电风扇上盖注塑料成型模具设计.rar

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25 电风扇 注塑 成型 模具设计
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本科毕业设计(论文)任 务 书题 目电风扇上盖注塑成型模具设计学 院机电工程学院专业机械工程及自动化班级学号学生姓名指导教师温州大学教务处制温州大学本科毕业设计(论文)任务书一、主要任务与目标:设计如图所示零件的注塑成型模具,绘制整套工程图,并编制主要零件的加工工艺。二、主要内容与基本要求:1、开题报告;2、文献翻译;3、外文翻译 4、编制模塑工艺规程;(塑件的工艺分析、成型设备的选择及校核、塑件模塑成型工艺参数的确定、模具结构分析与设计、模具相关的计算)5、绘制模具总装配图;6、绘制非标准模具零件图和标准零件加工图;7、编制非标准模具零件加工工艺规程;8、编写设计说明书;三、计划进度:第 10 周选题第 11 周下发毕业设计任务书第 12-13 周文献综述撰写第 14 周外文翻译第 15-16 周开题报告08/09 学年第一学期第 17 周开题报告汇报第 1 周编制模塑工艺规程第 2-3 周绘制模具总装配图寒假第 4 周绘制非标准模具零件图第 1 周绘制标准零件加工图第 2 周编制非标准模具零件加工工艺规程第 3 周编写设计说明书第 4 周第一轮答辩申请第 5 周第一轮毕业设计答辩2009.5.23上交全部毕业设计材料08/09 学年第二学期2009.5.31第二轮毕业设计答辩四、主要参考文献:1、中国模具设计大典机.械工业出版社,2005 年。2、天津轻工学院等编.塑料成型工艺学(第二版).中国轻工业出版社,2002 年;3、美杰克.埃弗里著,信春玲等译.塑料成型方案选择.化学工业出版社,2004 年;4、美T.A.奥斯瓦德等著,吴其晔等译.注射成型手册.化学工业出版社,2005 年;5、申开智主编.塑料成型模具(第二版).中国轻工业出版社,2004 年;6、加H.瑞斯著,朱元吉等译.模具工程(第二版).化学工业出版社,2005 年;7、翁其金主编.塑料模塑成型技术.机械工业出版社,2001 年;8、李学锋主编.塑料模设计与制造.机械工业出版社,2001 年;9、邹继强编著.塑料制品及其成型模具设计.清华大学出版社,2005 年;10、瑞典丹尼尔.弗伦克勒等着,徐佩弦译.注射模具的热流道.化学工业出版社,2005年;11、德E.林纳等著,吴崇峰主译.注射模具 130 例(原著第三版).化学工业出版社,2005 年;12、李忠文编著.注塑机操作与调试技术.化学工业出版社,2005 年;13、张晓黎、李海梅主编.塑料加工和模具专业英语.化学工业出版社,2005 年;14、刘晋春等编.特种加工.机械工业出版社.2004;15、胡亚民主编.塑料模具的设计与制造问答.机械工业出版社,2005 年。指导教师(签名):年 月 日学院审核意见:签名:年 月 日注:任务书必须由指导教师和学生互相交流后,由指导老师下达并交学院本科毕业设计(论文)领导小组审核后发给学生,最后同学生毕业论文等其它材料一起存档。毕业设计(论文)毕业设计(论文)开开 题题 报报 告告题 目电风扇上盖注塑成型模具设计学 院机电工程学院专业机械工程及自动化班级学号学生姓名指导教师温州大学教务处制1温州大学毕业设计(论文)开题报告一、选题的背景与意义:模具制造是制造业的根基,在轻工、电子、机械、通讯、交通、汽车、军工等部门中,60%-80%的零部件都依靠模具成形,模具质量的高低决定着产品质量的高低,因此,模具被称之为“百业之母”。塑料模具占模具总量的 40%左右。近年来,我国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到 50t 以上的注塑模,精密塑料模具的精度已达到 2m,制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产,多腔塑料模具已能生产一模 7800 腔的塑封模;高速模具方面已能生产挤出速度高达 6m/min 以上的塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。注塑模具作为塑料模具中的一个非常大的部分,研究其设计、制造过程是非常有实际的工程应用价值。一般家电产品中的注塑模具的应用非常多,而家电产品中像电风扇上盖注塑成形模具的研究必然有着其实际的意义:(1)电风扇上盖的需求量非常大。