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电风扇 旋钮 注塑 设计

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机械制造技术基础读书笔记第三章 切削与磨削原理3.1.3 前刀面上刀-屑的摩擦与积屑瘤1.摩擦面上的接触状态1）峰点型接触（ F 不太大时）：m= f/F=tsAr/ss Ar=ts/ss=常数此时的摩擦状态为滑动摩擦（外摩擦）。ss-材料的拉压屈服极限 ts-材料的剪切屈服极限Aa-名义接触面积 Ar-实际接触面积2）紧密型接触（F 很大时）： m= f/F= tsAa/F=ts/sav常数此时的摩擦状态为粘结摩擦（内摩擦）。2.前刀面上刀-屑的摩擦：既有粘结摩擦，也有滑动摩擦，以粘结摩擦为主。前刀面上的平均摩擦系数可以近似用粘结区的摩擦系数表示：m= ts/sav常数当前刀面上的平均正应力sav增大时，m 随之减小。4.积屑瘤1）现象：中速切削塑性金属时，在前刀面上切削刃处粘有楔形硬块（积屑瘤）。2）形成原因：（1）在一定的温度和很大压力下，切屑底面与前刀面发生粘结（冷焊）；（2）由于加工硬化，滞流层金属在粘结面上逐层堆积（长大）。3)对切削过程的影响（1）积屑瘤稳定时，保护刀具（代替刀刃切削）；（2）使切削轻快（增大了实际前角）；（3）积屑瘤不稳定时，加剧刀具磨损；（4）降低尺寸精度；（5）恶化表面质量（增大粗糙度、加深变质层、产生振动）。-粗加工时可以存在，精加工时一定要避免。4）抑制方法（1）避免中速切削；（2）提高工件材料的硬度（降低塑性）；（3）增大刀具前角（至3035o）；（4）低速切削时添加切削液。5.剪切角公式第一变形区的剪切变形是前刀面挤压摩擦作用的结果，切削合力Fr的方向就是材料内部主应力的方向，剪切面的方向就是材料内部最大剪应力的方向。根据材料力学，二者夹角应为p/4，即：p/4= c+ b- go （tgb= Ff/ Fn= m ）f= p/4- b+ go -李和谢弗的剪切角公式（1952）由公式可知：go f Lh b(m) f Lh -前刀面上的摩擦直接影响剪切面上的变形。3.1.4 影响切削变形的因素1.工件材料： 强度、硬度sav m (=ts/sav) f Lh2.刀具几何参数：主要是前角的影响。 go f Lh 3.切削用量1)切削速度低速、中速，主要是积屑瘤的影响：积屑瘤长大时，实际前角gb fLh；积屑瘤变小时，实际前角gbfLh；高速：vctsm (=ts/sav) fLh2)进给量 fhD(=f?sinkr) fLh；3)背吃刀量 ap bD(= ap/ sinkr) 参加切削的刀刃长度增加了，其它条件未改变，所以：Lh基本不变。（见图3.14） 以上分析均有实验结果为证。3.1.5 切屑类型及切屑控制1.切屑类型（p80 图3.16）2.切屑的控制-通过合理选择刀具角度、设计卷屑槽或断屑台，可以控制切屑的流向、卷曲程度和使其折断。3.1.6 硬脆非金属材料切屑形成机理1.刀具对材料的撕裂作用：刃口前方的材料受到挤压，刃口下方的材料受到拉伸，所以裂纹多数是向刀刃的前下方裂开。向下延伸的裂纹当能量耗尽后终止，转而向上的裂纹最终到达自由表面形成断裂（越靠近自由表面能量消耗越小）。2.断裂碎块的大小与刃口距附近自由表面的深度有关，距离越深则碎块越大。3.硬脆材料的切削过程大致可分4个阶段。（见图3.20，c、d可能会反复进行多次。3.2 切削力3.2.1 切削合力F及其分力F的来源：作用在前刀面、后刀面、副後刀面处的正压力和摩擦力的合力。 其大小、方向与切削条件有关。为测量和应用方便，通常需将它分解为三个相互垂直的分力，即：1.主切削力Fc(切向力)：做功最多，用于验算刀具强度、设计机床零件、确定切削功率等；2.背向力Fp(吃刀抗力、径向力)：不做功，对加工精度影响很大，用于验算工艺系统的强度、刚度。也是引起切削振动的主要作用力。3.进给力Ff（走刀抗力、轴向力）：用于计算进给功率和验算进给机构的强度。3.2.2 切削力与切削功率的计算 用理论公式计算切削力，由于推导公式时采用的切削模型过于简化，所以公式不够精确，计算误差较大。生产实践中多用经验公式（把切削实验得到的大量数据经过数学处理得到）计算切削力。1.指数形式的切削力经验公式：主切削力： （3.10） 进给力： （3.11）背向力： （3.12）对于常用材料，式中的系数CF （与工件材料有关）、指数XF 、YF 、ZF 及切削条件变化时的修正系数KF（共8个） 均可从切削用量手册中查出。2.由单位切削力计算主切削力 单位切削力kc-作用在单位切削面积上的主切削力，单位：N/mm2 kc可以通过实验从下式求得： （3.13） 各种工件材料的kc可从手册中查出并按下式计算Fc: Fc=kc Ac KFc （3.14） 式中： KFc-切削条件修正系数3. 切削功率Pc的计算(此处与教材p84不同）切削功率即各切削分力所做功之和，可按下式计算：Pc= Fc vc+Ff vf = Fc vc+Ff f n 10-3 Fc vc (W) (3.15) 计算Pc主要用于验算机床电机功率Pm，验算公式： Pm Pc / hm (3.16)式中：hm -传动效率，新机床取为0.85，旧机床0.75。3.2.3 影响切削力的因素影响因素的具体体现就是经验公式中的系数、指数和修正系数。1.工件材料的影响强度、硬度切削力 塑性、韧性，硬化严重切削力2.切削用量的影响1）背吃刀量ap: apbD(=ap/sinkr) 切削力（正比） ap的指数XF1,对ap不需修正。2)进给量f: fhD(=f?sinkr) （正比）fLh 切削力但不成正比 f 的指数YF0.750.9，当f0.3时，需乘以修正系数Kf。3）切削速度vc:主要与变形程度改变有关。vc1.33m/s时，需乘以修正系数Kv。切脆性材料时，F基本不变。指数ZF0?切削用量三要素对切削力的影响程度： ap影响最大，f其次，vc影响最小。3.刀具几何参数的影响（对各分力影响不同，需分别修正）1）前角go : go f Lh 切削力切脆性材料如铸铁、青铜时，切削力基本不变。go 15O时，需乘以修正系数KgFc 、KgFp 、KgFf 。2）负倒棱bg:可以在增大前角的同时，兼顾刀刃的强度。 bg /f 切削力 bg0时，需乘以修正系数KbgFc 、KbgFp 、KbgFf 。3）主偏角Kr:对Fc影响不超过10%, Kr=6075时，Fc最小；对两个水平分力影响大 Fp FD CosKr Ff FD sinKrKr 75O时，需乘以修正系数KKFc 、KKFp 、KKFf 。4)刀尖圆弧半径re: re 平均KrFp， Ff re0.25时，需乘以修正系数KrFc 、KrFp 、KrFf 。5）刃倾角ls：lsFc基本不变，Fp ，Ff ls0o时，需乘以修正系数KlFc 、KlFp 、KlFf 。4.刀具材料的影响：影响刀具-工件间的摩擦系数。m：高速钢硬质合金涂层刀具陶瓷CBN5.切削液的影响：润滑作用越强，切削力越小（低速显著）。6.後刀面磨损量VB: VB Fc、Fp、Ff均， Fp最显著。VB0时，需乘以修正系数KVBFc 、KVBFp 、KVBFf 。3.3 切削热和切削温度 切削过程中温度的变化对切削过程、刀具磨损、加工精度、表面质量等均有重要影响。3.3.1 切削热的产生和传出1.产生：切削力做功转变成热能。三个变形区就是三个热源。生热率：Q Pc Fc vc (J/S) 2.传出：Q =Q屑 + Q刀 + Q工+Q介车外圆：Q屑 80%， Q刀 10%， Q工10%， Q介1%钻孔：Q屑 28%， Q刀 14.5%， Q工 52.5%， Q介5%热量的传递使各部分温度q升高。如：q屑有利于减小切削力但不利于断屑；q刀 过高过低都不好（各种刀具材料都有其适宜工作温度范围）；q工使工件产生热变形，从而影响加工精度；?以上分析意在说明：影响切削过程的直接原因不是产生热量的多少，而是各处温度的高低。