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电风扇 开关 注射 模具设计

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电风扇开关上盖注射模具设计,电风扇,开关,注射,模具设计

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桂林工学院南宁分院塑料成形工艺与模具设计课程设计设计课题 电风扇开关上盖注射模具设计 说明书系部 机电系 班级 06模具（2）班 姓名 李胜辛 指导教师 廖月莹 洪峰 设计时间：2008年10 月11日 23 目录 目录2一 设计任务书3二 塑件的结构工艺分析42-1. 塑件原材料的成型特性分析.42-2. 塑件的结构工艺性分析52-2-1塑件的尺寸精度分析52-2-2塑件的表面质量要求52-2-3塑件的结构工艺性分析52-2-4塑件的生产批量62-3 初选注射机62-3-1制定成型工艺卡62-3-2确定成型设备62-3-3确定模具温度和冷却方式62-3-4确定注射成型的工艺参数62-3-5根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目.72-3-6计算塑件体积和重量7三. 分型面及浇注系统的设计8 3-1. 分型面的选择83-2 浇注系统的设计93-2-1主流道和定位圈的设计.103-2-2分流道的设计113-2-3 浇口的设计113-2-4冷料穴的设计 -11四模具设计方案论证124-1 型腔布置124-2 成形零件的结构确定124-2-1型腔的设计124-2-2型芯设计124-3 导向定位机构设计124-4 推出机构设计124-5 冷却系统设计134-6 抽芯机构的确定13五主要成型零部件的设计计算135-1 成型零件的成型尺寸135-2 模具型腔壁厚的确定135-2-1型腔侧壁厚度S的计算145-2-2型腔底板厚度T的计算145-3 抽芯机构的设计计算155-3-1 抽芯距S的计算155-3-2抽芯力的计算155-3-3确定滑块上的弹簧155-3-4确定楔紧块的155-4. 推出机构的设计155-5. 标准模架的确定15六成型设备的校核计算156-1 注射机注射压力的校核156-2 最大注射量的校核156-3 锁模力的校核166-4 安装尺寸的校核166-5 推出机构的校核166-6 开模行程的校核16七心得体会17【参考文献】.18附图（Moldflow对塑件的分析）19模具报价21模具三维爆炸图.22一、设计任务书1. 塑料制品名称：电风扇开关上盖2. 成型方法与设备：在XS-ZY-125型注射机上成型3. 塑料原料：ABS4. 收缩率：0.3%-0.8%5. 生产批量：30万件6.塑件图：图1所示为该制品的二维图样，图2所示为该制品的三维图样。图1图2二、塑件的结构工艺分析1.塑件原材料的成型特性分析ABS是聚苯乙烯的改性产品，是目前产量最大、应用最广的工程塑料。ABS是不透明非结晶型聚合物，无毒、无味，密度为1.02-1.05g/cm。ABS具有突出的力学性能，坚固、坚韧、坚硬；具有一定的化学稳定性和良好的介电性能；具有较好的尺寸稳定性，易于成型和机械加工，成型塑件表面有较好的光泽，经过调色可配成任何颜色，表面可镀鉻。其缺点是耐热性差，连续工作温度70左右，热变形温度为93左右，但热变形温度比聚苯乙烯，聚氯乙烯，尼龙等都高，耐候性能差，在紫外线作用下易变硬发脆。ABS可采用注射，挤出、压延、吹塑、真空成型、电镀、焊接及表面涂饰等多种成型加工方法。ABS成型性能如下：(1) 易吸水，成型加工前应进行干燥处理，表面光泽要求高的塑件应长时间预热干燥。(2) 流动性中等，溢边值为0.04m左右。(3) 壁厚和熔料温度对收缩率影响极小，塑件尺寸精度高。(4) 比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。(5) 表现黏度对剪切速率的依赖性很强，因此模具设计中大多采用点浇口形式。(6) 顶出力过大或机械加时塑件的表面会留下白色痕迹，脱模斜度宜取2以上。(7) 易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力。(8) 宜采用高料温、高模温、高注射压力成型。