电吹风外壳模具设计

摘 要模具现在已经成为工业发展的基础，而塑料模占模具总量的比例达到35%40%，塑料成型模具的应用在各类模具的应用中占有领先地位。注射成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性塑料的成型，可以一次成型形状复杂的精密塑件。本课题就是电吹风外壳作为设计模型，将注射模具的相关知识作为依据，阐述塑料注射模具的设计过程。通过对电吹风外壳成型工艺的分析，本人设计了一副一模两腔的塑料模具。模具中决定塑件几何形状和尺寸的零部件称为成型零件，包括上模板、上模芯、下模板、下模芯、下模镶件等的设计与加工工艺过程。设计成型零部件时，应根据塑料的特性、塑件的结构和使用要求，确定型腔的总体布局，选择分型面，确定脱模方式，设计浇注系统、排溢系统。然后进行成型零部件的结构设计，计算成型零部件的工作尺寸，对关键的成型零部件进行强度和刚度校核。然后运用 Pro/E软件完成电吹风外壳模具的整体设计；最后应用 Pro/E中的塑料顾问模块（Plastic Advisor） ，对塑料制品进行注射仿真分析。关键词：注射成型；电吹风外壳；一模两腔；Pro/E。AbstractThe design of the Cd-rom shell injection mould Abstract Mould has become the foundation for industrial development ,and plastic moulds account for the Proportion of the total 35%40%,plastic mouldused in the application of various types of mould occupies a leading position .Injection molding is an important method of plastic molding. It mainly suits thermoplastic molding which can be used to shape a precision plastic part in one time. My topic is to explain the design process of the plastic injection mold on the basis of the injection mold-related knowledge, taking the hair dryer enclosure as a design model.Through analysis of the hair dryer shell molding process, I designed a double-cavity plastic mould. Those parts that deciding the geometrical shape and dimensions of the plastic mold are known as molded parts, including the design and machining process of the upper plate, the upper mold core, the lower plate, the lower mold core, and the inserting of lower mold.While designing molding components, based on the characteristics of plastic, plastic parts of the structure and use requirements, the overall layout of the cavity, the joint face, the stripping methods, design of gating system, exhaust system should be determined. Then structure of molded parts are designed, the working size of the molded parts is calculated, the key molded parts are checked for strength and rigidity. Then use Pro / E software to complete the overall design hair dryer shell mold; and finally the plastic module consultant (Plastic Advisor) in Pro / E is applied for plastic injection simulation analysis.Key word: Injection molding; hair dryer shell; double-cavity