3.3.2 切削区的温度分布 由图3.24可知：1）切削区内各处温度不同（形成温度场）；2）材料经过剪切面时，温度基本一致，经过前、後刀面时，接触面上的温度迅速升高；3）最高温度区是在离刃口一段距离的前刀面上；4）刀刃切过时，已加工表面受到一次热冲击。?常用的测温方法有：红外胶片照相法：测温度场；人工热电偶法：测各点温度（温度场）；自然热电偶法：测刀-工接触区内的平均温度，即通常所说的切削温度。该方法可以用来研究：3.3.3 影响切削温度的主要因素切削区内温度的升高，是受到热量的产生和传出双重影响的动态平衡过程。其主要影响因素有：1.切削用量：经验公式为 (3.20)式（3.20）表明，切削用量三要素对切削温度的影响： vc影响最大，f其次，ap影响最小。2.刀具几何参数：1）前角： go f Lh Q q 但go18o20o时，go楔角bo散热慢，q不显著2）主偏角：kr bD(= ap/ sinkr) (影响小), hD(= f sinkr) (影响大) q 其它参数影响不大。3.工件材料：4.刀具磨损：後刀面磨损量VB q 达到一定值后升温剧烈。5.切削液：降温效果与液温、导热率、比热、流量、粘度、 浇注方式等有关。3.4 刀具磨损、破损与使用寿命 切削金属时，刀具本身也会发生磨损或破损。这对加工质量、刀具使用寿命、生产率、经济效益等均有影响。此项研究对正确设计、使用刀具及正确选择切削用量也具有重要意义。（本节重点是讨论磨损。）3.4.1 磨损形式1.前刀面月牙洼磨损:vc较高、hD较大、切塑性金属时发生,衡量指标：KT；2.后刀面磨损:衡量指标：VB；3.边界磨损3.4.2 磨损原因1.磨料磨损 是低速切削刀具（拉刀、丝锥、板牙等）磨损的主要原因工件材料内的硬质点：高硬度金属碳化物、氮化物、氧化物等。2.粘结磨损（冷焊磨损）中速切削时最严重，与刀-工化学成分、刃磨质量有关。3.扩散磨损在紧密接触的表面之间原子会从密度较大的一方扩散到密度较小的一方；扩散速度随切削温度升高而按 指数规律增加（详见P91）；加入TiC可以减缓扩散速度。扩散结果使表层的耐磨性降低，从而加速磨损。4.化学磨损 原因有二：1）高温下氧化；2）切削液使用不当（极性添加剂中S、Cl的腐蚀作用）。化学磨损在边界处最严重。3.4.3 磨损过程及磨钝标准1.刀具的磨损过程三阶段（如图）研磨可减缓初期磨损。2.刀具的磨钝标准-所允许的刀具最大磨损限度（多用VB）。 ISO规定了刀具的实验室磨钝标准；生产中应根据刀具种类、加工要求、切削条件合理确定磨钝标准（查有关手册）。如：粗加工应以正常磨损阶段终点处的VB；精加工、切难加工材料时VB应小些；自动化加工应以刀具径向磨损量NB作为磨钝标准（如图）。3.4.4 刀具使用寿命及其与切削用量的关系1. 刀具使用寿命（刀具耐用度）T-刃磨后的刀具达到磨钝标准所需的总切削时间。T是间接反映刀具是否达到磨钝标准的量（在固定条件下）；刀具总寿命 = T 可刃磨次数 刀具使用寿命也可用刀具刃磨一次可切削的总路程Lm衡量： Lm = vc ? T2. T与切削用量的关系（可通过切削实验求得）1）T-vc经验公式（泰勒公式）： vc Tm=Co (3.21)式中：Co-与刀具、工件材料等切削条件有关的常数；m-指数(即图中直线的斜率)。刀具材料：高速钢 硬质合金 陶瓷m 值：0.10.125 0.20.3 0.20.4 m值越大，说明该刀具材料耐热性能越好。式（3.21）反映了vc对T的影响程度（一般很大）。例：用YT15车刀切中碳钢，m=0.2，当v1=100m/min时，T1=160min ,则当v2=122m/min时，v1T1m= v2T2m = Co T2=(v1/v2)1/m?T1=(100/122)1/0.216060min当v3=200m/min时，T3=(v1/v3)1/m?T1=(100/200)51605min-结论：vc提高一点，则T显著下降。2) f、ap与T的关系：综合式（3.2123），可得T与切削用量的一般关系式：用硬质合金切中碳钢时：x =5 y =2.25 z =0.75-三要素对T的影响程度：vc最大，f其次，ap最小。这一规律与切削温度有关。3.4.5 刀具的破损磨损是连续的、渐进的发展过程；脆性破损（如崩刃、掉尖、片状剥落、刀片碎裂或刀具折断等）主要发生在硬质合金、陶瓷等脆性刀具材料，具有突发性，属随机事件；塑性破损（如塑性变形、卷刃等）则主要是当切削用量选择不当时高速钢刀具的损坏形式。在自动化加工中，脆性破损如不能及时发现，将会导致严重后果，所以日益受到重视。1. 刀具破损的主要形式及原因（1）工具钢和高速钢刀具：1）烧刀-由于切削速度过高，使切削温度超过了刀具材料的相变温度而退火，丧失切削能力。2）卷刃-由于刀具硬度低而工件整体或局部硬度高导致的刀刃塑性变形。3）折断-由于刀具设计、使用不当或负荷过重所致，常见于钻头、丝锥、拉刀、立铣刀等。（2）硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具：1）崩刃-由于前角过大、刃磨质量差、断续切削、振动、工件余量不均匀、有硬皮、切屑撞击等原因引起的刃口崩落。2）掉尖或刀片断裂-由于刀具材料有缺陷、裂纹扩展、后角过大、切削用量过大、冲击载荷过大、操作不当等原因造成。3）片状剥落-主要与切屑与刀具间的粘结有关，多见于断续切削。4）微裂纹-分为机械疲劳裂纹（平行于刀刃）和热烈纹（垂直于刀刃），主要与焊接应力、交变载荷、受热不均匀等有关。2. 刀具破损寿命的分布规律刀具破损寿命N -刀具从开始使用，到发生破损不能使用为止所承受的冲击载荷数。破损虽是随机现象，却并非无规律可循。大量实验研究表明：硬质合金和陶瓷刀具断续切削条件下的破损寿命接近威布尔分布（详见p94）。只要确定了分布规律，就可以在破损大概率发生之前换刀。3.刀具破损的防止措施1）合理选择刀具材料（选强度高、韧性好的）；2）合理确定刀具几何参数（提高刀尖、刀刃的强度）；3）合理选择切削用量（避免超负荷）；4）提高刀具焊接和刃磨质量以减少微裂纹；5）减少冲击、避免振动。3.4.6 刀具磨损、破损的检测与监控这对于自动化加工十分重要，是保证顺利加工的前提。常用方法有：1.常规方法磨损：记录每把刀具实际切削时间，达到规定耐用度值后发出信号换刀。破损：离线检测刀具是否破损及破损程度以决定是否换刀。2.切削力（或切削功率）检测法由测力传感器（安装在主轴前轴承上或刀杆上）在线测量切削力，其增大值反映刀具磨损程度，其突变反映破损。（需通过实验确定磨损与破损的阈值）3）声发射检测法利用切削过程中声发射信号的大小和阶跃突变判断磨损程度和是否破损。其装置如p96图3.30所示。3.6 磨削原理磨削是精加工的主要手段，可加工多种材料，包括淬火钢、合金钢、硬质合金、陶瓷、非金属等难加工材料；可加工多种表面，包括螺纹、齿面、花键、各种成形面等。其特点是精度高，可达IT6IT5甚至更高；粗糙度小，可达Ra0.320.04甚至更小。发达国家磨床可占到机床总数的3040%，轴承业高达60%。磨削也可用于粗加工，一些高效磨削的金属去除率已超过了切削。3.6.1 砂轮特性砂轮可视为具有许多细小刀齿的铣刀，它是由磨料加结合剂经压坯、干燥、焙烧而成，气孔起容屑、散热作用。决定其特性的因素有：1.磨料-起切削作用，分氧化物系（韧性好，硬度较低，磨各种钢材）、碳化物系（硬、脆，磨铸铁、硬质合金及非金属材料）、高硬磨料系三类，详见p106表3.6。2.粒度-即磨料颗粒大小。大的用筛子分级，粒度号即每英寸长度上的网眼数；小于40mm的为微粉，粒度以其尺寸表示。粒度细，则粗糙度小，但生产率低，易烧伤。一般是粗磨、磨软材料选粗粒度；精磨、磨硬脆材料选细粒度。详见下表：3.结合剂-作用是粘合磨粒，使砂轮成形。常用的有：1）陶瓷结合剂（代号V）：性质稳定、成本低，用于大多数砂轮。2）树脂结合剂（代号S）：强度高、弹性好、耐热性差（自锐性好），用于薄片砂轮、高速磨削和容易发生磨削烧伤、磨削裂纹的工序（如磨薄壁件、超精磨、磨硬质合金等）。