CAD应用技术 设计任务书.docx

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CAD应用技术设计任务书

广东工业大学本科生课程设计任务书

题目名称

《CAD应用技术》课程设计

学院

材料与能源学院

专业班级

20级金属材料工程2班

姓名

李XX

学号

310xxxx190

一、课程设计内容

以塑料制品为设计对象，根据塑件的工艺和结构要求，利用计算机辅助设计软件（AutoCAD或Pro/E等）上对注射模具进行设计与绘图（或进行三维模拟），并计算模具各部件的尺寸与分析其结构的合理性。

二、课程设计要求与数据

1、按照指导教师安排的设计内容，制定工艺规范，并征询指导教师的意见；塑件外观如图1所示。

2、查阅模具手册及相关资料，采用CAD应用软件（AutoCAD或Pro/E等）对注射模具进行设计和绘图，包括合理选用标准模架和零件、合理设计注射模的结构，并绘制动模、定模及装配图。

3、进行数据处理和分析，总结成文，设计说明书按学校课程设计说明书（论文）撰写的规范要求，篇幅不少于3000字。

三、课程设计完成的工作

1、在指导老师的指导下，查阅和本课程设计有关的资料，包括各种模具设计手册，了解注射成型的原理及过程；

2、进行系统的设计工作，其中主要完成的内容有：

（1）对塑件的工艺和结构进行分析；

（2）分型面的选择；

（3）注射机的选择；

（4）模架的选择

（5）浇注系统的设计；

（6）推出机构的选取；

（7）复位机构的选取；

（8）成型零件的工作尺寸计算；

（9）模具温度及调节系统的设计

（10）塑料模具零件材料及热处理的选用；

（11）导柱、导套标准尺寸的选用；

（12）推杆（顶针）标准尺寸的选择

（13）复位杆推荐尺寸的选择

设计步骤

一、材料的选用

ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。

ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。

ABS是一种综合性能十分良好的树脂，无毒，微黄色，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度，热变形温度比PA、PVC高，尺寸稳定性好，收缩率在0.3%-0.8%范围内，若经玻纤增强后可以减少到0.2%-0.4AB%，而且绝少出现塑后收缩。

有以下特点：

1无定形料，其品种牌号多，各品种的机电性能及程序特性也各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件：

2吸湿性强，含水量应小于30%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求时间预热干燥

3流动性中等，溢边料0.04mm左右（流动性比聚苯乙烯，AS差，但比聚碳酸酯，聚氯乙烯好）

4比聚苯乙烯加工困难，宜取高料温，模温（对耐热，高抗冲击和中抗冲击型树脂，料温更宜取高），料温对物性影响较大，料温过高易分解（分解温度为250℃左右，比聚苯乙烯易分解），对要求精度较高塑件模温宜取50--60℃,要求光泽及耐热型料宜取60-80℃，注射压力应比加工聚苯乙烯的高，一般用柱塞式注射机时料温为180-230℃，注射压力为100-140MPa，螺杆式注塑机则取160-220℃，70-100MPa

5模具设计时要注意浇注系统对料流阻力小，浇口处外观不良，易发生熔接痕，应注意选择注意浇口位置，形式，顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹（但在热水中加热可消失），脱模斜度宜取1°以上。

成型特点：

ABS具有良好的成型加工性，制品表面光洁度高，且具有良好的涂装性和染色性，可电镀成多种色泽。

二、塑件的工艺与结构分析

塑件的尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动和模具制造公差。

查相关手册可得ABS密度为1.03~1.07g/cm3,收缩率为0.3~0.8%。

塑料精度的等级评定：

（1）一般塑件：

按照J/T10628-95,取5~6等级。

（2）精密级塑件：

按照J/T10628-95,取3~4等级。

（3）高精密级塑件：

按照J/T10628-95,取1~2等级。

因此，本设计所用的盖子采用5级精度。

1.尺寸精度

由于基本尺寸为110，一般精度，5级；查《塑料模设计手册》表2—19，塑件公差数值为0.68

2.脱模斜度大小的确定

查《塑料模设计手册》表2—1得脱模斜度为1°

3.最小壁厚和常用壁厚推荐值

由《塑料模设计手册》图2—2取t＝4mm

4.圆角半径外圆角取R1,内圆角取R1

三、分型面的选择

分型面选择以下A-A面

四．注射机的选择

由于工件较大，采用一模一件，在一个注射周期内需注射入模具内的塑料熔体的容量为V

1、注射量的计算

V=nVz+Vj

n为一模中含有的产品件数：

Vz为单个塑件的体积

Vj为浇注系统凝料和飞边所需的塑料分量，一般Vj=（6%--30%）Vz

有CAD立体图查询的Vz=5.72×104MM2，Vj=20%Vz=1.14×104MM2

V=6.86×104mm

m=ρv

由表5-24取得ρ=1.05g/cm3，

m=72.03g

按规定，V≤0.8Vg

Vg为注射机的额定注射量

mg=90.03g

查指导书初选注射机XS—ZY125卧式注射成型机

最大注射量为125g

最大成型面积320cm

最大注射压力1460kg/cm

最大锁模力90t

最大最小模厚分别为300mm和100mm

2、锁模力的校核

F=1.5*P*A×0.1

F：

为所需锁模力（KN）

P：

为型腔单位面积的注射压力（Mpa）

A：

为型腔（包括浇注系统）的投影面积（cm2）

A=（

×

）/4=（3.14×110

）/4=9498.5

P=Pb×Kc×Ks

由《塑料模设计手册设计》表5-25得Kc=1.15.Ks取1

由于流程L=55+20=75，t=4mm。

故

流程比

=

=18.75

由《塑料模设计手册设计》图5-53查得Pb≈12Mpa

P=12×1.15×1=13.8Mpa

F=1.5P×A×0.1=1.5×13.8×9.4985×0.1=19.66KN

即19.66t，所以先前所选注射机及格，选注射机型号为XS—ZY125g.