mold; Pro / E.III目 录 摘要 Abstract 第一章 绪论 1.1 塑料模具业的现状11.2 常见的塑料成型模具11.3 注射模具的发展趋势2第二章 塑料成型工艺2.1 塑料制品的结构和工艺性能设计3 2.2 注塑成型工艺过程52.3 注塑成型设备6第三章 电吹风外壳注射模设计3.1 注射模具分类及典型结构 133.2 电吹风外壳模具的结构设计 163.3 注射模具与注射机的关系 26第四章 电吹风外壳模具三维设计4.1Pro/e 模具设计过程简介 324.2EMX 模架设计34第五章 电吹风外壳注射仿真分析5.1 Plastic Advisor 的简介385.2 塑料顾问模块的进入 38IV5.3 分析功能应用 395.4 分析结果 41第六章 小结43致 谢44参考文献45附 录 46 电吹风外壳模具设计1第一章 绪论1.1 塑料模具业的现状随着工业发展水平的不断提高，工业产品更新的速度越来越快，对模具的要求也越来越高。改革开放以来，模具工业的发展有了较大发展，但无论数量和质量都仍满足不了市场的需要，目前满足率只能达到百分之七十左右，造成产需矛盾突出的原因，异世专业化、标准化程度低，除了少数标准件外购外，大部分工作量都需要模具厂去完成，因此造成模具制造周期长，不能适应市场的要求。二是设计和工艺技术落后，如模具 CAD/CAM 技术采用不普遍，加工设备数控化程度低，亦造成模具生产效率不高周期长。总之，是拖了机电，轻工业的后退，因此对模具设计的研究的目的和意义在于能够更好的认识模具工业在国民经济中的重要性。因为利用模具成型零件的方法，是一种少切削乃至无切削打的多工序重合的生产方法，采用模具成型的工艺替代传统工艺，可以大大提高成产率、保证零件质量、节约材料、降低生产成本，从而提高经济效益。因此，德国把模具称为“金属加工中的帝王” ，把模具工业称为“关键工业” ，美国把模具称为“美国工业的基石” ，把模具工业视为“不可估量的工业” ，在罗马尼亚则更为直接：“模具就是黄金” 。可见模具工业在国民经济中重要地位。我国对模具工业的发展也十分重视，早在 1989 年 3 月颁布的关于当前国家产业政策要点的决定中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。人们对产品要求其独具个性，特别是一些生活用品，不仅要求它要实用，还要求它外观漂亮，美丽的外观以及产品的环保性吸引着每个人的眼球。目前，吹风机的样式越来越多，外观也越来越复杂。因而模具的要求也越来越高，设备也更先进，制造工艺也比以前要更有难度。在这样的市场中要有立足之地，对我们设计人员是一个相当大的考验，设计人员必须多掌握几种软件。设计出来的东西要有创新才行，这样才不会被淘汰。1.2 常见的塑料成型模具按照成型方法的不同，可以划分出对应不同工艺要求的塑料加工模 具类型，主要有注射成型模具、挤出成型模具、吸塑成型模具、高发泡聚苯乙烯成型模具等。下面具体介绍的是本课题采用的塑料注射模具。 电吹风外壳模具设计21.2.1 塑料注射模具 它主要是热塑性塑料件产品生产中应用最为普遍的一种成型模具，塑料注射成型模具对应的加工设备是塑料注射模具对应的加工设备是塑料注射成型机，塑料首先在注射机底加热料筒内受热熔融，然后在注射机的螺杆或柱塞推动下，经注射机喷嘴和模具的浇注系统进入 模具型腔，塑料冷却硬化成型，脱模得到制品。其结构通常由成型部件、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统、排气系统、支撑部件等部分组成。制造材料通常采用塑料模具钢模块，常用的材质主要为碳素结构钢、碳素工具钢、合金工具钢，高速钢等。注射成型加工方式通常只适用于热塑料品的制品生产，用注射成型工艺生产的塑料制品十分广泛，从生活日用品到各类复杂的机械，电器、交通工具零件等都是用注射模具成型的，它是塑料制品生产中应用最广的一种加工方法。 1.3 注射模具的发展趋势近年来，模具增长十分迅速，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看，模具的发展趋势可分为以下几个方面： 加深理论研究 在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展，使得产品的产量和质量都得到很大的提高。高效率、自动化 大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具，对提高产品质量，提高生产率，降低成本起了很大的作用。 大型、超小型及高精度 由于产品应用的扩大，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。革新模具制造工艺 在模具制造工艺上，为缩短模具的制造周期，减少钳工的工作量，在模具加工工艺上作了很大的改进，特别是异形型腔的加工，采用了各种先进的机床，这不仅大大提高了机械加工的比重，而且提高了加工精度。 标准化 开展标准化工作，不仅大大提高了生产模具的效率，而且改善了质量，降低了成本。 