机电学院课程设计方案格式、内容要求

1、徐刪工程摩院课程设计（说明书）厂中文题目黑体二号，居中学生姓名学院名称专业名称指导教师机电工程学院机械设计制造及其自动化2014年 1月摘要这次的课程设计主要是关于连轴套 B 的模具设计。整个过程包括塑件的原料选择、 外形分析、工艺分析及其主要的成型尺寸的计算；注射机的选择及校核、分型面的选 择、模架的选择、模具内部结构的选择(浇注系统、冷却系统等的选择)。通过这次的 课程设计，加深了对模具与塑料的认识。AbstractThe curriculum designed of the mold design is about coupling band. The whole process, in

2、cluding pieces of plastic raw materials selection, analysis of the shape, and its analysis of the process ,and the main dimensions of the calculation 。 injection machine selection, the choice of parting surface and die carrier , the choice of the internal structure of the mold (gating system , the c

3、ooling system, and so on). Through the course of design, have deepen the knowlodge of plastic and molds.关键词 分型面；注射机；冷却系统摘要目录一、塑件成型工艺分析 01.1塑件分析 错误！未定义书签。1.1.1外形尺寸分析 错误！未定义书签。1.2 PA66 的性能分析 错误！未定义书签。1.2.1材料性能 错误！未定义书签。1.2.2成型特性及条件 错误！未定义书签。1.2.3注射成型工艺参数 错误！未定义书签。1.2.4结构工艺性 错误！未定义书签。1.2.5零件体积和质量估算 错误！

4、未定义书签。1.2.6初选注射成型机的型号和规格 错误！未定义书签 二、模具结构形式拟定 错误！未定义书签。2.1分型面的确定 错误！未定义书签。3.1 XXXXXX错误！未定义书签。3.1.1 XXXX错误！未定义书签。总结 13参考文献 14附录 错误！未定义书签。附录 1 错误！未定义书签。附录 2 错误！未定义书签。亠、塑件成型工艺分析1.1塑件分析1.1.1、外形尺寸分析材料为PA66壁厚均匀，为3.5mm精度等级为7、8级精度，制品要求外观表面光 泽、无杂色，生产批量中等。零件图如下：1. 2 PA66的性能分析1.2.1、材料性能PA66聚酰胺66或尼龙66化学和物理特性PA66

5、在聚酰胺材料中有较高的熔点。它是 种半晶体-晶体材料。PA66在较高温度也能保持较强的强度和刚度。在产品设计时，一定要考虑吸湿性对几何稳定性的影响。为了提高PA66的机械特性，经常加入各种各样的改性剂。玻璃就是最常见的添加剂，有时为了 提高抗冲击性还加入合成橡胶，如 EPDM和SBR等。PA66的粘性较低，因此流 动性很好（但不如PA6。这个性质可以用来加工很薄的元件。它的粘度对温度变化很敏感。PA66的收缩率在1%2之间，加入玻璃纤维添加剂可以将 收缩率降低到0.2%1%。收缩率在流程方向和与流程方向相垂直方向上的相 异是较大的。PA66对许多溶剂具有抗溶性，但对酸和其它一些氯化剂的抵抗 力

6、较弱。122122、成型特性及条件1具有优良的耐磨性、自润滑性，机械强度较高。但吸水性较大，因而尺寸稳定性 图1塑料零件图较差2、PA66在较高温度也能保持较强的强度和刚度。PA66在成型后仍然具有吸湿性，其程度主要取决于材料的组成、壁厚以及环境条件。3、在产品设计时，一定要考虑吸湿性对几何稳定性的影响。为了提高 PA66的机械特性，经常加入各种各样的改性剂。玻璃 就是最常见的添加剂，有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶，如EPDM和SBR等。PA66的粘性较低，因此流动性很好(但不如PA6。这个性质可以用来加工很薄的元件。它的粘度对温度变化很敏感。4、PA66的收缩率在1%2之间，加入玻璃纤维

7、添加剂可以将收 缩率降低到0.2%1%。收缩率在流程方向和与流程方向相垂直方向上的相异是较大的。 PA66对许多溶剂具有抗溶性，但对酸和其它一些氯化剂的抵抗力较弱。干燥处理：如果 加工前材料是密封的，那么就没有必要干燥。然而，如果储存容器被打开，那么建议在 85C的热空气中干燥处理。如果湿度大于0.2%，还需要进行105C, 12小时的真空干燥。熔化温度：260290C。对玻璃添加剂的产品为275280C。熔化温度应避免高于300C。模具温度：建议80E。模具温度将影响结晶度，而结晶度将影响产品的物理特 性。对于薄壁塑件，如果使用低于40 C的模具温度，则塑件的结晶度将随着时间而变化，为了保持