五．模架的选择

工件投影尺寸长宽为110×110，得

（110/0.6）×（110/0.6）=183.33×183.33

深度h：

20/0.1=200=200

由指导书附录2，选得模架类型为200×L，A2型。

并结合工件尺寸的A，B，C板尺寸分别为40，50和63。

闭模高度Ho=25+A+32+B+C+25=25+40+32+50+63+25=235mm

开模高度H1=Ho+Smax

Smax=2×工件的高度+2～3mm=42mm

H1=Ho+Smax=235+42=285

由于100<277<300,在注射机的工作范围内，所选模架符合要求。

六.浇注系统的设计

主流道的设计由注射机XS—ZY-125并结合《塑料模设计手册设计》表5—41选得孔径和球半径分别为4和R12，据d=喷嘴孔径+1，得d=5；R=喷嘴球面半径+（2～3）mm，得R=12+2=14;α=2°～4°，α=3°；r取2mm，H=（1/3～2/5）R,现取H=4.7mm。

七、推出机构的选择

推出机构尺寸d由实体情况进料而定，查表5-10，由d、L可确定D、S及公差。

d＝

mm

D＝

mm

S＝

mm

L＝

mm

效果图如下：

L所需的实际长度是125mm，符合设计要求。

八．复位杆的设计

使用推杆作为复位杆，本模具复位杆和推杆为同一杆，模板与复位杆配合的孔的极限偏差取H7。

图：

九．成型零件的计算

工件尺寸指成型零件上直接用以成型塑件的尺寸，主要包括型腔和型芯的径向尺寸，型芯的高度尺寸和型腔的深度尺寸，中心距。

（本次设计的中小型塑件，采用ABS材料，精度等级为5级）

1.对于中小型塑件，型腔径向尺寸计算公式：

Lm’＝（Ls’+Ls’×Scp-3/4△）0+δm

其中Ls’——塑件基本尺寸

Scp——塑件收缩率，查手册，ABS收缩率为0.15％

△——塑件公差

δm——制造公差，由塑件精度决定

查得△=0.68mm

δM=△/8=0.085mm

∴Lm’＝（Ls’+Ls’×Scp-3/4△）0+δm

＝

型腔深度：

L”m＝[L”S＋L”S×Scp－2/3×△]

＝[20+20×0.15%－2/3×0.68]

＝19.57

mm

2.型芯的径向长度可按下式计算

L’G＝[L’S＋L’S×Scp+3/4×△]

其中L’S＝110mm

查得△=0.68mm

δM=△/8=0.085mm

L’G＝[L’S＋L’S×Scp+3/4×△]

＝[110＋110×0.15%＋3/4×0.68]

＝110.68

mm

型芯的高度：

H’G＝[L”s＋L”s×Scp+2/3×△]

其中L”s＝20mm

查得△=0.68mm

δM=△/8=0.085mm

所以H’G＝[L”s＋L”s×Scp+2/3×△]

＝[20＋20×0.15%＋2/3×0.68]

＝20.49

mm

十．模具温度调节系统的设计

注射模冷却系统采用水道冷却方式，注射模冷却无须精确计算，只须计算其水管直径d、距离b、距型腔壁距离a。

d=8mm,

b=（1.7～3）d=3×8=24mm，

a＝2mm

十一.零件的热处理方法:

零件

材料

热处理方法

导套

20

表面淬火

导柱

20

渗碳处理（0.8～1.2mm），HRC为58～62

型腔

H13

淬火处理，硬度为42～48HRC

型蕊

H13

淬火处理，硬度为42～48HRC

动模板与定模板

45

调质处理，硬度为HB230~270

动模座与定模座

HT200

消除内应力退火+高温退火+表面淬火

十二其他标准零件的选用

1.导柱标准尺寸选用

根据所选用A2型标准模架的基本尺寸，查表5-2可得带头导柱的基本尺寸：

d=20

mmd1=20

mmD=25

mm

S=6

mmL1=32

mmL=112

mm

效果图如下：

2、导套标准尺寸选用

根据所选用A2型标准模架的基本尺寸，查《塑料模具设计手册》P144表5-5可得导套的基本尺寸：

d=20

mmd1=28

mmd2=28

mmD=32

mms=6

mmL=90

mmR=1mm

效果图如下：

参考文献：

1、徐炜炯.模具设计.北京：

中国轻工业出版社，1997：

170-242.

2、《塑料模设计手册》.塑料模设计手册.北京：

机械工业出版社，2002，8

3、《CAD应用技术》.陈海燕.广东工业大学.2006.7

4、胡仁喜，赵力航，郭军编，AutoCAD2005练习宝典，北京理工大学出版社，2003.8

5、夏巨谌，李志刚.中国模具设计大典数据库（电子版）.中国机械工程学会.

设计小结：

在两个星期的课程设计里，我很好的将课堂上学到的的理论知识应用到实践设计上，增强了对CAD软件制图的兴趣，了解了更多应用技巧。

但同时也暴露出我在知识上掌握的不足。

在此次设计过程中，由于我们频繁的使用一些计算机绘图软件，如：

AutoCAD、ProE等，我在电脑绘图操作上有了进一步提高。

另外，在设计过程中，我真正的懂得了自己找资料的重要性，也懂得去查阅相关的资料。

这对我们将来工作非常重要，科学只学而不用是无法真正掌握和领悟其真谛的。