计虽是小型模具,但为了便于加工和缩短主流道长度,衬套和定位圈还是设计成分体式,主流道长度取40mm,约等于定模板的厚度,见图,衬套如图,材料采用T10A钢,热处理淬火后表面硬度为53HRC---57HRC.

3）.主流道凝料体积

4）.主流道剪切速率校核

由经验公式

主流道剪切速率偏小,主要是注射量小,喷嘴尺寸偏大,使主流道尺寸偏大所致.

2.分流道尺寸

1）.分流道布置形式

分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态,使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔.因此采用平衡分流道,如图.

2）.分流道长度

第一级分流道L1=50mm,第二级分流道L2=10mm,第三级分流道L3=15.5mm.

3）.分流道的形状,截面尺寸以及凝料体积

（1）.形状及截面尺寸

为了便于机械加工及凝料脱模,体设计的分流道设置在分型面上定模一侧,截面形状采用加工工艺性比较好的梯形截面,梯形截面以塑料熔体及流动阻力均不大,一般采用以下面经验公式来确定截面尺寸,即:

根据参考文献

（1）取B=4mm

分流道截面形状如图:

从理论上L2,L3分流道可比L1截面小10%,但为了刀具的统一和加工方便,在分型面上的分流道采用一样的截面.

（2）.凝料体积

分流道长度L=50+10*2+15.5*4=264mm

分流道截面积

凝料体积

4）分流道剪切速率校核

采用经验公式

在

之间,剪切速率校核合格

式中,

式中,t=注射时间,取1s

A-------梯形面积

C-------梯形周长1.3cm

5）.分流道表面粗造度

分流道表面粗造度R要求很低,一般取0.8---1.6um即可,在此取1.2um,如图所示.

3.浇口的设计

根据外部特征,外观表面质量要求较高,应看不到明显的浇口痕迹,采用潜伏式浇口,在开模时对浇口自行剪断,几乎看不到浇口的痕迹.

1）潜伏式浇口尺寸的确定

由经验公式得,

式中

n=塑料材料系数取0.6

C=塑件壁厚的函数值取0.242

浇口截面形状如图所示,浇口先取,然后在试模时再调整.

2）浇口剪速率的校核

由点浇口的经验公式得

剪切速率的校核合格.

4.冷料穴的设计

（1）主流道冷料穴

如图所示,采半球形,并采用球形头拉料杆,该拉料杆固定在动模固定板上,开模时利用凝料对球头的包紧力使主流道凝料从主流道衬套中脱出.

2）.公流道冷料穴

在分流道端部加长5mm,作分流道冷料穴.

1.3,成型零件的设计

模具中确定塑件几何形状和尺寸精度的零件称为成型零件.在本设计中成型零件就是成型外面的凹模,成型内表面的凸模.

各类成型零件的尺寸设计

1.凹模（型腔）

塑件四周就一个整体,且无螺纹和其它外部特征,可用整体式,而且加简单,成本低，而且本身模具的外形尺寸不还蛮小。

由型腔尺寸计算公式可得；

型腔径向尺寸公式；

型腔的深度公式；

其中S为塑料的平均收缩率：

S=SMAX+SMIN/2×100%

其中Δ为公差，当塑件制件尺寸较小，精度级别较高时，

=Δ/3,X=0.75

2.凸模（型蕊）

塑件凸模四周就一个整体,且无螺纹和其它外部特征,可用整体式,而且加简单,成本低

型芯径向尺寸公式；

型腔的深度公式；

上两式中的修正系数x=1/2~2/3，即当塑件尺寸较大，精度较低时取小值，反之则取大值。

已知给出的材料为聚丙烯（PP），其收缩率为（1.0~2.5）%,所以计算可得其平均收缩率为；

S=（1.0+2.5）/2×100%=1.725%

四．模具结构设计

零件如下图

一、准备工作：

1、启动UG6.0

2、打开已经用ug建立好的实体零件

3，进入注塑模具设计向导，单击开始——所以要用模块——注塑向导。

二、模具的分型过程

5．先点击项目初始化，弹出项目初始化列表。

选择路径，材料，收缩率，项目单位。

如何在材料选项中找不到所需要的材料类型可以同过编辑材料数据库中加载。

完成后，单击确定按钮。

加载的图像如图所示；

由于本产品只进行一模一腔，所以接下来进行模具的CSYS；单击模具的CSYS，

选择产品体中心，点击锁定Z轴，如图；单击确定按钮。

4接着点击收缩率的计算；单击确定按钮；

5单击工件按钮，其会出现如下所示，

设置开始和结束值的大小点击确定按钮；

6点击分型工具的按钮；

点击设计区域；

点保持原有然后进行区域分类

接着点击分型线按钮，

在点击自动搜索分型线；

编辑过渡对象:

点击创建或编辑分型面

点创建分型面点条带曲线确定的

点拉伸确定

接着点击型腔和型芯；

继续点击创建型芯和型腔；

点击确定按钮；

三、设计完成后所产生的零件

模具设计完成后应该有如下文件（包括最初设计的零件）

五．设计小结

为期一周的设计工作可以说是繁忙劳累的，因为第一次做设计所以遇到了许多困难，同时也发现自己对知识掌握的还不是很牢固，通过这次设计我对本学期所学的《塑料成型工艺与模具设计》课程又进行了一次全面系统的复习，把所学的知识应用到实际设计中去，达到了理论与实际相结合的目的。

但由于缺乏实际生产制造的实践经验，设计中难免有与实际条件不相符的地方。

这要在今后的设计工作中逐步吸取经验，不断改进。

在这次设计中，尤其要感谢刘文广老师的指导和帮助，我获益匪浅。

参考文献

1、《塑料模具设计制造与应用实例》模具实用技术丛书编委员编机械工业出版社

2、《塑料模具设计》卜建新主编，中国轻工业出版社

3、《塑料模具设计》申树义、高济编，机械工业出版社

4、《塑料模具设计手册》《塑料模具技术手册》编委会，编机械工业出版社

5、《塑料制品成型及模具设计》叶久新、王群主编，湖南科学技术出版社

6、铁梁主编《模具设计指导》　　北京：

机械工业出版社　2003.8