风扇叶片注射模具设计毕业论文.doc

毕业论文 2010 2010 届届 风扇叶片注射模具设计风扇叶片注射模具设计 学生姓名学生姓名 莫晓斌 学学 号号 083040223 系系 别别 专专 业业 计算机辅助设计与制造 指导教师指导教师 完成日期完成日期 2010 4 25 1 毕业设计综合实践任务书毕业设计综合实践任务书 岗位名称 设备开发部 岗位职责 技术员 岗位能力要求 熟练掌握模具设计行业国家标准及试验方法 具有良好的机械设计基础 掌握 UG 三维造型软件及 AutoCAD 制图软件 课题任务名称 风扇叶片注射模具设计 本课题完成的条件 1 按照自己所学的机械基础进行设计和开发 2 实习公司的工程师和学校辅导老师的帮助下完成此设计 3 熟悉掌握模具设计的原理和关键要素 本课题任务要求 技术应用设计要求 1 熟悉模具设计的原理和过程 2 从设计实际需要出发 选择设计方案 3 制作完成整个试验机 4 撰写试验操作书一份 工艺操作技能要求 1 模具设计实现 并实际操作通过 2 企业现场设备安装 调试 维护 检测等操作实践训练 基本符合企业上岗要求 3 设计与论文相关参考文献资料 进程安排要求 1 熟悉毕业任务书要求 或根据岗位开展调研选题和查阅文献资料 2 开题 确定设计方案 并进行方案论证 3 设计计算 绘图 编制工艺 编制加工程序 生产制造 装配测试等 4 产品或设计方案 图样 的优化与改进 5 撰写毕业论文 6 指导教师的过程指导和初稿的审评 提出修改意见并反馈 7 资料整理并上交论文 制作的演示实物或图样成果 参加答辩 1 毕业设计 论文 工作进度计划表 工工 作作 进进 度度 日日 程程 安安 排排 9 9 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 2 2 0 0 1 1 0 0 2 2 0 0 3 3 0 0 4 4 序序 号号 毕毕 业业 设设 计 论计 论 文 工文 工 作作 任任 务务 月月 周周 1 12 23 34 41 12 23 34 41 12 23 34 41 12 23 34 41 12 23 34 41 12 23 34 41 12 23 34 41 12 23 34 4 1 熟悉毕业任务书要求 或根据岗位开 展调研选题和查阅文献资料 2 开题 确定设计方案 并进行方案论 证 3 设计计算 绘图 编制工艺 编制加 工程序 生产制造 装配测试等 4 产品或设计方案 图样 的优化与改 进 5撰写毕业论文 6 指导教师的过程指导和初稿的审评 提出修改意见并反馈 7 资料整理并上交论文 制作的演示实 物或图样成果 参加答辩 8 注 1 此表由导师填写 2 此表每个学生人手一份 作为毕业设计 论文 检查工作进度之依据 3 进度安排请用 一 在相应位置画出 1 毕业毕业设设计计 论文论文 开开题题报报告告 班级学号 08 计辅 2 班 083040223 姓名莫晓斌专业方向机械 课题名称风扇叶片注射模具设计 课题来源科研 工程设计 生产工艺 其它 完成课题 所需时间 同课题组 相邻课题 子课题组 情况人员 一 毕业论文选题依据 近年来 模具增长十分迅速 高效率 自动化 大型 微型 精密 高寿命的模具在整个模 具产量中所占的比重越来越大 我以模具为我论文的主题 模具是利用其特定形状去成型具有 一定的形状和尺寸制品的工具 在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具 以模具的使用 来说 模具有要求高效率 自动化操作简便等好处 以模具的制造来说 模具具有结构合理 制造容易 成本低廉等优点 现代生产中 合理的加工工艺 高效的设备 先进的模具是必不 可少是三项重要因素 尤其是模具对实现材料加工工艺要求 塑料制件的使用要求和造型设计 起着重要的作用 在加上我所学的专业课 CAD 机械制图 UG 等专业知识 我选了 风扇叶片 注射模具设计 能将我所学的运用上 二 毕业论文选题目的和意义 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具 模具的要求是 能生产 出在尺寸精度 外观 物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品 我以模具作为我论文 的主要内容选 风扇叶片注射模具设计 结合了用到了我学过的专业知识 像 CAD Por e UG 等软件 在加上一些专业知识 来说明我所学到的专业知识 三 选题的发展现状和前景展望 模具现以高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用 产品的 生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的 由于制件品种和产量需求很大 对模具也提出 了越来越高的要求 以后模具的发展会 