电吹风外壳模具设计3第二章 塑料成型工艺 塑料成型是将塑料原材料转变为所需形状和性能的塑件的一门工程技术。在设计模具时不仅要了解塑料制作的技术要求和注射成型的工艺过程，还必须了解注射机的技术规范，以保证设计的模具与使用的注射机相适应。其中，塑料注塑成型，又称注射成型，是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，除用于热塑性塑料成型外，近年来，也用于部分热固性塑料的成型加工。注塑成型生产效率高、易于实现机械化和自动化、并能制造外形复杂、尺寸精确的塑料制品，大约 60%70% 的塑料制件用此方法生产。2.1 塑料制品的结构和工艺性能设计2.1.1 塑件结构形状制品的整体外形尺寸与塑料的流动性有关。在注射成型与传递成型中，当塑料流动性能差时（如玻璃纤维或石棉纤维增强塑料）以及制品壁厚较薄时，其整体外形尺寸不能设计过大。此外，整体外形尺寸受到成型设备的制约。2.1.2 塑件材料选择 结合电吹风外壳壁薄的特点，本课题选流动性较好的材料：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） 。ABS 的密度和收缩率见表 2-1。表 2-1 ABS 的密度很收缩率密度 /(gcm-3) 1.281.08计算收缩率/% 0.30.82.1.3 物料性能1.综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好.2.与 372 有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。3.有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别，柔韧性好。4.适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。2.1.4 成型性能无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥 80-90 度,3 小时。宜取高料温,高模温,但料温过高易分解。对精度较高的塑件, 电吹风外壳模具设计4模温宜取 50-60 度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取 60-80 度。冷却速度快，模具宜加热，应选用耐磨钢。2.1.5 塑料制件的结构工艺性要想获得合格的塑料制件，除合理选用塑件的原材料外，还必须考虑塑件的结构工艺性。塑件的结构工艺性与模具设计有直接关系，只有塑件结构设计满足成型工艺要求，才能设计出合理的模具结构，以防止成型时产生气泡、缩孔、凹陷及开裂等缺陷，达到提高生产率和降低成本的目的。塑件结构工艺性设计的主要内容包括：尺寸和精度、表面粗糙度、塑件形状、壁厚、脱模斜度、加强筋、支承面、圆角、孔、螺纹、齿轮、嵌件、文字、符号及标记等。下面重点介绍一下脱模斜度，壁厚，制品的精度和粗糙度等四个方面1、脱模斜度查表 2-2 可知 ABS 型腔的脱模斜度为 ，型芯的脱模斜度为 。3514304表 2-2 常用塑件的脱模斜度脱模斜度塑料名称凹模 型芯聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、氯化聚醚 254254硬聚氯乙烯、聚碳酸酯 330聚苯乙烯、有机玻璃、ABS、聚甲醛 1热固性塑料 2540252、壁厚塑料制品的壁厚对制品质量有至关重要的影响。壁厚过后，不但用料多，成本高还容易产生气泡、缩化、凹陷等缺陷，而且冷却时间长生产效率低（对热塑性塑料制品而言） 。壁厚过薄，成型困难，流动阻力大，尤其是大型制品和形状复杂制品。制品最小壁厚的确定原则：（1）脱模时受顶出零件的推力不变形；（2）能承受装配时紧固力。壁厚因制品大小和塑料品种的不同而异。热塑性塑料制品的最小壁厚可达到 0.25mm，但一般在（0.60.9）mm 之间。常用壁厚为（24）mm。 电吹风外壳模具设计5本课题电吹风外壳的壁厚为 2.25mm。3、制品的精度影响制品精度的因素较多。首先是模具的制造精度和模具的磨损量，其次是成型工艺条件的变化所引起的塑料收缩率的波动。另外，成型后的实效率变化和模具结构形式对尺寸精度也有一定的影响。因此，对塑料制品的精度要求不能过高，应在保证使用性能的情况下，尽可能选用低精度等级。本课题采用一般精度 MT3，对应公差为 0.55mm。（4）制品的表面粗糙度塑料制品的表面粗糙度主要取决于成型模具型腔表面的粗糙度。另外，塑料品种，成型工艺以及成型模具型腔表面的磨损和腐蚀对制品的表面粗糙度也有一定的影响。一般情况下，模具型腔表面的粗糙度也有一定的影响。一般情况下，模具型腔表面的粗糙度要比所成型制品的表面粗糙度低 1-2 级。本课题可选用 Ra（1.60.2）m。2.16 注塑成型特点注塑成型是塑料模塑成型的一种重要方法，生产中已广泛应用。它具有以下几方面的特点：成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的塑件；对成型各种塑料的适应性强。