在我们的生活中随处可以看到电扇,食堂、教室、办公室等,一个电扇需要两个上盖,可想而知其需求量是非常大的。(2)电风扇上盖的结构非常普遍。电风扇上盖的圆筒状外形,并且在上部还有一沉孔,又有四个加强筋,因此其结构是非常典型的,在日常生活中,我们使用的茶杯,台灯外壳,各种家电产品的外壳几乎都有这种类似的结构,因此研究非常有必要。(3)选用材料的典型性。所用材料为聚丙烯(PP),在各种生活产品的应用也很多,对于其注塑性能的研究也非常有实际的研究价值。2二、研究的基本内容与拟解决的主要问题:电风扇上盖注塑成型模具设计,关键的内容包括:电风扇上盖的工艺性分析,模具结构的设计,非标准件的制造工艺规划。首先塑件的工艺性分析,主要内容包括:(1)通过查阅各种注塑模具设计手册以及各类相关文章和书籍,对电风扇上盖的选用材料的性能进行分析,并对塑件的结构进行分析。(2)注塑设备选择,确定塑件的型腔数,并计算塑件的投影面积,通过注射量的校核、注射力的校核、锁模力的校核、安装部分的尺寸校核、开模行程的校核、顶出装置的校核,结合注塑设备的资料确定注塑设备的型号。(3)确定收缩率与分型面,通过查阅手册确实材料的收缩率,并且确定具体的分型面,大致为电风扇上盖直接为121 处。其次模具结构的设计,内容包括:(1)标准模架的选择 (2)浇注系统的设计,浇注系统四部分(主流道,分流道,浇口,冷料穴)的设计,计算其尺寸 (3)成型件的设计,对凹模与凸模的结构设计及其工作尺寸计算 (4)抽芯机构的设计,盖顶处有一沉孔,选择合适的侧抽芯结构 (5)顶出结构的设计,顶出部分位置的选择,尺寸计算 (6)冷却系统的设计,通过塑件的质量,生产条件设计及凹凸模的冷却回路设计 (7)完成所有零件的总装图,包括二维与三维设计图纸。最后非标准件的制造工艺规划,内容包括:结合现代现代加工手段,利用数控 CNC,电火花,线切割等方法,制定出最合理的制造工艺,最符合经济效益的加工方案。完成非标准零件图及工艺规划。在设计过程中,主要是结构设计时可能存在一系列的问题,涉及的内容也很多,主要可能有以下问题:(1)非标准件的加工问题,标准件一般都可以从市场上购买,但非标准件(包括在标准件上加工)的加工加工内容可能较多,而且加工比较困难。(2)侧抽芯机构的设计,侧抽芯结构设计时,为了使形成的沉孔满足设计要求,设计时必然会存在一些问题,像抽芯机构如何安装3 (3)冷却系统,冷却系统如何合理的布置,而且加工也相对比较困难,三、研究的方法与技术路线:该塑件的设计并没有原始设计的资料,必须查阅注塑模具的设计的相关文献资料,制定具体的设计方案,并作可行性分析,优化方案的各个部分,明确各个部分的内容,最后确定详细设计方案。在确定具体方案后,对每个步骤的设计详细化,三部分具体化,其具体的内容和步骤如下图的结构流程塑件工艺分析结构设计造型及绘图塑件材料性能分析结构分析分型面的选择浇注系统设计成型零件的结构设计和固定方式推出和回程机构设计细化冷却系统的设计绘制模具的结构草图绘制非标准零件绘制模具的总装图图纸审核侧抽芯机构设计4四、研究的总体安排与进度:第 10 周选题第 11 周下发毕业设计任务书第 12-13 周文献综述撰写第 14 周外文翻译第 15-16 周开题报告08/09 学年第一学期第 17 周开题报告汇报第 1 周编制模塑工艺规程第 2-3 周绘制模具总装配图寒假第 4 周绘制非标准模具零件图第 1 周绘制标准零件加工图第 2 周编制非标准模具零件加工工艺规程第 3 周编写设计说明书第 4 周第一轮答辩申请第 5 周第一轮毕业设计答辩2009.5.23上交全部毕业设计材料08/09 学年第二学期2009.5.31第二轮毕业设计答辩5五、主要参考文献:1、彭建生编著,模具设计与加工速查手册,机械工业出版社,2005 年。2、吴生绪,塑料成形模具设计手册,机械工业出版社,2008 年;3、美杰克.埃弗里著,信春玲等译.塑料成型方案选择.化学工业出版社,2004 年;4、翁其金主编,塑料模塑成型技术,机械工业出版社,2001 年;5、申开智主编,塑料成型模具(第二版),中国轻工业出版社,2004 年;6、加H.瑞斯著,朱元吉等译.模具工程(第二版),化学工业出版社,2005 年;7、李建军,李德群主编,模具设计基础及模具 CAD,机械工业出版社,2005 年;8、刘晋春等编,特种加工,机械工业出版社.2004;9、邹继强编著,塑料制品及其成型模具设计,清华大学出版社,2005 年;10、瑞典丹尼尔.弗伦克勒等着,徐佩弦译.注射模具的热流道.化学工业出版社,2005年;11、德E.