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大红 1200 吊扇 防尘 注塑 模具设计 CAD

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宁波大红鹰学院毕业设计（论文）分 类 号 密 级 宁宁波大红鹰学院毕业设计(论文)1200吊扇防尘罩注塑模具设计所在学院机械与电气工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级xx机自x班姓 名学 号指导老师 2017 年 3 月 31 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业设计（论文）1200吊扇防尘罩注塑模具设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： (手签) (手签) 2017 年 3 月 31 日31摘 要本设计是1200吊扇防尘罩零件的注塑模具设计，在结合了传统的机械设计后把CAD/CAM技术应用在注塑模具的设计上，在CAD系统实行了模型和注塑模具的设计。本文介绍了我国当前模具技术的发展状况以及CAD/CAM在模具上的应用，其中包括AUTOCAD。主要的机械部分设计，其内容包括塑料注塑模具的工作原理及应用，设计准则。塑料注塑模的设计计算，包括模具结构设计，注塑机的选用，浇注系统的设计，动、定模，浇注系统，脱模机构，顶出机构，冷却系统等设计等方面。如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠。关键词：吊扇防尘罩；注塑模具；注塑模；注塑机AbstractThis design is the design of the injection mould with 1200 fan dust cover parts, in combination with the traditional mechanical design after the application of the CAD/CAM technology in the design of injection mould, apply the CAD system in model and plastic injection mould design. This paper introduces the current development of mold technology and the application of CAD/CAM in mold, including AUTOCAD. The main mechanical part design, including the plastic injection mold working principle and application, design guidelines. Design calculation of the plastic mold, mold structure design, selection of injection molding machine, the design of gating system, dynamic and static mold, pouring system, demoulding mechanism, ejection mechanism, cooling system design etc. So the structure can be designed to ensure reliable operation of the mold.Keywords: ceiling fan dust cover; injection mould; injection mold; injection molding machine目 录摘 要3Abstract4目 录51 绪 论71.1模具的作用与地位71.2 本次设计研究目的及意义71.3 CAD发展概况71.4 注塑模CAD内容92 塑件的工艺分析102.1塑件的工艺性分析102.1.1 塑件的原材料分析102.1.2 PP（聚丙烯）的注塑工艺参数112.