毕业设计（论文）-某款吸尘器电机盖注射模设计（全套图纸）.doc

徐州工程学院毕业设计(论文)图书分类号：密 级：毕业设计(论文)基于PRO/E的某款吸尘器电机盖注射模设计THE DESIGN OF INJECTION MOULD ABOUT A KIND OF COVER OF ELECTRIC MOTOR BASED ON PRO/E学生姓名学院名称机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化指导教师2008年06月02日40徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 殷亮 导师签名： 郭华锋 日期 2008 年 6 月 2 日 日期： 2008 年 6 月2 日摘要随着科技的发展脚步越来越快，模具的时代也随之来临。现代工业产品中的零部件，广泛采用了注塑成型、冷冲压、成型锻造、压铸成型等成型加工工艺来生产，而注射成型是热塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次性成型形状复杂的精密塑件。电器的快速发展要求电器外壳形状快速更新。本设计是关于一款电机盖的注塑模设计，在对零件结构进行工艺分析之后，利用PRO/E完成分型面的确定、浇注系统的设计、注射机的选择、成型零部件尺寸的计算，此模具采用侧浇口，利用直导柱导向，推杆顶料，同时对模具中的相关零件的材料进行选择。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠。然后对模具结构与注射机的匹配进行校核，并使用AutoCAD绘制了一套模具装配图和零件图。 关键词 注塑成型；模具设计；PRO/E；分型面AbstractThe mold time is arriving when the development of electrical equipment is more and more fast. About Modern industry components，the injection molding、the cold stamping、forging and casting are used widely. The injection molding is one of the extensive methods，we can product precise components of complex shape with this method. The fast development of the technical industry requests the cover of the electrical equipment renew continually. This design is an injection mould of electrical cover, after the analysis to the components structure. We may know where the mouldjiont by the PRO/E software, we also finish the design of the casting system and the election of injection machine so on. We also have calculated the size of the important part. Then we use a side gate, the straight guide pillar guidance, ejector beam; also we can finish the choice to the material of mold. So the structure may guarantee the mold work utilization to be reliable. And we should carry on the examination to the mold structure and the injection machine match。