林纳等著,吴崇峰主译.注射模具 130 例(原著第三版).化学工业出版社,2005 年;12、天津轻工学院等编,塑料成型工艺学(第二版),中国轻工业出版社,2002 年;13、周永泰,国际视野下的中国塑料模具业,国外塑料J,2007 年 25 卷 第 5 期,454714、邓惠芳,热流道技术在塑料容器注塑加工中的应用,食品与机械J,2006 年 7月 22 卷 第 4 期,122123指导教师审核意见:签 名:年 月 日本科毕业设计(论文)文献综述题 目电风扇上盖注塑成型模具设计学 院机电工程学院专业机械工程及自动化班级学号学生姓名指导教师温州大学教务处制电风扇上盖注塑成型模具设计文献综述前言:模具是以特定的结构形式通过一定的方式使材料成形为制品的工具产品,是工业生产基础工艺装备。塑料是一种可塑成形的材料,它是以高分子聚合物为主要成分的混合物,在加热、加压等条件下具有可塑性,在常温下为柔软的固体。注射过程一般包括充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。注射模一般由成形部分浇注系统导向部件推出机构排气槽抽芯机构标准模架等几个基本组成部分。主题:模具制造是制造业的根基,在轻工、电子、机械、通讯、交通、汽车、军工等部门中,60%-80%的零部件都依靠模具成形,模具质量的高低决定着产品质量的高低,因此,模具被称之为“百业之母”。塑料模具占模具总量的 40%左右。近年来,我国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到 50t 以上的注塑模,精密塑料模具的精度已达到 2m,制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产,多腔塑料模具已能生产一模 7800 腔的塑封模;高速模具方面已能生产挤出速度高达 6m/min 以上的塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在我们的生活中随处可以看到电扇,食堂、教室、办公室等。一个电扇需要两个上盖,可想而知其需求量是非常大的。在家用电器中,电风扇上盖的圆筒状外形,并且在上部还有一沉孔,又有四个加强筋,因此其结构是非常典型的,在日常生活中,我们使用的茶杯,台灯外壳,各种家电产品的外壳等等。所用材料为聚丙烯(PP)在生活中也是常用的,因此对于这种典型注塑制件的模具设计是非常有必要的。电风扇上盖注塑成型模具的成形部分主要是型腔部分,型腔在设计过程中主要考虑其制造工艺性,在现阶段,模具的结构越来越复杂,传统的加工方法制造似乎显得力不从心,随着各种先进的加工方法,像电火花加工,电化学加工,超声波加工,电子束和离子束加工,激光加工,高速切削等技术的逐步成熟,型腔的加工手段也越来越多。典型的高速加工机床,如德国的 OPS-INGERSOLL 公司的OPS550 型五轴高速加工中心,日本 MAZAK 的 VARIAXIS 500-5X 五轴联动加工中心等。注塑模模具设计中,浇口位置是一个关键的设计变量。制件的质量好坏很大程度上取决于浇口位置,一个不正确的浇口位置将会导致过压、高剪切率、很差的熔接线性质和翘曲等一系列缺陷。浇口位置对熔体流动前沿的形状和保压压力的效果都起着决定性的作用,因此也决定了注塑制品的强度和其它性能。对于影响确定浇口位置的因素来说,包括制品的形状、大小、壁厚、尺寸精度、外观质量及力学性能等。此外,还应考虑浇口的加工、脱模及清除浇口的难易程度。正确的浇口位置可以避免出现那些可以预见的问题。常用的浇口形式有直浇口侧浇口扇形浇口薄片浇口护耳浇口点浇口潜伏式浇口等,当然也有将这些基本的浇口形式改进的,如“香蕉型”潜伏式浇口,“香蕉型”潜伏式浇口是注塑模浇注系统中曲线型潜伏式浇口的一种特殊的形式,因其曲线形状似“香蕉”,故称之为“香蕉型”潜伏式浇口。点浇口是塑料注塑模具中常用的结构形式,塑件浇口痕迹小,脱模时能自动切断浇注系统凝料。热流道技术的成熟,应用在模具中也越来越多,其优点浇道内的压力损失小模具的冷却仅为塑料件的冷却时间,比一般注射的冷却时间短,生产效率高无浇道冷凝料,提高了物料的利用率热浇道全为自动切断浇口,可以提高自动化程度,可以做到无人管理的自动操作热浇道元件及组件均为标准件,可以直接购买安装使用,减少模具加工时间。热流道的功能是恒温地将塑料熔体均匀地送达每个浇口,以确保从注射点到每个模腔熔流长度和流道尺寸相等和各个模腔充填均衡,热流道板的结构形式则由注塑模具上的模腔分布情况、注嘴排列及浇口位置来决定。