2022年机电学院课程设计方案格式、内容要求 .pdf

课程设计 ( 说明书 ) 学生姓名学院名称机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化指导教师2014 年1 月1 日中 文 题 目 黑 体 二号，居中精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 18 页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。Abstract The curriculum designed of the mold design is about coupling band. The whole process, including 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 cooling 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；冷却系统精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 18 页目录摘要目录一、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！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 错误！未定义书签。3.1.1 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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 18 页一、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：图 1 塑料零件图12 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在聚酰胺材料中有较高的熔点。它是一种半晶体 - 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较弱。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 18 页1.2.2、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85的热空气中干燥处理。如果湿度大于0.2%，还需要进行105， 12 小时的真空干燥。熔化温度：260290。对玻璃添加剂的产品为275280。熔化温度应避免高于300。 模具温度：建议80。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的模具温度，则塑件的结晶度将随着时间而变化，为了保持塑件的几何稳定性，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喷嘴270300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 15 60s 成型周期40160s 螺杆转速（ r/min ）:30 60 说明: 料斗干燥1.2.4、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HDPE 一般在 13mm 间选取 ，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，为了提高生产率，采用一模两腔；并且用侧浇精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 18 页口，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。1.2.5、零件体积及质量估算（1）、单个塑件体积V14.93cm3（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=47.76cm31.2.6、初选注射成型机的型号和规格1、由公式211KMt-m3600nm可得注射机最大注射量7n。2、注射压力校核0*1.3*100130PeKPMPa，取150PeMPa。3、锁模力校核1.2*152.34182.8FKAP，取400FKN，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： 345345（mm mm ）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 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 18 页二、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、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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 18 页图 2-12.2 型腔数量和排列方式的确定2.2.1 型腔数量的确定该塑件采用的精度是MT5 ，属于较低精度，且生产批量为大批量生产，但结构较复杂，故采用一模两腔的结构形式。2.2.2 型腔排列形式的确定（1） 流动长度要适当，流道废料尽量少，浇口位置要合适统一，进料要平衡，还要使型腔压力平衡；（2） 排位应保证流道、浇口套距定模型腔边缘有一定距离，以满足封胶要求；（3） 排位应满足模具结构等的空间要求；（4） 为了使模具达到较好的冷却效果，排位应注意螺钉、推杆对冷却水孔的影响，预留冷却水空的位置；（5） 排位要尽可能紧凑，以减小模具的外形尺寸，且长宽比例要始适中，同时也要考虑注射机的要求。2.2.3 模具结构形式的确定从上面的分析可知，本模具设计为一模一腔，根据塑件结构形状，推出机构采用推杆的推出形式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用五个点浇口，且开设在分型面上。因此，定模部分需要单独开设分型面取出凝料。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 18 页三、浇注系统的设计3.1 主流道设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。3.1.1 主流道尺寸1、主流道长度小型模具mmL60应尽量小于主，本次设计中初取32mm 进行设计。2、主流道小端直径0.5 1(41)5dmmmmmm注射机喷嘴尺寸（）3、主流道大端直径mmLdd8tan2主，式中3 。4、主流道球面半径012(202)22SRmmmmmm注射机喷嘴球头半径（）。5、球面的配合高度取 h = 3mm 。3.1.2 主流道的凝料体积2222333.14292.53.52.5331.15VLRrR rmmcm主主主主主主（）（3.5）。3.1.3 主流道当量半径2.53.532nRmmmm。3.1.4 主流道浇口套的形式主流道衬套为标准件可选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损，对材料要求较严格，因而小型注射模可以将主流道浇口与定位圈设计成一个整体，设计中常采用 T10A ，热处理淬火表面硬度为5055HRC 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 18 页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，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47266.5Lmmmm分，取 L分=68mm 。2、分流道的当量直径因为塑件的质量143.46200mgg塑，根据参【 1】式4-16 得，分流道当量直径为：440.26540.2654143.46 / 4684.56DmLmm分塑分3、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mmR1，并根据参【 1】表 4-6 设梯形高度mmh5 .3，则该梯形的截面积为：5.3)8tan5.3(28tan5.32xhxxA）（分再根据该面积与当量直径为4.56mm的圆面积相等，可得223.144.56(3.5tan8 )3.544Dx分， 即 可 得 ：mmx4， 则 梯 形 的 上 底 约 为5mm ，如图 3-2 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 18 页5、凝料体积计算（1）分流道长度68 4272.Lmmmm分。（2）分流道截面积2275.155 .3254mmmmA分。（3）凝料体积3272 15.754.4VL Acm分分分。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Ra1.25 2.5m即可，此处取mRa 6.1。另外，脱模斜度一般在510之间，这里取脱模斜度为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2.2ts。2、计算分流道体积流量：334.4140.65/16.49/2.24VVqcmscmst分塑分。