机械毕业设计（论文）-吹风机外壳的模具设计与加工【全套图纸】

编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计（论论文文） 题目：题目： 吹风机外壳的模具设计与加工吹风机外壳的模具设计与加工 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称：教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文） 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 吹风机外壳 的模具设计与加工 是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引 用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他 个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 95 学 号： 0923234 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院学士学位论文 I 无锡太湖学院无锡太湖学院 信信 机机 系系 机械工程及自动化机械工程及自动化 专业专业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一、题目及专题：一、题目及专题： 1、题目 机械设备模具的计算机设计与加工 2、专题 吹风机外壳的模具设计与加工 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 本课题题目自拟；21 世纪将成为塑料制品工业迅猛发展的时代， 而大多数塑料制品的制造是靠塑料成型的，用模具生产的塑料制品 具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗、低成本等 特点。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1.要了解整个模具行业近十年来设计的发展概况以及应用水平， 特别是注塑模具设计的先进技术和方法。 2.熟练掌握 UG 应用软件，了解目前应用较为广泛的其他应用软 件，如 Pro/E、Mastercam、AutoCAD 软件等。 3.对成型材料的成型特性有足够的了解，最重要的是掌握注塑模 具的设计特点和结构特点。 4.我要解决的主要问题是设计吹风机外壳的注塑模具（特别是结 构设计），最后需要利用 UG 软件绘出该零件注塑模具的三维图，然 后利用 UG 出工程图，在用 AutoCAD 修改完善工程图，以及利用 UG 无锡太湖学院学士学位论文 II 对凸、凹模进行加工仿真。 所有这些资料必须通过图书馆查找期刊 文献、会议文献以及专业书籍得到，所以还要熟练资料的检索。观标 准和主观标准综合评价重建图像的质量； 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 95 班班 姓名姓名 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所学科组组长研究所 所长所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2012 年年 11 月月 12 日日 III IV 摘摘 要要 近几年好多国家都在发展机械行业，与机械相关的各个行业都越来越重视 CAD/CAM 技术，如今 CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，我国家电工业的高速 发展对模具工业，尤其是塑料模具提出了越来越高的要求，2004 年，塑料模具在整个模 具行业中所占比例已上升到 30%左右，据有关专家预测，在未来几年中，中国塑料模具 工业还将持续保持年均增长速度达到 10%以上的较高速度的发展。国内塑料模具市场以 注塑模具需求量最大，其中发展重点为工程塑料模具。同时还因为塑料制品及模具的 3D 设计与成型过程中 3D 分析正在塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。在本次毕业设计 中，通过运用三维实体造型高端软件 UG 对“吹风机外壳”外形进行 3D 造型，同时也设计 了其塑料外壳注塑模的 3D 模型；还根据所设计的模具尺寸选择安装了相应的模架，最终 生成了直观的结构设计图；此外还利用 CAD 绘制了模具装配图以及各种成型零件图。这 是本人第一次利用 UG 软件对一整套模具进行设计，使大学四年所学的知识得到运用，并 加以指导老师的指导，受益匪浅！ 