模具CAD课程设计.docx
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模具CAD课程设计.docx
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模具CAD课程设计
景德镇陶瓷学院
《模具CAD/CAM》课程设计
院系:
机电学院
专业:
材料成型及控制工程
******
学号:
200*********
*******
完成时间:
2012-12-12
1原始数据及资料…………………………………………………………3
1.1塑件图二维图及尺寸…………………………………………………3
1.2材料………………………………………………………………3
1.3年产量………………………………………………………………3
1.4课程设计目的………………………………………………………4
1.5课程设计任务………………………………………………………4
2.对设计课题的分析……………………………………………………4
2.1塑件三维图………………………………………………………4
2.2塑料制件的最佳浇口位置分析………………………………………5
3.设计计算………………………………………………………………6
3.1塑件体积计算…………………………………………………………6
3.2塑件质量计算…………………………………………………………6
3.3确定型腔数目…………………………………………………………6
4模具结构设计………………………………………………………7
4.1模具三维图………………………………………………………7
4.2创建工件…………………………………………………………7
4.3设计行腔型心及分型面得……………………………………………………8
4.4设计浇注系统,采用侧位进浇…………………………………………………8
4.5型腔型芯…………………………………………………………9
4.6塑件开模后整体效果图…………………………………………………10
5设计小结………………………………………………………………11
6参考文献………………………………………………………………12
一:
原始数据及资料
1.1塑件图二维图及尺寸
图一:
零件cad图
1.2材料:
PP(聚丙烯)
PP(聚丙烯)是单体丙烯的聚合物。
密度小,是常用塑料中材质最轻的。
强度、硬度、刚性和耐热性均优于低压聚乙烯,可在100°C--120°C长期使用。
几乎不吸水,并有较好的化学稳定性,高频电性能优良,且不受湿度影响,成型容易。
但低温发脆,不耐磨,易老化,成型收缩率大。
可作为一般机械零件、耐腐蚀件、高频绝缘材料和电缆电线包皮等的生产用料。
1.3年生产量(10万件)
1.4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。
1.5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)。
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
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,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
(2).凝料体积
分流道长度L=50+10*2+15.5*4=264mm
4)分流道剪切速率校核
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,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.
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.
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.
四.模具结构设计
4.1画出模具三维图:
打开UG软件,新建一个prt文档,根据塑件二维图得到三维图形。
图4.1塑件三维图的制作过程
4.2创建工件
4.3设计型腔型芯及分型面得
(黄色部分为分型面)
4.4加载模架如图所示
4.5设计浇注系统,采用大水口直接进浇:
4.6塑件开模后整体效果图
5设计小结
本次模具CAD/CAM课程设计,完成了对模具工艺的分析,确定了生产该零件所需的塑料模具的结构设计形式。
通过计算得到具体零件的尺寸,成功利用CAD、UG软件完成对模型的三维实体件建模。
通过本次课程设计,我掌握了模具设计的基本原理,熟悉了UG的操作方法。
总来说,达到了课程设计的目的和要求。
在设计的过程中,遇到了很多的问题,尤其是在流道的设计以及成型零件的计算等方面,费了很多周折,也走了很多弯路。
而在装配图的绘制中,又遇到了前面设计上的很多结构错误,对细节的反复修改较多。
经过很长时间的思考和查阅资料,才成功地完成了本套模具的设计过程。
当然,本模具的设计也存在了很多的问题,在实际中也许并没有办法正常运作。
毕竟是在学校做课程设计,难免会存在各种各样的问题。
在模具的设计过程中,很多时候都是依靠同学们的帮助和老师的指导,才能顺利地继续往下设计!
至此,感谢学校,感谢老师们对我的谆谆教导,让我充实的度过了大学生活,你们的教诲将是我最宝贵的财富。
参考文献
[1]田文彤、刘峰、韦红余.模具CAD/CAM.北京:
化学工业出版社,2010.10
[2]黄毅宏、李明辉.模具制造工艺.机械工业出版社,1996.6
[3]屈华昌、齐晓杰.塑料成型工艺与模具设计.机械工业出版社,2007
[4]王卫兵.Moldflow中文版注塑流动分析案例导航视频教程.北京:
清华大学出版社,2008.5
[5]谭雪松、林晓新、温丽.新编塑料模具设计手册.人民邮电出版社,2007
[6]涂晓斌、唐刚、杨文.计算机绘图.机械工业出版社,1986
[7]郑大中、房金妹、谭平宇.模具结构图册.江西高校出版社,2009.8
[8]金涤尘、宋放之.现代模具制造技术.机械工业出版社,2000
[9]叶久新王群主编.塑料制品成型及模具设计.湖南科学技术出版社.2005年8月
[11]伍先明主编.塑料模具设计指导[M].国防工业出版社.2006年5月
[12]陆名彰胡忠举等主编.机械制造技术基础[M].中南大学出版社.2004年8月
[13]大连理工大学工程画教研室编.机械制图(第四版).高等教育出版社.1993年5月
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