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析122.2.1 结构分析122.2.2 尺寸精度分析122.2.3表面质量分析132.3 初选注塑机133 注塑模设计143.1 注射模具分型面的选择143.1.1 分型面的基本形式143.1.2 分型面选择的基本原则143.1.3 分型面的选择143.2 浇注系统的设计153.2.1 浇注系统的组成153.2.2 注射模具主流道的设计154 成型零件和模体的设计194.1 模具型腔的结构设计194.2 凹模、凸模和型芯的基本尺寸的确定204.3 凹模壁厚确定224.4底板厚度确定234.5 成型零件245 顶出机构的设计255.1 导向机构的设计275.2 推出部分的设计285.2.1 脱模力的计算285.2.2 推件板的厚度计算285.3 侧向分型与抽芯机构的设计295.4 冷却部分的设计315.5 标准模架的选用315.6 注塑机的校核316 绘制模具总装图和非标零件工作图336.1本模具总装图和非标零件工作图336.2本模具的工作原理337 排气系统348 模具价格估算35总 结36参考文献37致 谢381 绪论1 绪 论1.1模具的作用与地位模具是指工业生产上通过注塑、压铸或锻压等方式生产产品所用的各种模型和工具，是工业生产中极其重要而又不可或缺的特殊基础工艺装备，被称为“工业之母”。其生产过程集精密制造、计算机技术和智能控制为一体，既是高新技术载体，又是高新技术产品。由于使用模具批量生产制件具有的高生产效率、高一致性、低耗能耗材，以及有较高的精度和复杂程度，因此已越来越被国民经济各工业生产部门所重视，被广泛应用于机械、电子、汽车、信息、航空、航天、轻工、军工、交通、建材、医疗器械、五金工具、生物、能源、日用品等制造领域，据资料统计，利用模具制造的零件数量，在飞机、汽车、摩托车、拖拉机、电机、电器、仪器仪表等机电产品中占80%以上；在电脑、电视机、摄像机、照相机、录像机、传真机、电话及手机等电子产品中占85%以上；在电冰箱、空调、洗衣机、微波炉、吸尘器、电风扇、自行车等轻工业产品中占90%以上；在枪支等兵器军工产品中占95%以上。为我国经济发展、国防现代化和高端技术服务做了重要贡献。模具工业是重要的基础工业。工业要发展，模具须先行。没有高水平的模具就没有高水平的工业产品。现在，模具工业水平已经成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，在国民经济中占有重要的地位，模具技术也已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。1.2 本次设计研究目的及意义(1).调查研究中外文献检索和阅读能力；(2).综合运用专业理论和知识分析、解决实际问题的能力；(3).设计、计算与绘图的能力，包括使用计算机的能力；(4).掌握模具设计方法和步骤，了解模具的加工工艺过程；(5).逻辑思维与形象思维相结合的文字及口头表达能力；(6).撰写设计说明书（论文）的能力；(7).养成严肃、认真、细致地从事技术工作的优良作风。1.3 CAD发展概况计算机辅助设计(CAD-ComputerAidedDesign)指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。CAD的应用，使得设计人员在设计过程中，能充分发挥计算机的强大算术逻辑运算功能、大容量信息存储与快速信息查找的能力，完成信息管理、数值计算、分析模拟、优化设计和绘图等项任务，并通过设计人员进行创造性的设计以实现最优方案。CAD(ComputerAidedDesign）诞生于20世纪60年代，是美国麻省理工大学提出了交互式图形学的研究计划，由于当时硬件设施的昂贵，只有美国通用汽车公司和美国波音航空公司使用自行开发的交互式绘图系统。70年代，小型计算机费用下降，美国工业界才开始广泛使用交互式绘图系统。80年代，由于PP机的应用，CAD得以迅速发展，出现了专门从事CAD系统开发的公司。CAD最早的应用是在汽车制造、航空航天以及电子工业的大公司中。随着计算机变得更便宜，应用范围也逐渐变广。通用的CAD件是AutoCAD，但AutoCAD是一种通用的绘图软件，对机械行业针对性差，不过幸运的是，AutoCAD是个开放性软件，可以对它进行二次开发，如采用ADS，ARX语言等。由于二次开发的深入，加强了参数化设计、智能化设计等，这样充分发挥了计算机的强大的搜索功能和运算功能。CAD技术的发展与应用对于彻底改变塑料模具设计与制造的传统方法与落后面貌，提高模具的设计质量与设计效率，缩短模具的设计制造周期，具有重要作用。世界上第一套塑料模具CAD软件是澳大利亚MOLDFLOW公司于1976年推出并以公司名字命名的MOLDFLOW。目前MOLDFLOW已经发展得比较完善，能够为设计人员、模具制作人员、工程师提供指导，通过仿真设置和结果阐明来展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化如何影响可制造性。实现了对注塑过程的模拟、设计原理的应用和精确计算，并逐步优化模拟过程，使设计工程师在产品设计阶段可以在计算机上“制造”塑料产品。据美国Protetype&PlasticMold公司统计，该公司使用CAD系统后一年内生产效率提高了一倍，节省了35%的准备时间，制造周期平均缩短了30%，材料节省了10%，模具成本降低了10%30%。模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。塑料模具CAD的应用带来了巨大的社会效益和经济效益。