1 向加深理论研究在模具设计中 对工艺原理的研究越 来越深入 使产品的产量和质量都得到很大的提高 2 高效率 自动化 大量采用各种高效率 自动化的模具结构 提高产品质量 提高生产率 降低成本起了很大的作用 3 大型 超小型 及高精度 研制了各种高强度 高硬度 高耐磨性能且易加工 热处理变形小 导热性优异的 制模材料 4 革新模具制造工艺 减少钳工的工作量 提高了加工精度 5 开展标准化工作 大大提高了生产模具的效率 四 本课题要完成的主要内容 300 字左右 在论文的绪论我讲述了 模具的加工工业中的地位 模具的发展趋势 设计在学习模具制 造中的作用等模具的介绍 在我的正文讲述了 闹钟后盖的模具 我描述了塑料的工艺分析 注塑设备的选择 塑料件的工艺尺寸的计算 浇注系统的设计 分型面的选择与排气系统的设 计 合模导向机构的设计 脱模机构的设计 温度调节系统的设计 模具的装配等方面的讲述 闹钟后盖的模具 结合了我们所学的 CAD UG 机械制图 机械设计等方面的专业知识 五 毕业论文提纲 2 1 注射模可行性分析 2 成型零部件设计 3 浇注系统的设计 4 脱模导向机构设计 5 分型面的设计 审批意见 指导教师 签字 年 月 日 教研室审批意见 教研室主任 签字 年 月 日 注 1 本表用于各专业教师拟订毕业论文 设计 课题和各系的毕业论文 设计 工作委员会 审核毕业论文 设计 课题的可行性用 2 如该毕业论文 设计 课题需多名学生共同完成 应在 相邻课题情况或子课题情况 栏内填写出每个学生应做的子课题情况 保证每个学生有一项相对独立的任务 3 每个毕业论文 设计 课题应填写该表一份 各系分专业整理存档 目 录 引言 1 1 注射模可行性分析 2 1 1 注射模设计的特点 2 1 2 注射模组成 2 1 3 塑料风叶设计与分析 2 1 4 注射性能分析 3 1 5 材料选择 3 1 5 1 塑料介绍 3 1 5 2 分析塑料材料 4 1 6 材料的确定 4 2 成型零部件设计 6 2 1 成型零件的结构设计 6 2 2 叶片成型设计 6 3 浇注系统的设计 7 3 1 浇注系统的功用和设计要求 8 3 2 主流道设计 8 3 2 1 主流道的作用 8 3 2 2 主流道设计要点 9 3 2 3 浇口套的结构形式 9 3 2 4 浇口套材料及尺寸 9 4 脱模导向机构设计 12 4 1 合模导向机构的设计 12 4 2 塑件脱模的机构设计 13 5 分型面的设计 13 5 1 选择分型面基本原则 13 5 2 风扇分型面的选择 14 结论 15 致谢 15 参考资料 15 毕业设计 论文 进程检查评议表 17 毕业设计 论文 答辩记录表 18 毕业设计 论文 成绩考评表 19 1 风扇叶片注射设计风扇叶片注射设计 学号 083040223 莫晓斌 指导教师 摘摘 要 要 近年来 模具增长十分迅速 高效率 自动化 大型 微型 精密 高寿命的模具 在整个模具产量中所占的比重越来越大 从模具设计和制造角度来看 模具的发展趋势可分 为以下几个方面 加深理论研究 在模具设计中 对工艺原理的研究越来越深入 模具设计 已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展 使得产品的产量和质量都得到很大的 提高 高效率 自动化 大量采用各种高效率 自动化的模具结构 高速自动化的成型机械 配合以先进的模具 对提高产品质量 提高生产率 降低成本起了很大的作用 大型 超小 型及高精度 由于产品应用的扩大 于是出现了各种大型 精密和高寿命的成型模具 为了 满足这些要求 研制了各种高强度 高硬度 高耐磨性能且易加工 热处理变形小 导热性 优异的制模材料 革新模具制造工艺 在模具制造工艺上 为缩短模具的制造周期 减少钳 工的工作量 在模具加工工艺上作了很大的改进 特别是异形型腔的加工 采用了各种先进 的机床 这不仅大大提高了机械加工的比重 而且提高了加工精度 标准化 开展标准化工 作 不仅大大提高了生产模具的效率 而且改善了质量 降低了成本 关键词关键词 工艺 设计 注塑 引言引言 模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具 在各种材料加工工业 中广泛的使用着各种模具 例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具 金属压力加工使用的 锻压模具 冷压模具等各种模具 对模具的全面要求是 能生产出在尺寸精度 外观 物理性能等各方面都满足使用要求 的公有制制品 以模具使用的角度 要求高效率 自动化操作简便 从模具制造的角度 要 求结构合理 制造容易 成本低廉 模具影响着制品的质量 首先 模具型腔的形状 尺寸 表面光洁度 分型面 进浇口 和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能 