电风扇上盖注塑成型模具设计【毕业论文答辩资料】

本 科 毕 业 设 计 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 : 20 5 月 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 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 件 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； 析；制造 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 f f is to be of to at a a AE to of to of on of of of of of as of 要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 目 录 中文摘要 英文摘要 1 塑料的工艺性分析 4 件的原材料分析 4 件的尺 寸精度分析 4 件的表面质量分析 4 件结构的工艺性分析 4 2 注塑过程的分析及确定成型设备选择 5 塑过程的分析 5 用注塑机 7 3 注射模的结构设计 8 型面的选择 8 注系统的设计 9 流道设计 10 流道的设计 11 口设计 11 型零件的设计 11 模、凸模和型芯的基本尺寸的确定 12 模壁厚确定 13 板厚度确 定 14 型零件的位置布置及其三维造型 15 向机构的设计 18 出部分的设计 18 模力的计算 18 件板的厚度计算 19 向分型与抽芯机构的设计 19 却部分的设计 21 准模架的选用 22 塑机的校核 22 4 标准零件的加工图和非标准零件的加工工艺规划 22 5 小 结 26 参考文献 26 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 1 塑料的工艺性分析 件的原材料分析 塑料的品种： 丙烯）。结晶材料，吸湿性小，流动性极好，溢边值为 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 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）。 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 收缩率为 分析时都采用 S=由于对于制品的精度无特殊要求，根据14486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 表 1缩特性和选用的公差等级 收缩率特性值 S(%) 公差等级 标准公差尺寸 未标准公差尺寸 高精度 一般精度 0 1 要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 1 2 2 3 3 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 不同加工方法所能达到的表面的粗糙读值为 m。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 m。 件结构的工艺性分析 设计的塑件如下图 1 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 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 图 1 1要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 从上述的 分析过程中可知，其 时速度压力开始切换，而在 完成，而压力最大值出现在 处，锁模力大致在 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。 用注塑机 通过采用 析可得到： （ a）浇注系统及塑件的总体体积为 110 （ b）锁模力曲线图（图 2所选的注塑机的锁模力应至少大于 15要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 2 c）注塑压力曲线图（图 2最大的压力为 2步 计算可知模具的工作行程大致为 150 而开模行程： S H+113=151抽芯距为 S=模距 H =S/ 38 113为整个塑件的高度。 =20 通过上述，可大致选择注塑机的型号： 00 00 型注塑机的理论注射容积为 138 ，螺杆直径为 40 s，注射压力 140模力为 800杆有效间距 329294板行程 270具最小厚度 80 具最大厚 度 400大开距 570 嘴半径为 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。 型面的选择 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 3过上述的 析（图 3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。 注系统的设计 先通过 析该塑件的最佳浇口位置，分析结果如图 3图 3 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 3 3分析图 3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要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 3 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 1 口套一般采用 料，热处理硬度为 50 55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/渡配合。 图 3 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 3 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。