1.4 注塑模CAD内容在模具设计中，模架及某些零件，如导柱、导套、推杆、支撑块、浇口套、定位圈等分别已形成厂标、行标或国标。对于这些标准的或本单位采用的模架及零件可在通用的二维工程图CAD系统中建立模架、零件库，以被设计时调用。对于浇注系统、温控系统、模架结构强度计算等内容，已有一些较成熟的计算方法或经验计算方法，可设置这些计算公式的模块，以便设计人员进行快速计算。注塑模CAD的内容有以下几点：1.注塑制品的几何造型2.模腔面形状的生成3.模具结构方面的设计4.标准模架选择5.部装图及总装图的生成6.模具零件图的生成7.常规计算和校核。2 塑件的工艺分析2 塑件的工艺分析该塑件是1200吊扇防尘罩产品，其零件图如图所示。本塑件的材料采用PP（聚丙烯），生产类型为大批量生产。 图2 1200吊扇防尘罩图2.1塑件的工艺性分析2.1.1 塑件的原材料分析该材料为PP（聚丙烯），结晶材料，吸湿性小，流动性极好，溢边值为0.03mm左右；成形收缩率大，易产生缩孔、凹痕及变形；热容量大，成形模具必须设置能充分进行冷却的调温系统；它成形的适宜模具温度为80左右，不可低于50。否则，会造成塑料件表面光泽度差或者产生熔接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲变形。主要用于汽车工业（主要使用含金属添加剂的PP：挡泥板、通风管、风扇等），器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等），日用消费品（草坪和园艺设备如剪草机和喷水器等）。2.1.2 PP（聚丙烯）的注塑工艺参数影响塑料制品的尺寸精度的主要因素是材料的收缩和模具的制造误差。查得PP的收缩率为1.0%2.5%,分析时都采用S=1.75%。由于对于制品的精度无特殊要求，根据GB/T14486-1993规定，参照下表的收缩特性和选用的公差等级表，可得到制件的公差等级为MT6。表1-1收缩特性和选用的公差等级收缩率特性值S(%)公差等级标准公差尺寸未标准公差尺寸高精度一般精度01MT2MT3MT512MT3MT4MT623MT4MT5MT73MT5MT6MT7PP（聚丙烯）的注塑工艺参数料筒温度喂料区3050(50)区1160250(200)区2200300(220)区3220300(240)区4220300(240)区5220300(240)喷嘴220300(240)括号内的温度建议作为基本设定值，行程利用率为35%和65%，模件流长与壁厚之比为50：1到100：1熔料温度 220280料筒恒温 220模具温度 2070注射压力 具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力80140MPa(8001400bar)； 一些薄壁包装容器除外可达到180MPa (1800bar)保压压力 避免制品产生缩壁，需要很长时间对制品进行保压(约为循环时间的30%)；约为注射压力的30%60%背压 520MPa(50200bar)注射速度 对薄壁包装容器需要高的注射速度(带蓄能器)；中等注射速度往往比较适用于其它类的塑料制品螺杆转速 高螺杆转速(线速度为1.3m/s)是允许的，只要满足冷却时间结束前完成塑化过程就可以计量行程 0.54D(最小值最大值)；4D的计量行程为熔料提供足够长的驻留时间是很重要的残料量 28mm，取决于计量行程和螺杆转速预烘干 不需要；如果贮藏条件不好，在80的温度下烘干1h就可以回收率 可达到100%回收收缩率 1.22.5%；收缩程度高；24h后不会再收缩(成型后收缩)浇口系统 点式浇口或多点浇口；加热式热流道，保温式热流道，内浇套；浇口位置在制品最厚点，否则易发生大的缩水机器停工时段 无需用其它材料进行专门的清洗工作；PP耐温升料筒设备 标准螺杆，标准使用的三段式螺杆；对包装容器类制品，混合段和切变段几何外形特殊(L：D25：1)，直通喷嘴，止逆阀塑件精度要求,塑件工作要求不高，故选普通精度：级2.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析2.2.1 结构分析从零件图上分析,因此,模具设计,该零件属于中等复杂程度.2.2.2 尺寸精度分析该制件主要是以圆柱形为主，在上部的位置处还有四处加强筋，在设计模具是要特别注意该处，甚至要将结构做进一步的改进；还有就是为了注出上部的沉孔，就要采用侧向抽芯机构，设计时侧向抽芯也是重点考虑的部分；虽然该制件的要求并不是很高，但在设计模具时候要考虑一些即经济，又实用的方法改进模具的结构，以期达到最佳的设计效果，有助于实际的生产。2.2.3表面质量分析该零件的表面除要求没有缺陷毛刺，内部不得有杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出,注塑时在工艺控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证.2.3 初选注塑机初步计算可知模具的工作行程大致为150mm。