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电风扇 旋钮 注塑 设计 全套 12 十二 cad 文献 翻译 说明书 仿单

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摘  要

通过对该旋钮零件工艺的正确分析，设计了一副一模两腔的塑料模具。详细地叙述了模具成型零件包括前模板、前模仁、后模板、后模仁、后模镶件、斜导柱、滑块等的设计与加工工艺过程，重要零件的工艺参数的选择与计算，推出机构与浇注系统以及其它结构的设计过程，并对试模与产品缺陷作了介绍。

关键词：毕业设计；一模两腔；塑料模具

内容简介：

开题报告 题 目 电风扇旋钮注塑模设计 学生姓 名 杨 班级学号 专业 一、 选题的背景及意义 ： 模具制造是制造业的根基，在轻工、电子、机械、通讯、交通汽车、军事等部门中， 60%零件都是依靠模具成型，模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称为“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 2造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经能生产 ，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/上的塑料异性材料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 。旋 钮在很多家电、工厂机床上是非常常见的 。所以对其研究必然有着其实际意义： （ 1） 电风扇旋钮是风扇上控制系统的调节按钮，在生活中应用得非常广泛。 （ 2） 旋钮 的结构相对比较简单。 该塑件为一 类似圆筒件的 零件。其结构是非常典型的，在日常生活中我们使用的各类开关等控制 元件都有这种类似的机构，因此研究是非常有必要的。 （ 3） 选用材料的典型性。所选材料为 热塑性塑料 （ 料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。适用于作各种电器设备外壳、汽车仪表盘、日用品和工业零、部件等。 二、研究的基本内容与拟解决的主要问题： 旋 钮注塑模具设计的关键内容包括： 旋钮 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及各类相关文章和书籍，对复位按钮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，集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，通过查阅手册确定材料的收缩率，并确定具体的分型面。 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）的设计及尺寸计算。 （ 3） 成 型件的设计，对凹模与凸模的机构设计及工作尺寸的计算。 （ 4） 抽芯机构的设计，选择合适的侧抽芯机构。 （ 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： 结合现代加工方法，利用数控 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。完成非标准件零件图及工艺规划。 在 设计过程中，主要是结构设计时可能存在一系列的问题，及涉及的内容也非常多，主要可能有以下问题： （ 1） 非标准件的加工问题，标准间一半都可以从市场上购买，但非标准件（包括在标准间上加工）的加工内容可能比较多，而且加工非常困难。 （ 2） 侧抽芯机构的设计，侧抽芯结构设计时，为了使设计满足要求，设计时必然存在一些问题，像抽芯机构如何安装 （ 3） 冷却系统，冷却系统如何合理的布置，而且加工业相对比校困难。 三、研究的总体安排与进度： 10/11 学年第一学期 第 10 周 选题 第 11 周 下发毕业设计任务书 第 12 文献综述撰写 第 14 周 外文翻译 寒假 第 1 周 编制模具工艺规程 第 2 绘制模具总装图 第 4 周 绘制非标准件模具零件图 10/11 学年第二学期 第 1 绘制标准零件加工图 第 3 周 编制非标准模具零件加工工艺规程 第 7 编写设计说明说 四、 参考文献 、冷冲压工艺及模具设计 刘心治主编重庆大学出版社 、冲压工艺及模具设计万战胜主编 铁道出版社 、冲模设计 吉林人民出版社 、实用冲 压技术 机工出版社 、冷冲压及塑料成型工艺与模具设计资料 机工出版社 、模具设计与制造简明手册 冯炳尧等编 上海出版社 7、冲压工艺模具设计实用技术 郑家贤编 机械工业出版社 8、实用板金冲压工艺图集 梁炳文主编 机械工业出版社 指导教师批阅意见 该生对设计任务有清楚的认识，很好的结合实际，对题目的设计有很多独特的创新之处。不光对模具行业的背景有了充分的认识，而且对模具的设计有鲜明的认识。模具设计的步骤合理。虽然中间有些小问题，但是总体上都符合规定和要求。 指导教师 (签名 )： 年 月 日 注：可另附 基于注塑模具钢研磨和抛光工序的自动化表面处理 摘要 本 文 研究 了 注塑模具钢自动研磨与球面抛光加工工序 的 可能性 ，这种 注塑模具钢 曲面 是在 数控加工中心 完成的。 