《cad应用技术》
陈海燕。广东工业大学材料与能源学院。
二００八年七月印刷。
一、 设计目的及任务。
本课程的任务使学生了解注射成型的基本原理及过程：掌握注射成型的有关概念；掌握注射模具设计的步骤以及工艺计算（注射机的选择及锁模力的校核，模架参数的选择等；掌握autocad机械制图与pro/e模具设计的方法。学习本课程的目的是为加强学生在计算机应用方面的能力，为将来从事模具cad/cam/cae行业打下基础。
二、 设计内容。
以塑料制品为设计对象，根据塑件的工艺和结构要求，利用计算机辅助设计软件（autocad或pro/e等）上对注射模具进行设计与绘图，并计算模具各部件的尺寸与分析其结构的合理性。
三、课程设计的要求与数据。
1、 按照指导教师安排的设计内容，制定工艺规范，并征询指导教师的意见；每位学生根据自已选择的塑件进行模具设计，也可参照图1的塑件进行设计，具体尺寸自定。
2、 查阅模具手册及相关资料，采用cad应用软件（autocad或pro/e等）对注射模具进行设计和绘图，包括合理选用标准模架和零件、合理设计注射模的结构，并绘制动模、定模及装配图。
3、进行数据处理和分析，总结成文，设计说明书按学校课程设计说明书（**）撰写的规范要求，篇幅不少于。
四、课程设计进程安排。
五、 设计步骤。
一）材料的选用。
以下采用水桶盖制件作为实例，其设计步骤以下：
水桶盖制件要有一定的强度和刚度，因此选用pp或是pvc（聚氯乙烯）。pvc有毒，所以排除，要用pp。pp又叫聚丙烯。
pp的性能：1、结晶性好，吸湿性小，可能发生熔融破裂，长期与热金属接触易分解；2、流动性好，溢边值0.03mm左右；3、冷却速度快，浇注系统及冷却系统应散热缓慢；4、成形收缩范围大，收缩率大，易发生液孔，凹痕，变形；5、料温低方向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于50摄度以下塑件不光泽，易产生熔接不良，流痕，90摄氏度以上时易发生翘曲、变形；6、塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角。
二）塑件的工艺性与结构分析：
塑件的尺寸精度主要决定于塑料收缩率的波动和模具制造误差。查相关手册，可得pp密度为0.9～0.
91g/cm3,收缩率为1.0～2.5%,按表5-34所示，塑件壁厚1～3mm时，收缩率为1.
0～2.0%.
塑料精度的等级评定：
1） 一般塑件：按j/t10628-95,取5～6级。
2） 精密级塑件：按j/t10628-95，取3～4级。
3） 高精密级塑件：按j/t10628-95，取1～2级。
因此，本设计所用的水桶盖采用5级精度。
脱模斜度大小与塑件的形状，壁厚及收缩率有关，脱模斜度主要为了便于塑料脱模，查表2-1，聚丙烯的脱模斜度为30ˊ～1。型腔取其脱模斜度45ˊ，型芯脱模斜度为1。查表2-3得，pp最小壁厚为0.
85mm，水桶盖属于中大形塑件，其壁厚推荐采用2.4～3.2mm,取3mm左右。
三）分型面选择。
分型面为定模和动模的分界面，合理选择分型面是使塑件能完好地成形的先决条件。
选择分型面时应从以下几个方面考虑。
1）、使塑件在开模后留在动模上；
2）、分型面的痕迹不影响塑件的外观；
3）、浇注系统，特别是进料口能合理地安排；
4）、使推杆痕迹不露在塑件外观表面上；
5）、使塑件易于脱模。
四）注射机的选择。
1）由于工件较大，采用一模一件，在一个注射成型周期内需注射入模具内的塑料熔体的容量为：
v=nvz+vj
式中 n—n=1,一模一件。
vz—单个塑件的体积；
vj—浇注系统凝料和飞边所需的塑料分量，一般vj=(6～30%)×vz
按规定，v≤0.8vg,其中vg为注射机额定注射量，由此查相关模具设计手册，可确定注射机的标准型号。
2）注射机锁模力的校核：
为防止模具分型面被模腔压力顶开，注射机必须对模具施以足够的锁模紧力。
锁模力公式：
f=1.5·p·a×0.1
式中 f—所需锁模力（kn）；
p—型腔单位面积的注射压力（mpa）;
a—型腔（包括浇注系统）的投影面积（cm2）.
五）模架的选择。
1）塑料注射模标准模架共有两种，即gb/t12556.1～12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》和gb/t12555.
1～12555.15-1990《塑料注射模大型模架》。两种标准模架的区别主要在于适用范围。
中小型标准模架的模板尺寸b×l≤500×900mm，而大型标准模架的模板尺寸b×l为630×630mm～1250×2000mm。
对于中小型模具来说，只要根据型腔的长宽尺寸不大于模架的长度和宽度的60%，深度不超过其长度的10%，即可确定模架的型号，可以不必计算（本次设计的均为中小型模具）。
标准模架见附录二。
2）开模距离的计算。
开模距离s=2×塑件高度 + 2～3mm，核对选用的注射机的“最大模具厚度”和“最小模具厚度”是否合适。
六）浇注系统的设计。
主流道的设计。
水桶盖是采用直接进料的方式，以主流道作为直接进料口。查相关手册，可得到主浇道的截面形状和相关尺寸配合。
（七）推出机构的选取。
推杆的位置设计以不影响塑件外观为原则，外观参数和尺寸查阅相关手册可获得。
八）复位机构的选取。
根据实际要求出发，查阅相关手册。
九）成型零件的工作尺寸。
工作尺寸是指成型零件上直接用以成型塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸、型芯的高度尺寸和型腔的深度尺寸、中心距等。对于中小型塑件，型腔径向尺寸计算公式可按以下公式。
其中：——塑件基本尺寸。
塑料的收缩率（查手册）abs的收缩率为0.15
塑件公差。m ——制造公差，由塑件精度决定。
2、型腔深度计算可按以下公式：
3．凸模的径向长度可按下面公式：
其中：——塑件基本尺寸。
塑料的收缩率。
塑件公差。m ——制造公差，由塑件精度决定。
4．凸模高度计算可按以下公式：
其中：——塑件基本尺寸。
塑料的收缩率。
塑件公差。m ——制造公差，由塑件精度决定。
十）模具温度调节系统的设计。
注射模冷却系统是用水道冷却方式，水道布置方式一般在串联和并联方式，一般水道不用精确计算，水道直径、中心距以及水管道与型腔壁距离等参数查相关手册可获得。
十一）塑料模具零件材料及热处理的选用。
十二）其它标准零件的选用。
如导柱、导套、定位圈等标准件的选取。
六、 设计的考核方式。
考核主要参考学生的图纸及设计说明书，并考虑答辩情况进行成绩评定。
五、参考文献。
1、 徐炜炯。模具设计。北京：中国轻工业出版社，1997：170-242.
2、 《塑料模设计手册》.塑料模设计手册。北京：机械工业出版社，2002，8
3、 胡仁喜，赵力航，郭军编，autocad2005练习宝典，北京理工大学出版社，2003.8
4、夏巨谌，李志刚。 中国模具设计大典数据库（电子版）. 中国机械工程学会。
附录一：附录二：
塑料注射模中小型模架的结构型式可按如下特征分类，按结构特征可分为基本型和派生型。其中基本型模架如图1所示。
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