而开模行程：SH+113=151mm，H为斜导柱部分的高度，侧抽芯距为S=13.5mm，开模距H =S/tan=37.1mm，取38mm，而113为整个塑件的高度。=20通过上述，可大致选择注塑机的型号：SZ-100/800SZ-100/800型注塑机的理论注射容积为138 cm3，螺杆直径为40 mm，塑化能力11.9g/s，注射压力140MPa,锁模力为800KN，拉杆有效间距329mm294mm，模板行程270mm，模具最小厚度80 mm，模具最大厚度400mm，最大开距570 mm，喷嘴半径为SR10mm。3 注塑模设计3 注塑模设计3.1 注射模具分型面的选择3.1.1 分型面的基本形式分型面的形式由塑料的具体情况而定，但大体上有平面式分型面、阶梯式分型面、斜面式分型面、曲面式分型面、综合式分型面。3.1.2 分型面选择的基本原则选择分型面的基本原则：（1）保持塑料外观整洁；（2）分型面应有利于排气；（3）应考虑开模是塑料留在动模一侧；（4）应容易保证塑件的精度要求；（5）分型面应力求简单适用并易于加工；（6）考虑侧向分型面与主分型面的协调；（7）分型面应与注射机的参数相适应；（8）考虑脱模斜度的影响11。3.1.3 分型面的选择根据对工件模型的观察和分型面选择的基本原则。现选择A-A为分型面。如图3.1。图3.1 分型面通过上分析（图3-1），应将分型面选择在最大截面处，因此分型面要选择在该处。另外还考虑到在塑件的上部还有一个侧向抽芯的机构，为了使模具结构设计以及制造的方便，以及塑件的脱模和取出，因此采用二次分型，另一个设置在塑件的86所在的平面。3.2 浇注系统的设计3.2.1 浇注系统的组成浇注系统是将熔融的塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所经的通道，它包括主流道、分流道、浇口及冷料。在设计注射模具的浇注系统应注意以下几项原则12。（1）根据所确定的塑件型腔数设计合理的浇注系统布局。（2）根据塑件的形状和大小以及壁厚等诸多因素，并结合选择分型面的形式选择浇注系统的形式及位置。（3）应尽量的缩短物料的流程和便于清除料把，以节省原料，提升注射效率。（4）应根据所选用塑件的成型性能，特别是它的流动性能，选择浇注系统的截面积和长度，并使其圆滑过渡以利于物流的流动。3.2.2 注射模具主流道的设计主流道是熔融塑料由注射机喷嘴先经过的部位，它与注射机喷嘴在同一轴心线上。由于主流道与熔融注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般浇口不直接开设在定模上，为了制造方便，都制成可拆卸的浇口套，用螺钉或迫合形式在定模板上13。（1）主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道。主流道的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。（2）主流道尺寸在卧式或立式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面。为了让主流道凝料能从浇口套中顺利拔出，主流道设计成圆锥形，其锥角 为26。小端直径d比注射机喷嘴直径大0.5mm1 mm。由于小端的前面是球面，其深度为3mm5 mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径比喷嘴球面半径大1mm2mm。流道的表面粗糙度值Ra为0.08 。（3）主流道浇口套主流道浇口套一般采用碳素工具钢如T8A、T10A等材料制造，热处理淬火硬度53HRC57HRC。浇口套的材料应选用优质钢T8A，并应进行淬火处理，为了防止注射机喷嘴不被碰撞而损坏，浇口套的硬度应低于注射机喷嘴的硬度。为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用为36左右的圆锥孔。浇口套于注射机的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于注射机喷嘴是球面，半径是固定的，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹。为了便于浇注凝料从主流道中取出，主流道采用为36度左右的圆锥孔，对流动性较差的塑料也可取得稍大一些，但过于大则容易引起注射速度缓慢，并容易形成涡流。浇口套与塑料注射区直接接触时，其出料端端面直径应尽量选得小些。浇口套于注射机的喷嘴头的接触球面必须吻合，由于注射机喷嘴是球面，所以为使熔融塑料从喷嘴完全进入主流道而不溢出，应使浇口套端面的凹球面与注射机喷嘴端的凸面接触良好，圆锥孔的小端直径则大于喷嘴的内孔直径，球面与主流道孔应以清角连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱模14。