关键词：关键词：CAD/CAM；塑料；模具；UG V Abstract Years, a lot of countries in the development of the machinery industry, mechanical industry more and more attention to the CAD / CAM technology, todays CAD / CAM technology has developed into a more mature common technology, the rapid development of Chinas household electrical appliance industry moldindustry, especially the plastic mold ever-increasing demands, 2004, plastic mold in the mold industry proportion has risen to about 30% in the coming years, experts predict China plastic mold industrywill continue to maintain an average annual growth rate of more than 10% higher speed. Domestic plastic mold market to the demand for plastic injection mold, the focus of development for engineering plastics mold. Also because the plastic products and mold 3D design and molding process 3D analysis play an increasingly important role in the plastic mold industry. In this graduation project, through the use of dimensional solid modeling high-end software UG “hair dryer shell“ shape 3D modeling, at the same time also designed the its plastic shell injection mold 3D model; also based on the design of the mold size choose to install the corresponding mold, the resulting intuitive structure design; addition, the use of CAD drawing mold assembly drawing and a variety of molded parts diagram. This is the first time I use the the UG software on a set of mold design, four years in college to learn to use the knowledge and to the guidance of the instructor and benefit! Key words:CAD/CAM;plastics;mold;UG VI 目目 录录 摘 要 .III ABSTRACT IV 目 录.V 1 绪论 .1 1.1 本课题的研究内容和意义 1 1.2 国内外的发展概况 2 2 产品材料 .5 2.1 成型产品材料 5 2.2 注塑模具材料 6 3 成型工艺分析 .8 3.1 吹风机外壳零件图 8 3.2 塑件的工艺性分析8 3.2.1 功能分析 .8 3.2.2 塑件的原材料分析 .8 3.2.3 ABS 的主要性能指标9 3.3 ABS 塑料的注射过程及工艺.10 3.3.1 注射成型过程 .10 3.3.2 ABS 的注射工艺参数10 3.3.3 ABS 的主要缺陷及消除措施11 3.3.4 尺寸精度分析 .12 3.3.5 表面质量分析 .12 3.4 模塑设备的选择 12 3.5 塑件注射工艺参数的确定 12 3.6 注射模的结构设计 13 3.6.1 分型面的选择 .13 3.6.2 确定型腔的排列方式 .13 3.6.3 浇注系统的设计 .14 3.6.4 主流道设计 .15 3.6.5 浇注系统的平衡 .16 3.6.6 推件机构的设计 .16 4 模具的有关计算 .19 4.1 型腔和型芯工作尺寸计算 19 4.2 型腔侧壁厚度和底版厚度计算 21 5 模架的选择 .22 6 注射机的校核 .24 6.1 最大注射量的校核 24 VII 6.2 注射压力的校核 24 6.3 锁模力的校核 24 6.4 模具外形尺寸校核 24 6.5 开模行程的校核 25 7 模具的加工 .26 8 结论与展望 .28 8.1 结论 28 8.2 不足之处与未来展望 28 致 谢 .29 参考文献 .30 吹风机外壳的模具设计与加工 1 1 绪论绪论 1.1 本课题的研究内容和意义本课题的研究内容和意义 模具是基础工业的生产技术和设备，发展和振兴我国的模具行业，日益受到人们的 关注和重视。模具工业的一个组成部分是属于高新技术产业，重要组成部分是装备工业。 在每一个国家的模具被称为“工业（百业）之母”， “重点行业”， “不可估量的电力行业”， “产 业发展”的全部秘密， “效益放大器”和一系列的声誉。模具行业的现状是很重要的，而且在 国民经济工业机械，石化，汽车，电子，建筑的五大支柱，需要相应的模具行业。在资 源节约的当今时代，塑料工业的强大也要求注塑模具的发展紧随其后，所以相关研究也 逐步深入并实现实践。