这项研究已经完成了磨削刀架 的 设计 与 制造 。 最佳表面研磨参数 是在 钢铁 加工中心测定 的。 对于 塑模具钢 的最佳球面研磨参数是以下一系列的组合：研磨 材料的磨料 为 粉红氧化铝 ，进给量 500毫米 /分钟 ， 磨削深度 20微米，磨削转速为 18000用优化 的 参数 进行 表面研磨 ， 表面粗糙度 由大约 用球抛光 工艺 和 参数优化抛光 ， 可以进一步改善表面粗糙度 在 模具 内部 曲面的测试部分 ， 用最佳参数 的 表面研磨、抛光 ， 曲面表面粗糙度就可以提高约 米到 0 关键词 : 自动化表面处理 抛光 磨削加工 表面粗糙度 田口方法 一、引言 塑胶工程材料由于其重要特点 ,如耐化学腐蚀性、低密度、易于制造 ,并已日渐取代金属部件 在 工业 中广泛 应用 。 注塑成型 对于 塑料制品 是 一个重要 工艺。 注塑模具的表面质量是 设计 的本质要求 ,因为它直接影响了塑胶产品的外观 和性能。 加工工 艺 如 球面 研磨 、抛光常用于 改善表面光洁度 。 研磨工具 (轮子 )的安装已广泛用于传统模具 的制造 产业 。 自动化表面研磨加工工具 的 几何模型 将 介绍 。 自动化表面处理 的球磨 研磨工具 将得到 示范 和 开发 。 磨 削速度 , 磨 削 深度 ，进给速率和 砂轮 尺寸 、研磨材料特性 （ 如磨料粒度 大小） 是球形研磨 工艺 中 主要的 参数 ，如图 1（ 球面研磨过程示意图 ） 所示。 注塑模具钢的球面研磨 最 优化参数 目前 尚未在文献 得到确切的 依据 。 图 1 球面研磨过程示意图 近年来 ， 已 经 进行了一些研究 ， 确定 了 球 面 抛光工艺 的 最优参数 (图 2) （ 球 面 抛光过程示意图 ）。 比如 ，人们 发现 , 用碳化钨球滚 压的方法可以使 工件表面 的 塑性变形减少 ,从而改善表面粗糙度、表面硬度、抗疲劳 强度。 抛光的 工艺 的过程 是由 加工中心 和 车床 共同完成的。对 表面粗糙度有重大影响 的 抛光 工艺 主要 参数，主要是 球或滚子材料 ， 抛光 力， 进给速率 ,抛光速度 ,润滑、抛光 率及其他因素等。 注塑模具钢 面抛光的参数优化 ， 分别结合 了 油脂润滑剂 ， 碳化钨球 ,抛光速度 200毫米 /分钟 ,抛光力 300牛， 40微米 的进给量。 采用最佳参数 进行表面研磨和球面抛光的深度 为 通过抛光 工艺， 表面粗糙度 可以 改善大致为 40 至 90。 图 2 球 面 抛光过程示意图 步距 研磨高度 球磨研磨 进给速度 工作台 进给 研磨球 工作台 研磨深度 研磨表面 此项 目 研究的目的是 ， 发展 注塑 模具 钢的 球形研磨 和 球面抛光工序 ，这种 注塑模具 钢的曲面 实在 加工中心完成 的。 表面光洁度 的 球研磨与球抛光 的 自动化流程工序 ，如图 3所示。 我们开始自行设计和制造的球面研磨工具及加工中心 的 对 刀 装置 。 利用田口正交法 ， 确定了表面球研磨最佳参数 。 选择 为 田口 四个因素和三个层次 。 用 最佳参数进行表面球研磨则适用于一个曲面表面光洁度 要求较高的 注塑模具 。 为 了 改善表面粗糙 , 利用最佳球 面 抛光 工艺 参 数，再进行对表层 打磨 。 图 3自动球面研磨 与 抛光工序 的 流程图 二、球研磨的设计和对准装置 实施过程中可能出现的曲面 的 球研磨 ,研磨球 的中心应和 加工中心 的 一致。 球面研磨工具的安装及调整装置 的 设计 ，如 图 4（ 球 面 研磨工具及其调整装置 ） 所示 。 电动磨床展开 了 两个 具有 可调支撑螺丝 的 刀架 。 磨床 中心正好与具有辅助作用 的圆锥槽线配合 。 拥有磨床 的 球接轨 ,当 两个可调支撑螺丝被收紧 时，其后的 对准部件 就 可以拆除 。研磨 球中心坐标样的设计与制造 选择最佳矩阵实验因子 确定最佳参数 实施实验 分析并确定最佳因子 进行表面抛光 应用最佳参数加工曲面 测量试样的表面粗糙 度 球研磨和抛光装置的设计与制造 偏差约 为 5微米 , 这是衡量一个数控坐标测量机 性能的重要标准。 机床的 机械振动 力 是 被 螺旋弹簧 所 吸收 。 球形研磨球 和 抛光工具 的安装，如图 5（ a. 球面研磨工具的图片 . 图片 ） 所示 。为使 球面磨削加工和抛光加工 的进行， 主轴 通过 球锁机制 而被 锁 定。 图 4 球 面 研磨工具及其调整装置 图 5 a. 球面研磨工具的图片 . 图片 模柄 弹簧 工具可调支撑 紧固螺钉 磨球 自动研磨 磨球组件 三、矩阵实验的规划 口正交表 利用矩阵实验田口正交 法，可以 确定参数 的有影响程度。 为了配合上述球面研磨参数 ，该材料磨料 的研磨 球 (直径 10毫米 ),进给速率， 研磨 深度 ,在次研究中 电气磨床被 假定为 四个因素 ， 指定为 从 A 到 D（见表 1 实验因素和水平 ）。 三个层次 的因素 涵盖了不同的范围特征 ,并用 了数字 1、 2、 3标明。 挑选三类磨料 ,即碳化硅 ,白色氧化铝 ,粉红氧化铝 来 研究 . 这 三个数值的 大小取决于 每个因素 实验结果。 选定 正交矩阵进行实验 ，进而研究 四 三级因素的球形研磨过程 。 表 1实验因素和水平 因素 水平 1 2 3 A. 