3、由参【 1】式 4-20 可得剪切速率31333.33.3 16.49 101462.24.563.142qsR分分分（）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51025103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10.75lmm，点浇口的直径为1.3dmm。如图：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 18 页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2.2ts；（2）计算浇口的体积流量：3140.6512.79/52.2Vqcmst塑浇。（3）计算浇口的剪切速率由参【 1】式 4-20 可得：则浇,3 . 33nVRq3141333.33.3 12.79 104.9 103.14qssR浇浇浇（0.65 ）该点浇口的剪切速率处于浇口于分流道的最佳剪切速率51035104s-1之间，所以，浇口的剪切速率校核合格。3.4 校核主流道的剪切速率1、计算主流道的体积流量331.154.42 140.65/66.35/2.2VVnVqcmscmst分塑主主2、计算主流道的剪切速率311333.33.3 66.35 102743.83.14 3qssR主主主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210513105s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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 18 页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。图 4-1 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 4-2 4.2 成型零件钢材的选用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 18 页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时与塑件磨损严重，因此刚才选用高合金工具钢Cr12MoV 。4.3 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：321sl，相 应的 塑件制 造公 差10.3mm。0.20020.100.30100100.2slmmmm, 相应的塑件制造公差20.3mm. 10.050.051111 000(1)(10.0055)94.20.60.394.54zMcpsLSlxmmmm20.050.052222000(1)(10.0055)100.20.60.3100.57zMcpsLSlxmmmm式 中 ，cpS 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0055.02008.0003.0cpS；21, xx是系数，查参【 1】表 4-15 可知 x一般在0.5 0.8 之间，此处取6 .021xx；1、2分别是塑件上相应尺寸的按相应精度差的的公差（下同）；1z、2z是塑件上相应的尺寸制造公差，对于小中型塑件取61z（下同）。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010.4540.2054.2sHmm ，相应的10.4smm，010.4590.2059.2sHmm，相应的20.4smm10.0670.0671111 000(1)(10.005)54.20.60.454.26zMcpsHSHxmmmm20.0670.0672222000(1)(10.005)59.20.60.459.29zMcpsHSHxmmmm式 中21,xx是系数，查参【 1】表 4-15 可知 x一般在 0.5 0.8 之间，此处取10.6x4.3.3 凸模径向尺寸的计算塑 件 外 部径 向部分 尺寸 的转 换 ：0.200.310.1008887.9sLmmmm ，相 应的塑 件 制造公 差10.3mm ；0.42027.730.227.53sLmmmm ， 相 应 的 塑 件 制 造 公差20.4mm ；0.23019.30.119.2sLmmmm，相应的塑件制造公差30.2mm；0.24044.60.144.5sLmmmm，相应的塑件制造公差40.2mm。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 18 页100011110.050.05(1)(10.0055)87.90.6 0.388.56ZMcpslSLxmmmm200022220.0670.067(1)(10.0055)27.530.60.427.92ZMcpslSLxmmmm000333330.0330.033(1)(10.0055) 19.20.60.219.43McpszlSLxmmmm000444440.0330.033(1)(10.0055)44.50.60.244.97McpszlSLxmmmm4.3.4 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：0.410550.2mm=54.8shmm，相应的10.4mm100011110.0670.067(1)(10.0055)54.80.60.455.34zMcpshShxmmmm 式中1x是模具尺寸计算系数，查参【1】表 4-15 可知 x一般在 0.5 0.8 之间，此处取10.6x。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 250mmx250mmx80mm。4.4.2 动模垫板厚度的计算11331356921.40.540.54 14827.42100002500.034PPATLmmEL，取 T=30mm 15225250.45 1480.001 1480.034pi，L 是两垫块之间的距离约为148mm，1L是动模垫板的长度五、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50mm 。2、型芯固定板尺寸按模架标准，板厚取16mm 。3、垫块尺寸精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 18 页根据垫块 =推出行程 +推杆固定板厚度 +垫板厚度 +（510）mm =39+16+20+（510）mm =80 90mm ，初步选定为 80mm 。经过上述尺寸的计算，模架板面尺寸为160mm 200mm ，模架结构形式为A4 型的标准模架。其外形尺寸：宽长高=200mm 200mm 248mm 。5.2 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 200mm 200mm 450mm 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属于中等粘度材料，其成型温度及模具温度分别是200和 5080. 所以模具温度初步选定位 50，用常温水对模具进行冷却。6.2 冷却系统的设计去本设计中的冷却系统是采用六条直通的水道通过塑件的四周，其直径为8mm 。考虑到生产成本，所以此设计比较简单，通过计算，可以达到对塑件的冷却。如图：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 18 页七、脱模推出机构的设计7.1 推出方式的确定本塑件采用推杆推出的方式脱模，采用九根推杆，分别作用在塑件的九个腔中，并且参与了塑件的成型。7.2 脱模力的计算7.2.1 塑件的横截面为矩形 ，脱模力为238cos (tan )0.1(1)8 3 2.9 100.0055 55cos1(0.45tan1 )0.1 6921.4(10.3)(1 0.45sin1cos1 )13598.5tESLfFAKNN7.2.2计算推杆直径1224719013598.5()1.51.992.1 10L FdkmmmmnE，取 d=10mm 。八、总结这一次的模具设计让我从各方面对模具设计有了一个更深刻的了解。塑料模具的设计注重于结构上的设计，而且对模具在各方面需要考虑的更多。塑料模具的型腔加工要求更高，而且由于塑料的收缩率，在模具的成型零部件的设计上面还要考虑到收缩率的影响。通过这次的模具设计，我了解到模具设计不应只考虑模具本身，除此之外还必需要考虑到模具的加工工艺和制造工艺。还要考虑到经济性以及加工的合理性。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 18 页参考文献1 刘光明企业文化与核心竞争力J 经济管理 , 2002 ， (17) ：6-9 2 Cochran J K,Qual B K PA Microcomputer System for Qualitativfe SimulationJ.Simulation,1990,58(11):300-308.3 张刚企业组织创新研究M 北京：科学出版社， 2000： 88-1184 张庆生地质力学系统理论D 武汉：中国地质大学， 20015 刘宪恩形成学校文化的基本源点N 光明日报， 2002-3-12(B1)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 18 页