机械性能 电性能 内应力大小 各向同性性 外观质量 表面光洁度 气泡 凹痕 烧焦 银纹等都 有十分重要的影响 其次 在加工过程中 模具结构对操作难以程度影响很大 在大批量生 产塑料制品时 应尽量减少开模 合模的过程和取制件过程中的手工劳动 为此 常采用自 动开合模自动顶出机构 在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落 另外模具对制 品的成本也有影响 当批量不大时 模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大 这时 应尽可能的采用结构合理而简单的模具 以降低成本 现代生产中 合理的加工工艺 高效的设备 先进的模具是必不可少是三项重要因素 尤其是模具对实现材料加工工艺要求 塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用 高 效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用 产品的生产和更新都 是以模具的制造和更新为前提的 由于制件品种和产量需求很大 对模具也提出了越来越高 的要求 因此促进模具的不断向前发展 2 1 1 注射模可行性分析注射模可行性分析 1 11 1 注射模设计的特点注射模设计的特点 塑料注射模塑能一次性地成型形状复杂 尺寸精确或嵌件的塑料制品 在注射模设计 时 必须充分注意以下三个特点 1 塑料熔体大多属于假塑料液体 能剪切变稀 它的流动性依赖于物料品种 剪切 速率 温度和压力 因此须按其流变特性来设计浇注系统 并校验型腔压力及锁模力 2 视注射模为承受很高型腔压力的耐压容器 应在正确估算模具型腔压力的基础上 进行模具的结构设计 为保证模具的闭合 成型 开模 脱模和侧抽芯的可靠进行 模具 零件和塑件的刚度与强度等力学问题必须充分考虑 3 在整个成型周期中 塑件 模具 环境组成了一个动态的热平衡系统 将塑件和 金属模的传热学原理应用于模具的温度调节系统的设计 以确保制品质量和最佳经济指标 的实现 1 21 2 注射模组成注射模组成 凡是注射模 均可分为动模和定模两大部件 注射充模时动模和定模闭合 构成型腔 和浇注系统 开模时定模和动模分离 取出制件 定模安装在注射机的固定板上 动模则 安装在注射机的移动模板上 根据模具上各个零件的不同功能 可由一下个系统或机构组 成 1 31 3 塑料风叶设计与分析塑料风叶设计与分析 风叶是利用一定空间曲面的叶片 通过主体的高速旋转产生风能 以前 大都是采用 金属片材 经过模压制成风叶片 然后与风叶主体固定安装成风叶 由于模压叶片和装配 等方面的原因 往往风叶的静 动平衡难以达到设计要求 经过较长时间的 由于涂层刮 伤或脱落 以产生锈蚀 而且风叶的颜色单调 色泽不佳 不适合现代化 宾馆 大厦 等的通风排气和生活的需要 塑料风叶的优点在与 可以一次注射成型 不须装配 校正 省能省电 重量轻 惯性小 色彩丰富 色泽好 具有良好的动平衡性 塑料风叶叶片良 好的弹性 在高速旋转过程中能适度地自动调节叶片的相对位置 使叶片处于良好的平衡 状态 和装潢效果 图 1 1 塑料风叶 塑料风叶如图 1 1 所示与金属材料风叶设计有相似的一面 但差异也很大 这是塑 料本身和注射成型特点所决定的 由于风叶叶面是空间曲面 设计时应考虑模具的制造技 术和制造能力 严格说 风叶叶片的形状应根据空气动力学原理来设计 但这样设计会使 叶片形状复杂 给模具设计与制造带来困难 一般塑料风叶设计在保证一定风量情况下 3 采用简化设计风叶叶片的方法 如采用空间螺旋面 模拟曲面等 叶片的厚度应内厚外薄 逐渐过渡 以提高叶片的结构强度和刚度保证使用性能 主体部分设计要保证风叶的安装 和定位 因此中心轴设计有嵌件 并且轮毂外还设计了一个安装定位的缺口 1 41 4 注射性能分析注射性能分析 1 注射成型工艺的可行性分析 本塑件形状复杂 壁厚不均 尺寸精度要求较高 而且有较高的表面质量和尺寸稳定 性的要求 因此对模具和设备的要求也较高 2 表面粗糙度 由塑件外观可知 塑件的外表面要求较高 因此其表面粗糙度取 Ra0 4mm 而其内表 面由于是复读机的内部 为顾客视线所不及 故不影响其外观视觉质量 从简化加工工艺 和节约加工成本的角度考虑 其内表面选用的表面粗糙度为 Ra0 8mm 一般情况下 模具粗糙度低于塑件 1 2 个等级 故取型腔表面粗糙度为 Ra0 2um 而 型芯表面粗糙度为 Ra0 4um 3 尺寸精度 按 SJ1372 1978 标准 塑料件尺寸精度分为 8 级 本塑件所用材料为 AS 塑料 由此查 塑料模具设计手册可知 本塑件宜选用 5 级精度 零件具体尺寸及其公差值可详见零件图 塑件尺寸精度于模具的制造精度密切相关 尤以小型精密塑件为甚 从模具制造精度 对塑件精度的影响可知 模具制造允许误差和塑件尺寸公差之间具有对应的关系 