定位环是模体与注射机的定位装置，它保证浇口套与注射机的喷嘴对中定位，定位环的外径应与注射机的定位孔间隙配合。浇口套端面应与定模相配合部分的平面高度一致。浇口套进口的直径d应比注射机喷嘴孔直径大0.51 mm,取0.8mm。浇口套一般采用T8A或T10A材料，热处理硬度为5055HRC,浇口套直接从市场上购买。浇口套与顶模座板的配合一般按照H7/k6过渡配合。图3.2 浇口套由于采用中心浇口中的轮辐式浇口（如下图）形式,开设在模具的第一分型面处,这种浇口是将圆形进料改为几小股进料。这样，浇口的去除较为方便，浇注系统的凝料也比较少。轮辐式浇口主要应用于圆筒形、扁平和浅杯塑料件的成形。由于对塑件的强度及表面质量的要求并不是非常严格，即使这种浇口形式易使塑料件产生熔接痕，影响强度与表面质量，但这种浇口还是能满足注塑的要求。3.2.3分流道设计分流道的形式和尺寸应根据塑件的体积，壁厚和形状的复杂程度来确定分流道的长度的。由于塑件的形状比较简单，尼龙1010的流动性好，冲型能力比较好，因此可采取梯形分流道，便于加工。根据主流道大端直径D=8.5mm，则梯形可选用上底为b=5.5mm,高为h=8mm的截面。截面形状为U型，在流道设计中要减小压力损失，则希望流道的面积大。要减少传热损失，又希望流道的面积小。因此可用流道的面积与周长的比值来表示流道的效率。U型实质上是一种双梯形流道截面。 分流道表面粗糙度：分流道表面不要求太光洁，表面粗糙度常取1.252.5Rm，这可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。有利于保温。但表面不得凸凹不平，以免对分型不利。3.2.4浇口设计根据塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。设计时考虑选择从塑件的表面进料，而且在模具结构上采取镶拼型腔型心，有利于填充排气。故采用截面为矩形的侧浇口，查表初选尺寸为（blh）1mm0.8mm0.6mm,试模时修正.3.2.5排气结构的设计在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。排气方式有两种：开排气槽排气和利用合模间隙排气。由于1200吊扇防尘罩注塑模是小型镶拼式模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。3.2.6主流道衬套的选取为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，选取材料为T8A，热处理以后的硬度为5357HRC，主流道衬套和定模的配合形式为H7/m6的过渡配合。4 成型零件和模体的设计4 成型零件和模体的设计4.1 模具型腔的结构设计型腔大体有以下几种结构形式：整体式、整体组合式、局部组合式和完全组合式。型腔由整块材料制成，用台肩或螺栓固定在模板上。它的主要优点是便于加工，特别是在多型腔模具中，型腔单个加工后，在分别装入模板，这样容易保证各型腔的同心度以及尺寸精度要求，并且便于部分成型件进行处理等。型腔由整块材料制成，但局部镶有成型嵌件的局部组合式型腔。局部组合式型腔多于型腔较深或形状较为复杂，整体加工比较困难或局部需要淬硬的模具。完全组合式是由多个螺栓拼块组合而成的型腔。它的特点是，便于机加工，便于抛光研磨和局部热处理。节约优质钢材。这种形式多用于不容易加工的型腔或成型大面积塑件的大型型腔上。这里选择整体式型腔。在塑料注射模具的注射过程中，型腔从合模到注射保证过程中受到高压的冲击力，因此模具型腔应该有足够的硬度和刚度，总的来说，型腔所承受的力大体有合模时的压应力、注射过程中塑料流动的注射压力、浇口封闭前一瞬间的压力保证和开模时的压应力，但型腔所承受的力主要是注射压力和保证压力，并在注射过程中总是在变化。在这些压力作用下，当型腔的刚度不足时，往往会产生弹性变形，导致型腔向外膨胀，它将直接影响塑件的质量和尺寸精度。所以在模具设计时要首先考虑使型腔的壁厚和底板厚度都有足够的强度和刚度，以保证型腔在注射过程中产生超过规定限度的弹性变形。因此型腔壁厚和底板的计算和选择是十分重要的。一般影响塑料件尺寸精度的主要因素有：a、塑料成形收缩率。塑料成形收缩率与塑料的品种，塑料件的形状、尺寸大小、壁厚的分布，成形模具的结构以及成形的工艺条件等因素有关。b、模具成形零件的制造误差； 生产实际证明，成形零件的制造误差约为塑料件总公差的1/31/4，因此，在确定成形零件的工作尺寸公差值时，可去塑料件公差值的1/31/4，或取IT7IT8级作为模具的制造公差c、模具成形零件的磨损； 在使用过程中，由于塑料熔体高速流动的冲刷、脱模时与塑料件的摩擦、成形过程中可能产生的腐蚀性气体的腐蚀以及由于上述各种原因造成的成形零件表面粗糙度值的增大而重新打磨抛光等，造成模具尺寸的变化，其结果使型腔尺寸变大而型芯尺寸变小。当然磨损的大小还与模具的材料及其热处理有关。