在要求塑件精度高时，模具温度可控制在50-60；而在强调塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在60-80。2塑件的结构工艺性分析 （1）塑件的尺寸精度分析该塑件需标注公差的尺寸有83，2，12，4，属于一般精度要求，其他尺寸均为未标注公差，可按MT5查取公差。下表列塑件主要尺寸的公差要求。部位尺寸尺寸公差部位尺寸尺寸公差外形尺寸85孔尺寸1520间距尺寸42.50.50内形尺寸 25内形尺寸128321048117（2）塑件的表面质量要求该塑件要求外观光洁，色彩艳丽，不允许有成型斑点和熔接痕，Ra为0.4um,而内表面没有特殊要求。（3）塑件的结构工艺性分析从图纸上看，该塑件外型为四方壳罩，圆角过度且无尖角存在，侧壁厚均匀，顶部厚度比侧壁厚1mm,可以避免在顶部产生熔接痕，且符合最小壁厚要求。塑件型腔较大，有一个尺寸为15的孔，它符合最小孔径要求。在塑件一侧有一个尺寸为2x4的矩形孔，要考虑侧向分型抽芯装置。为使塑件顺利脱模，可以在塑件内部增设1度2度的拔模斜度。内部有四个均布的加强肋,可增强塑件的强度,减少塑件的变形.肋的侧壁设有1度左右的斜度,底部等处有R0.3的圆角过度. 综上所述，该塑件可采用注射式成型加工。（4）塑件的生产批量塑件的生产类型对注射模具结构、注射模具材料使用均有重要的影响。在大批量生产中，由于注射模具价格在整个生产费用中所占的比例较小，提高生产率和注射模具寿命问题比较突出，所以可以考虑使用自动化程度较高、结构较复杂、精度寿命高的模具。如果是小批量生产，则应尽量采用结构简单，制造容易的注射模具，以降低注射模具成本。该塑件产量是30万件，生产类型属于中批量生产，可以适合考虑采用一模多腔、快速脱模以及成型周期不宜太长的模具，同时模具造价要适当控制。3.初选注射机，用Moldflow软件对塑件进行分析（查附图P19-20页）（1）计算塑件体积或重量通过三维造型可获得矩形上盖的体积V=29.9 cm,ABS密度为=1.03g/cm,所以塑件的质量=1.03x29.9=30.8g.（2）根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目由于该塑件的外表面无特别的要求,且生产批量不大,因此可以考虑采用一模二腔,型腔平衡布置在型腔板的两侧,以方便侧抽实现、浇口排列和模具平衡. （3）确定注射成型的工艺参数根据该塑件的结构特点和ABS的成型性能,用CAE软件分析和查有关资料初步确定塑件的注射成型工艺参数,如下表所示工艺参数内 容工艺参数内 容预热和干燥温度80-90成型时间/s注射时间 3-4 时间2n保压时间 10-20 料筒温度/后段 180-200冷却时间 12-25中段 210-230总周期 30-70前段 200-210螺杆转速/(r/min) 30-60喷嘴温度/ 180-190后处理方法红外线烘箱模具温度/ 60-85温度/ 70注射压力/MPa 60-80时间/h 2-4（4）确定模具温度和冷却方式ABS为非结晶型塑料,流动性中等,壁厚一般,因此在保证顺利脱模的前提下应适当的降低模温,以缩短冷却时间,从而提高生产率.所以模具应考虑采用适当的循环水冷却,成型模具温度控制在60-80. （5）确定成型设备由于塑件采用注射成型加工,使用一模二腔分布,由此可计算出一次注射成型过程所用的塑料量为:W=2+=2x30.8+30.8x20%=67.76g.根据以上一次注射量的分析及考虑到塑料品种、塑件结构、生产批量及注射工艺参数、注射模具尺寸大小等因素,参考设计手册,初先XS-ZY-125型螺杆式注射机, XS-ZY-125型螺杆式注射机的主要技术参数如下表所示序号 主要技术参数项目参数值 1 最大注射量/ cm1252注射压力/MPa1193锁模力/KN 9004动、定模模板最大安装尺寸/(mm x mm)420x4505最大模具厚度/mm3006最小模具厚度/mm 2007最大开模行程/mm 3008 喷嘴前端球面半径/mm 129 喷嘴孔直径/mm 410定位圈直径/mm 110(6)制定成型工艺卡综上分析，填写塑件注射成型工艺卡，如下表 (厂名)塑件注射成型工艺卡资料编号共 页第 页塑件名称电风扇开关上盖材料牌号ABS设备成型XS-ZY-125装配图号材料定额每模件数2零件图号单件质量/g30.9工装号材料干燥设备温度80-90时间2h材料温度/后段180-200中段210-230前段200-210喷嘴180-190模具温度/60-80时间/s注射3-4保压10-20冷切12-25压力/MPa注射压力60-80背压后处理温度红外线烘箱70时间定额/min辅助时间2-4h单件检验编制校对审核组长车间主任检验组长主管工程师三.