Finally we must draw up a set of mold assembly drawing and the detail drawing with AutoCAD. Keywords: injection molding mould design PRO/E mouldjoint 目 录1 绪论11.1 模具工业在国民经济中的地位11.2 各种模具的分类和占有量11.3 我国模具工业的现状21.4模具加工过程及趋势的相关介绍22塑料件的设计52.1 功能设计52.2 材料选择52.2.1 塑料的简单介绍52.3 塑件设计82.3.1 脱模斜度93 确定模具的结构形式103.1 分型面的确定103.2 型腔数目和排列方式的确定113.2.1 型腔数目的确定113.2.2 型腔排列方式的确定123.3 注塑机的选择133.3.1 注塑成型工艺简介133.3.2 注塑成型工艺条件133.3.3 注塑机的选择153.3.4 注塑机基本参数163.3.5 选择注塑机183.3.6 注射机的校核194 浇注系统设计204.1 主流道214.2 分流道224.3 冷料穴234.4 浇口235 成型零件的设计及计算245.1 凹模的设计245.2 凸模的设计246 模架的确定256.1 基本模架的示意图256.2 模板尺寸的确定256.3 注塑机校核266.3.1 喷嘴尺寸校核266.3.2 定位圈尺寸校核266.3.3 模具外形尺寸校核266.3.4 模具厚度校核266.3.5 模具安装尺寸校核276.3.6 开模行程校核277 排气及脱模机构的设计287.1 排气系统设计287.1.1 排气设计原则287.1.2 推杆、镶件排气功能的证明287.2 脱模机构的设计297.2.1 脱模力的计算297.2.2 推杆脱模机构308 冷却系统的设计338.1 冷却系统的作用338.2 冷却系统的效率338.3 冷却水管与模具的连接359 模具总装3D显示36结 论37致 谢38参考文献39附 录401 绪论1.1 模具工业在国民经济中的地位模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60%90%的产品的零件，组件和部件的生产加工。模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80%的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。1.2 各种模具的分类和占有量模具主要类型有：冲模锻摸、塑料模、压铸模、粉末冶金模、玻璃模、橡胶模、陶瓷模等。除部分冲模以外的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具型腔是材料成型。（1）冲模：冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。冲模占模具总数的50%以上。按工艺性质的不同，冲模可分为落料模、冲孔模、切口模、切边模、弯曲模、卷边模、拉深模、校平模、翻孔模、翻边模、缩口模、压印模、胀形模。按组合工序不同，冲模分为单工序模、复合模、连续模。（2）锻模：锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模、螺旋压力机锻模、热模锻压力锻模、平锻机用锻模、水压机用锻模、高速锤用锻模、摆动碾压机用锻模、辊锻机用锻模、楔横轧机用锻模等。按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具、挤压模具、精锻模具、等温模具、超塑性模具等。（3）塑料模：塑料模是塑料成型的工艺装备。塑料模约占模具总数的35%，而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模、挤塑模、注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。（4）压铸模：压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。压铸模约占模具总数的6%。（5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模有：压模、精整模、复压模、热压模、粉浆浇注模、松装烧结模等。模具所涉及的工艺繁多，包括机械设计制造、塑料、橡胶加工、金属材料、铸造（凝固理论）、塑性加工、玻璃等诸多学科和行业，是一个多学科的综合，其复杂程度显而易见。1.3 我国模具工业的现状自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260270亿元人民币。今后预计每年仍会以10%15%的速度快速增长。目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业、合资企业、独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。