d、模具装配的误差；很明显装配工艺的好坏直接影响各个部分的尺寸。下面对各个模具的成形部分的尺寸进行相应的确定4.2 凹模、凸模和型芯的基本尺寸的确定根据凹模径向尺寸的计算公式：，计算结果如表（表3-1）。表3-1凹模径向尺寸 基本尺寸塑件公差值材料收缩率S计算得基本尺寸基本尺寸取值/3模具公差取值T=/3110.460.017510.847510.850.1533330.15280.70.017527.96527.970.2333330.23350.80.017535.012535.010.2666670.27390.80.017539.082539.080.2666670.27681.280.017568.2368.200.4266670.43861.480.017586.39586.400.4933330.491191.920.0175119.6425119.640.640.641212.20.0175121.4675121.470.7333330.73 根据凸模径向尺寸的计算公式：，计算结果如表（表3-2）。表3-2凸模径向尺寸表 基本尺寸塑件公差值材料收缩率S计算得基本尺寸基本尺寸取值/3模具公差T=/31.50.260.01751.721251.720.0866670.0970.380.01757.40757.410.1266670.13220.620.017522.8522.850.2066670.21370.80.017538.247538.250.2666670.27661.280.017568.11568.120.4266670.43811.480.017583.527583.530.4933330.491151.720.0175118.3025118.300.5733330.57根据凹模深度尺寸的计算公式：， ，计算结果如表（表3-3）。表3-3凹模深度尺寸表 基本尺寸塑件公差值材料收缩率S计算得基本尺寸基本尺寸取值/3模具公差T=/360.3890.01756.1056.110.1296670.13140.540.017513.7362513.740.180.18190.620.017519.332519.330.2066670.211131.720.0175114.9775114.980.5733330.57根据凸模高度尺寸的计算公式：，计算结果表（表3-4）。表3-4凸模高度尺寸表 基本尺寸塑件公差值材料收缩率S计算得尺寸取值/3模具公差T=/3190.620.017519.7458319.750.2066670.21921.480.017594.5966794.600.4933330.494.3 凹模壁厚确定 刚度要求计算型腔壁厚：式3-1 强度要求计算型腔壁厚：式3-2式中 p-型腔内塑料熔体的压力Mpa E-型腔材料的弹性模量，碳素钢取 MPar-型腔半径mm-泊松比，碳素钢取0.25 -模具材料的许用应力，45钢取160MPa，一般材料取200MPa -型腔内半径的允许增大量mm当p=50MPa，许用应力=160MPa,允许的变形量=0.05mm条件下,r86mm,用刚度计算公式,r67mm,用刚度计算公式,r67mm用强度计算公式。p为20.93MPa；查得 为160MPa；显然r为50mm。采用强度计算公式计算可得：H20mm在设计时采用H=40mm，4.5 成型零件采用镶嵌的结构。5 顶出机构的设计顶出机构的分类：按驱动方式分类可分为：手动顶出、机动顶出、启动顶出。按模具结构分类可分为：一次顶出、二次顶出、螺纹顶出、特殊顶出。（1）推出机构的结构组成 在注射成形的每个周期中，将塑料制品及浇注系统凝料从模具巾脱出的机构称为推出机构，也叫顶出机构或脱模机构。推出机构的动作通常是由安装在注射机上的机械顶杆或液压缸的活塞杆来完成的。结构组成：由推出、复位和导向零件组成。（2）结构分类手动推出、机动推出、液压或气动推出。（3）结构设计要求塑件留在动模,塑件在推出过程中不变形、不损坏,不损坏塑件的外观质量,合模时应使推出机构正确复位,动作可靠。（4）结构设计（a）推杆推出机构推杆推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式。由于设置推杆的自由度较大，而且推杆截面大部分为圆形，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，因此在生产中广泛应用。 但是因为推杆的推出面积一般比较小，易引起较大局部应力而顶穿塑件或使塑件变形，所以很少用于脱模斜度小和脱模阻力大的管类或箱类塑件。（b）推管推出机构推管推出机构是用来推出圆筒形、环形塑件或带有孔的塑件的一种特殊结构形式，其脱模运动方式和推杆相同。由于推管是一种空心推杆，故整个周边接触塑件，推出塑件的力量均匀，塑件不易变形，也不会留下明显的推出痕迹。（c）推件板的推出机构凡是薄壁容器、壳形塑件以及表面不允许有推出痕迹的塑料制品，可采用推件板推出推件板推出机构义称顶板顶出机构，它由一块与型芯按一定配合精度相配合的模板和推杆组成。 