分型面及浇注系统的设计 1.分型面的选择不论塑件的结构如何以及采用何种设计方法，都必须首先确定分型面，因为模具结构很大程度上取决于分型面的选择。为了保证塑件能顺利分型,主分型面首先要考虑选择在塑件的外形的最大轮廓处.如下图，在满足该原则的三个方案中，方案C的塑件开模后流在定模一侧，塑件不容易取出，顶出机构设计复杂；方案B的侧向抽芯滑块可安放在动模，实现侧抽机构简单，但会产生影响塑件外观的飞边，且飞边不易去除：方案A既保证了塑件的外观，且毛刺飞边的清除也比较容易，因此选择方案A。 图A 图B图C2浇注系统的设计浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四个部分组成。考虑到塑件的外观要求比较高，外表面不允许有成型斑点和熔接痕，以及一模两腔的布置，ABS对剪切速度较为敏感等因素，浇口采用方便加工修整，凝料去除容易且不会在塑件外壁留下痕迹的侧浇口，模具采用单分型面结构两板模，模具制造成本比较容易控制在合理的范围内。浇注系统的设计如下图所示：（1）主流道和定位圈的设计主流道与注射机的高温喷嘴反复触碰撞，故应设计成独立可拆卸更换的浇口套，采用优质钢材制作并经过热处理提高硬度，定位圈和浇口套分开设计如下图：查资料得到XS-ZY-125型注射机与喷嘴的有关尺寸：喷嘴前端球面半径Ro=12mm，喷嘴孔直径d=4mm，定位圈直径为110mm,为了保证模具主流道与喷嘴的紧密接触，避免溢料，主流道与喷嘴之间的关系为：SR=Ro+(12)，d=do+0.5。因此取：主流道球面半径SR=14mm(取标准值)，主流道的小端直径d=5mm。为了便于将凝料从主流道中拔出，应将主流道设计成圆锥形，其斜度为24，计算其大端直径大约为10mm,为了避免模内的高压塑料产生过大的反压力压塑料产生过大的反压力，配合段直径D不宜过大，取D=25mm；同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计R2的圆弧过渡；为补偿在注射机喷嘴冲击力作用下浇口套的变形，将浇口套的长度设计得比模板厚度短0.02mm，浇口套外圆盘轴肩转角半径R宜大一些，取R=3mm，以免淬火开裂和应力集中。定位圈是安装模具时做定位用的，查资料得XS-ZY-125型螺杆式注射机的定位圈直径为110mm，一般定位圈高出定模板表面510mm。由于浇口套与定位圈均属于注射模具的通用件，所以设计者应尽量采用推荐尺寸的浇口套和定位圈。浇口套与定位圈的详细设计见后面介绍的零件图。（2）分流道的设计本案打用U形断面分流道，切削加工在一块模具板上，加工容易实现，且比表面积不大，热量损失和阻力损失不太大。查有关经验表格得ABS的分流道推荐直径为4.89.5mm。因此，该模具的分流道设计如下图所示：（3）浇口的设计根据塑件的外观要求及型腔分布情况，选用如图所示的侧浇口。从塑件的底侧中部进料，去除凝料时不会在塑件的低部留下浇口痕迹，不影响塑的配合。浇口深度取t=1mm,浇口宽度取b=4mm.（4）冷料穴的设计采用带Z形头拉料杆的冷料们，如下图所示，将其设置在主流道的末端，既起到冷料穴的作用，又兼有开模分型时将凝料从主流道中拉出留在动模一侧，稍作侧向移动凝料便可取出的作用。四模具设计方案论证1型腔布置对于一模多件的模具型腔布置，在保证浇注系统分流道的流程短、模具结构紧凑、模具能正常工作的前提下，尽可能使模具型腔对称、均衡、取件方便。本案例的模具采用一模两腔，型平衡布置在型腔板两侧。2成形零件的结构确定成型零件直接与高温高压的塑料接触，它的质量直接影响了制件的质量。该塑件的材料为ABS工程塑料，对表面粗糙度和精度的要求不高，因此要求成型零件有足够的强度、刚度、硬度和耐磨性，应选取用优质模具钢制作，还应进行热得理以使其具备5055HRC的硬度。（1）型腔的设计采用整体嵌入式，放在定模一侧，主要是从节省优质模具钢材料、方便热处理、方便日后的更换维修等方面考虑的。（凹模镶块的尺寸大小设计除了要考虑壁厚的刚度和强度的校核外，还要留有足够的冷却水道位置，小型模具单看刚度就可以了，刚度合适强度也会合适的。