由塑件 零件图可得 模具精度等级为 IT8 4 脱模斜度 该塑件采用的塑料是 AS 而 AS 的成型收缩率较小 0 2 0 6 而且塑件较复杂 对 型芯的包紧面积也较大 所以应取较大的脱模斜度 为保证壁厚的均匀一致 因此取塑料 件的内外表面的脱模斜度一致 再由零件设计图纸要求可知 5 5 壁厚 由图纸可知 该塑件有许多中不同的壁厚 轮毂壁较厚 风叶壁厚较薄 因此要注意风叶可能会翘曲 不能在风叶处设计推杆 6 加强筋 为了确保风扇中心嵌件与塑件外径的同轴度在外侧设计了三个加强筋 以防变形 7 圆角 从塑件可知 该塑件内外表面的转折处加强筋的根部等处都设计了圆角 其采用圆角 不仅降低了应力集中系数 提高了抗冲击 抗疲劳能力 而且改善了塑料熔体的流动充模 性能 减少了流动阻力 降低了局部的残余应力 防止开裂和翘曲 也使塑料件外形流畅 美观 而且成型模具型腔也有了对应的圆角 提高了成型零件的强度 1 51 5 材料选择材料选择 1 5 11 5 1 塑料介绍塑料介绍 塑料 Plastics 是以有机高分子化合物为基础 加入若干其他材料 添加剂 制成的 固体材料 塑料的优点 塑料的强度较小 有较高的比强度 塑料还具有较高的电绝缘和热绝缘 性 良好的耐磨性和耐腐蚀性 以及优异的成型工艺性 塑料的缺点 强度 硬度较底 易老化等 1 5 21 5 2 分析塑料材料分析塑料材料 4 聚乙烯 PE 是由乙烯单体聚合而成的 特点 采用不同的聚合条件可得到不同性质的聚合物 有高压 PE 中压 PE 低压 PE 三种 高压 PE 由于有较低的密度 相对分子质量 结晶度 故质地柔软 由于含有较高的 相对分子质量 密度 结晶度 故质地坚硬 耐寒性能良好 在 70 时还保持柔软 化 学稳定性很高 能耐酸 碱及有机溶剂 吸水性极小有跟突出的电气性能和良好的耐辐射 性等 缺点 是力学强度不高 热变形温度很低 故不能承受较高的载荷和不能在较高的温 度下正常工作 聚苯乙烯无色透明 透光性仅次于有机玻璃 容易着色 常用于制造要求透明或颜色 鲜艳的制品 聚苯乙烯具有很小的吸水率 在潮湿的环境中尺寸变化很小 适用于制造要求尺寸稳 定的制品 如仪表仪器壳体等 聚苯乙烯具有优良的电绝缘性能 尤其是在高频条件下的介电损耗仍然很小 是优良 的高频绝缘材料 聚苯乙烯的主要缺点是脆性大 形状复杂的制品成型后存在较大的内应 力时 常会在使用中自行开裂 为改善聚苯乙烯的脆性 加入少量的聚丁烯可明显降低脆 性 提高冲击韧性 这种塑料称为高冲击聚苯乙烯 ABS 它是苯乙烯 丁二烯 丙烯腈的共聚物 综合性能较好 冲击韧度 力学强度较高 尺寸稳定 耐化学性 电气性能好 易于成形和机械加工 与 372 有机玻璃的熔接性能好 可作双色成形塑件 且表面可镀铬 AS 塑料是丙烯腈 苯乙烯的聚合物 注塑的高透明 抗静电 优良的尺寸稳定性 具有良好的流动性能 耐热耐化学性 耐冲击 高强度 用于汽车零件 如灯罩反光片代 表面板 工业部件 如计算器面板 琴键等 家用电器部件 如电视机保护镜 风扇叶片 电器外壳等和一般家庭器皿 文教用品 日用品 1 61 6 材料的确定材料的确定 通过以上分析结合塑料本身的特点以及模塑成型的独特性 如成型热收缩 冷却时的 变形 翘曲 实效变形 不具有金属风叶那样可冷校正等等 因此 塑料风叶的选材既要 保证风叶的使用性能和便于提高风叶形位精度 又要便于模塑成型 若采用结晶或半结晶 性的塑料 在模素过程中 则易产生在流动方向上的取向 在冷却过程中 由于结晶和取 向 是塑料制品各方向上的收缩程度有很大的差异 再则冷却不够均匀和其他因素的影响 必然产生收缩应力 以使制品变形 而且制品后变形亦较大 不能保证所要求的形位尺寸 从而降低了风叶的精度和使用性能 因此 以采用聚苯乙烯 ABS AS 等非结晶塑料为佳 其收缩率相对较小 聚乙烯塑料由于脆性大 耐冲击能力差使用中易开裂 一般不采用 ABS 和 AS 塑料性能是合适的 其中 ABS 价格较高 因此 目前大部分用 AS 塑料 根据满足使用要求以及塑模成型条件等选择台湾大东树脂化工有限公司生产的 AS 塑料 商品名称 爱塑先 SAN 型号 777 性能及用途 AS 技术指标 项目实验方法 ASTM777 熔体指数 g 10min D 1238 1 1 密度 g cm D 792 1 07 热变形温度 C D 648 99 软化点 C D 1525 110 5 引张强度 MPa D 638 71 冲击强度 KJ m D 256 0 8 弯曲强度 MPa D 790 109 项目实验方法 ASTM777 延伸率 D 638 3 2 绝缘耐力 KV mm D 149 20 电阻率 m D 257 10 16 硬度 M D 785 80 成型收缩率 mm mm D 955 0 004 吸水率 D 570 0 3 2 2 成型零部件设计成型零部件设计 2 12 1 成型零件的结构设计成型零件的结构设计 