其中，冲压模具约占50%（中国台湾：40%），塑料模具约占33%（中国台湾：48%），压铸模具约占6%（中国台湾：5%），其他各类模具约占11%（中国台湾：7%）。中国台湾模具产业的成长，分为萌芽期（19611981），成长期（19811991），成熟期（19912001）三个阶段。萌芽期，工业产品生产设备与技术的不断改进。由于纺织，电子，电气，电机和机械业等产品外销表现畅旺，连带使得模具制造，维修业者和周边厂商（如热处理产业等）逐年增加。在此阶段的模具包括：一般民生用品模具，铸造用模具，锻造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡胶模具等。1981年1991年是台湾模具产业发展最为迅速且高度成长的时期。有鉴于模具产业对工业发展的重要性日益彰显，自1982年起，台湾地区就将模具产业纳入“策略性工业适用范围”，大力推动模具工业的发展，以配合相关工业产品的外销策略，全力发展整体经济。随着民生工业，机械五金业，汽机车及家电业发展，冲压模具与塑料模具，逐渐形成台湾模具工业两大主流。从1985年起，模具产业已在推行计算机辅助模具设计和制造等CAD/CAM技术，所以台湾模具业接触CAD/CAM/CAE/CAT技术的时间相当早。成熟期，在国际化，自由化和国际分工的潮流下，1994年，1998年，由台湾地区政府委托金属中心执行“工业用模具技术研究与发展五年计划”与“工业用模具技术应用与发展计划”，以协助业界突破发展瓶颈，并支持产业升级，朝向开发高附加值与进口依赖高的模具。1997年11月间台湾凭借模具产业的实力，获得世界模具协会（ISTMA）认同获准入会，正式成为世界模具协会会员。整体而言，台湾模具产业在这一阶段的发展，随着机械性能，加工技术，检测能力的提升，以及计算机辅助设计，台湾模具厂商供应对象已由传统的民用家电，五金业和汽机车运输工具业，提升到计算机与电子，通信与光电等精密模具，并发展出汽机车用大型钣金冲压，大型塑料射出及精密锻造等模具。1.4 模具的加工过程以及趋势的相关介绍模具具有结构复杂、型面复杂、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特点。应用数控加工进行模具的制造可以大幅提高加工精度，减少人工操作，提高加工效率，缩短模具制造周期。同时，模具的数控加工具有一定典型性，并比普通产品的数控加工有更高的要求。在模具的加工中，各种数控加工均有用到，应用最多的是数控铣及加工中心，数控线切割加工与数控电火花加工在模具数控加工中的应用也非常普遍，线切割主要应用在各种直壁的模具加工，如冲压加工中的凹凸模，注塑模中的镶块、滑块，电火花加 工用的电极等。对于硬度很高的模具零件，采用机加工办法无法加工，大多采用电火花加工，另外对于模具型腔的尖角、深腔部位、窄槽等也使用电火花加工。而数控车床主要用于加工模具杆类标准件，以及回转体的模具型腔或型芯，如瓶体、盆类的注塑模具，轴类、盘类零件的锻模。在模具加工中，数控钻床的应用也可以起到提高加工精度和缩短加工周期的作用。模具应用广泛，现代制造业中的产品构件成形加工，几乎都需要使用模具来完成。因此，凡制造业发达的国家，模具市场均极为广阔；凡模具发达国家，制造业也必定很发达和繁荣，也必定拥有国内、国外两个市场。所以，模具产业是国家高新技术产业的重要组成部分，是重要的、宝贵的技术资源。优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趋于智能化，提高型件成形加工工艺和模具标准化水平，提高模具制造精度与质量，降低型件表面研磨、抛光作业量和制造周期；研究、应用针对各种类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料，以提高模具使用性能；为适应市场多样化和新产品试制，应用快速原型制造技术和快速制模技术，以快速制造成型冲模、塑料注射模或压铸模等，应当是未来520年的模具生产技术的发展趋势。2 注塑件的设计2.1 功能设计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。该塑件为吸尘器上的电机盖，承受外力的几率不大，如冲击载荷，振动，摩擦等情况比较少；塑件的工作温度会随电机的工作时间的加长而升高，这使得在材料选择时对热变形温度，脆化温度，分解温度的要求提高；在材料的选择时要综合各种因素；此外，塑料都会老化，作为一种时尚生活家电产品，还要考虑到材料的光氧化等问题。