3）橡胶结合剂（代号R）：弹性最好。用于无心磨床的导轮、薄片砂轮及抛光砂轮。4）金属结合剂（代号M）：多为青铜。强度高、成形性好但自锐性差，主要用于金刚石砂轮。4.硬度-在磨削力作用下，磨粒脱落的难易程度。与结合剂、气孔多少有关，影响砂轮的成形性和自锐性。粗磨、磨硬材料选软砂轮，精磨、成形磨、磨软材料选硬砂轮。常用硬度为软2至中2。5.组织-磨粒、结合剂、气孔三者间的比例关系。分紧密、中等、疏松三大类（详见表3.9）。接触面积大、易烧伤工序、粗磨选疏松组织，以利于冷却和容屑；一般用中等组织。3.6.2 磨削加工特点1.磨粒随机分布：间隔不等，高低不齐，形状各异、随时变化。-有效磨粒只占总数的一小部分（520%）。2.磨削过程复杂-是磨粒对工件表面进行滑擦、刻划和切削三种作用的综合。1）初接触时-滑擦阶段。由于磨粒钝圆（顶角为9001200）、负前角（平均为-700-880）、系统变形退让的影响，并未切入工件，但发热严重（占功耗的7080%），兼有抛光作用。2）切入到一定深度时-刻划阶段。 材料塑性变形，向两侧隆起，形成刻痕。3）切入深度超过临界值后-切削阶段。 此时仍伴有侧向隆起。并非所有有效磨粒都经历此三个阶段。3.背（径）向力FP最大-约是切向力Fc的22.5倍，导致系统变形，延长了初磨和光磨时间，使生产率降低。（可采用控制力磨削）4.磨削温度高-接触区平均温度可达5008000C,磨削点温度可达10000C。表面瞬时高温会恶化表面质量（烧伤、裂纹、内应力、硬度变化等），工件平均温度升高使加工精度难于控制。（所以应重视冷却液的使用和砂轮的修整。）修整砂轮的目的：剥除已钝化的磨粒；使磨粒具有等高性和微刃性；恢复砂轮正确廓形。3.6.3 磨削烧伤及其控制（见P155）1.磨削烧伤-由于工件表层温度达到或超过其相变温度而导致的 表层金相组织和显微硬度变化、残余应力及微裂纹。磨削淬火钢时，可能产生三种烧伤：1）回火烧伤；2）淬火烧伤（如图4.58所示）；3）退火烧伤（干磨削时发生）。2.控制措施1）合理选择磨削用量；2）提高冷却效果；3）正确选用砂轮；4）选用新结构和新工艺（如开槽砂轮、砂轮粗修整工艺等）。毕业实习总结 一、实习目的 1.巩固和运用所学的基础理论,专业知识和基本技能,并在实习工作工得到充分与全面锻炼,培养自已独立工作能力以及与人合作的能力.全面检查我们所学技能的强弱和专业知识的掌握程度,及时发现问题,采取改进措施,以提高我们的专业水平. 通过实习，锻炼自已的动手操用能力，遇到突发异常状况应急处理能力，为以后的工作打下良好在基础.2.开阔视野，了解现代企业的流水线的生产方式，使我对现代企业的生产过程有个直观的了解.通过与一线员工的合作，感受到团队、合作、沟通、协调能力的重要性.增强群众性观点、劳动观点、工程观点和建设有中国特色社会主义事业的责任心和使命感.3.通过此次实习，使我了解从原材料到成品批量生产的全过程以及生产组织管理知识，培养自已树立理论联系实际工作作风，以及生产现场中将科学的理论知识加以验证、深化、巩固和充实。并培养自已进行调查、研究、分析和解决工程实际的能力，以后继专业课的学习、毕业设计打下坚实的基础。通过生产实习，拓宽学生的知识面，增加感性认识，把所学知识条理化系统化，学到从书本学不到的专业知识，并获得本专业国内、外科技发展现状的新信息，激发自已向实践学习和探索的积极性，为今后的学习和将从事的技术工作打下坚实的基础.4. 生产实习是学校教学的重要补充部分，是区别于普通学校教育的一个显著特征，是教育教学体系中的一个不可缺少的重要组成部分和不可替代的重要环节。它是与今后的职业生活最直接联系的，学生在生产实习过程中将完成学习到就业的过渡，因此生产实习是培养技能型人才，实现培养目标的主要途径。它不仅是校内教学的延续，而且是校内教学的总结。可以说，没有生产实习，就没有完整的教育。学校要提高教育教学质量，在注重理论知识学习的前提下，首先要提高生产实习管理的质量。生产实习教育教学的成功与否，关系到学校的兴衰及学生的就业前途，也间接地影响到现代化建设。二 实习心得短期的实习，让我学到了不少东西，培养了我的实际动手能力，增加了实际的操作经验，缩短了抽象的课本知识与实际工作的距离，除了浅层次地学习了有关机械设计的技能外，我还感受和体会到了很多技能之外的东西。首先是公司里同事的敬业和那种生机蓬勃的工作氛围。走进这样的一个集体中，你的心会不由自主地年轻起来，你的脚步会不由自主地跟着大家快起来，而你的工作态度更会变得努力、认真，再认真一些，再努力一点。但当你深入了解后，才发觉，他们大多都只是高中毕业，没有大学文凭。现在他们的能力，完全源于公司的培训和自强不息的学习。也许，这就是一个集体的凝聚力，这就是一个企业写在书面之外的“特殊文化”!也是这段传奇而艰苦的创业成功的法宝之一。在实习的过程中，既有收获的喜悦，也有一点遗憾。也许是实习日子短和我是模具行业的关系，对机械设计工作的认识仅仅停留在表面，对于一些高深的东西，只是在看人做，听人讲如何做，未能够亲身感受、具体处理一些工作，所以未能领悟到其精髓。但通过实习，加深了对CAD画图知识的理解，丰富了我的实际管理能力，使我对橡胶工作有一定的感性认识。认识要做一个机械厂的管理者，既要注重理论知识的学习，更重要的是要把实践与理论两者紧密结合。通过这段实习时间，我也感受到了自己的不足，我会在以后的工作学习中更加努力，取长补短，虚心求教。相信自已会在以后的工作中更加得心应手，表现更加出色！不管是在什么地方任职，都会努力！实习日记3月21日 星期一 天气：晴 这两天事好多，好象连喘息的机会都没有，一件事做完接着做另一件事。开始感觉到自己睡眠不足。今天是出客户精英最后一批图，昨天忙到半夜两点才睡觉，本以为小莫哥他们能在12点前离开，没想到他的任务这么重，做到2点还没有搞好，总算帮他做好自己能做的那份，实在挺不住才睡觉，说好了走之前把我叫起来，四小时后醒来发现他还在忙碌，唉，时间的紧迫和甲方的紧逼，现在才体会到什么叫赶图的累，再想想学校里那种无谓的赶图，真可笑。客户精英的项目跟完，虽然自己没做多少，但觉得自己提高了不少，终于对自己的CAD施工图技术有了自信。3月28日 星期一 天气：晴 说实话我以前在学校的时候也这样做过，不过效果没有这么好，因为以前一遇到难的或不懂的就停下来不做了，而现在有师傅在旁边，有不懂的就问，这使我受益非浅。假如在绘图的过程中如果使用几个小技巧，确实可以达到事半功倍的效果。经过几天的基础训练，师傅终于让我参与他们的策划，刚开始有点紧张，后来就慢慢熟悉了策划和后期制作的整个过程。慢慢地老师也把一些比较重要的交给我处理。这使我对这个行业认识就更加深了一步。通过这次实习，在CAD设计方面我感觉自己有了一定的收获。4月18日 星期一 天气：晴 今天是4月18日，看着自己为数不多的日记，零落的记载着1个月来的心情，很难接受还有几天我的实习就都结束了。晚上难得不加班，和几个同事去溜冰场疯狂了一下，在那种光怪陆离的灯光下，突然发觉自己的心境就像被扫来扫去的一件衬衫，很多人匆匆而过，但不知道自己属于谁，以后会在哪里。跟一直带我的李师傅聊天，他建议我还是找一个比较轻松的工作。我想着他的话，对于明天，忽然有些害怕了。4月24日 星期天 天气：晴 总结：一个月的实习我到了很多新东西，这些都是在学校中所接触不到的。俗语说：社会是一个锻炼人的大熔炉，经过这个熔炉的熔炼，人真正的社会价值才能得以体现，而这整个过程则完全可以由你自己来掌握。这不但要求我们坚持自己的人生理念、保持正确的人生观和价值取向，更要求自己有一颗虚心进取的心。只有这样才能把握好自己的一生，做一个成功的人、一个对社会有用的人。我相信自己始终会保持这样的一颗纯正心，努力的、永不停歇的心去学习，利用自己无限的青春活力去实现自己的人生价值，创造一片属于自己的天空。 