构成型腔的零件统称为成型零件 它主要包括凹模 凸模 型芯 镶块各种成型杆 各种成型环由于型腔直接与高温高压的塑料相接触 它的质量直接关系到制件质量 因此 要求它有足够的强度 刚度 硬度 耐磨性以承受塑料的挤压力和料流的磨擦力和足够的 精度和表面光洁度 以保证塑料制品表面光高美观 容易脱模 一般来说成型零年都应进 行热处理 使其具有 HRC50 以上的硬度 如成型产生腐蚀性气体的塑料如聚氯已烯等 还 应选择耐腐蚀的钢材 根据风扇结构特点 没有涉及到成型杆 螺纹型等结构 但是风扇曲面复杂 外观要求 美观 因此设计时要型零件便于加工 和安装 轮毂型心设计成整体式结构 如图 2 1 所 示 图 2 1 整体型芯 这种结构易于保证风扇安装轴的同轴度 便于整体热处理 整体结构有如下优点 a 成型零件的刚性好 b 模具分解组合容易 c 零件数量少 d 制品表面分型痕迹少 e 模具外形尺寸可以减少 精密成型模具若采用拼镶结构 相对整体结构而言则有如下缺点 a 精度相对下降 6 b 法因采用磨削加工为主制作拼镶件组合后难以达到零精度 c 拼镶件的加工精度要求高于整体结构的加工精度要求 制品的棱边拐角难以设置过 渡圆弧 整体结构的缺点如下 a 难以排气 b 需要采用精密磨加工 c 制品的棱边 拐角处难以加工成角形 一般此类成型零件都是在 硬后在进行加工 所以整体结构的模具采用电火花成型加 工为主 铣削加工 磨削加工 电火花线切割为辅的加工方法 2 22 2 叶片成型设计叶片成型设计 由于叶片是空间曲面如采用整体式难以加工因此三个叶片采用拼镶结构 1 采用拼镶结构的目的 a 由于制品有侧向成型部位 为了制品脱模而采用拼镶结构 b 根据本单位的加工能力或为了利于加工而采用部分拼镶结构 c 为了模具的强度及耐磨性 提高制造精度而采用拼镶结构 2 拼镶结构的优点 1 可以对应需要合理选择钢材 a 可以选择抛光后达到镜面的钢材 要达到镜面效果除了刚才的材质因素外 还要便 于进行抛光作用 拼镶结构可以满足这种要求 b 可以选择耐磨性好的钢材 钢材的耐磨性与其所含的合金元素有关 单大致上与硬 度成比例 c 可以选择耐腐蚀性好的钢材 d 可以对应不同部位拼镶件的使用要求设定热处理条件 给予不同的强度或韧性 如 易变形部位发拼镶件硬度高一些 薄弱易断裂处的拼镶件韧性好一些 2 便于磨削及抛光作用 a 由于磨削便于磨削及抛光作业 可以提高拼镶件的加工精度 b 由于拼镶件基本上能采用机械加工 提高了生产效率 d 由于拼镶件的尺寸容易测量 能进一步提高加工精度 e 容易设置排气槽 便于制品成型 f 由于拼镶件加工精度高便于维修更换 3 拼镶结构的缺点 1 零件数量增多 a 分割的拼镶件越多制造成本越高 b 各拼镶件加工精度必须匹配 即必须提高各拼镶件的平均加工精度 c 分解 组合的维修作业比较困难 2 零件的加工方法受到限制 3 冷却回路不易设置 成型周期难以缩短 4 拼镶结构的设计要点 a 根据装配的形状与功能的拼镶 b 根据加工技术拼镶 c 分割成难以变形的拼镶件 d 考虑排气效果的拼镶件 e 考虑容易进行维修的拼镶 7 f 考虑容易进行分解 组合的拼镶 3 3 浇注系统的设计浇注系统的设计 浇注系统设计是否合理 直接影响到制品的表观质量 行位尺寸精度 制品物理力学 性能 充模难易程度以及熔料在充模式的流动状态 浇注系统是指从模具进料口开始到模 腔止的流道部分 普通浇注系统由主浇道 分浇道 浇口和冷料穴四部分组成如图 3 1 所 示 图 3 1 普通浇注系统 1 主流道 2 分流道 3 浇口 4 拉料口 5 冷料穴 6 制品 3 13 1 浇注系统的功用和设计要求浇注系统的功用和设计要求 浇注系统的作用 使来自注射机料筒喷嘴的熔料稳定并顺利地流入浇注系统 以充满 各格型腔同时 在充模过程中 将注射压力传递到型腔各个部位 确保模塑成型 浇注系统设计因制品的质量要求 塑件品种 使用设备 成型工艺条件及用 户对模具 的要求等不同而变化 但要确保在合理的成型工艺条件下 获得令人满意的表观质量和物 理力学性能的制品 浇注系统设计应遵循以下基本要求 1 浇道设计 根据模具型腔数目的要求 选择合理的浇道形式尽量采用平衡式浇注系统熔料流经浇 注系统时 应使熔料温度下降尽可能小 熔料通过浇注系统 压力损失应控制在规定的范 围内 尽可能在同一时间内充满各个型腔 尽量减少浇注系统的容积 保证熔料的前锋冷 料不进入型腔内 2 浇口设计 浇口的形状 尺寸有利于塑件成型 不会出现充模不足或过剩现象 浇口的位置有利 于排气 不会使成型件出现各种明显的缺陷 制品中的气孔 残余应力 弯曲和尺寸变化 应在允许的范围内 浇口残留痕迹应尽量不影响制品的外观 熔料流经浇口时 不应出现 熔料性能恶化现象 对热敏性塑料尤为重要 3 23 2 主流道设计主流道设计 3 2 13 2 1 主流道的作用主流道的作用 6 5 2 1 3 4 8 主流道 也叫进料口 它是连接注射机料筒喷嘴和注射模具的桥梁 