目前，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可用此种方法成型，某些热固性塑料也可采用注塑成型；生产效率高，易于实现自动化生产；注塑成型所需设备昂贵，模具结构比较复杂，制造成本高，所以注塑成型特别适合大批量生产。2.2 注塑成型工艺过程塑件的注塑成型工艺过程主要包括填充保压冷却脱模等四个阶段，这四个阶段直接决定着制品的成型质量，而且这 4 个阶段是一个完整的连续过程。2.2.1 填充阶段填充是整个注塑循环过程中的第一步，时间从模具闭合开始注塑算起，到模具型腔填充到大约 95%为止。理论上，填充时间越短，成型效率越高，但是实际中，成型时间或者注塑速度要受到很多条件的制约。 电吹风外壳模具设计62.2.2 保压阶段保压阶段的作用是持续施加压力，压实熔体，增加塑料密度（增密） ，以补偿塑料的收缩行为。由于在保压阶段，塑料受模壁冷却固化加快，熔体粘度增加也很快，因此模具型腔内的阻力很大。在保压的后期，材料密度持续增大，塑件也逐渐成型，保压阶段要一直持续到浇口固化封口为止，此时保压阶段的模腔压力达到最高值。2.2.3 冷却阶段在注塑成型模具中，冷却系统的设计非常重要。这是因为成型塑料制品只有冷却固化到一定刚性，脱模后才能避免塑料制品因受到外力而产生变形。由于冷却时间占整个成型周期约 70%80%，因此设计良好的冷却系统可以大幅缩短成型时间，提高注塑生产率，降低成本。冷却系统的设计规则: 所设计的冷却通道要保证冷却效果均匀而迅速。2.2.4 脱模阶段脱模是一个注塑成型循环中的最后一个环节。脱模的方式主要有两种：顶杆脱模和脱料板脱模。对于选用顶杆脱模的模具，顶杆的设置应尽量均匀，并且位置应选在脱模阻力最大以及塑件强度和刚度最大的地方，以免塑件变形损坏。而脱料板则一般用于深腔薄壁容器以及不允许有推杆痕迹的透明制品的脱模，这种机构的特点是脱模力大且均匀，运动平稳，无明显的遗留痕迹。2.2.5 塑件的后处理为改善和提高塑件的性能和尺寸稳定性，塑件经脱模或机械加工后应进行适当的后处理。后处理主要是指退火和调湿处理。（1）退火处理 退火处理是将塑料制件放在定温的加热液体介质中（如热水、热的矿物油、甘油、乙二醇和液体石蜡）或热空气循环烘箱中静置一段时间，然后缓慢冷却的过程。目的是减少或消除塑件的内应力。（2）调湿处理 调湿处理是将刚脱模的塑件放在热水中隔绝空气进行防止氧化的退火，同时加快达到吸湿平衡的一种后处理方法。目的是使塑件的颜色、性能、尺寸得到稳定。聚酰胺类塑料制件通常需要进行调湿处理。2.3 注塑成型设备 电吹风外壳模具设计7注塑机是利用塑料成型模具将热塑性塑料或热固性塑料原料制成塑料制件的注射成型设备，也是应用最广的塑料成型设备。2.3.1 注塑机结构组成注射成型机通常由注射装置、合模装置、液压传动系统、电器控制系统等组成，如图 2-1 所示。注射装置使塑料均匀地塑化成熔融状态，并以足够的速度和压力将一定量的熔料注射进模具型腔。合模装置也称锁模装置，保证注射模具可靠地闭合，实现模具开、合动作以及顶出制件。液压和电器控制系统保证注射机按预定工艺过程的要求（如压力、温度、速度和时间）和动作程序准确有效工作。图 2-1 注塑机的基本组成1-合模装置 2-注射装置 3-液压传动系统 4-电器控制系统2.3.2 注塑机的工作过程1、合模与锁紧注射成型机的成型周期一般从模具开始闭合时算起。模具首先以低压快速进行闭合，当动模与定模很接近时，合模的动力系统自动切换成低压（即试合模压力） 、低速，在确认模内无异物存在时，再切换成高压低速而将模具锁紧。2、注射装置前移在确认模具达到所要求的锁紧程度后，注射液压缸工作，使注射装置前移，保证喷嘴与模具主浇套入口以一定的压力贴合，为注射阶段做好准备。3、注射与保压完成上述两个工作过程后，便可向注射液压缸接入压力油。于是与液压缸活塞杆相接的螺杆，便以高压高速将头部的熔料注入模腔，并将模腔中的气体从模具分型面驱赶出去。此时螺杆头部作用于熔料上的压力为注射压力，又称一次压力。注 电吹风外壳模具设计8入模腔的熔料由于低温模具的冷却作用而产生收缩，为了生产出质量致密的制件，还需对熔料保持一定的压力以进行补缩，直到浇注系统的塑料冻结为止。此时，螺杆作用于熔料的压力称为保压压力，又称二次压力。保压时，螺杆因补缩会有少量的前移。 4、制件冷却与预塑化当保压进行到模腔内熔料失去从浇口回流的可能性时（即浇口封闭） ，注射液压缸内的保压压力即可卸去（此时合模液压缸内的高压也可撤除） ，使制件在模内冷却定型。为了缩短成型周期，在制件冷却的同时螺杆传动装置工作，带动螺杆转动，使料斗内的塑料落入料筒经螺杆向前输送，在料筒加热系统的外加热和螺杆的剪切、混炼作用下，使塑料逐渐依次熔化，由螺杆输送到料筒的前端，并产生一定的压力。这个压力是根据所加工的塑料、调节注射机液压系统的背压阀和克服螺杆后退的运动阻力建立的，统称为预塑背压，其目的是保证塑料的塑化质量。由于螺杆不停地转动，故熔料也不断地向料筒前端输送，螺杆端部产生的压力迫使螺杆连续向后移动，当后移一段距离，料筒端部的熔料足以满足下次注射量时，压下行程开关 7，螺杆停止转动和后移，这就是常说的计量。