3 课程设计说明书

1、佛山科学技术学院课程设计用纸 课程设计任务书 12机械设计制造及其自动化 专业 4 班 黄晓奇 一、 设计题目二、 主要内容1、在CAD/CAM系统上完成工件几何造型图2、进行模具设计及相应计算3、在CAD/CAM系统上完成模具型腔造型图4、确定各工序刀具加工参数表5、在CAD/CAM系统上进行加工模拟，能完成整个数控加工过程6、转换成指定数控机床NC代码7、选择模具毛坯，简述加工方案三、 具体要求1、自己选择产品，难度要适中。2、在CAD/CAM系统上完成选定塑料件的形状、尺寸设计。软件可自行选择。3、模具设计及相应计算，要选定合适的产品材料，要考虑缩水率。4、模具设计上下模，一般不考虑倒扣

2、，侧面开口情况，不需要滑块、抽芯等复杂机构设计等。一般不需要设计流道、浇口、冷却水道等设计。5、在CAD/CAM系统上完成三维模具设计图，不需要二维平面图。6、确定各工序刀具与加工参数的详细内容，如：刀具类型、材料及尺寸；切削深度、行距、残留余量、转速、进给速度等等。7、在CAD/CAM系统上进行的数控编程，要涵盖从粗加工到精加工的主要内容。在CAD/CAM软件上进行加工模拟。8、对各加工程序进行后置处理，转换成指定数控机床的NC代码（如FUNAC代码）四、 进度安排日 期主要内容第11周查阅、温习有关塑料模具的基本知识；熟悉CAD/CAM软件的使用；选择合适的产品。第12周在CAD/CAM软

3、件上完成选定部件的几何造型第13周完成模具型腔造型、选定合适的刀具及切削工艺参数的设置；生成数控加工NC代码及加工模拟第14周设计设明书的撰写与修改、打印，答辩验收五、 完成后应上交的材料课程设计说明书、课程设计任务书；目录、正文、参考文献。六、 总评成绩指导教师 签名日期 年 月 日 系 主 任 审核日期 年 月 日目录一、产品的介绍2二、设计软件介绍和产品的设计22.1 设计软件介绍22.2产品的设计2三、注塑成型及其组成分类3 3.1注塑成型33,1.1注塑成型的定义33.1.2注塑成型的特点33.2注塑模具的组成及分类33.2.1注塑模具的组成33.2.2注塑模具的分类3四、塑件的分析

4、44.1产品和材料的分析44.1.1材料分析44.1.2成型特点和工艺条件44.1.3塑件制品的公差和表面质量4五、注塑机的选择55.1估算塑件的体积和质量以及注塑机的选择55.2注射机的校核55.2.1锁模力的校核55.4注射压力的校核5六、注塑模具设计56.1分型面的选择原则56.2分型面的确定66.2.1分模后的效果66.3型腔数量及排列方式的确定76.4成型零件的设计76.4.1成型零件的材料选择76.5成型零件的工作尺寸的计算7七、模架设计87.1 模架的分类及模架的初步选择87.2定模板和动模板大小的设计97.3动模板和定模板厚度的确定97.4浇口设计97.5定位圈与浇口套97.6

5、排气系统设计和冷却装置的设计107.7顶出复位机构设计107.8定位系统设计以及模具中其他结构件的设计107.8.1其他结构件的设计11八、整套模具外观11一、产品的介绍 本次课程设计所选用的产品是一个塑料饭盒，其材料是PP。该产品外形并不复杂，主要有一个盖子和一个体组成。通过初步对产品的了解，该塑料饭盒可以通过草图扫掠来产生实体,其具体产品如下图（实际设计如图片实物有改动）二、设计软件介绍和产品的设计2.1 设计软件介绍UG NX 6 是集 CAD/CAM/CAE于一体的 3D参数化软件，是当今世界最先进的计算机 辅助设计、分析和制造软件之一，它涵盖了产品设计、工程和制造中的全套开发流程，