也是熔融的塑料 进入模具型腔时最先经过的地方 主流道的大小和塑料进入型腔的速度及充模时间长短有 着密切关系 若主流道太大 其主流道塑料体积增大 回收冷料多 冷却时间增长 使包 藏的空气增多 如果排气不良 易在塑料制品内造成气泡或组织松散等缺陷 影响塑料制 品质量 同时也易造成进料时形成旋涡及冷却不足 主流道外脱模困难 若主流道太小 则塑料在流动过程中的冷却面积相应增加 热量损失增大 粘度提高 流动性降低 注射 压力增大 易造成塑料制品成形困难 主流道部分在成型过程中 其小端入口与注射机喷嘴及一定温度 压力的塑料熔要冷 热交替地反复接触 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卸 更换的主流道衬套式 俗称浇口套 以便有效地选用钢材单独进行加工和热处理 一般采 用碳素工具钢 T8A T10A 等 热处理要求淬火 53 57HRC 在一般情况下 主流道不直接开设在定模板上 而是制造成单独的浇口套 镶定在模 板上 小型注射模具 批量生产不大 或者主流道方向与锁模方向垂直的模具 一般不用 浇口套 而直接开设在定模板上 浇口套是注射机喷嘴在注射模具上的座垫 在注射时它承受很大的注射机喷嘴端部的 压力同时由于浇口套末端通过流道浇口与型腔相连接 所以也承受模具型腔压力的反作用 力 为了防止浇口套因喷嘴端部压力而被压入模具内 浇口套的结构上要增加台肩 并用 螺钉紧固在模板上 这样亦可防止模腔压力的反作用力而把浇口套顶出 3 2 23 2 2 主流道设计要点主流道设计要点 1 浇口套的内孔 主流道 呈圆锥形 锥度 2 6 若锥度过大会造成压力减弱 流速减慢 塑料形成涡流 熔体前进时易混进空气 产生气孔 锥度过小 会使阻力增大 热量损耗大 表面黏度上升 造成注射困难 2 浇口套进口的直径 d 应比注射机喷嘴孔直径 d1 大 0 5 mm 若等于或小于注射机喷 嘴直径 在注射成型时会造成死角 并积存塑料 注射压力下降 塑料冷凝后 脱模困难 3 浇口套内孔出料口处 大端 应设计成圆角 r 一般为 0 5 3mm 4 浇口套与注射机喷在接触处球面的圆弧度必须吻合 设球面浇口套球面半径为 SR 注 射机球面半径为 r 其关系式如下 SR r 0 5 1mm 5 浇口套球面半径比注射机喷嘴球面半径大 接触时圆弧度吻合的好 6 浇口套长度 主流道长度 应尽量短 可以减少冷料回收量 减少压力损失和热量损 失 7 浇口套锥度内壁表面粗糙度为 Ra1 6 Ra0 8 m 保证料流顺利 易脱模 8 浇口套不能制成拼块结构 以免塑料进入接缝处 造成冷料脱模困难 9 浇口套的长度应与定模板厚度一致 它的端部不应凸出在分型面上 否则会造成合模 困难 不严密 产生溢料 甚至压坏模具 10 浇口套部位是热量最集中的地方 为了保证注射工艺顺利进行和塑件质量 要考 虑冷却措施 3 2 33 2 3 浇口套的结构形式浇口套的结构形式 浇口套的结构形式有两种 一种是整体式 即定位圈与浇口套为一体 并压配于定模 板内 一般用于小型模具 另一种为将浇口套和定位圈设计成两个零件 然后配合在模板 上 主要用于中 大型模具 本设计的模具较大 故采用后一种结构形式 且由于根据风 扇轮毂底部有一个较小的凹坑 因此将浇口套设计成带台阶的结构 即浇口套也充当了型芯 其结构如表 3 1 所示 9 3 2 43 2 4 浇口套材料及尺寸浇口套材料及尺寸 材料选用碳素工具钢 T8A 淬火硬度为 55 58HRC 根据以上设计要点设计浇口套尺寸 如表 3 1 表 3 1 浇口套 符号名称尺寸 锥度 d 主流道小端直径d 0 5 mm h 球面配合高度 4mm SR 主流道球面半径 r 1 15 1 16 mm L 主流道长度 48mm D 主流道大端直径d 2Ltg 2 4 2 48t g3 2 6 5 mm 具体尺寸如下与图 3 1 图 3 1 浇口套 3 3 33 3 3 浇口的类型浇口的类型 浇口的形式多种多样 但常用的浇口有如下 11 种 直接浇口 侧浇口 扇形浇口 平缝浇口 环形浇口 盘形浇口 轮辐浇口 爪形浇口 点浇口 潜伏浇口 护耳浇口等 3 3 43 3 4 风扇浇道 浇口的选择风扇浇道 浇口的选择 因塑料风叶尺寸较大 形状复杂 故采用单型腔模 由于叶片尺寸较大 且壁厚较薄 外 观精度要求较高 设计的浇道 浇口必须具有快速充模 流动均匀的特点 据此 设计了 变式直浇道 这样即能使浇口到各叶片外侧的流程相等 又能保证快速充模 而且便于充 10 模时排气 切除浇道 不产生熔接痕 保证了外观质量 3 3 53 3 5 中心浇口设计中心浇口设计 中心浇口又称直浇口如图 3 2 所示 图 3 2 中心浇口 浇口中最简单的形式 其流动阻力小 压力损失小 进料速度快 成型比较容易 各 种塑料都能适用 但浇口切除比较困难 会影响制品外观 对于扁平 薄壁制品的注射成 型 易产生翘曲变形 尤其对结晶性塑料的成型 