8、塑件的几何稳定性，需要进行退火处理。1.2.3、注射成型工艺参数干燥温度：80100。，预干燥1h左右料筒温度：200290 E喷 嘴270300 E模 具40120压力：注射压力7501250bar时间：高压时间05s保压时间1560s冷却时间1560s成型周期40160s螺杆转速(r/min ):3060说明：料斗干燥124124、结构工艺性(1) 、 零件壁厚均匀，为 3.5 mm,大于塑件的最小壁厚 0.8 mm注射成型时应 不会发生填充不足现象，且在 HDPL般在13mm、可选取，塑件质量好。(2) 、该塑料制件无侧凹，侧孔，故没有侧向抽芯(3) 、考虑塑件的尺寸不是很大，为了提高生

9、产率，采用一模两腔；并且用侧浇口，用拉料杆使浇注系统冷凝料拉断、顶出脱落，以利于生产自动化。 125125、零件体积及质量估算(1) 、单个塑件 体积V= 14.93cm?(利用 UG软件分析所得)，质量m=1.1*14.93=16.42g(2) 两个塑件和浇注系统凝料 总质量M总=1.6*n*m=1.6*2*16.42=52.54 g, 总 体积 V总=52.54/1.1=47.76cm 31.2.6、初选注射成型机的型号和规格1 KMt-m 21、由公式 n岂空00可得注射机最大注射量n=7。mr2、注射压力校核PePe _ _ K*K* P Po o =1.3*100=1.3*100 =

10、130MPa=130MPa，取 PePe =150MPa=150MPa。3、锁模力校核F F - - KAPKAP =1.2*152.34=1.2*152.34 =182.8=182.8，取 F F -400-400 KNKN，锁模力合格选择压力机为SZ-60/40，其参数如下: 理论注射量：60cm3锁模力：400kN螺杆直径：30mm公称注射压力：150Mpa柱杆距离：345 X 345 (mM mrj)定位圈尺寸：直径100mm喷嘴球半径：R15mm模具最大厚度：280mm模具最小厚度：160mm、模具结构形式的拟定2.1 分型面的确定2.1.1分型面的形式分型面的形式与塑件的几何形状、

11、脱模方法、模具类型及排气条件等有关，常见的形式有：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面和平面、曲面分型面。2.1.2 分型面的选择原则1、复合塑件脱模的基本要求，就是能使塑件从模具中取出，分型面应设在脱模方向最大 的投影边缘部位；2、分型线不影响塑件外观，即分型面应尽量不破坏塑件光滑的外表面；3、确保塑件留在动模一侧，利于推出且推杆痕迹不显露于外观面；4、确保塑件质量；5、要你管尽量避免成型孔、侧凹，若需要滑块成型，力求滑块结构简单，尽量避免定模 滑块；6、满足模具的锁紧要求，将塑件投影面积大的方向放在定动模的合模方向上，而将投影 面积小的方向作为侧向分型面；另外，分型面是曲面的，应加

12、斜面锁紧；7、合理安排浇注系统特别是浇口位置，有利于开模；2.1.3 本设计分型面的选择 通过对塑件结构形式的分析，同时根据以上分型面的选择原则综合考虑，决定将分型面选在塑件截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置 如图 2-1 所示。:.:.(&(!r(&(! 4mm，则梯形的上底约为3.2分流道设计3.2.1分流道设计原则1、塑料流经分流道时的压力损失及温度损失要小；2、分流道的固化时间应稍后于制品的固化时间，以利于压力的传递及保压；保3、证塑料迅速而均匀地进入各型腔；4、分流道的长度应尽可能短，其容积要小；5、要便于加工和刀具选择。3.2.2分流道的布置形式本设计中采用两个侧浇口，

13、分别位于底面的最大半径圆角上，有两个分流道。3.2.3分流道相应参数的确定1、分流道的长度单边分流道长度取 L分二47、2mm=66.5mm，取L分=68mm 2、分流道的当量直径因为塑件的质量 mg =143.46g : 200g，根据参【1】式4-16得，分流道当量直径为：D 分二 0.2654. mg 4. L 分二 0.2654 .143.46/44 68 = 4.56mm3、分流道截面形状常用的分流道截面形状有圆形、梯形、U型、六角形等，为了便于加工和凝料的脱模，分流道大多设计在分型面上。综合考虑各方面的因素，本设计决定采用梯形截面， 其加工工艺性好，且塑料熔体的热量散失和流动主力均