2.2 材料选择2.2.1 塑料的简单介绍一般塑料内大合成树脂的质量分数为40%到100%；透明塑料的合成树脂为100%，它不允许渗进其他颜色和其他成分；而其他塑料大多数要加入辅助材料，如增塑剂、发泡剂、填充剂（如滑石粉）、稳定剂、润滑剂、着色剂、增强材料（如玻璃纤维）等。加入辅助材料是为了改善塑料的性能、节约昂贵的塑料。正像在水泥中加入石子和沙子一样，水泥石粘合剂，而沙子和石子石桥填充作用。树脂成分为天然树脂和人工合成树脂。天然树脂如：橡胶、树脂油（桐油、蓖麻油等）和树脂油漆（俗称国漆）。橡胶、国漆是在橡胶树或漆树皮上用刀割几道斜口，在斜口下端用容器接住刀口内留下的胶脂，在经过人工提炼而成的。人工合成树脂主要是从石油中提炼出来的多化学元素聚合而成。塑料的主要成分是C，H，N等源自的聚合物，像PA，PC，POM等塑料内含有O原子。他们相对原子质量一般低于，也叫做大分子物质，是将低分子物质经聚合反应而成。像化学肥料那样，送进去的是煤炭、水，输出的是白色的碳酸氢铵一类的化肥。我们知道物质是由分子构成，分子又是有许多原子构成的，在相同体积的情况下，有的密度大，有的密度小。在标准大气压、温度的条件下：水的密度为1.00，铝的密度为2.70。而在常温下塑料的密度大多数为1.01.4，经过发泡的塑料（如电器产品的防振包装垫）密度只有0.010.4。当我们用刀切开发泡塑料，就会看到里面有许多小气孔，所以体积很大的发泡塑料重量且很轻。通常，选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求，以及原材料厂家提供的材料性能数据.该塑件对材料的要求是电绝缘性，成型难易和经济性问题，以下是几种常用材料的性能对比，如表2-1所示。1表2-1 材料的特性材料性能塑料名称聚酰胺6或尼龙6(PA6)聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)聚苯乙烯(PS)聚碳酸酯(PC)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）拉伸强度/MPa725551.966723562弯曲强度/MPa120851109511369断裂伸长率/%70200300280100360洛氏硬度（M）1147211582109热变形温度/951628513486体积电阻率/cm1015210102.1101010吸水率%30.090.050.131.19线膨胀系数8.39.287.28氧指数（OI）17212024.918流动性较好较好较好一般一般价格（元/吨）15000160001200350009800和机械加工一样要考虑到加工工艺问题，模具成型也要考虑到材料的注塑特性，在各特点都相差无几的情况下，好的成型特性是选择材料的主要标准，以下是三种材料的性能和成型特性比较，如表2-2所示。1表2-2 材料的性能和成型特性比较塑料品种性 能 特 点成 型 特 点主要用途聚苯乙烯(PS)透明性好，电性能好，抗拉强度高，耐磨性好，质脆，抗冲击强度差，化学稳定性教好成型性能好，成型前可不干燥，但注射时应防止溢料，制品易产生内应力，易开裂装饰制品，仪表壳，绝缘零件，容器，泡沫塑料，日用品等聚碳酸酯(PC) 透光率较高，介电性能好，吸水性小，力学性能好，抗冲击，抗蠕变性能突出，但耐磨性差，不耐碱，酮，酯耐寒性好，熔融温度高，黏性大，成型前需干燥，易产生残余应力，甚至裂纹，质硬，易损模具，使用性能好在机械上做齿轮，凸轮，蜗轮，滑轮等，电机电子产品零件，光学零件等续表2-2聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)PBT 是最坚韧的工程热塑材料之一，它是半结晶材料，有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘特性和热稳定性。PBT 吸湿特性很弱。由于 PBT 的结晶速度很高，因此它的粘性很低，塑件加工的周期时间一般也较低。这种材料在高温下很容易水解，因此加工前的干燥处理是很重要的家用器具（食品加工刀片、真空吸尘器元件、电风扇、头发干燥机壳体、咖啡器皿等），电器元件（开关、电机壳、保险丝盒、计算机键盘按键等），汽车工业（散热器格窗、车身嵌板、车轮盖、门窗部件等）。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）具有良好的综合性能，既高的冲击韧性和良好的机械性能，优良的耐热、耐油性能和化学稳定性，尺寸稳定、易机械加工，表面还可镀金属，电性能良好干燥处理： ABS 材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为 8090C下最少干燥 2 小时。