注塑模具的研究包含着产品材料、模具设计、模具制造，国内外 研究学者投入的心血都转化成海量的文献，对注塑模具的发展有着承前启后的作用。 模具是用来成型物品的工具，这种工具有各种零件构成。不同的模具是通过所成型 材料物理状态的改变来实现，模具是由不同的零件所构成的。它主要是通过所成型材料 的物理状态改变来实现物品外形的加工。在挤压、模锻、成形冲压、冷镦、冲裁、压力 铸造、粉末冶金件压制，以及工程陶瓷、橡胶、塑料等制品的注塑或压塑的成型加工中， 用以在外力作用下使坯料成为有特定形状和尺寸的制件的工具。 而注塑模具工业发展始于历史1943年，位于葡萄牙马立尼亚.格兰特市（Marinha Grande）一家小型玻璃模具厂股东阿尼巴尔（AnbalH.Abrantes）萌发了生产注塑模具的 构想。由于未能获得其他股东的支持，阿尼巴尔不得不出售自己拥有的公司股份以筹集 资金，并开始专注于注塑模具的研发和制造。2年后，他成功地制造了第一只注塑模具。 发展至今，注塑模具是生产各种工业或其他产品的重要工艺装备，随着塑胶模具设计工 业的迅猛发展以及塑胶制品在汽车、船舶、机械、电子、航太和航空等工业部门的推广 应用，所有产品对模具的要求越来越高，传统的塑胶模具设计方法从而已经无法适应产 品的提高质量的要求和更新换代。因此快速发展的计算机提供的电脑辅助工程技术已成 为产品加工、模具设计及塑胶产品开发中这些明显薄弱环节的最有效的途经。 1 注射模具，全称为注射成型模具，也就是塑料注射成型所用的模具，它是实现注射 成型工艺的重要工艺装备。所谓注塑成型（Injection Molding）是指，受热融化的材料由 高压射入模腔，经冷却固化后，得到成形品的方法。该方法适用于形状复杂部件的批量 生产，是重要的加工方法之一。注射成型过程大致可分为以下6个阶段“合模-注射-保压-冷 却-开模-制品取出”，上述工艺反复进行，就可连续生产出制品。 注射模具的设计，其成型原理是将塑料从注塑机的料斗送进加热的料筒中，经过加 热熔化呈流动状态后，在柱塞和螺杆的推动下，熔融塑料被压缩并向前流动，再通过装 在料筒前的那个喷嘴以相当快的速度注到温度比较低的闭合模腔里面，熔料充满在型腔 在受压的条件下，经过冷却和固化后即可保持模具腔所给予的形状，接着开模后分型获 得成型塑件。因此，完成一个循环的生产过程的操作。正常情况，一个模制周期的时间 长度范围从几秒钟到几分钟，取决于塑件的形状，大小和厚度、模具的结构、注射机的 类型及塑料的品种和成型工艺条件等因素。 无锡太湖学院学士学位论文 2 注塑模的分类方法很多，按其所用注塑机的类型可分为卧式注塑机用注塑模、立式 注塑机用注塑模、角式注塑机用注塑模及双色注塑机用注塑模等；按模具的型腔数目可 分为单型腔和多型腔注塑模；按分型面的数量可分为单分型面和双分型面或多分型面注 塑模；按浇注系统的形式可分为普通浇注系统和热流道浇注系统注塑模；另外还有气辅 注塑模具、蒸汽模具、重叠式模具（叠模） 。一般大体分为普通注射模具和特种注射模具， 特种注射模具又可分为：滑动型芯式注射模、瓣合式注射模具、螺纹注射模具、滑动型 芯与瓣合块相结合注射模具。 近年来，由于我国国民经济的高速、稳定的增长，促进了我国模具工业的迅速发展 壮大，因此，模具设计与制造专业或者相关的材料成型与控制专业已经成为我国国内具 有优势的热门专业之一。在日常生活中我们的许多制品都是由模具来生产制造出来的， 所以，越来越多的人开始从事模具行业的设计，因此，我国的模具设计水平有了进一步 的提高和发展的空间。随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长，模具 工业快速发展，必然会带来模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专 业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。随着与国际接轨的脚步不断 加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能 力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现在已经逐渐 的成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志和发展程度的标志之一。下面将从产品材 料、模具设计、模具制造以及计算机辅助 CAX 软件平台功能四方面简单介绍国内外现状。 1.2 国内外的发展概况国内外的发展概况 中国已成为承接工业发达国家模具业转移的良好目的地，随着国际交往的日益增多 和外资在中国模具行业的投入日渐增加，中国压铸模具已与世界有着千丝万缕的联系。 据相关专业人士分析，接下来的十年，中国的模具行业技术发展的主要方向如下： （1）模具结构越来越大、复杂、精密、预期寿命增加 由于成形部件（形）越来越大，高效率的生产要求的一模多腔的模具（如塑料模具 已达到几百模腔） ，使模具越来越大，随着元件的小型化和开发的模具结构（例如进模工 作位数的增加，提高精度）的步骤，精密模具增加了从 5 微米到 23 微米，在将来需要 一些模具的精度容差为 1m 或更小，这将促进超精密加工的发展。 （2）CAD/CAE/CAM 技术在模具设计制造中的广泛应用 模具制造是一个延续的设计，模具设计与制造一体化的实施，可以优化了设计要求。 