6、为客户提供了全面的产品全生命周期解决方案，是当今最先进的产品全生命周期管理软 件之一。它在产品设计方面有很大的优势。(1) 产品设计 利用零件建模模块、产品装配模块和工程图模块，可以建立各种复杂结构的三维参数化实体装配体模型和部件详细模型，并自动地生成工作图纸；设计人员之间可以进行协同 设计；可应用于各种类型产品的设计，并支持产品的外观设计以及产品的虚拟装配和各种 分析，省去了制造样机的过程。特别是它在模具设计方面有很大的优势，所选择用UG来进行这次的塑料注射模具的课程设计。2.2产品的设计 这个塑料饭盒可以通过UG的草图扫掠来产生实体,饭盒盖子由草图一旋转而成，碗体主要草图由图二旋转而成，其

7、他部分通过拉伸或者矩阵来形成。 图一 图二最终拉伸旋转的产品如下盖子如图三、饭盒如图四。 图三 图四三、注塑成型及其组成分类3.1注塑成型3,1.1注塑成型的定义 注塑成型是热塑性塑料产品生产中最为普遍的一种成型方法，所用模具为塑料注射模，简称注塑模，注塑模对应的加工设备是注塑机，塑料首先在注塑机的加热料筒内受热熔融变成流体，然后在注塑机的螺杆或柱塞推动下，经注塑机喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，在型腔内成型，冷却，固化，脱模后得到制品3.1.2注塑成型的特点 注塑成型作为一种重要的成型加工方法，生产的制件具有精度高，复杂度高，一致性强，生产率高和消耗低等特点，有很大的市场需求和良好的发展前

8、景。3.2注塑模具的组成及分类3.2.1注塑模具的组成 注塑模一般是由成型零件，浇注系统，冷却系统，排气系统，温度控制系统，导向与定位系统，脱模系统，侧向分型与抽芯机构与各种结构件组成3.2.2注塑模具的分类 注塑模具依成型特性区分为热固性塑胶模具、热塑性塑胶模具两种；依成型工艺区分为传塑模、吹塑模、铸塑模、热成型模、热压模（压塑模）、注射模等，其中热压模以溢料方式又可分为溢式、半溢式、不溢式三种，注射模以浇注系统又可分为冷流道模、热流道模两种；以按装卸方式可分为移动式、固定式两种四、塑件的分析4.1产品和材料的分析产品为塑料饭盒，主要是用做于某些公司用于商品的促销赠品，所以属于中小批量生产，

9、对于塑件要求为表面光滑，无毛刺，飞边。除此之外因用于食品直接接触，所以要求无毒无气味。对于配合精度要求不高。所以塑件产品采用食品级的PP。4.1.1材料分析 聚丙烯（英文名称：Polypropylene，简称：PP，俗称：百折胶），是聚-烯烃的代表，由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，其单体是丙烯CH2=CHCH3。根据引发剂和聚合工艺的不同，聚丙烯可以分为等规聚丙烯和无规聚丙烯和间规聚丙烯三种构型。等规聚丙烯易形成结晶态，结晶度高达95%以上，分子量在8-15万之间，赋予他良好的抗热和抗溶剂性。4.1.2成型特点和工艺条件 a）Pp具有以下成型特点1、结晶料，吸湿性小，易发生融体破裂，长期与热

10、金属接触易分解。2、流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔、凹痕、变形。3、冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度.料温低温高压时容易取向，模具温度低于50度时，塑件不光滑，易产生熔接不良，流痕，90度以上易发生翘曲变形。塑料壁厚须均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。 b）工艺条件1、干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。2、熔化温度：220275，注意不要超过275。3、模具温度：4080，建议使用50。结晶程度主要由模具温度决定。4、注射压力：可大到1800bar 5、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

11、度下的低速注塑。6、流道和浇口：对于冷流道，典型的流道直径范围是47mm。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11.5mm，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。4.1.3塑件制品的公差和表面质量 影响塑料制品公差的因素主要有：模具制造误差及磨损，尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损，塑料收缩率的波动，模塑工艺条件的变化，塑料制品的形状等。塑料制,品分为8个精度等级，根据塑料品种的不同，每一种塑料可选其中的3个等级。模具制造的精度一般比