由于塑料在流动方向和垂直于流动方向 上的收缩率有很大差异 是制品变形的主要原因之一 浇口附近会产生大的残余应力集中 往往产生裂纹等 因此 中心浇口常用于大而深的制品成型或较高粘度塑料成型 模具的 大部分为单型腔结构 中心浇口是圆形浇道 其进料口尺寸应根据塑料的性能和制品的重量来选择 可参考 主流道尺寸的选择 但进料口直径应大于喷嘴口径 0 5 1 毫米 锥度为 2 4 为防 止冷料进入型腔 一般在中心浇口底部设置一个厚度为 1 2D 的冷料穴 常用塑料的中心浇 口的进料口尺寸 d 参见表 6 1 压力损失小 进料速度快 成型比较容易 各种塑料都能 适用 但浇口切除比较困难 会影响制品外观 对于扁平 薄壁制品的注射成型 易产生 翘曲变形 尤其对结晶性塑料的成型 由于塑料在流动方向和垂直于流动方向上的收缩率 有很大差异 是制品变形的主要原因之一 浇口附近会产生大的残余应力集中 往往产生 裂纹等 因此 中心浇口常用于大而深的制品成型或较高粘度塑料成型 模具的大部分为 单型腔结构 中心浇口是圆形浇道 其进料口尺寸应根据塑料的性能和制品的重量来选择 可参考主流 道尺寸的选择 但进料口直径应大于喷嘴口径 0 5 1 毫米 锥度为 2 4 为防止冷 料进入型腔 一般在中心浇口底部设置一个厚度为 1 2D 的冷料穴 常用塑料的中心浇口的 进料口尺寸 d 参见表 3 1 表 3 1 中心浇口进料口尺寸推荐值 mm 3 克以下3 12 克12 克以上 dDdDdD 聚笨乙烯 2 543636 聚乙烯 2 543637 制 品 质 量 直 径 塑 料 D d 11 ABS2 553748 聚碳酸酯 3538510 由于 AS 的性能和 ABS 的性能很接近 因此 本次设计参考了 ABS 的尺寸进行设计 即 d 选择 4mm D 选择 8mm 4 4 脱模导向机构设计脱模导向机构设计 4 14 1 合模导向机构的设计合模导向机构的设计 1 导向机构对于塑料模具是必不可少的部件 因为模具在闭合时有一定的方向和位置 所 以必须设有导向机构 导向机构的主要作用 定位 导向 承受一定侧压等作用 定位作用 为避免模具装配时方位搞错而损坏模具 并且在模具闭合后使型腔保持正确的形状 不至 因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均 导向作用 动定模合模时 首先导向机构接触 引导动定模正确闭合 避免凸模或型芯先进入型腔以 保证不损坏成型零件 a 承受一定侧压力 塑料注入型腔过程中会产生单向侧压力 或由于注射机精度的限制使导柱在工作中承受一 定的侧压力 此时 导柱能承担一部分侧压力 2 对导柱结构的要求 a 长度 导柱的长度必须比凸模端面要高出 6 8 毫米 以免导柱未导正方向而凸模先进 入型腔与其相碰而损坏 b 形状 导柱的端部做成锥形或球形的先导部分 使导柱能顺利进入导柱孔 c 材料 导柱应具有硬而耐磨的表面 坚韧而不易折断的内芯 因此 多采用低碳钢经 渗碳淬火处理 或碳素工具钢 T8 T10 经淬火处理硬度 HRC50 55 导柱滑动部位按 需要可设油槽 e 配合精度 导柱装入模板多用二级精度第二种过渡配合 f 光洁度 配合部分光洁度要求 7 级 此外 导柱的选择还应跟椐模架来确定 由于模 架较大 500 500 所以设计成四导柱 据此导柱设计简图如下所示 图 4 1 导柱 3 导向孔 12 导向孔可以直接开设在模板上 且设计为通孔 这种形式的孔加工简单 适用于生产批量 小 精度要求较高的模具 对导向孔的结构主要有四点要求 分述如下 1 形状 为了使导柱进入导套比较顺利 在导套的前端倒圆角 导柱孔最好打通 否则 导柱进入未打通的导柱孔时 孔内空气无法逸出而产生压力 给导柱的进入造成阻力 2 材料 可用淬火铜或铜等耐磨材料制造 但其硬度应低于导柱硬度 这样可以改善磨擦 以防止导柱或导套拉毛 3 导套的精度与配合 一般 A 型用二级精度过度配合 B 型用二级精度静配合 4 光洁度 配合部分光洁度要求七级 导套的选择应根据模板的厚度来确定 材料为 T8A 硬到 HRC50 55 或采用 20 钢渗碳 0 5 0 8 厚 淬硬到 HRC56 60 本设计导套装在公模板 4 导柱与导套的配合 由于模具的结构不同 选用的导柱和导套的结构也不同 本设计采用 A 型导柱的 A 型导套 的配合 结构简图如图 4 2 所示 图 4 2 导柱导套配合简图 5 导柱布置 根据模具的形状的大小 在模具的空闲位置开设导柱孔和导套孔 常见的导柱有 2 至 4 根不等 其布置原则必须保证定模只能按一个方向合模 此设计常用四根相同的导柱布 置在动模固定板的四角 4 4 2 2 塑件脱模的机构设计塑件脱模的机构设计 在注射成型 的每一循环中 塑件必须由模具型腔中脱出 脱出塑件的机构称为脱模机 构或顶出机 脱模机构的组成 脱模机构由顶杆 顶也固定板 顶出板 回程杆 勾料杆 回程弹簧组成 其中 