实践证明，模具 CAD/ CAM / CAE 技术是当代最合理的模具生产方法，无论是造型，为 客户提供数控加工的 NC 程序，同时也为不同类型的模具，与相应的基本理论，通过数值 模拟方法预测实现成型的过程中提高模具结构（形状）的目的。从 CAD/ CAE / CAM 一 体化的角度来看，综合，立体化，智能化和网络化的发展趋势，其中心思想是让用户在 一个统一的环境中，实现 CAD / CAE / CAM 的合作，以充分发挥各单位的优势和效益。 因此，我们应该大力开展 MSC，ANSYS，Moldflow 公司，DYNAFORM 等辅助设计和制 造软件，推广和应用。 吹风机外壳的模具设计与加工 3 （3）快速制模技术的推广应用 快速模具和快速原型（RP）发展迅速，在过去的两年中，是向精密化，更高效的方 向发展。与传统的模具技术相比，该技术具有成型周期短，成本低，是更为显着的整体 经济效率的模具制造技术。近年来，快速模具制造商投入了大量的人力和物力资源，各 种各样的快速模具制造工艺的研究和开发，传统的快速制模技术的改造，嫁接先进的 RP 和数控技术，有效地满足一些高精度，高寿命的模具生产的需求。具体的新技术包括： 快速成型技术（RPM） ，表面的现象，形成技术，压铸成型模具，冷挤压成型技术和超模 压形状，多点成形技术，KEVRON 钢消隐消隐快速模具空白模具技术和制造技术。 （4）新型技术在塑料模具中的推广应用 使用新的塑料模具设计与制造热流道技术是一个重大变化，可明显提高模具制造业的质 量和生产率，并能节省大量的原材料和能源的节约，国外模具企业不得不花费一半的技 术，甚至超过 80;气体辅助注塑成型塑料成型是一项新技术，它具有少翘曲变形，注射 压力低，易成型，表面，壁厚等差异较大的前提下，可保证产品质量，并大幅降低成本。 （5）提高模具标准化及模具标准件的使用水平 标准化模具及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，也提高产品质量和降 低模具的制造成本。模具标准应进一步提高规模，品种，完善和发展的销售网络，以确 保交货速度，为客户提供交货生产技术好，精度高，时间短，寿命长，高品质和价格低 的标准模具。 （6）发展先进的表面处理技术和优质模具材料 模具材料是模具行业的基础，已成为目前国外模具材料系列，成熟和完善系列化程 度越来越高。中国是世界第一产钢国家，在国内发展先进的高品质工具钢品种，虽然很 多已经被纳入到了国家标准，如：6Cr4W3Mo2VNb（65NB） ，7Cr7Mo2V2Si（LD） ，7CR SiMnMoV（CH -1）等，但应用程序短缺 70 万吨左右，每年必需的，但也有相当一部分 进口模具钢。为了扭转这种局面，其性能应根据使用模具的新要求，通过调整材料的组 成，借助先进的技术方法和技术手段，不断开发新的模具材料的特殊表现。 （7）高速铣削在模具加工应用 高速铣削工件温度低，平稳加工，切削力小，加工质量，作为一个普通铣床加工效 率高（510 倍）及可加工硬材料（60HRC）等诸多优点，是一种高精密型腔加工模具的 重要手段。国外近年来发展的高速铣削主轴转速可达到 40,000 到 100,000 转/ min，快速 进给速度可达 3040M/MIN，换刀时间可提高到 13 秒，大大提高了加工效率， RA10m 的表面粗糙度，形状精度为 10m。 （8）研究和应用模具高速测量技术和逆向工程 随着扫描仪，坐标测量机，激光跟踪仪测量仪器，便携式扫描仪和其他先进应用 现代测试技术的前进速度，适应性高，精度高，自动化方向发展，数字化，并继续为 模具逆向工程设计，模具制造产品进一步推进的能力，以应对快速制造。 （9）新技术的发展和模具成型，开发新思路和新模式 无锡太湖学院学士学位论文 4 在成型过程中，冲压模具，复合材料，超塑成形，塑料精密成型技术，塑料气体 辅助注塑技术，热流道技术，高压注射成型技术的主要功能。另一方面，随着先进制 造技术的不断发展和提高模具行业的整体水平，在模具行业也出现了一些新的设计， 生产和管理理念和模式具体是：适应单件生产模具的特点柔性制造技术，打造最好的 管理和有效的团队合作，精益生产，提高快速反应能力，并行工程，虚拟制造和全球 敏捷制造，网络化制造新的生产理念，广泛使用的标准劳动生产模式的划分 ;适应环保 要求和可持续发展的绿色设计和制造。 吹风机外壳的模具设计与加工 5 2 产品材料产品材料 产品材料又包含成型产品材料和模具产品材料，二者都在向长寿命、高性能、轻质 量方向靠拢，塑料从石油提取物化学反应得到，而模具材料主要为钢或者合金。 2.1 成型产品材料成型产品材料 成型产品就是塑料制品，塑料就是可用来塑化成型的树脂原料。树脂一般分为天然 树脂与人工树脂（合成树脂） 。树脂属于高聚物，包含决定高聚物最基本的物理化学性质 的高分子内部结构，以及决定高聚物的加工性能和物理机械性能的高分子外部结构。塑 料的分类方法也比较多，按分子链在凝固后的结构形态分成结晶型、半结晶型、非结晶 型。结晶型塑料（例PE、PP、PA、POM等）凝固时，有晶粒到晶核的生长过程，形成一 定的体态。非结晶型塑料（例PS、PVC、PMMA、PC等）凝固时，没有晶粒到晶核的生 长过程，只是自由的大分子链的冻结。另外按塑料对热作用的反映还可分为热塑性和热 固性塑料。除了化学特性外，塑料的物理特性对成型件也有一定的影响，包括热容量、 熔化热（熔化浅热）、比热容、热扩散系数（导热系数其值）、导热系数、密度与比容、 膨胀系数与压缩系数等性能参数。 