2011届毕业设计 材 料 系 、 部： 机械工程系 学生姓名： 何承风 指导教师： 刘先兰 职 称： 教 授 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 0703班 学 号： 212070323 2011 年 5 月 2011 届毕业设计说明书 材 料 系 、 部： 机械工程系 学生姓名： 何承风 指导教师： 刘先兰 职 称： 教 授 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 0703班 学 号： 212070323 完成时间： 2011年5月 湖南工学院2011届毕业设计（论文）课题任务书系： 机械工程系 专业： 材料成型及控制工程 指导教师刘先兰教授学生姓名何承风课题名称电风扇旋钮注射模设计内容及任务本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ABS，该塑件的厚度为1mm,公差等级为IT5级。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。拟达到的要求或技术指标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：进度安排起止日期工作内容备注2011年3月21日-3月27日3月28日-4月5日4月6日-4月25日 4月26日-5月8日5月9日-6月5日6月6日-6月10日毕业设计的选题和开题报告进行毕业实习及调研进行工艺及结构设计绘制装配图和零件图撰写设计说明书及毕业答辩的准备；毕业答辩主要参考资料（1） 王鹏驹.塑料模具技术手册M.机械工业出版社，1999年（2） 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计M.机械工业出版社，2002年（3） 熊逸珍,戴立玲,黄素华.画法几何及工程制图M.湖南大学出版社，1998年（4） 丁仁亮、周而康.金属材料及热处理M.机械工业出版社，2001年（5） 于华.注射模具设计技术及实例M.机械工业出版社，2002年（6） 张建中.机械设计基础M.中国矿业大学出版社，1999年（7） 黄毅宏，李明辉.模具制造工艺M. 北京：机械工业出版社，2003年（8） 叶久新，王新.塑料成型工艺及模具设计M.机械工业出版社2007年（9） 冯炳尧,韩泰荣等.模具设计与制造简明手册M.上海出版社，2008年（10）伍先明等编著.塑料模具设计指导M.国防工业出版社，2010年教研室意见年 月 日系主管领导意见年 月 日湖南工学院毕业设计(论文)开题报告题目电风扇旋钮注射模设计学生姓名何承风班级学号成型0703班专业材料成型及控制工程一、毕业设计的目的和意义：1毕业设计的目的：（1）综合运用塑料模具设计、机械制图、公差与技术测量、机械原理及零件、模具材料及热处理、模具制造工艺等先修课程的知识，分析与解决塑料模具设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。（2）通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，基本掌握塑料模具设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。（3）通过计算、绘图和运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行模具设计全面的基本技能训练，为毕业设计打下良好的实践基础。2毕业设计的意义：我这次毕业设计的课题具体说是电风扇旋钮塑料件注射模设计，电风扇旋钮具有复杂的曲面，要求有良好的外观质量。因此，分型面，浇口的位置要选择适当，需要借助PRO/E软件进行分模设计，并完成模具的2D总装图和若干零件图的绘制。这些实践将对我今后的工作益处甚多。在大学期间，我努力学习本专业知识，打下良好的理论基础，并能坚持很好地全部阅读指导教师指定的参考资料、文献，并阅读了较多的自选资料和较多的外文资料，积极开展调研论证,此外，还充分利用课余时间，系统学习过CAD，pro/E等软件，但这些还是远远不够的。没有经过实践的检验，一切都是纸上谈兵。只有通过毕业设计，才能更深切的理解，更灵活的运用这些专业知识。至于那些软件，也只有通过设计过程中的反复运用，才能熟练运用。通过本次设计，应使我在下述基本能力上得到培养和锻炼： 塑料制品的设计及成型工艺的选择； 一般塑料制品成型模具的设计能力； 塑料制品的质量分析及工艺改进、塑料模具结构改进设计的能力； 了解模具设计的常用商业软件以及同实际设计的结合。在本次模具设计毕业设计中，我可以随时发现自己在每一步设计中的不合理处，会找出各种解决方案让设计趋于合理，同时掌握了最先进的设计，加工及分析技术，提高了学生的学习兴趣和创新能力，使毕业设计真正成为了实际工作前的一次全过程模拟。二、文献综述塑料制品的使用越来越泛，在很多方面，它己成为金属制品的替代物。塑料模具作为成型方式中的一种，是家用电器、汽车和航空航天等领域中塑料制品的重要生产工具。并且随着 塑 料 工业的迅猛发展，人们对塑料制品的质量要求越来越高，外形在满足性能要求的同时也变得越来越复杂，而且产品品种多、更新快、价格低，市场竞争剧烈。据统计， 日本一万多家模具企业中，生产塑料模具的就占40%;韩国模具专业厂中生产塑料模的占43%。塑料模具是塑料产品开发中至关重要的一个环节，也是批量产品得以投放市场的先决条件。在塑料模具中，由于注塑模具能够一次成型形状复杂、尺寸精确的制品，适用于高效率、大批量的自动化生产方式，使其在塑料模中的占用量超过了50%以上，是塑料制品成型的主要方法。因此，为了适应市场竞争对塑料模具的交货期短、质量好、价格低的要求，模具制造行业就必须以最快的速度、最低的成本、最高的质量生产出塑料模具来。在今天这样激烈竞争的环境中，客户对缩短注塑模具设计和制造周期的要求日益迫切。缩短模具设计和制造周期，成了模具企业间竞争取胜的重要因素之一。与模具成型零件变化多样相比，模具基本结构和常用零部件的变化要少得多。设计中相当一部分时间花在结构类似的零部件设计和绘图上。可见，缩短这些常用零部件的设计时间，能极大地提高模具设计的效率和缩短模具的交货期。因此，对引进CAD/CAE/CAM系统，进行本地化、用户化的二次开发具有重要的实际意义。通过建立必要的标准模架库，充分地发挥计算机和CAD软件的功能，才能达到缩短模具设计周期，提高模具设计水平的目的，使科学技术转化为实实在在的生产力。模具CAD/CAE/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。塑料模CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，塑料模CAD/CAE/CAM技术的重要性正逐渐被模具界所认识，其中注塑模具应用软件的发展引人注目。据统计，在国外，注射模采用CAD技术的比例约占所有不同模具CAD技术的75% ，在我国，注射模CAD技术也在不断地应用和推广中。国外注射模CAD技术发展很快，从70年代起，注射模CAD/CAE/CAM技术就成为热门的研究课题，注塑流动模拟和冷却分析软件中比较突出的有美国AC-Tech公司的C-MOLD软件、澳大利亚Moldflow公司的MOLDFLOW软件:三维模具CAD/CAE/CAM集成软件中比较突出的有美国PTC公司的Pro/E软件、美国UGS公司的UG软件、法国达索公司的CATA软件等等。我国在开发注射模CAD技术上起步较晚，但经过不断的努力，一些 大学和研究所已有长足的进步，并取得了一批科研成果。通过引入国外先进的CAD/CAE/CAM软件，并在此基础上对其进行消化吸收与进一步的二次开发，实践证明是提高我国制造业水平的有效途径之一。利用CAD/CAE/CAM技术来改造注塑模传统的设计制造方法，可以明显提高模具设计效率和质量，缩短模具制造周期，能尽快缩小国内模具水平与国外的差距。据统计一，采用模具CAD/CAE/CAM技术进行模具设计、制造，设计时间缩短了50%，制造时间缩短了30%，模具成本下降了10%。