14、不大。4、分流道截面尺寸设梯形下底宽度为x，底面圆角的半径R=1mm，并根据参【1】表4-6设梯形高度h =3.5m m，贝U该梯形的截面积为:再根据该面积与当量直径为4.56m m的圆面积相等，可得5mn，如图3-2所示。5、凝料体积计算(1) 分流道长度L分=68 4mm = 272mm。(2) 分流道截面积 A分 = -_5 3.5mm2 = 15.75mm2。2(3) 凝料体积 V分二 L分 A分二272 15.75 4.4cm3。6、分流道的表面粗糙度和脱模斜度分流道便面粗糙度要求不是很低，一般在 Ra1.252.5 m即可，此处取Ra1.6m。 另外，脱模斜度一般在510之间，这里

15、取脱模斜度为8。3.2.4校核剪切速率1、确定注射时间：查参【1】表4-8，可取t=2.2s。2、 计算分流道体积流量：4分=V分_= 44 140.65 cm3 / s = 16.49cm3 /s。t2.2X43、由参【1】式4-20可得剪切速率 3.3 q 分3.3 16.49 103分亡二- =1462止R分3.14 ()3223该分流道的剪切速率处于浇口主流道与分流道的最佳剪切速率5X 105 X 10之间，所以么分流道内熔体的剪切速率合格。3.3浇口的设计该塑件要求不允许有裂纹和变形缺陷，表面质量要求较高，采用一模两腔注射，为 便于调整充模时的剪切速率和封闭时间，该塑件采用五点进料的

16、方式，以缩短流程，提 高注塑效率，降低流动阻力，减少塑件的翘曲变形。3.3.1侧浇口尺寸的确定通过查表计算得：点浇口的长度I1=0.75mm，点浇口的直径为d=1.3mm。如图：140.655 2.23=12.79cm / s。由参【1】式4-20可得：:3.RV，则3.3C：二 R：3.3 12.79 103 4 亍s3.14 (0.65 )341= 4.9 104s该点浇口的剪切速率处于浇口于分流道的最佳剪切速率 以，浇口的剪切速率校核合格。3.4校核主流道的剪切速率34 -15X 105X 10 s 之间，所1、计算主流道的体积流量 V分 nV塑t1.15 4.42 140.652.2c

17、m31 s = 66.35cm3 / s3.3q主主3二R主3.3 66.35 1033.14 33-A s=2743.8s*3.3.2点浇口剪切速率的校核(1)确定注射时间：查参【1】表4-8，可取t =2.2s ;(2)计算浇口的体积流量：(3)计算浇口的剪切速率2、计算主流道的剪切速率主流道内熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5 1025 103s，之间，所 以，主流道的剪切速率校核合格3.5冷料穴的设计与计算冷料穴位于主流道正对面的动模板上，其作用主要是收集熔体前锋的冷料，防止冷 料进入熔体型腔而影响制品的表面质量。本设计采用侧凹拉断点浇口，可以将凝料拉 出。四、成型零件的结

18、构设计及计算4.1成型零件的结构设计4.1.1凹模的结构设计凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式、组合式和镶嵌式四种形式。根据对塑件的结构分析本设计采用整体式凹模，如图4-1所示。4.1.2凸模的结构设计凸模是成型塑件内表面的成型零件，通常可以分为整体式和组合式两种类型。通过 对塑件的结构分析可知，因塑件包紧力较大，故设在动模部分，如图4-2所示。图4-24.2成型零件钢材的选用根据对成型零件的综合分析，该塑件的成型零件需具有足够的耐磨性和良好的抗疲 劳性能，又因为该塑件为大批量生成，所以凹模材料选用P20.对于大型芯而言由于开模图4-1时与塑件磨损严

19、重，因此刚才选用高合金工具钢Cr12MoV4.3成型零件工作尺寸的计算采用参【1】表4.15中的平均尺寸法计算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照精度MT5查表得出的公差计算。查表得出的公差标注4.3.1凹模径向尺寸的计算塑件外 部径向部分尺寸的转 换：，相应的塑件制 造公差亠=0.3mm。|si=32A1ls2 =100雲0 mm = 100.2；.30mm,相应的塑件制造公差 也2= 0.3mm.LM1 =(1 Scp )ls1 -为冷0 z1 =(1 0.0055) 94.2 0.6 0.3。0.05mm = 94.5400.05 mmLM2 =(1 Scp)ls2 -x2 Qo =(1 0.