目前国内常用塑料有九大类： (1)聚烯烃：是烯烃高聚物的总称，一般是指乙烯、丙烯、丁烯的均聚物与共聚物。 品种有：LDPE、MDPE、HDPE、LLDPE（线型聚乙烯）、CPE（氯化聚乙烯）、 EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）、PP、PPC（氯化聚丙烯）、RPP（增强聚丙烯）、 PB（聚丁烯） (2)氯乙烯（PVC）：注塑用的聚氯乙烯是悬浮聚合产品，按其颗粒形态有紧密型和 疏松型。常用的改性品种有：CPVC（氯化聚氯乙烯）、PVDC（氯乙烯-偏氯乙烯共聚物） 、氯乙烯-乙丙橡胶接枝共聚物、耐寒PVC（氯乙烯与马来酸酐的共聚物）。注塑用的 PVC有两大类： 一种是湿混造粒（即把各种添加剂、稳定剂、润滑剂、冲击改性剂、加 工助剂等混合后挤出造粒）；一种是干混料不造粒的粉状聚氯乙烯。 (3)苯乙烯树脂：是指苯乙烯的均聚物与共聚物树脂的总称。常用的改性品种是： ABS（苯乙烯、丙烯腈、丁二烯），其中与橡胶等共混和接枝的方法可以改善脆性和耐温 低。目前苯乙烯塑料级别有：通用级、发泡级、冲击级、ABS、AS（通用级、耐温级 ）。 (4)丙烯酸脂类：是指从丙烯酸衍生的高聚物，通常包括PMMA（聚甲基丙烯酸甲脂） 、纤维聚合物丙烯腈。供注塑级的PMMA（有机玻璃）品种是用悬浮聚合制成。目前 PMMA塑料级别有：通用级、耐温级、高流动级。 (5)酰胺树脂聚：又名尼龙（PA），用作纤维时又称绵纶。是最早的工程塑料品种之 一。目前PA塑料品种有： PA6、PA66、PA610、PA612、 PA1010、高炭尼龙、PA66与 弹性接枝共混的超韧性PA、芳香聚酰胺等。 (6)线性聚脂类：是指在聚合物链节中含有脂链或醚链，而无支链和交链结构的树脂 统称为线性聚脂或线性聚醚。常用的品种有：PC（聚碳酸脂双酚A型）、改性PC、涤纶 无锡太湖学院学士学位论文 6 /PET（聚对苯二甲酸乙二脂）、PBT（聚对苯二甲酸丁二脂）、POM（聚甲醛）等。 (7)氟塑料：又称为王牌塑料。常用的品种有：PTFE（聚四乙烯）、PCTFE（三氟乙 烯） 、FEP（聚四乙烯与六氟丙烯酸共聚物）、PVF（聚氟乙烯）、PVDF（聚偏氟乙烯） 等。 (8)纤维素塑料：是指由天然纤维素与无机酸或有机酸作用产生的纤维素树脂，再加 上增塑剂而制成。它是最古老的半合成型的热塑型塑料。用的品种有硝酸纤维素、醋酸 纤维素、醋酸丁酸纤维。 (9)耐高温型树脂：是指该类聚合物的分子主链上含有亚芳基或杂环结构，因此具有 耐高温、耐辐射的能力，并兼有高强度和尺寸稳定性。常用的品种有：PSF（聚砜）、 PES（聚苯醚砜）、PPO（聚苯醚）、PPS （聚苯硫醚）等。 2.2 注塑模具材料注塑模具材料 目前塑料模具正朝着高效率、高精度、高寿命方向发展，推动了塑料模具材料迅速 发展。包含钢与非钢合金两大类材料，非钢合金包含了铜合金、铝合金、锌合金、钢结 硬质合金、低熔点合金。具体如下： (1)铜合金：用作塑料模具材料的铜合金主要是铍青铜,如ZCuBe2、ZCuBe2.4等。铍青 铜可用于制造吹塑模、注塑模。 (2)铝合金：常用的铸造铝合金有ZL101、ZL201、ZL302等,主要用于制造要求高导热 率、形状复杂、耐蚀的塑料模具。 (3)锌合金：用于制造塑料模具的锌合金大多为Zn-4Al-3Cu共晶型合金,用铸造方法可 以加工出光洁而复杂的模具型腔,并可降低制模费用、缩短制模周期，这类锌合金适合于 制造注塑模和吹塑模。 (4)钢结硬质合金：钢结硬质合金是以钢为粘结相, 以碳化钛、碳化钨等碳化物为硬质 相, 用粉末冶金方法生产的复合材料。我国生产的模具用钢结硬 质合金的典型牌号有 GT35、R5、T1、D1、TLMW50、GW50、GJW50等。 (5)低熔点合金：利用低熔点合金浇铸吹塑模具的型腔, 不仅可以缩短模具的制造周期， 节约大量钢材，而且还节省劳力。低熔点合金的种类很多，目前使用较简单的一种是 WBi=58%、WSn=42%的铋锡合金。 我国目前用于塑料模具的钢种，可按钢材特性和使用时的热处理状态分类： (1)渗碳型塑料模具用钢：渗碳型塑料模具用钢主要用于冷挤压成形的塑料模。国内 常采用工业纯铁（如 DT1和 DT2） 、20、20Cr、20Mn、12CrNi3A、20CrNiMo 12CrNi3A 和12Cr2Ni4A 钢，以及国内最新研制的冷成形专用钢 0Cr4NiMoV（LJ） 。 (2)预硬型塑料模具用钢：所谓预硬钢就是供应时已预先进行了热处理，并使之达到 模具使用态硬度。一般常见为：Cr2Mo，Y20CrNi3AlMnMo(SM2)， 5NiSCa，Y55CrNiMnMoV(SM1)，4Cr5MoSiVS，8Cr2MnWMoVS(8CrMn) (3)调质型塑料模具钢：中碳或中碳合金钢经过淬火+高温回火而使用的钢材。主要有： SM45、SM50、SM55、40Cr、40Mn、50Mn、4Cr5MoSiV、38CrMoAlA 等。这一类钢具 有综合力学性能好，特别是切削加工性好的特点，故多应用于要求不太高、生产批量不 吹风机外壳的模具设计与加工 7 大的塑料模具。 (4)耐蚀塑料模具钢：加工聚氯乙烯塑料、氟化塑料、阻燃塑料等塑料制品时，分解 出的腐蚀性气体对模具有腐蚀作用，要求模具材料有一定的耐蚀性，为此需在模具表面 镀铬或直接选用 3Cr13、4Cr13、9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo、Cr14Mo4V、1Cr17Ni2、0Cr17Ni7Al 等不锈 钢。