碳化硅 白色氧化铝 粉红氧化铝 B. 50 100 200 m） 20 50 80 D. 12000 18000 24000 据分析的界定 工程设计问题 ,可以分为较小 而好的 类型 ,象征性最好类型 ,大 而好 类 型 ， 目标 取向 类型等 。 信噪比 (S/N)的 比值 ，常 作为目标函数 来 优化产品或 者 工艺设计 。 被加工面的 表面粗糙度值经 过 适当 地 组合磨削参数 ， 应小于原来的 未加工 表面 。 因此 ,球面研磨过程 属于工程问题中的 小 而好类型。这里的 信噪比 （ S/N） , 按下列公式定义 : =10 平方等于质量特性 =10 ni （ 1） 这里， 不同噪声条件下 所 观察 的 质量特性 n 实验 次数 从每 个 到的 信噪比 （ S/N） 数据 ，经 计算 后， 运用差异分析技术 (变异 )和 歼比检验 来测定 每一个 主要的 因素 。 优化 小而好类型的工程问题 问题更是尽量 使 最大而 定 。 各级 选择 的 最大化将 对最终的 因素有重大影响 。 最优条件可 视 研磨球 而 待定 。 四、实验工作和结果 这项研究使用的材料是 相当于艾西塑胶模具 )， 它 常用 于 大型注塑模具产品在 国内汽车零件 领域和国内设备。 该材料的硬度约 具体好处之一是 , 由于 其 特殊的热处理前处理 ， 模具可直接用于未经进一步加工工序 而对 这一材料 进行 加工 。式样 的设计和制造 ,应 使 它 们可以安装在底盘 ，来 测 量相应的反力。 毕 后 ，装在大底盘 上在 三 坐标 加工中心进行了铣 削，这种加工中心是由 钢铁公司 所生产 (中压型三号 ),配备 了 数控控制器 (。 用 测量前 机加工 前 表面 的 粗糙度 ,使其 可达到 图 6试验 显示了 球面磨削 加工 工艺的 设置 。 一个由 产的 视频触摸触发探头 ，安装在 加工中心 上，来 测量 和 确定和原 始式样的 协调 。 数控代码所需要的磨球路径 由 件产 。 这些代码经 过 口界面 ，可以传送到 装有 控制器的数控加工中心 上。 图 6 完成了 阵实验后， 表 2 （ 滑 表 层的 粗糙度 ） 总结了 光滑 表面 的 粗糙度 计算 了每一个 矩阵实验的信噪比（ S/N） ,从而 用 于方程 （ 1） 。通过表 2提供的各个数值，可以得到 四种 不同程度 因素 的平均信噪比（ S/N），在图 7中已用图表显示。 表 2 滑 表 层的 粗糙度 实验 序号 A B C D 2 S/N( 1 1 1 1 1 1 2 2 2 1 3 3 3 2 1 2 3 2 2 3 1 工中心 数控机床 电脑 6 2 3 1 2 3 1 3 2 3 2 1 3 3 3 2 1 0 1 1 2 2 1 1 2 3 3 2 1 3 1 1 3 2 1 1 3 4 2 2 2 1 5 2 3 3 2 6 3 1 3 1 7 3 2 1 2 8 3 3 2 3 7 控制影响因素 球面研磨工艺的目标，就是通过确定每一种因子的最佳优化程度值，来使试样光滑表层的表面粗糙度值达到最小。因为 们应当使 信噪比（ S/N）达到最大。因此，我们能够确定每一种因子的最优程度使得 的值达到最大。因此基于这个点阵式实验的最优转速应该是 18000如表 3（ 优化组合球面研磨参数 ） 所示。 表 3 优化组合球面研磨参数 因素 水平 白色氧化铝 50mm/0 m 18000田口矩阵实验 获得的球面研磨优化参数，适用于曲面光滑的模具，从而改善表面的粗糙度。选择 香水瓶为一个测试载体 。对于被测物体的模具数控加工中心，由 拟测试 。经过精铣，通过使用从 田口矩阵实验 获得的球面研磨优化参数，模具表面进一信噪比 控制因素 步光滑。 紧接着 ,使用 打磨抛光的最佳参数 ，来对光滑曲面进行抛光工艺，进一步改善了被测物体的表面粗糙度。 (见图 9)。 模具 内部的 表面粗糙度 用 备 来测量。 模具 内部的 表面粗糙度 滑表面 粗糙度 光表面 粗糙度 测物体的光滑表面的粗糙度改善了：(抛光表面的粗糙度改善了： ( 图 8 被测物体表面粗糙度 五、 结论 在这项工作中 ,对 注塑模具的曲面 进行了 自动球 面 研磨与球面抛光加工 ，并将其工艺 最佳参数成功 地运用到 加工中心 上。 设计和制造了 球 面 研磨 装置 (及其 对准组 件 )。通过实施 田口矩阵进行实验 ，确定了球面研磨的最佳参数。对于 最佳球面研磨参数是以下一系列的组合： 材料的磨料 为 粉红氧化铝 ，进给量 料 500 毫米 /分钟 ， 磨削深度 20微米，转速为 18000过使用最佳球面研磨参数， 试样 的 表面粗糙度 从 约 米提高到 应用最优化表面磨削参数和最佳抛光参数，来加工模具的内部光滑曲面，抛光表面 m 内部表面 m 光滑表面 m 可使模具内部的光滑表面改善 ，抛光表面改善 鸣谢 作者感谢 中国 国 家 科 学理事 会 对本次研究 的支持 , 9 of of in a on a of a in s on a of an A a 8 000 a 0 m, a 0 mm/a of be m m by a be m m by to a a of on be m m. s 1 to as to of in is of of is an to on of as to in of A of of as as 1. in of n in of 2). it on be by a or a is by on or of a of a 00 mm/a 00 N, a 0 m. of of .5 of 0% 0%. 