材料温度应保证小于 0.1% 。作一般结构或耐磨受力传动零件和耐腐蚀设备，用ABS可制成泡沫夹层板可作小轿车车身，电话机把手，电脑显示器外壳，电视机外壳等等.以上的性能分析对比中看出，在电阻率方面几种材料相差不大，所以价格上是需要考虑的，我们主要要求是价格和电阻率，其它如拉伸强度，断裂伸长率，耐磨，隔热性等也是重要的指标(这由塑件的工作环境决定)，最终选定丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），它所拥有的特性符合我们的塑件要求。1表2-3 塑料材料应用与特性材料名称典型应用范围注塑模工艺条件化学和物理特性丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）ABS属于工程塑料，常用电器的外壳，如电脑显示器外壳，电话把手按钮等干燥处理：这种材料在高温下很容易水解，因此加工前的干燥处理是很重要的。建议在空气中的干燥条件为120C，68小时，或者150C，24小时。湿度0.03必须小于%。如果用吸湿干燥器干燥，建议条件为150C，2.5小时。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。续表2-3材料名称典型应用范围注塑模工艺条件化学和物理特性丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）熔化温度：225275C，建议温度：250C。模具温度：对于未增强型的材料为4060C。要很好地设计模具的冷却腔道以减小塑件的弯曲。热量的散失一定要快而均匀。建议模具冷却腔道的直径为12mm。注射压力：中等（最大到1500bar）。注射速度：应使用尽可能快的注射速度（因为PBT的凝固很快）。流道和浇口：建议使用圆形流道以增加压力的传递（经验公式：流道直径=塑件厚度+1.5mm）。可以使用各种型式的浇口。也可以使用热流道，但要注意防止材料的渗漏和降解。浇口直径应该在0.81.0t之间，这里t是塑件厚度。ABS工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好。ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 ABS工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。2.3 塑件设计该零件应经在工厂生产，其产品已经上市销售，零件外形及其基本尺寸如图2-1所示。图2-1 塑件基本外形尺寸 2.3.1 脱模斜度由于塑件成型时冷却过程中产生收缩，使其紧箍在凸模或型芯上，为了便于脱模，防止因脱模力过大而拉坏塑件或使其表面受损，与脱模方向平行的塑件内，外表面都应具有合理的斜度.以下是ABS模斜度推荐值:制件外表面 制件内表面351.35 301图2-2为在PRO/E环境下分析得到的塑件的脱模斜度为3。图2-2 塑件的脱模斜度塑件上其它的特征还有如孔，螺纹，嵌件，铰链，文字和花纹等，各个特征都有其设计原则和特殊功能，因为该塑件没有涉及，所以就不一一介绍。3 确定模具的结构形式3.1分型面的确定分型面为动模与定模的分界面，是取出塑件或浇注系统凝料的面.它的合理选择是塑件能完好成型的条件，不仅关系到塑件的脱模，而且涉及摸具结构与制造成本. 合理的分型面不但能满足制品各方面的性能要求 ，而且使模具结构简单，成本亦会令人满意.选择分型面时有下面一些原则可以遵循:（1）便于塑件脱模；（2）在开模时尽量使塑件留在动模；（3）外观不遭到损坏；（4）有利于排气和模具的加工方便。依据以上原则，在PRO/E中对塑件进行拔模检测，得到结果见图3-1。图3.1 基于PRO/E的拔模检测分析结果通过结果分析，可以基本确定分型面的位置。在PRO/E中针对不同的产品有不同方法来设计分型面，如复制分型面，裙边曲面，主要视塑件结构难易而定。当然选取种子面复制编辑分型面的这种方法是运用最广泛的一种方法。在本设计中，由于初次接触PRO/E模具模块，以及对基于PRO/E的模具设计较陌生，故采用复制分型面的方法，成功分模后的分型面见图3-2。图3-2 复制方法设计的分型面3.2 型腔数目和排列方式的确定3.2.1 型腔数目的确定注塑模的型腔数目，可以是一模一腔，也可以是一模多腔，在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素：（1）塑件的尺寸精度：塑件的精度较高时尽量采取一模一腔，型腔越多，精度也相对降低。