温控系统则是利用热电偶来控制热流道系统的各个位置加热器的温度,确使塑料保持工艺要求的熔融状态。D-M-E 公司的 Polivalve 热流道系统,易于进行同步或顺序注射.生产特殊、复杂或难允模结构或变体积的产品。加工商还可以利用该系统模塑形状和规格小同的多个部件。无论是小型零件还是大型零件都是一次成型。此外.Polivalve 系统配置有无体喷嘴.非常适川于对表而质量要求高、无浇口痕迹的产品.由于省去了后序的修整工序可降低整体生产成本。电风扇上盖中只有一个型芯需要用到侧向抽芯机构,即盖顶上的沉孔。其侧向抽芯机构按动力源可分为手动、气动、液压和机动四种类型。机动侧向抽芯可分为斜导柱、写到槽、斜滑块以及齿轮齿条等许多不同的结构形式。机动抽芯利用注射机的开模力,通过传动机构改变运动方向,将侧向的活动型芯抽出。机动抽芯机构的结构比较复杂,但抽芯不需人工操作,抽拔力大,具有灵活、方便、生产效率高、容易实现全自动操作、无需另外添置设备等优点,在生产中被广泛的采用。总结:没有高水平的模具就没有高水平的产品,是制造业的一个共识。作为制造业的重要基础性工艺设备,模具技术被认为是衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。但我国模具水平与国外模具水平的差距依然不容小觑,必须认清我国现阶段模具产业发展存在的问题,加快模具产业结构的调整,注重产业发展的先进性,创新性,努力向发达国家学习。参考文献:1周永泰,国际视野下的中国塑料模具业,国外塑料 J,2007 年 25 卷 第 5 期,45472黄虹、陈元芳、夏华,电风扇灯罩注塑模具设计,工程塑料应用J,2004 年第 32卷第 3 期,59623申长雨、余晓容、王利霞、田中,塑料注塑成型浇口位置优化,化工学报J,2004年 3 月第 55 卷第 3 期,4454494邓万国,“香蕉型”潜伏式浇口在注塑模中的应用,模具技术 J,2005.No.5,21235付伟、范士娟、张海,注塑模具设计中浇口位置和结构形式的选用,工程塑料应用J,2007 年第 35 卷第 10 期,60636何亮、吴清鹤,新型点浇口注塑模具设计,塑料科技J,2007 年 7 月第 35 卷第 7期,76777柳松柱,关于注射模排气系统的探讨,鄂州大学学报 J,2006 年 11 月第 13 卷第 6期,33348 李文星、阂朝勃,确定塑料注塑模分型面的研究,技术广场J9徐森亮,“杯盖”三板式注塑模具设计与制造,模具技术J2007.No.4,161910 邓惠芳,热流道技术在塑料容器注塑加工中的应用,食品与机械J,2006 年 7 月第 22 卷第 4 期,283011李建军,李德群主编 模具设计基础及模具 CADM,机械工业出版社 2008 年12吴生绪主编 塑料成形模具设计手册M,机械工业出版社 2008 年本本 科科 毕毕 业业 设设 计计(2009 届届)题 目:电风扇上盖注塑成型模具设计 学 院:机电工程学院 专业:机械工程及自动化 班级:姓 名:学 号:指导老师:完成日期:2009 年 5 月 1电风扇上盖注塑成型模具设计摘要:塑料注塑成型可以制作大量具有高精度和复杂型腔形状的制件。通过用注塑模 CAE 软件 MOLDFLOW 对塑件进行模流分析,选择聚丙烯的成型工艺参数,设计了一模一腔的注射模具。按聚丙烯的平均收缩率设计计算模具成型尺寸。分析了电风扇上盖的结构工艺特点,介绍了电风扇上盖注射模结构及模具的工作过程,介绍了模具设计方案、工作原理,阐述了成型部件、浇注系统凝料双层结构、顶出机构的设计特点。同时介绍了成型零件的加工制造的过程。关键字:注塑模;MOLDFLOW 分析;制造2Design Of Injection Mould For Cover Of FanAbstract:The plastic injection molding is known to be the most effective process for producing discrete plastic parts of complex shape to the highest precision at a low cost.An injection die with a mold cavity was designed though using the injection mold CAE software MOLDFLOW to simulate plastic flow and choosing the molding parameters