2. of he of to of a on a of is 3. We by on a by a s s to of a To 3. of of o of a of of as 4. in a of of of be of of m, by a by of is by a as 5. by a of (a) of b) of 3 of s he of be by s To of 0 of of as as () in to of by , 2, . of of on 18 to of of be 8. S/N) is as a or of an of be of is an of a , , is by =10 =10 ni of n: of , of by an of of is to , as q. 1. be a . be 4 he in 20), is of in of of is of is be to so be on a to on to on a a M). 4000 to be m. of A by to of to be C AM be to NC of to a , 8 ( B C D 2 S/N( 1 1 1 1 1 1 2 2 2 1 3 3 3 2 1 2 3 2 2 3 1 2 3 1 2 3 1 3 2 3 2 1 3 3 3 2 1 0 1 1 2 2 1 1 2 3 3 2 1 3 1 1 3 2 1 1 3 4 2 2 2 1 5 2 3 3 2 6 3 1 3 1 7 3 2 1 2 8 3 3 2 3 of he in is to of by of is a we , we as . on 0 mm/of 0 m; 8 000 as . s of to A as NC of AM s to of 8). of 4000 a on a of m on on m on on m on of on on of a n of in a on a by a 18 of of a 0 mm/a of 0 m, a 8 000 a of be m m by By to of r 1 电风扇旋钮注塑模设计 2 摘 要 通过对该旋钮零件工艺的正确分析，设计了一副一 模 两 腔的塑料模具。详细地叙述了模具成型零件包括前模板、前模仁、后模板、后模仁、后模镶件、斜导柱、滑块等的设计与加工工艺过程，重要零件的工艺参数的选择与计算，推出机构与浇注系统以及其它结构的设计过程，并对试模与产品缺陷作了介绍。 关键词： 毕业设计；一模两 腔；塑料模具 to in so on as as to 3 目录 1 塑件设计说明 . 4 2 塑件的工艺 分析 . 5 3 注塑模的设计要点 . 6 4 注塑模的设计 . 7 成型零件的设计 . 7 型腔结构设计 . 7 型腔尺寸计算 . 7 型芯的结构设计 . 8 导向机构设计 . 9 推出机构的设计 . 11 脱模力的计算 . 11 推杆的设计 . 11 推件板的设计 . 12 系统与排溢系统的设计 . 14 主流道的设计 . 14 分流道的设计 . 14 浇口的设计 . 15 冷料穴的设 计 . 17 排溢系统的设计 . 17 分型面的设计 . 17 温度调节系统的设计 . 18 模架的设计 . 20 注射模与注射机的关系 . 21 参考文献 . 24 致 谢 . 25 附 录 . 26 4 1 塑件设计说明 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 塑件的厚度为 1差等级为 。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 1: 图 1 工件结构尺寸 5 2 塑件的工艺分析 料是由丙烯、丁二烯、苯 乙 共聚而成。 有良好的综合力学性能， 型塑件时有较好的光泽。其密度为 有很好的冲击强度。 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。 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。 料的收缩率为 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 ，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。 6 3 注塑模的设计要点 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 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。 7 4 注塑模的设计 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 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 下。型腔的材料选 45 钢。淬火处理，使其达到硬度 40上。 