这不仅由于型腔加工精度产差，也由于熔体在模具内流动不均所致。（2）模具制造成本：多腔模比单腔模的难度大；（3）注塑成型的生产效益：如果生产批量不大，并且交货期限较宽，尽量采用一模一腔，依据经验推算，生产批量在10000件以下，采用一模一腔是最佳的选择；（4）模具制造难度：多腔模高于单腔模，但不是简单的倍数关系。单从塑件成本中所占的费用比例来看比单腔模低。在具体确定模具型腔数目的时候，有多种计算公式，现根据注塑机的最大注射量确定型腔数目，见式(3.1)。 式(3.1)式中:n为型腔数目；G为注塑机的最大注射量；为单个制品的质量；为浇注系统的质量。根据上式，拟选用注塑机的最大注射量为500g，在PRO/E环境分析得到塑件的质量属性约为360g（），由于塑件较小，拟取浇注系统的质量为塑件质量的10%。代入上式为：此时，取n值为1，得到的型腔数目为1。3.2.2 型腔排列方式的确定型腔排列方式可以分为平衡式和非平衡式，平衡式可以保证各型腔同时充满塑料，非平衡式浇注时则不能同时使各型腔充满塑料，为此应修正进料口厚度或者长度，对远离浇口的型腔填充慢，注入塑料量少，则应该增大进料口的厚度或减少进料口的长度，以使各型腔同时充满。基于数字化处理数据时，可以较为方便的将各种不平衡因素综合考虑，优化设计方案，最大程度的使产品达到设计目标。但是电机盖这个塑件是一腔所以不考虑型腔的排列方式。3.3 注塑机的选择3.3.1 注塑成型工艺简介注塑成型是利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状成型物料从注塑机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流状态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段时间的保压冷却以后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制件。一般分为三个阶段的工作。 图3-6 注塑成型压力时间曲线（1）塑料原料的选择利用；成型前应对原料的外观色泽、颗粒情况，有无杂质等进行检验，并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标。对于吸湿性强的塑料，应根据注射成型工艺允许的含水量进行适当的预热干燥，若有嵌件，还要知道嵌件的热膨胀系数，对模具进行适当的预热，以避免收缩应力和裂纹，有的塑料制品还需要选用脱模剂，以利于脱模。（2）融体注射；塑料在料筒内经过加热达到流动状态后，进入模腔内的流动可分为注射，保压，倒流和冷却四个阶段，注塑过程可以用如图所示3.6所示。图中T0代表螺杆或柱塞开始注射熔体的时刻；当模腔充满熔体（T=T1）时，熔体压力迅速上升，达到最大值P0。从时间T1到T2，塑料仍处于螺杆（或柱塞）的压力下，熔体会继续流入模腔内以弥补因冷却收缩而产生的空隙。由于塑料仍在流动，而温度又在不断下降，定向分子（分子链的一端在模腔壁固化，另一端沿流动方向排列）容易被凝结，所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段。这一阶段的时间越长，分子定向的程度越高。从螺杆开始后退到结束（时间从T2到T3），由于模腔内的压力比流道内高，会发生熔体倒流，从而使模腔内的压力迅速下降。倒流一直进行到浇口处熔体凝结时为止。其中，塑料凝结时的压力和温度是决定塑料制件平均收缩率的重要因素。（3）保压、冷却；使融化的塑胶在模具型腔内经过保压、冷却、定型称为分子结构致密的塑胶产品。注意冷却过程在保压过程中就完成了，冷却后就可以开模取出塑件了。（4）出模塑件的后处理；由于成型过程中塑料熔体在温度和压力下的变形流动非常复杂，再加上流动前塑化不均匀以及充模后冷却速度不同，制件内经常出现不均匀的结晶、取向和收缩，导致制件内产生相应的结晶、取向和收缩应力，脱模后除引起时效变形外，还会使制件的力学性能，光学性能及表观质量变坏，严重时会开裂。故有的塑件需要进行后处理，常用的后处理方法有退火和调湿两种。退火是为了消除或降低制件成型后的残余应力，此外，退火还可以对制件进行解除取向，并降低制件硬度和提高韧性，温度一般在塑件使用温度以上的1020度至热变形温度以下1020度之间；调湿处理是一种调整制件含水量的后处理工序，主要用于吸湿性很强、而且又容易氧化的聚酰胺等塑料制件.调湿处理所用的加热介质一般为沸水或醋酸钾溶液（沸点为121，加热温度为100121，保温时间与制件厚度有关，通常取29小时。3.3.2 注塑成型工艺条件1）温度；注塑成型过程中需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。