of polypropylene.The molding size was designed according to the average shrinkage ratio of polypropylene.Analyzing on the structural character of cover of fan,the structure of injection mold and the mold working process are introduced.The design specialities of molding parts,the double deck structure of concretionary plastic for the gating system and the ejection mechanism were presented as well.Meanwhile,manufacturing of the molding size were introduced.Keyword:Injection mould;Analyzing of MOLDFLOW;Manufacturing3目 录中文摘要中文摘要英文摘要英文摘要1 塑料的工艺性分析塑料的工艺性分析 41.1 塑件的原材料分析 41.2 塑件的尺寸精度分析 41.3 塑件的表面质量分析 41.4 塑件结构的工艺性分析 42 注塑过程的分析及确定成型设备选择注塑过程的分析及确定成型设备选择 52.1 注塑过程的分析 52.2 选用注塑机 73 注射模的结构设计 注射模的结构设计 83.1 分型面的选择 83.2 浇注系统的设计 93.2.1 主流道设计 103.2.2 分流道的设计 113.2.3 浇口设计 113.3 成型零件的设计 113.3.1 凹模、凸模和型芯的基本尺寸的确定 123.3.2 凹模壁厚确定 133.3.3 底板厚度确定 143.3.4 成型零件的位置布置及其三维造型 153.4 导向机构的设计 183.5 推出部分的设计 183.5.1 脱模力的计算 183.5.2 推件板的厚度计算 193.6 侧向分型与抽芯机构的设计 193.7 冷却部分的设计 213.8 标准模架的选用 223.9 注塑机的校核 224 标准零件的加工图和非标准零件的加工工艺规划标准零件的加工图和非标准零件的加工工艺规划 225 小结小结 26参考文献参考文献 2641 塑料的工艺性分析1.1 塑件的原材料分析塑料的品种:PP(聚丙烯)。结晶材料,吸湿性小,流动性极好,溢边值为 0.03mm 左右;成形收缩率大,易产生缩孔、凹痕及变形;热容量大,成形模具必须设置能充分进行冷却的调温系统;它成形的适宜模具温度为 80左右,不可低于 50。否则,会造成塑料件表面光泽度差或者产生熔接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲变形。主要用于汽车工业(主要使用含金属添加剂的 PP:挡泥板、通风管、风扇等),器械(洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等),日用消费品(草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等)。1.2 塑件的尺寸精度分析影响塑料制品的尺寸精度的主要因素是材料的收缩和模具的制造误差。查得 PP 的收缩率为 1.0%2.5%,分析时都采用 S=1.75%。由于对于制品的精度无特殊要求,根据GB/T14486-1993 规定,参照下表的收缩特性和选用的公差等级表,可得到制件的公差等级为 MT6。表 1-1 收缩特性和选用的公差等级公差等级标准公差尺寸收缩率特性值 S(%)高精度一般精度未标准公差尺寸01MT2MT3MT512MT3MT4MT623MT4MT5MT73MT5MT6MT71.3 塑件的表面质量分析塑件外表面要求粗糙度较低,表面光滑,内表面要求低点。而 PP 在不同加工方法所能达到的表面的粗糙读值为 0.11.6m。因为对表明粗糙度无特殊要求,为了方便实际的加工,制造加工过程中可选择 Ra=0.8m。1.4 塑件结构的工艺性分析设计的塑件如下图 1-1 和图 1-2:图 1-1图 1-25电风扇上盖的三维造型可看到:该制件主要是以圆柱形为主,在上部的位置处还有四处加强筋,在设计模具是要特别注意该处,甚至要将结构做进一步的改进;还有就是为了注出上部的沉孔,就要采用侧向抽芯机构,设计时侧向抽芯也是重点考虑的部分;虽然该制件的要求并不是很高,但在设计模具时候要考虑一些即经济,又实用的方法改进模具的结构,以期达到最佳的设计效果,有助于实际的生产。