国内近年开发的 PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)钢属马氏体沉淀硬化不锈钢适用于制造含氯、 氟或加入阻燃剂的热塑性塑料的注射模具。 (5)淬硬型塑料模具用钢：常用的淬硬型塑料模具钢有：碳素工具钢（如 T7A、T8A） 、 低合金冷作模具钢（如9SiCr、9Mn2V、CrWMn、GCr15、7CrSiMnMoV 钢） 、Cr12型钢 （如 Cr12MoV 钢） 、高速钢（如 W6Mo5Cr4V2钢） 、基体钢和某些热作模具钢等。 (6)时效硬化型塑料模具钢：此类钢的共同特点是含碳量低、合金度较高，采用此类 钢制造塑料模具时，可在固溶处理后进行模具的机械成形加工，然后通过时效处理，使 模具获得使用状态的强度和硬度，这就有效地保证了模具最终尺寸和形状的精度。此外， 此类钢往往采用真空冶炼或电渣重熔，钢的纯净度高，所以镜面抛光性能和光蚀性能良 好。这一类钢还可以通过镀铬、渗氮、离子束增强沉积等表面处理方法来提高耐磨性和 耐蚀性。常见种类含有：18Ni140级、18Ni170级、18Ni210级、10Ni3MnCuAl(PMS)、 18Ni9Co、06Ni16MoVTiAl、25CrNi3MoAl。 3 无锡太湖学院学士学位论文 8 3 成型工艺成型工艺分析分析 3.1 吹风机外壳零件图吹风机外壳零件图 图 3.1 塑料吹风机外壳零件图 3.2 塑件的工艺性分析塑件的工艺性分析 3.2.1 功能分析功能分析 功能设计是要求塑件应具有满足使用目的功能,并达到一定的技术指标，该塑件是日 用品，要承受一定的外力，所以对制件的塑性有一定的要求。如屈服强度、摩擦因素等。 塑件的工作温度是室温，这使得在材料选择时对热变形温度，脆化温度、分解温度的要 求降低;作为一种日用品。生产批量应该是大批大量生产，这样，就必须考虑生产成本和 模具寿命,在材料的选择时要综合各种因素。此外，塑料都会老化，还要考虑其氧化性。 3.2.2 塑件的原材料分析塑件的原材料分析 ABS 树脂是丙烯腈（A） 、丁二烯（B）和苯乙烯（S）三种单体的共聚物，ABS 树脂 保持了苯乙烯的优良电性能和易加工成型性，又增加了弹性、强度（丁二烯的特性） 、耐 热和耐腐蚀性（丙烯腈的优良性能） ，且表面硬度高、耐化学性好，同时通过改变上述三 种组分的比例，可改变 ABS 的各种性能，故 ABS 工程塑料具有广泛用途，主要用于机械、 电气、纺织、汽车和造船等工业。 允许使用温度范围 -40到80。C o C o ABS塑料机械强度与耐热性在通用塑胶原料中极为优秀;表面光泽度、表面喷涂及电 吹风机外壳的模具设计与加工 9 镀性佳，具有吸湿性，底色为黄色，一般的成型塑料制品需要染色。 用途：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。 ABS 树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，ABS 工程塑料一般是不透明的， 外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑 烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。 ABS 塑料具有优良的综合性能，极好的冲击强度，尺寸稳定性好，耐磨性，电性能， 耐化学性，染色成型和机械加工较好。 ABS 树脂水、碱和酸、无机盐，醇类和烃类，不 溶于大多数溶剂，而容易溶于酮，醛，酯和某些氯代烃。 ABS 工程塑料的缺点：耐热性较差，可燃，热变形温度较低。 综合上述，塑件可以注射成型。 1 使用特点： 1）综合性能较好,电性能良好,化学稳定性,冲击强度较高。 2）与 372 有机玻璃的且可表面镀铬，制成双色塑件，熔接性良好、喷漆处理。 3）有透明、增强、阻燃、高耐热、高抗冲等级别。 4）流动性比 HIPS 差一点，比 PC、PMMA 等好，柔韧性好3。 2 成型特性： (1)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预热干燥 长时间80-90度，3小时。 (2)应采取高料温，高模温，熔体温度太高，但易分解（分解温度 270度）。对于高 精密塑料零件，模具温度应该是50-60度，热量高光塑料模具温度应采取60-80度。 (3)要解决夹水纹，需提高材料的流动性，模具温度高，耐高温材料，或改变成水和 其他方法。 (4)后残存的塑料模具表面分解形成耐热或阻燃材料，生产3至7天，导致模具表面的 光泽，需要及时清理模具，模具表面在同一时间需增加排气位置。 3.2.3 ABS的主要性能指标 ABS 的技术指标见下表 密度)/( 3 dmkg 1.021.16 比体)/( 13 kgdmv 0.860.98 吸水率100)24( cp 0.20.4收缩率 s0.40.7 熔点Ct o / 130160硬度 HB9.7 R121 抗拉屈服强度MPa b/ 50 拉伸弹性模量MPaE / 1 3 1.8 10 体积电阻率)/(cm v 16 6.9 10 弯曲强度MPa w/ 80 无锡太湖学院学士学位论文 10 续表 3.1 0.46MP90108无缺口261 热变形温度 ct / 0.185MP83103 冲击韧度 )/( )/( 2 2 mkJ mkJ k n 缺口 11 表 3.1 ABS 性能指标 3.3 ABS 塑料的注射过程及工艺塑料的注射过程及工艺 3.3.1 注射成型过程注射成型过程 1）成型前准备：对 ABS 进行干燥。