由于制件冷却和预塑同时进行，故一般情况下，要求螺杆预塑时间要少于制件冷却时间，以免影响成型周期。5、注射装置后退注射装置是否后退可根据所加工塑料的工艺而定。有的在预塑化后退回，有的在预塑化前退回，有的注射装置根本不退回。注射装置退回的目的主要是避免喷嘴与冷模长时间接触，维持喷嘴内料温，确保下次顺利注射。另一方面，有时为了便于清料，常使注射装置退回。6、开模与顶出制件模具内的制件冷却定型后，合模机构就开启模具。在注射机的顶出系统和模具的推出机构的联合作用下，将制件自动推出，为下次成型做好准备。2.3.3 注塑机的分类注塑机的分类方法很多，目前使用较多的是按注塑机外形特征分类，这种分类方法主要是根据注塑机的合模装置和注射装置的相对位置进行分类的。 电吹风外壳模具设计91、卧式注塑机 合模装置与注射装置的运动轴线呈一线水平排列，具有机身低，操作、维修方便，自动化程度高等特点。所以这种形式应用最广，对大、中、小型都适用，是目前注塑机最基本的形式。2、立式注塑机 合模装置与注射装置的运动轴线呈一线并垂直排列，具有占地面积小，模具拆装容易，模具内安放嵌件方便等优点。但制品顶出后不易脱落，不易实现全自动化操作，且机身高，加料、维修不方便。目前小型注塑机常采用这种形式。3、角式注塑机 合模装置和注射装置的运动轴线互成垂直排列，其优缺点介于立式和卧式之间，使用也较普遍，大、中、小型注塑机均有。2.3.4 注塑机的基本参数注塑机的基本参数是其设计、制造、选择与使用的基本依据。描述注塑机性能的基本参数有：注射量、注射压力、注射速度、塑化能力、锁模力、合模装置基本尺寸等。1、公称注射量公称注射量指机器对空注射条件下，注射螺杆作一次最大注射行程时，注射装置所能给出的最大注出量，是注塑机的主要参数之一，单位为 g 或 cm3。注射量标志了注塑机的注射能力，反映了机器能生产制品的最大重量或体积。注射量有两种表示法，一种是以加工 PS（聚苯乙烯）原料为标准（密度1.05g/cm3） ，用注射出熔融物料的重量(g) 表示。加工其他物料时，应进行密度换算。另一种方法是采用注射容量表示，即用一次注出熔融物料的容积（cm 3）表示。必须指出，基本参数中的公称注射量是取螺杆最大注射行程时所对应的容积或重量，条件是对空注射。实际中由于温度、压力、熔料逆流等，注射量达不到理论值。实际注射量约为公称注射量的 0.70.9 倍。此外，生产实践表明，应使制品用料量之和为机器公称注射量的 25%75%为好，最低不低于 10%，超出此范围，则或是机器能力不能充分发挥，或是制品质量降低。我国注塑机标准系列规定注射量的规格为 电吹风外壳模具设计1016、25、30、40、60、100、125、160、250、350、400、500、630、1000、1600、2000、2500、3000、4000、6000、8000、16000、24000、32000、48000、64000（cm3） 。2、注射压力注射压力指注射过程中螺杆头部的最大压强。注射压力的作用是克服注射过程中熔料流经喷嘴、流道和模腔的阻力，同时对注入模腔的熔体产生一定的压力，以完成物料补充，使制品密实。注射压力的理论计算公式为： 2100(/)SPD式中， 为注射压力； 为注射活塞内径； 为注射螺杆直径； 为注射缸1P0 0P中的油压。上式表明，实际生产可通过调整注射缸的进口压力 而获得工艺所要求的注射0P压力 p1。目前国产注塑机的注射压力一般在 105150 Mpa。设备选择时，应考虑所需的注射压力是否在机器的理论压力范围以内。3、注射速度、注射速率和注射时间注射速度指注射螺杆或注射柱塞注射时移动速度；注射速率指注射过程中单位时间内从喷嘴注出熔体的容积；注射时间指完成一次公称注射行程所用的时间。注射速度一般依成型条件、模具结构、塑料性能、制品形状、壁厚等确定。通常注射速度为 0.81.2 m/s，注射时间为 410 s。4、塑化能力塑化能力指塑化装置在单位时间内所能塑化的物料量，单位为 g/s。塑化能力决定于螺杆转速、驱动功率、螺杆结构、物料性能等。塑化能力表征着机器生产能力。但塑化能力应与整个注塑机的成形周期、注射量相协调，才能保证在规定的时间内提供足够均匀塑化的熔料量。一般注塑机的理论塑化能力大于实际所需量的 20%左右。5、锁模力锁模力指合模机构施于模具上的最大夹紧力，单位为 kN。锁模力的作用是与注射时模腔熔体的压力相平衡，保证在注射及保压操作时模具不被撑开。选择设备 电吹风外壳模具设计11时必须核算设备锁模力是否足够。锁模力的选取相当重要，锁模力不够会使制品产生飞边，不能成型薄壁制品；锁模力过大，又易损坏模具。6、合模装置的基本参数合模装置的基本参数决定了模具的安装尺寸，因而也决定了所能加工制件的平面尺寸。合模装置的基本参数包括动、定模固定板尺寸、拉杆间距、动定模固定板间最大开距、模具高度及动模固定板行程与移动速度等。图 2-2 所示为合模装置的基本参数。（1）动、定模固定板尺寸 BH 与拉杆间距 B0H0：动、定模固定板的尺寸是指固定板上螺钉孔在长和宽方向的最大中心间距；拉杆间距是指固定板上拉杆孔在长和宽方向的最大中心间距。模具平面尺寸必须限制在固定板尺寸及拉杆间距规定的范围内。