注塑-电风扇旋扭的塑料模具设计(机械专业设计含cad图纸).zip

前 言近 年 来 ， 由 于 模 具 技 术 的 迅 速 发 展 。 模 具 设 计 与 制 造 已 成 为一 个 行 业 越 来 越 引 起 人 们 的 关 注 。 成 为 生 产 各 种 工 业 产 品 不 可 缺少 的 工 艺 装 备 。作 为 二 十 一 世 纪 的 大 学 生 ， 综 合 方 面 的 素 质 越 来 越 显 得 重要 ， 特 别 要 从 事 模 具 专 业 ， 毕 业 设 计 是 培 养 综 合 运 用 所 学 理论 知 识 和 技 能 解 决 实 际 问 题 的 一 个 重 要 环 节 ， 这 是 对 我 们 大学 阶 段 智 力 的 一 次 总 检 验 。 更 是 我 们 受 到 集 中 培 养 和 综 合 设计 能 力 ， 科 研 能 力 ， 创 新 能 力 的 一 次 难 得 的 机 会 。毕 业 设 计 的 主 要 目 的 有 两 个 ： 一 ， 让 学 生 撑 握 查 阅 资 料 与手 册 的 能 力 ， 能 够 熟 练 运 用 CAD 进 行 模 具 设 计 ； 二 ， 掌握 模 具 设 计 方 法 和 步 骤 ， 了 解 模 具 的 工 艺 过 程 。此 次 本 人 设 计 的 课 题 是 ： 注 塑 模 的 设 计 。 此 注 塑 件 是 电 风扇 开 关 旋 纽 ， 体 积 小 ， 形 状 复 杂 ， 在 设 计 过 程 中 ， 本 人 通 过了 参 考 实 际 产 品 ， 了 解 塑 件 的 特 点 。 在 设 计 过 程 中 查 了 很 多资 料 。 在 设 计 过 程 中 得 到 了 何晓明等 老 师 的 精 心 指 导 和 广大 同 学 的 帮 助 ， 在 此 表 示 感 谢 。1X X 学 院毕业设计(论文)课 题 名 称 电风扇旋扭的塑料模具设计 学 生 姓 名 学 号 0231120114 院( 系 )、专业 机械工程学院模具专业 指 导 教 师 2005 年 5 月 28 日目 录第 1 章 设计任务书 .................................. ........... . ............... ........1第 2 章 塑件的工艺分析 .................................. ............... ................2第 3 章 注塑模的设计要点 ................................... ...........................3第 4 章 注塑模的设计 ..................................... .................................4第 4.1 节 成型零件的设计 ......................................... ............ .................4第 4.2 节 合模导向机构的设计 ................................... ..................... .....7第 4.3 节 推出机构的设计 .................................................. ....... .............8第 4.4 节 浇注系统与排溢系统的设计 ..................................... ............11第 4.5 节 分型面的设计 ................................................................ ..... ......15第 4.6 节 温度调节系统的设计 .................................... . ................. ......16第 4.7 节 模架的设计 .................................................... ..... . . . .............. 18第 4.8 节 注射模与注射机的关系 ................................. ........... .............19第 5 章 设计总结 ........................ ........................... ...... .... ...........22致 谢 ............................. . ......... ................ ........... ......... .....................23参考文献 ........................ ......................... . ........ ......... ..... . ................24XX 学院毕业设计（论文）1第 1 章 设计任务书此次毕业设计是电风扇旋扭，它所要达到的要求：要能耐高温，绝缘性要好，耐气候性强，刚性，韧性佳，通过对产品的各种性能分析，选用材料为 ABS，该塑件的厚度为 1mm,公差等级为 IT5 级。它是用来调节风速和定时的，能够满足人们的热天对风力和吹风长短要求，同时也起到美观的作用。设计要求：根据工件的实际形状与尺寸，设计一副注塑模把它生产出来，要求它的外表面比较光滑即表面粗糙度要求高。通过对塑件外部造型、工艺结构的设计、对塑件进行计算仿真和生产验证，也通过对分模线、塑件的壁厚、圆角、塑件的尺寸精度、脱模斜度进行了综合的考虑，工件的尺寸和形状如下图:XX 学院毕业设计（论文）2第 2 章 塑件的工艺分析ABS 塑料是由丙烯、丁二烯、苯乙共聚而成。ABS 具有良好的综合力学性能，ABS 成型塑件时有较好的光泽。其密度为 1.02～1.05g/cm 3 . ABS 还有很好的冲击强度。ABS 在升温时粘度增高。所以成型时压力增高。塑件的脱模角度宜稍大。ABS 还易吸水，所以为了得到较好的塑件，在加工之前，还必须把它进行干燥处理。要求塑件精度较高时，可以控制模温在 50~ 600 C 左右，热水器的盖要求它的外表面光泽，应控制模温在 60~ 800C 左右。ABS 塑料的收缩率为 0.3%~0.8%，塑料的收缩率对塑件的质量和形状是一个很重要的参数。取其制品精度 IT5 级，要得到良好的塑件，不但要控制好塑料的收缩率，而且还要对模具质量也很重要，一副较好的模具，模具加工容易，寿命较高，而且对产品的质量得到很好的保证。该工件是属于薄壁塑件，且过渡角也不是很大，所以模具的型腔和型芯加工是比较难的。此塑件算是小型塑件，所以模架也不算大，并且精度也不是要求特别的高，所以采用一模多腔，这样对提高生产效率是很有利的。XX 学院毕业设计（论文）3第 3 章 注塑模的设计要点ABS 塑料它是属于热塑性塑料，该产品是通过注塑成型的。它的原理是将颗粒或粉状塑料从注塑机的料中送进加热器中，经加热熔化，在受压的情况下，把它注到成型的型腔中，再冷却成型。注塑成型它的周期短，能成型复杂的、尺寸精确的制件。它的成型工艺过程包括如下：成型前的准备，注塑过程，塑件后处理。由于ABS 料它是属于易湿的塑料，所以在加工前要把它进行充分的干燥。注塑过程它是一个比较关键的进程，各个步骤都要控制好，这对塑件的质量和形状起着至关重要的作用。注塑成型的核心问题是：就是采用措施得到良好的塑料熔体，并把它注塑到型腔中去，在控温下，使塑件达到所求的质量。温度、注塑压力、时间是其关键的工艺参数。注塑模按结构分为单分型、双分型和多分型面，此塑件是采用侧浇口工件较简单，因此采用单分型面的模具，又因为该工件属于薄壁塑件，当采用推杆，会把塑件容易顶坏。所以该工件采用推件板推出，容易保证塑件的质量。注塑模包括：成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统、支承零部件。只有处理好各个环节的制约关系，才能设计出一副较好的模具出来，一副模具设计出来，把它装在注塑机上，还要通过校核，才能投入生产。因此注塑模与注塑机的关系也是至关重要。XX 学院毕业设计（论文）4第 4 章 注塑模的设计第 4.1 节 成型零件的设计成型零件是决定塑件的几何尺寸和形状的关键。成型零件它直接与高温、高压的塑料流接触，因此成型零件要求具有较高的强度、刚度和耐磨性能。成型零部件，它包括：型腔、型芯、成型杆、和成型环等。该产品是 IT5 级精度制造的，产品外表面要求比较光滑，因此要求成型零件的抛光性能要好，表面应该光滑美观。表面粗糙度要求 Ra0.4 以下。型腔的材料选 45 钢。淬火处理，使其达到硬度 40HRC 以上。(1) 型腔的结构设计：由于该塑件结构比较简单，但要求其精度也要较高，要求其塑件不充许产生拼接线痕迹，经过仔细的参考，该型腔采用整体式较为合理。其结构和尺寸如下图所示：查阅资料可得塑件的理想的外壁圆角半径为塑件的壁厚的 1.5 倍。即 R=1.5Xt,即R=1.5mm,该型腔的加工，先下料一块为 400X400X50mm 的 45 钢，然后在磨床上进行磨削，使其达到应有的光洁度，然后热处理，使其达到硬度达到 40HRC 以上。成型的型腔可以在电火花机上加工得到所要的尺寸和精度，最后通过精磨和抛光，得到所要的型腔。