ABS 是吸水的塑料，于室温下，24 小时可吸收 0.2%0.35%水分，虽然这种水分不至于对机械性能构成重大影响，但注塑时若湿度超过 0.2%，塑料表面会受大的影响，所以对 ABS 进行成型加工时，一定要事先干燥，而且干 燥后的水分含量应小于 0.2%。 ABS 的干燥方法：常压热风干燥 8085 2-4 小时 ；真空热风干燥 80 12 小C o C o 时。 2）注射过程：塑料在注射机内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统 进入模具型腔成型，起过程可分为充模、压实、保压、倒流、和冷却 5 个阶段。 3.3.2 ABS 的注射工艺参数的注射工艺参数 1）螺杆类别：标准螺杆（直通式喷嘴） 2）回料转速()：30 rpmrn 1 min/ 3）注射机料筒温度：（）：C o 前段 180200 中段 165180 后段 150170 4）喷嘴：170180 5）模具：5080，玻纤增强制品取 75 6）注射压力：60100 7）注射速度、注射压力： 一般 ABS 制品采用高速及多级注射，但是对于阻燃品级，要慢速注射，可以避免注 射料的分解，耐热 ABS 也要快速注射(可减少内部应力)，注射压力在 75MPa 左右，保压 时可低些。 8）熔胶温度：190C o 9）成型时间()：s/ 吹风机外壳的模具设计与加工 11 注射时间：2090 高压时间：05 冷却时间：20120 总周期：50220 在 265温度下，物料在机筒内停留时间最多不能超过 5-6 分钟，若温度为C o 280，则物料在机筒内停留时间就不能超过 23 分钟。C o 10）后处理：把塑件放在红外线或者烘箱下,温度设为 70 度烘干 24 小时。 4 3.3.3 ABS 的主要缺陷及消除措施的主要缺陷及消除措施 1.的残余应力引起的开裂 残余应力，主要由于以下三个条件，即剥离推出，充填过量引起的金属嵌件。作为 填充过剩产生的裂纹，其主要表现在以下几个方面的解决方案的情况下。 1）浇口压力损失最小，所以，如果主要农产品浇口附近的裂缝，您可以考虑使用多 点分布侧的门，点门柄形浇口方式。 2） ，以确保不劣化树脂，不分解的前提下，适当提 高树脂温度可以降低，以提高流动性的熔融粘度，而注射压力可以减小，以减小应力。 3）在正常情况下，模具的温度低时容易产生压力时，应适当提高温度。然而，当注射速 度为高时，即使当模具温度较低时，也可以减少产生的应力。 4）注射和保压时间过长 会造成压力，适当缩短或保持压力开关 TH 更好。 2.焊接焊缝 由于从不同的方向的前端部的熔融树脂被冷却时，所产生的可能的完全融合结。一 般来说，主要的影响美观，镀层，电镀的影响。严重，产品的冲击强度（特别是在纤维 增强树脂，是特别严重的） 。请参阅以下项目加以改进： 1）成型条件的调整，提高了流动性。例如，提高树脂温度，模具温度的升高，提高 注射压力和速度。 2）额外的排气管设置在发射杆的熔接痕的产生，也有利于排气。 3）尽量少用脱模剂。 4）设置闪存技术，并作为产生在焊接线，成型，然后切割以除去。 5）如果既影响美观，你可以更改刻录四个位置，以改变焊接线的位置。或产生熔接 痕的部位治疗，如黑色光泽表面，进行修改。 3 银焊丝 银焊丝主要由于吸湿材料。因此，一般应低于热变形温度的树脂 1015C 的干燥条 件。尤其是当使用自动烘干料斗规定了成型周期（形成量） ，干燥时间是合理的选择的能 力，而且在最初的几个小时前开始注入引导干燥材料。此外，该材料在材料内的停滞时 间过长会产生银线。混合使用不同类型的材料，如聚苯乙烯，ABS 树脂，AS 树脂，聚丙 烯，聚苯乙烯，等不混合。 4 白化 无锡太湖学院学士学位论文 12 漂白发生在大多数产品，引进 ABS 树脂零件。剥离不力是最主要的原因。注射压力 可以减小，脱模斜度增加，增加的数量或大小的柱塞，以减少模具的表面粗糙度等方法 来提高，当然，是喷涂法的剥离剂，但随后的步骤中，应注意不要如冲压，涂装等不利 影响。 3.3.4 尺寸精度分析尺寸精度分析 从零件图上分析，该零件的形状比较简单,但三侧面都有圆孔，模具设计时须设置侧 向分型面等复杂机构，该零件的主要尺寸精度为 IT8 级。由以上分析可见，该零件的尺寸 精度要求不是很高，对应模具相关零件的尺寸加工可以保证。 从塑件厚度上来看,厚度约为 3mm，塑件均匀，比较容易注射成型。 3.3.5 表面质量分析表面质量分析 该零件的表面除表面粗糙度为 Ra1.6um，要求不得有毛刺，没有其他特别的表面质量 要求，故比较容易实现。 3.4 模塑设备的选择模塑设备的选择 按塑化方式(即塑化用的零部件及原理)不同,注射机可分为柱塞式和螺杆式两大类注射 机。 螺杆式注射机。先是动模部分和定模部分合模，接着注射油缸活塞推动螺杆按要求 的注射压力和注射速度将已塑化好的塑料经喷嘴及模具的浇注系统射入型腔，当塑科充 满型腔后，螺杆继续对塑料保持一定的压力，促使塑料补充塑件冷却收缩所需之料，同 时阻止塑料倒流，经一定时问的保压后，注射油缸活塞压力消失，螺杆开始转动。这时， 由料斗落入科简的塑料在料简中塑化。