由于模具设计质量提高，可靠性增强，零件加工精度得到保证，模具装配与返修时间能大幅度地缩短。三、初步拟定设计步骤1. 本毕业设计分以下步骤进行：(a)与老师沟通了解设计的产品；(b)复习以前学过的知识，理顺设计的大概思路；(c)查阅大量资料，细致化自己的思路；(d)查阅网上最新资料，开动脑筋，看能不能走出自己的路；(e)跟老师沟通，看有无出错；(f)熟悉各类软件，如AutoCAD，PRO/E；(g)完成毕业设计的一系列任务；2课题研究的主要内容，拟解决的问题：(1) 注射机型号的选用；(2) 塑料模型芯的设计；(3) 塑料模行腔的设计；(4) 塑料制品的重量和表面质量；3设计任务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。四、设计时间安排2011.3.21-2011.3.27 毕业设计的选题和开题报告；2011.3.282011.4.5： 进行毕业实习及调研；2011.4.62011.4.25： 进行工艺及结构设计；2011.4.262011.5.8： 绘制装配图和零件图；2011.5.92011.6.5： 撰写设计说明书及毕业答辩前的准备；2011.6.52011.6.10： 毕业设计答辩。指导教师批阅意见 指导教师(签名)： 年 月 日湖南工学院毕业设计(论文)工作中期检查表题目电风扇旋钮注射模设计学生姓名何承风学号212070323专业材料成型及控制工程指导教师填写学生开题情况学生调研及查阅文献情况毕业设计（论文）原计划有无调整学生是否按计划执行工作进度学生是否能独立完成工作任务学生的英文翻译情况学生每周接受指导的次数及时间毕业设计（论文）过程检查记录情况学生的工作态度在相应选项划“”认真一般较差尚存在的问题及采取的措施：指导教师签字： 年 月 日系部意见： 负责人签字：年 月 日湖南工学院2011 届毕业设计（论文）指导教师评阅表 系： 机械工程系 专业：材料成型及控制工程 学生姓名何承风学 号212070323班 级0703班专 业材料成型及控制工程指导教师姓名刘先兰课题名称电风扇旋钮注塑模设计评语：（包括以下方面，学习态度、工作量完成情况、材料的完整性和规范性；检索和利用文献能力、计算机应用能力；学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力；）是否同意参加答辩：是 否指导教师评定成绩分值：指导教师签字： 年 月 日湖南工学院毕业设计（论文）评阅评语表题目电风扇旋钮注塑模设计学生姓名何承风班级学号212070323专业材料成型及控制工程评阅教师姓名职称工作单位评分内容具 体 要 求总分评分开题情况调研论证能独立查阅文献资料及从事其他形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。10外文翻译摘要及外文资料翻译准确，文字流畅，符合规定内容及字数要求。10设计质量论证、分析、设计、计算、结构、建模、实验正确合理。35创新工作中有创新意识，有重大改进或独特见解，有一定实用价值。10撰写质量结构严谨，文字通顺，用语符合技术规范，图表清楚，书写格式规范，符合规定字数要求。15综合能力能综合运用所学知识和技能发现与解决实际问题。20总评分评阅教师评阅意见评阅成绩总评分20%评阅教师签名日期湖南工学院毕业设计（论文）答辩资格审查表题 目电风扇旋钮注塑模设计学生姓名何承风学 号212070323专 业材料成型及控制工程指导教师刘先兰 塑料制品的使用越来越泛，在很多方面，它己成为金属制品的替代物。我这次毕业设计的课题是电风扇旋钮塑料件注射模设计，电风扇旋钮具有复杂的曲面，要求有良好的外观质量。因此，分型面、浇口的位置要选择适当，需要借助PRO/E软件进行分模设计，并完成模具的2D总装图和若干零件图的绘制。在论文撰写过程中，本人收集大量资料，细心筛选，阅读并加以理解，通过对一些案例的认真分析，最终对论题提出自己的见解。这次毕业设计是我独立的设计，在解决问题的过程中，温故了以前的知识，更深刻的理解了有关模具设计的概念。本人毕业设计自2011年3月开始至5月底完成，主要进度情况如下： 3.21-3.27：毕业设计选题和开题报告；3.28-4.5： 进行毕业实习及调研；4.6-4.25： 进行工艺及结构设计；4.26-5.8： 绘制装配图和零件图；5.9-6.5： 撰写设计说明书及毕业答辩前的准备。本人承诺，本毕业设计出自本人和指导老师的帮助，内容真实有效。经过反复仔细修改和严格审查，并经过导师的指导认定，本毕业设计按时完成，特申请本毕业设计按时答辩，请批准. 申请人签名： 日期： 年 月资 格 审 查 项 目是否01工作量是否达到所规定要求02文档资料是否齐全（任务书、开题报告、外文资料翻译、定稿论文及其相关附件资料等）03是否完成任务书规定的任务04完成的成果是否达到验收要求05是否剽窃他人成果或者直接照抄他人设计（论文）指导教师签名： 毕业设计（论文）答辩资格审查小组意见：符合答辩资格，同意答辩 不符合答辩资格，不同意答辩审查小组成员签名： 年 月 日注：此表中内容综述由学生填写，资格审查项目由指导教师填写。湖南工学院2011届毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表 系： 机械工程系 专业：材料成型及控制工程学生姓名何承风学号212070323班级0703班答辩日期2011年6月7日课题名称电风扇旋钮注射模设计指导教师刘先兰成 绩 评 定分值评 定小计课题介绍思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确，实验方法科学，分析归纳合理，结论严谨，设计（论文）有应用价值。30答辩表现思维敏捷,回答问题有理论根据，基本概念清楚，主要问题回答准确大、深入,知识面宽。必答题40自由提问30合 计100答 辩 评 分分值：答辩小组长签名：答辩成绩a： 40指导教师评分分值：指导教师评定成绩b： 40评阅教师评分分值：评阅教师评定成绩c： 20最终评定成绩： 分数： 等级：答辩委员会主任签名： 年 月 日说明：最终评定成绩a+b+c，三个成绩的百分比由各系自己确定，但应控制在给定标准的10左右。 2011 届毕业设计说明书 电风扇旋钮注射模设计 系 、 部： 机械工程系 学生姓名： 何承风 指导教师： 刘先兰 职 称： 教 授 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 0703班 学 号： 212070323 完成时间： 2011年5月 摘 要模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的制品的工具，按制品所采用的原料不同，成型方法不同，一般将模具分为塑料模具，金属冲压模具，金属压铸模具，橡胶模具，玻璃模具等。因人们日常生活所用的制品和各种机械零件，在成型中多数是通过模具来制成品，所以模具制造业已成为一个大行业。在高分子材料加工领域中,用于塑料制品成形的模具,称为塑料成形模具,简称塑料模.塑料模优化设计,是当代高分子材料加工领域中的重大课题。本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ABS，该塑件的厚度为1mm,公差等级为IT5级。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。