2 注塑过程的分析及确定成型设备选择2.1 注塑过程的分析在注塑过程中,还要对注塑阶段进行必要的分析,主要是填充和保压两个阶段的分析与确定,通过 Moldflow 分析结果如下:6从上述的 Moldflow 的分析过程中可知,其 1.51 秒时速度压力开始切换,而在 1.53秒时填充完成,而压力最大值出现在 1.508 秒处,锁模力大致在 3.69 秒处出现峰值。在生产过程中注塑机的注塑过程的速度与压力切换参数设置可根据上述分析结果得出。72.2 选用注塑机通过采用 Moldflow 分析可得到:(a)浇注系统及塑件的总体体积为 110 cm3(b)锁模力曲线图(图 2-1):所选的注塑机的锁模力应至少大于 15tone图 2-1(c)注塑压力曲线图(图 2-2):最大的压力为 20.93MPa图 2-28初步计算可知模具的工作行程大致为 150而开模行程:SH+113=151mm,H 为斜导柱部分的高度,侧抽芯距为 S=13.5mm,开模距 H=S/tan=37.1mm,取 38mm,而 113 为整个塑件的高度。=20通过上述,可大致选择注塑机的型号:SZ-100/800SZ-100/800 型注塑机的理论注射容积为 138 cm3,螺杆直径为 40 mm,塑化能力11.9g/s,注射压力 140MPa,锁模力为 800KN,拉杆有效间距 329mm294mm,模板行程 270mm,模具最小厚度 80 mm,模具最大厚度 400mm,最大开距 570 mm,喷嘴半径为 SR10mm。3 注射模的结构设计注塑模具的结构设计主要包括:分型面的选择,浇注系统的设计,成型零件的设计,导向机构的设计,推出部分的设计,侧向分型与抽芯机构的设计,冷却部分的设计,标准模架的选用。3.1 分型面的选择图 3-1通过上述的 Moldflow 分析(图 3-1),应将分型面选择在图中灰色部分的区域,该处在整个注塑过程中会出现排放不畅,且该处在最大截面处,因此分型面要选择在该处。另外还考虑到在塑件的上部还有一个侧向抽芯的机构,为了使模具结构设计以及制造的方便,以及塑件的脱模和取出,因此采用二次分型,另一个设置在塑件的86 所在的平面。93.2 浇注系统的设计 先通过 Moldflow 分析该塑件的最佳浇口位置,分析结果如图 3-3 与图 3-3:图 3-2图 3-310由分析图 3-2 可知:最佳浇口位置在深蓝色的区域,但设置在这些区域会造成模具结构复杂或者浇口位置在外表面,虽然该塑件对表面要求不是很高,考虑到如果采用一个浇口,那么其填充的均匀性不是很好,综合考虑之下,可设置成轮辐式浇口,如图 3-4图 3-43.2.1 主流道设计浇口套进口的直径 d 应比注射机喷嘴孔直径大 0.51 mm,取 0.8mm。浇口套一般采用T8A 或 T10A 材料,热处理硬度为 5055HRC,浇口套直接从市场上购买。浇口套与顶模座板的配合一般按照 H7/k6 过渡配合。图 3-5113.2.2 分流道的设计采用的是中心浇口形式,因此对于模具而言,其分流道主要是其主浇道与浇口的连接部分的形状及尺寸的确定,以及浇口本身的形状和尺寸的确定两部分的设计内容。出于加工方便以及成本的考虑,连接部分主要采用圆形的,其尺寸为3mm。3.2.3 浇口设计由于采用中心浇口中的轮辐式浇口(如下图)形式,开设在模具的第一分型面处,这种浇口是将圆形进料改为几小股进料。这样,浇口的去除较为方便,浇注系统的凝料也比较少。轮辐式浇口主要应用于圆筒形、扁平和浅杯塑料件的成形。由于对塑件的强度及表面质量的要求并不是非常严格,即使这种浇口形式易使塑料件产生熔接痕,影响强度与表面质量,但这种浇口还是能满足注塑的要求。图 3-63.3 成型零件的设计一般影响塑料件尺寸精度的主要因素有:a、塑料成形收缩率。塑料成形收缩率与塑料的品种,塑料件的形状、尺寸大小、壁厚的分布,成形模具的结构以及成形的工艺条件等因素有关。b、模具成形零件的制造误差;生产实际证明,成形零件的制造误差约为塑料件总公差的 1/31/4,因此,在确定成形零件的工作尺寸公差值时,可去塑料件公差值的 1/31/4,或取IT7IT8 级作为模具的制造公差c、模具成形零件的磨损;在使用过程中,由于塑料熔体高速流动的冲刷、脱模时与塑料件的摩擦、12成形过程中可能产生的腐蚀性气体的腐蚀以及由于上述各种原因造成的成形零件表面粗糙度值的增大而重新打磨抛光等,造成模具尺寸的变化,其结果使型腔尺寸变大而型芯尺寸变小。