型腔结构设计 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 2 所示： 图 2 型腔结构 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 。即R= R=型腔的加工，先下料一块为 400 45 号 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 40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。 型腔尺寸计算 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 ( z=(1+ 0 z （ 1） =(1+00) z = z 8 = z。 (L)0 z=(1+ 0 z =(1+00) z = z 其中 型腔的径向尺寸， 塑料的平均收缩率，是塑件的公差值。查表得 料的最小收缩率为 最大的收缩率为 由公式得，至于塑件的精度，在此到的系数为 塑件的精度不同时会有变化。 型腔的深度尺寸计算： （ 0 z=(1+ 0 z （ 2） =(1+00)0 z = z = z 其 中 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 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。 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 40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 60一块圆棒料，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： ( (1+s+3/4 - （ 3） =(1+11- (1+s+3/4 - （ 4）=(1+00)08)- 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： （ =(1+s+2/3 - （ 5） 9 =(1+00)25+2/ 件中心距的尺寸计 算： （ - 1+s /2 （ 6） 则 （ - 1+00) /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 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 小 ，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( /(1/2 （ 7） S 是 侧壁厚度。 P 是型腔压力， 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=p/ )1/2 （ 8） 其中： h 型 腔的高度， r 型腔的半径。经算得 15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= （ 9） 则 S =教材上的书 161 页的表 5得垫块为 20模具选厚度为 25导向机构设计 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 10 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/导柱与导套采用 H7/ 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/合镶入模板。 导柱结构和尺寸如下图 3 示： 图 3 导柱结构尺寸 取导柱的长度为 100柱的材料选 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 向部分 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 4 示： 图 4 导套结构尺寸 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 热 11 处理，使其硬度达到一定硬度，以利于耐磨。粗糙度为 定采用 H7/镶入 模板。 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 其计算公式如下： b （ 10） P =3500105N 其中 脱模力， 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 内冷却约取 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 5 12 图 5 推杆尺寸 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 : 直 径 d= (（ 11） =202105/10 取 直径为 10经足够了。 进行强度校核： =4Q/ s （ 12） =4 =410/1256 s 说明它的强度是满足的。