当模具型腔内的塑件冷却定型后，摸具打开，在 模具推出机构的作用下，塑件由模具型芯中脱出. 柱塞式注射机。由注射机的合模机构带动模具的动模部分与定模部分合模，然后注 射机的柱塞将塑料推进到加料筒中，使其熔融成粘流态。在高压下，高速地通过喷嘴和 模具的浇注系统进入型腔。充满型腔的熔体在型腔中保压冷却定型。然后，柱塞复位， 料斗中的塑料又落入料筒。合模机构带动动模部分把模具打开，由推件板把塑件由型芯 上推下。 模塑设备的选择主要依据注射量，因此需计算塑件的质量，经计算，塑件的体积 V=50.6根据设计手册可查得 ABS 的密度为 1.05g/，故塑件的质量为 3 cm 3 cm W=53.13 2=106.26g 根据以上因素及计算结果,考虑塑件的外形尺寸、注射时所需压力和一般工厂的现有 设备等情况，本模具采用一模两腔的模具结构，螺杆式注射机额定注射量最小的型号为 G54-S200/400。 3.5 塑件注射工艺参数的确定塑件注射工艺参数的确定 根据设计手册并参考工厂实际应用的情况，增强 ABS 的成型工艺参数可作为如下选择： 吹风机外壳的模具设计与加工 13 （1）预热温度：8085时间 23h；C o （2）料筒温度：后段 150170中段 165180前段 180200；C o C o C o （3）喷嘴温度：170180；C o （4）模具温度：5080；C o （5）注射压力：60100Mpa； （6）成型时间：注射时间 2090s 高压时间 05s 冷却时间 20120s 总周期 50220s； （7）螺杆转速：30r/min； 上述工艺参数在试模时需作适当调整。 3.6 注射模的结构设计注射模的结构设计 3.6.1 分型面的选择分型面的选择 如何确定分型面，需要考虑的因素更加复杂。自从离别塑胶模具配件过程中的结构 塑料件，浇注系统的设计，位置和精密成型，插入形状和位置的操作流程，模具制造， 排气，介绍了各种因素的影响，所以这种方法的选择应离别综合分析和比较。 选择离别一般应遵循以下原则： （1）应选择在离别最大的轮廓形状塑料部件。 （2）以便顺利的塑料模具，模制塑料部件，尽可能保持在可动模具侧。 （3）保证塑料件的精度要求。 （4）塑料件的外观符合质量要求。 （5）便于模具制造。 （6）有助于防止溢出。 （7）的排出气体的有益效果。 该塑件分型面没有悬念，就选取在塑件投影面积最大处。 无锡太湖学院学士学位论文 14 图3.2 分型面 3.6.2 确定型腔的排列方式确定型腔的排列方式 本塑件在注射时采用一模两腔，考虑到模具成型零件和出模方式的设计，模具的型 腔排列方如图 3.3 所示。 图 3.3 型腔的排样 3.6.3 浇注系统的设计浇注系统的设计 注射模浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到模腔之间的进料通道。它的作用是平滑引进 熔体进入型腔，在填充的压力传送到各个部位的空腔，以获得尺寸稳定性，外观清晰， 流畅和茂密的塑件表面。因此，浇注系统的设计有直接关系的效率和注塑成型的塑料部 件的质量。 浇注系统可分为热浇道系统与一般浇注系统的两种类型的 一般浇注系统组件 注塑模具浇注系统的浇口，浇口和冷料穴四个部分。 （1）主流道 主信道的测量是从注射机喷嘴与模具接触的开始之前的期间的分流通道。用于熔体从喷 嘴到模具中的效果，主流道的大小直接影响填充时间的熔体流动速率的大小。 （2）分流道 主流分流道和型腔之间的流道入口部分，主要是在即将到来的熔体从每个腔的过渡通道 的主渠道转移的转移和指导作用，也是铸造系统和熔体流动截面的变化转向过渡通道。 （3）浇口 吹风机外壳的模具设计与加工 15 浇口是物料流进入模腔之前，最狭窄的部分，而且最短的浇注系统，和它的大小是小而 短的，目的是为了使料流进入模腔之前，加速度，易于充满型腔，而且由于他们帮助密 闭的腔口，防止熔体的回流。另外，为了容易模制的塑料件，用冷的材料分离。 （4）冷料穴 在每个注塑周期中，最前端的物质接触后，与模具的冷却温度，被称为冷的硬质材料， 以防止的冷喂料插头栅极或影响质量的零件设置冷料穴，它的作用是存储凌材料。冷料 穴一般设在主干道结束时，有时也在年底分流冷料创造。 浇注系统设计的基本原则 1）必须了解塑料的工艺特点; 2）排气良好; 3）防止核心和塑性变形; 4）降低熔体流动性和塑料的消费; 5）简单的敷料和保正外观品质的塑料部件; 6）需要热和压力损失最小。 3.6.4 主流道设计主流道设计 （1）为便于凝料从主流道中拔出主流道设计成圆锥形。 （2）主流道与分流道结合处采用圆角过度(其半径 R 为 13mm)。 （3）在保证塑件成型良好的前提下，主流道的长度 L 应尽量短（L 不超过 60mm） 。 （4）设置主流道衬套。 根据以上原则得主流道尺寸 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段 带有锥度的流动通道。根据设计手册查XS-ZY-125型注射机喷嘴的有关尺寸。喷嘴孔 径为d=4mm,喷嘴前端球面半径R=12mm。 根据模具主流道与喷嘴 SR=SR1+（12）mm 和 d=d1+(0.51)mm，取主流道球面 半径 SR=13mm；小端直径 d=4.5mm。经过计算大端直径为 10.5mm。 为了便于拉出芯子的主要通道，设计成锥形的主要通道，与节距1-3度，由转换浇道 融为了顺利进入分流可以养活的主流设计告