(2)型腔的工作尺寸计算：所谓工作尺寸就是指成型零件上直接用以成形塑件部位的尺寸。它主要包括型腔的径向尺寸、型腔的深度、中心距等尺寸。它受到塑件XX 学院毕业设计（论文）5的尺寸精度的影响。型腔的计算公式如下：型腔的径向尺寸计算 (L M)0δz =[(1+Scp)Ls-3/4△] 0δz=[(1+0.55/100)x52-3/4x0.013]0δz=[52.286-0.00975]0δz=[52.2765]0δz 。(L)0δz =[(1+Scp)Ls-3/4△] 0δz=[(1+0.55/100)x15-0.75x0.008]0δz=[15.0765]0δz其中 LM是型腔的径向尺寸，S cp是塑料的平均收缩率，△是塑件的公差值。查表得 ABS 塑料的最小收缩率为 0.3%，最大的收缩率为 0.8%，由公式得 Scp=(0.3%+0.8%)/2 得 Scp为 0.55，至于塑件的精度，在此到△的系数为 0.75，当塑件的精度不同时会有变化。型腔的深度尺寸计算：（H M） 0δz =[(1+Scp)Hs-2/3△] 0δz=[(1+0.55/100)x26-0.009x2/3]0δz=[26.143-0.006]0δz = [26.136]0δz其中 HM为型腔的深度尺寸，△的系数取 2/3。塑件的字体是通过在型腔上做相反的字，它的深度为 0.3mm,它是通过金雕工艺，把它雕到上的，因此在这里不详细说明是怎么样生产出来的。(3）型芯的结构设计：型芯是成型塑件的内表面的的零件。此塑件它有两个小孔，它是用小型芯来成型，主型是用来成型塑件的内壁，塑件的内表面精度要求要稍微低一些，因此型芯的加工可以稍稍粗糙点。该芯采用整体式，它结构牢固，它固定在动模固定板上。其形状和尺寸如下图：所示：XX 学院毕业设计（论文）6其工件角度都是通过核算而得到的。型芯选 45 钢，淬火处理，使其硬度达到40HRC 以上，以保证其硬度，不使它在加工时，变弯、变软。它的加工过程是，先取一段 φ60x40 的一块圆棒料，开始在车床上车削，然后进行热处理，再进行电火花加工，使其达到所要求的形状和尺寸，最后进行磨和抛光。型芯的尺寸计算：型芯的径向尺寸：(L M)-δz 0=[(1+Scp)Ls+3/4△] -δz 0=[(1+0.55)x50+0.75x0.011]-δz 0=[50.2835]-δz 0(LM)-δz 0=[(1+Scp)Ls+3/4△] -δz 0=[(1+0.55/100)x13+0.75x0.008)]-δz 0=[13.0775]-δz 0其上面字母所表示的意义和型芯的字母是一样的。型芯的高度尺寸计算如下：（H M）=[(1+Scp)Hs+2/3△] -δz 0=[(1+0.55/100)25+2/3x0.006]-δz 0=[25.1425]-δz 0塑件中心距的尺寸计算：（L M） -δz 0=(1+Scp)Ls ±δ/2=(1+0.55/100)x26±δ/2塑件理想的内角圆半径应为塑件壁厚的 1/3 以上。所以取内角圆半径为 0.5mm.型腔由于受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度。如果型腔侧壁和厚度过下，则会引起溢料和出现飞边，这样就降低了塑件的精度，严重时还会影响脱模。因此还要计算侧壁和底板的厚度。模具型腔的壁厚的计算，应以最大的压力为准。此塑件是属于小尺寸塑件，为XX 学院毕业设计（论文）7了防止其弹性变形，其内应力超过许用应力，强度不足是主要原因，因此应以强度计算。这个零件可以近似看作圆形件。型腔侧壁的计算如下：S=r{{([σ]/([σ]-2P))} 1/2}S 是侧壁厚度。P 是型腔压力，[σ]模具材料的许用应力。r 型腔半径。经算得，图中型腔的壁厚已经足够。型腔的厚度计算公式如下：h=1.1rx(p/[σ]) 1/2其中：h 型腔的高度，r 型腔的半径。经算得 15mm 已经满足要求了。型腔动模支承板的厚度的计算。因为该型腔是采用整体式型腔，动模垫块厚度的选择显得较为自由。 S=3.14xR2=3.14x26x26=21.22cm2由教材上的书 161 页的表 5-18 查得垫块为 20~25mm.本副模具选厚度为 25mm.第 4.2 节 合模导向机构的设计导向机构是保证动模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。本副模具是采用导柱、导套导向。导向机构它起到的作用有：定位作用、导向作用、承载作用、保持运动平稳的作用。导柱导向通常是由导柱和导套的间隙配合而组成的。导柱分带头导柱和有肩导柱。因为该产品是成批量的生产，导柱经常运动，容易磨损，所以采用导套，这样导套坏了，可以随时更换。小型模具采用带头导柱。导柱的技术要求包括：导柱的长度、形状、材料、数量及布置。