当然磨损的大小还与模具的材料及其热处理有关。d、模具装配的误差;很明显装配工艺的好坏直接影响各个部分的尺寸。下面对各个模具的成形部分的尺寸进行相应的确定3.3.1 凹模、凸模和型芯的基本尺寸的确定根据凹模径向尺寸的计算公式:TSsMSLLL043,计算结果如表(表 3-1)。表 3-1 凹模径向尺寸基本尺寸塑件公差值材料收缩率 S计算得基本尺寸基本尺寸取值/3模具公差取值T=/3110.460.017510.847510.850.1533330.15280.70.017527.96527.970.2333330.23350.80.017535.012535.010.2666670.27390.80.017539.082539.080.2666670.27681.280.017568.2368.200.4266670.43861.480.017586.39586.400.4933330.491191.920.0175119.6425119.640.640.641212.20.0175121.4675121.470.7333330.73根据凸模径向尺寸的计算公式:043TSsMSlll,计算结果如表(表 3-2)。表 3-2 凸模径向尺寸表基本尺寸塑件公差值材料收缩率 S计算得基本尺寸基本尺寸取值/3模具公差T=/31.50.260.01751.721251.720.0866670.0970.380.01757.40757.410.1266670.13220.620.017522.8522.850.2066670.21370.80.017538.247538.250.2666670.27661.280.017568.11568.120.4266670.43811.480.017583.527583.530.4933330.491151.720.0175118.3025118.300.5733330.5713根据凹模深度尺寸的计算公式:TSsMSHHH032,计算结果如表(表 3-3)。表 3-3 凹模深度尺寸表基本尺寸塑件公差值材料收缩率 S计算得基本尺寸基本尺寸取值/3模具公差T=/360.3890.01756.1056.110.1296670.13140.540.017513.7362513.740.180.18190.620.017519.332519.330.2066670.211131.720.0175114.9775114.980.5733330.57根据凸模高度尺寸的计算公式:032TSsMShhh,计算结果表(表 3-4)。表 3-4 凸模高度尺寸表基本尺寸塑件公差值材料收缩率 S计算得尺寸取值/3模具公差T=/3190.620.017519.7458319.750.2066670.21921.480.017594.5966794.600.4933330.493.3.2 凹模壁厚确定刚度要求计算型腔壁厚:式 3-1 强度要求计算型腔壁厚:式 3-2式中 p-型腔内塑料熔体的压力 Mpa 111rpErpErh 12Prh14 E-型腔材料的弹性模量,碳素钢取5101.2 MPar-型腔半径 mm-泊松比,碳素钢取 0.25-模具材料的许用应力,45 钢取 160MPa,一般材料取 200MPa-型腔内半径的允许增大量 mm当 p=50MPa,许用应力=160MPa,允许的变形量=0.05mm 条件下,r86mm,用刚度计算公式,r67mm,用刚度计算公式,r67mm 用强度计算公式。p 为 20.93MPa;查得 为 160MPa;显然 r 为 50mm。采用强度计算公式计算可得:H20mm在设计时采用 H=40mm,5101.2 3474.0EprH 222.1prH 153.3.4 成型零件的位置布置及其三维造型采用镶嵌的结构,各个部分如下:凸模组合件 01 图 3-7凸模组合件 02 图 3-816凸模组合件 03 图 3-9装配后凸模图 3-1017凹模图 3-11凹模图 3-12183.4 导向机构的设计导向机构主要功能是保证其动模部分和定模部分在模具工作时,能够进行正确的导向与定位。有时在顶出机构中设置导向机构,为了使模具的顶出机构平稳的工作。在该模具的设计时主要采用导柱和导套的结构,导柱布置在模具的四周,并且采用对称不等径布置;导柱和导套采用 T8 碳素工具钢,淬火处理,配合面的 Ra 值要求为 0.4m,而固定部分的 Ra 值要求为 0.8m;导柱滑动部分的配合精度按 H7/g6(间隙配合);导柱固定部分的配合精度按 H7/k6(过渡配合);导套外径的配合精度按 H7/k6(过渡配合),并用一个6mm 紧定螺钉固定其位置,这样主要是为了增加导套嵌入的牢固性,防止开模时背拉出,因此将导套的侧面极加工出缺口,从模板的侧面用紧定螺钉固定导套。