喷嘴温度通常略微低于料筒的最高温度，以防止熔料在直通式喷嘴口发生“流涎现象”；模具温度一般通过冷却系统来控制；为了保证制件有较高的形状和尺寸精度，应避免制件脱模后发生较大的翘曲变形，模具温度必须低于塑料的热变形温度。PBT料与温度的经验数据如表3-1所示。2表3-1 温度的经验数据料筒温度 /喷嘴温度/模具温度/热变形温度 /后段中段前段1.82MPA 0.45MPA1502101702302252752504060662）压力；注射成型过程中的压力包括注射压力，保压力和背压力。注射压力用以克服熔体从料筒向型腔流动的阻力，提供充模速度及对熔料进行压实等。保压力的大小取决于模具对熔体的静水压力，与制件的形状，壁厚及材料有关。对于像PS流动性好的料，保压力应该小些，以避免产生飞边，保压力可取略低于注射压力。背压力是指注塑机螺杆顶部的熔体在螺杆转动后退时所受到的压力，背压力除了可驱除物料中的空气，提高熔体密实程度之外，还可以使熔体内压力增大，螺杆后退速度减小，塑化时的剪切作用增强，摩擦热量增大，塑化效果提高，根据生产经验，背压的使用范围约为3.427.5MPA。3）时间；完成一次注塑成型过程所需要的时间称为成型周期。包括注射时间，保压时间，冷却时间，其他时间（开模，脱模，涂脱磨剂，安放嵌件和闭模等），在保证塑件质量的前提下尽量减小成型周期的各段时间，以提高生产率，其中，最重要的是注射时间和冷却时间，在实际生产中注射时间一般为35秒，保压时间一般为20120秒，冷却时间一般为30120秒（这三个时间都是根据塑件的质量来决定的，质量越大则相应的时间越长）。确定成型周期的经验数值如表3-2所示。2表3-2 成型周期与壁厚关系制件壁厚 /mm成型周期 / s制件壁厚 / mm成型周期 / s0.5102.5351.0153.0451.5223.5652.0284.085经过上面的经验数据和推荐值，可以初步确定成型工艺参数，因为各个推荐值有差别，而且有的与实际注塑成型时的参数设置也不一致，结合两者的合理因素，初定制品成型工艺参数如表3-3所示。2表3-3 制品成型工艺参数初步确定特性内容特性内容注塑机类型螺杆式螺杆转速（r/min）48喷嘴形式直通式模具温度50喷嘴温度()250后段温度()150210中段温度()170230前段温度()225275注射压力MPa296保压力MPa80注射时间s0.5保压时间 s2冷却时间s5其他时间s2.5成型周期s30成型收缩(%)2.0干燥温度()120150干燥时间()283.3.3 注塑机的选择注塑机的发展更新速度很快，同时也变的更加精密，对于压力、时间、温度等有很好的控制。而温度、压力、温度等重要参数都是衡量注塑机质量的重要标准，因为它对成型塑件外观质量有直接影响。目前注塑机加工的塑料量是塑料产量的30%；注塑机的产量占整个塑料机械产量的50%.卧式注塑机已经成为塑料成型设备制造业中增长最快，产量最多的机种之一。注塑机的分类方式很多，但一般常用的说法有两种:（1）按设备外形特征分类:卧式，立式，直角式，多工位注塑机等。（2）按加工能力分类:超小型，小型，中型，大型和超大型注塑机。此外还有按用途分类和按合模装置的特征分类，但在一般加工场所是不容易件到的。现在厂商所产的注射机有三种类型，即立式、卧式、直角式注射机。立式和卧式是最常用的，而直角式由于运用的局限性而使用的不如前两者那么广泛。卧式注塑机由于它的固定方式可以决定它能注塑更多样的产品。我们日常所使用的小到牙刷、梳子，打到轮胎、塑料花盆、电脑外壳等都是采用卧式注塑机来生产的，如果这些塑件尤其是大型塑件采用立式或者直角式生产，不仅要考虑立式注塑机能否正常安置，而且更重要的是立式和直角式注塑机对于取出塑件不如卧式注塑机那样方便，对生产速率有很大影响。但是立式和卧式注塑机生产小型盖类塑件还是比较方便的。总之各种注塑机都还是有自己独特用途的。立式和卧式注射机的结构特征及应用见表3-4。3表3-4 注射机结构特点注射机结构形式简图结构特点适用范围立式注射机1 注射装置 2定模3动模 4锁模装置注射装置及定模安装在机床上半部，锁模装置及动模顶出机构安装在下部，互成竖立一线排列。其注射装置一般为柱塞式锁模机构为液压机械式。适宜加工中小型塑件及两次进行双色注塑加工的双色件和镶件比较多的塑件。续表3-4注射机结构形式简图结构特点适用范围卧式注射机1锁模装置 2动模3定模 4注射装置注射装置与定模固定板为一侧，顶出机构及动模固定板为一侧互为横卧一线排列。注射装置及螺杆推动，进行液压锁模。适应于各种塑件注塑成型，是目前使用最多的注射机。