（2）型芯设计型芯结构设计应采用组合式，可节省贵重模具钢，减少加工工作量。成型塑件的15孔的型芯装在定模板上，方便型芯的制作、塑件的飞边去除。3导向定位机构设计由于塑件基本对称且无单向侧压力，所以采用直导柱导向便可满足合模导向及模后的定位。且导柱要比型芯高出至少68。4推出机构设计根据塑件的形状特点，且外观无特殊要求，所以其推出机构可采用推杆推出，推杆稚出机构较为简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件内部型腔上留下顶出痕迹，但不会影响塑件的外观，且本塑件外观无特殊的要求，因此可采用推杆推出机构。5冷却系统设计采用冷却水冷却，水道开设时避开安装在定模板上的小型心及侧向抽芯滑快。6.抽芯机构的确定塑件一侧有个矩形孔，采用应用最为广泛的弹簧侧向抽芯机构，结构简单、制造方便，动作可靠。五主要成型零部件的设计计算1成型零件的成型尺寸该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算，查有关手册得ABS的收缩率为0.4%0.7%，故平均收缩率S=(0.4+0.7)%/2=0.55%=0.0055，根据塑件尺寸公差要求，模具制造公差取=/3，成型零件尺寸计算见下表类别模具零件名称塑件尺寸计算公式工作尺寸型腔计算定模镶件85Lm=(Ls+LsScp)84.71820Hm=(Hs+HsScp)19.681大型芯83lm=(lslsScp)83.607型芯计算8182.19617hm=(hshsScp+) 17.4822hm=(hshsScp)2.279小型芯15lm=(lslsScp)15.368侧型芯44.17212lm=(lslsScp)12.401中心距计算局部镶块100.24Cm=(1Scp)Cs10.0550.08250.2525.1380.083小型芯42.50.5042.7340.1672模具型腔壁厚的确定塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应有足够的强度和刚度，由于该塑件比较小,采用整体矩形型腔强度计算公式来确定型腔侧壁厚S和型腔底板厚度T,如图所示l型腔短边长度，l=85mm,b矩形型腔短边长度，b=85mm, h-型腔的深度，h=20mm,T-型腔底板厚度，mm；S-型腔侧壁厚度，mm；L-模板的长边厚度，mm；B-模板的短边长度，mm（1）型腔侧壁厚度S的计算 按强度条件计算(因为是小型塑件，所以只校合强度就可以了)：S=11.14mm式中 P 型腔内最大熔体压力，可取注射压力的25%50%,P取28Mpa； h 型腔深度，h=20mm; W 抗弯截面系数，由h/l决定；查相关表得，W=0.108 a 矩形型腔的边长比，a=b/l=85/85=1 模具强度计算许用应力，一般中碳钢=160Mpa;预硬化塑料模具钢=300Mpa。(2)型腔底板厚度T的计算 按强度条件计算T=14.41mm式中 P 型腔内最大熔体压力，可取注射压力的25%50%,P取28Mpa 由垫块之间距离和型腔短边长l/b所决定的系数，查相关表得，=0.3078 b 矩形型腔短边长度，b=85mm 模具强度计算许用应力，一般中碳钢=160Mpa;预硬化塑料模具钢=300Mpa。根据以上强度的计算，得出型腔的壁厚要求为：型腔侧壁厚度S11.14mm；型腔底板厚度T14.41mm。3.抽芯机构的设计计算（1）抽芯距S的计算S=h+(23)=2+3=5mm式中 h侧型芯成型部分高度，为2mm。（2）抽芯力的计算Fc=Chp(COSSIN)=47.1210(0.2COS0-SIN0)=188.4N式中 C侧型芯成型部分截面平均周长，L=d=3.1415=47.1mm； h侧型芯成型部分高度，为2mm； p塑件对型芯单位面积上的包紧力，一般内冷却塑件为812Mpa,取10MPa； 塑件对模具钢的摩擦系数，为0.10.3，取0.2； 侧型芯的脱模斜度和倾斜角，该塑件为0。（3）确定滑块上的弹簧查相关资料书知道。0.7x8x30的弹力，性能符合要求。（4）确定楔紧块的由于滑块移动方向与合模方向垂直， =18 4.推出机构的设计采用推杆推出机构，由于该塑件的脱模力不是很大，推杆的布置空间足够，所以无须用繁琐的计算方法确定推杆的尺寸大小，可以根据经验选取d=8mm的国际推杆（GB/T4169.1-1984），主要保证推杆推出距离略大于型芯的突出长度23mm，即推出距离大于20mm。 