特点：推件板推出的特点是顶出力均匀，运动平稳，且推出力大。但是对于截面为非圆形的塑件，其配合部分加工比较困难。 （d）活动嵌件及凹模推出机构有一些塑件由于结构形状和所用材料的关系，不能采用推杆、推管、推件板等简单推出机构脱模时，可用成形嵌件或型腔带出塑件。（5）顶出机构的设计原则： 塑件在成型顶出后，一般都留有顶出痕迹，但应尽量使顶出的残留痕迹不影响塑件的外观，这是在选择顶出形式和顶出位置时必须考虑到的问题。一般顶出机构应设在塑件的内表面以及不显眼的位置。注射设备的顶出装置都设计在动模一侧，因此，在一般情况下开模时，尽量设计使塑件留在动模一侧，以便于顶出塑件。这在分型面的选择时就应充分考虑。在实践中如果出现塑件并没有留在动模侧的情况时，可设法增加动默一侧的阻力，一是将型芯的脱模斜度变小，或增加型芯的表面粗糙度，或者在不影响塑件使用的前提下，在型芯侧面人为的开设横凹槽、凹窝等脱模障碍，以增大动模的阻力。在特殊情况下必须使塑件留在定模时可采用定模顶出机构。 塑件在成型顶出后，一般都留有顶出痕迹，但应尽量使顶出的残留痕迹不影响塑件的外观，这是在选择顶出形式和顶出位置时必须考虑到的问题。一般顶出机构应设在塑件的内表面以及不显眼的位置。顶出零件应有足够的机械强度和耐磨性能，使其在相当长的运作周期内平稳顺畅，无卡滞现象，并力求制造方便，容易维修。 顶出装置力求均匀分布，顶出力作用点应在塑件承受顶出力最大的部件，尽量避免顶出力作用于最薄的部位，防止塑件在顶出过程中的变形和损伤。顶出零件应有足够的机械强度和耐磨性能，使其在相当长的运作周期内平稳顺畅，无卡滞现象，并力求制造方便，容易维修。5 顶出机构的设计5.1 导向机构的设计导向机构主要功能是保证其动模部分和定模部分在模具工作时，能够进行正确的导向与定位。有时在顶出机构中设置导向机构，为了使模具的顶出机构平稳的工作。在该模具的设计时主要采用导柱和导套的结构，导柱布置在模具的四周，并且采用对称不等径布置；导柱和导套采用T8碳素工具钢，淬火处理，配合面的Ra值要求为0.4m，而固定部分的Ra值要求为0.8m；导柱滑动部分的配合精度按H7/g6（间隙配合）；导柱固定部分的配合精度按H7/k6（过渡配合）；导套外径的配合精度按H7/k6（过渡配合），并用一个6mm紧定螺钉固定其位置，这样主要是为了增加导套嵌入的牢固性，防止开模时背拉出，因此将导套的侧面极加工出缺口，从模板的侧面用紧定螺钉固定导套。表3-5导柱和导套的推荐值 导柱直径/mm导套直径/mmdd1d2d3DD18142081420121824121824152127152127202836202836253443253443303947303947354555354555455767455767设计时选择的两组导柱与导套的尺寸为表中字体加粗的两组。5.2 推出部分的设计5.2.1 脱模力的计算由于推出部分的设计计算在很大程度上与塑件的脱模力有关，因此在设计计算之前就必选先计算塑件在脱模过程中的脱模力，塑件的属于薄壁件（ /d0.05，其中 为塑件壁厚，d为塑件的直径）。脱模力的计算公式为： 式3-5其中 K2-无量纲系数 -圆环形塑料件的壁厚(mm）Scp-塑件平均成型收缩率E-塑料的弹性模量（MPa）L-塑料件对型芯的包容长度（mm）f-塑料件与型芯之间的摩擦因数-模具型芯的拔模斜度-塑料的泊松比A-不通孔塑料件型芯在垂直于脱模方向上的投影面积（mm2）,通孔为0经查得：K2=1.07；1=2mm；Scp=1.75%；E =1340MPa；L =3.14*121=380mm；f= 0.392；=10；= 0.25；A=0 mm2。计算可得脱模力F=15040N5.2.2 推件板的厚度计算为了使制件在推迟时不发生表形，可采用推件板推出的结构形式，推板推出机构是由一块与凸模按一定配合精度相配合的模板，在塑料件的整个周边端面上进行推出，作用面积大，推出力大而且均匀，动作平稳顺畅，在塑料件上无推出痕迹。推件板的厚度计算：通过刚度要求计算推件板的厚度公式为： 式3-6通过强度要求计算推件板的厚度公式为：式3-7式中 C3-系数，随R/r而异，按表格选取 R-推杆作用在推板上所形成的几何半径（mm）r-推件板环形内孔（或型腔）的半径（mm）- 推件板板中心所允许的最大变动量，一般可取塑料件在被推出方向上的尺寸公差的1/51/10（mm）F-脱模力（N）K3-系数，随R/r而异，按表格选取- 推件板材料的许用应力经查得：K3=13.5；= 160MPa。而脱模力由前计算可得F=15040N。采用强度计算可得：t11mm。设计过程中取推件板的厚度t=16mm5.3 侧向分型与抽芯机构的设计由于在注塑件上部有一个沉孔，因此在模具上成型该沉孔的零件就必须制作成可以侧向移动的，为了使模具在脱模具过程中能够顺利的脱模，因此必须采用侧向分型与抽芯机构。结构采用斜销机动分型与抽芯，该种结构简单，加工方便，动作可靠，劳动强度小，生产效率高，借助机床开模行程来完成抽芯动作，广泛用于延时抽芯或接近分型面抽芯力不大的型芯。