关键词 ：塑料模；材料；电风扇旋钮ABSTRACTMold is used to shape the specific shape of a certain shape and size of products tools used by the products of different raw materials, different methods shaped general layout will be divided into plastic molds, metal stamping dies, metal die-casting molds, rubber molds, glass molds. It is used in the daily life of products and various mechanical parts, mostly in the shape of heads through to finishe products, it has become a major instrument manufacturing industry. In the field of macromolecular materials for plastic products shape the instrument, known as plastic molding shape. Plastic molds optimized design is contemporary in the field of macromolecular materials processing major issue.The graduation design is fanner knob and, it will reach request: to high temperature, insulation can strong sex is better, resistance to climate, rigid, toughness good, through various performance analysis of products, choose materials for ABS, the thickness of plastic parts for 1mm, tolerance grade IT5 level for. It is used to regulate the speed and timing, can satisfy peoples hot weather blowback for wind and length of requirements, while also play beautiful role.Key words ：Plastic mould; materials; Fanner knob目录前言11 塑件的工艺性分析22 分型面位置分析和确定42.1型腔数目的确定42.2型腔的布局42.3分型面设计43 注射机的选择及工艺参数校核63.1注塑机的选择63.2工艺参数的校核64 成型零件的设计84.1型腔的结构设计84.2型腔的工作尺寸计算94.3型芯的结构设计95 模架的设计126 合模导向机构的设计136.1导柱的设计136.2导套的设计147 推出机构的设计158 浇注系统与排溢系统的设计198.1主流道的设计198.2分流道的布置208.3浇口的设计208.4浇口位置的确定218.5排溢系统的设计229 温度调节系统的设计2410 模具的工作过程2610.1模具的装配2610.2模具的装配顺序2610.3模具的动作过程27结束语28参考文献29致 谢30前言光阴似箭，在校的大学四年的学习一晃而过，为具体的检验这四年来的学习效果，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，即此次设计的课题为电风扇旋钮塑料模具设计。本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，模具结构较为简单，对模具工作人员提高理论联系实际的能力是一个很好的练习。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。本次设计以电风扇旋钮注射模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能很好的学习致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中除使用传统方法外，同时引用了CAD、Pro/E等技术，使用Office软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。由于本人才疏学浅，知识根底不牢，缺少经验，在模具结构设计计算和编写设计说明书的过程中，得到刘先兰老师以及其他机械、模具基础课老师的细心指导，同时也得到同学的热情帮助和指点，在此谨以致谢。 敬请各位老师和同学批评指正，以促我在以后的工作中减少类似的错误，做出成绩，以报恩师的淳淳教诲和母校的培养。设计说明书中详细分析了设计中的一些必要计算，并附图分析，所有数据经过核算，该查表的数据在机械设计手册、塑料模设计手册等丛书中查得。1 塑件的工艺性分析 图1 塑件图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。塑件首先选用材料为ABS塑料，它是属于热塑性塑料，该产品是通过注塑成型的。ABS的主要技术指标：密度g/cm 1.021.16弹性模量MPa 1.810比体积dm/g 0.860.98弯曲强度MPa 80吸水率%（24h） 0.20.4硬度HB 9.7 R121收缩率% 0.40.7体积电阻率cm 6.9e+16熔点C 130160热变形温度C 0.46MPa 90108 0.185MPa 85103冲击强度kJ/m 无缺口 49 缺口 6.5抗拉屈服强度MPa 50eABS成型塑件的主要缺陷及其消除措施：成型前要干燥，容易产生熔接痕，浇口处不好看。以上这些缺陷均可以采取以下措施消除：(1)分流道及浇口截面要加大，(2)注意浇口位置，(3)防止熔接纹，(4)在成型时的脱模斜度2，(5)收缩率0.5%。ABS塑料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ABS料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。2 分型面位置分析和确定打开模具取出塑件或浇注系统凝料的可分离的接触表面，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响。2.1型腔数目的确定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=(x-L/100)(L/100)x(4/100) （1） =2500x/L-24 =(2500x0.013)/（0.05x25）-24 =26-24 =2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，ABS料取0.05%，L是塑件的基本尺寸。2.2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，其结构如装配图所示。2.3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；该模具的分型面的设计可以见装配图，它基本符合上述要求。3 注射机的选择及工艺参数校核3.1注塑机的选择根据型腔的数量的确定和校核，此副模具选用的是SZ-320/1250的注射机。其中技术规格见塑料模具设计手册中的235页。这是由上海第一塑料机械厂生产的。现详述如下： 理论注射量为335cm3, 螺杆直径D=48mm, 注射压力145Mpa, 注射速率v=140g/s, 塑化能力 19g/s, 螺杆转速 v=10200r/min, 锁模力 F=1250KN， 拉杆内间距 d=415x415mm, 移模行程 s=360mm, 最大模具厚度 d=550mm, 最不模具厚度 d=150mm, 锁模形式为双曲肘， 模具定位孔直径为D=160mm, 喷嘴球半径 d=SR15。