5.标准模架的确定综合考虑本塑件采用一模两腔平衡布置，侧浇口一次分型结构，型腔的壁厚要求、塑件尺寸大小、侧向抽芯结构、冷却水道的布置等多项因素，估算型腔模板的概略尺寸，查相关表选取标准模板的尺寸为250mm400mm50mm选用A2标准模架，标记为：A2160315-45Z1 GB/T12556.11990。六成型设备的校核计算1注射机注射压力的校核由注射成型工艺参数可知，注射压力为：60-80Mpa而注射机的最大压力为119Mpa，因此，XS-ZY-125型注射机的注射压力满足使用要求。2最大注射量的校核所谓最大注射量是指在对空注射时，螺杆或柱塞做一次最大行程的移动所能达到的注射量。根据经验，在设计注射模具是，塑件和浇注系统凝料量不能超过注射机最大注射量的80，即nm+m1kmp式中 n型腔数量，n=2； m单个塑件所用的塑料量，m=30.8g； m1浇注系统凝料所用的塑料量，m1=6.16； k注射机的最大注射量的利用系数，一般取0.8； mp注射机的最大注射量，mp=125g。计算得nm+ m1=230.86.16=67.76gmp=125g。故注射机的最大注射量满足要求3锁模力的校核锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的最大夹紧力。注射机锁模力的校核关系式为 FkpA式中 F 注射机锁模力，查相关表得XS-ZY-125型螺杆注射机的锁模力为900KN； k 压力损耗系数，一般取1.11.2； P 型腔内最大熔体压力，可取注射成型压力的25%50%，p取28Mpa； A 塑件及浇注射系统在分型面上的投影面积之和，本模具A=1.510m。计算得 kpA=1.2 28101.510m10=504KNF=900KN504KN故注射机的锁模力足够，满足锁模要求。4安装尺寸的校核本模具采用的是A216031545Z1 GB/T12556.11990的标准模架，模具的外形尺寸为355mm 400mm，模具闭合高度为H=90+50+50+80=270mm,查资料得XSZY125型注射机动、定模模板最大安装尺寸420mm450mm，允许模具的最小厚度H=200mm,最大厚度H=300mm，即模具的外形尺寸不超过注射机动、定模模板最大安装尺寸，模具闭合高度满足HH H的安装条件，故该模具满足XSZY125型螺杆式注射机的安装要求。5推出机构的校核塑件实际推出距离为4420+10，满足推出距离要求。6开模行程的校核注射机的开模行程是有限的，取出制品所需的开模距必须小于注射机的最大开模距离，本模具为单分型面注射模具，XSZY125型螺杆式注射机的最大开模行程与模厚无关，校核关系式为SHH+H （510）式中 S注射机的最大开模行程，查资料得XS-ZY-125型螺杆式注射机的最大开模行程为S=300mm, H-侧抽芯的滑动距离15mm; H塑件脱模所需的推出距离，该塑件的脱模推出距离为44mm； H塑件的高度，该塑件的高度为20mm。 计算得：H+H+H+（510）=4415+2010=89mm 300mm.所以，注射机的开模行程足够大，满足要求。以上分析证明，XSZY125型螺杆式注射机能满足要求，故可以采用。根据校核结论，将XSZY125型螺杆式注射机填入塑件的成型工艺卡中。七心得体会通过这次塑料模具的设计，我对注射模有了更深刻的了解，在老师的细心指导下，和我们日日夜夜的奋战中，终于顺利完成了。通过这次实习，我在原来的理论基础上增加了不少实战性的知识，真正的把书本上的理论知识与实际操作结合起来。在设计过程中，由于涉及到很多方面的知识，比如，以前学到过的公差，CAD，CAE等课程，统统到要记起来才能继续设计，因此我又重新复习了一遍以前的知识。我们利用计算机辅助设计CAD/PROE/CAE等来进行塑料模具的设计和分析，使设计达到最佳水平，比动手画图更省时和省力，而且清晰明了，可见CAD/PROE技术在塑料模设计中已从研究阶段走上了实用阶段。对这些软件的操作，我会更深入地去了解，去学习的，它们的作用真的是太强大了。我们共设计了3周，不应该说是4周，我们拖了一周，由于是第一次设计，走了不少冤枉路，幸好老师通融，给我们多了一周时间，在这短短的4周里，我学到了很多，真正的学到了什么才是模具设计。从开始到结束，我都很认真，感觉到自己在这短短的四个星期里学完了大学里的全部课程。我们还有两个月就