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 3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 1/3 1/4，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 1/3 1/4，或取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、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 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： 043，计算结果如表（表 3 表 3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=/3 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 11 8 5 9 8 6 19 21 据 凸模径向尺寸的计算公式： 043 ，计算结果如表（表 3 表 3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=/3 2 7 6 1 15 据 凹模深度尺寸的计算公式： 032， 计算结果如表（表 3 表 3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=/3 6 4 9 13 据 凸模高度尺寸的计算公式： 032 ，计算结果表（表 3 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 表 3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=/3 19 2 凹模壁厚确定 刚度要求计算型腔壁厚： 式 3度要求计算型腔壁厚： 式 3中 素钢取 素钢取 45 钢取 160般材料取 200 p=50用应力 =160许的变形量 =件下 ,r86刚度计算公式 ,刚度计算公式 ,r67得 为 160然 0 采用强度计算公式计算可得： H 20设计时采用 H=40 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： 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 凸模组合件 01 图 3模组合件 02 图 3模组合件 03 图 3要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 装配后凸模图 3要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 凹模图 3模图 3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 火处理，配合面的 为 m，而固定部分的 m；导柱滑动部分的配合精度按 H7/隙配合）；导柱固定部分的配合精度按 H7/渡配合）；导套外径的配合精度按 H7/渡配合），并用一个 6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柱和导套的推荐值 导柱直径 /套直径 /mm d d1 d2 14 20 8 14 20 12 18 24 12 18 24 15 21 27 15 21 27 20 28 36 20 28 36 25 34 43 25 34 43 30 39 47 30 39 47 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 35 45 55 35 45 55 45 57 67 45 57 67 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。 出部分的设计 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 /d 中 1 为塑件壁厚， 脱模力的计算公式为： 式 3中 1 ） ,通孔为 0 经查得： 1=2 E =1340L =21=380f= =10； = A=0 。 计算可得脱模力 F=15040N 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 3123 t a n(c o 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 通过强度要求计算推件板的厚度公式为： 式 3中 R/表格选取 型腔）的半径（ 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 1/5 1/10（ N） R/表格选取 件板材料的许用应力 经查得： = 160脱模力由前计算可得 F=15040N。 采用强度计算可得： t 11 设计过程中取推件板的厚度 t=16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 于导柱经常和滑块摩擦，所以，其热处理硬度要求为 55 58面粗糙度值低于 m。斜导柱与其固定板之间采用过渡配合形式 H7/ a、抽芯行程的计算：侧抽芯的倾斜角 =20 (一般的选取范围为 15 22，以 20或 22选用最多。 ),抽芯距 s= 工作长度 L=s/ 40模距 H=s/ 38际的模具中工作长度 L 取 48mm b、抽芯力的计算： 式 3中 m） m） 313 s i nc o s c h pF 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 紧力），一般模内冷却的塑件，p=（ 107外为 ( 107 般 ） 经查及计算可得： c=h=p=3 107 = =20 计算得抽芯力 541N 而弯曲力 c/1640N，由 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 导柱斜角确定斜导柱的直径，查得直径可取 14 图 3导柱的工作结构 却部分的 设计 对该塑件注塑的冷却性能进行 结果如图 3 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 3然，通过分析可知在沉孔的厚实部分易使模具在冷却过程中温度高于其他的部位，因此在设置冷却管道时应特别注意该处冷却的效果，在设置管道时，可将该处的冷却管道更靠近制件，并且尽量设置进水口靠近这个位置。 由于并不需要考虑管道内部的质量要求，则加工这些冷却管道主要采用的是在成型零件加工完毕后，在需要设置冷却管道的部位进行加工，先直接加工处通孔，在用一些堵头堵住那些不需要通的位置。 当然这样会一定程度上影响制件内表面的加工精度，但对制件本身的内表面无特殊的要求，而采用此种方式可大大降低加工的难度，并且在设置冷却管道时更加灵活。 准模架的选用 根据塑件结构和尺寸的要求，而且在模具设计中是采用推件板推出，查塑料注塑模具的标准模架手册，可选择 315 315。 模板厚度 A=25=40及垫板厚度 C=80此得到模架的整体高度H=115+A+B+C=115+25+40+80=260 而模架的具体的结构见装配图。 塑机的校核 整个注塑过程及模具结构尺寸都确定，注塑机需要校核的主要内容为注射量的校核，注塑压力的校核，锁模力的校核，模具在注塑机上安装部位的相关尺寸的校核，开模行程的校核。 a、注射量的校核：所选注塑机的 138mm ，而塑件与浇注系统的整个体积为 110 ,而根据实际经验 m1+m1+因此该注塑机的注射量符合要求。 b、注塑压力的校核：由前面的分析可知，实际的注塑压力为 所选注塑需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 机注塑压力为 140全符合使 用需要。 c、锁模力的校核：注塑机锁模力为 8000T,而在整个注塑过程中，最大的锁模力小于 15T, 完全符合要求。 d、模具在注塑机上安装部位的相关尺寸的校核：模具的高度在装配图中可知为 364于注塑机的最大安装尺寸。 e、开模行程的校核：由于是二次分型，开模行程为斜导柱的开模距（ 38推件板的行程（ 120和，而注塑机的最大开模行程为 570 综合上述校核结果可知该注塑机完全符合该模具的注塑要求。 4 标准零件的加工图和非标准零件的加工工艺规划 a、非标准零件的 加工工艺规划 在非标准件的加工主要是四个成型零件，具体加工工艺规划在表 4芯件组合件 01 的加工工艺卡表 4电工程学院 产品型号 机 械 加 工 工 艺 过 程 型芯 材料 名称 型号及规 格 毛坯种 类 毛坯尺寸 毛重 / 40圆钢 132 168 净重 / 序号 工序名称 工 序 内 容 设备 工艺装备名称与编号 夹具 量具 刃具 辅具 1 粗车 粗车外腔和内部的 70 125，留 1抓卡盘 游标卡尺 车刀 2 半精车 半精车外腔和内部的 70 125，用夹具 游标卡尺 车刀 3 钻 钻侧边的 8孔 钻头 4 铣 铣出上部 25 19 的槽 铣刀 5 热处理 表面渗碳淬火 6 磨削 磨削外腔 专用夹具 游标卡尺 7 精车 精车内部的 70 125 游标 车刀 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 卡尺 8 钳 去毛刺 型芯件组合件 02 的加工工艺卡表 4电工程学院 产品型号 机 械 加 工 工 艺 过 程 型芯 材料 名称 型号及规 格 毛坯种 类 毛坯尺寸 毛重 / 45 圆钢 72 126 净重 / 序号 工序名称 工 序 内 容 设备 工艺装备名称与编号 夹具 量具 刃具 辅具 1 粗车 粗车外径至 71 抓卡盘 游标卡尺 外圆车刀 2 半精车 半精车外径至 70.3 抓卡盘 游标卡尺 外圆车刀 3 精车 精车外径至 70 抓卡盘 外径千分尺 外圆车刀 4 车 车环形槽 54 抓卡盘 游标卡尺 切槽 刀 5 铣 铣出沿轴向的 8 8的两个槽 专用铣夹 具 游标卡尺 8立铣刀 6 钻 钻各个 8孔 专用夹具 7 钳 去毛刺 型芯件组合件 03 的加工工艺卡表 4电工程学院 产品型号 机 械 加 工 工 艺 过 程 型芯 材料 名称 型号及规 格 毛坯种 类 毛坯尺寸 毛重 / 45 圆钢 32 47 净重 / 序号 工序名称 工 序 内 容 设备 工艺装备名称与编号 夹具 量具 刃具 辅具 1 粗车 粗车外径一端至 40，另一端端为 5 抓卡盘 游标卡尺 外圆车刀 2 半精车 半精车一端外径至 40，另一端为 5 抓卡盘 游标卡尺 外圆车刀 3 精车 精车一端外径至 40，另一端为 5 抓卡盘 外径千分尺 外圆车刀 4 铣 铣侧边至尺寸 25 千分 尺 5 钳 去毛刺 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 凹模的尺寸 315 315 且侧边的两个槽都已经加工完成，现在主要加工型腔以及孔系，采用加工中心。 凹模的加工工艺卡表 4电工程学院 产品型号 机 械 加 工 工 艺 过 程 型芯 材料 名称 型号及规 格 毛坯种 类 毛坯尺寸 毛重 / 40半成品 315 315重 / 序号 工序名称 工 序 内 容 设备 工艺装备名称与编号 夹具 量具 刃具 辅具 1 粗铣 粗铣型腔，留 加工中心 平 口钳 铣刀 2 精铣 精铣型腔，留 加工中心 平口钳 铣刀 3 热处理 型腔渗碳淬火 4 精加工 型腔的电火花成型加工 3 钻孔 孔系的加工，注意其位置精度要求 加工中心 平口钳 钻头和铰刀 4 钳 去毛刺 b、标准零件的加工图 主要是定模固定板的加工，定模固定板的的三维造型如图 4要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 4定模固定板的加工主要是涉及到上部的孔系的加工，因此可采用在加工中心上加工，而加工工艺过程为 ，先钻中心孔，在钻底孔，最后根据孔的精度与位置度的要求加工出最终的孔，钻中心孔的走刀路线图如下： 图 4 4要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 1495