12、塑料制品的精度高出12个等级。通过分析，因为碗的配合尺寸并不严格所以对所给定的塑料制品精度定为MT5，模具精度为IT6。查模塑件尺寸公差表(GB/T 14486-1993)，塑件的精度为MT5，塑件的轴向基本尺寸（1）为189，故公差=1.76(A)；轴向基本尺寸（2）为180，故公差=1.76(A)轴向基本尺寸3为177，故公差=1.6（A）高度尺寸为10，公差取=0.28A)。以上A、B指尺寸公差表中的“公差种类”五、注塑机的选择5.1估算塑件的体积和质量以及注塑机的选择 由软件计算的塑件（盖子）的体积为43719.004m，已知PP的密度为0.9克每立方厘米。所以可以计算的该塑件的质量约

13、为39.347克其额定注射量60立方厘米锁模力/KN500kN注射塞直径/mm38mm注射压力Mpa122Mpa最大开模行程/mm180mm注射行程/mm170mm模具最大厚度/mm200mm合模方式液压-机械模具最小厚度/mm70mm注射方式柱塞式模板尺寸/mm330440mm定位圈直径/mm100mm喷嘴球半径/mm12mm喷嘴孔半径/mm2mm 注射机的选择原则： a) 注射量不能大于注射机额定注射量的80%； b) 注射量不能小于注射机额定注射量的20%； 选择立式塑料注塑机，注射方式为柱塞式，型号为XS-Z-60，其主要参数如下5.2注射机的校核5.2.1锁模力的校核 锁模力必须大于

14、型腔内压力，以免在注射过程中由于锁模力过小而造成模具胀开发生溢料现象。查表“常用塑料的流长比和型腔压力”，得PP的型腔压力为150，得锁模力为FPm(nAz+Aj)=40(Azj)10.63kN式中Az，分别为型腔投影面积。Az=70887.2平方毫米（软件测得）n为型腔个数。所选注射机的锁模力为500kN大于10.633KN，故锁模力可靠。5.4注射压力的校核注射压力的校核公式为Pmax=kP1 =1.3x90=117Mpa 已知Pmax=122Mpa117Mpa故所选用的注塑机XS-Z-60型号满足使用要求K为安全系数一般取k=1.3P1为注射成型时的注射压力pp一般注射压力为90Mpa六

15、、注塑模具设计6.1分型面的选择原则 塑件设计阶段, 就应考虑成型时分型面的形状和位置,否则无法用模具成型。在模具设计阶段,应首先确定分型面的位置,然后才选择模具的结构。分型面设计是否合理,对塑件质量、工艺操作难易程度和模具的设计制造都有很大影响。 因此分型面的选择是注射模设计中的一个关键因素。 分型面的选择应遵循以下基本原则: 1：有利于保证塑件的外观质量 2：分型面应选择在塑件的最大截面处 3：尽可能使塑件留在动模一侧 4：有利于保证塑件的尺寸精度 5：尽可能满足塑件的使用要求 6：尽量减少塑件在合模方向上的投影面积 7：长型芯应置于开模方向 8：有利于排气 9：有利于简化模具结构6.2分

16、型面的确定 在模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。分型面是为了塑件和凝料取出而设计。其形式有平面、曲面和斜面。根据分型面设置的原则，本设计采用平面分型，共有以下三种方案（Z轴方向为脱模方向红线为分型线） 方案一 方案二 方案三分析三种分型方案可知方案三为最佳分型方法，该分型方法可以获得更好的塑件表面质量和好的形状精度。6.2.1分模后的效果 对塑件的分模在本塑件中采用的是用UG自带的注塑模向导来进行分模，属于全自动分模方法。如右图所示6.3型腔数量及排列方式的确定 为了制模具与注塑机的生产能力相匹配提高生产效率和经济性，并保证 塑件精度，模具设计时应确定型腔数目。型腔数目的确定

17、一般可以根据经济性、注射机的额定锁模力、注射机的最大注射量、制品的精度等。一般来说，大中型塑件和精度要求高的小型塑件优先采用一模一腔的结构，但对于精度要求不高的小型塑件（没有配合精度要求），形状简单，又是大批量生产时，若采用多型腔模具可提供独特的优越条件使生产效率大为提高。 由于本塑件生产量不是很大，塑件尺寸不算大，所以决定采用一模一腔式。如下图6.4成型零件的设计6.4.1成型零件的材料选择 模具生产时用来填充塑料熔体，成型制品的空间称为型腔，构成注塑模具型腔部分的模具零件统称为成型零件，又称内模镶件。内模镶件包括凹模、凸模和内模小镶件。由于成型零件直接和高温熔体接触，其质量直接影响塑件的质