（2）动、定模固定板间最大开距 Sk：动、定模固定板间的最大开距指动、定模固定板之间所能达到的最大距离，包括调模行程在内。最大间距是否满足要求，主要看成形制品能否方便地从开模后的模腔中取出以及安放嵌件等辅助操作是否便利等。图 2-2 合模装置基本参数a）模具与模板及拉杆间距的尺寸关系 b）模板间的尺寸1-动模固定板 2-动模 3-塑件 4-定模 5-定模固定板（3）模具最大高度 Hmax、最小高度 Hmin 及调模行程：模具最大（小）高度是指合模机构闭合后，达到规定的锁模力时，动、定模固定板之间的最大（小）距离，分别用 Hmax 与 Hmin 表示，差值 HmaxHmin 称为调模行程。模具设计时， 电吹风外壳模具设计12必须使模具实际高度 H 满足 HminHHmax。因此，在某种程度上可以说，模具最大（小）高度规定了制件在高度方向上的尺寸范围。（4）动模固定板行程 S：动模固定板行程指动模固定板能移动的最大距离。对液压机械式合模装置，此值是常数，对全液压式合模装置，此值随模具高度不同而不同。动模固定板行程应大于制件高度的 2 倍，以便取件。（5）开、合模速度：开、合模速度指动模固定板在开模、锁模时的移动速度。生产实际中，开、合模速度在开、合模过程中是变化的，合模时为快速慢速，开模时为慢速快速慢速。国产注塑机最大动模固定板移动速度为 0.50.6 m/s，高者达 1.21.5 m/s，慢速则仅为 0.040.08 m/s。2.3.5 注塑机的型号规格注塑机型号规格是用来表示注塑机加工能力的，而反映注塑机加工能力的主要参数是公称注射量和锁模力。因此常用公称注射容积数量和锁模力大小来表示注塑机型号规格。公称注射量是指注塑机在注射螺杆（或柱塞）作一次最大注射行程时，注射装置所能达到的对空注射量。锁模力是由合模机构所能产生的最大模具闭紧力决定的，它反映了注塑机成型制品面积的大小。一般用注塑机的公称注射量和锁模力同时来表示注塑机的加工能力，并以此作为注塑机的系列规格。国产注塑机的型号表示为：XS-ZY-125/90，型号中：X 表示（成）形（机） ，S 表示塑料， Z 表示注射，Y 表示预塑式， 125 表示公称注射量为125 cm3，90 表示最大锁模力为 9010 kN。 电吹风外壳模具设计13第三章 电吹风外壳模具设计3.1 注射模具分类及典型结构3.1.1 注射模分类注射模具的分类方法很多。按其所用注射机的类型可分为卧室注射机用的模具、立式注射机用的模具、角式注射机用的模具；按所成型的塑料制品材料分，可分为热塑性塑料注射模和热固性塑料注射模。按注射模的整体结构分，可分为单分型面注射模、双分型面注射模、垂直分型面注射模、有侧面分型和抽芯结构的注射模、定模有定距推板结构的注射模、直角注射成型机上用的专用注射模、有活动向镶件的注射模等。按浇注系统的结构分，可分为浇注系统为热流道结构的注射模、浇注系统为绝热流道结构的注射模、浇注系统为温流道结构的注射模。3.1.2 注射模典型结构1、单分型面注射模单分型面注射模也称二板式注射模，如图 3-1 所示。它是注射模中最简单的一种结构形式。这种模具只有一个分型面。单分型面注射模具可以根据需要，既可以设计成单型腔注射模，也可以设计成多型腔注射模，应用十分广泛。其工作原理为：合模时，在导柱的导向定位下，动模和定模闭合。型腔由定模板上是凹模与固定在动模板上的凸模组成，并由注射机合模系统提供的锁模力锁紧。然后注射机开始图 3-1 单分型面注射模1动模板 2定模板 3冷却水道 4定模座板 5定位圈 6浇口套 7凸模 8导套 9导套 10动模座板 11支 12支承柱 13推板 14推杆固定 15拉料杆 16推板导柱 17推板导套 18推杆 19复位杆 20垫块 电吹风外壳模具设计14注射，塑料熔体经定模板上的浇注系统进入型腔，待熔体充满型腔并经过保压、补缩和冷却定型后开模。开模时，注射机合模系统带动动模后退，模具从分型面分开，塑料件包在凸模上随动模一起后退，同时拉料杆将浇注系统的主流道凝料从浇口套中拉出。当动模移动一定距离后，注射机的顶杆接触推板，推出机构开始动作，使推杆和拉料杆分别将塑件及浇注系统凝料从凸模推出，塑件与浇注系统凝料一起从模具中落下，至此完成一次注射过程。推出机构靠复位杆复位并准备下一次注射。 2、双分型面注射模双分型面注射模具有两个分型面，如图3-2 所示。第一个分型面 A-A 是定模板与中间板的分型后浇注系统凝料由此脱出，第二个分型面 B-B 是中间板与推件板之间的分型，分型后塑件由此脱出。与单分型面注射模具比较，双分型面注射模具在定模部分增加了一块可以局部移动的中间板，所以也叫三板模（动模板、中间板、定模板）注射模具。双分型面注射模常用于点浇口进料的单型腔或多型腔的注射模具，开模时，中间板在定模的导柱上与定模板作定距离分离，以便在这两模板之间取出浇注系统凝料。其工作原理为：开模时，注射机开合模系统带动动模部分后移。由于弹簧的作用，模具首先在 A 分型面分型，中间板随动模一起后移，主流道凝料随之拉出。当动模部分移动一定距离后，固定在中间板上的限位销与定距拉板左端接触，使中间板停止移动。动模继续后移，B 分型面分型。