此副模具把导柱设在动模一侧，这样有利于推杆的运动。导柱固定端与模板之间采用 H7/m6，而导柱与导套采用 H7/f7 的间隙配合。导套也分直导套和芾头导套。其用法与导柱的用法一样。导套的技术要求的技术要求包括：导套的形状、导套的材料、及固定形式及配合精度。导套采用 H7/r6 配合镶入模板。导柱结构和尺寸如下图所示：XX 学院毕业设计（论文）8取导柱的长度为 100mm,导柱的材料选 T8A,淬火处理到 55~60HRC,导柱的前端做成锥台形，这样是为了导柱顺利进入导套，导柱固定端粗糙度 Ra 为 0.8，导向部分 Ra为 0.4 该导柱的布置采用等直径导柱对称分布，但是为了在合模时要注意。导套采用直导套，这样简单易制作，而且也适用。其结构和形状如图所示： 其 余 导套的前端倒圆角，是为了让导柱顺利进入导套。材料通常也采用 T8A，热处理，使其硬度达到一定硬度，以利于耐磨。粗糙度为 Ra 为 0.8，固定采用 H7/r6 配合镶入模板。XX 学院毕业设计（论文）9第 4.3 节 推出机构的设计使塑件从成型零件上脱出的机构称之为推出机构。本副模具是通过注塑机的合模机构，把力传给推板，然后通过通过固定板，再通过推杆，最后传给推件板，把塑件推出的。推出零件常分为推件板、推杆、推管、成型推杆等。此副模具所设计的塑件是属于薄壁塑件，而且在推出时不允许有推出痕迹，所以该模具采用推件板推出，这样有利于保证塑件的精度。此模具的设计也要满足一般推出机构的设计原则：塑件滞于动模一侧，这样有利于设计推出推出机构，以致于使模具结构简单、防止塑件变形、力求良好的塑个外观、结构可靠、脱模时工作可靠，运动平稳，制造方便，更换容易。脱模力的计算： Ft=FbFb=AP=3500x10-9x3x107=105N其中 Ft 是脱模力，Fb 是塑件对型芯的包紧力，P 为塑件对型芯的单位面积的包紧力。模外冷却取 P 约为 2.4~3.9x107Pa,模内冷却约取 0.8x1.2x107Pa,由此式可以得到，当塑件越大，对型芯的包紧面也越大，因此脱模力也越大，在模内脱出所需的脱模力要少于模外脱出的脱模力。但模内脱模容易使塑件容易变形，因此该模选用模外脱模。此副模具采用简单推出机构。它需要设计推杆、推件板、推杆固定板、推板等的设计。 推杆的设计：此模具由于塑件是圆形件，各处的脱模力是一样的，为了各处平衡，设计推杆时应均匀布置推杆。这样使系统就显得比较平衡了，增加了推杆的寿命。推杆的直径的设计，其尺寸和结构如下图: 推杆在推推件板时，应具有足够的刚性，以承受推出力，条件充许的话，尽可以把推杆的直径设得大一点。经过仔细的推算，选推杆的直径为 10，为了保持推杆在工作时具有一定的稳定性，把它进行校核。由公式:XX 学院毕业设计（论文）10直径 d=φ(L 2Q/nE)1/4=1.5(1202105/4x2.2x105)<10取直径为 10mm,已经足够了。进行强度校核：σ=4Q/nx3.14d 2≤σ s=4x105/4x3.14x102=410/1256<σ s说明它的强度是满足的。其中 d 是推杆直径，φ 是安全系数，通常取 1.5，L 是推杆长度，Q 是脱模阻力，E 弹性模量，n 是推杆的根数，σ s是推杆的屈服极限，推杆的材料选用 T8A，淬火处理。推杆的固定形式，推杆直径与模板上的推杆孔采用 H8/f7r 的间隙配合。推杆的工作端面的配合部分的表面粗糙度 Ra 为 0.8。推件板的由一块与型芯按一定的配合精度相配合的模板，它是在塑件的周边端面上进行推出，因此，作用面积大，推出力大，且均匀，运动平稳，并且在塑件上没有推出痕迹。推件应与型芯呈锥面配合，这样可以降低运动磨擦，推件板与型芯的配合，以不产生溢料为准，否则推件板复位困难，并且有可能造成模具损坏。推件板复位后，推板与动模座板之间应有 2~3mm 的空隙。推件板的厚度计算：对于筒形或圆形，推件板受力状况可以简化为“圆环形平板周界到集中的载荷。 ”按强度计算可得厚度为：h=(K2Q/[σ]) 1/2=(0.1x105/220)1/2<20mm所以对推件板采用 20mm，已经足够了。其中 h 是推件板的厚度，K 2是系数，Q 是脱模阻力。对于推件板，虽然推出的效果要比推杆好，但是当型芯和推件板的配合不好，则在塑件上会出现毛刺，而且塑件还有可能会滞在推件板上。在推出过程中，由于推件板和型芯有磨擦，所以推件板也必须进行淬火处理，以提高其耐磨性。推件板的材料选用 T8A，淬火处理，使其硬度达到 55~60HRC，提高其耐磨性。此副模具是采用潜伏式浇口，开模时，塑件包在动模型芯上，并且随动模一起移动，所以它采用单分型面，这样当动模移动，潜伏浇口被切断，而分流道、浇口和主流道凝料在冷料井倒锥穴的作用下，拉出定模而随动模移动。推杆固定板的设计，其结构和尺寸如图：