3.3.4 注塑机基本参数注塑机的主要参数有公称注射量、注射压力注射速度、塑化能力、锁模力、合模装置的基本尺寸、开合模速度、空循环时间等.这些参数是设计，制造，购买和使用注塑机的主要依据。(1)温度：注射温度应比熔点温度高出4050，但必须塑料的分解汽化温度。温度过高，塑料易老化，产品容易缩水变形，冷却时间需要延长，一般ABS、AS、PS、PP之类的塑料，其模具温度应控制在3040；PC、PMMA塑料，模具不但不能冷却，反而需要加热。(2)注射压力：为了克服熔料流经喷嘴，浇道和型腔时的流动阻力，螺杆(或柱塞)对熔料必须施加足够的压力，我们将这种压力称为注射压力。(3)注射速率：为了使熔料及时充满型腔，除了必须有足够的注射压力外，熔料还必须有一定的流动速率，描述这一参数的为注射速率或注射时间或注射速度。常用的注射速率如表3-5所示。4表3-5 注射量与注射时间的关系注射量/CM125250500100010000200040006000注射速率/CM/S125200333570200089013301600注射时间/S11.251.51.7552.2533.75(4)开合模速度：为使模具闭合时平稳，以及开模，推出制件时不使塑料制件损坏，要求模板在整个行程中的速度要合理，即合模时从快到慢，开模时由慢到快再到停。(5)时间：每一段时间必须调节得当。注射、保压、预塑、冷却、开模这五个步骤之间的时间必须调整适当。时间太少会造成产品缺陷，影响产品品质；时间太长又会降低生产效率。一般大的塑料件各时间段需要的时间长，小的塑件各时间段需要的时间短。由PRO/E分析得到电机盖塑件的质量属性即体积等各参数如图3-6所示:图3-6 电机盖的质量属性3.3.5 选择注塑机（1）由公称注射量选定注射机由注射量选定注射机.由PRO/E建模分析得到塑件和流道的总体积如图3-7所示（材料密度取）: 分析结果得到根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则，见式(3.3).40.8VV 式(3.3)V=V/0.8=346/0.8=432.5cm结合上述计算，初步确定注塑机为表3-7所示，查常用注塑机技术规格和特性。5表3-7 XS-ZT-500技术参数表SYS-30SYS-20直角XS-2S-22XS-ZY-60XS-ZY-125XS-ZY-500螺杆直径/mm2822253830、42、4555、65、75最大注射量/cm330g20g30g60g125g475、665、880g注射压力/kN5002002505009003500最大注射面积13045901303201000锁模力/kN5002002505009003500最大模具厚度/mm200250180200300450最小模具厚度/mm7050607080200模板最大距离/mm-340380600950模板行程/mm-160180300300喷嘴圆弧半径/mm18-12121218喷嘴孔径3-2443、5、6、8喷嘴移动距离/mm-120210280顶出行式-四侧顶杆机械顶出中心顶杆机械顶出两侧顶杆机械顶出中心液压顶出其他-可双色注射-3.3.6 注射机的校核1 最大注塑量的校核为确保塑件质量，注塑模一次成型的塑件质量（包括流道凝料质量）应在公称注塑量的35%75%范围内，最大可达80%，最小不小于10%。为了保证塑件质量，充分发挥设备的能力，选择范围通常在50%80%。V=346cm；V880cm；满足要求。2 锁模力的校核在确定了型腔压力和分型面面积之后，可以按下式校核注塑机的额定锁模力，见式(3.4)。FKAP 式(3.4)350000035000003314000满足要求。式中 F注塑机额定锁模力：3500KN；K安全系数，通常取1.11.2，取K=1.2；3 注射压力的校核注射机的最大压力应大于塑件所需要的压力，见式(3.6)。5 式(3.6)式中 注射机最大注射压力(Mpa)，见表3-5 注塑成型所需的注塑压力(Mpa)，见表3-6。表3-6塑料名称注射压力/MPa塑料名称注射压力MPa低压聚乙烯60-100聚碳酸脂80-130聚丙烯70-100聚枫80-200ABS60-100尼龙670-120聚苯乙烯60-110尼龙101040-100经查表得；取145，取100，代入数值由此可见，满足要求。4 浇注系统设计注塑模的浇注系统的作用是将粘流态塑料引入模具型腔，将注塑机的压力传递到的模具型腔的各个部位，以获得组织致密的塑件产品。它由主流道、分流道、支流道、冷料穴、浇口、型腔组成。而浇注系统的形式有大水口类和细水口类。大水口类分为侧浇口和直浇口两种。细水口主要是点浇口一类的浇口。注塑过程中浇注系统向型腔中的传质，传热