因塑件包紧在型芯上，这时浇注系统凝料在浇口处自行拉断，然后在 A 分型面之间自行脱落或由人工取出。动模部分继续后移，当注射机的推杆接触推板时，推出机构开始工作，推件板在推杆的推动下将塑件从型芯上推出，塑件在 B 分型面之间自行落下。图 3-2 双分型面注射模1支架 2支承板 3型芯固定板 4推件板导柱 5导柱 6限位销 7弹簧 8定距拉板 9推板 10推杆固定板 11推杆 12导柱 13中间板 14定模座板 15导套 16浇口套 17型芯 电吹风外壳模具设计153、斜导柱侧向分型与抽芯注射模当塑件侧壁有通孔、凹穴或凸台时，其成型零件必须制成可侧向移动的，否则塑件无法脱模。带动型芯滑块侧向移动的整个机构称侧向分型与抽芯机构。如图 3-3 所示为斜导柱侧向抽芯的注射模，其中的侧向抽芯机构是由斜导柱和侧型芯滑块所组成的，此外还有楔紧块、挡块、滑块拉杆、弹簧等一些辅助零件。其工作原理为：开模时，动模部分向后移动，开模力通过斜导柱作用于侧型芯滑块，迫使其在动模板的导滑槽内向外滑动，直至滑块与塑件脱开，完成侧向抽芯动作。这时塑件包在型芯上随动模继续后移，直到注射机顶杆与模具推板接触，推出机构开始工作，推杆将塑件从型芯上推出。合模时，复位杆使推出机构复位，斜导柱使侧型芯滑块向内动复位，最后由楔紧块锁紧。斜导柱侧向抽芯结束后，侧型心滑块应有准确的位置，以便在合模时斜导柱能顺利插入滑块的斜导孔中使滑块复位。图 3-3 的定位装置是由挡块、滑块拉杆、螺母和弹簧组成的。楔紧块是防止注射时熔体压力使侧型芯滑块产生位移而设置的，其上面的斜面应与侧型芯滑块上斜面的斜度一致，在设计时应留有一定的修正余量，以便装配时修正。4、带有活动镶件的注射模有些塑件上虽然有侧向的通孔及凹凸形状，但还有更特殊的要求，如模具上需要设置螺纹型芯或螺纹型环等。这样的模具有时很难用侧向抽芯机构来满足侧向抽芯的要求。为了简化模具结构，将不采用斜导柱、斜滑块等机构，而是在型腔的局图 3-3 斜导柱侧向分型与抽芯注射模1动模座板 2垫块 3支承板 4动模板 5挡块 6螺母 7弹簧 8滑块拉杆 9楔紧块 10斜导柱 11侧型芯滑块 12型芯 13浇口套 14定模座板 15导柱 16定模板 17推杆 18拉料杆 19推杆固定板 20推板 电吹风外壳模具设计16部设置镶件。开模时，这些活动镶件不能简单的沿开模方向与塑件分离，而是必须在塑件脱模时连同塑件一起移出模外，然后通过手工或专门的工具将它与塑件分离，在下一次合模注射之前，再重新将其放入模内。采用活动镶件结构形式的模具，其优点不仅省去了斜导柱、滑块等负责结构的设计与制造，使模具外形缩小，大大降低了模具的制造成本，更主要的是在某些无法安排斜滑块等结构的场合，必须使用活动镶件形式。这种方法的缺点是操作时安全性差，生产效率较低。如图 3-4 所示的是带有活动镶件的注射模。开模时，塑件包在型芯和活动镶件上，随动模 部分向左移动而脱离动模板，分型到一定距离，推出机构开始工作，设置在活动镶件上的推杆将活动镶件连同塑件一起推出型芯脱模，由人工将活动镶件从塑件上取下。合模时，推杆在弹簧的作用下复位，推杆复位后动模板停止移动，然后人工将活动镶件重新插入定位孔中，再合模后进行下一次的注射动作。3.2 电吹风外壳模具的结构设计结合电吹风外壳塑件三维图（图 3-5） ，进行电吹风外壳模具结构方案设计，需要考虑以下几个方面，包括分型面位置的确定、型腔数量的确定、浇注系统设计、成型零件设计、合模导向机构设计、推出机构设计、模具温度调节系统、标准模架的选用及模架的尺寸计算。3.21 分型面位置的确定分型面是模具上用于取出塑件和或浇注系统冷凝料的可分离的接触表面。通过分型面将模具分成两个或若干个部分，开模时，有序地完成塑件脱模，再由顶出系统把塑件及浇注系统凝料从模具中顶出（自动落下）或取出（机械手或者手工取出），之后将模具型腔内的杂物清除，或将嵌件安放于模具型腔内。图 3-4 带有活动镶件的注射模1定模板 2导柱 3活动镶块 4型芯座 5动模板 6支承块 8弹簧 9推杆 10推杆固定板 11推板3-5 电吹风外壳塑件三维图 电吹风外壳模具设计17分型面的设计原则：利于脱模 ；确保制品尺寸精度；简化模具结构 ；便于加工；满足注塑机技术规格的要求。该塑件由于没有侧抽芯机构、塑件制件上的几个孔的深度一致且较浅，结合塑件组成结构分析，分型面如图 3-6 所示，箭头所示面为零件的最大投影面，塑料包紧型芯而留在动模内，较易推出， 故确定其为分型面。3.2.2.型腔数量的确定型腔的布置形式有很多，在布置型腔时，要求塑料通过流道那能够顺利到达型腔。通过对塑件结构分析，进行一模一腔（图 3-7）和一模两腔（图 3-8）的对比设计，考虑浇口位置的设计，由于塑件中等尺寸，中等批量，采用一模两腔的布置方式，生产效率较高，从分型面进料，模具结构简单，浇口截面小，去除浇口容易，浇口痕迹不明显，浇注系统塑件的耗量少，多为扁平状，大大缩短浇口的冷却时间，从而缩短成型周期；浇口截面简单，容易加工，并能随时调整浇口尺寸。而一模一腔生产效率不高，采用直浇口，从零件上端中心进料，浇口附近热量集中，易产生较大的内应力，导致塑件翘曲变形，也易产生缩孔或表面缺陷，浇口处熔体固化慢，成型周期长，同时浇口较大，去除较困难，而且痕迹较大，影响外观。