斜导柱的使用材料为T8A。由于导柱经常和滑块摩擦，所以，其热处理硬度要求为5558HRC，表面粗糙度值低于Ra0.4m。斜导柱与其固定板之间采用过渡配合形式H7/k6。a、抽芯行程的计算：侧抽芯的倾斜角=20(一般的选取范围为1522，以20或22选用最多。),抽芯距s=13.5mm。工作长度L=s/sin=39.5mm，取40mm开模距 H=s/tan=37.1mm，取38mm实际的模具中工作长度L取48mmb、抽芯力的计算：式3-8式中 c-侧抽芯成型部分的截面平均周长（m）h-侧抽芯成型部分的高度（m）p-塑料件对侧抽芯的收缩应力（包紧力），一般模内冷却的塑件，p=（0.81.2）107Pa，模外为(2.43.9)107Pa-塑料在热状态对钢的摩擦因数，一般0.150.2-斜导柱的斜度（）经查及计算可得：c=0.022m，h=0.0135m，p=3107Pa，=0.18,=20计算得抽芯力Fc=1541N而弯曲力Fw=Fc/cos=1640N，由Fw和Hw（Hw为脱模力的作用线到斜导柱中心线交点到斜导柱固定板之间的距离，为6.5mm）及导柱斜角确定斜导柱的直径，查得直径可取14mm。图3-7斜导柱的工作结构5.4 冷却部分的设计显然，通过分析可知在沉孔的厚实部分易使模具在冷却过程中温度高于其他的部位，因此在设置冷却管道时应特别注意该处冷却的效果，在设置管道时，可将该处的冷却管道更靠近制件，并且尽量设置进水口靠近这个位置。由于并不需要考虑管道内部的质量要求，则加工这些冷却管道主要采用的是在成型零件加工完毕后，在需要设置冷却管道的部位进行加工，先直接加工处通孔，在用一些堵头堵住那些不需要通的位置。当然这样会一定程度上影响制件内表面的加工精度，但对制件本身的内表面无特殊的要求，而采用此种方式可大大降低加工的难度，并且在设置冷却管道时更加灵活。5.5 标准模架的选用根据塑件结构和尺寸的要求，而且在模具设计中是采用推件板推出，查塑料注塑模具的标准模架手册，可选择A4型标准模架，315315。模板厚度A=25mm,B=40mm,以及垫板厚度C=80mm,因此得到模架的整体高度H=115+A+B+C=115+25+40+80=260mm。而模架的具体的结构见装配图。5.6 注塑机的校核整个注塑过程及模具结构尺寸都确定，注塑机需要校核的主要内容为注射量的校核，注塑压力的校核，锁模力的校核，模具在注塑机上安装部位的相关尺寸的校核，开模行程的校核。a、注射量的校核：所选注塑机的138mm cm3，而塑件与浇注系统的整个体积为110 cm3,而根据实际经验m1+m20.8m（m1+m2为塑件与浇注系统的整个体积，m为注塑机公称注射量），因此该注塑机的注射量符合要求。b、注塑压力的校核：由前面的分析可知，实际的注塑压力为20.93MPa，而所选注塑机注塑压力为140MPa，完全符合使用需要。c、锁模力的校核：注塑机锁模力为800KN=80T,而在整个注塑过程中，最大的锁模力小于15T, 完全符合要求。d、模具在注塑机上安装部位的相关尺寸的校核：模具的高度在装配图中可知为364mm，低于注塑机的最大安装尺寸。e、开模行程的校核：由于是二次分型，开模行程为斜导柱的开模距（38mm）和推件板的行程（120mm）之和，而注塑机的最大开模行程为570mm。综合上述校核结果可知该注塑机完全符合该模具的注塑要求6 绘制模具总装图和非标零件工作图6.1本模具总装图和非标零件工作图见附图6.2本模具的工作原理模具安装在注塑机上，定模部分固定在注塑机的定模板上，动模固定在注塑机的动模板上。合模后，注塑机通过喷嘴将熔料经流道注入型腔，经保压，冷却后塑件成型，注塑完成。开模时动模部分随动模板一起渐渐将分型面打开，与此同时在斜导柱的作用下侧抽芯滑块从型腔中退出，完成侧抽芯动作当分型面打开到时，动模运动停止，在注塑机顶出作用下，推动顶杆运动将塑件顶出。合模时同时复位杆也对顶杆进行复位。7 排气系统在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡， 除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。排气方式有两种：开排气槽排气和利用合模间隙排气。由于1200吊扇防尘罩注塑模是小型镶拼式模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。8 模具价格估算模具价格技术参数法计算表客户客户名机种名部品名注塑材料密度/(d/mm3)产品长(L)/mm宽(W)/mm高(H)/mm产品体积/mm3产品重量/t PA661.1950506.8102.30.121 模具长(L)/mm宽(W)/mm高(H)/mm重量/kg注塑机吨位/t型腔型芯每模取件数取件方式产品表面热流道450400340460.481模架材料/部品明细其它零件/部品明细模具零件名长(L)/mm宽(W)/mm高(H)/m