其中 d 是 推杆直径 ，是安全系数，通常取 L 是推杆长度， Q 是脱模阻力， E 弹性模量， n 是推杆的根数， s 是 推杆的屈服极限，推杆的材料选用 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/间隙配合。推杆的工作端面的配合部分的表面粗糙度 推件板的设计 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 23 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=( )1/2 （ 13） =(20)1/22013 所 以对推件板采用 20已经足够了。其中 h 是推件板的厚度， 系数， 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 火处理，使其硬度达到 5560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 7 图 7 推杆固定板 推 杆固定板它只要满足它的强度和刚度则就可以满足需要。它的粗糙度要求可以比较低。它是起到固定推杆的作用。 推板的设计主要从它的强度和刚度去考虑，只要满足了，则就可以了。经核 14 算推杆固定板和推板它们的厚度均为 20 采用 火处理，使其硬度达到 5055系统与排溢系统的设计 浇注系统它是获得优良性能和理想外观的塑件以及最佳的成型效率有直接影响。 此塑件采用普通流道系统，它是主由流道、分流道、浇口、冷料穴组成的。浇注系统是一副模具的重要的内容之一。从总体来说，它的作用可以作如下归纳：它 是将来自注塑机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输教送到型腔，同时使型腔的气体能及时顺利排出，在塑件熔体填充凝固的过程中，将注塑压力有效地传递到型的各个部位，以获得形完整、内外在质量优良的塑件制件。 浇注系统的设计的一般原则：了解塑件的成型性能和塑件熔料的流动特性。采用尽量短的流程，以降低热量与压力损失。浇注系统的设计应该有利于良好的排气，浇注系统应能顺利填充型腔。便于修整浇口以保证塑件外观质量。确保均匀进料。 主流道的设计 主流道是浇注系统中从注塑机喷嘴与模具的部位开始，到分流道为止的塑件熔体的流通 通道。在注塑机上，主流道垂直分型面。为了使凝料从其中顺利推出，需设计成圆锥形，锥角为 2060，表面粗糙度 m,主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注塑机及一定温度、压力的塑料熔体要冷热交替反复接触，属易损件，对材料的要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆。一般采用碳素工具钢即 。把它热处理到 5357主流道的球面半径为 分流道的设计 分流道是指主流道末端与浇口之间的通道。此副模具采用圆形的截面形状，对于壁厚小于 3量在 200g 以下的塑件，截面的直径可采用如下的的经验公式： D= （ 14） = =中 D 是分流道的直径， L 是分流的长度， W 是塑件的质量，此副模具选分流道的截面积为 D=2于分流道与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料的熔体的流动状态较为理想，因而分流道的内表面粗糙度 求比较高，一般取 右。分流道在分型面上的布置的形式，它必须遵循以下两方 15 面的原则，即一方面排列紧凑，缩小模具板面的尺寸，一方面流程尽量短，锁模力力求平衡，该模具采用平衡式的分流道。 分流道的布置： 分流道的布置也根据型腔的位置而定，型腔位置确定要考虑模具在分型面上力的平平衡问题，它的要求是反作用力，以及锁模力就作用于主流道中心。根据流体力学和热力学原理可知，圆形横截面流动阴力最小，热量损失小，熔体降温最慢，因此分流道选用圆柱形，设计是一 模四穴平衡式布局，保证各型腔均匀地进料。 浇口的设计 由塑料、橡胶成型模具设计手册中查得浇口的各尺寸如下 : b=（ （ 15） =55001/2/30 =t=(1/3)b=口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。它是整个浇注系统的关键的部位，也是最薄点。其形 状、大小及位置应根据塑件大小、形状、壁厚、成型材料及塑件技术要求等进行而确定。浇口分限制性浇口和非限制性浇口，该塑件采用的是限制性浇口，它一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率，有利于塑料进入，使其充满型腔。另一方面改善塑料熔体进入型腔的流动特性，调节浇口尺寸，可使多型腔同时充满，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分开的作用。 此副模具，开模时，浇口即被自动切断，流道凝料自动脱落，模具采用二板式的结构 。 有良好的力学性能，它适用于采用侧浇式浇口，塑件从边缘进料，能够提高生产率，并去除浇口方便，有利于熔体流动和补缩口，有利于型腔内气体的排出，减少塑件熔接痕，增加熔接强度。它在推出时，由于浇口及分流道成一定角度，形成了能切断浇口切口，这一切口所形成的剪切力可以将浇口自动切断。 浇口的位置的确定： 设计中，浇口的位置及尺寸的要求是比较严格的，初步试模，必要时还需要修改。