勾 料杆的作用是勾着浇注系统冷料 使其随同塑件一起留在动模一侧 顶杆用来顶制品 顶 出固定板 用来固定顶杆 回程杆 利用回程弹簧起复位导向作用 5 5 分型面的设计分型面的设计 分开模具取出塑件的面称为分型面 注射模有一个分型面或多个分型面 分型面的位置 一般垂直于开模方向 分型面的形状有平面和曲面等 但也有将分型面作倾斜的平面或弯 折面 或曲面 这样的分型面虽加工难 但型腔制造和制品脱模较易 有合模对中锥面的 13 分型面 分型面自然也是曲面 5 15 1 选择分型面基本原则选择分型面基本原则 分型面应选在塑件外形最大轮廓处 当已经初步确定塑件的分型方向后分型面应选在塑件外形最大轮廓处 即通过该方向 塑件的截面积最大 否则塑件无法从形腔中脱出 确定有利的留模方式 便于塑件顺利脱模 从制件的顶出考虑分型面要尽可能地使制件留在动模边 当制件的壁相当厚但内孔较 小时 则对型芯的包紧力很少常不能确切判断制件中留在型芯上还是在凹模内 这时可将 型芯和凹模的主要部分都设在动模边 利用顶管脱模 当制件的孔内有管件 无螺纹连接 的金属嵌中时 则不会对型芯产生包紧力 保证制件的精度和外观要求 与分型面垂直方向的高度尺寸 若精度要求较高 或同轴度要求较高的外形或内孔 为保证其精度 应尽可能设置在同一半模具腔内 因分型面不可避免地要在制件中留下溢 料痕迹或接合缝的痕迹 故分型面最好不选在制品光亮平滑的外表面或带圆弧的转角处 1 分型面应使模具分割成便于加工的部件 以减少机械加工的困难 2 不妨碍制品脱模和抽芯 在安排制件在型腔中的方位时 要尽量避免与开模运动相垂直方向的避侧凹或侧孔 3 有利于浇注系统的合理处置 4 尽可能与料流的末端重合 以利于排气 5 25 2 风扇分型面的选择风扇分型面的选择 由于叶片形状复杂 且要保证同轴度 若采用单一形式的分型面 则难以满足要求 本设计选择叶片曲面与叶体上部阶梯端面的组合体为分型面 如图所示 图中用粗实线示出 图 5 1 风扇分型面 其特点是 1 叶片由上下凹凸配合的两个叶片成型块组合获得 便于叶片成型块空间曲面的加 工 保证叶片精度 2 在成型时 叶身可抱紧在成型芯上 使风叶保留在动模一方 便于风叶脱模和顶 出 3 风叶上装配轴的由型芯成型 从加工和模具结构上保证其同轴度 4 分型面所留下的痕迹不在风叶表面 不影响风叶外观 曲面分型面 14 5 不需要增设抽芯机构 使模具结构简化 6 可利用分型面进行排气 不必增设排气槽 有利于模塑时料的流动 提高制品 质量 7 便于顶出机构的设置 结论结论 通过对风扇叶片建模塑料成型模具的设计 对常用塑料在成型过程中对模具的工艺要 求有了更深一层的理解 掌握了塑料成型模具的结构特点及设计计算方法 在模具制造的加工工艺 来编写加工工艺卡片 在设计过程充分利用了各种可以利用的方式 同时在反复的思考中不断深化对各种理 论知识的理解 在设计的后一阶段充分利用 CAD 软件就是一例 新的工具的利用 大大提 高了工作效率 以计算机为手段 专用模具分析设计软件为工具设计模具 软件可直接调用数据库中 模架尺寸 金属材料数据库及加工参数 通过几何造型及图形变换可得到模板及模腔与型 芯形状尺寸迅速完成模具设计 模具 CAD 技术是模具传统设计方式的革命 大大提高了设计效率 尤其是系列化或类 似注射模具设计效率更为提高 总之 通过毕业设计的又一次锻炼完全清楚 充分利用 CAD 技术进行设计 在模具符 合使用要求的前提下尽量降低成本 同时在实际中不断的积累经验 以设计出价廉物美的 模具 这次设计能顺利完成 还得感谢戴老师的精心指导 但错误之处在所难免 望批评指 正 非常感激 致谢致谢 经过长时间的撰写 此篇毕业论文终于完成了 由于时间仓促等原因 这篇文章中还 是有很多的不足之处 本文在撰写过程中参考了大量资料 也得到我的指导教师的精心指 导 在此我要感谢在这篇论文的撰写过程当中给过我建议及帮助的老师和同学 特别是我 的指导老师 在他的帮助下 我才得已顺利完成此文 在此表示衷心感谢 参考资料参考资料 1 高等教育出版社朱光力主编 模具设计与制造实训 2 中国轻工业出版社贾润礼编 实用注塑模具设计手册 15 3 中国轻工业出版社 孙凤琴编 模具制造工艺与设备 4 机械工业出版社 塑料模具技术手册 编委会 5 塑料模具技术手册 机械工业出版社 6 上海科学技术出版社冯炳荛 蒋文森等编 模具设计与制造简明手册 7 机械工业出版社 屈昌华主编 塑料成型工艺与模具设计 毕业设计 论文 进程检查评议表毕业设计 论文 进程检查评议表 院 系 专业 计算机辅助设计与制造 班级 08 计辅 2 班 姓 名莫晓斌学号 083040223 指导教师 指导教师 职称 课题名称风扇叶片注射模具设计 课题来源 工程设计 科研 生产工艺 其他 1 开题报告 有 否2 是否与专业相关 是 否 3 设计任务书 有 否4 是否有大纲 有 否 资 料 情 况5 设计方案是否合理 可行 合理 不合理