18、量，所以成型零件必须具备如下性能： 1) 具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温高压； 2) 具有足够的硬度和耐磨性能3) 具有良好的加工性能，可淬性好，热处理变形小； 4) 成型部位有足够的位置精度和尺寸精度根据以上原则，型芯和型腔选择45钢材料，它是塑性材料，其屈服点为355Mpa6.5成型零件的工作尺寸的计算该塑件的零件图如下 已知平均收缩率为0.2%，根据塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取 4 ，成型零件尺寸如下表已知条件；平均收缩率=0.002；模具的制造公差取=/4塑件尺寸计算公式型腔或型芯工作尺寸径向尺寸型腔径向尺 寸d-型芯径向尺 寸轴向尺寸型腔轴向尺 寸型芯轴向尺 寸七、

19、模架设计7.1 模架的分类及模架的初步选择 1) 二板模模架 二板模模架又称大水口模架，其优点是模具结构简单，成型制品的适应性强。 2) 三板模模架 三板模模架又称细水口模架，采用三板模模架时制品可在任何位置进料，制品成型质量好，有利于自动化生产，但这种模架结构复杂，成本较高，模具重量大，制品和流道凝料从不同的分型面取出。3) 简化三板模模架 简化三板模模架又称简化细水口模架，比三板模模架少四根动、定模板之间的短导柱 模架的初选，因为二板模模架结构简单，选用二板模模架。根据制品的大小可知模架为中小型模架。模架采用龙记模架，通过用胡波外挂（一个专门用来设计塑料模具的标准件加载外挂）来加载。7.2

20、定模板和动模板大小的设计 经验确定法： 1) 确定模具的大致高度。在内模上镶件高度40基础上加50，模具宽度为240270，则模具为中型模具。 2) 对于中型模具，定模板、动模板的长、宽尺寸在内模镶件长、宽 基础上加100，即定模板、动模板的宽度为240+100=350， 定模板、动模板的长度为370+100=370。查表“注射模中小型模架标准尺寸组合”，取350400系列，即模架宽度为350，长度为400，导柱直径为f25。7.3动模板和定模板厚度的确定 在确定模架中动模和定模和支撑块的厚度时，在用UG加载标准模架时都按默认的高度，动模板高度为80mm、定模板厚度为90mm、支撑块高度为80

21、mm。7.4浇口设计 在分析本塑件的情况下，本塑件采用点浇口浇注（如下图）。点浇口的优点，对浇口位置限制小可自由选定；在多点进料或多腔模具中。容易实现均衡进料；有利于薄壁，长流程和表面带精细花纹图案的塑件成型，降低浇口附近的残余应力；容易从塑件上拉断，几乎看不出浇口痕迹容易实现脱模时的自动化。7.5定位圈与浇口套 定位圈又叫法兰，在本次设计中采用的定位环采用B型定位环，该定位圈的直径取100，内径取55，厚度取15具体参数如下图（a）。浇口套的直径根据模架的大小来选取，模架4040以下，选用D=10。对于浇口套的选择在这里选用的是B型浇口套，其外径取45，厚度取15，球面半径就是主流道的球面半

22、径12，小端直径即主流道直径3.0具体参数如下图（b） (a) (b)7.6排气系统设计和冷却装置的设计 a）分型面可以作为气体排出的地方。 b)顶针与动模镶件的配合面排气 ，顶针和动模镶件的配合为间隙配合，公差配合H7/f7，其间隙可用来排气 b)由于该塑件属于浅型腔扁平塑件的冷却系统结构，可以采用动定模板两侧与型腔等距离钻孔的形式来设置冷却水道，由于在本塑件中型腔的厚度大于型芯厚度，所以决定在定模侧设置冷却水道。最终在定模侧X和Y 方向分别设置了两条直径为6mm的水道。如下图7.7顶出复位机构设计 由于塑件比较薄，但在型腔与塑件接触的部分不多，推出制品的力不大且均匀，但制品易变形，故采用顶针推出机构。顶针通过推杆固定板和推板固