因此浇口的位置的开设，对成型性能及成型质量的影响是很大的。一般在选择浇口位置时，需要根据塑件的结构工艺及特征，成型质量和技术要求，综合分 析。一般要满足以下原则： 16 (1) 尽量缩短流动距离。 (2) 浇口应开设在塑件的壁厚。 (3) 必须尽量减少或避免产生熔接痕。 (4) 应有利于型腔中气体的排除。 (5) 考虑分子定向的影响。 (6) 避免产生喷射和蠕动。 (7) 不在承受弯曲冲击载荷的部位设置浇口。 (8) 浇口位置的选择应注意塑件的外观质量。 经过仔细的考虑，该塑件是等壁塑件，又为了不影响塑件的外观，该塑件采用侧浇口，它能保证塑料迅速而且均匀充满型腔。而且还有利于气体的排除。 浇注系统的平衡： 该塑件是属于小型塑件，采用一模多腔，这样有利于提高生产效率。 但是在设计时是否能同时达到充满型腔的目的。这就要对浇注系统的平衡。若浇口平衡则可以得到良好的物理和较精度尺寸的塑件。 分流道的布置分平衡式和非平衡式。平衡式是指从主流道到各分流道，其长度、截面形状和尺寸均对应相等。非平衡式即上述的参数不相等。 浇口的平衡的经验公式如下： G/(（ 16） 其中： 口的截面面积； 主流道中心至浇口的流动通道的长度； 口的长度； 此副模具 是采用平衡式的，其上面的数据是一样的，所以浇口是平衡的。 为了更加精确得到浇口的平衡，可以采用以下公式： k=s/() （ 17） =)2/() 由式得： 2=2=()/() 其中： k 是 浇口平衡系数； S 浇口的横截面面积； L 是 浇 口的长度， e 是主流道至型腔浇品的距离； 分流的平衡的计算： l1/l2=d1/1/ （ 18） =5/15 =1 由 于采用是一模两腔的，且采取的是平衡式的浇口，所以分流道的长度、和分流 17 道的截面积尺寸也是一样的。上式的式子它没有考虑到分流道转弯部分阻力的影响，以及模具湿度不均匀的影响。 其中： 流道 1 和 2 的长度。 D1, 流道 1 和 2 的直径。 是 塑料熔体在流道 1 和 2 的流量。 浇注系统的设计后，还要对浇口平衡进行试模。其步骤如下： (1) 首先将各浇口的长度和厚度加工成对应相等的尺寸。 (2) 试模后检查每个型腔的塑件的质量。 (3) 将后充满的型腔的浇口的宽度略为修大一点，尽可能不改变浇口厚度，因为浇口厚度不一，则浇口冷凝封固时间也就不一样。 (4) 用同样的工艺条件重复上述步骤直到满意为止。 冷料穴的设计 用一个井穴将主流道延长以按收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔产生的井穴称为冷料穴。 冷料穴一般设计在主流道对面的动模板 上，其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些。深度约为直径的 1。冷料穴除了具有容纳冷料的作用外，同时还具有在开模时将主流道和分流道的冷料勾住，使其保留在动模一侧，便于脱模。 排溢系统的设计 在熔化时，会产生气体，所以当塑料在充满型腔时及浇注系统内的空气，如果在型腔中不及时排除干净，可以会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及充填缺料等缺陷。另一方面气体的受压产生反向压力而降低充模速度，还可能造成塑件碳化或烧焦。注射成型时的排气可采用如下四种方式排气： （ 1） 利用配合间隙排气； （ 2） 在分 型面上开设排气槽排气； （ 3） 利用排气守排气； （ 4） 强制性排气； 该模具是采用利用配合间隙排气。其间隙值约为 常用于中小型的简单模具。 分型面的设计 打开模具取出塑件或浇注系统的凝料的面，称之为分型面。分型面的设计它受到塑件的形状、壁厚、和外观、尺寸精度、及模具型腔的数目等诸多因素的影 18 响。 型腔数目的确定及布置。根据塑件的精度确定型腔的数目： 根据经验每增加一个型腔，塑件的精度就要下降 4%左右，该塑件它要求它的精度比较高，根据塑料模具技术手册，得到经验公式： n=() ( L/100)x(4/100) （ 19） =2500x/ (（ 所 以确定模具的型腔为 2。其中 x 是 塑件尺寸的公差， %是料的收缩率，取 L 是塑件的基本尺寸。 型腔的布局： 由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在设计中加以综合考虑。型腔的排布应使每个型腔都通过浇注系统从压力中等分所得的足够压力，以保证塑件熔体同时均匀地充满 每个型腔。该模具采用的平衡式，其结构装配图所示。 分型面设计： 该模具采用的是单分型面的模具，其分型分面的设计原则就满足以下几项原则： （ 1） 塑件的脱模； （ 2） 保证的塑件的质量。该模具采用在最大圆周上，保证了塑件的外观； （ 3） 便于模具加工，该模具采用在圆周上分型，模具的型腔容易在电火花上加上，型芯也易于加工； （ 4） 对成型面积的影响； （ 5） 对排气效果的影响； 该模具的成型面的设计可以见装配图，它基本符合上述要求。 温度调节系统的设计 注射模具的温度设计是否恰当，不仅影响塑件的质量，而且对生产效率、充模流动、固化定型都有 重要影响。 模具对塑件质量的影响主要体现在以下几个方面： 1、改善成形性 2、成形收缩率 3、塑件变形 4、尺寸稳定性 5、力学性能 6、外观质量。 