20、0055) 100.2 0.6 0.3 00.05 mm =100.5700.05mm 式 中，Sep是塑件的平均收缩率，查参【1】表1-2可得ABS得收缩率为0.3%0.8%,其平均收缩率Sep = 0.003 2 0.008 =0.0055 ； X1,X2是系数，查参【1】表4-15可知x一般在0.5 0.8之间，此处取X1=X2=0.6 ；短、厶2分别是塑件上相应尺寸的按相应精度差的的公差1(下同)； p、p是塑件上相应的尺寸制造公差，对于小中型塑件取辽二-厶(下6同)。4.3.2凹模深度尺寸的计算塑件高度方向尺寸的转换：塑件高度的尺寸Hs1 =540.20 = 54.2；4mm，相应的

21、Ks1 = 0.4mm， Hs1 =59 0.20 =59.2红.4口口口口，相应的也s2= 0.4mmHM1 二(1 p)Hs1 -为：丄丄 z1 =(1 0.005) 54.20.6 O.400.067 mm = 54.2600.067mmHM2 二(1 Sp)Hs2 -X2 To =(1 0.005) 59.2-0.6 0.400.067 mm = 59.29。0.067 mm 式 中X1,X2是系数，查参【1】表4-15可知X一般在0.50.8之间，此处取X)=0.64.3.3凸模径向尺寸的计算塑件外部径向部分尺寸的转换：Ls 88j.wm 87.900.3mm，相应的塑件制造公差1

22、二 0.3mm ; Ls2 二 27.73 - 0.2mm 二 27.53。0.4 mm，相 应的塑件制造 公差：2 二 0.4mm ;Ls3 =19.3-0.1mm =19.200.2 mm ， 相应的 塑件制 造公差 0 mr2 ;0 2Ls4 =44.60.1mm =44.5。. mm，相应的塑件制造公差0.2mm。IM i =(1+Scp)Lsi +为厶1毎1 =(1 +0.0055) x 87.9 +O.6xO.3o.o5 mm = 88.56；05 mmIM 2 = (1 + Scp)LS2 +X22书2 = (1 + 0.0055)父 27.53 + 0.6乂 0.4_o.67

23、mm = 27.92_o.67 mm1 M 3 = (1 + Scp )Ls3 + X3也3 _3 = (1 + O.O。55) X 192 + .6 X 0.2 j.033 mm = 19.43_0.033 mmIM4 =(1 +Scp)Ls4 +X44第4 =(1 +0.0055)x44.5 + 0.6x0.20.033 mm= 44.9700.033mm4.3.4型芯高度尺寸的计算成型塑件内腔大截面型芯高度塑件尺寸转换：hi =550.2mm=54.80*0.4mm，相应的 厲=0.4mmhM1 =(1 十Scp)hs1 十为街1 =(1 +0.0055)汇54.8+0.6汉 0.40.

24、067 口口 = 55.34；067 mm 式中洛是模具尺寸计算系数，查参【1】表4-15可知x一般在0.50.8之间，此处取为二0.6。4.4成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算4.4.1凹模板厚度的计算通过计算，凹模板厚度取为 80mm尺寸为250mmx250mmx80mm4.4.2动模垫板厚度的计算1T C 厂，PA 3 c 一一C (35X6921.4 乙怖 T 必T =0.54L - =0.54汉148疋 - =27.4mm，取 T=30mmlEL/p 丿1210000汇 250汇 0.034 丿/ 1 5p =25i2 =25疋0.45汉1485 + 0.001疋148 =0.034，

25、 L是两垫块之间的距离约为148mm， L1是动模垫板I丿的长度五、模架的确定5.1各模板尺寸的确定1、 定模型腔板尺寸塑件高度为35mm凹模深度为35mm又考虑到模板上还要开设水道和强度问题，需留 出足够的距离，故该板厚度取50mm2、 型芯固定板尺寸按模架标准，板厚取16mm3、垫块尺寸根据垫块二二推出行程+推杆固定板厚度+ 垫板厚度+ （510） mm=39+16+20+（510） mm =890mm 初步选定为 80mm经过上述尺寸的计算，模架板面尺寸为160mrK 200mm模架结构形式为 A4型的标准模架。其外形尺寸：宽X长X高 =200mrH 200mM248mm5.2模架各尺寸的校核根据所选注射机的参数来校核模具设计的尺寸。1、 模具平面尺寸200mnX 200mm 450mrX 450mm校核合格。2、 模具高度尺寸248mm 150mm 250mm 450mm校核合格。3、 模具的开模行程S325mm六、冷却系统的设计6.1冷却介质ABS属