3.2工艺参数的校核由注射机料筒塑化速率确定型腔数量n得： n=2(KMt/3600-m2)/m1 (2) (0.8x19x3600x6/3600-40)/15 3.4其中n是型腔数目，K是注射机的最大注射量的利用系数，取0.8，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为4s,它占整个周期的2/3.)m2 是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: nm1+m280%m （3） 2x15+4080%x335/1.02 70262其中：m 是注射机充许的最大注射量，1.02是ABS的密度。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5500mm2,在此就作5500mm2。由锁模力的校核公式得： (nA1+A2)PF .（4） 5500x10-6x116x1061250KN 638KN1250KN其中：A1是塑件在分型面上的投影面积，A2是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，其大小一般为注射机的80%左右。由上式可得它也是符合要求。注射压力的校核：ABS料它是综合力学性较好的塑料，粘度不是很高的，精度要求也不是高精度的，根据塑料模具技术手册中的经验，它所需的压力一般选70100Mpa即可。经查得此注射机的注射压力为145Mpa,所以由此可得它的压力也是足够的。喷嘴尺寸的查表得它的球面半径为SR15,符合R2=SR+0.5，这样有利于主流道的凝料脱出。模具厚度的校核： HminHHmax 150mm269mm550mm由此也符合要求。开模行程的校核：此副模具采用是单分型面的注射模具，且采用的是推件板的推出机构，因此它的开模行程为：SmaxS=25+10 （5） 360mm35mm所以也是符合的，25是塑件的高度。由上述可各个数据可以得到，选择SZ-320/1250的注射机是合适的。选择好的注射机是得良好的塑件的重要的因素之一，因此这个步骤是必不可少的。4 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。成型零件因直接与高温、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IT5级精度制造的，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Ra0.4以下。型腔的材料选40Cr。淬火处理，使其达到硬度40HRC以上。4.1型腔的结构设计由于该塑件结构比较简单，但要求其精度也要较高，要求其塑件不允许产生拼接线痕迹，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所示：图2 型腔结构图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1.5倍。即R=1.5Xt,即R=1.5mm,该型腔的加工，先下料一块为400X400X50mm的40Cr，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40HRC以上。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。4.2型腔的工作尺寸计算所谓工作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 (LM)0z=(1+Scp)Ls-3/40z （6） =(1+0.55/100)x52-3/4x0.0130z =52.286-0.009750z =52.27650z。 (L)0z =(1+Scp)Ls-3/40z （7） =(1+0.55/100)x15-0.75x0.0080z =15.07650z其中LM是型腔的径向尺寸，Scp是塑料的平均收缩率，是塑件的公差值。查表得ABS塑料的最小收缩率为0.3%，最大的收缩率为0.8%，由公式得Scp=(0.3%+0.8%)/2得Scp为0.55，至于塑件的精度，在此到的系数为0.75，当塑件的精度不同时会有变化。型腔的深度尺寸计算： （HM）0z=(1+Scp)Hs-2/30z （8） =(1+0.55/100)x26-0.009x2/30z =26.143-0.0060z = 26.1360z其中HM为型腔的深度尺寸，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0.3mm,它是通过金雕工艺，把它雕到上面的，因此在这里不详细说明是怎么样生产出来的。 4.3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。其形状和尺寸如下图：所示：图3 型芯其工件角度都是通过核算而得到的。型芯选40Cr，淬火处理，使其硬度达到40HRC以上，以保证其硬度，不使它在加工时，变弯、变软。它的加工过程是，先取一段60x40的一块圆棒料，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：(LM)-z0=(1+Scp)Ls+3/4-z0 （9） =(1+0.55)x50+0.75x0.011-z0 =50.2835-z0 (LM)-z0=(1+Scp)Ls+3/4-z0 （10） =(1+0.55/100)x13+0.75x0.008)-z0 =13.0775-z0其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： （HM）=(1+Scp)Hs+2/3-z0 （11） =(1+0.55/100)25+2/3x0.006-z0 =25.1425-z0塑件中心距的尺寸计算： （LM）-z0=(1+Scp)Ls /2 （12） =(1+0.55/100)x26/2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0.5mm.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下，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(/(-2P)1/2 （13）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=1.1rx(p/)1/2 （14）其中：h型腔的高度，r型腔的半径。经算得15mm已经满足要求了。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=3.14xR2 （15） =3.14x26x26 =21.22cm2本副模具厚度可选为25mm.5 模架的设计模架技术的标准，是指在模具设计和制造中所应遵循的技术规范、基准、和准则。它具有以下要求：（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“大而稀，小而全”的生产局面，转为专业生产；（3） 模具的标准化是采用CAD/CAM技术的先决条件；（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A3型，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9-16的中小型模架的尺寸组合系列：选A3型中的编号为17号的它的各个参数如下：采用A3-355459-17-Z1 GB/T 12556-90：模宽B=355mm,模长L=459mm；模板A=40mm ,材料45钢；模板B=25mm，材料45钢；垫块C=100mm ，材料45钢；推件板的厚度为20mm,T8A，前面已经说明了，型芯固定板的厚度为20mm，采用45钢。 动模座板的高度为32mm,它的材料为45钢，定模座板的高度为32mm,它的材料也为45钢。 