模具CADCAM课程设计

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 _____学号： 200910340116_____指导教师：刘文广_________
完成时间 2012年12月10日—14日
目录
1．原始数据及资料
1.1课程设计任务
1.2完成的工作量
2．对设计课题的分析
2.1选择并分析原材料的工艺特性和成型性能
2.2分型面位置的确定确定型腔数量和排列方式3．设计计算
3.1浇注系统的设计
3.2成型零件的设计
4．模具结构设计
4.1 准备工作
4.2创建模具模型
4.3设置收缩率
4.4设置分型面
4.5分割体积块
4.6产生凸模、凹模零件
4.7设计浇道系统
4.8设计完成后所产生的零件
5．设计小结
6．参考文献
一：原始数据及资料
图一：零件cad图
⒈课程设计任务
根据完成时间 2012年12月10日—14日
指导书提供的CAD图及相关参数，用UG6.0来进行其注塑模具成形部分的设计(型腔、型芯等)。

⒉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UG6.0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塑件材料的选择与成型特性
因为此零件要求有较高的强度，因此选择PP作为其原料。

③材料性能：聚丙烯的成型加工性好，成型的方法很多，如注塑，吹塑，真空热成型，涂覆，旋转成型，熔接，电镀和发泡等，并可在金属表面喷涂。

其中注塑成型的比例大，注塑温度在180~200之间，注塑压力在68.6~137.2Mpa。

模具温度为40~60℃。

预干燥温度在80℃左右。

应避免PP长时间与金属壁接触。

聚丙烯的二次加工性很好，其印刷性比聚乙烯好，照相凸版，胶版，平凸版等印刷方法均可使用，要获得良好的耐热，耐油，耐水等要求的印刷性能，须经电晕放电处理等再行印刷。

PP的注塑模工艺条件：
a)干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。

b)熔化温度：220~275C，注意不要超过275C。

模具温度：40~80C，建议
使用50C。

结晶程度主要由模具温度决定。

注射压力：可大到1800bar。

c)注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。

如果制品
表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。

流道和浇口:对于冷流道，典型的流道直径范围是4~7mm。

建议使用通体为圆形的注入口和流道。

所有类型的浇口都可以使用。

典型的浇口直径范围是1~1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。

对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；
最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。

PP材料完全可以使用热流道系统。

d)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：
图二：分型面位置图
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.
图三：主流道衬套
3).主流道凝料体积 233502.40.54
i n Q d Z mm cm π
=
==
4).主流道剪切速率校核 由经验公式
33
33.3 3.37.09
93750000.20.880.44 2.7727.092(35)
222
v V n Q r R q Q q q cm R mm ππ⨯===<⨯=++=+⨯+=+=
=⨯分主塑件 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
: 1.996B mm ==根据参考文献(1)取B=4mm 2
2.67.33
H B mm H mm =
==取分流道截面形状如图
:
图四:分流道截面形状
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243
310.52
A mm +=⨯=
凝料体积3326410.52772 2.772q mm cm =⨯==分 4)分流道剪切速率校核
采用经验公式3
3
3.3 1.0810q r R
π==⨯ 在 23510510⨯--⨯ 之间,剪切速率校核合格 式中
,
340.442 1.7680.1775
n v
q cm t
R =
=⨯==
=
式中,t=注射时间,取1s A-------梯形面积20.105cm
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---1.6 um 即可,在此取 ,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
,
0.98d mm ==
式中 222069.456A dh r mm ππ=+=
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
3
461244.488q
r s R
π== 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
图五：凹模
2. 凸模(型芯)
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
图六：凸模
四．模具结构设计
零件如下图
图七：零件图
Ⅰ、准备工作：
启动UG 新建一个文件，名称自定。

如下图
模型的绘制
Ⅱ、创建模具模型
三、打开注塑模向导
点击分型—区域设计—MPV初始化如图：
点击设置区域颜色如图：
选择拉伸命令，创建分型面
分型面创建完后，进行定义区域，如图
区域缝合，如图
创建方块，如图
创建方块完毕后，进行修剪体
打开图层设置，把分型面等图层关闭，如图：
最后完成的开模模拟分解图如下：
VII、设计浇道系统
浇道系统设计参照设计部分
VIII、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
由于塑件结构比较简单，我运用了求差法直接分模，而不是利用常规的moldward里的注塑模向导进行分模。

实践证明这种方法简单有效，节省了大量的时间，这说明了模具设计的灵活与多变，以后进行模具设计时要根据实际情况进行模具设计。

通过这次设计我对本学期所学的《塑料成型模具》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，我巩固了模具设计的专业知识，也加强了UG软件的运用，可以说我获益匪浅。

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。