表 3-5 导柱和导套的推荐值导柱直径/mm导套直径/mmdd1d2d3DD18142081420121824121824152127152127202836202836252534344343252534344343303039394747303039394747354555354555455767455767设计时选择的两组导柱与导套的尺寸为表中字体加粗的两组。3.5 推出部分的设计3.5.1 脱模力的计算由于推出部分的设计计算在很大程度上与塑件的脱模力有关,因此在设计计算之前就必选先计算塑件在脱模过程中的脱模力,塑件的属于薄壁件(1/d0.05,其中1为塑件壁厚,d 为塑件的直径)。脱模力的计算公式为:式 3-5其中 K2-无量纲系数1-圆环形塑料件的壁厚(mm)Scp-塑件平均成型收缩率E-塑料的弹性模量(MPa)AKfLESFcp1.01)tan(cos22119L-塑料件对型芯的包容长度(mm)f-塑料件与型芯之间的摩擦因数-模具型芯的拔模斜度-塑料的泊松比A-不通孔塑料件型芯在垂直于脱模方向上的投影面积(mm2),通孔为 0经查得:K2=1.07;1=2mm;Scp=1.75%;E=1340MPa;L=3.14*121=380mm;f=0.392;=10;=0.25;A=0 mm2。计算可得脱模力 F=15040N3.5.2 推件板的厚度计算为了使制件在推迟时不发生表形,可采用推件板推出的结构形式,推板推出机构是由一块与凸模按一定配合精度相配合的模板,在塑料件的整个周边端面上进行推出,作用面积大,推出力大而且均匀,动作平稳顺畅,在塑料件上无推出痕迹。推件板的厚度计算:通过刚度要求计算推件板的厚度公式为:式 3-6通过强度要求计算推件板的厚度公式为:式 3-7式中 C3-系数,随 R/r 而异,按表格选取 R-推杆作用在推板上所形成的几何半径(mm)r-推件板环形内孔(或型腔)的半径(mm)-推件板板中心所允许的最大变动量,一般可取塑料件在被推出方向上的尺寸公差的 1/51/10(mm)F-脱模力(N)K3-系数,随 R/r 而异,按表格选取-推件板材料的许用应力经查得:K3=13.5;=160MPa。而脱模力由前计算可得 F=15040N。采用强度计算可得:t11mm。设计过程中取推件板的厚度 t=16mm 3123EFRCt 313FKt203.6 侧向分型与抽芯机构的设计由于在注塑件上部有一个沉孔,因此在模具上成型该沉孔的零件就必须制作成可以侧向移动的,为了使模具在脱模具过程中能够顺利的脱模,因此必须采用侧向分型与抽芯机构。结构采用斜销机动分型与抽芯,该种结构简单,加工方便,动作可靠,劳动强度小,生产效率高,借助机床开模行程来完成抽芯动作,广泛用于延时抽芯或接近分型面抽芯力不大的型芯。斜导柱的使用材料为 T8A。由于导柱经常和滑块摩擦,所以,其热处理硬度要求为 5558HRC,表面粗糙度值低于 Ra0.4m。斜导柱与其固定板之间采用过渡配合形式 H7/k6。a、抽芯行程的计算:侧抽芯的倾斜角=20(一般的选取范围为 1522,以 20 或 22 选用最多。),抽芯距 s=13.5mm。工作长度 L=s/sin=39.5mm,取 40mm开模距 H=s/tan=37.1mm,取 38mm 实际的模具中工作长度 L 取 48mmb、抽芯力的计算:式 3-8式中 c-侧抽芯成型部分的截面平均周长(m)h-侧抽芯成型部分的高度(m)p-塑料件对侧抽芯的收缩应力(包紧力),一般模内冷却的塑件,p=(0.81.2)107Pa,模外为(2.43.9)107Pa-塑料在热状态对钢的摩擦因数,一般 0.150.2-斜导柱的斜度()经查及计算可得:c=0.022m,h=0.0135m,p=3107Pa,=0.18,=20计算得抽芯力 Fc=1541N而弯曲力 Fw=Fc/cos=1640N,由 Fw 和 Hw(Hw 为脱模力的作用线到斜导柱中心线交点到斜导柱固定板之间的距离,为 6.5mm)及导柱斜角确定斜导柱的直径,查得直径可取14mm。图 3-7 斜导柱的工作结构sincoschpFc213.7 冷却部分的设计对该塑件注塑的冷却性能进行 Moldflow 的分析,其结果如图 3
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