模架的总高度计算得： H=32+32+20+20+A+B+C （16） =32+32+20+20+40+25+100 =269mm经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。6 合模导向机构的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。6.1导柱的设计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/m6，而导柱与导套采用H7/f7的间隙配合。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/r6配合镶入模板。导柱结构和尺寸如下图所示：图4 导柱结构图取导柱的长度为100mm,导柱的材料选T8A,淬火处理到5560HRC,导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Ra为0.8，导向部分Ra为0.4该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。6.2导套的设计导套采用直导套，这样简单易制作，而且也适用。其结构和形状如图所示：图5 导套结构图导套的前端倒圆角，是为了让导柱顺利进入导套。材料通常也采用T8A，热处理，使其硬度达到一定硬度，以利于耐磨。粗糙度为Ra为0.8，固定采用H7/r6配合镶入模板。7 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： Ft=Fb (17) Fb=AP =3500x10-9x3x107 =105N其中Ft是脱模力，Fb是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2.43.9x107Pa,模内冷却约取0.8x1.2x107Pa,由此式可以得到，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: 图6 推杆结构图推杆在推推件板时，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=(L2Q/nE)1/4 (18) =1.5(1202105/4x2.2x105)10 取直径为10mm,已经足够了。进行强度校核： =4Q/nx3.14d2s (19) =4x105/4x3.14x102 =410/1256s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1.5，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T8A，淬火处理。推杆的固定形式，推杆直径与模板上的推杆孔采用H8/f7r的间隙配合。推杆的工作端面的配合部分的表面粗糙度Ra为0.8。推件板是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23mm的空隙。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=(K2Q/)1/2 (20) =(0.1x105/220)1/220mm 所以对推件板采用20mm，已经足够了。其中h是推件板的厚度，K2是系数，Q是脱模阻力。对于推件板，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45钢，淬火处理，使其硬度达到5560HRC，提高其耐磨性。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：图7 图板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。经核算推杆固定板和推板它们的厚度均为20mm,都采用45钢，淬火处理，使其硬度达到5055HRC.8 浇注系统与排溢系统的设计浇注系统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。8.1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Ra0.8m,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T8A、T10A等。把它热处理到5357HRC。取主流道的球面半径为15.5mm.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3mm,质量在200g以下的塑件，截面的直径可采用如下的的经验公式： D=0.2654W1/2L1/4 (21) =0.2654x15x61/4 =1.6mm 其中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=2mm,由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Ra要求比较高，一般取1.6um左右。分流道在分型面上的布置的形式，它必须遵循以下两方面的原则，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。8.2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。8.3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=（0.60.9）A1/2/30 (22) =0.655001/2/30 =1.4mm t=(1/3)b =0.45mm 浇口亦称进料口，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。ABS具有良好的力学性能，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。8.4浇口位置的确定设计中，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：(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： BGV=AG/(LR)1/2LG (23) 其中： AG浇口的截面面积； LR从主流道中心至浇口的流动通道的长度； LG浇口的长度；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/(lXe1/2) (24) =3.14x(2.5/2)2/(0.8Xe1/2) 由式得： K1/K2=M1/M2=(s1l2e1/2)/(s2l1e1/2) (25)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/d2=Q1/Q2 =1.6/1.6=15/15 (26) =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：L1、L2是流道1和2的长度。 D1,d2 是流道1和2的直径。 Q1 、Q2 别是塑料熔体在流道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11.5倍。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。8.5排溢系统的设计ABS塑料在熔化时，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0.030.05mm.它常用于中小型的简单模具。 9 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，