3.2.3 浇注系统设计浇注系统是指模具中塑料熔体由注射机喷嘴至型腔之间的进料通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并将注射压力传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、轮廓图 3-6 分型面图 3-3 一模一腔 图 3-7 一模一腔 图 3-8 一模两腔 电吹风外壳模具设计18清晰、表面光洁、尺寸精确地塑件。1.对浇注系统的简要分析(1).浇口位置的选择原则：(2).尽量缩短流动距离；(3).浇口应开设在塑件壁厚最大处；(4).必须尽量减少熔接痕；(5).应有利于型腔中气体排出；(6).考虑分子定向影响；(7).避免产生喷射和蠕动；(8).浇口处避免弯曲和受冲击载荷；(9).注意对外观质量的影响。根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则及上文的分析，如图 3-9，型腔设计成侧口，流道开在凹模板上。2.浇注系统组成浇注系统由主流道、分流道、进料浇口和冷料穴组成。3.主流道设计 主流道是连接注射机喷嘴与分流道的塑料熔融体通道。主流道如图 3-9 所示。：主流道小端直径=（注射机喷嘴孔径 +0.51）mm，在此主流道小端直径d选用 4mm。：主流道长度，根据模具结构确定为 47mm。L：主流道锥度，一般为 2 4，本课题选用 4。4.浇口套设计浇口套为标准件可选购，其结构如图 3-10 所示。浇口套常用钢材是 T8A、T10 热处理要求：（50-55） HRC。主流道 球面半径比喷嘴球面半径大 12mm，在此选用图 3-10 浇口套图 3-9 主流道 电吹风外壳模具设计19SR=11mm。5.分流道设计由于电吹风采用的是侧浇口，故需要设计分流道，考虑到分流道的效率，成型区域的面积，加工的难易程度以及推出形式 ，本课题选用半圆形截面。查看常用塑料的分流道直径的推荐尺寸，对于 ABS 材料分流道直径取 4.89.5mm 为佳，本课题选取 6.5mm。具体形状如图 3-11 所示。6.进料口设计进料口是分流道于型腔之间的狭窄部分，也是最短小的部分。作用如下：使分流道输送来的熔融塑料在进入型腔前产生加速度，从而能迅速充满型腔；成型后进料口处塑料首先冷凝，以封闭型腔，防止塑料产生加速度，避免型腔压力过快，使塑件上出现缩孔等；成型后，便于使浇注系统凝料与塑件分离。本设计中具体形状如图 3-13，其截面长 4.5mm，宽 2.5mm。3.2.4 成型零件设计注射模的成型零件是指构成模具型腔的零件，通常包括凹模、型芯，以及各种型杆和成型镶块。本设计主要涉及对凹模和型芯的设计。1、成型零件结构设计成型零件在工作时与塑料直接接触，成型塑件。进行成型零件的结构设计时，既要考虑保证获得合格的塑件，又要便于加工制造，还要注意尽量节约贵重模具材料，以降低模具成本。（1）凹模的结构设计凹模是成型制品外表面的成型零件，是制品外表面形状、结构的复制。对于本课题，选用整体镶入结构的凹模结构。整体镶入结构的凹模，结构简单易于制造，也便于维修和更换，一致性较好。凹模的结构如图 3-12 所示。图 3-11 分流道 电吹风外壳模具设计20（2）凸模的结构设计凸模即成型塑料制品内表面的型芯，对于本课题，选用整体镶入结构的凸模。整体镶入结构的凸模，结构简单易于制造，也便于更换。凸模的结构如图 3-13 所示。2、成型零件工作尺寸的计算对于未标注公差的凹模、凸模尺寸按相应公式进行尺寸计算。查得对于 ABS材料制品的未注公差尺寸为 MT5，该允许偏差为双向偏差形式，按照尺寸形式的规定，凹模作如下转换：塑件径向尺寸（长） m092.1696.02塑件径向尺寸（宽） 4.575710.凸模做如下转换：塑件径向尺寸（长） m76.10298.0197塑件径向尺寸（宽） .50.32.53平均收缩率查表 2-2，可知 ABS 的收缩率 =0.3%， =0.7%，则其平均收minSmaxS缩率=（ +）/2 cpSmaxin=（ 0.3%+0.7%）/2 图 3-12 凹模 3-13 凸模 电吹风外壳模具设计21=0.5%(1).凹模尺寸计算.凹模径向尺寸（长）计算11034ZMSCPL32.091%5.962.0m3.5式中 塑件的径向尺寸，mm（下同） ；ML塑件的径向基本尺寸，mm（下同） ；S平均收缩率，%（下同） ；cps塑件的尺寸偏差（下同） ，mm；塑件上相应尺寸制造公差，对于中小型塑件取 mm（下同）z。.凹模径向尺寸（宽）计算22034ZMSCPLs19.0%5.715.0m9.2.凹模深度尺寸计算 11203ZMSCPH08.5%.52. m08.4式中 塑件的高度，mm（下同） ；MH 电吹风外壳模具设计22塑件的基本高度寸，mm（下同） ；SH(2).凸模尺寸计算.凸模径向尺寸（长）计算0334ZMSCPL029.7613%5.1296.1m0.48.凸模径向尺寸（宽）计算0443ZMSCPL017.%5.96.m017.3.凸模高度尺寸计