当大批量的生产时，而且又要满足塑件的质量要求时，增多型腔是不现实的。这时提高生产率显得尤其重要了。而提高生产率又与模具温度的控制有密切关 19 系。生产效率主要取决于冷却介质（一般是水）的热交换效果。因此缩短注射成形周期的冷却时间是提高生产效率的关键。 根据牛顿冷却定律，冷却介质从模具带走的热量为： Q= A （ 20） =88J 其中：是冷却管道孔壁与冷却介质间的传热系数； A 冷却管道壁的传热面积； T 模具与冷却介质温度之差值； 冷却时间。（ s） 。 由上述式子可得，当需传递热量不变时，可通过以下三条途径来缩短冷却时间。 （ 1） 高传热系数。 =（ v） 0.8/ （ 21） =是冷却介质，是冷却介质在该温度下的密度， d 是 冷却管道直么， v 是冷却介质的流速。由上式得，只有提高冷却介质的流速，便可达到传热系数。 （ 2） 高模具与冷却介质间的温差 T T= （ 22） =6040 式中 模具温度。 冷却介质的温度。一般模温是一定，为了提高温差 T，有利于 缩短冷却时间。从而提高生产率。 （ 3） 增大冷却介质的传热面积 A。 A= （ 23） =44588 模具上一根冷却水孔的长度。 d 是 冷却通道的直径。 n 是模具开设冷却通道孔数。显然，应在模具上开尽可能多的冷却通道，以增大传热面积，缩短冷却时间，达到提高生产生产效率。 冷却时间的计算：影响冷却时间的因素有如下： 1、 模具材料 2、冷却介质温度和及流动状态 3、模塑材料 4、塑件壁厚 5、冷却回路的设计 6、模具温度。 冷却时间指塑料熔体从充满型腔时起到可以取出塑件时止这一段时间。本副模具采用塑件截面内平均温度达到规定的脱模温度时，所需冷却时间的简化计算 20 公式： =( （ 24） =12/10(2000 =4s 其中：式中 是塑件所需冷却时间； t 是 塑件的厚度 t=1k 是塑件的热扩散率； k=s。 塑料熔体温度； 件脱时的截面内平均温度； 具温度 , 时模具温度为 60。 冷却水的进出口温差由下式校核： x i/900 v （ 25） 冷却系统的设计原则： (1) 冷却水道应尽量多、截面尺寸应尽量大； (2) 冷却水道至型腔表面距离应尽量相等； (3) 浇口处加强冷却； (4) 冷却水道出、入口温 差应尽量小； (5) 冷却水道应沿着塑料收缩的方向设置； (6) 冷却水道尽量避免在塑件的熔接痕处； (7) 合理确定冷却水接头位置。 模架的设计 模架技术的标准，是指在模具设计中和制造中所应遵循的技术规范、基准、和准则。它具有以下定义： （ 1） 减少了模具设计者的重复性工作； （ 2） 改变了模具制造行业“大而全，小而全”的生产局面，转为专业生产； （ 3） 模具的标准化是采用 术的先决条件； （ 4） 有利于模具技术的国际交流和模具出口。 该模具的模架采用 ，它适应于单分型面的模具的推件板的推出机构，且可以用潜伏式浇口。其 图可见其装配图。根据塑料模具技术手册表 9 中的编号为 17 号的它的各个参数如下： 采用 B/T 12556 模宽 B=355长 L=459 模 板 A=40材料 45 钢； 模板 B=25材料 ； 垫块 C=100材料 推件板的厚度为 208A，前面已经说明了，型芯固定板的厚度为 20 21 用 45 钢。 动模座板的高度为 32的材料为 40，定模座板的高度 为 32的材料也为 40。 模架的总高度计算得： H=32+32+20+20+A+B+C （ 26） =32+32+20+20+40+25+100 =269 校核模具的强度和刚度都是足够的。且模架的大小也适中，经核算选用该模架是较为合理的。 注射模与注射机的关系 型腔的数量的确定和校核：此副模具选用的是 250 的 注射机。其中技术规格见 塑料模具设计手册中的 235 页。现详述如下： 这 是由上海第一塑料机械厂生产的： 理论注射量为 335螺 杆直径 D=48注射 压力 145注射速率 v=140g/s, 塑 化能力 19g/s, 螺 杆转速 v=10200r/锁 模力 F=1250 拉杆内间距 d=415移 模行程 s=360最 大模具厚度 d=550最 不模具厚度 d=150锁模形式为双曲肘， 模具定位 孔直径为 D= 160喷 嘴球半径 d= 由注射机料筒塑化速率确定型腔数量 n 得： n=2 (600 （ 27） (60015 中 n 是 型腔数目， K 是注射机的最大注射量的利用系数，取 M 是注射机的额定塑化量， t 是 成型周期，此时取 6s(因为在上面算了塑件的冷却时 间 22 为 4s,它占整个周期的 2/3.) 浇注系统的塑料的质量体积。型腔数为 2 符各要求。 注射量的校核： 由公式得 : 80%m （ 28） 20 80%0262 其中： m 是 注射机充许的最大注射量， 密度。所以能保证注射模内所需熔体总量在注射机的最大注射范围内。 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核； 经算得， 塑 件在分型面的投影面 积和浇注系统在模具分型面的投影面积之和最多不超过 5500此就作 5500 由锁模力的校核公式得： (2)PF （ 29） 550025038250中： 塑件在分型面上的投影面积， 浇注系统在分型面上的投影面积。 P 是 塑料熔体对型腔的成型压力，